Tykkelsesmåling med ultralyd, hvad er værd at vide?
Fordelen ved tykkelsesmåling med ultralyd
Den helt store fordel ved tykkelsesmåling med ultralyd er, at det kun kræver adgang fra én side af emnet. Det kan fx være udvendigt på rør og tanke, hvor der er mistanke om indvendig korrosion eller anden slitage.
Hvordan virker tykkelsesmåling?
Et lydhoved (transducer) kan sende ultralyd med en specifik frekvens ind i et emne. Lyden vandrer ved en given hastighed, reflekteres fra bagsiden af emnet og kommer retur til lydhovedet.
Tiden, der er gået, måles med stor præcision af instrumentet (tykkelsesmåleren) og multipliceres med lydhastigheden, som på forhånd er indstillet ved en kalibrering. Den målte tykkelse i millimeter aflæses direkte på skærmen.
Hvilke materialer, tykkelser og geometrier kan man måle på?
Homogene materialer såsom metallegeringer, polymerer, glas og (til en vis grad) kompositter er normalt mulige at måle med ultralyd. Andre ting som papir, træ og skum kan normalt ikke lade sige gøre (her anbefales MagnaMike 8600).
Selv den mindste luft i materialet vil reflektere lydbølgerne. Dette fænomen gør det i øvrigt muligt at finde revner og delaminering ved brug af mere avancerede ultralydsinstrumenter såsom EPOCH og OmniScan.
Normalt bruges vand eller gel som koblingsmiddel mellem lydhoved og testemne. Dette for at lyden i det hele taget kan komme ind i emnet.
Det er desuden vigtigt at for- og bagside er nogenlunde parallelle, da lyden ellers vil reflekteres væk fra lydhovedet.
Glatte overflader giver det bedste resultatet, men ru eller ujævne områder kan somme tider jævnes med gel.
Det er ofte relevant at måle på rør, og her er det vigtigt, at lydhovedet har den rette størrelse og orientering ved måling. Der findes fjeder-holdere, som sikrer stabilitet og det er også muligt at tilpasse nogle typer lydhoveder til en given diameter.
Hvilke modeller til tykkelsesmåling findes der?
Der findes tre modeller fra Olympus til tykkelsesmåling – rangerende fra simpel til mere avanceret:
38DL PLUS – den mest avancerede model med bl.a. Waveform og Single Element som standard. Giver utroligt klare signaler, og kan ved de rette indstillinger og med det optimale lydhoved dække de fleste applikationer.
Hvor præcist er tykkelsesmåling med ultralyd?
En god tommelfingerregel antager en præcision på ca. +/- 1 % af den samlede godstykkelse. Dvs. 0,05 mm for et emne på 5 mm. Præcisionen er ofte bedre, men i visse tilfælde ringere.
Der er flere faktorer, der spiller ind. Såsom materiale, overflade, geometri, målemetode, kalibrering osv. Vi hjælper gerne med en vurdering af en konkret applikation, og modtager med glæde testemner for afprøvning inden evt. køb.
Hvad med tykkelsesmåling på coating?
Er emnet belagt med en coating, som man ønsker at måle tykkelsen på eller tage højde for i målingen af godset, er der forskellige måder at gribe det an på. Ved måling af fx GelCoat på glasfiber bruges højfrekvente lydhoveder med forløbsstrækning til måling af tykkelser ned omkring få hundrede µm.
Er et stålrør eksempelvis belagt med maling, kan en ”ekko-til-ekko” måling tage højde for malingen, og angive den korrekte tykkelse af stålet. Dette uddybes nedenfor i forbindelse med software optionen ”Echo-to-Echo / Thru Coat”.
Hvor robust er udstyret til tykkelsesmåling?
Alle modeller er designet til IP67 (27MG dog IP65). Dvs. de med lethed tåler regnvejr og fugtige omgivelser, og skulle de risikere at komme under vand for en kortere periode, overlever de som regel også det. De er også drop testet, så de kan tåle stød og slag.
Med en beskyttelseskappe som tilbehør, er man endnu bedre sikret mod unødvendige reparationer. De opererer fint i omgivelser med temperaturer mellem -10 grader C og 50 grader C.
Sende-modtage lydhoveder er yderst robuste og visse typer tåler kortvarig kontakt med emner på op til 500 grader C. Krystallen, der sender og modtager lydbølger, i et normalhoved er tæt på at være i kontakt med emnet, og er derved en anelse mere udsat. Her kan det være en fordel at bruge forløbsstrækning til at modvirke slitage og til at isolere mod høje temperaturer.
Hvordan kalibrerer man til størst mulig nøjagtighed?
Vil man måle præcist, er det vigtigt at kalibrere instrumentet på et emne eller kalibreringsklods med kendte tykkelser og i samme dimensioner. Skal man fx måle rør med godstykkelser fra 3 mm – 10 mm vil det være oplagt at anvende en trappe med trin fra 2,5 mm til 12,5 mm – såsom 2214M.
På små diametre eller krumme overflader generelt, vil det desuden være en fordel at anvende en trappe med tilsvarende rundingsradius.
Hvordan vælger jeg det rigtige lydhoved til min applikation?
Der findes hundredvis af lydhoveder i forskellige typer, frekvenser og størrelser. Til tykkelsesmåling bruges ofte sende-modtage lydhoved (dual element) eller normalhoved (single element) med eller uden forløbsstrækning (delay line).
Der findes desuden vandtætte immersions-lydhoveder til test af emner nedsunket i vand, men de bruges sjældent med tykkelsesmålere.
