Alp22.ru

Промышленное строительство
3 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Особенности, преимущества и недостатки ультразвуковой дефектоскопии сварных швов

Особенности, преимущества и недостатки ультразвуковой дефектоскопии сварных швов

Технология ультразвукового контроля используется производством, промышленностью с момента развития радиотехнического процесса. Эффект и устройство технологии в том, что ультразвуковые волны акустического типа не меняют прямолинейную траекторию движения при прохождении однородной среды. Ультразвуковой метод используется также при проверке металлов и соединений, имеющих различную структуру. Такие случаи подразумевают, что происходит частичный процесс отражения волн, зависит от химических свойств металлов, чем больше сопротивление звуковых волн, тем сильнее воздействует эффект отражения.

Дефектоскопия или ультразвуковой контроль не разрушают соединения по структуре. Технология проведения ультразвуковой диагностики включает поиск структур, не отвечающих по химическим или физическим свойствам показателям, любые отклонения считаются дефектом. Показания колебаний рассчитываются по формуле L=c/f, где L описывает длину волны, Скорость перемещения ультразвуковых колебаний, f частоту колебаний. Определение дефекта происходит по амплитуде отраженной волны, тем самым возможно вычислить размер недочета.

Процесс ультразвукового метода

Сварные соединения подразумевают работу с наличием газовых ванн, испарения которых не всегда успевают удалиться в окружающую среду. Ультразвуковой метод контроля позволяет выявить газообразные вещества в сварных соединениях, за счет сопротивления волн. Газообразная среда веществ обладает сопротивлением в пять раз меньшим по отношению к кристаллической решетке металлических материалов. Ультразвуковой контроль металла позволяет вывить среды за счет отражения колебаний.

Применение


Ультразвуковой дефектоскоп для контроля железнодорожных рельс
Применяется для поиска дефектов материала (поры, волосовины, различные включения, неоднородная структура и пр.) и контроля качества проведения работ — сварка, пайка, склейка и пр. Ультразвуковой контроль является обязательной процедурой при изготовлении и эксплуатации многих ответственных изделий, таких как части авиационных двигателей, трубопроводы атомных реакторов или железнодорожные рельсы.

Получение и свойства ультразвуковых колебаний

Акустические волны или ультразвуковые колебания выдаются при частоте, превышающей параметр 20 кГц. Механические колебания, способные рассеиваться при упругих, твердых средах, диапазон, как правило, составляет 0,5 – 10 МГц. Распространение волн структурой металла происходит акустическими ультразвуковыми волнами, воздействующими на равновесие центральной точки.

Методика ультразвукового метода

Существуют несколько способов ультразвукового неразрушающего контроля, наиболее распространенный из них пьезоэлектрический. Заряженная электричеством с определенной частотой пластинка вибрирует, механические колебания передаются в окружающую среду при состоянии волны. Генераторы электро волны используется вне зависимости от предназначения, размеров оборудования, могут выдавать различные параметры.

Скорость обращения ультразвукового контроля напрямую зависит от свойств, типа физической среды. Скорость распространения продольной волны вдвое выше, чем поперечной. Прием информации происходит пластиной из пьезоэлектрического элемента, работающей на преобразование энергии в импульсную энергию. Процессом применяются короткие переменные импульсы различного типа колебаний, что позволяет определить глубину, свойства дефекта.

Углы направления ультразвуковых колебаний

На границе разделения двух сред, результатом падения продольной акустической волны при наклонном типе является появление отражения и трансформации ультразвуковых волн. Существуют основные типы контроля:

  • отраженные;
  • преломлённые;
  • сдвиговые поперечные;
  • продольные волны.

Процесс происходит путем разделения падающей под углом волны на поперечную и продольную, распространение которых производится непосредственно материалом.

Углы направления ультразвуковых колебаний

Существует определенное значение угла подачи, направления ультразвуковых колебаний, при нарушении которого, ультразвуковой контроль не будет распространяться вглубь металла, а останется на его поверхности. Данный метод используется при определенных параметрах и задачах, волна двигается только по поверхности материала, что позволяет контролировать качество сварного шва.

