超声波厚度测量法测量不锈钢堆焊层厚度

1.原理

    脉冲反射式测厚仪是通过测量超声波在工件上、下底面之间往返一次传播的时间来求得工件的厚度。在室温条件下,用同一测厚仪在某一固定厚度的试块上,通过改变不同超声波声速所得到的1组数据。

    根据试验结果可以得出,在室温条件下,声速在2 000 ～ 6 300 m/ s ,测厚仪仪器显示值δ与超声波声速v 的比值是个固定值。此结果与超声波测厚仪测厚原理相同,由此可根据超声波声速公式(δ= vt) 推出以下公式:

δ2 = v2 (δ- δ1 ) / v1 公式（1）

    式中,δ为实测显示总体厚度,即基材厚度与堆焊层的厚度之和,δ1 为基材实际厚度,δ2 为堆焊层的实际厚度,mm ; v1 为基层材料的实际声速, v2 为堆焊层材料的实际声速,m/ s。

    2.公式推导

    超声波测厚仪具有按厚度校准功能,即具有显示平均声速的功能。因此,运用超声波测厚仪可以测出超声波在加氢反应器壁中的平均声速v平均,并由以上原理可以推出公式:

δ/ v平均=δ1 / v1 +δ2 / v2 公式（2）

    根据式(2) 可以计算出超声波在加氢反应器不锈钢堆焊层实际声速度v2 ,而已知钢中的声速v1 和基层厚度δ1 (假设加氢反应器基层基本不腐蚀) ,从而可根据式(1) 计算出加氢反应器不锈钢堆焊层的实际厚度δ2 。

    采用厚度测量法检测加氢反应器不锈钢堆焊层厚度的方法简单且容易掌握,检测结果误差小于1 %,对工件的要求不高,只要上下两表面平行,基材表面粗糙度Ra < 6.3μm 即可。即使堆焊层表面焊后不做任何处理,也能测出堆焊层厚度,只是误差较大而已,对工件的厚度无限制。该方法不仅适用于检验单位的定期检验,也适用于使用 单位的在线检测,适用性强,且不需要特殊的对比试块,也不需要其他特殊仪器,极大减少了检验成本,具有广阔的市场空间和应用价值。

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