Đo độ dày siêu âm là gì?

Máy đo độ dày lớp phủ Huatec TG-2100FN

Đo độ dày siêu âm

Trong lĩnh vực kiểm tra siêu âm công nghiệp , đo độ dày siêu âm ( UTM ) là phương pháp thực hiện phép đo không phá hủy (đo) độ dày cục bộ của một phần tử rắn (thường được làm bằng kim loại, nếu sử dụng kiểm tra siêu âm cho mục đích công nghiệp) dựa trên thời gian của sóng siêu âm để trở lại bề mặt. Loại đo lường này thường được thực hiện với máy đo độ dày siêu âm .

Máy đo độ dày Huatec TG-8829FN
Máy đo độ dày Huatec TG-8829FN

Sóng siêu âm đã được quan sát để truyền qua các kim loại với tốc độ không đổi đặc trưng cho một hợp kim nhất định với các biến đổi nhỏ do các yếu tố khác như nhiệt độ. Do đó, với thông tin này, được gọi là celerity, người ta có thể tính toán độ dài của đường đi qua sóng bằng công thức đơn giản này:

 Công thức có tính năng chia cho hai vì thông thường thiết bị phát ra và ghi lại sóng siêu âm ở cùng một phía của mẫu bằng cách sử dụng thực tế là nó được phản ánh trên ranh giới của phần tử. Do đó, thời gian tương ứng với việc đi qua mẫu hai lần.

Sóng thường được phát ra bởi một tế bào áp điện hoặc Cảm biến EMAT được tích hợp vào đầu cảm biến đo và cùng một cảm biến được sử dụng để ghi lại sóng phản xạ. Sóng âm có mô hình lan truyền hình cầu và sẽ trải qua các hiện tượng khác nhau như phản xạ đa hướng hoặc nhiễu xạ. Phép đo không cần bị ảnh hưởng bởi các giá trị này vì lần trở lại được ghi đầu tiên thường sẽ là đầu của sóng phát đi ở khoảng cách ngắn nhất tương đương với độ dày của mẫu. Tất cả lợi nhuận khác có thể được loại bỏ hoặc có thể được xử lý bằng các chiến lược phức tạp hơn.

Máy đo độ dày

 Siêu âm và đo độ dày thành

Một máy đo độ dày siêu âm là một công cụ đo lường cho các cuộc điều tra không phá hủy của độ dày của vật liệu sử dụng sóng siêu âm .

Việc sử dụng máy đo độ dày siêu âm để kiểm tra không phá hủy để kiểm tra các đặc tính vật liệu như đo độ dày, hiện được sử dụng thường xuyên trong tất cả các lĩnh vực đo lường công nghiệp. Khả năng đo độ dày mà không cần truy cập vào cả hai mặt của mẫu thử, cung cấp cho công nghệ này vô số ứng dụng có thể, đặc biệt là trong các đường ống.

Máy đo độ dày sơn, máy đo độ dày lớp phủ siêu âm, máy đo độ dày kỹ thuật số và nhiều tùy chọn khác có sẵn để kiểm tra nhựa, thủy tinh, gốm sứ, kim loại và các vật liệu khác. Cùng với độ dày lớp phủ, nó được sử dụng rộng rãi cho độ dày thành cho Kính, Gỗ, nhựa và cũng là thiết bị thử nghiệm chính trong ngành công nghiệp ăn mòn.

Máy đo độ dày siêu âm chắc chắn xác định độ dày mẫu bằng cách đo thời gian cần thiết để âm thanh truyền qua đầu dò qua vật liệu đến mặt sau của bộ phận và mặt sau. Máy đo độ dày siêu âm sau đó tính toán dữ liệu dựa trên tốc độ âm thanh thông qua mẫu được kiểm tra.

Máy đo độ dày siêu âm đầu tiên được chế tạo vào năm 1967 bởi Werner Sobek ; một kỹ sư người Ba Lan đến từ Katowice. Máy đo độ dày siêu âm đầu tiên này đã đo vận tốc của sóng mà nó phát ra trong các mẫu thử cụ thể, sau đó nó tính toán độ dày tính bằng micromet từ phép đo tốc độ này bằng một phương trình toán học ứng dụng.

Có hai loại đầu dò có thể được sử dụng làm thước đo độ dày siêu âm. Những cảm biến này là cảm biến áp điện và EMAT . Cả hai loại đầu dò đều phát ra sóng âm thanh vào vật liệu khi bị kích thích. Thông thường các đầu dò này sử dụng tần số định trước, tuy nhiên máy đo độ dày nhất định cho phép điều chỉnh tần số để kiểm tra phạm vi vật liệu rộng hơn. Tần số tiêu chuẩn được sử dụng bởi máy đo độ dày siêu âm là 5 MHz.

