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1、超声波厚度测量专项讲座本讲稿第一页，共十七页目录1、测厚仪的校准等2、测厚仪与工件的接触方式3、工件的表面处理4、厚度测量部位选择和测厚点数量5、厚度测量数据的应用6、厚度测量数据的整理本讲稿第二页，共十七页 前言 厚度测量讲座引用标准为接触式超声波脉冲回波测厚厚度测量讲座引用标准为接触式超声波脉冲回波测厚GB11344-2008GB11344-2008和和ASTM E0797-05ASTM E0797-05。1、测厚仪的校准等1 1）探头选择）探头选择 探头的频率有探头的频率有2.5MHz2.5MHz，5MHz5MHz，10MHz10MHz等。等。2.5MHz2.5MHz主要用于铸造、大工件
2、的壁厚测量。主要用于铸造、大工件的壁厚测量。5MHz5MHz就是我们通常使用的探头，精度只能达到就是我们通常使用的探头，精度只能达到0.1mm0.1mm。10MHz10MHz精度可以达到精度可以达到0.01mm0.01mm。用于航空业的探头由于精度要求用于航空业的探头由于精度要求0.001mm0.001mm，相应的频率更高。，相应的频率更高。本讲稿第三页，共十七页2 2）试块准备）试块准备 A A准备至少两个不同壁厚的试块（已知的声速与被测工件相同），其准备至少两个不同壁厚的试块（已知的声速与被测工件相同），其中一个接近受检工件最大壁厚（大壁厚为中一个接近受检工件最大壁厚（大壁厚为1/21/2
3、壁厚），另一个接近壁厚），另一个接近受检工件最小壁厚。如果试块生锈，必须进行除锈处理受检工件最小壁厚。如果试块生锈，必须进行除锈处理,用细用细砂纸砂纸(120#(120#左右左右)打磨至光滑，用游标卡尺（精度打磨至光滑，用游标卡尺（精度0.02mm0.02mm左右）左右）测量厚度，并对测量位置做记号，校准时在相同位置接触。测量厚度，并对测量位置做记号，校准时在相同位置接触。B B对于已有试块与被测工件声速相差较大的工件，特别是不锈钢和高对于已有试块与被测工件声速相差较大的工件，特别是不锈钢和高合金工件（合金元素含量约大于合金工件（合金元素含量约大于4040）的）的P91P91、T91T91等，
4、应做与被测等，应做与被测工件材料相同的试块。工件材料相同的试块。C C临时措施：没有与被测工件材料相同的试块情况下，可以到现场临时措施：没有与被测工件材料相同的试块情况下，可以到现场找材料相同或相近的不同壁厚法兰，用游标卡尺（精度找材料相同或相近的不同壁厚法兰，用游标卡尺（精度0.02mm0.02mm左右）测量厚度，并对测量位置做记号，校准时在相同位置接左右）测量厚度，并对测量位置做记号，校准时在相同位置接触。触。本讲稿第四页，共十七页3）声速的确定具体查具体查JB T 7522-2004 JB T 7522-2004 无损检测材料超声速度测量方法无损检测材料超声速度测量方法材料名称材料名称:
5、铝铝 钢钢 不锈钢不锈钢 铜铜 锆锆 钛钛 锌锌 铅铅 铸铁铸铁纵波声速纵波声速:6300/5900/5790/4700/4310/6240/4170/2160/3500-56006300/5900/5790/4700/4310/6240/4170/2160/3500-5600 一般检验员以书本或者说明书上推荐的声速调整，正确的调一般检验员以书本或者说明书上推荐的声速调整，正确的调整方法为测量两个不同壁厚的最好是同材质试块，正确测量整方法为测量两个不同壁厚的最好是同材质试块，正确测量以上试块厚度后确定声速，这么做的原理是由于双晶直探头以上试块厚度后确定声速，这么做的原理是由于双晶直探头的固有非