Содержание

  • 1 Принцип работы 1.1 Возбуждение и приём ультразвука
    2.1 Активные 2.1.1 Отражения

Ультразвукова́я дефектоскопи́я

— метод, предложенный С. Я. Соколовым в 1928 году и основанный на исследовании процесса распространения ультразвуковых колебаний с частотой 0,5 — 25 МГц в контролируемых изделиях с помощью специального оборудования — ультразвукового преобразователя и дефектоскопа[1]:125. Является одним из самых распространенных методов неразрушающего контроля.

Виды ультразвукового контроля

Операция контроля сварного шва позволяет определить расстояние до дефекта по временной шкале распространения отражения, размер амплитуды, ширины акустической волны.

В настоящем времени существует несколько способов, которыми проводится ультразвуковой контроль, основанием служит ГОСТ-23829, основные отличия происходят в оценке, регистрации данных:

  1. Диагностика теневым методом производится с использованием двух инструментов, установленных по разные стороны материала. Предназначение первого – излучать волны, второго принимать. Устанавливаются по перпендикулярной плоскости исследуемого сварного соединения. Процесс происходит путем излучения, контроля приема отражений, при тех случаях, когда возникает глухая зона, это означает, что результатом соединении имеется участок другой среды, шов принимается дефектным участком.
  2. Эхо — импульсный метод применяет один дефектоскоп, параметрами которого обусловлено направление, прем ультразвукового контроля. Технология отражения происходит путем отсвечивания отражения от участков с дефектами. Когда допускается прохождение волн напрямую, участок считается нормальным, если происходит отражение, возврат волны к дефектоскопу, это место помечается как дефект.
  3. В эхо — зеркальном методе используется такой же принцип работы, что и способом, приведенным выше. Отличительной особенностью является применение отражателя. Устанавливается оборудование под прямым углом, волны посылаются к материалу, в случае наличия повреждений отражаются на приемник. Данный тип проверки зачастую используют при поиске трещин, других вертикальных дефектов.
  4. Симбиоз зеркального и теневого метода контроля использует два прибора. Оба устанавливаются с одной стороны объекта, посылаются косые волны. Отражение происходит от сетки основного металла, в случае выявления нестандартных зон, место маркируется как дефект.
  5. В основе дельта метода ультразвукового контроля происходит излучение дефектом направленных отражений внутрь сварного шва. Волны разделяются на подкатегории зеркальных, трансформируемых, продольных и поперечных, приемником удается поймать не все типа волн. Метод не славится популярностью, т.к. требует настройки оборудования, продолжительной расшифровки результатов. Также при контроле дельта методом предъявляются жесткие требования по качеству очистки сварного соединения.
Читайте так же:
Чем чистить латунные изделия

Наиболее популярными являются теневой и эхо – импульсный методы, остальные реже ввиду требуемой настройки оборудования и неудобного использования инструментов.

Как проводится ультразвуковая дефектоскопия

Процесс проверки ультразвуковым оборудованием относится практически ко всем типам металлов, чугуне, меди, стали и других легированных соединениях.

Проведение дефектоскопии ультразвуковым методом

Существует определенный стандарт выполнения проверочных работ, которому необходимо придерживаться:

  • зачищается ржавчина, лакокрасочное покрытие со шва на расстоянии 5-7 см;
  • для получения достоверных результатов при ультразвуковом контроле сварных соединений, поверхности необходимо обработать турбинным, трансформаторным, либо машинным маслом;
  • контролер или прибор подстраивается под определенные параметры проверки;
  • стандартные настройки применяются при толщине сварного шва не более 2 см;
  • более толстые детали требуют применения АРД диаграмм;
  • проверка качества шва выполняется с помощью AVG или DSG параметров;
  • излучатель аппарата ультразвукового контроля перемещается вдоль шва зигзагом, проворачивается вокруг своей оси на небольшой угол;
  • искатель проводится по материалу до выявления максимально четкого, устойчивого сигнала, после чего разворачивается для поиска максимальной амплитуды;
  • контроль, проверку ультразвуковой дефектоскопии сварных швов производят согласно ГОСТу;
  • отклонения, дефекты прописываются в регистрационную таблицу.

