1、基于超声波原理的测厚系统摘要：超声波测厚，是根据超声波脉冲反射原理来进行厚度测量的，当探头发射的超声波脉冲通过被测物体到达材料分界面时，脉冲被反射回探头，通过精确测量超声波在材料中传播的时间来确定被测材料的厚度。按超声波测厚原理设计的测厚仪可对各种物质作精确测量，也可以对生产设备中各种管道和压力容器进行监测，监测它们在使用过程中受腐蚀后的减薄程度。 关键词：超声波测厚 反射 测量 应用 超声波测厚仪可以测量金属或非金属材料的厚度，也可以测定材料的声速，借以判断材料的性质，还可以检查较近且平行于表面的缺陷。 1、脉冲反射式超声波测厚仪 脉冲反射式超声波测厚仪的原理为：超声波在工件中的传播时间与工
2、件厚度成正比。当将时间以不同的方式换算出来后，即可得到厚度&。 = 式中 t超声波在工件中传播的往返时间。 脉冲反射式超声测厚仪按电路型式可分为声速预置型和时间放大型两类。由于后者的时间放大器存在着漂移和非线性，所以电路的稳定性和线性不易保证。目前国内外制造的超声波测厚仪多采用声速预置型电路。超声波在工件中的传播时间可以用示波管、电流表、数字管或液晶显示。现在使用的测厚仪大多用液晶显示。 2、压力容器测厚 压力容器测厚分为压力容器制造时的测厚和在用压力容器定期检验中的测厚。本节重点介绍后面这种情况。在用压力容器的定期检验中，壁厚的测定是一项重要的检验内容。测厚可以说有三个目的。 （1）为强度计
3、算提供最小剩余壁厚； （2）可以发现母材中的可疑部位； （3）根据剩余壁厚分析工况对压力容器的影响。 测厚点的位置应有代表性，一般应选择下列部位： （l）液位经常波动部位； （2）易腐蚀冲蚀部位； （3）制造成型时，壁厚减薄部位和使用中产生的变形部位； （4）表面缺陷检查时，发现的可疑部位。测厚仪不仅可测厚，还可测母材中的夹层，但因超声波测厚仪的检验区域少，灵敏度高，小夹层都可发现。当发现夹层时，不能作为判断钢板缺陷超标的依据，而应增加测定点，扩大检测面积，有疑问时用超声波探伤仪，查明夹层分布情况和面积大小及母材表面的倾斜度。重点放在下面二个方面。 a.倾斜度，特别是靠近焊缝附近的倾斜度。与母
4、材表面的夹角超过100 时，会危及使用安全（美国 ASME 中作了此规定） 。当夹层处于坡口处，焊接时会产生裂纹，危害更大，国内已有此类事例教训。 b.靠近坡口两侧 50mm 范围内应重点进行超声波探伤。长形夹层应严加控制。对于临氢介质压力容器的壁厚测定。若有“增值”现象，就有可能有氢腐蚀出现，其原因主要是：氢气腐蚀是指高温下（200以上）氢和钢中的渗碳体（Fe3C）发生还原作用生成甲烷而导致沿晶界的腐蚀，甲烷的形成使晶界产生大量的微裂纹，并相应有明显的脱碳，使得超声波的衰减、反射、声速与频率都受到影响。当材料受到腐蚀后，晶界受到破坏，晶粒与晶粒之间有了缝隙，迫使声波的传播路线改变（见图 2）
5、 ，声程加大，相当于壁厚增加。 3、影响超声波测厚精度的因素 （l）声速的影响 由于声速不同，超声波在工件中往返所需的时间也不同，会造成测厚值不同。如果材质不均匀，不同的区域还会存在不同的声速。另外，温度、应力也会影响声速，给测厚带来误差。 （2）工件表面漆层、镀层、锈蚀的影响由于工件表面漆层、镀层、锈蚀的存在，会使测厚数据增大，造成了误差。 （3）过厚的藕合剂的影响由于藕合层过厚，也会使测厚数据偏大，造成误差。 （4）测厚探头与工件表面不垂直在小口径管测厚中，由于管道曲率大，不易藕合好，测厚探头与工件表面不垂直，这时的测厚数据偏得很大。 （5）工件壁厚小于测厚仪的适用下限这时，由于分割式双晶探头的特性，一次底波高度很小，测厚仪上反映的是实际厚度的二倍或三倍。 参考文献： 1超声波测厚仪校准规范