6、线性、探头磨损和非原厂探头声速会稍许变化等因的固有非线性、探头磨损和非原厂探头声速会稍许变化等因数，因此更换探头后，也必须如此。数，因此更换探头后，也必须如此。4）高温工件壁厚测量的校准 由于高温下，声速会降低，应考虑温度的影响，由于高温下，声速会降低，应考虑温度的影响，ASTM ASTM E0797-05E0797-05规定的上限为规定的上限为9393度度 。必须使用高温探头，用于高温工件壁厚测量的试块校准，可采用如下必须使用高温探头，用于高温工件壁厚测量的试块校准，可采用如下方法：方法：本讲稿第五页，共十七页 直接把试块放在工件表面，覆盖保温材料，使试块尽量与工件直接把试块放在工件表面，覆
7、盖保温材料，使试块尽量与工件外表面温度相同，然后快速测量试块，校准声速。外表面温度相同，然后快速测量试块，校准声速。注：以上方法只是尽可能消除测量结果与真实厚度的误差，不可注：以上方法只是尽可能消除测量结果与真实厚度的误差，不可能完全吻合。能完全吻合。本讲稿第六页，共十七页2、测厚仪与工件的接触方式 探头与金属表面的接触方式是保持探头中间分隔线与工件的小圆弧轴探头与金属表面的接触方式是保持探头中间分隔线与工件的小圆弧轴线垂直。线垂直。封头的圆弧部分（如图），由于工件半径大于扳边半径，探头中间分封头的圆弧部分（如图），由于工件半径大于扳边半径，探头中间分隔线必须与扳边轴线垂直。隔线必须与扳边轴线
8、垂直。本讲稿第七页，共十七页 对于探头无法紧密接触的局部磨损部位和局部腐蚀部位，可到对于探头无法紧密接触的局部磨损部位和局部腐蚀部位，可到背面测量，背面无法测量的用焊缝检验尺测量深度、长径和短背面测量，背面无法测量的用焊缝检验尺测量深度、长径和短径，先进行强度计算，强度计算不合格的再进行无量纲计算径，先进行强度计算，强度计算不合格的再进行无量纲计算（必须符合无量纲计算条件）。（必须符合无量纲计算条件）。对于探头无法紧密接触的大面积磨损和腐蚀部位，可以对表面进对于探头无法紧密接触的大面积磨损和腐蚀部位，可以对表面进行处理，注意两点：行处理，注意两点：1 1、打磨后必须留最深部位的淡淡影子，、打磨
9、后必须留最深部位的淡淡影子，以免使用单位认为我们破坏设备（对薄壁工件应请使用单位以免使用单位认为我们破坏设备（对薄壁工件应请使用单位现场确认）；现场确认）；2 2、打磨面积尽量小。、打磨面积尽量小。弧形工件测量时候可轻轻摇动探头，注意摇动方向与工件的小弧形工件测量时候可轻轻摇动探头，注意摇动方向与工件的小圆弧的弧线平行，取摇动过程中的最小值为工件壁厚。圆弧的弧线平行，取摇动过程中的最小值为工件壁厚。测量内部有腐蚀等缺陷导致内表面粗糙的部位，应多测量几点，测量内部有腐蚀等缺陷导致内表面粗糙的部位，应多测量几点，以便找出最小值。以便找出最小值。有弧度的工件，里面和外面测量的数据不一样，外面的读数准
10、确，有弧度的工件，里面和外面测量的数据不一样，外面的读数准确，里面的数据由于弧度影响会增厚。里面的数据由于弧度影响会增厚。耦合剂不同，也会导致测厚数据的变化，现场使用的耦合剂必须耦合剂不同，也会导致测厚数据的变化，现场使用的耦合剂必须与校准的耦合剂相同。与校准的耦合剂相同。本讲稿第八页，共十七页3、工件的表面处理 工件表面处理应达到以下几点：露出金属光泽，表面光滑，大于探头工件表面处理应达到以下几点：露出金属光泽，表面光滑，大于探头接触面积。接触面积。对于表面光滑的工件：用折断的锯片比较快，处理效果好。对于表面光滑的工件：用折断的锯片比较快，处理效果好。对于表面粗糙的工件：对于表面粗糙的工件：
11、A A有电源场合，用砂轮机配粗砂轮片预处理，再用抛光片精处理。有电源场合，用砂轮机配粗砂轮片预处理，再用抛光片精处理。B B无电源场合，用锉刀预处理，再用砂纸精处理（包住锉刀或硬物）。无电源场合，用锉刀预处理，再用砂纸精处理（包住锉刀或硬物）。有油漆的工件，分以下几种情况：有油漆的工件，分以下几种情况：A A有带涂层测厚仪时候，可以不去除油漆。有带涂层测厚仪时候，可以不去除油漆。B B整体喷漆或烤漆、漆层均匀且漆层较薄（带漆与不带漆测量偏差整体喷漆或烤漆、漆层均匀且漆层较薄（带漆与不带漆测量偏差小于小于0.2mm0.2mm），在局部刮开油漆后，带漆与不带漆测量得出偏），在局部刮开油漆后，带漆与