Сварочные швы основываются на контроле, достаточным проверкой УЗД. При соответствующей квалификации оператора, правильно настроенном оборудовании, возможно получить исчерпывающий ответ о наличии дефектов. При тех случаях, когда применяются более подробные исследования сварных швов, используют гамма — дефектоскопию или рентгенодефектоскопию. Рамки применения теневого метода ультразвуковой дефектоскопии и других способов существуют, основные дефекты, которые возможно выявить с помощью УЗД:

  • расслоения наплавленного метала, различные поры;
  • трещины, неровности шва, а также не проваренные участки;
  • не сплавления, дефекты свище образного происхождения;
  • поврежденные окислами и коррозией участки, провисание металла;
  • несоответствующий химический состав соединения, поврежденный геометрически размер.

Ультразвуковой диагностике подвержены различные типы швов, плоские, продольные, кольцевые, сварные трубы и стыки, а также тавровые соединения. Методика проверки швов применяется не только крупными производственными предприятиями, а также на строительных площадках, при возведении помещений. Чаще всего УЗД используется:

  • в определении степени износа труб в магистралях, сварных соединений;
  • диагностика агрегатов, материалов в аналитических целях;
  • машиностроение, нефтегазовая, тепловая, химическая и атомная промышленности требуют использование технологии при обеспечении безопасности эксплуатации будущего изделия;
  • в соединениях сварного типа с крупнозернистой структурой, сложной геометрией;
  • установка и соединение изделий, подверженных крупным физическим, температурным нагрузкам, потребует проверки ультразвуковым контролем.

К работе с дефектоскопом допускаются лица, имеющие удостоверение, ознакомленные с правилами техники безопасности. Сварные стыки могут находиться в замкнутых пространствах, на высоте, труднодоступных местах, перед работой оператор проходит дополнительный инструктаж, работа контролируется отделом охраны труда. Работа производится с заземленным аппаратом, сечением провода не менее 2.5 мм. Категорически запрещается использовать оборудование вблизи сварочных работ в отсутствие специальной защиты.

Параметры оценки результатов

Аппарат настраивается путем определения наименьшего размера дефекта на эталонной детали. В роли эталонов выступают расположенные перпендикулярно направлению прозвучивания отверстия плоскодонного типа. Используются эталонные детали также с боковыми прорезями, зарубками.

Результаты ультразвукового контроля

Минимальным расстоянием между дефектами обуславливается разрешающая способность для эхо – метода, это делается, чтобы определить несколько различных дефектов.

Оценка качества сварных соединений при ультразвуковом контроле происходит по следующим параметрам:

  • условная протяженность;
  • ширина, высота дефекта, а также его форма;
  • амплитуда звуковой волны.

Длинна сварного дефекта определяется расстоянием перемещения излучателя по отношению к зафиксированному показанию сигналов с прибора. Способ определяется также для определения ширины дефекта. По разнице времени излученной, отраженной форме волны от дефекта определяется высота дефекта.

Факторы, влияющие на результат

Читайте так же:
Коронка для подрозетников по кирпичу

Определение точного значения дефекта при ультразвуковой проверке практически невозможно. Именно поэтому, за основу берется площадь эталонного изделия. Максимально допустимыми параметрами являются эквивалентные величины, которые сопоставляются с эталоном. Стоит учитывать, что вычисленная площадь, практически во всех случаях, меньше настоящего размера.

Результаты дефектоскопии ультразвукового типа оформляются в специально отведенном журнале, согласно ГОСТ-14782. При регистрации проверки в обязательном порядке проставляются:

  • индексы и наименование типа сварного стыка, длина подверженного контролю шва;
  • техническое задание, условие, при которых производилась проверка;
  • тип, наименование устройства;
  • частота колебаний в ГЦ;
  • условная, предельная чувствительность, углы ввода в металл, а также тип искателя;
  • результаты, дата проверки, а также фамилия оператора.

К описанию характеристик в журналах при проверке применяются сокращения. Прописная буква А указывает на то, что дефект и его протяженность не переступает технические условия. Буквы Б, В характеризуют протяженность дефекта по нарастающей. Цифрами следом обозначается количество дефектов, их размеры, глубину.

Дефекты сварных швов

Определение формы дефекта происходит за счёт специальной методики, основой данных является эхо-сигнал, отображаемый дефектоскопом. Точность показаний определяется квалификацией оператора, его внимательностью, тщательность проведения. Измеряемые показатели должны быть в соответствии с инструкцией.

