分析造成超聲波測厚儀示值與設(shè)計(jì)值不符的主要原因
2020-08-24
[1969]
超聲波測厚儀在實(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、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。
2、聲速選擇錯誤
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,將產(chǎn)生錯誤的結(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,儀器示值為耦合劑層厚度值。
5、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,測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,顯示值約為公稱厚度的70%(此時要用超聲波探傷儀進(jìn)一步進(jìn)行缺陷檢測)。
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)力狀況對聲速有一定的影響,當(dāng)應(yīng)力方向與傳播方向一致時,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,波動過程中質(zhì)點(diǎn)振動軌跡受應(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。
影響超聲波測厚儀精度的因素還有如下:
1:材料的影響
在鋼這樣的檢測對象中,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,因而會影響測量的精度。
如果待檢測對象的材料不是各向同性的,那么在不同的方向上聲速就會不同。在這種情況下必須用檢測范圍內(nèi)的聲速的平均值進(jìn)行計(jì)算。平均值是通過測量聲速與待測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)是在溫度相對較低的環(huán)境中進(jìn)行的,而儀器的使用卻在溫度相對較高的環(huán)境中,這種情況下就會使檢測結(jié)果偏離真實(shí)值。要避免溫度的這種影響,方法是校準(zhǔn)儀器時用高溫探頭來處理。
3:表面粗糙度的影響
被測件的表面粗糙程度對測厚儀有影響。粗糙程度增大,影響增大。粗糙表面會引起系統(tǒng)誤差和偶然誤差,每次測量時,在不同位置上應(yīng)增加測量的次數(shù),以克服這種偶然誤差。
4:附著物質(zhì)的影響
測厚前必須清除附著物質(zhì),以保證儀器探頭和被測試件表面直接接觸。
5:磁場
周圍各種電氣設(shè)備所產(chǎn)生的強(qiáng)磁場,會嚴(yán)重地干擾測厚工作。