超声波测厚在特种设备检验中的相关问题

2022-09-11

在特种设备定期检验中, 壁厚测定是一个重要检验项目, 对设备安全状况等级评定具有重要意义, 根据多年的检验经验, 总结如下。

一、测厚方法和注意事项

1. 测厚方法

(1) 双测量法:在每一点处用探头进行两次测量, 两次测量中探头串音隔层板要相互垂直, 取两次测量中的最小值作为测量厚度。

(2) 多点测量法:在某一测量范围 (一般以直径20—30mm为宜) 内进行多次测量, 以找出最薄点。如下图所示:

(3) 线连续测量法:在一条线上每相距5mm或5mm以下测量一次, 用此间隔连续进行测量, 适用于背面有腐蚀沟槽的工件。 (4) 综合测量法:用于腐蚀严重或对测量结论要求较精确的场合, 测量时以一点为中心, 综合使用以上方法, 以更小间隔移动探头, 并将测量结果以等高线形式记录, 如下图所示。此法可找出壁厚最薄点, 确定小面积的腐蚀坑。

2. 注意事项

(1) 超声波测厚仪, 由于检测灵敏度高, 在工件表面有油漆、氧化皮或锈铁时, 均可直接测厚 (不平时稍加打磨) , 但此时测出的工件厚度包括了氧化层和涂层厚度, 应在示值中扣除。

(2) 探头与试件接触时, 探头放置要平稳, 压力适当, 保证探头与试件之间有良好的耦合。

(3) 测量管壁厚度时, 探头中间的串音隔层板应与被测管子的轴线平行或者垂直, 以增大探头晶片与工件的接触面。

4、在测表面有严重麻点和凹坑的工件时, 应选用声阻抗大、黏度高的耦合剂或专用超声耦合剂。

(5) 测厚中出现示值跳跃不定时, 不要确定测厚结果, 此时可轻微移动探头, 并用手指将探头压紧在测点处, 待示值稳定不动时方可取值。若示值轻微闪烁跳动, 一般应以较小测厚值为准。

二、测厚示值误差分析及预防措施

1. 测厚示值误差分析:

(1) 在用设备大部分表皮已出现锈迹、过于粗糙, 导致探头同接触面之间无法有效耦合, 反射回波低, 有时候回波信号都不能够获取。

(2) 金属表层由于氧化作用生产的物质或加膜覆盖层带来的不良危害。这些材料虽然表面上同基体材料已经有效融合起来, 二者间无任何缝隙, 然而, 终究是不同的物质, 使得声速的具体传播速度也是各有差异的, 由此会导致误差发生, 且误差范围也与覆盖物厚度密切相关。

(3) 工件曲率太小, 尤其是小径管测厚时, 常用探头表面为平面, 与曲面接触为点接触或线接触, 声强透射率低 (耦合不好) 。

(4) 探头接触面出现损坏迹象。通常情况下, 测厚探头多采用丙烯树脂, 运用时间长了, 探头表面会光滑顿失, 不再锋刃、灵敏, 从而无法显示光滑度。

(5) 被测量物表面由于受到腐蚀覆盖着很多坑体。因为所测量物上含有锈迹、凸凹坑洼, 影响了声波传递, 造成读数变化缺乏规律, 在一些个别情况下读数也无法显示。

(6) 所测量的物质中堆着沉积物, 如果这些沉积物与工件声阻抗大体相当时, 测厚仪显示值为壁厚与沉积物厚度之和。

(7) 如果材料中有问题, 例如:内含夹渣、夹层等等, 则显示值大概在公称厚度的70%。

(8) 温度带来的负面影响。通常情况下, 温度越高, 金属材料的声速则越低, 实验研究显示:金属材料温度每上升100摄氏度, 对应的声速则降低1%。

(9) 耦合剂的不良作用。耦合剂主要作用体现在:除掉探头与所要测量的物体之间的空气, 确保声波可以更好地走向工件最终实现科学检测。当所选的耦合剂类型以及使用方法不科学时, 则会导致误差出现, 不能测到准确数据。

(10) 声速选择错误。测量工件前, 根据材料种类预置其声速或根据标准块测出声速。当用一种材料校正仪器后 (常用试块为钢) 又去测量另一种材料时, 导致过大误差的出现。

2. 测厚示值误差的预防措施。

(1) 科学择取测厚探头, 对曲面工件测量过程中, 为了确保测量更加精确、科学, 需要选择曲面探头护套、小管径专用探头等等;对于温度较高工件的测量, 则要使用与其相适应的、科学的专门探头, 此时要杜绝普通探头;通过砂纸来磨光出现损伤、划痕的探头, 维护其平滑、完好无损。倘若状况不稳定, 则要考虑调整、更换探头。

(2) 科学处理要检测物体的表面, 控制其粗糙度, 而且也需要祛除膜盖层, 确保其呈现内部金属发光状态, 确保探头以及被检物在耦合剂的作用下, 获得最令人满意的耦合效果。

(3) 科学辨认材料, 优选科学的声速。测量未开始时务必做好各项准备工作。例如:明确所测物材料类型, 提前设置声速。如果是高温工件, 则要参照现实中的温度, 按修正后的声速预置或按常温测量后, 将厚度值予以修正, 要吸取以往教训, 防止出现差错。

(4) 科学运用耦合剂。第一, 参照实际状况来优选类型, 确保与其相适应。当发挥光滑作用时, 所采用的耦合剂需要粘度较低;对于一些特殊形态的材料表面, 例如:质地较为粗糙、形态为垂直等情况下, 所采用的耦合剂则要粘度较高。第二, 根据科学要求适度使用耦合剂, 确保匀称地涂抹, 通常需要把耦合剂涂抹于所测量的材料表面, 当测量温度特殊情况下, 则要将其涂抹于探头上。