какой метод узк реализуется в преобразователе типа тандем
Ультразвуковой контроль сварных швов, и как он проводится
Метод ультразвуковой дефектоскопии сварных швов применяется с 1930 года. С тех пор разработаны различные способы эхолокации. Они выявляют нарушение целостности диффузного слоя, соответствие наплавки основному металлу по химическому составу, выявляются шлаковые включения, оксидные примеси. Процедура УЗД (ультразвуковой диагностики) по точности результатов сопоставима с рентгеном, радиолокацией. Прибором выявляют самые мелкие дефекты, снижающие прочность соединений.
Среди неразрушающих методов контроля швов ультразвуковой стал самым доступным и эффективным, поставлен на поток. Результаты проверки работы сварщика заносятся в специальный журнал. Область применения ультразвукового контроля сварных соединений ограничена только геометрическими параметрами свариваемых деталей. Диагностируют швы трубопроводов, сосудов высокого давления, металлоконструкций, испытывающих большую нагрузку.
Сущность метода ультразвуковой дефектоскопии сварных швов
Суть состоит в способности колебаний с высокой частотой проникать в металлическую среду и отражаться от разного рода дефектов (в том числе коррозии). Ультразвуковая волна подается в проверяемый шов, если повреждение присутствует, то волна отклоняется от своего нормально направления. Такое явление будет отражено на приборе и специалист по обследования зафиксирует этот момент и сможет дать характеристику обнаруженному дефекту.
Данной методикой чаще всего пользуются нефтегазовые компании для проверки нефтепроводов и газопроводов на повреждения перед их запуском, он является основным и при проверке различных водо- и гидросистем. Причем есть такие способы сварки (например, электрошлаковая сварка) при которых, ультразвуковой контроль сварных соединений это единственный вариант контроля качества.
Преимущества и недостатки УЗД дефектоскопии
Недостатки оборудования связаны с ограничениями его применения и необходимостью подготовки специалистов для эксплуатации техники. Дело в том, что ультразвуковой сигнал затухает в крупнозернистых структурах. Нужно использовать специальные преобразователи с конкретным радиусом кривизны подошвы.
Виды УЗК
Сегодня существует несколько видов УЗК, все они отличаются оценкой и возможностями регистрации данных.
Дельта метод УЗК
При таком варианте исследования излучение ультразвуковых волн проходит внутрь сварного соединения. При этом волны делятся на несколько подкатегорий: поперечные, продольные, трансформируемые и зеркальные. Такой вариант проверки качества не особо популярен, так как при плохой настройке оборудования фиксируются далеко не все подкатегории волн, что в дальнейшем негативно сказывается на полученных результатах. Кроме того тут очень важно грамотно подготовить поверхность, в противном случае данные будут сильно отличаться от реальных.
Обследование теневым способом
При таком варианте диагностики необходимо использовать 2 прибора, которые устанавливаются на разные стороны исследуемого шва. Первое устройство излучает волны, второе принимает. Устройства крепятся перпендикулярно поверхность исследуемого сварного шва. Во время излучения ультразвуковые волны проходит сквозь всю структуру шва и поступает на приемник, полученные данные обрабатываются, в результате проявившиеся глухие зоны являются дефектами.
Эхо-импульсный вариант проверки
Тут используется только один дефектоскоп, смысл заключен в отражении дефектных зон. То есть, в местах прохождения ультразвука напрямую в сварном шве нет недостатков, а при отражении волны на конкретном участке определяется дефект.
Эхо-зеркальный метод
Этот метод очень похож на эхо-импульсный, но существенное отличие заключается в отражателе. Для проведения обследования устройство устанавливают под углом 90 градусов, в тех местах, где волны направленные к шву проходят напрямую, повреждений нет, там же где они возвращаются на отражатель, имеется дефект. Данная технология является оптимальной при обследовании не вертикальных трещин.
Комплексный метод
Он соединяет в себе зеркальный и теневой. Здесь оба устройства устанавливают с одной стороны шва, после чего посылают волны под углом. При отражении волн от металла с проявлением не характерных зон происходит фиксация повреждения, эти нестандартные зоны помечают как дефект.
