钢板测厚会由于各种要素如晶粒度、内应力、组织、耦合剂、表面情况、温度、内部缺陷等对测厚的成果发作一定的过失影响,因此在用超声波测厚仪精确测量钢板厚度的进程要尽量避免以上要素的影响来判定测量的方法。
《超声波测厚仪精确测量钢板厚度的方法》即是关于以上要素而提出相应的测厚方法。相应的测厚方法进程如下:
钢板被检部位的表面处理
根除钢板所需检查部位表面的尘土、污垢、氧化皮、锈蚀物、油漆等掩盖物,关于粗糙表面可以用400#砂纸打磨以暴露金属光泽,区域大小约为30×30mm。
对比试块的制作
1)对比试块的选择
对比赛块材料质量的关键是它的声学特性有必要与被检工件底子一起,即材料的晶粒度、热处理情况、物理功用、化学成分等均需与被检件一起。为此选用被检查的钢板本体来制作对比赛块,以确保试块和被检钢板两种材料的声学功用一起。
2)对比试块的制作
在距被检钢板边部10mm的无缺陷处平整区域,按测量进程1的恳求,对钢板的上下相对方位的表面进行处理,面积约为30×50mm。运用千分尺对此区域内的4个角部方位及基地方位别离测量钢板厚度,对成果进行记载,比照5次测量的成果,如测量值的过失在0.002mm以内,就认为此区域的钢板平整度满足测厚试块制作恳求,将此区域的钢板作为脉冲反射式超声波测厚的对比赛。
3)试块厚度的测量
用经过计量校对合格的千分尺,在30×50mm对比赛块的基地部位测量3次,取3次的平均值作为此方位的测量值。以轧制规格为25mm厚的钢板为例,如实习的测量值H别离为24.982mm、24.983mm、24.984mm,则3次平均值24.983mm为钢板的厚度。
4)探头的选择
根据工件厚度和精度恳求来选择探头,工件较薄时选用频率较高的双晶探头或带推迟块的探头,工件较厚时选用频率较低的单晶探头,尽量选用宽带探头。
5)探头的表面检查
检查探头表面是不是平稳,如有影响测量精度的磨损,有必要对探头用500#金相砂纸打磨,使其表面滑润并确保平行度,不然更换新的探头。
6)测厚仪零点的校准
将声速调整到5900m/s后按ZERO键,进入校准情况,在随机试块上涂耦合剂,将探头和随机试块耦合,直到屏幕闪现试块厚度示值为4mm,即校准结束。
7)测量钢板的声速
(1)将探头与对比赛块基地的千分尺测量部位耦合,闪现出厚度值,然后将探头翻滚90度,使探头串音隔声板与前一次垂直,再次测量试块厚度,以2次测量中数值小的作为试块的厚度。如2次测量示值别离为24.88mm和24.90mm,则以第1次的24.88mm作为此区域的厚度值,检查时探头要放置平稳,压力要恰当。
(2)用微调按钮▲或对厚度示值进行微调,将屏幕示值为调整为千分尺测量的平均值24.98mm(小数点后第3位4舍5入),按VEL键闪现被测钢板声速为5924m/s。
8)钢板实习厚度的测量
在此声速条件下,对钢板表面已收拾的被检查部位经行测量记载,每个测厚方位在相互垂直的方向各测量1次,厚度以小的值为准。
测量钢板的进程中每一步都是关于扫除某个影响要素而规划的,以到达测量更为精确的钢板厚度,减少要素的影响发作的过失。
钢中纵波声速具代表性的为5.900m/s(0.2320in/us),但是在漆层或类似涂层中声速一般低于2.500m/s(0.1000in/us)。常规超声设备在测量带漆层金属的总厚度时将错误地以钢的声速测量涂层,这意味着涂层将显示至少2.35倍(两种声速的比值)其真实厚度的值。
在涉及厚涂层和紧公差的情况下,由涂层引入的这种误差可以为总厚度测量的很大一部分。这个问题的解决方案是以这样一种方法----从测量中将涂层成分去除----来测量或计算厚度。 回波―回波测量简单地应用了在两个相邻底面回波间的时间间隔的成熟技术,这个时间间隔代表了透过检测材料的声波的连续往返行程时间。在那些带涂层金属的情况中,这些多次回波只能发生在金属中而不是涂层中,因此任何一对回波的间隔(底面回波1到2、底面回波2到3等),只代表了已去除涂层厚度后的金属厚度。
透过涂层测量要使用一个专利软件来确定在涂层中一个往返行程代表的时间间隔。该时间间隔用于计算和显示涂层厚度,并且通过从总测量值中减去该时间间隔,仪器也能计算和显示金属底层厚度。 上述每一种技术都有优点和缺点,对一个特定的应用都应该考虑选择哪一种方法建议:
