超声波测厚仪的使用方法

测厚的方法很多，除了常规的机械方法(卡尺、千分尺等)外，还有其他一些方法，如超声波测量、射线测厚、磁性测厚、电流法测厚等。这些方法中，对于目前检验应用Z广的是超声波测厚。因为超声波测厚仪体积小，质量轻，速度快，精度高，携带使用方便。检验人员有时可立刻判断所测设备可否继续使用。超声波测厚仪的使用方法，其要点为：

一、超声波测厚仪及探头的选择

超声波测厚仪的精度应达到±(T%+0.1)mm，T为壁厚。超声测厚通常采用直接接触式单晶直探头，也可采用带延迟的单晶直探头和双晶直探头。在测量时，应首先了解所测物体的使用状态、样式等特点，从而具体选择探头。高温壁厚测定需用高温探头。由于材料温度不同时声速也不同，在高温时声速变小，故测厚值偏大。据报道，在高温探头可测的上限温度约500℃，测厚值可偏大20%。对于曲率半径较小或内表面有大量点蚀的管道，应采用小直径探头测定或用超声波探伤仪进行辅助测定。

二、超声波测厚仪校正

用超声波测厚仪测厚前，要先校准仪器的下限和线性。仪器的测量下限要用一块厚度为下限的试块来校准。如已知材料声速，可预先调好声速值，然后在仪器附带的试块上，调节“校准键”按钮，仪器即调试完毕。我们在实际使用中发现，使用不同品牌的测厚仪，其产品附带的试块的厚度大多各不相同，现场检验时应注意标准试块的厚度不要记错了，以免调错了基准值。

超声波测厚仪附带的试块，一般厚度较小，当需要的厚度与之偏离较大时，还应用台阶试块(一般测厚仪出厂时，都附带)，分别在厚度接近待测厚度的Zda值和待测厚度Z小值(或待测厚度Zda值的二分之一)进行校正。

三、耦合剂

为了改善探头与工件间声能的传递，而加在探头和检测面之间的液体薄层称为耦合剂。

当探头和工件之间有一层空气时，超声波的反射率几乎为1**%，即使很薄的一层空气也能阻止超声波传入工件。因此，排除探头和工件之间的空气非常重要。耦合剂可以填充探头与工件间的空气间隙，使超声波能够传入工件，这是使用耦合剂的主要目的。除此之外，耦合剂还有润滑作用，可以减少探头和工件之间的摩擦，防止工件表面磨损探头，并使探头便于移动。

应根据被测件的表面状况及声阻抗，选用无气泡、粘度适宜的耦合剂，如甘油、机油、硅胶、水玻璃和浆糊、高温耦合剂等。若工件表面粗糙，则应选择比较稠的耦合剂。也可采用专门用于测厚的商品耦合剂。在实际使用中一定要保持耦合剂的清洁，不能使其有污渍，不然会影响测量值得准确性。

四、超声波测厚仪测量准备

超声波测厚仪测量时先对测量工件进行处理，如测定面存在的浮锈、鳞皮或部分脱离的涂膜应进行清洗。必要时可用砂轮机进行适当的修磨。用砂轮机打磨时，我们一定要打磨平整，如不平整的话，也很有可能影响测量值得准确性。