Из всех вышеперечисленных методов наибольшей популярностью пользуются метод теневого обследования и эхо-импульсная проверка, так как они не требуют слишком тщательной подготовки и достаточно просты.
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:
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.
Дефектоскопия трубопроводов
В технологических сферах все регламентируется нормативной документацией (ГОСТ, СП, ТУ и так далее), ультразвуковой контроль сварных соединений трубопроводов не исключение. Все обнаруживаемые при помощи данного метода дефекты оцениваются по таким параметрам как: количество дефектов на определенном отрезке сварного шва, какое расстояние между изъянами, каковы размеры изъянов, какая эквивалентная площадь у дефекта и так далее. В случае соответствия обнаруженных дефектов нормативам деталь считается качественной и принимается.
Метод УЗК позволяет выявлять невидимые глазу дефекты.
С помощью ультразвуковой дефектоскопии сварных соединений проводят контроль швов любой формы и назначения: швы кольцевой формы, продольной, плоской, сварные тавровые соединения, различного вида стыки конструкций и тд.
Основные дефекты трубопроводов, выявляемые с помощью ультразвуковых колебаний:
Параметры оценки результатов
Качество оценки сварных соединений зависит от чувствительности прибора и его настроек. С помощью измерительного оборудования определяют количество дефектов. Эхо метод даёт возможность обнаружить изломы, расположенные близко друг к другу. Для этого анализируются следующие критерии:
Протяжённость волны определяет ширину изъяна. Его можно вычислить посредством перемещения прибора вдоль сварного шва. Высоту раскола прибор рассчитывает путём замера временного интервала между направленной волной и её поглощённым отражением. Форму дефекта определяют посредством визуальной формы зафиксированного отражённого сигнала.
Ультразвуковая дефектоскопия требует узкоспециализированных навыков. Точность исследований напрямую зависит от опыта и навыков специалиста.
Процесс проведения ультразвуковой дефектоскопии и обработка результатов
Перед проверкой качества сварных швов ультразвуком, необходима тщательная подготовка поверхности обследуемого металла:
Результат обследования оценивается путем сравнения эталонной детали с проверяемой. Оценка осуществляется путем сравнения трех показателей: амплитуды звуковой волны, формы недостатка и его параметров, условной протяженности. Полученные параметры сравниваются с эталоном, если они соответствуют эталонной детали, то изделие проходит проверку и его можно эксплуатировать, в противном случае изделие бракуется.
Оформление результатов контроля
В процессе УЗК сварных швов полученные данные должны записываться в журнал ультразвукового контроля. Рекомендовано делать эскиз изделия и обозначать на нем контуры несплошности (нарушение однородности материала) и условных размеров.
При необходимости, контуры обнаруженных дефектов отмечают маркером или мелом на поверхности изделия.
Ультразвуковые толщиномеры
Установка ультразвукового контроля дает возможность не только определить дефекты образца, но и измерить толщину материала либо его лакокрасочного покрытия, не нарушая целостности последнего.
Измерение толщины производится с помощью зонда, который прикладывается к нужной точке. После этого прибор включается. Высокочастотные колебания, пройдя покрытие, и натолкнувшись на поверхность, отражаются от него. Чаще всего поверхность металлическая. Отраженные колебания, попадающие в датчик, анализируются, рассчитывается путь, пройденный импульсами.
Таким образом, определяется толщина покрытия. Но этот метод применяется не только для оценки размера слоя лака или краски, с его помощью устанавливается толщина металлической заготовки. У способа есть много плюсов. Основной — измерения производятся без повреждения поверхности. Ее не нужно царапать, надрезать и т.д.
Другое достоинство — возможность определять толщину изделий, у которых для исследований доступна лишь одна сторона и его невозможно поместить между измерительными болтами. К примеру, очень удобно проводить ультразвуковой контроль труб, вернее, толщины их стенок.
Немаловажное достоинство приборов в их компактности, их можно принести к любой исследуемой поверхности. Замеры производятся максимально оперативно, это может сделать практически любой человек, специальных навыков не требуется, хотя они приветствуются. Физической силы тоже прикладывать не нужно. Такая аппаратура отличается вполне демократичной ценой.
