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路灯灯杆壁厚的检测方法

文章来源:路灯灯杆 作者: 发布时间: 2018-11-13 09:30:15 浏览次数:0

  随着城市化进程日益加快,城市道路照明事业得到迅速发展,大量路灯灯杆得以使用,如何选取优良的灯杆变得尤为重要。灯杆厚度是衡量灯杆质量的一项重要指标,要根据实际需求选择灯杆的厚度,并能准确、快捷、方便地测量出灯杆的壁厚,有效防止不良产品流入市场。

  路灯灯杆测厚的方法很多,除了常规的机械方法(卡尺、千分尺等)外,还有其他一些方法,如超声波测量、磁性测厚、电流法测厚、射线测厚等。这些检验方法中,目前应用多的是超声波测厚。因为超声波测厚仪体积小、质量轻、速度快、精度高、携带使用方便。

  1 超声波测厚仪

  超声检测是常用的路灯灯杆无损检测技术之一,超声测厚是超声检测技术在测厚方面的应用。其利用超声波脉冲回波技术,在非破坏情况下对工业上许多重要结构和部件进行精确测量,一般壁厚10mm以下的,测量精度可达0.01mm。超声测厚仪除了测厚以外还可测声速。

  2 测试原理

  超声测厚仪的工作原理如图1所示。其脉冲发生器以一个窄电脉冲激励专用高阻尼压电换能器,此脉冲为始脉冲。一部分由始脉冲激励产生的超声信号在材料界面反射,该信号称为始波,其余部分透入材料,并从平行对面反射回来,该返回信号称为背面回波。始波与背面回波之间的时间间隔代表了超声信号穿过被测件的声程时间。如测得声程时间,则可由式(1)确定被测件厚度。

  


  图1 超声测厚仪功能框图

  


  式中:d为被测件厚度;C为超声波在被测件中的传播速度(即声速);t为声程时间。

  由式(1)可知,如测得工件厚度和声程时间,可求出被测工件中的声速,声速是描述超声波在介质中传播特性的基本物理量,大小由传播介质决定,即与材料的弹性模量、密度、超声波波型和泊松比有关。金属材料的弹性模量尽管对组织结构不敏感,但与原子间作用力和原子间距有关,而原子间距与晶体结构有关,其还是受到组织结构的影响。此外,金属材料的密度从微观上来讲也与组织结构有关。因为

  密度=(原子数O..晶胞) (原子量O..阿佛加德罗常数)/晶胞体积

  而晶胞的体积则与组织结构有关,所以,声速与金属材料内部的组织结构有必然的联系,这样使用超声波测厚仪测出被测件中的声速变化,可判断被测件中内部组织结构的异常。

  主要材料的声速范围见表1。

  表1 主要材料的声速

  


  3仪器校正

  用测厚仪测厚前,要先校准仪器的下限和线性。仪器的测量下限要用一块厚度为下限的试块来校准。如己知材料声速可预先调好声速值,然后在仪器附带的试块上,调节“校准键”按钮,仪器即调试完毕。在实际使用中发现,使用不同品牌的测厚仪,其产品附带的试块厚度大多各不相同,现场检验时应注意标准试块的厚度,以免调错基准值。

  测厚仪附带的试块,一般厚度较小,当需要的厚度与之偏离较大时,可用阶梯试块(一般测厚仪出厂时都附带)分别在厚度接近待测厚度的大值和待测厚度小值时(或待测厚度大值的1/2)进行校正。

  4 路灯灯杆壁厚的测量方法

  4.1 一般测量方法

  1)在一点处用探头进行2次测厚,在2次测量中探头的分割面要互为90°,取较小值为被测工件厚度值。

  2)30 mm多点测量法:当测量值不稳定时,以一个测定点为中心,在直径约为30 mm的圆内进行多次测量,取小值为被测工件厚度值。

  4.2 精确测量法

  在规定的测量点周围增加测量数目,厚度变化用等厚线表示。

  4.3 连续测量法

  用单点测量法沿指定路线连续测量,间隔不大于5 mm。

  4.4 网格测量法

  在指定区域划上网格,按点测厚记录。此方法在高压设备、不锈钢衬里腐蚀监测中被广泛使用。

  5 路灯灯杆异常现象的防御措施及注意事项

  5.1 清洁表面

  测量前应清除被测物体表面所有灰尘、污垢及锈蚀物,铲除油漆等覆盖物。

  5.2 提高粗糙度要求

  过分粗糙的表面会引起测量误差,甚至仪器无法读数。测量前应尽量使被测材料表面光滑,可使用磨、抛、锉等方法,还可使用高粘度耦合剂,选用粗晶探头SZ2.5P。

  5.3 测量圆柱型表面

  测量圆柱型材料,如管子、油桶等,选择探头串音隔层板与被测材料轴线之间的夹角至关重要。简单地说,将探头与被测材料耦合,探头串音隔层板与被测材料轴线平行或垂直,沿与被测材料轴线方向垂直地缓慢摇动探头,屏幕上的读数将有规则地变化,选择读数中的小值作为材料的准确厚度。

  选择探头串音隔层板与被测材料轴线交角方向的标准取决于材料的曲率,直径较大的管材,选择探头串音隔层板与管材轴线垂直,直径较小的管材,则选择与管材轴线平行和垂直2种测量方法,取读数中的小值作为测量厚度。

  5.4 参考试块

  为了能得到满意的测量精度,好选择具有与被测材料相同材质和相近厚度的试块。对于薄材料,在厚度接近探头测量下限时,不要测量低于下限厚度的材料。如果一个厚度范围是可以估计的,那么试块的厚度应选上限值。大部分锻件和铸件的内部结构具有方向性,在不同的方向上,声速有少量变化,为了解决这个问题,试块应具有与被测材料相同方向的内部结构,声波在试块中的传播方向也要与在被测材料中的方向相同。在实际测量中被测材料的声速可能是未知的,这时可通过表2的公式计算。

  表2 被测物体的厚度

  


  注:被测物体的厚度:H0= (h0/h1)×H1

  6 路灯灯杆测量误差的预防方法

  6.1 超薄材料

  使用任何超声波测厚仪,当被测材料的厚度降到探头使用下限以下时,将导致测量误差,必要时小极限厚度可用试块比较法测得。

  当测量超薄材料时,会发生一种称为“双重折射”的错误结果,显示读数是实际厚度的2倍。另一种错误结果被称为“脉冲包络、循环跳跃”,测得值大于实际厚度。为防止这类误差,测临界探头使用下限的材料时应重复测量核对。

  6.2 锈斑、腐蚀凹坑等

  被测材料另一表面的锈斑凹坑等将引起读数无规则变化,在极端情况下甚至无读数,小的锈点很难发现。当发现凹坑或感到怀疑时,这个区域的测量就得十分小心,可选择探头串音隔层板不同角度的定位多次测试。

  6.3 探头的磨损

  探头表面为丙烯树脂,长期使用会使粗糙度增高,导致灵敏度下降,用户在确定此原因造成误差的情况下,可用砂纸或油石少量打磨探头表面使其平滑并保证平行度。如仍不稳定,则需更换探头。

  6.4 探头护套

  测曲面时,建议采用曲面探头护套,可较精确测量管道类曲面材料的厚度。

  超声测厚仪体积小,携带方便,检测速度快,适合于野外及现场测试。其不损坏检测对象的使用性能,可对运行中的设备进行在役检测。随着声速测量精度的进一步提高,超声波测厚仪的用途将会越来越广,在材质检验中的地位也会变得更为重要。

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