超声波测厚仪探头磨损原因分析及测厚值的修正

张媛 陈康（中石油乌石化公司设备检验检测院，新疆乌鲁木齐830019）

超声波测厚仪探头磨损原因分析及测厚值的修正

张媛 陈康（中石油乌石化公司设备检验检测院，新疆乌鲁木齐830019）

影响超声波测厚仪测量示值的因素有很多，我们从测厚仪探头磨损影响的角度，对测厚值进行修正，排除探头表面磨损对测厚值真实性的影响，保证了检测数据的质量，提高了检测准确率。

超声波测厚；探头磨损；曲面

1　超声波测厚仪的原理和影响因素

超声波测厚仪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。凡能使超声波以一恒定速度在其内部传播的各种材料均可采用此原理测量。由于超声波性能高，成本低的处理技术，使用它可以测量不同厚度和不同声速的材料，频繁运用于各种生产设备、管道检测、容器检测和板材零件加工检测。对防腐监测起了重大作用。

影响超声波测厚仪示值的主要情况如下：

（1）被检物体表面情况。当表面过于粗糙时，测厚仪探头与表面耦合接触效果差，无法有效接触反射回波信号，检测数据偏差较大；

（2）对曲率半径过小的工件（例如小径管），由于测厚仪探头与接触面无法面接触，会造成反射回波信号差，检测结果偏差大；

（3）被检工件表面与底面有一定角度时，反射回波会发生散射现象，探头接受信号弱，会影响检测结果；

（4）被检工件内部结构不均匀（例如铸件、奥氏体钢）时，反射回波会发生散射衰减，探头接受信号被减弱，造成数据不显示情况；

（5）探头接触面有一定磨损。常用测厚探头表面为丙烯树脂，长期使用会使其表面粗糙度增加，导致灵敏度下降，从而造成显示不准确。

（6）被测工件底面有较严重的腐蚀凹坑，造成声波衰减，检测数据变化大，无法判断真实情况。

（7）当被检工件表面有厚涂层、内部有夹层或者夹渣或者工件由不同材料叠加组成时，声波当接触到第一个反射面时就会认为是工件底面，并反射回波显示，造成显示数据不真实。

（8）温度的影响。一般固体材料中的声速随其温度升高而降低，有试验数据表明，热态材料每增加100°C，声速下降1%。对于高温在役设备常常碰到这种情况。应选用高温专用探头（300～600°C），切勿使用普通探头。

（9）耦合剂和检测手法的影响。耦合剂是用来排除探头和被测物体之间的空气，使超声波能有效地穿入工件达到检测目的。当耦合剂的薄厚、粘稠等都会对最终检测数据造成一定影响。在对表面光滑工件进行检测时，适合使用粘度较低的耦合剂；当工件表面粗糙时，适合使用粘度高的耦合剂进行耦合。

（10）声速的选择。在测量被检工件前要确定其材质，不同材质声速不同，如果用同一材质对测厚仪校正后，对不同材质工件进行检测，会发现检测结果不真实，造成误差。

影响测量示值的因素有很多，我们从测厚仪探头磨损影响的角度，对测厚值进行对比，确保在现场检测得出更为真实的数据。

2　超声波测厚仪探头磨损的判断

超声波测厚仪使用时间长了，需要检查探头是否磨损。如果探头磨损，将会影响测厚数值的准确性。一般情况下，测厚仪的测厚数值误差允许值为～0.1mm至+0.1mm范围。如果磨损的探头，测厚数值误差超过了上述值，就应该及时更换测厚仪探头，避免发生重大失误。

从测厚仪正面观察，新探头颜色鲜艳，探头表面平整光滑，而旧探头表面已经磨损。从测厚仪探头侧面观察，新探头表面平整，而旧探头已经出现凹坑。在观察时，可以拿一把直尺，靠近探头表面观察，看是否透亮。

3　测厚仪探头磨损对测量值的影响

探头接触面在检测中会有一定磨损。常用测厚探头表面为丙烯树脂，长期使用很容易会使其表面粗糙度增加。从现场检测中发现，磨损的探头在平板试块上，测厚值与新探头没有区别。但是在曲面上测厚时，会马上出现差别。例如管子和容器的曲面。

做实验，将同一台超声波测厚仪分别使用有磨损的探头和新探头测厚，在平面试块上的测厚值没有影响。但对小管径曲面测厚时，影响比较大，会出现测厚值的差异（测量值分别为3.5mm和3.9mm），已经超出测厚数值误差允许值。

对有磨损的探头选用500#砂纸打磨，使其平滑并保证平行度后，进行超声波测厚，可将原来测厚得出的测厚值3.5mm修正为3.8mm，误差在允许范围，可以继续使用。

4　测厚仪磨损探头测厚值的修正

从以上对比试验数据得出，使用超声波测厚仪测厚，当测厚仪探头有磨损时和新探头测量曲面值偏差0.4mm，在使用500#砂纸打磨使其平滑并保证平行度后，进行测厚与新探头测量曲面值偏差0.1mm，提高了探头测厚值得准确性。一般情况下，测厚仪的测厚数值误差允许值为～0.1mm至+0.1mm范围。如果磨损的探头，测厚数值误差超过了上述值，就应该及时更换测厚仪探头，避免发生重大失误。

因此，在现场进行超声波测厚检测前，除了用标块检测测量值的真实性外，还需要对探头进行观察，排除探头表面磨损对测厚值真实性的影响。

张媛（1982-），女，新疆乌鲁木齐人，本科学历，理化室检验员。