Достоинства ультразвуковой дефектоскопии сварных соединений
Контроль соединений звуковыми волнами позволяет обследовать изделий любого типа, даже склейки и пайки.
Особенности ультразвуковой проверки сварных швов для труб разного диаметра
Т.к. металлические трубы имеют не простое плоское сечение, а круглое, то исследование некоторых их частей может оказаться неинформативным. Причины не 100% корректных результатов представлены ниже в зависимости от диаметра трубопровода.
Для выполнения обследования изделий круглой формы требуются специальные навыки перемещения прибора по поверхности трубы, которые необходимы для получения точных результатов.
Трубы с диаметром 28-100 мм и толщиной 3-7 мм
В таких трубах образуются внутренние провисания, что становится причиной появления ложных сигналов на экране принимающего прибора и малой вероятности (около 12%) определения объемных дефектов. В сравнении, точность плоскостных дефектов определяется с вероятностью 85%.
Трубы диаметром 108-920 мм и толщиной 4-25 мм
Такие трубы соединяются односторонней сваркой без обратной подварки, что ухудшает проникновение волн в материал и проведение УДК данным методом не целесообразно.
Дефектоскопия бурильных труб
При обследовании бурильных труб лучше всего осуществлять контроль совместно с восстановлением их нарушенных эксплуатационных функций, если таковые имеются, если не имеются, то возможно обычное исследование.
Обучение и аттестация специалистов по ультразвуковому методу контроля
Пройти подготовку и аттестацию на дефектоскописта УЗК можно в специализированных научно-учебных центрах. Всего предусмотрено 3 квалификационных уровня – I, II и III. Продолжительность программы обучения обычно составляет 40–120 часов. В стандартный курс входят следующие дисциплины:
Специалистов III уровня дополнительно обучают разработке методик проведения ультразвукового контроля. Изучаются типовые требования к их наполнению и оформлению.
По завершении обучения необходимо сдать квалификационный экзамен, состоящий из теоретической и практической части.
Разумеется, в каждом учебном центре есть своя библиотека методической и образовательной литературы. Дополнительно к этому можно почитать «классику» учебников по УЗК – труды И.Н. Ермолова, В.Г. Щербинского, В.В. Клюева, А.Х. Вопилкина и др. Посмотреть информацию об изданиях можно в специальном разделе «Библиофонд» онлайн-библиотеки «Архиус».
Для тех, кто открыт для новых знаний и обмена опытом, на форуме «Дефектоскопист.ру» предусмотрен свой раздел. Начать рекомендуем с веток «Изучение УЗ-контроля» и «Обучение УЗК».
Ультразвуковой контроль сварных швов, и как он проводится
Для обеспечения безопасных условий эксплуатации различных объектов со сварными соединениями все швы необходимо подвергать регулярной проверке. Вне зависимости от их новизны или давнего срока эксплуатации металлические соединения проверяются различными методами дефектоскопии. Наиболее действенным методом является УЗД — ультразвуковая диагностика, которая превосходит по точности полученных результатов рентгенодефектоскопию, гамма-дефектоскопию, радио-дефектоскопию и др.
Это далеко не новый (впервые УЗК проведен в 1930 году) метод, но является очень популярным и используется практически повсеместно. Это обусловлено тем, что наличие даже небольших дефектов сварочных соединений приводит к неизбежной утрате физических свойств, таких как прочность, а со временем к разрушению соединения и непригодности всей конструкции.
Теория акустической технологии
Ультразвуковая волна при УЗД не воспринимается ухом человека, но она является основой для многих диагностических методов. Не только дефектоскопия, но и другие диагностические отрасли используют различные методики на основе проникновения и отражения ультразвуковых волн. Особенно они важны для тех отраслей, в которых основным является требование о недопустимости нанесения вреда исследуемому объекту в процессе диагностики (например, в диагностической медицине). Таким образом, ультразвуковой метод контроля сварных швов относиться к неразрушающим методам контроля качества и выявления места локализации тех или иных дефектов (ГОСТ 14782-86).
