T/DYZL 016-2019
电磁超声脉冲回波式测厚方法

Electromagnetic Ultrasonic Pulse Echo Thickness Measuring Method

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标准号

T/DYZL 016-2019

发布

2019年

发布单位

中国团体标准

当前最新

T/DYZL 016-2019

 

 

适用范围

电磁超声脉冲回波式测厚方法 1 范围 本标准规定了在温度不超过650℃条件下使用非接触电磁超声脉冲回波法测量材料厚度的方法准则。 本标准适用于超声波能以一恒定速度在内部传播并能得到和分辨背面反射的导电或铁磁性材料的厚度测量。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 GB/T 9445 无损检测 人员资格鉴定与认证 GB/T 11259 超声波检验用钢对比试块的制作与校验方法 GB/T 11344 无损检测 接触式超声脉冲回波法测厚方法 GB/T 12604.1 无损检测 术语 超声检测 GB/T 20935.1 金属材料电磁超声检验方法 第1部分 电磁超声换能器指南JB/T 7522 无损检测 材料超声速度测量方法 3 术语和定义 GB/T12604.1确立的以及下列术语和定义适合于本标准。 3.1 蝶形线圈 由两个绕在长形轨道上的EMAT线圈，其并排放置，并进行连接，使中间段导线上的电流仅向一个方向流动。 3.2 电磁超声换能器（EMAT） 一种在磁场作用下将电能转换为声能的电磁装置。 4 方法概述 4.1 采用电磁超声脉冲回波法测量厚度时，厚度值（T）是声速与超声波在材料中传播往返时间一半的乘积。 式中： T—厚度； V—声速； t—材料中超声传播往返时间。 4.2 采用电磁超声脉冲回波仪器测量超声脉冲通过被检件的传播时间。 4.3 被检材料声速是材料物理特性的函数。通常假定对给定的材料种类材料声速是一个常数，其近似值能从JB/T7522-2004的表B.1中查到，也可以根据试验测定。钢、铝或其他金属的不同合金在声速上可能存在差异，从而使读数超出其精度要求，选择校准试块材料时必须注意材料声学特性的不同。 4.4 不同仪器定时电路采用不同的转换电路。常规方法是所谓时间—模拟转换电路。在该电路中，仪器测量的时间转换成成比例的直流电压，然后将直流电压施加给读出装置。另一种方法采用适当的回波指示调制或选通超高频率振荡器，输出或直接用适当的数字显示，或转换成电压用其他方式显示。 4.5 高温材料厚度测量可以通过专门设计的高温补偿装置测量。在温度升高时，需要对厚度读数进行校正。经常使用的经验法则如下：温度升高时，对钢壁厚测得的读数是高的（即过厚），每55℃增加大约1%厚度。因此，如果仪器在一块相同材料且温度为20℃上校好，则在表面温度为460℃材料上测得的读数，应减少8%的厚度值。这种校正方法是对许多类型钢材测量取的平均值，其他校正方法必须对其他材料进行经验测定。 5 意义和用途 5.1 本标准规定材料厚度的间接测量方法，材料温度不超过650℃。 5.2 电磁超声脉冲回波测厚广泛使用于各类材料的基本形状和产品以及精加工部件的厚度测量，也可测量由腐蚀和侵蚀引起的运行中设备壁厚的减薄。 6设备 6.1仪器 6.1.1 使用EMAT测量厚度的仪器应都具有A扫描和直接厚度读数显示。仪器的显示器（A扫描显示、表头或数显）必须能方便调节并显示出使用范围内的厚度值。该功能的控制在不同的仪器上可以有不同的名称。 6.1.2 带A扫描显示的检测仪以A扫描显示方式显示时间—幅度信号。通过读出校零初始脉冲和第一次回波（背面反射）之间的距离测量厚度，或根据A扫描显示校准时基线上多次背面反射回波之间距离测量厚度，A扫描显示时基线应能调整到要求的厚度增量。 6.1.3 A扫描显示可以检查电子测量的有效性，它可显示出测量情况的变化，例如内部不连续、回波强度变化等。 6.1.4 可具有热电偶输入，以获取材料的温度，然后用于温度校正算法。 6.1.5 自动厚度测量系统，可能有多种显示器，包括直接读取的、彩色编码映射、线扫描、点映射等。 6.2探头 最常见的超声波频率（通常为1.5MHz、2.5MHz、5MHz、7.5MHz）和传感器尺寸（6到50mm）。