超聲波測厚儀示值失真現象及原因分析
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。
超聲波測厚儀示值失真現象及原因分析