Качество проведения УЗК зависит от многих факторов, таких как чувствительность приборов, настройка и калибровка аппарата, выбор более подходящего метода проведения диагностики, от опыта оператора и других. Контроль швов на пригодность (ГОСТ 14782-86) и допуск объекта к эксплуатации не возможен без определения качества всех видов соединений и устранения даже мельчайшего дефекта.
Определение
Ультразвуковой контроль сварных швов — это неразрушающий целостности сварочных соединений метод контроля и поиска скрытых и внутренних механических дефектов не допустимой величины и химических отклонений от заданной нормы. Методом ультразвуковой дефектоскопии (УЗД) проводится диагностика разных сварных соединений. УЗК является действенным при выявлении воздушных пустот, химически не однородного состава (шлаковые вложения в металле) и выявления присутствия не металлических элементов.
Принцип работы
Ультразвуковая технология испытания основана на способности высокочастотных колебаний (около 20 000 Гц) проникать в металл и отражаться от поверхности царапин, пустот и других неровностей. Искусственно созданная, направленная диагностическая волна проникает в проверяемое соединение и в случае обнаружения дефекта отклоняется от своего нормального распространения. Оператор УЗД видит это отклонение на экранах приборов и по определенным показаниям данных может дать характеристику выявленному дефекту. Например:
На сегодняшний день в промышленности применяют пять основных методов проведения УЗК (ГОСТ 23829 — 79), которые отличаются между собой только способом регистрации и оценки данных:
Откуда колебания волны?
Практически все приборы для диагностики методом ультразвуковых волн устроены по схожему принципу. Основным рабочим элементом является пластина пьезодатчика из кварца или титанита бария. Сам пьезодатчик прибора для УЗД расположен в призматической искательной головке (в щупе). Щуп располагают вдоль швов и медленно перемещают, сообщая возвратно-поступательное движение. В это время к пластине подводится высокочастотный ток (0,8—2,5 Мгц), вследствие чего она начинает излучать пучки ультразвуковых колебаний перпендикулярно своей длине.
Отраженные волны воспринимаются такой же пластиной (другим принимающим щупом), которая преобразует их в переменный электрический ток и он сразу отклоняет волну на экране осциллографа (возникает промежуточный пик). При УЗК датчик посылает переменные короткие импульсы упругих колебаний разной длительности (настраиваемая величина, мкс) разделяя их более продолжительными паузами (1—5 мкс). Это позволяет определить и наличие дефекта, и глубину его залегания.
Процедура проведения дефектоскопии
Иногда для определения более точного характера дефекта характеристики от УЗД не хватает и требуется применить более развернутые исследования, воспользовавшись рентгенодефектоскопией или гамма-дефектоскопией.
Рамки применения данной методики при выявлении дефектов
Контроль сварочных швов, основанный на УЗД довольно четкий. И при правильно проведенной методике испытания шва дает полностью исчерпывающий ответ по поводу имеющегося дефекта. Но рамки применения УЗК так же имеет.
С помощью проведения УЗК возможно выявить следующие дефекты:
Подобную УЗД возможно осуществить в следующих металлах:
УЗД проводится в геометрических рамках:
Проверки подвергаются следующие виды швов:
Пескоструйная очистка поможет избавиться от многих загрязнений металла. Подробнее об этом читайте здесь.
Основные области использования данной методики
Не только в промышленных отраслях используют ультразвуковой метод контроля целостности швов. Данную услугу — УЗД заказывают и в частном порядке при строительстве или реконструкции домов.
УЗК чаще всего применяется:
Ультразвуковой контроль – самый универсальный метод НК
Для чего проводят ультразвуковой контроль
В силу всех этих факторов ультразвуковой контроль всё чаще противопоставляют радиографическому. В пользу первого говорит ещё и то, что он безвреден для человеческого здоровья. Приборы для УЗК хороши своей портативностью, удобство работы в полевых условиях, большим многообразием датчиков, призм, сканеров и прочих принадлежностей для самых разных задач дефектоскопии.