Принцип УЗК

Проверка сварных швов ультразвуком относится, как уже упоминалось ранее, к неразрушающей методике контроля целостности аналогичных соединений и чаще всего применяется на практике. Звуковые волны быстро распространяются внутри твёрдых тел, проникая на всю глубину, отражение затеняется границами трещин или пустот, т. к. эти образования обладают другими свойствами, нежели материал проверяемого изделия.

Во время проверки сварных швов ультразвуковые дефектоскопы направляют волны сквозь проверяемый объект и улавливают отражение, а на экране появляются импульсы, интенсивность и расположение которых позволяет оператору определить точное расположение, а также основные параметры обнаруженного изъяна. При такой проверке производится тщательная диагностика всего шовного соединения, чтобы с точностью определить его внутреннее состояние.

Ультразвуковой метод контроля

Сегодня в промышленной сфере используют четыре основных методики выполнения ультразвукового метода неразрушающего контроля. Их отличия заключаются в способах, применяемых для получения и оценки информации о дефектах:

1. Импульсный эхо-метод. В ходе диагностики ультразвуковую волну направляют на контролируемую область, а отражённый от дефекта сигнал регистрируют. Эхо-метод предполагает использование одного преобразователя в качестве как приёмника, так и источника волны.

2. Теневая методика. По разные стороны от контролируемой зоны устанавливают два преобразователя. Один из них формирует УЗ-волну, а второй регистрирует отражённый сигнал. При использовании теневого метода о наличии дефекта можно говорить в случае исчезновения УЗ-колебаний. В потоке возникает «глухая зона». Она говорит о том, что в этом месте сигнал не смог пройти из-за дефекта.

3. Зеркальный эхо-метод. В этом случае оба преобразователя устанавливаются на одной стороне. Первый прибор формирует УЗ-колебания, которые отражаются от неровности, а второй регистрирует их. Данный метод особенно эффективен, если необходимо найти дефекты, расположенные под прямым углом относительно поверхности исследуемого изделия (трещины и пр.).

4. Зеркально-теневая методика. По сути – это теневой метод. Однако приборы размещаются на одной стороне. В ходе дефектоскопии оператор регистрирует не прямой, а отражённый от второй поверхности контролируемой зоны поток УЗ-волн. О наличии дефекта говорят «глухие зоны» в отражённых колебаниях.

Неразрушающаяся на первый взгляд конструкция может быть повреждена дефектами, которые возникают во внутренних структурах металла. Поэтому данные методики способны обеспечить безопасную эксплуатацию сооружений, возведённых их продуктов проката.

Выявляемые дефекты

Ультразвуковой неразрушающий контроль используется для выявления:

  • воздушных пор и пустот;
  • трещин;
  • недопустимых утолщений;
  • флокенов;
  • зон крупнозернистости;
  • отложений шлака;
  • неоднородных химических вкраплений;
  • ликвационных скоплений и так далее.

Преимущества ультразвукового метода контроля

  • Доступная стоимость. УЗК обходится значительно дешевле, чем ряд других методов дефектоскопии;
  • Безопасность. Ультразвуковое излучение не оказывает негативного влияния на оператора, проводящего исследование;
  • Мобильность. Портативные аппараты для дефектоскопии позволяют проводить проверку на выезде. Это существенно расширяет сферы использования УЗК;
  • Высокая точность. Высокая скорость и точность УЗК даёт возможность получать объективные данные о состоянии и о качестве листового металла без значительных погрешностей. Проверенные листы могут использоваться для создания прочных и неразрушающихся в течение долгого времени конструкций;
  • Неразрушающее воздействие. Изделия сохраняются в своём первозданном виде, что позволяет избежать дополнительных финансовых затрат.

Основные минусы УЗК

Порядок выполнения УЗК

Порядок проведения дефектоскопии будет зависеть от класса металла, который нужно проверить, а также от требований, предъявляемых к нему. Образно можно разделить весь процесс на несколько этапов, это:

1. Визуальный осмотр. Оператор перед проведением дефектоскопии осматривает прокат на предмет видимых повреждений.

Читайте так же:
Электротельфер устройство и принцип работы

2. Выбор характеристик и методов контроля. В зависимости от класса заготовки выбирается метод выполнения УЗК.