Một số máy đo độ dày lớp phủ siêu âm yêu cầu sử dụng một khớp nối ở dạng gel, dán hoặc chất lỏng để loại bỏ khoảng cách giữa đầu dò và mẫu thử. Một loại ghép phổ biến là propylene glycol , nhưng có nhiều lựa chọn khác có thể được thay thế.

Ngày nay có rất nhiều mẫu mã công nghệ cao trên thị trường. Máy đo độ dày kỹ thuật số hiện đại có khả năng lưu dữ liệu và xuất ra nhiều loại thiết bị ghi dữ liệu khác. Giao diện thân thiện với người dùng và dữ liệu và cài đặt đã lưu cho phép người vận hành dễ dàng nhất. Điều này cho phép người dùng thậm chí tương đối mới có được các phép đo chính xác và hiệu quả về chi phí.

Ưu điểm

  • Kỹ thuật không phá hủy
  • Không yêu cầu quyền truy cập vào cả hai mặt của mẫu
  • Có thể được thiết kế để đối phó với lớp phủ, lớp lót, vv
  • Độ chính xác tốt (0,1 mm trở xuống) có thể đạt được bằng cách sử dụng các kỹ thuật đo thời gian tiêu chuẩn
  • Có thể dễ dàng triển khai, không yêu cầu điều kiện phòng thí nghiệm
  • Thiết bị tương đối rẻ
  • EMAT không yêu cầu sử dụng khớp nối.
  • EMAT có thể tiến hành đo độ dày thông qua ăn mòn và các lớp phủ bề mặt khác trên kim loại
  • Không cần phải loại bỏ lớp phủ của kim loại.

Nhược điểm

  • Thường yêu cầu hiệu chuẩn cho từng vật liệu
  • Yêu cầu tiếp xúc tốt với vật liệu
  • Không thể thực hiện đo trên rỉ sét (Không áp dụng cho EMAT)
  • Yêu cầu vật liệu khớp nối giữa bề mặt đo và đầu dò. (Không áp dụng cho EMAT)
  • Giải thích nhu cầu kinh nghiệm

Cách sử dụng thông thường

UTM thường được sử dụng để theo dõi độ dày kim loại hoặc chất lượng mối hàn trong các thiết lập công nghiệp như khai thác mỏ. Kỹ thuật viên NDE được trang bị đầu dò UTM di động đạt được mạ thép ở các mặt, bể chứa, sàn và cấu trúc thượng tầng. Họ có thể đọc độ dày của nó bằng cách chạm vào thép bằng đầu đo (đầu dò).

Liên hệ thường được đảm bảo bằng cách trước tiên loại bỏ quy mô ăn mòn có thể nhìn thấy và sau đó áp dụng thạch dầu mỏ hoặc một khớp nối khác trước khi nhấn đầu dò vào kim loại.

Tuy nhiên, khi UTM được sử dụng với Bộ chuyển đổi âm điện từ (EMAT), việc sử dụng khớp nối là không bắt buộc. Những phương pháp thử nghiệm này được sử dụng để kiểm tra kim loại để xác định chất lượng và an toàn mà không phá hủy hoặc ảnh hưởng đến tính toàn vẹn của nó. Đó là một yêu cầu của nhiều xã hội phân loại

Các kỹ thuật và công nghệ liên quan đến UTM có liên quan chặt chẽ đến việc sử dụng siêu âm trong các bối cảnh khác, chẳng hạn như các phép đo siêu âm công nghiệp khác , cũng như siêu âm y tế và siêu âm hình ảnh tiền lâm sàng . Công nghệ UTM kết hợp với truyền dữ liệu không dây hiện đang được một số công ty sử dụng để theo dõi độ dày của kim loại trong các máng truyền .

Yêu cầu phân loại cho khảo sát thân tàu UTM

Các xã hội phân loại có các yêu cầu chi tiết cho việc đo độ dày của các cấu trúc thân tàu. Những yêu cầu này phụ thuộc rất lớn vào loại tàu, tuổi và chiều dài. Tất cả các phân loại thành viên IACS đều có các yêu cầu tương tự vì họ cần tuân thủ các nguyên tắc của IACS. Độ dày giảm dần cho phép phụ thuộc vào quy tắc xây dựng của từng phân loại. Cũng tùy thuộc vào loại xã hội yêu cầu 1 hoặc 2 nhà khai thác.

 Các nhà khai thác UTM cần phải được chứng nhận Cấp II theo SNT-TC-1A hoặc tiêu chuẩn tương tự. Ngoài ra, công ty thực hiện khảo sát đo độ dày siêu âm phải được sự chấp thuận của phân loại mà tàu được đăng ký. Xã hội phân loại xem xét các thủ tục tài liệu của công ty UTM và kiểm toán chúng trên tàu để cấp giấy chứng nhận phê duyệt. Cuối cùng, thiết bị được sử dụng cần phải được phê duyệt theo phân loại.