Ультразвуковой контроль сварных соединений: последовательность действий
5) расшифровку данных, оформление заключения. Обычно дефекты классифицируются на допустимые и недопустимые по амплитуде, протяжённые и непротяжённые, поперечные, в корне и в сечении шва. Формат заключения/протокола/акта по результатам УЗК утверждается в нормативно-технической документации на контроль и согласовывается с заказчиком. Запись дефектов осуществляется с использованием условных обозначений, указанием глубины залегания, координат относительно начала отсчёта, амплитуды, протяжённости и пр. Чтобы упростить выборку дефекта и ремонт ОК, рекомендуется указывать начальные и конечные координаты каждого дефекта. В зависимости от того, какие дефекты обнаружены и какими параметрами они обладают, объект контроля относят к категории «годен», «ремонтировать» или «вырезать».
На каких объектах практикуется ультразвуковой контроль
Виды ультразвукового контроля
Заканчивая этот блок, нельзя не сказать и об ультразвуковой толщинометрии (УЗТ). Измерение толщины металла – один из ключевых способов коррозионного мониторинга. По результатам УЗТ можно судить об остаточном ресурсе конструкции (механизма, оборудования и пр.).
Как и в ультразвуковом контроле, принцип построен на использовании импульсов, которые излучает преобразователь. Прибор измеряет скорость, за которую они проходят через стенку. Если конкретнее, то известно 3 основных режима:
1) однократного эхо-сигнала. Измеряется время, которое проходит между начальным импульсом возбуждения и первым эхо-сигналом. Значение корректируется с учётом толщины протектора ПЭП, компенсации степени изнашивания и слоя контактной среды;
2) однократного эхо-сигнала линии задержки. Измеряется время от конца линии задержки до первого донного эхо-сигнала;
3) многократных эхо-сигналов. Измеряется время прохождения между донными эхо-сигналами.
Дефектоскопы и другое оборудование для ультразвукового метода контроля
Помимо этого, в УЗК активно применяются различные призмы, координатные устройства и сканеры. Для настройки и калибровки не обойтись без стандартных образцов (СОП, СО) и настроечных мер. Для улучшения акустического контакта на поверхность объекта предварительно наносят контактную жидкость/гель.
Для проведения УЗТ требуется толщиномер. Такой прибор технически проще, компактнее, дешевле классического дефектоскопа.
Обучение и аттестация специалистов по ультразвуковому методу контроля
По завершении обучения необходимо сдать квалификационный экзамен, состоящий из теоретической и практической части.
Разумеется, в каждом учебном центре есть своя библиотека методической и образовательной литературы. Дополнительно к этому можно почитать «классику» учебников по УЗК – труды И.Н. Ермолова, В.Г. Щербинского, В.В. Клюева, А.Х. Вопилкина и др. Посмотреть информацию об изданиях можно в специальном разделе «Библиофонд» онлайн-библиотеки «Архиус».
Для тех, кто открыт для новых знаний и обмена опытом, на форуме «Дефектоскопист.ру» предусмотрен свой раздел. Начать рекомендуем с веток «Изучение УЗ-контроля» и «Обучение УЗК».
Эхо-зеркальный метод «Тандем»
Дельта-метод
Дельта-метод (рис. 5) Здесь используется ультразвуковая энергия, переизлученная дефектом. Падающая на дефект поперечная волна частично отражается зеркально, частично трансформируется в продольную, а частично переизлучает дифрагированную волну. Трансформированная продольная волна распространяется нормально к нижней поверхности, отражается от нее и улавливается прямым ПЭП. Этим же ПЭП будет улавливаться компонента продольной дифрагированной волны, срывающейся с верхнего кончика трещины и распространяющейся вертикально вверх. К недостаткам метода следует отнести необходимость зачистки шва, сложность расшифровки принятых сигналов при контроле соединений толщиной 15 мм и менее, трудности при настройке чувствительности и оценке величины дефектов.