透过涂层测量优点:
1.能测量多种金属厚度,具代表性的,在钢中能从1mm到50mm
2.只需要一个回波
3.在点蚀情况能更精确地测量剩余地最小厚度
透过涂层测量缺点:
1.涂层最薄为0.125mm
2.涂层表面应当比较光滑
3.需要使用2种特定探头中地一个
4.较高表面温度大约为50℃或51.67℃
回波-回波测量优点:
1.可使用多种普通探头工作
2.常能穿透粗糙表面涂层工作
3.用适当的探头能在接近500℃或498.89℃的高温时工作
回波-回波测量缺点:
1.需要多次底面回波,在严重腐蚀的金属中可能不存在多次底面回波
2.厚度范围比透过涂层测量限制更多
1、超声波测厚仪所测工件表面粗糙度过大,造成探头与接触面耦合效果差,反射回波低,甚至无法接收到回波信号。对于表面锈蚀,耦合效果极差的在役设备、管道等可通过砂、磨、挫等方法对表面进行处理,降低粗糙度,同时也可以将氧化物及油漆层去掉,露出金属光泽,使探头与被检物通过耦合剂能达到很好的耦合效果。
2、检测面与底面不平行,声波遇到底面产生散射,探头无法接受到底波信号。
3、工件曲率半径太小,尤其是小径管测厚时,因常用探头表面为平面,与曲面接触为点接触或线接触,声强透射率低(耦合不好)。可选用小管径专用探头,能较精确的测量管道等曲面材料。
4、探头接触面有一定磨损。常用测厚探头表面为丙烯树脂,长期使用会使其表面粗糙度增加,导致灵敏度下降,从而造成显示不正确。可选用500#砂纸打磨,使其平滑并保证平行度。如仍不稳定,则考虑更换探头。
5、铸件、奥氏体钢因组织不均匀或晶粒粗大,在其中穿过时产生严重的散射衰减,被散射的超声波沿着复杂的路径传播,有可能使回波湮没,造成不显示。可选用频率较低的粗晶专用探头。
6、超声波测厚仪所测物背面有大量腐蚀坑。由于被测物另一面有锈斑、腐蚀凹坑,造成声波衰减,导致读数无规则变化,在极端情况下甚至无读数。
7、温度的影响。一般固体材料中的声速随其温度升高而降低,有试验数据表明,热态材料每增加100℃,声速下降1%。对于高温在役设备常常碰到这种情况。应选用高温专用探头,切勿使用普通探头。
8、层叠材料、复合(非均质)材料。要测量未经耦合的层叠材料是不可能的,因超声波无法穿透未经耦合的空间,而且不能在复合材料中匀速传播。对于由多层材料包扎制成的设备,测厚时要特别注意,测厚仪的示值仅表示与探头接触的那层材料厚度。
9、当材料内部存在缺陷时,显示值约为公称厚度的70%,此时可用超声波探伤仪进一步进行缺陷检测。
10、被测物体内有沉积物,当沉积物与工件声阻抗相差不大时,显示值为壁厚加沉积物厚度。
11、声速选择错误。测量工件前,根据材料种类预置其声速或根据标准块反测出声速。当用一种材料校正仪器后又去测量另一种材料时,将产生错误的结果。要求在测量前一定要正确识别材料,选择合适声速。
12、金属表面氧化物或油漆覆盖层的影响。金属表面产生的致密氧化物或油漆防腐层,虽与基体材料结合紧密,无明显界面,但声速在两种物质的传播速度不一样,会导致最终的测量误差。
13、应力的影响。在役设备、管道大部分有应力存在,固体材料的应力状况对声速有一定的影响。
①当应力方向与传播方向一致时,若应力为压应力,则应力作用使工件弹性增加,声速加快;反之,若应力为拉应力,则声速减慢。
②当应力与波的传播方向不一致时,波动过程中质点振动轨迹受应力干扰,波的传播方向产生偏离。根据资料表明,一般应力增加,声速缓慢增加。
14、耦合剂的影响。耦合剂是用来排除探头和被测物体之间的空气,使超声波能有效地穿入工件达到检测目的。如果选择种类或使用方法不当,将造成误差或耦合标志闪烁,无法测量。
①因根据使用情况选择合适的种类,当使用在光滑材料表面时,可以使用低粘度的耦合剂;当使用在粗糙表面、垂直表面及顶表面时,应使用粘度高的耦合剂。高温工件应选用高温耦合剂。
②其次,耦合剂应适量使用,涂抹均匀,一般应将耦合剂涂在被测材料的表面,但当超声波测厚仪测量温度较高时,耦合剂应涂在探头上。
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