超聲波測厚儀測量示值失真原因解析

當超聲波測厚儀在實際應用中,尤其是在役設備的監測中,要是出現示值失真,偏離實際厚度等現象,造成管線(設備)隱患存在,依據錯誤的數據更換了管件,造成大量的材料浪費。通常來說,造成超聲波測厚儀測量失真的原因有:
  1.無示值顯示或示值閃爍不穩
  (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。在役設備、管道大部分是表面鏽蝕,耦合效果極差。
  (2)工件曲率半徑太小,尤其是小徑管測厚時,因常用探頭表面為平面,與曲面接觸為點接觸或線接觸,聲強透射率低(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產生嚴重的散射衰減,被散射的超聲波沿着複雜的路徑傳播,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,長期使用會使其表面粗糙度嶒加,導致靈敏度下降,從而造成不顯示或閃爍。
  (6)被測物背面有大量腐蝕坑。由於被測物另一面有鏽斑、腐蝕凹坑,造成聲波衰減,導致讀數無規則變化,在極端情況下甚至無讀數。
  2.示值過大或過小
  (1)被測物體(如管道)內有沉積物,當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。
  (2)當材料內部存在缺陷(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一步進行缺陷檢測)。
  (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,有試驗數據表明,熱態材料每增加100°C,聲速下降1%。對於高溫在役設備常常碰到這種情況。
  (4)層疊材料、復合(非均質)材料。要測量未經耦合的層疊材料是不可能的,因超聲波無法穿透未經耦合的空間,而且不能在復合(非均質)材料中勻速傳播。對於由多層材料包紮製成的設備(像尿素高壓設備),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。
  (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到檢測目的。如果選擇種類或使用方法不當,將造成誤差或耦合標誌閃爍,無法測量。實際使用中由於耦合劑使用過多,造成探頭離開工件時,儀器示值為耦合劑層厚度值。
  (6)聲速選擇錯誤。測量工件前,根據材料種類預置其聲速或根據標準塊反測出聲速。當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,將產生錯誤的結果。
  (7)應力的影響。在役設備、管道大部分有應力存在,固體材料的應力狀況對聲速有一定的影響,當應力方向與傳播方向一致時,若應力為壓應力,則應力作用使工件彈性增加,聲速加快;反之,若應力為拉應力,則聲速減慢。當應力與波的傳播方向不一至時,波動過程中質點振動軌跡受應力干擾,波的傳播方向產生偏離。根據資料表明,一般應力增加,聲速緩慢增加。
  (8)金屬表面氧化物或油漆覆蓋層的影響。金屬表面產生的緻密氧化物或油漆防腐層,雖與基體材料結合緊密,無名顯界面,但聲速在兩種物質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。