3. Подготовка поверхности. С поверхности удаляют остатки шлака, лакокрасочных покрытий, крупные неровности и следы коррозии. Зона выполнения УЗК покрывается специальным составом, включающим воду, минеральные масла или особые густые клейстеры. Это даёт ультразвуковым сигналам возможность проникать внутрь металлического листа без препятствий.

4. Подготовка оборудования. В зависимости от выбранного метода выполнения УЗК мастер размещает, подключает и настраивает приборы.

5. Проведение дефектоскопии. Оператор медленно сканирует металлический лист. При возникновении сигналов от дефектов подбирается контрольный уровень чувствительности. Все данные фиксируются оператором.

6. Подготовка результатов. Информация о найденных дефектах заносится в специальный журнал. Также на основании полученных данных определяется качество стального листа в зависимости от требований, которые к нему предъявляются.

Некоторые предприниматели, занимающиеся производством и реализацией листовой стали, игнорируют этап обязательного неразрушающего контроля. Это может обернуться массой негативных последствий. Листовой металл, не прошедший дефектоскопию, часто становится причиной аварий. Для создания прочных, ответственных и неразрушающихся конструкций он не годится. Поэтому лучше выполнить УЗК в профессиональной лаборатории. Если вас интересуют подобные услуги, обратитесь в ТД «Ареал». Наши специалисты обладают высокой квалификацией, а также оформляют все документы согласно установленным стандартам.

Ультразвуковой акустический контроль: методы и их особенности

Согласно ГОСТ Р 55724-2013 («Контроль неразрушающий. Соединения сварные. Методы ультразвуковые»), ультразвуковой неразрушающий контроль – совокупность методов, направленных на диагностику различных сварных соединений.

Объектами ультразвукового контроля (УЗК) могут быть соединения: стыковые, угловые и нахлесточные, тавровые, а также прочие соединения, выполненные различными видами сварок.

Отметим, что антикоррозионные наплавки не могут быть объектами ультразвукового (акустического) контроля.

С помощью УЗК можно выявить трещины и непровары, поры, наличие включений и др.

Особенности ультразвукового контроля

В процессе ультразвукового контроля могут быть применены методы отраженного и прошедшего излучений. Допускается комбинация методов, реализуемых путем прозвучивания:

  • продольными;
  • поперечными;
  • поверхностными и другими волнами.

Для неразрушающего ультразвукового контроля применяются ультразвуковые дефектоскопы (в том числе импульсные), преобразователи акустические, меры, образцы для проверки дефектоскопов.

Обратите внимание – преобразователи должны быть аттестованными и откалиброванными.

Дополнительно в процессе ультразвукового контроля используются устройства, позволяющие добиться соблюдения требуемых параметров сканирования, а также дающие возможность измерить параметры обнаруженных дефектов и т. п.

Все средства измерений подлежат обязательному метрологическому обеспечению. Это требование закреплено отраслевыми нормативами и стандартами.

Методы контроля

Неразрушающий акустический (ультразвуковой) контроль может проводиться различными способами. Выделим распространенные методы:

  • эхо-импульсный;
  • зеркально-теневой метод;
  • эхо-зеркальный;
  • дифракционный метод;
  • дельта-метод.

Допустимым является применение прочих методов ультразвукового акустического контроля, если их точность и эффективность подтверждена практикой.

При ультразвуковом контроле используют преобразователи прямого и наклонного видов для прозвучивания прямыми, однократно отраженными, двукратно отраженными лучами.

Упомянутым стандартом, регламентирующим акустический (ультразвуковой) контроль, допускается применение в процессе реализации выбранного метода прочих схем (совмещенных, раздельных и др.).

Если на практике дело касается ультразвукового контроля тавровых и угловых соединений, применяются прямые и наклонные преобразователи со схемами прозвучивания прямыми или однократно отраженными лучами.

Если объект ультразвукового контроля – дефекты, залегающие на малой глубине, применяются продольные подповерхностные волны или же поверхностные.

Для ультразвукового (акустического) неразрушающего контроля соединений в местах пересечения швов применяются наклонные преобразователи.

В каждом конкретном случае на практике используются различные схемы ультразвукового контроля, приведенные в технологических бумагах.