12、不带漆测量得出偏差以后，可以带漆测量后扣除偏差。但数据接近计算壁厚时，必差以后，可以带漆测量后扣除偏差。但数据接近计算壁厚时，必须去除油漆。须去除油漆。本讲稿第九页，共十七页C C其余情况，必须去除油漆再测量。其余情况，必须去除油漆再测量。本讲稿第十页，共十七页4、厚度测量部位选择和测厚点数量 厚度测量部位选择厚度测量部位选择 具体部位选择看各类规范。具体部位选择看各类规范。要点是审查技术资料，确定结构上易冲刷、易腐蚀、易砸伤部位，与要点是审查技术资料，确定结构上易冲刷、易腐蚀、易砸伤部位，与使用单位技术人员交流。首先根据宏观检验情况，再确定测量部位；使用单位技术人员交流。首先根据宏观检验情况
13、，再确定测量部位；锅炉有无偏火等情况影响介质（烟气、水等）流向，弯头是重点部位，锅炉有无偏火等情况影响介质（烟气、水等）流向，弯头是重点部位，磨损部位应注意多测几点或者探头移动来找最薄点；容器有无异常情磨损部位应注意多测几点或者探头移动来找最薄点；容器有无异常情况；压力管道必须考虑介质的流向，弯头是重点部位，直管段测厚时况；压力管道必须考虑介质的流向，弯头是重点部位，直管段测厚时应选择焊口附近管子的底部。应选择焊口附近管子的底部。测厚点数量测厚点数量 筒节和管子测量数量各标准都有规定，如：球罐每片筒节和管子测量数量各标准都有规定，如：球罐每片5 5点，部位分别为点，部位分别为球片的中、左上、左
14、下、右上、右下，从统计学观点来看一般球片的中、左上、左下、右上、右下，从统计学观点来看一般5 5点较点较合适，小部件看情况自己决定。合适，小部件看情况自己决定。封头的测量数量见下图，锻压封头参照椭圆封头。封头的测量数量见下图，锻压封头参照椭圆封头。本讲稿第十一页，共十七页本讲稿第十二页，共十七页5、厚度测量数据的应用1 1）夹层）夹层 对于内外壁无减薄迹象的工件，如果个别测量数据小于其他数据对于内外壁无减薄迹象的工件，如果个别测量数据小于其他数据较大，应怀疑为夹层。较大，应怀疑为夹层。对于无法检查内壁的容器，如果个别测量数据小于其他数据对于无法检查内壁的容器，如果个别测量数据小于其他数据较大，
15、可能为腐蚀或损伤，探头应向四周移动，并连续读数，较大，可能为腐蚀或损伤，探头应向四周移动，并连续读数，如发现多处数据有跳跃迹象，应怀疑为夹层。如发现多处数据有跳跃迹象，应怀疑为夹层。对于怀疑为夹层的工件，应画草图，记下测厚数据并定位测厚点，对于怀疑为夹层的工件，应画草图，记下测厚数据并定位测厚点，并计算夹层角度，必要时用超声来确认。并计算夹层角度，必要时用超声来确认。2 2）腐蚀）腐蚀 对于无法检查内壁的容器，如果个别测量数据小于其他数据较大，对于无法检查内壁的容器，如果个别测量数据小于其他数据较大，可能为腐蚀或损伤，例如：小储气罐底部由于没有疏水，在气水可能为腐蚀或损伤，例如：小储气罐底部由
16、于没有疏水，在气水分界线位置会腐蚀。应增加测厚点进行确认。分界线位置会腐蚀。应增加测厚点进行确认。本讲稿第十三页，共十七页3 3）氢腐蚀裂纹）氢腐蚀裂纹对临氢介质压力容器进行测厚时，若发现壁厚增加对临氢介质压力容器进行测厚时，若发现壁厚增加,就有可能就有可能产生了氢腐蚀裂纹产生了氢腐蚀裂纹.高温高温(200)(200)下氢和钢中的渗碳体下氢和钢中的渗碳体(Fe3C)(Fe3C)发生还原作用，生成甲烷而导致沿晶界的腐蚀发生还原作用，生成甲烷而导致沿晶界的腐蚀,使晶界产生大使晶界产生大量微裂纹量微裂纹,并伴有明显的脱碳，以致超声波的衰减和反射等发生并伴有明显的脱碳，以致超声波的衰减和反射等发生变化
