浅析超声波测厚仪测量产生误差的原因

浅析超声波测厚仪测量产生误差的原因
超声波测厚仪是依据超声波脉冲反射的原理来进行厚度测量的,当探头发射的超声波脉冲通过被测物体到达材料分界面时,脉冲被反射回探头经过精确测试超声波在材料中传播的时间来确定被测材料的厚度。在正常检测工作中,经常碰到超声波测厚仪示值与设计值(或预期值)相比,明显偏大或偏小,原因分析如下:
1、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(常用试块为钢)又去测量另一种材料时,将产生错误的结果。
2、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°C,声速下降1%。对于高温在役设备常常碰到这种情况。
3、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,由于超声波没有办法穿透未经耦合的空间,而且不能在复合(非均质)材料中匀速传播。有些设备是由多层材料包扎制成的(如尿素高压设备),因此在测厚时必须多加留意,超声波测厚仪的示值仅表示与探头接触的那层材料厚度。
4、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意图。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。实际使用中由于耦合剂使用过多,造成探头离开工件时,仪器示值为耦合剂层厚度值。
5、被测物体(如管道)内有沉积物,当沉积物与工件声阻抗相差不大时,超声波测厚仪显示值为壁厚加沉积物厚度。
6、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,虽然和基体材料紧密结合,无名显界面,但声速在两种物质中的传播速度是不同的,从而造成误差,覆盖层厚度不同,误差大小也不同。
7、应力的影响。在役设备、管道大部分都存在有应力,固体材料的应力状况对声速有一定的影响,当应力方向与传播方向在同一个方向时,若应力为压应力,则应力作用将增加工件弹性,声速加快;反之,若应力为拉应力,则声速减慢。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,波的传播方向将产生偏离。根据资料表明,一般应力增加,声速缓慢增加。
8、当材料内部存在缺陷(如夹杂、夹层等)时,显示值约为公称厚度的70%(此时要用超声波探伤仪进一步进行缺陷检测)。
此文章来自银飞
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