Sende-modtage hoved bruges primært til måling af reduceret godstykkelse som følge af korrosion eller anden slitage.
Normalhoveder giver mere præcise resultater, men er til gengæld mere følsomme overfor ujævne overflader. Med forløbsstrækning kan man desuden måle tynde emner på ned til 80 µm.
Generelt anbefales en høj frekvens > 7,5 MHz til tyndere emner og lav frekvens < 2,25 MHz til de tykkere emner eller mere dæmpende materialer. 5 MHz er normalt et rigtig godt udgangspunkt for mange applikationer.
Eksempler på sende-modtage lydhoveder med forskellige frekvenser og tip diametre (kontaktflade mod emnet):
D798 – 7,5 MHz med tip diameter på 7,2 mm – kan måle fra ca. 0,7 mm til 100 mm i stål.
D790 – 5 MHz med tip diameter på 11 mm – kan måle fra ca. 1 mm til 500 mm i stål.
D797 – 2 MHz med tip diameter på 23 mm – kan måle fra ca. 4 mm til 635 mm i stål.
Hvad er ”Software Optioner”, og hvad giver de mulighed for?
Til 45MG og 38DL PLUS kan man tilkøbe såkaldte ”Software Optioner”. De gør det muligt at udvide anvendelsen af instrumentet. Kan tilkøbes i forbindelse med bestillingen af instrumentet eller senere hen, hvis behovet skulle opstå. Instrumentet opgraderes let ved brug af tilsendt nøglekode.
Waveform – som også kaldes A-scan, gør det muligt at se bundekko. Det kan således hjælpe til at verificere målingen, så det sikres, at man ikke måler for tyndt grundet ”støj” i emnet, eller for tykt som følge af måling på forkert bundekko. En lunke fyldt med gel kan også give anledning til forkerte målinger. Denne risiko minimeres betydeligt, hvis Waveform er aktiveret, og brugeren forstår at aflæse skærmen korrekt.
Single Element – gør det muligt at bruge normal lydhoveder (Single Element transducers) med eller uden forløbsstrækning. Det er især en fordel på meget tynde emner, eller hvis det er vigtigt med høj præcision.
Single Element High Penetration – giver samme funktion som Single Element, men gør det samtidig muligt at bruge lydhoveder med frekvens under 2,25 MHz. Meget anvendelig på glasfiber i vindmøllevinger eller på både.
Echo-to-Echo / Thru-Coat – tillader måling mellem de første to bundekkoer. På den måde tages der højde for evt. coating eller et tyndt, fint rustlag. Giver samtidig mulighed for at bruge nogle specielle sende-modtage lydhoveder (D7906-SM og D7908), som kan vise både coating tykkelsen, og den korrekte godstykkelse. Der findes nogle begrænsninger ved begge metoder. Kontakt os for yderligere detaljer.
High Resolution – giver mulighed for at vise målinger med tre decimaler fremfor to.
High Penetration – giver, ligesom på 45MG, mulighed for at bruge lydhoveder med frekvens under 2,25 MHz.
Encoded B-scan – gør det muligt at scanne hen over et emne og gemme en række punktmålinger, så emnet efterfølgende kan ses i et tværsnit. Virker med ”Encoded B-scan Buggy”. Uden denne funktion kan der kun udføres et tidsbaseret B-scan, som vil kræve at lydhovedet flyttes med en given, jævn hastighed.
Multilayer – åbner for muligheden for at regne med forskellige lydhastigheder mellem grænsefladeekkoer (interface echoes) for emner bestående af forskellige materialer i lag, og dermed få aflæst tykkelsen af de enkelte lag. Det er dog et krav, at der kan detekteres tydelige ekkoer for overgangen mellem de forskellige lag.
Internal Oxide – er en speciel funktion til måling af indvendigt oxidlag på eksempelvis kedelrør. Skal benyttes med særlige lydhoveder med forløbsstrækning. Normalt anbefales M2017 – et 20 MHz lydhoved, der kan måle oxidlag på ned til 0,2 mm.
Hvad kan man ellers have brug for?
Beskyttelseskappe, koblingsmiddel og kalibreringstrappe. Kontakt os gerne, så vi sammen kan konfigurere en opsætning.
Hvad kan en tykkelsesmåler ellers bruges til?
Hvordan kan jeg ellers måle tykkelser?
MagnaMike 8600 er en Hall Effect tykkelsesmåler, som bruger magnetisme i stedet for ultralyd til at måle tykkelser med. Den er særligt god til glas-, plastik og aluminiumsbeholdere såsom dåser og flasker. Den store fordel er, at den ikke behøver at kende lydhastigheden for materialet og der er som sådan ikke en nedre grænse for, hvor tyndt den kan måle. Til gengæld skal der være en stålkugle på den modsatte side af proben.
Læs mere om MagnaMike her eller kontakt os for yderligere information.
Hvordan kan vi hjælpe?
ENDOTEST tilbyder gratis rådgivning i forbindelse med køb. Ring eller skriv til os med spørgsmål eller kom forbi med nogle emner, vi kan teste. På den måde får I sikkerhed for som potentielle brugere at få den rigtige løsning. Vi er ofte lykkedes med at hjælpe firmaer, der ikke i forvejen har kendskab til ultralyd, med at få en færdig løsning inkl. udstyr, software og undervisning. Support ydes før, under og efter køb.
Brug af artikel tilladt mod angivelse af kildehenvisning / ENDOTEST A/S.
