超聲波測厚儀示值失真原因分析

        超聲波測厚儀是根據(jù)超聲波脈沖反射原理來進行厚度測量的，當探頭發(fā)射的超聲波脈沖通過被測物體到達材料分界面時，脈沖被反射回探頭通過精確測量超聲波在材料中傳播的時間來確定被測材料的厚度。凡能使超聲波以一恒定速度在其內(nèi)部傳播的各種材料均可采用此原理測量。

        超聲波測厚儀在實際應(yīng)用中，尤其是在役設(shè)備的監(jiān)測中，如果出現(xiàn)示值失真，偏離實際厚度的現(xiàn)象，結(jié)果造成管線（設(shè)備）隱患存在，就是依據(jù)錯誤的數(shù)據(jù)更換了管件，造成大量材料浪費。根據(jù)幾年來超聲波測厚的跟蹤使用情況，將示值失真現(xiàn)象及原因分析如下：

        1、無示值顯示或示值閃爍不穩(wěn)原因分析：這種現(xiàn)象在現(xiàn)場設(shè)備和管道檢測中時常出現(xiàn)，經(jīng)過大量現(xiàn)象和數(shù)據(jù)分析，歸納原因如下：

        （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(shè)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，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(chǎn)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(chǎn)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，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。由于被測物另一面有銹斑、腐蝕凹坑，造成聲波衰減，導致讀數(shù)無規(guī)則變化，在情況下甚至無讀數(shù)。

        2、示值過大或過小原因分析在實際檢測工作中，經(jīng)常碰到測厚儀示值與設(shè)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(nèi)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(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(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）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(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。

        （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(jù)材料種類預置其聲速或根據(jù)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(chǎn)生錯誤的結(jié)果。