超音波厚さ計の表示値が大きすぎるか小さすぎる理由の分析

Mar 22, 2024

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超音波厚さ計の表示値が大きすぎるか小さすぎる理由の分析

 

実際の試験作業では、厚さゲージの値と設計値(または予想値)が明らかに大きいか小さいことによく遭遇しますが、その理由は次のように分析されます。


(1)積層材料、複合(非均質)材料。非結合積層材料の測定は不可能です。超音波は非結合空間を貫通できず、複合(非均質)材料内で均一に伝播できないためです。複数層の材料被覆で作られた装置(尿素高圧装置など)の場合、厚さ測定では、厚さゲージがプローブと接触している材料層の厚さのみを示すことに特に注意する必要があります。


(2)音速の選択が間違っている。ワークを測定する前に、材料の種類に応じてその音速をあらかじめ設定するか、標準ブロックに応じて音速を逆測定します。材料校正機器を材料(一般的に鋼鉄用のテストブロックに使用される)と組み合わせた後、別の材料を測定すると、誤った結果が生成されます。


(3)温度の影響。一般的な固体材料では、温度が上昇するにつれて音速が増減しますが、高温の材料では100℃上昇するごとに音速が1%低下するという試験データがあります。高温の稼働中の設備では、このような状況によく遭遇します。


(4)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を貫通して検出目的を達成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不適切な方法の使用は、誤差やカップリング信号のちらつきを引き起こし、測定できなくなります。実際には、カップリング剤の使用量が多いと、プローブがワークピースから離れ、機器はカップリング剤層の厚さの値を示します。


(5)測定対象物(パイプラインなど)内に堆積物がある場合、堆積物とワークピースの音響インピーダンスの差が大きくないとき、厚さ計は壁厚に堆積物の厚さを加えた値を示します。


(6)金属表面の酸化物や塗装の被覆の影響。金属表面には緻密な酸化物や塗装の防食層が形成され、母材との組み合わせが近い場合でも、明らかな界面はありませんが、2つの物質の音速の伝播速度が異なるため、誤差が生じます。また、被覆の厚さが異なると、誤差の大きさも異なります。


(7)材料内に欠陥(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)。


(8)、応力の影響。使用中の設備、パイプラインのほとんどは応力が存在し、固体材料の応力状態は音速に一定の影響を及ぼします。応力の方向と伝播方向が異なる場合、応力が圧縮応力であれば、ワークピースの弾性による応力の影響で音速が増し、逆に応力が引張応力であれば、音速が遅くなります。応力と波の伝播方向が同じでない場合、応力干渉によって質量振動の軌跡が変動し、波の伝播方向がずれます。データによると、一般的に応力が増加すると、音速はゆっくりと増加します。

 

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