超聲波厚度測量法測量不銹鋼堆焊層厚度

1.原理

    脈沖反射式測厚儀是通過測量超聲波在工件上、下底面之間往返一次傳播的時間來求得工件的厚度。在室溫條件下,用同一測厚儀在某一固定厚度的試塊上,通過改變不同超聲波聲速所得到的1組數(shù)據。

    根據試驗結果可以得出,在室溫條件下,聲速在2 000 ～ 6 300 m/ s ,測厚儀儀器顯示值δ與超聲波聲速v 的比值是個固定值。此結果與超聲波測厚儀測厚原理相同,由此可根據超聲波聲速公式(δ= vt) 推出以下公式:

δ2 = v2 (δ- δ1 ) / v1 公式（1）

    式中,δ為實測顯示總體厚度,即基材厚度與堆焊層的厚度之和,δ1 為基材實際厚度,δ2 為堆焊層的實際厚度,mm ; v1 為基層材料的實際聲速, v2 為堆焊層材料的實際聲速,m/ s。

    2.公式推導

    超聲波測厚儀具有按厚度校準功能,即具有顯示平均聲速的功能。因此,運用超聲波測厚儀可以測出超聲波在加氫反應器壁中的平均聲速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）

    根據式(2) 可以計算出超聲波在加氫反應器不銹鋼堆焊層實際聲速度v2 ,而已知鋼中的聲速v1 和基層厚度δ1 (假設加氫反應器基層基本不腐蝕) ,從而可根據式(1) 計算出加氫反應器不銹鋼堆焊層的實際厚度δ2 。

    采用厚度測量法檢測加氫反應器不銹鋼堆焊層厚度的方法簡單且容易掌握,檢測結果誤差小于1 %,對工件的要求不高,只要上下兩表面平行,基材表面粗糙度Ra < 6.3μm 即可。即使堆焊層表面焊后不做任何處理,也能測出堆焊層厚度,只是誤差較大而已,對工件的厚度無限制。該方法不僅適用于檢驗單位的定期檢驗,也適用于使用 單位的在線檢測,適用性強,且不需要特殊的對比試塊,也不需要其他特殊儀器,極大減少了檢驗成本,具有廣闊的市場空間和應用價值。

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