關(guān)于超聲波測厚使用的一些知識
一、超聲波測厚方法
1、一般測量方法：(以時(shí)代TT100超聲波測厚儀為例)
（1）在一點(diǎn)處用探頭進(jìn)行兩次測厚，在兩次測量中探頭的分割面要互為90°，取較小值為被測工件厚度值。
（2）30mm多點(diǎn)測量法：當測量值不穩定時(shí)，以一個(gè)測定點(diǎn)為中心，在直徑約φ30mm的圓內進(jìn)行多次測量，取最小值為被測工件厚度值。
2、精確測量法：在規定的測量點(diǎn)周?chē)黾訙y量數目，厚度變化用等厚線(xiàn)表示。
3、連續測量法：用單點(diǎn)測量法沿指定路線(xiàn)連續測量，間隔不大于5mm。
4、網(wǎng)格測量法：在指定區域劃上網(wǎng)格，按點(diǎn)測厚記錄。此方法在尿素高壓設備、不銹鋼襯里腐蝕監測中廣泛使用。
二、超聲波測厚示值失真原因分析：超聲波測厚在實(shí)際應用中，尤其是在役設備的監測中，如果出現示值失真，偏離實(shí)際厚度的現象，結果造成管線(xiàn)（設備）隱患存在，就是依據錯誤的數據更換了管件，造成大量材料浪費。根據我公司幾年來(lái)超聲波測厚的跟蹤使用情況，將示值失真現象及原因分析如下：
1、無(wú)示值顯示或示值閃爍不穩原因分析：這種現象在現場(chǎng)設備和管道檢測中時(shí)常出現，經(jīng)過(guò)大量現象和數據分析，歸納原因如下：
（1）工件表面粗糙度過(guò)大，造成探頭與接觸面耦合效果差，反射回波低，甚至無(wú)法接收到回波信號。在役設備、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(xiàn)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(chǎn)生散射，探頭無(wú)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(guò)時(shí)產(chǎn)生嚴重的散射衰減，被散射的超聲波沿著(zhù)復雜的路徑傳播，有可能使回波湮沒(méi)，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(shù)脂，長(cháng)期使用會(huì )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。由于被測物另一面有銹斑、腐蝕凹坑，造成聲波衰減，導致讀數無(wú)規則變化，在極端情況下甚至無(wú)讀數。
2、示值過(guò)大或過(guò)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計值（或預期值）相比，明顯偏大或偏小，原因分析如下：
（1）被測物體（如管道）內有沉積物，當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）當材料內部存在缺陷（如夾雜、夾層等）時(shí)，顯示值約為公稱(chēng)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，有試驗數據表明，熱態(tài)材料每增加100°C，聲速下降1%。對于高溫在役設備常常碰到這種情況。
（4）層疊材料、復合（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(wú)法穿透未經(jīng)耦合的空間，而且不能在復合（非均質(zhì)）材料中勻速傳播。對于由多層材料包扎制成的設備（像尿素高壓設備），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(lái)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(lèi)或使用方法不當，將造成誤差或耦合標志閃爍，無(wú)法測量。實(shí)際使用中由于耦合劑使用過(guò)多，造成探頭離開(kāi)工件時(shí)，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(lèi)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(shí)，將產(chǎn)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(shí)，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(shí)，波動(dòng)過(guò)程中質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)軌跡受應力干擾，波的傳播方向產(chǎn)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(chǎn)生的致密氧化物或油漆防腐層，雖與基體材料結合緊密，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。
三、超聲波測厚示值失真的預防措施及注意事項：由以上產(chǎn)生示值失真的原因分析，在現場(chǎng)檢測中就應采取相應措施，進(jìn)行事前積極預防，避免造成事故隱患或不必要的浪費。為此，根據幾年來(lái)的跟蹤檢測經(jīng)驗，歸納總結如下幾點(diǎn)，作為預防超聲測厚示值失真的預防措施。
1、正確選用測厚探頭
（1）測曲面工件時(shí)，采用曲面探頭護套或選用小管徑專(zhuān)用探頭（φ6mm),可較精確的測量管道等曲面材料。（2）對 于 晶 粒 粗 大 的 鑄 件 和 奧 氏 體 不 銹 鋼 等，應 選 用 頻 率 較 低 的 粗 晶 專(zhuān) 用 探 頭（2.5MHz).
（3）測高溫工件時(shí)，應選用高溫專(zhuān)用探頭（300－600°C)，切勿使用普通探頭。
（4）探頭表面有劃傷時(shí)，可選用500#砂紙打磨，使其平滑并保證平行度。如仍不穩定，則考慮更換探頭。
2、對被檢物表面進(jìn)行處理。通過(guò)砂、磨、挫等方法對表面進(jìn)行處理，降低粗糙度，同時(shí)也可以將氧化物及油漆層去掉，露出金屬光澤，使探頭與被檢物通過(guò)耦合劑能達到很好的耦合效果。
3、正確識別材料，選擇合適聲速。在測量前一定要查清被測物是哪種材料，正確預置聲速。對于高溫工件，根據實(shí)際溫度，按修正后的聲速預置或按常溫測量后，將厚度值予以修正。此步很關(guān)鍵，現場(chǎng)檢測中經(jīng)常因忽視這方面的影響而出錯。
4、正確使用耦合劑。首先根據使用情況選擇合適的種類(lèi)，當使用在光滑材料表面時(shí)，可以使用低粘度的耦合劑；當使用在粗糙表面、垂直表面及頂表面時(shí)，應使用粘度高的耦合劑。高溫工件應選用高溫耦合劑。其次，耦合劑應適量使用，涂抹均勻，一般應將耦合劑涂在被測材料的表面，但當測量溫度較高時(shí)，耦合劑應涂在探頭上。
5、特殊情況的處理
（1）檢測時(shí)發(fā)現數值明顯偏離預期值，應用超聲波探傷儀進(jìn)行輔助判斷。當發(fā)現背面有腐蝕凹坑時(shí)，這個(gè)區域測量就得十分小心，可選擇變換分割面角度作多次測量。
（2）當測量復合外形的工件（如管子彎頭處）時(shí)，可采用〔一、1、（1）〕介紹的方法，選較小的數據作為該工件在測量點(diǎn)處的厚度。
（3）被測工件的另一表面必須與被測面平行，否則得不到滿(mǎn)意的超聲響應，將引起測量誤差或根本無(wú)讀數顯示。
（4）對于層疊材料、復合材料以及內部結構特異的，常見(jiàn)的應用超聲反射原理測量厚度的儀器就不適用。
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