Виды акустического сканирования

Акустическое сканирование соединений в процессе ультразвукового контроля осуществляется посредством продольного или поперечного перемещения преобразователя. Углы ввода и разворота лучей могут быть как постоянными, так и изменяющимися.

Конкретный вид ультразвукового (акустического) сканирования, а также направление акустических волн должны определяться с учетом свойств и пригодности для контроля соединения, подвергающегося диагностике, а также с учетом положений технологических бумаг.

В процессе ультразвукового контроля применяются также комбинированные разновидности сканирования:

  • продольно-поперечное;
  • поперечно-продольное сканирование;
  • сканирование качающимся лучом.

Предварительные мероприятия

Непосредственно перед реализацией того или иного метода ультразвукового (акустического) неразрушающего контроля вне зависимости от вида сканирования необходимо проведение подготовительных мероприятий.

Подготовка к акустическому контролю осуществляется при условии отсутствия наружных дефектов на соединении. Геометрия зоны возле соединения не должна препятствовать перемещению преобразователя в пределах области контролепригодности.

Не допускается проведение ультразвукового неразрушающего контроля в случае наличия на поверхности контролируемого соединения:

  • вмятин;
  • неровностей;
  • брызг металла;
  • окалин и подобных загрязнений.

Конкретные требования к подготовке соединений к контролю ультразвуковыми (акустическими) методами должны быть закреплены в технологической документации.

Если на практике дело касается контроля акустическими (ультразвуковыми) методами трубных соединений, резервуаров, корпусов морских суден, необходимо их опустошение. В некоторых случаях допускается акустический контроль таких объектов без опустошения методами, регламентированными технологическими бумагами.

Читайте так же:
Клей для пластмассы намертво

Дефектоскопы ультразвуковые для контроля сварных швов

Ультразвуковая дефектоскопия относится к неразрушающим методам контроля.

Звуком называют упругие колебания мельчайших частиц среды около положения своего равновесия, происходящие с частотой от 16 Гц до 20000 Гц. Частоты 16 и 20000 Гц считают пределами слышимости звуков человеческим ухом. Упругие колебания с частотой более 20000 Гц называют ультразвуком.

Ультразвуковой (УЗ) волной называется процесс распространения упругих колебаний ультразвуковой частоты в материальной среде.

Физические основы ультразвуковой дефектоскопии.

Ультразвуковая дефектоскопия основана на явлениях, происходящих на границе раздела двух сред, имеющих разные акустические сопротивления.

В общем случае на границе раздела могут происходить три явления: отражение, преломление и трансформация волн.

Отражением называют изменение направления УЗ волны на границе раздела, при котором волна не переходит в другую среду.

Преломлением называют изменение направления УЗ волны на границе раздела, при котором волна переходит в другую среду.

Трансформацией называют преобразование волн одного типа в волны другого типа, происходящее на границе раздела двух сред.

Чем больше отличаются акустические сопротивления сред, тем большая часть энергии звуковой волны отразится от границы раздела двух сред. Этим условием определяется как возможность, так и эффективность выявления нарушений сплошности материала (включений среды с акустическим сопротивлением, отличающимся от сопротивления контролируемого материала).

Коэффициенты отражения продольной волны на границе между сталью и некоторыми средами, заполняющими полости дефектов сварки, приведены в таблице 1.

Таблица 1. Коэффициент отражения границы стали с другим материалом

Материал несплошностиКоэффициент отражения по интенсивности, %
газ100.0
вода88.0
масло трансформаторное90.0
медь0.26
кварц31.0
шлак A Н-34816.0

Из таблицы видно, что шлаковые включения будут выявляться гораздо хуже дефектов таких же размеров, но с воздушным заполнением. Приведенные значения справедливы для несплошностей, размеры которых намного больше длины волны. Если же размеры несплошности в направлении, перпендикулярном УЗ лучу, значительно меньше длины волны, то волны, огибают ее без существенного отражения. Для полученения заметного отражения достаточно, чтобы размеры несплошности были соизмеримы с длиной волны.

Классификация ультразвуковых дефектоскопов.

Ультразвуковой дефектоскоп — это электронно-акустическое устройство, предназначенное для возбуждения — приема УЗ колебаний и преобразования их в вид, удобный для вывода на соответствующий индикатор, снабженное сервисными устройствами для измерения параметров принятых сигналов.

