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透过漆层测量金属材料的厚度


操作人员正在使用MG2型号测厚仪检测飞机

应用:透过漆层或其它类似的涂层,精确测量金属管道、箱罐、梁柱、船体及其它结构的剩余壁厚。

背景:在很多工业和石化行业的维护过程中,需要透过一层或多层涂漆或类似的非金属性涂层,对那些易受腐蚀金属的剩余壁厚进行测量。使用常规超声测厚仪对带有漆层或类似涂层的材料进行测量时,会产生测量错误:测量厚度值通常会比金属材料的实际厚度多两倍以上的涂层厚度,因为涂层材料的声速要比金属的声速慢得多。针对这个问题有两个解决方案:回波到回波测量和穿透涂层测量。

设备:以下两个型号的奥林巴斯腐蚀测厚仪为用户提供Echo-to-Echo(回波到回波)和THRU-COAT(穿透涂层)功能:38DL PLUS仪器和45MG仪器。回波到回波测量,通常使用以下双晶探头中的一款完成:D790、D791、D797或D798。穿透涂层测量需要使用两种特定双晶探头的一种完成:D7906-SM或D7908

由于双晶探头对粗糙表面和点蚀缺陷的检测效果极好,长期以来,这种探头已经成为腐蚀测量应用中所使用的标准性工业设备。因此,对于所有常见的腐蚀测厚应用,一般都建议用户使用这类探头。在某些应用中,如:对带有光滑漆层的金属材料进行的检测,由于需要较高的测量精度,可能会建议用户使用单晶延迟块探头。

操作理论:钢中的纵波声速一般约为5,900 m/s(0.2320 in/µs),而漆层和类似涂层的声速一般要低于2,500 m/s(0.1000 in/µs)。常规超声测厚仪在测量带有漆层的金属材料的整个厚度时,会错误地使用钢中声速测量漆层,这就意味着测出的漆层厚度至少要比其实际厚度多出2.35倍(两个声速的比率)。在涂层很厚且误差要求严格的情况下,因漆层厚度不准确而产生的错误会对总体测量结果造成严重的影响。这个问题的解决方案是对漆层厚度进行测量,然后再从总体厚度测量值中减去漆层厚度。

回波到回波厚度测量方式是一种业已完善成熟的技术,只需测量声波在两个连续底面回波之间的传播时间。两个连续的底面回波代表声波在被测材料中传播所完成的两个连续的往返声程。在测量带有漆层的金属材料时,这些多重底面回波只发生在金属内部,不会在漆层上产生,因此每对相邻回波之间的时段(如:底面回波1到2,底面回波2到3等)只代表金属的厚度,而没有包含漆层的厚度。

穿透涂层测量要使用一种已经获得了专利权的软件方法,辨别声束在漆层中的往返声程所代表的时间段。这个时间段用于计算涂层厚度,并将涂层厚度显示在仪器的屏幕上。测厚仪通过从总体厚度测量值中减去这个时间段的方法,还可以计算出金属的厚度值,并将其显示在屏幕上。

这两种技术各有利弊。用户在为具体应用选择最佳的测量方法时,应该考虑到这些因素。

回波到回波技术的优点:
• 可以使用各种普通探头。
• 经常可以对带有粗糙表面涂层的材料进行检测。
• 可以在高温下完成检测,如果使用适当的探头,可在高达500 ℃或930 F左右的温度下工作。

回波到回波技术的缺点:
• 需要多重底面回波,但是在严重腐蚀的金属中可能不会获得这些回波。
• 与穿透涂层技术相比,可测厚度范围可能会更有限。

穿透涂层功能的优点:
• 可以对各种厚度的金属进行测量,可测厚度范围一般从1毫米(0.040英寸)到50毫米(2英寸)以上。
• 只需要一个底面回波。
• 测量带有点蚀缺陷的材料时,可以更精确地测量金属的最小剩余厚度。

穿透涂层的缺点:
• 涂层必须为非金属材料,且厚度至少为0.125毫米(0.005英寸)。
• 涂层表面必须相对光滑。
• 要求使用两种特定探头的一种。
• 最高表面温度大约为50 ℃或125 F。

操作程序:使用38DL45MG测厚仪及适当的探头,激活和进行回波到回波和穿透涂层测量的操作程序,分别在两种测厚仪的操作手册中有详细说明。请参阅测厚仪的手册了解这些信息,并详细了解有关声速校准的推荐程序,以及在需要时优化增益和优化空白等方面的详细信息。

穿透涂层测量范围:穿透涂层功能使用D7906-SM或D7908探头,只能对非金属涂层进行测量,如:0.12毫米(0.005英寸)厚或更厚的漆料或环氧树脂材料。如果您测量的是一种带涂层的钢制样件,但是仪器屏幕上却没有显示涂层的厚度值,这就说明涂层的厚度低于穿透涂层功能所要求的最小厚度值,或者说涂层的厚度不能被穿透涂层功能测量到。不过在很多情况下,测厚仪还是可以测量到涂层的厚度,然后再将涂层的厚度从整个厚度值中减去,并将钢材料的厚度显示在屏幕上。您还可以尝试使用回波到回波功能进行测量,或者您可能需要先将涂层去掉,再进行测量。

穿透涂层模式可以测量的金属厚度范围一般从大约1毫米(0.040英寸)到50毫米(2英寸)以上,具体的可测厚度取决于金属的声学特性和样件内表面的条件。

回波到回波测量范围:在回波到回波模式中,可测量的厚度范围取决于所选的探头和所使用的测厚仪类型,以及被测金属的声学特性和被测表面的条件。由于回波到回波测量从定义上看,要求至少出现两个底面回波,因此在某些极端情况下,不能使用这个功能,例如:在严重腐蚀、非常粗糙、具有高度散射性或高度衰减性材料中,不能生成第二个多重底面回波。在这种情况下,如果可以,应该使用穿透涂层功能。

38DL45MG型号测厚仪典型的回波到回波可测厚度范围如下:

探头类型探头类型厚度范围*
D798 D798 1.5毫米 ~ 7.50毫米(0.060英寸 ~ 0.300英寸)
D790/D791 D790/D791 2.0毫米 ~ 50毫米(0.100英寸 ~ 2.00英寸)
D797 D797 12.5毫米 ~ 125毫米(0.500英寸 ~ 5.00英寸)
M201 M201 1.25毫米 ~ 12.5毫米(0.050英寸 ~ 0.500英寸)
可测厚度范围由材料类型、表面条件和温度决定。

Olympus IMS
应用所使用的产品

手持式45MG是一款配置有各种测量功能和软件选项的超声测厚仪。这款独特的仪器与所有Olympus双晶和单晶探头探头兼容,是一款集所有解决方案于一机的创新型仪器,可用于几乎所有测厚应用。
38DL PLUS是一款高级超声测厚仪。这款仪器可使用双晶探头对内部腐蚀的部件进行检测。其性能包含THRU-COAT®(穿透涂层)和回波到回波。还可以使用单晶探头对薄材料、极厚材料以及多层材料进行非常精确的厚度测量。
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