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超聲波測厚指示值失真原因

閱讀:1022        發布時間:2014-9-9

測量示值過大或過小

在實際檢測工作中,經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,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)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。對于由多層材料包扎制成的設備(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志閃爍,無法測量。實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。

(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試塊反測出聲速。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致時,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。金屬表面產生的致密氧化物或油漆防腐層,雖與基體材料結合緊密,無明顯界面,但因聲速在兩種物質中的傳播速度不同而造成誤差,且隨覆蓋物厚度不同,誤差大小也不同。

(9)材質劣化的影響。如氫腐蝕導致超聲波聲速的變化,一般使指示值增大。

(10)近場區的影響。由于工件厚度較小,一般工件厚度小于或等于3 mm,且內外光滑,二次反射波很強。此時指示值為實際值的兩倍。

無示值顯示或示值閃爍不穩

這種現象在現場設備和管道檢測中時常出現,分析有以下幾種原因。

(1)工件表面粗糙度過大,使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、管道多因表面銹蝕,耦合效果極差。

(2)工件曲率半徑太小,尤其是小徑管測厚時,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,探頭無法接收到底波信號。

(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,被散射的超聲波沿著復雜的路徑傳播,有可能使回波湮沒而不顯示。

(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增加,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,使聲波衰減,導致讀數無規則變化甚至無讀數。

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