В зависимости от области применения дефектоскопы делят (ГОСТ 23049) на приборы общего назначения и специализированные. В зависимости or функционального назначения дефектоскопы подразделяют на следующие группы:

1 — для обнаружения дефектов (пороговые дефектоскопы);

2 — для обнаружения дефектов, измерения глубин их залегания и измерения отношения амплитуд сигналов от дефектов;

3 — для обнаружения дефектов, измерения глубин их залегания и измерения эквивалентной площади дефектов по их отражающей способности или условных размеров дефектов;

4 — для обнаружения дефектов, распознавания их форм или ориентации, для измерения размеров дефектов или их условных размеров.

По конструктивному исполнению дефектоскопы делятся на стационарные, переносные и портативные. По степени участия дефектоскописта в процессе контроля различают ручные, механизированные и автоматизированные дефектоскопы.

Функциональная схема ультразвукового дефектоскопа общего назначения.

Принцип работы современного УЗ эхо-импульсного дефектоскопа можно представить на основе схемы (рис.1). Генератор синхронизируюших испульсов (ГСИ) через определенные промежутки времени вырабатывает импульсы, которые проходят через делитель частоты и запускают различные блоки прибора.

Рис.1. Функциональная схема ультразвукового эхо-импульсного дефектоскопа общего назначения [1].

ГСИ – генератор синхронизирующих импульсов

ДЧ – делитель частоты;

ГИВ – генератор импульсов возбуждения;

ОК — объект контроля;

ПУТ — приемно-усилительный тракт;

ЭЛТ — электронно-лучевая трубка;

ПЭП1, ПЭП2 – преобразователи;

БР — блок развертки и подсветки;

B РЧ — временная регулировка чувствительности;

АСД — блок автоматической сигнализации дефектов;

БИ — блок измерений;

ИП — источник питания.

Генератор импульсов возбуждения (ГИВ) вырабатывает короткий электрический импульс, который через разъем Р1 подается на пьезоэлемент ПЭП1. Вследствие обратного пьезоэлектрического эффекта пьезоэлемент ПЭП1 преобразовывает электрический импульс в упругое колебание, которое излучается в объект контроля ( OK ) в виде УЗ волны. УЗ колебания, отраженные от противоположной поверхности объекта контроля или o т дефектов, возвращаются к поверхности контроля. Вследствие явления прямого пьезоэлектрического эффекта упругое колебание пьезоэлементом ПЭП2 преобразуется в электрический импульс, который через разъем Р2 поступает на аттенюатор (А). Аттенюатор служит для калиброванного ослабления и измерения отношений (дБ) принятых сигналов. Далее сигнал усиливается и преобразовывается в блоке усилителя (У), а затем подается на вертикально-отклоняющую пластину электронно-лучевой трубки (ЭЛТ) или на другой индикатор. Блок развертки (БР) вырабатывает пилообразные импульсы и прямоугольные импульсы подсветки. Пилообразные импульсы подаются на горизонтально-отклоняющие пластины ЭЛТ. Напряжение подсветки обеспечивает испускание электронного пучка только на прямолинейном участке пилообразного напряжения.

Читайте так же:
Марка стали вст3пс5 расшифровка

Блок временной регулировки чувствительности (ВРЧ) позволяет скомпенсировать уменьшение эхо-сигналов с увеличением глубины, связанное с геометрическим расхождением пучка и затуханием звука в материале.

Блок автоматической сигнализации дефектов (АСД) предназначен для установления зоны контроля и формирования сигнала для подачи на звуковой, световой или другой сигнализатор при наличии зхо-имлульсов в зоне контроля.

Блок измерений (БИ) предназначен для измерения координат дефектов с выдачей информации на индикатор (И), а также дли измерения длительности задержки развертки, временных параметров АСД и системы ВРЧ

Источник питания (ИП) служит для преобразования питающего электрического напряжения и его распределения по блокам дефектоскопа.

Измеряемые характеристики дефектов.

