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超聲波測厚儀示值失真現(xiàn)象及原因分析

2011-06-22

                                                    超聲波測厚儀示值失真現(xiàn)象及原因分析
 
    超聲波測厚在實(shí)際應(yīng)用中，尤其是在役設(shè)備的監(jiān)測中，如果出現(xiàn)示值失真，偏離實(shí)際厚度的現(xiàn)象，結(jié)果造成管線(設(shè)備)隱患存在，就是依據(jù)錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)更換了管件，造成大量材料浪費(fèi)。根據(jù)幾年來超聲波測厚的跟蹤使用情況，將示值失真現(xiàn)象及原因分析如下：

    1、無示值顯示或示值閃爍不穩(wěn)原因分析：這種現(xiàn)象在現(xiàn)場設(shè)備和管道檢測中時(shí)常出現(xiàn)，經(jīng)過大量現(xiàn)象和數(shù)據(jù)分析，歸納原因如下：

    (1)工件表面粗糙度過大，造成探頭與接觸面耦合效果差，反射回波低，甚至無法接收到回波信號。在役設(shè)備、管道大部分是表面銹蝕，耦合效果極差。

    (2)工件曲率半徑太小，尤其是小徑管測厚時(shí)，因常用探頭表面為平面，與曲面接觸為點(diǎn)接觸或線接觸，聲強(qiáng)透射率低(耦合不好)。

    (3)檢測面與底面不平行，聲波遇到底面產(chǎn)生散射，探頭無法接受到底波信號。

    (4)鑄件、奧氏體鋼因組織不均勻或晶粒粗大，超聲波在其中穿過時(shí)產(chǎn)生嚴(yán)重的散射衰減，被散射的超聲波沿著復(fù)雜的路徑傳播，有可能使回波湮沒，造成不顯示。

    (5)探頭接觸面有一定磨損。常用測厚探頭表面為丙烯樹脂，長期使用會(huì)使其表面粗糙度嶒加，導(dǎo)致靈敏度下降，從而造成不顯示或閃爍。

    (6)被測物背面有大量腐蝕坑。由于被測物另一面有銹斑、腐蝕凹坑，造成聲波衰減，導(dǎo)致讀數(shù)無規(guī)則變化，在極端情況下甚至無讀數(shù)。

    2、示值過大或過小原因分析在實(shí)際檢測工作中，經(jīng)常碰到測厚儀示值與設(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)被測物體(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)，測厚儀顯示值為壁厚加沉積物厚度。

    (2)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)。

    (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%。對于高溫在役設(shè)備常常碰到這種情況。

    (4)層疊材料、復(fù)合(非均質(zhì))材料。要測量未經(jīng)耦合的層疊材料是不可能的，因超聲波無法穿透未經(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。對于由多層材料包扎制成的設(shè)備(像尿素高壓設(shè)備)，測厚時(shí)要特別注意，測厚儀的示值僅表示與探頭接觸的那層材料厚度。

    (5)耦合劑的影響。耦合劑是用來排除探頭和被測物體之間的空氣，使超聲波能有效地穿入工件達(dá)到檢測目的。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，無法測量。實(shí)際使用中由于耦合劑使用過多，造成探頭離開工件時(shí)，儀器示值為耦合劑層厚度值。

    (6)聲速選擇錯(cuò)誤。測量工件前，根據(jù)材料種類預(yù)置其聲速或根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)塊反測出聲速。當(dāng)用一種材料校正儀器后(常用試塊為鋼)又去測量另一種材料時(shí)，將產(chǎn)生錯(cuò)誤的結(jié)果。
 
    (7)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至?xí)r，波動(dòng)過程中質(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。

    (8)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。