T/DYZL 016-2019
電磁超聲脈沖回波式測厚方法

Electromagnetic Ultrasonic Pulse Echo Thickness Measuring Method

標準號

T/DYZL 016-2019

發布

2019年

發布單位

中國團體標準

當前最新

T/DYZL 016-2019

 

 

適用范圍

電磁超聲脈沖回波式測厚方法 1 范圍 本標準規定了在溫度不超過650℃條件下使用非接觸電磁超聲脈沖回波法測量材料厚度的方法準則。 本標準適用于超聲波能以一恒定速度在內部傳播并能得到和分辨背面反射的導電或鐵磁性材料的厚度測量。 2 規范性引用文件 下列文件對于本文件的應用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。 GB/T 9445 無損檢測 人員資格鑒定與認證 GB/T 11259 超聲波檢驗用鋼對比試塊的制作與校驗方法 GB/T 11344 無損檢測 接觸式超聲脈沖回波法測厚方法 GB/T 12604.1 無損檢測 術語 超聲檢測 GB/T 20935.1 金屬材料電磁超聲檢驗方法 第1部分 電磁超聲換能器指南JB/T 7522 無損檢測 材料超聲速度測量方法 3 術語和定義 GB/T12604.1確立的以及下列術語和定義適合于本標準。 3.1 蝶形線圈 由兩個繞在長形軌道上的EMAT線圈，其并排放置，并進行連接，使中間段導線上的電流僅向一個方向流動。 3.2 電磁超聲換能器（EMAT） 一種在磁場作用下將電能轉換為聲能的電磁裝置。 4 方法概述 4.1 采用電磁超聲脈沖回波法測量厚度時，厚度值（T）是聲速與超聲波在材料中傳播往返時間一半的乘積。 式中： T—厚度； V—聲速； t—材料中超聲傳播往返時間。 4.2 采用電磁超聲脈沖回波儀器測量超聲脈沖通過被檢件的傳播時間。 4.3 被檢材料聲速是材料物理特性的函數。通常假定對給定的材料種類材料聲速是一個常數，其近似值能從JB/T7522-2004的表B.1中查到，也可以根據試驗測定。鋼、鋁或其他金屬的不同合金在聲速上可能存在差異，從而使讀數超出其精度要求，選擇校準試塊材料時必須注意材料聲學特性的不同。 4.4 不同儀器定時電路采用不同的轉換電路。常規方法是所謂時間—模擬轉換電路。在該電路中，儀器測量的時間轉換成成比例的直流電壓，然后將直流電壓施加給讀出裝置。另一種方法采用適當的回波指示調制或選通超高頻率振蕩器，輸出或直接用適當的數字顯示，或轉換成電壓用其他方式顯示。 4.5 高溫材料厚度測量可以通過專門設計的高溫補償裝置測量。在溫度升高時，需要對厚度讀數進行校正。經常使用的經驗法則如下：溫度升高時，對鋼壁厚測得的讀數是高的（即過厚），每55℃增加大約1%厚度。因此，如果儀器在一塊相同材料且溫度為20℃上校好，則在表面溫度為460℃材料上測得的讀數，應減少8%的厚度值。這種校正方法是對許多類型鋼材測量取的平均值，其他校正方法必須對其他材料進行經驗測定。 5 意義和用途 5.1 本標準規定材料厚度的間接測量方法，材料溫度不超過650℃。 5.2 電磁超聲脈沖回波測厚廣泛使用于各類材料的基本形狀和產品以及精加工部件的厚度測量，也可測量由腐蝕和侵蝕引起的運行中設備壁厚的減薄。 6設備 6.1儀器 6.1.1 使用EMAT測量厚度的儀器應都具有A掃描和直接厚度讀數顯示。儀器的顯示器（A掃描顯示、表頭或數顯）必須能方便調節并顯示出使用范圍內的厚度值。該功能的控制在不同的儀器上可以有不同的名稱。 6.1.2 帶A掃描顯示的檢測儀以A掃描顯示方式顯示時間—幅度信號。通過讀出校零初始脈沖和第一次回波（背面反射）之間的距離測量厚度，或根據A掃描顯示校準時基線上多次背面反射回波之間距離測量厚度，A掃描顯示時基線應能調整到要求的厚度增量。 6.1.3 A掃描顯示可以檢查電子測量的有效性，它可顯示出測量情況的變化，例如內部不連續、回波強度變化等。 6.1.4 可具有熱電偶輸入，以獲取材料的溫度，然后用于溫度校正算法。 6.1.5 自動厚度測量系統，可能有多種顯示器，包括直接讀取的、彩色編碼映射、線掃描、點映射等。 6.2探頭 最常見的超聲波頻率（通常為1.5MHz、2.5MHz、5MHz、7.5MHz）和傳感器尺寸（6到50mm）。