五、超声波测厚仪测定方法

(1)一般测量方法：在一点处，用探头进行两次测厚，在两次测量中探头的分割面要互为90度，取较小值为被测工件厚度值。

(2)30mm多点测量法：当测量值不稳定时，以一个测定点为ZX，在直径约中30mm的圆内进行多次测量，取Z小值为被测工件厚度值。

(2)精确测量法：在规定的测量点周围增加测量数目，厚度变化用等厚线表示。

(3)连续测量法：用单点测量法沿指定路线连续测量，问隔不大于5mm。

(4)网格测量法：在指定区域划上网格，按点测厚记录。

六、超声波测厚仪测量中的异常现象

1.无示值显示或示值不稳原因分析：

(1)工件表面粗糙度过大或是砂轮机打磨工件不平整，造成探头与接触面耦合效果差，反射回波低，甚至无法接受到回波信号。与探头接触的那层材料的厚度。

(2)工件曲率半径太小，尤其是小径管测厚时，因常用探头表面为平面或是探头未选用小探头，造成探头与曲面接触为点接触或线接触，耦合效果差。

(3)检测面与底面不平行，声波遇到底面产生散射，探头无法接受到底波信号。

(4)铸件中粗大的晶粒、不均匀的组织、粗糙的表面都会导致超声散射增大，声能损失严重。另外粗糙的表面使耦合变差，也是造成铸件检测灵敏度低的原因。铸件中的组织不致密和不均匀，以及晶粒粗大，都会使超声波产生严重的散射，使测量值不准确。另外还有粗糙的铸造表面和铸件形状复杂都会影响测厚的测量值的准确性。

(5)探头的损坏也会影响测量值的准确性，例如探头接触面的磨损、还有就是在测量高温工件时，未选用高温探头和高温耦合剂而造成的探头损坏。

2.示值过大或过小原因分析：

(1)被测物体内的沉积物声阻抗与工件声阻抗相差不大时，测厚仪显示值为壁厚加沉积物的厚度。

(2)当材料存在夹层时，这时就要用超声波探伤仪进行辅助测量。

(3)温度的影响。一般固体中的声速随介质温度升高而降低。

(4)在对复合材料进行测量时，测厚仪的示值仅表示与探头接触的那层材料的厚度。

(5)耦合剂的影响。当用一种耦合剂校正仪器后又去测量另一种材料时，将产生错误的结果。或是使用的耦合剂存在污渍，在测量时，造成探头与工件耦合效果差。

(6)固体介质的应力状况对声速有一定的影响，当应力方向与声波传播方向一致时，若应力为压应力，则应力增加，声速加快;反之，若应力为拉应力，则声速减慢。

(7)金属表面油漆覆盖层的影响。油漆防腐层虽与基体材料结合紧密，无明显界面，但声速在两种物质的传播速度是不同的，从而造成误差，且随覆盖物厚度不同，误差大小也不同。

七、超声波测厚仪异常现象的预防措施及注意事项

1、在对晶粒粗大的铸件进行测量时，应选用专用探头。

2、测高温工件时，应选用高温专用探头和高温耦合剂。

3、在测量曲率半径较小的工件时，应选用小探头进行测量。

4、探头表面有划伤，可选用细砂纸进行修复，使其平滑并保证平行度。如仍不稳定，则考虑更换探头。

5、对被检物表面进行处理。通过砂、磨、挫等方法对表面进行处理，降低粗糙度，同时也可以将氧化物及油漆层去掉，露出金属光泽，使探头与被检物通过耦合剂达到很好的耦合效果。

6、正确识别材料，选择合适声速。在测量前一定要查清楚被测物是哪种材料，正确预置声速。对于高温工件，根据实际温度，按修正后的声速预置或按常温测量后，将厚度值予以修正。

7、正确使用耦合剂。首先根据使用情况选择合适的种类，当使用在光滑材料表面时，可以使用低粘度的耦合剂；当使用在粗糙表面、垂直表面及顶表面时，应使用粘度较高的耦合剂。

8、当发现背面有腐蚀坑时，可选择变换分割面角度作多次测量。

9、被测工件的另一表面必须与被测面平行，否则得不到超声响应，将引起测量误差或根本无读数显示。

10、对于复合材料及内部结构特异的，常见的应用超声反射原理测量厚度的仪器就不适用了。

按超声波脉冲反射原理设计的测厚仪可对各种板材和各种加工零件作精确测量，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。超声波测厚仪可广泛应用于石油、化工、冶金、造船、航空、航天及各个领域。