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超音波厚さ計の指示値に影響を与える要因

Dec 14, 2023

超音波厚さ計の指示値に影響を与える要因

 

(1)ワークの表面粗さが大きすぎるため、プローブと接触面との結合が悪くなり、反射エコーが低下し、エコー信号を受信できなくなる。


表面腐食やカップリング効果が極めて悪い使用中の設備やパイプラインの場合、表面をサンディング、研削、フリンジングなどの処理を施して粗さを減らすことができます。同時に、酸化物層や塗装層も除去して金属光沢を露出させ、カップリング剤を介してプローブと試験対象との良好なカップリング効果を実現できます。


(2)ワークの曲率半径が小さすぎる、特に小径パイプの厚さを測定する場合。一般的に使用されるプローブの表面は平坦であり、曲面との接触は点接触または線接触であるため、音の強度透過率が低い(結合が悪い)。小径パイプ(6mm)用の専用プローブを使用すると、パイプなどの曲面材料をより正確に測定することができる。


(3)検出面と底面が平行ではなく、音波が底面に当たると散乱し、探触子は底面波信号を受信できない。


(4)鋳物やオーステナイト鋼は組織が不均一であったり、粒子が粗いため、超音波が通過する際に散乱減衰が激しくなります。散乱した超音波は複雑な経路を伝搬するため、エコーが消えて何も表示されないことがあります。低周波数(2.5MHz)の粗粒子専用プローブを使用することができます。


(5)プローブ接触面が多少摩耗しています。一般的に使用されている厚さ測定プローブの表面はアクリル樹脂でできており、長期間使用すると表面粗さが増し、感度が低下し、表示が不正確になります。500#サンドペーパーを使用して研磨し、滑らかにして平行度を確保することができます。それでも不安定な場合は、プローブの交換を検討してください。


(6)被測定物の裏面には腐食ピットが多数存在する。被測定物の反対側にも錆や腐食ピットがあるため、音波が減衰し、測定値が不規則に変化したり、極端な場合には測定値が全く得られないことがある。


(7)測定対象物(パイプなど)に堆積物がある場合、堆積物とワークの音響インピーダンスにあまり差がない場合、厚さ計の表示値は壁厚に堆積物の厚さを加えた値になります。


(8)材料内部に欠陥(介在物、中間層など)がある場合、表示値は公称厚さの約70%となる。このとき、超音波探傷器を使用してさらに欠陥を検出することができる。


(9)温度の影響。一般に、固体材料中の音速は温度が上昇するにつれて低下します。実験データによると、高温材料では100度上昇するごとに音速が1%低下します。この状況は、高温稼働中の機器でよく発生します。高温(300度~600度)用の特別なプローブを使用する必要があります。通常のプローブは使用しないでください。


(10)積層材料、複合(不均質)材料。超音波は非結合空間を透過できず、複合(不均質)材料中を均一に伝播できないため、非結合積層材料の測定は不可能です。多層材料で作られた装置(尿素高圧装置など)の場合、厚さを測定する際には特別な注意が必要です。厚さ計の表示値は、プローブと接触している材料の層の厚さのみを示します。


(11)カップリング剤の影響。カップリング剤は、プローブと測定対象物との間の空気を排除し、超音波が効果的にワークピースに浸透して検出できるようにするために使用されます。カップリング剤の種類の選択や使用が不適切であると、エラーが発生したり、カップリングマークが点滅して測定ができなくなります。


使用条件に応じて適切なタイプを選択する必要があります。滑らかな材料表面に使用する場合は、低粘度のカップリング剤を使用できます。粗い表面、垂直面、上面に使用する場合は、高粘度のカップリング剤を使用する必要があります。高温のワークピースには、高温カップリング剤を使用する必要があります。


第二に、カップリング剤は適量使用し、均一に塗布する必要があります。一般的には、カップリング剤は測定対象物の表面に塗布する必要がありますが、測定温度が高い場合は、カップリング剤をプローブに塗布する必要があります。


(12)音速の選択が間違っている。ワークを測定する前に、材質に応じて音速をあらかじめ設定するか、標準ブロックに基づいて音速を逆測定してください。機器をある材質(一般的に使用されるテストブロックは鋼)で校正してから別の材質で測定すると、誤った結果が生成されます。測定前に材質を正しく識別し、適切な音速を選択する必要があります。


(13)応力の影響。稼働中のほとんどの設備や配管には応力がかかっています。固体材料の応力状態は音速に一定の影響を及ぼします。応力の方向が伝播方向と一致している場合、応力が圧縮応力であれば、応力によってワークピースの弾性が高まり、音速が加速します。逆もまた同様です。応力が引張応力であれば、音速は遅くなります。


応力が波の伝播方向と一致しない場合、波の過程で粒子の振動軌道が応力によって乱され、波の伝播方向がずれます。データによると、一般的な応力が増加すると、音速はゆっくりと増加します。


(14)金属表面の酸化物や塗装コーティングの影響。金属表面に生成される緻密な酸化物や塗装の防食層は母材と密接に結合しており、明らかな界面はありませんが、2つの材料の音の伝播速度が異なるため、誤差が生じ、誤差はコーティングの厚さによっても異なります。

 

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