新解读《GB_T 40730 - 2021无损检测 电磁超声脉冲回波式测厚方法》最新解读.pptx

《GB/T40730-2021无损检测电磁超声脉冲回波式测厚方法》最新解读一、电磁超声脉冲回波式测厚核心原理剖析（一）电磁超声的激发机制电磁超声技术是通过电磁声耦合换能的方式，实现超声的激发与接收。电磁超声的核心换能器件为磁铁和线圈。在电磁超声激发过程中，当置于被检导电材料上方的线圈通以瞬态交变电信号时，被检材料表面产生感应涡流，同时线圈感生出动态磁场。涡流区域材料在偏置磁场和动态磁场作用下受到洛仑兹力的作用。由于线圈中通过的是交变电流，感生的涡流也是交变的，从而涡流区域材料中各质点受到的洛仑兹力也是交变的。这种交变作用力使材料表面质点产生振动，如果交变的频率是超声—1—

频段，则产生的振动表现为超声振动，即在材料中激发出超声。对于铁磁性材料而言，除了交变的洛仑兹力，还存在交变的磁致伸缩力和磁化力，在三种力的共同作用下，引起材料表面质点的超声振动，进而产生超声。理解这种复杂的激发机制是掌握电磁超声脉冲回波式测厚方法的基础，不同的材料特性会导致激发过程中的细微差异，进而影响后续的测厚准确性。例如，非铁磁性的有色金属和铁磁性的钢材，在激发超声时的主导作用力有所不同，在实际操作中需要根据材料类型进行针对性的参数调整。（二）脉冲回波测厚的时间-厚度关联电磁超声测厚方法并非直接测量厚度，而是通过超声的传播时间与速度的乘积来求得被测对象厚度值。传播时—2—

间为超声在被测对象厚度路径上一次传播的时间或多次往复传播的时间差。精确测量超声传播时间是测厚准确性的关键。在实际应用中，仪器会通过精确的计时装置，记录超声脉冲从发射到接收回波的时间间隔。由于超声在不同材料中的传播速度是已知的（可以通过材料手册查询或者事先校准得到），将传播时间乘以声速再除以2（因为是往返时间），即可得到材料的厚度。然而，实际情况中可能存在各种干扰因素影响传播时间的准确测量，比如材料内部的缺陷、温度变化导致的声速改变等，这就需要在操作过程中进行相应的补偿和修正。二、适用材料范围及独特优势展现（一）广泛的材料适用性—3—

该标准适用于温度范围在-196℃~800℃之间的钢材、有色金属及其他采用电磁超声换能器激发超声的材料的测量。这意味着无论是在极低温环境下工作的航空航天材料，还是在高温工业环境中的管道、锅炉等设备所使用的钢材和有色金属，都可以运用此方法进行厚度测量。对于钢材，不同的合金成分和组织结构虽然会导致超声传播特性有所差异，但通过合理选择电磁超声换能器的参数以及校准方法，依然能够实现准确测厚。在有色金属方面，像铝、铜及其合金等，电磁超声脉冲回波式测厚方法同样能够发挥作用。此外，一些新型的复合材料，如果其具备一定的导电性或在特定条件下可被电磁超声换能器激发超声，也在该标准的适用范围内。这种广泛的适用性使得该测厚方法在众多工业领域中具有极大的应用潜力。—4—

（二）相较于传统测厚方法的优势1.非接触测量：与传统的需要耦合剂进行接触测量的超声测厚方法不同，电磁超声脉冲回波式测厚无需直接接触被测物体。这一优势使得在测量一些表面不便于接触或者易被损伤的材料时具有明显优势。在半导体制造领域，对于硅片等高精度材料的厚度测量，传统接触式测厚可能会对材料表面造成划痕等损伤，影响产品质量，而电磁超声非接触测量则可避免此类问题。在一些具有腐蚀性的化工设备管道厚度检测中，非接触测量可以防止检测设备受到腐蚀，延长设备使用寿命，同时也提高了检测的安全性。2.宽温度范围适应性：能够在-196℃~800℃的温度范围内工作，这是传统测厚方法难以企及的。在高温环—5—

境下，例如钢铁冶炼过程中的炉壁厚度监测、玻璃制造中的高温玻璃液容器壁厚检测，传统测厚仪器可能因温度过高而无法正常工作或者测量精度严重下降，而电磁超声脉冲回波式测厚方法凭借其特殊的设计和原理，能够适应高温环境并保持较高的测量精度。在极低温环境中，如液态天然气储存罐的壁厚检测，该方法同样能够稳定工作，为保障低温设备的安全运行提供了可靠的检测手段。3.对复杂工况的耐受性：对于一些表面粗糙、有油污、涂层等复杂工况的材料，电磁超声脉冲回波式测厚依然能够有效工作。传统测厚方法在遇到材料表面存在涂层或油污时，可能需要先进行表面清理，否则会影响耦合效果，导致测量误差甚至无法测量。而电磁超声由于是非接触测量，不受这些表面因素的影响。在船舶制造和—6—

维修中，船体表面往往存在防锈漆等涂层，使用电磁超声测厚可以直接在涂层表面进行测量，大大提高了检测效率，同