不同传感器的特性（尺寸、中心频率、带宽）应由传感器制造商提供。 6.3校准试快 要求校准试块有与被检件材料相同的声速，并且还要求在被测厚度范围内有精确的厚度测量值。一般要求厚度是整数，而不是零散值。其中一个试块的厚度值应接近测量范围最大厚度，而另一个试块的厚度值应接近测量范围最小厚度。 7仪器的标定和调整 7.1 在检测之前应使用6.3中所述的适当的参考块对EMAT系统进行标准化。如果仪器程序能够存储不同的合金速度，则可以加载特定的程序，并执行验证步骤而不是标准化程序。如果验证步骤表明仪器读数超出公差范围，则必须在使用前进行标准化程序操作。 7.2 参考标准试块应具有与被检查材料类似的声学特性。 7.3 与常规超声波应用一样，如果参考标准中的参考反射体（例如背壁）的振幅与样品的振幅不匹配，则应完成衰减校正。 7.4 参考标准应在任何系统或操作员变更后重新检查，以保持标准化。 7.5 如果在扫描模式下操作EMAT，应验证扫描速率是最佳的，以确保超声分辨率足以满足规定的速度。 7.6 将EMAT置于较厚试块上，调整仪器的“声速设定”，使电磁超声测厚仪显示读数接近已知值。 7.7 将EMAT置于较薄试块上，调整仪器的“零位校正”，使电磁超声测厚仪显示读数接近已知值。 7.8 反复进行7.6和7.7，直到厚度量程的高低两端得到正确读数为止。 7.9 若已知材料声速，则可预先设定声速值，然后测量仪器附带的薄钢试块，调节“零位校正”，使仪器显示出不同材料换算后的显示值。 7.10 应监测背反射的振幅，以确保有足够的信号强度可用于精确的厚度测量，并确保保持足够的电磁耦合。 7.11 背反射闸门应在检查前进行验证，此后定期进行验证，以确保保持适当的闸门位置和长度，以确保测量的准确性。 8方法要求 8.1 磁性材料（螺旋线圈—径向极化剪切水平波或蝶形线圈—线性极化剪切水平波） 8.1.1 用于测量磁性元件中的材料厚度。从0.5mm至101.6mm，精度为12um。较厚的组件可以使用定制设计的EMAT来测量，这些EMAT可以在较低的频率下工作，并且具有较大的线圈，这取决于材料特性，如导电性和晶粒尺寸。 8.1.2 检查部件的所有表面应相对无氧化皮、污垢、毛边、熔渣、飞溅物或其他可能干扰检查结果或损坏EMAT探头的情况。 8.1.3 为了进行厚度测量或扫描，将EMAT探头放在待检查物体上。EMAT线圈中产生大电流尖峰脉冲或多周期纯音脉冲，在外加磁场的作用下，产生水平超声剪切波。 8.1.4 剪切水平波反射到后表面界面，然后由同一EMAT线圈检测。 8.1.5 来自接收器EMAT线圈的电压通过低噪声前置放大器放大，然后发送到信号处理电子设备的接收器部分，在那里进一步放大，过滤后，发送到波形数字化仪表。测量数字化信号的到达时间和振幅，并用计算机软件计算壁厚。 8.2非磁性材料（蝶形线圈—线性极化纵波） 8.2.1 用于在0.5mm至101.6mm范围内的非磁性部件中测量材料厚度，精度为12um。较厚的组件可以使用定制设计的EMAT来测量，这些单元可以在较低的频率下工作，并且具有较大的线圈，这取决于材料特性，如导电性和晶粒尺寸。 8.2.2 检查部件的所有表面应相对无氧化皮、污垢、毛边、熔渣、飞溅物或其他可能干扰检查结果或损坏EMAT探头的条件。 8.2.3 为了进行厚度测量或扫描，将EMAT探头放在待检查物体上，大电流尖峰脉冲或多周期短脉冲，在外加磁场的作用下，产生一个纵向超声波。 8.2.4 纵波在背界面反射，然后由EMAT检测。 8.2.5 来自接收器EMAT线圈的电压通过低噪声前置放大器放大，并发送至信号处理电子设备的接收器部分，在那里进一步放大，过滤并发送至波形数字化仪器。测量数字化信号的到达时间和振幅，并用计算机软件计算壁厚。该过程在固定时间间隔内重复扫描模式。 9 报告 在检测记录和报告中应包括以下内容： 9.1 检测方法 9.1.1 仪器的型号； 9.1.2 标准试块尺寸和材料类型； 9.1.3 EMAT的详细说明，包括尺寸、频率和类型； 9.1.4 扫描方法； 9.2 结果 9.2.1 检测的最大厚度值和最小厚度值 9.2.2 检测位置 9.3 检测人员 9.3.1检测人员的情况、资格等级

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