Основным параметром, по которому в эхо-импульсном методе судят о величине обнаруженной несплошности, является амплитуда отраженного от нее сигнала. Эхо-импульс на экране дефектоскопа, возникший при прохождении этого сигнала, сравнивают с эхо-импульсом от искусственного отражателя заданной геометрической формы, условно помещенного в ту же точку изделия, где находится дефект.

Реальные дефекты отличаются от идеальных геометрических моделей. Вследствие этого при одинаковой амплитуде эхо-импульсов от несплошности и искусственного отражателя их геометрические размеры, как правило, отличаются. Поэтому в УЗ дефектоскопии для характеристики геометрических размеров выявленной несплошности используют понятие эквивалентного размера.

Акустическое поле, формируемое преобразователем в изделии, представляет собой пучок, ширина которого меняется с глубиной. При перемещении ПЭП слева направо эхо-импульс возникает, когда дефект озвучивается правой частью пучка. При пересечении акустической осью ПЭП центра дефекта эхо-импульс максимален. Таким образом, при перемещении ПЭП над компактным (точечным) дефектом, эхо-импульс от него наблюдается не в точке, а на некотором участке. Поскольку ширина пучка зависит оттого, на каком уровне она определяется, то и протяженность изменяется в некоторых пределах при изменении усиления дефектоскопа.

Ультразвуковой контроль

Ультразвуковой контроль (УЗК) – один из методов акустического неразрушающего контроля (НК). Впервые он был применен в 30-х годах XX века и за двадцать лет получил самое широкое распространение как метод контроля качества сварных швов цельных деталей. Его длительная популярность объясняется тем, что ультразвук позволяет выявить не только поверхностные, но и подповерхностные дефекты и получать при этом результаты высокой точности. По этой причине его еще называют ультразвуковой дефектоскопией.

Проведение ультразвукового контроля

В основе УЗК использование ультразвуковых колебаний. В однородном материале звуковые волны не меняют свою траекторию. Их отражение говорит о присутствии упругих сред с разным удельным акустическим сопротивлением.

При УЗК в объект излучают акустические колебания, а отраженные волны фиксируют дефектоскопом с пьезоэлектрическим преобразователем. По их амплитуде можно сделать вывод о наличии отклонений и узнать их основные параметры (тип, форму и размеры).

УЗК не определяет предельно точные параметры дефекта, поэтому для сравнения необходимо эталонное изделие. Фактические размеры отклонения почти всегда больше, чем получаемые путем расчета.

Больше всего УЗК востребован в различных отраслях промышленности для контроля прочности стыковых сварных соединений/ стыков и склейки разных по структуре частей изделия и металлов. Кроме этого, он достаточно часто используется в процессе строительства или реконструкции жилых домов и зданий коммерческого назначения.

Методы ультразвукового контроля

По характеру взаимодействия физических полей с объектом контроля выделяются следующие методы УЗК:

  • Акустико-эмиссионный;
  • Акустико-ультразвуковой;
  • Метод прошедшего излучения;
  • Метод отраженного излучения (эхо-метод);
  • Импедансный;
  • Резонансный;
  • Метод свободных колебаний.

Методики применения различных методов УЗК установлены отдельными стандартами. Например, методы контроля сварных соединений описывает ГОСТ Р 55724-2013.

Преимущества и недостатки УЗК

Преимуществами УЗК являются:

  • экономичность его как метода;
  • возможность выполнить его оперативно (за счет использования портативных приборов);
  • возможность провести его, не приостанавливая работу и не выводя из строя проверяемый объект.

К минусам метода относятся:

  • полученные сведения о дефектах не будут исчерпывающими;
  • сложно проверять мелкие детали, сварные швы стали разных видов и крупнозернистых металлов из-за чрезмерного рассеивания или затухания ультразвуковых волн;
  • если ультразвуковые волны в металле создаются с помощью пьезоэлектрических преобразователей, необходимо соблюдать требования к шероховатости поверхности.

Примеры объектов, которые подвергаются ультразвуковому контролю:

  • Трубы и трубопроводы;
  • Бетон;
  • Рельсы;
  • Металл и металлоконструкции;
  • Листовой прокат;
  • Сосуды;
  • Котлы;
  • Колесные пары.

УЗК является надежным и эффективным способом обнаружить целый ряд дефектов. После проверки объекта заказчик получает заключение по результатам контроля (протокол контроля).

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector