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技術(shù)文章

影響超聲波測(cè)厚儀精度的因素

更新時(shí)間:2020-11-18 瀏覽次數(shù):1664

  超聲波測(cè)厚儀在實(shí)際檢測(cè)工作中,經(jīng)常碰到測(cè)厚儀示值與設(shè)計(jì)值(或預(yù)期值)相比,明顯偏大或偏小,原因分析如下:
 
  1、層疊材料、復(fù)合(非均質(zhì))材料。要測(cè)量未經(jīng)耦合的層疊材料是不可能的,因超聲波無(wú)法穿透未經(jīng)耦合的空間,而且不能在復(fù)合(非均質(zhì))材料中勻速傳播。對(duì)于由多層材料包扎制成的設(shè)備(像尿素高壓設(shè)備),測(cè)厚時(shí)要特別注意,測(cè)厚儀的示值僅表示與探頭接觸的那層材料厚度。
 
  2、聲速選擇錯(cuò)誤。測(cè)量工件前,根據(jù)材料種類預(yù)置其聲速或根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)塊反測(cè)出聲速。當(dāng)用一種材料校正儀器后(常用試塊為鋼)又去測(cè)量另一種材料時(shí),將產(chǎn)生錯(cuò)誤的結(jié)果。
 
  3、溫度的影響。一般固體材料中的聲速隨其溫度升高而降低,有試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明,熱態(tài)材料每增加100°C,聲速下降1%。對(duì)于高溫在役設(shè)備常常碰到這種情況。
 
  4、耦合劑的影響。耦合劑是用來(lái)排除探頭和被測(cè)物體之間的空氣,使超聲波能有效地穿入工件達(dá)到檢測(cè)目的。如果選擇種類或使用方法不當(dāng),將造成誤差或耦合標(biāo)志閃爍,無(wú)法測(cè)量。實(shí)際使用中由于耦合劑使用過(guò)多,造成探頭離開工件時(shí),儀器示值為耦合劑層厚度值。
 
  5、被測(cè)物體(如管道)內(nèi)有沉積物,當(dāng)沉積物與工件聲阻抗相差不大時(shí),測(cè)厚儀顯示值為壁厚加沉積物厚度。
 
  6、金屬表面氧化物或油漆覆蓋層的影響。金屬表面產(chǎn)生的致密氧化物或油漆防腐層,雖與基體材料結(jié)合緊密,無(wú)名顯界面,但聲速在兩種物質(zhì)中的傳播速度是不同的,從而造成誤差,且隨覆蓋物厚度不同,誤差大小也不同。
 
  7、當(dāng)材料內(nèi)部存在缺陷(如夾雜、夾層等)時(shí),顯示值約為公稱厚度的70%(此時(shí)要用超聲波探傷儀進(jìn)一步進(jìn)行缺陷檢測(cè))。
 
  8、應(yīng)力的影響。在役設(shè)備、管道大部分有應(yīng)力存在,固體材料的應(yīng)力狀況對(duì)聲速有一定的影響,當(dāng)應(yīng)力方向與傳播方向一致時(shí),若應(yīng)力為壓應(yīng)力,則應(yīng)力作用使工件彈性增加,聲速加快;反之,若應(yīng)力為拉應(yīng)力,則聲速減慢。當(dāng)應(yīng)力與波的傳播方向不一時(shí),波動(dòng)過(guò)程中質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)軌跡受應(yīng)力干擾,波的傳播方向產(chǎn)生偏離。根據(jù)資料表明,一般應(yīng)力增加,聲速緩慢增加。
 
  影響超聲波測(cè)厚儀精度的因素還有如下:
 
  1:材料的影響
 
  在鋼這樣的檢測(cè)對(duì)象中,即使其中含有多種不同的合金成分,其聲速也認(rèn)為是基本恒定的。而在其它的許多材料中,如許多非鐵金屬或塑料中,超聲傳播速度的變化是非常顯著的,因而會(huì)影響測(cè)量的精度。
 
  如果待檢測(cè)對(duì)象的材料不是各向同性的,那么在不同的方向上聲速就會(huì)不同。在這種情況下必須用檢測(cè)范圍內(nèi)的聲速的平均值進(jìn)行計(jì)算。平均值是通過(guò)測(cè)量聲速與待測(cè)試塊的平均聲速相當(dāng)?shù)膮⒖荚噳K而獲得的。
 
  2:溫度的影響
 
  材料的聲速會(huì)隨著材料溫度的變化而發(fā)生變化。如果儀器的校準(zhǔn)是在溫度相對(duì)較低的環(huán)境中進(jìn)行的,而儀器的使用卻在溫度相對(duì)較高的環(huán)境中,這種情況下就會(huì)使檢測(cè)結(jié)果偏離真實(shí)值。要避免溫度的這種影響,方法是校準(zhǔn)儀器時(shí)用高溫探頭來(lái)處理。
 
  3:表面粗糙度的影響
 
  被測(cè)件的表面粗糙程度對(duì)測(cè)厚儀有影響。粗糙程度增大,影響增大。粗糙表面會(huì)引起系統(tǒng)誤差和偶然誤差,每次測(cè)量時(shí),在不同位置上應(yīng)增加測(cè)量的次數(shù),以克服這種偶然誤差。
 
  4:附著物質(zhì)的影響
 
  測(cè)厚前必須清除附著物質(zhì),以保證儀器探頭和被測(cè)試件表面直接接觸。
 
  5:磁場(chǎng)
 
  周圍各種電氣設(shè)備所產(chǎn)生的強(qiáng)磁場(chǎng),會(huì)嚴(yán)重地干擾測(cè)厚工作。

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