超声波测厚仪精确测量钢板厚度的方法.docx

超声波测厚仪精确测量钢板厚度的方法摘要：文章通过对脉冲反射式超声波测厚仪进行钢板测量时产生误差的各种因素：晶粒度、内应力、组织、耦合剂、表面状况、温度、内部缺陷等进行分析提出了精确测量钢板厚度的方法。关键词：超声波测厚仪；晶粒度；内应力；耦合剂中图分类号：TQ050文献标识码：A文章编号：1009-2374（2013）13-0052-03在钢板厚度的验收过程中由于千分尺和卡尺只能对钢板边部进行厚度测量所以脉冲反射式超声波测厚仪成为每个验收单位用来测量钢板内部厚度的工具供需双方就厚度公差测量数值的争论从未间断过用户在钢板厚度的验收时经常提出钢板内部厚度小于标准要求（通常低于0.1～0.3mm）不予验收。下面就超声波测厚的工作原理、测量误差产生的原因进行分析同时提出精确测量钢板厚度的方法。实际工作中在常温下对厚度≤40mm的钢板测量时由于仪器、探头接触面、探头频率、耦合剂、钢板的材质、热处理状态等因素的影响会产生±0.30mm的误差。随着厚度的增加以及温度的升高误差将更大下面就误差产生的原因进行简单分析。3误差影响因素3.1晶粒度的影响3.3组织的影响纵波声速与铁素体含量和珠光体片层结构相关铁素体含量高珠光体片层尺寸小纵波声速高。分别采用油淬和水淬两种工艺处理的材料其组织应力也不同油淬形成的组织中马氏体含量较少组织转变应力小纵波速度高。根据资料推荐超声纵波声速由大到小排序为油淬、退火、正火、水淬。3.4探头的影响同样参数（频率、晶片直径）的探头由于制作工艺的差异性能也会不同如探头中的频率、频谱不同时会对探头声场产生影响。3.5探头磨损的影响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降低从而造成显示不准确。3.6耦合剂的影响耦合剂是用来排除探头和被检物体之间的空气使超声波能有效地进入被检测物达到被检测的目的如果选择的种类或使用方法不当将会造成测量误差。3.7施加力的影响超声波测厚时在探头和被检测的工件之间要施加一层耦合剂当测量时用力不均会使耦合层的厚度有一定的影响从而造成示值差异。用力较大耦合效果好耦合层厚度较薄示值厚度就小。3.8钢板温度的影响根据资料推荐在-20℃～120℃范围内钢中纵波声速随着温度的上升而下降。3.9钢板表面的影响钢板表面的灰尘、氧化皮、锈蚀、污垢和油漆等覆盖物以及表面平整度和粗糙度都会造成耦合不良对测厚造成影响。3.10材料内部缺陷的影响当材料内部有严重的偏析、夹杂、分层、裂纹、白点等缺陷时会造成声速显示值改变。3.11测量精度误差仪器固有的测量误差：试块厚度≤20mm时声速测量精度为±1mm/H×100%；试块厚度>20mm时声速精度为5%。综上所述影响脉冲反射式超声测厚的测量精度的因素有很多怎样才能减少这些不良因素精确测量被检物的厚度是减少供需双方争议的必要措施下面就具体的测量方法作进一步的介绍。4测量步骤4.1钢板被检部位的表面处理清除钢板所需检测部位表面的灰尘、污垢、氧化皮、锈蚀物、油漆等覆盖物对于粗糙表面可以用400#砂纸打磨以露出金属光泽区域大小约为30×30mm。4.2对比试块的制作4.2.1对比试块的选择。对比试块材料质量的关键是它的声学特性必须与被检工件基本一致即材料的晶粒度、热处理状态、物理性能、化学成分等均需与被检件一致。为此选用被检测的钢板本体来制作对比试块以保证试块和被检钢板两种材料的声学性能一致。4.2.2对比试块的制作。在距被检钢板边部10mm的无缺陷处平整区域按测量步骤4.1的要求对钢板的上下相对位置的表面进行处理面积约为30×50mm。使用千分尺对此区域内的4个角部位置及中心位置分别测量钢板厚度对结果进行记录对比5次测量的结果如测量值的误差在0.002mm以内就认为此区域的钢板平整度满足测厚试块制作要求将此区域的钢板作为脉冲反射式超声波测厚的对比试。4.2.3试块厚度测量。用经过计量校正合格的千分尺在30×50mm对比试块的中心部位测量3次取3次的平均值作为此位置的测量值。以轧制规格为25mm厚的钢板为例如实际的测量值H分别为24.982mm、24.983mm、24.984mm则3次平均值24.983mm为钢板的厚度。4.2.4探头的选择。根据工件厚度和精度要求来选择探头工件较薄时选用频率较高的双晶探头或带延迟块的探头工件较厚时选用频率较低的单晶探头尽