Рис.5 Контроль дельта-методом: 1-генератор; 2-усилитель; 3-ЭЛТ; 4-ПЭП; 5-шов
Аппаратура ультразвукового контроля
Ультразвуковой контроль сварных швов проводим используя ультразвуковой дефектоскоп «ТОМОГРАФИК УД4-Т». Краску, ржавчину и шероховатость перед проведением ультразвуковой дефектоскопии снимаем шлифовальной машиной. В качестве контактной жидкости используем глицерин или специальный G-гель. Преимущество глицерина заключается в том, что он более вязок и имеет высокий акустический импеданс(сопротивление), что делает его более предпочтительным для использования на грубых поверхностях и материалах с высокой степенью ослабления ультразвука. При контроле металлических объектов он обеспечивает увеличение мощности сигнала до 6 дБ
Преимущества ультразвукового контроля
во время контроля излучение не приносит вреда здоровью оператора;
ультразвук имеет высокую скорость и точность, благодаря чему исследование проводится быстро без погрешностей;
низкая стоимость исследования и проведения контроля;
возможность использования портативных аппаратов, что повышает мобильность метода;
не требует остановки процесса производства.
при проведении УЗК исследуемый объект не повреждается;
К основным недостаткам УЗК относятся:
при ультразвуковой дефектоскопии невозможно дать ответ на вопрос о реальных размерах дефекта, т.к. размер дефекта определяется его отражательной способностью и поэтому по результатам контроля дается эквивалентный размер дефекта (например: имеющиеся в изделии два реальные дефекта одного размера и формы, расположенные на одной глубине, но один из которых заполнен воздухом, а другой шлаком будут давать отраженные импульсы различной амплитуды и, соответственно оценены как дефекты, имеющие различные размеры). Следует отметить, что, некоторые дефекты в силу их характера, формы или расположения в объекте контроля практически невозможно выявить ультразвуковым методом. Кроме того, затруднителен контроль деталей небольшой размера и толщины, а также деталей, имеющих сложную форму с криволинейными и сферическими поверхностями малого радиуса. Кроме того, при проведении ультразвукового контроля в отличие от радиографического, как правило, невозможно однозначно охарактеризовать дефект (шлаковое включение, пора, вольфрамовое включение и др.);
подготовка поверхности контроля к контролю, для ввода ультразвуковых волн в металл, а именно: очистка поверхности контроля от загрязнений, отслаивающейся окалины, ржавчины, брызг расплавленного металла и др.
необходимость нанесения на контролируемый участок изделия после его зачистки непосредственно перед выполнением контроля контактных жидкостей (специальные гели, глицерин, машинное масло, и др.) для обеспечения стабильного акустического контакта;
Одним из основных методов неразрушающего контроля является ультразвуковой метод контроля. Впервые осуществить неразрушающий контроль ультразвуковой волной пытались еще в 1930 году. А уже спустя 20 лет ультразвуковой контроль качества сварных соединений приобрел наибольшую популярность, по сравнению с другими методами контроля качества сварки. Ультразвуковой контроль предназначен для выявления в сварных швах и околошовной зоне трещин, непроваров, несплавлений, пор, шлаковых включений и других видов дефектов без расшифровки их характера, но с указанием координат, условных размеров и количества обнаруженных дефектов.
Принцип работы Ультразвуковой контроль основан на способности ультразвуковых волн проникать в металл на большую глубину и отражаться от находящихся в нем дефектных участков. В процессе контроля пучок ультразвуковых колебаний от вибрирующей пластинки-щупа (пьезокристалла) вводится в контролируемый шов. При встрече с дефектным участком ультразвуковая волна отражается от него и улавливается другой пластинкой-щупом, которая преобразует ультразвуковые колебания в электрический сигнал. Существуют в основном два метода ультразвуковой дефектоскопии: теневой и эхо-импульсный (метод отраженных колебаний.) При теневом методе (рис. 41, а) ультразвуковые волны, идущие через сварной шов от источника ультразвуковых колебаний (щупа-излучателя), при встрече с дефектом не проникают через него, так как граница дефекта является границей двух разнородных сред (металл — шлак или металл — газ). За дефектом образуется область так называемой «звуковой тени». Интенсивность ультразвуковых колебаний, принятых щупом-приемником, резко падает, а изменение величины импульсов на экране электронно-лучевой трубки дефектоскопа указывает на наличие дефектов. Этот метод имеет ограниченное применение, так как необходим двусторонний доступ к шву, а в ряде случаев требуется снимать усиление шва.
