無(wú)損檢測(cè)之超聲波測(cè)厚儀失真維修方法

當(dāng)超聲波測(cè)厚在實(shí)際應(yīng)用中，尤其是在役設(shè)備的監(jiān)測(cè)中，要是出現(xiàn)示值失真，偏離實(shí)際厚度等現(xiàn)象，造成管線(設(shè)備)隱患存在，依據(jù)錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)更換了管件，造成大量的材料浪費(fèi)。根據(jù)近年來(lái)超聲波測(cè)厚儀的使用情況，將超聲波測(cè)厚儀失真及使用時(shí)注意事項(xiàng)分析。

1、無(wú)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(chǎng)設(shè)備和管道檢測(cè)中時(shí)常出現(xiàn)，經(jīng)過(guò)大量現(xiàn)象和數(shù)據(jù)分析，歸納超聲波測(cè)厚儀失真及使用時(shí)注意事項(xiàng)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(hào)。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(cè)厚時(shí)，因常用探頭表面為平面，與曲面接觸為點(diǎn)接觸或線接觸，聲強(qiáng)透射率低(耦合不好)。

(3)檢測(cè)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(hào)。

(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(yán)重的散射衰減，被散射的超聲波沿著復(fù)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(cè)厚探頭表面為丙烯樹(shù)脂，長(zhǎng)期使用會(huì)使其表面粗糙度嶒加，導(dǎo)致靈敏度下降，從而造成不顯示或閃爍。

(6)被測(cè)物背面有大量腐蝕坑。由于被測(cè)物另一面有銹斑、腐蝕凹坑，造成聲波衰減，導(dǎo)致讀數(shù)無(wú)規(guī)則變化，在極端情況下甚至無(wú)讀數(shù)。

2、示值過(guò)大或過(guò)小原因分析在實(shí)際檢測(cè)工作中，經(jīng)常碰到測(cè)厚儀示值與設(shè)計(jì)值(或預(yù)期值)相比，明顯偏大或偏小，超聲波測(cè)厚儀失真及使用時(shí)注意事項(xiàng)原因分析如下：

(1)被測(cè)物體(如管道)內(nèi)有沉積物，當(dāng)沉積物與工件聲阻抗相差不大時(shí)，測(cè)厚儀顯示值為壁厚加沉積物厚度。

(2)當(dāng)材料內(nèi)部存在缺陷(如夾雜、夾層等)時(shí)，顯示值約為公稱厚度的70%(此時(shí)要用超聲波探傷儀進(jìn)一步進(jìn)行缺陷檢測(cè))。

(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(yàn)數(shù)據(jù)表明，熱態(tài)材料每增加100°C，聲速下降1%。對(duì)于高溫在役設(shè)備常常碰到這種情況。

(4)層疊材料、復(fù)合(非均質(zhì))材料。要測(cè)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(fù)合(非均質(zhì))材料中勻速傳播。對(duì)于由多層材料包扎制成的設(shè)備(像尿素高壓設(shè)備)，測(cè)厚時(shí)要特別注意，測(cè)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(cè)物體之間的空氣，使超聲波能有效地穿入工件達(dá)到檢測(cè)目的。如果選擇種類或使用方法不當(dāng)，將造成誤差或耦合標(biāo)志閃爍，無(wú)法測(cè)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(cuò)誤。測(cè)量工件前，根據(jù)材料種類預(yù)置其聲速或根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)塊反測(cè)出聲速。當(dāng)用一種材料校正儀器后(常用試塊為鋼)又去測(cè)量另一種材料時(shí)，將產(chǎn)生錯(cuò)誤的結(jié)果。

(7)應(yīng)力的影響。在役設(shè)備、管道大部分有應(yīng)力存在，固體材料的應(yīng)力狀況對(duì)聲速有一定的影響，當(dāng)應(yīng)力方向與傳播方向一致時(shí)，若應(yīng)力為壓應(yīng)力，則應(yīng)力作用使工件彈性增加，聲速加快;反之，若應(yīng)力為拉應(yīng)力，則聲速減慢。當(dāng)應(yīng)力與波的傳播方向不一至?xí)r，波動(dòng)過(guò)程中質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)軌跡受應(yīng)力干擾，波的傳播方向產(chǎn)生偏離。根據(jù)資料表明，一般應(yīng)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(jié)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。

超聲波測(cè)厚儀失真及使用時(shí)注意事項(xiàng)：由以上產(chǎn)生示值失真的原因分析，在現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)中就應(yīng)采取相應(yīng)措施，進(jìn)行事前積極預(yù)防，避免造成事故隱患或不必要的浪費(fèi)。為此，根據(jù)近年來(lái)的檢測(cè)經(jīng)驗(yàn)，歸納總結(jié)如下幾點(diǎn)，作為超聲波測(cè)厚儀失真及使用時(shí)注意事項(xiàng)。

1、正確選用測(cè)厚探頭

(1)測(cè)曲面工件時(shí)，采用曲面探頭護(hù)套或選用小管徑專用探頭(φ6mm),可較精確的測(cè)量管道等曲面材料。

(2)對(duì)于晶粒粗大的鑄件和奧氏體不銹鋼等，應(yīng)選用頻率較低的粗晶專用探頭(2.5MHz)。(3)測(cè)高溫工件時(shí)，應(yīng)選用高溫專用探頭(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(wěn)定，則考慮更換探頭。

2、對(duì)被檢物表面進(jìn)行處理。通過(guò)砂、磨、挫等方法對(duì)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(dá)到很好的耦合效果。

3、正確識(shí)別材料，選擇合適聲速。在測(cè)量前一定要查清被測(cè)物是哪種材料，正確預(yù)置聲速。對(duì)于高溫工件，根據(jù)實(shí)際溫度，按修正后的聲速預(yù)置或按常溫測(cè)量后，將厚度值予以修正。此步很關(guān)鍵，現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)中經(jīng)常因忽視這方面的影響而出錯(cuò)。

4、正確使用耦合劑。首先根據(jù)使用情況選擇合適的種類，當(dāng)使用在光滑材料表面時(shí)，可以使用低粘度的耦合劑;當(dāng)使用在粗糙表面、垂直表面及頂表面時(shí)，應(yīng)使用粘度高的耦合劑。高溫工件應(yīng)選用高溫耦合劑。其次，耦合劑應(yīng)適量使用，涂抹均勻，一般應(yīng)將耦合劑涂在被測(cè)材料的表面，但當(dāng)測(cè)量溫度較高時(shí)，耦合劑應(yīng)涂在探頭上。

5、特殊情況的處理

(1)檢測(cè)時(shí)發(fā)現(xiàn)數(shù)值明顯偏離預(yù)期值，應(yīng)用超聲波探傷儀進(jìn)行輔助判斷。當(dāng)發(fā)現(xiàn)背面有腐蝕凹坑時(shí)，這個(gè)區(qū)域測(cè)量就得十分小心，可選擇變換分割面角度作多次測(cè)量。

(2)當(dāng)測(cè)量復(fù)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(shù)據(jù)作為該工件在測(cè)量點(diǎn)處的厚度。

(3)被測(cè)工件的另一表面必須與被測(cè)面平行，否則得不到滿意的超聲響應(yīng)，將引起測(cè)量誤差或根本無(wú)讀數(shù)顯示。

(4)對(duì)于層疊材料、復(fù)合材料以及內(nèi)部結(jié)構(gòu)特異的，常見(jiàn)的應(yīng)用超聲反射原理測(cè)量厚度的儀器就不適用。