17、变化,超声波的传播路线也发生改变，声程加大，造成壁厚读数增大超声波的传播路线也发生改变，声程加大，造成壁厚读数增大，必须用金相确认。必须用金相确认。本讲稿第十四页，共十七页6、厚度测量数据的整理 厚度测量报告与原始记录的数据和位置必须对应。厚度测量报告与原始记录的数据和位置必须对应。锅炉、管道必须定位，容器必须划出测量部位附近的焊缝，对锅炉、管道必须定位，容器必须划出测量部位附近的焊缝，对称的图形必须标出方位或者划出铭牌位置。称的图形必须标出方位或者划出铭牌位置。数据低于有效厚度的必须查阅技术资料中的设计厚度，同时又低于设数据低于有效厚度的必须查阅技术资料中的设计厚度，同时又低于设计厚度必须增
18、加强度计算，强度计算不合格的数据符合无量纲计算条计厚度必须增加强度计算，强度计算不合格的数据符合无量纲计算条件的还必须进行无量纲计算。件的还必须进行无量纲计算。复合工件厚度记录和报告中名义厚度的记录必须分开标注基材和衬里，复合工件厚度记录和报告中名义厚度的记录必须分开标注基材和衬里，基材和衬里未贴合部位的数据必须备注为基材数据。基材和衬里未贴合部位的数据必须备注为基材数据。本讲稿第十五页，共十七页案例1 1、FQFB2007-0009FQFB2007-0009福建联合石油化工有限公司福建联合石油化工有限公司G-173G-173球罐测厚分球罐测厚分析：析：1 1）原报告采用了两种测厚仪器：美国泛
19、美公司的）原报告采用了两种测厚仪器：美国泛美公司的26MG26MG和德国和德国K.K.K.K.公公司司DM4DM4：26MG26MG发现能力弱，发现能力弱，26MG26MG优势是范围大，优势是范围大，1.5mm1.5mm508mm508mm，DM4DM4发现能力强，范围发现能力强，范围1.51.5150mm150mm，两个测厚仪回波强度不一，两个测厚仪回波强度不一样，每个探头特性不一样，触发时间、脉冲宽度、聚焦点不一样。样，每个探头特性不一样，触发时间、脉冲宽度、聚焦点不一样。2 2）采用）采用DM4DM4的测厚数据显示板有缺陷，没有用的测厚数据显示板有缺陷，没有用26MG26MG进行复核，采
20、进行复核，采用更科学的超声波复核，缺陷大部份是钢板中的瑕疵，而报用更科学的超声波复核，缺陷大部份是钢板中的瑕疵，而报告数据未更改就出具，应用告数据未更改就出具，应用26MG26MG复核后出具测厚数据。超声复核后出具测厚数据。超声波应另出具报告。波应另出具报告。本讲稿第十六页，共十七页3 3）以下是测厚仪的对比，）以下是测厚仪的对比，DM4DM4发送和接收角度达发送和接收角度达5858，移动，移动4mm4mm以以后的数据已超过测量精度，后的数据已超过测量精度，26MG26MG移动移动3mm3mm以后的数据已超过测以后的数据已超过测量精度，得知该量精度，得知该DM4DM4的角度发散，发现能力强，但
21、是可能存在问题，的角度发散，发现能力强，但是可能存在问题，26MG26MG的角度收敛，定位更准确，本院只有一台的角度收敛，定位更准确，本院只有一台DM4DM4，且配了非，且配了非原装国产探头，我部门已经申请购买原装国产探头，我部门已经申请购买DM4EDM4E一台，到时可进一步一台，到时可进一步研究。研究。4 4）以下是用今年委托测厚时）以下是用今年委托测厚时26MG26MG的测量记录，为了找一个数字，的测量记录，为了找一个数字，把一格格涂满油，用测厚仪垂直、水平、倾斜扫。把一格格涂满油，用测厚仪垂直、水平、倾斜扫。5 5）分不分层应增加检测手段，而不是以一台有问题的测厚仪数据来定）分不分层应增加检测手段，而不是以一台有问题的测厚仪数据来定分层，分层应有详实的数据，范围和角度。分层，分层应有详实的数据，范围和角度。6 6）该缺陷可以定性为钢板制造缺陷，且从）该缺陷可以定性为钢板制造缺陷，且从19921992年来到年来到20072007年已经使年已经使用用1515年，基本上可以判定没有扩展。年，基本上可以判定没有扩展。本讲稿第十七页，共十七页