При эхо-импульсном методе (рис. 41,6) щуп-излучатель посылает через сварной шов импульсы ультразвуковых волн, которые при встрече с дефектом отражаются от него и улавливаются щупом-приемником. Эти импульсы фиксируются на экране электроннолучевой трубки дефектоскопа в виде пиков, свидетельствующих о наличии дефекта. Измеряя время от момента посылки импульса до приема обратного сигнала, можно определить и глубину залегания дефектов. Основное достоинство этого метода состоит в том, что контроль можно проводить при одностороннем доступе к сварному шву без снятия усиления или предварительной обработки шва. Этот метод получил наибольшее применение при ультразвуковой дефектоскопии сварных швов.
Во всех щупах в качестве пьезоэлектрического преобразователя используются пластинки титаната бария. В зависимости от количества щупов и схемы их включения ультразвуковые дефектоскопы могут быть двухщуповыми, в которых один щуп является излучателем, а другой приемником, или однощуповыми, где функция ввода и приема ультразвуковых колебаний выполняются одним щупом. Это возможно потому, что прием отраженного сигнала происходит во время пауз между импульсами, когда никаких других сигналов, кроме отраженных, на пьезоэлектрическую пластинку не поступает. Задающий генератор, питаемый переменным током, вырабатывает электрические колебания, передаваемые на генератор импульсов и пьезоэлектрический щуп. В последнем высокочастотные электрические колебания преобразуются в механические колебания ультразвуковой частоты и посылаются в контролируемое изделие. В интервалах между отдельными посылами высокочастотных импульсов пьезоэлектрический щуп при помощи электронного коммутатора подключается к приемному усилителю, который усиливает полученные от щупа отраженные колебания и направляет их на экран электроннолучевой трубки. Таким образом, пьезоэлектрический щуп попеременно работает как излучатель и приемник ультразвуковых волн.
Генератор развертки обеспечивает развертку электронного луча трубки, который прочерчивает на экране электроннолучевой трубки светящуюся линию с пиком начального импульса.
При отсутствии дефекта в контролируемом изделии импульс дойдет до нижней поверхности изделия, отразится от нее и возвратится в пьезоэлектрический щуп. В нем механические колебания ультразвуковой частоты снова преобразуются в высокочастотные электрические колебания, усиливаются в приемном усилителе и подаются на отклоняющие пластины электроннолучевой трубки. При этом на экране возникает второй пик донного импульса (как бы отраженного от дна изделия).
Если на пути прохождения ультразвука встретится дефект, то часть волн отразится от него раньше, чем донный сигнал достигнет пьезоэлектрического щупа. Эта часть волн усиливается приемным усилителем, подается на электроннолучевую трубку и на ее экране между начальным и донным импульсами возникнет пик импульса от дефекта.
Благодаря синхронной работе генератора развертки луча, генератора импульсов и других устройств дефектоскопа взаимное расположение импульсов на экране электроннолучевой трубки характеризует глубину расположения дефекта. Расположив на экране трубки масштабные метки времени, можно сравнительно точно определить глубину залегания дефекта.
Ультразвуковая толщинометрия Ультразвуковая толщинометрия – это акустический метод НК, позволяющий исследовать техническое состояние трубопроводов и измерить геометрические параметры изделия (например, толщину стенки объекта при одностороннем доступе к изделию, не нанося ему при этом никаких повреждений).
Ультразвуковой толщиномер предназначен непосредственно для измерения толщины изделий.
ультразвуковой контроль не разрушает и не повреждает образец
возможность проведения контроля различных материалов, как металлов так и неметаллов
высокая точность и скорость исследования, а также его низкая стоимость;
высокая мобильность вследствие применения портативных ультразвуковых дефектоскопов;
менее опасен и более оперативен в сравнении с радиографическим контролем, позволяет в on-line режиме выявить опасные дефекты
необходимость подготовки поверхности под контроль, необходимость нанесения на контролируемый участок изделия после его зачистки непосредственно перед выполнением контроля контактных жидкостей (специальные гели, глицерин, машинное масло, и др.) для обеспечения стабильного акустического контакта;
для труб с небольшими диаметрами необходимо использовать притертые преобразователи
затруднен контроль крупнозернистых металлов (чугун, аустенит)
не все дефекты можно выявить в силу их характера, ориентации и формы