不同傳感器的特性（尺寸、中心頻率、帶寬）應由傳感器制造商提供。 6.3校準試快 要求校準試塊有與被檢件材料相同的聲速，并且還要求在被測厚度范圍內有精確的厚度測量值。一般要求厚度是整數，而不是零散值。其中一個試塊的厚度值應接近測量范圍最大厚度，而另一個試塊的厚度值應接近測量范圍最小厚度。 7儀器的標定和調整 7.1 在檢測之前應使用6.3中所述的適當的參考塊對EMAT系統進行標準化。如果儀器程序能夠存儲不同的合金速度，則可以加載特定的程序，并執行驗證步驟而不是標準化程序。如果驗證步驟表明儀器讀數超出公差范圍，則必須在使用前進行標準化程序操作。 7.2 參考標準試塊應具有與被檢查材料類似的聲學特性。 7.3 與常規超聲波應用一樣，如果參考標準中的參考反射體（例如背壁）的振幅與樣品的振幅不匹配，則應完成衰減校正。 7.4 參考標準應在任何系統或操作員變更后重新檢查，以保持標準化。 7.5 如果在掃描模式下操作EMAT，應驗證掃描速率是最佳的，以確保超聲分辨率足以滿足規定的速度。 7.6 將EMAT置于較厚試塊上，調整儀器的“聲速設定”，使電磁超聲測厚儀顯示讀數接近已知值。 7.7 將EMAT置于較薄試塊上，調整儀器的“零位校正”，使電磁超聲測厚儀顯示讀數接近已知值。 7.8 反復進行7.6和7.7，直到厚度量程的高低兩端得到正確讀數為止。 7.9 若已知材料聲速，則可預先設定聲速值，然后測量儀器附帶的薄鋼試塊，調節“零位校正”，使儀器顯示出不同材料換算后的顯示值。 7.10 應監測背反射的振幅，以確保有足夠的信號強度可用于精確的厚度測量，并確保保持足夠的電磁耦合。 7.11 背反射閘門應在檢查前進行驗證，此后定期進行驗證，以確保保持適當的閘門位置和長度，以確保測量的準確性。 8方法要求 8.1 磁性材料（螺旋線圈—徑向極化剪切水平波或蝶形線圈—線性極化剪切水平波） 8.1.1 用于測量磁性元件中的材料厚度。從0.5mm至101.6mm，精度為12um。較厚的組件可以使用定制設計的EMAT來測量，這些EMAT可以在較低的頻率下工作，并且具有較大的線圈，這取決于材料特性，如導電性和晶粒尺寸。 8.1.2 檢查部件的所有表面應相對無氧化皮、污垢、毛邊、熔渣、飛濺物或其他可能干擾檢查結果或損壞EMAT探頭的情況。 8.1.3 為了進行厚度測量或掃描，將EMAT探頭放在待檢查物體上。EMAT線圈中產生大電流尖峰脈沖或多周期純音脈沖，在外加磁場的作用下，產生水平超聲剪切波。 8.1.4 剪切水平波反射到后表面界面，然后由同一EMAT線圈檢測。 8.1.5 來自接收器EMAT線圈的電壓通過低噪聲前置放大器放大，然后發送到信號處理電子設備的接收器部分，在那里進一步放大，過濾后，發送到波形數字化儀表。測量數字化信號的到達時間和振幅，并用計算機軟件計算壁厚。 8.2非磁性材料（蝶形線圈—線性極化縱波） 8.2.1 用于在0.5mm至101.6mm范圍內的非磁性部件中測量材料厚度，精度為12um。較厚的組件可以使用定制設計的EMAT來測量，這些單元可以在較低的頻率下工作，并且具有較大的線圈，這取決于材料特性，如導電性和晶粒尺寸。 8.2.2 檢查部件的所有表面應相對無氧化皮、污垢、毛邊、熔渣、飛濺物或其他可能干擾檢查結果或損壞EMAT探頭的條件。 8.2.3 為了進行厚度測量或掃描，將EMAT探頭放在待檢查物體上，大電流尖峰脈沖或多周期短脈沖，在外加磁場的作用下，產生一個縱向超聲波。 8.2.4 縱波在背界面反射，然后由EMAT檢測。 8.2.5 來自接收器EMAT線圈的電壓通過低噪聲前置放大器放大，并發送至信號處理電子設備的接收器部分，在那里進一步放大，過濾并發送至波形數字化儀器。測量數字化信號的到達時間和振幅，并用計算機軟件計算壁厚。該過程在固定時間間隔內重復掃描模式。 9 報告 在檢測記錄和報告中應包括以下內容： 9.1 檢測方法 9.1.1 儀器的型號； 9.1.2 標準試塊尺寸和材料類型； 9.1.3 EMAT的詳細說明，包括尺寸、頻率和類型； 9.1.4 掃描方法； 9.2 結果 9.2.1 檢測的最大厚度值和最小厚度值 9.2.2 檢測位置 9.3 檢測人員 9.3.1檢測人員的情況、資格等級

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