Виды чувствительности и разрешающая способность дефектоскопа

Виды чувствительности и разрешающая способность дефектоскопа.

Перед началом работы обязательно осуществляется настройка чувствительности дефектоскопа. Настройка чувствительности преследует две задачи:

1.  проверку работоспособности всего электрического тракта;

2.  регламентацию (жесткое задание) его чувствительности по опорному акустическому сигналу, полученному от какого-то стандартного отражателя определенных геометрических размеров.

Чувствительность дефектоскопа - возможность при контроле выявлять отражатели заданного размера. Поэтому обнаружение дефектов, оценка их величины и степени чувствительности для данного изделия должны производиться на строго определенных уровнях чувствительности. Поэтому чувствительность – один из важнейших параметров контроля. Различают следующие понятия чувствительности:

Реальная чувствительность - определяется минимальными размерами реальных дефектов, которые могут быть обнаружены в сварных соединениях данного вида при выбранной настройке дефектоскопа. Т. о. меняя настройку, меняется реальная чувствительность.

Абсолютная чувствительность характеризует максимально достижимую чувствительность дефектоскопа к акустическим сигналам. Это характеристика дефектоскопа.

Контрольная чувствительность определяется наименьшей эквивалентной площадью дефекта, расположенного на данной глубине в испытательном образце данного вида и уверенно выявляемого при заданной настойке регуляторов дефектоскопа. При контрольной чувствительности определяют параметры дефектов.

Браковочная чувствительность характеризуется максимальной величиной эквивалентной площади дефекта, предельно допустимого по действующим техническим условиям для данного изделия. Определяется максимальная площадь дефекта, допустимого исходя из прочности расчетов.

Поисковая чувствительность определяет уровень усиления дефектоскопа при поиске дефектов. Учитывает снижение чувствительности в результате сканирования, т. е. движение ЛЭП.

Условная чувствительность . Мерой условной чувствительности является глубина отверстия, это сигнал от которого эквивалентен по амплитуде браковочной чувствительности. В ряде случаев браковочную чувствительность удобно фиксировать с помощью СО1, обладающего строго заданными и постоянными акустическими свойствами.

Способы прозвучивания сварных соединений.

Ультразвуковой контроль эхо – методом может осуществляться прямым, прямым и однократно и многократно отраженным лучом.

Способы прозвучивания прямым лучом.

Является основным способом контроля. Преобразователь при позвучивании прямым лучом перемещается в ОШЗ между валиком усиления шва и точкой 2, расположенной от оси шва на расстоянии ; где b - ширина валика; t - толщина

Достоинства: способ наиболее помехоустойчив, т. е. при его применении наблюдается минимум ложных эхосигналов( от каких-либо элементов конструкции в зоне соединения :приварных косынок, валика усиления, выфрезеровок)

Недостаток: наличие мертвой зоны «М», вызванной тем, что ПЭП упирается в валик усиления шва.

При контроле необходимо выбирать такие параметры ПЭП, чтобы «М» была минимальна.

Для изделия особо ответственного назначения с неблагоприятной статистикой распределения дефекта под валиком рекомендуется ПЭП с или поверхностными волнами. Способ применим для контроля всех толщин.

Контроль прямым и однократно отраженным лучом.

Осуществляется между т. 1и 3. Позволяет, ведя контроль с одной стороны, прозвучивать «мертвую зону». При прозвучивании прямым и однократно отраженным лучом ;

 

Недостаток: зависимость определенной чувствительности к дефектам, берущимся отраженным лучом, от состояния внутренней поверхности ОК. Поэтому, если ОК – сосуд, заполненный жидкостью, то перед контролем она должна быть удалена( чтобы резче был контраст акустических свойств сред).

Контроль многократно отраженным лучом.

Данный способ сопровождается большим числом ложных сигналов от валика усиления шва и является наименее помехоустойчивым. Применение его ограничивается случаями, когда не имеется доступа непосредственно к сварному шву.

Понятие акустического и электрического трактов ультразвукового дефектоскопа.

Акустическим трактом ультразвукового дефектоскопа называется путь импульса от излучателя до отражателя и обратно к приемнику ультразвука.

При расчете акустического тракта определяют ослабление амплитуды сигнала на этом пути. Амплитуда сигнала от дефекта зависит от акустических свойств материала, частоты ультразвука, форы и размеров искателя и дефекта, расстояния между ними.

Если обозначить амплитуду упругого напряжения или давления зондирующего импульса через , а амплитуду принятого сигнала через , то расчет акустического тракта, это определение отношения .

При этом при анализе искатель (приемник) представляют как совокупность большого числа элементарных излучателей колебаний. Ультразвуковые волны, излучаемые различными элементами источниками интерферируют( поэтому в ближней зоне есть мах и мин амплитуды).

Для круглого искателя в дальней зоне излучения (из кварца)

; где - функция Бесселя первого порядка;

- волновое число;

-угол отклонения луча;

- расстояние луча;

- радиус преобразователя;

- площадь излучателя приемника;

- безразмерная величина, характеризующая отражательную способность дефекта.

Выражение в квадратных скобках :

-диаграмма направленности нормального искателя. При ; = 0

По этой формуле определяется значение угла =, ограничивающего основной лепесток диаграммы направленности. Диаграмма направленности зависит то вида излучателя (импульсный, непрерывный), его формы( круглая, прямоугольная). Т. о. анализ акустического тракта сводится к анализу волновых полей излучателя, отражателя приемника. В электрический тракт дефектоскопа входят генератор зондирующих импульсов и усилитель. Электрический тракт определяет амплитуду зондирующего импульса и коэффициент усиления.

Технологический процесс ультразвукового контроля.

Технологический процесс ультразвукового контроля включает в себя следующие последовательно выполняемые операции:

-  оценка контроле пригодности изделия;

-  подготовка изделия к контролю;

-  определение карты контроля с указанием основных параметров контроля и схемы прозвучивания;

-  настройка дефектоскопа;

-  поиск и обнаружение дефектов;

-  измерение координат, размеров дефектов, определение их формы;

-  оформлен6ие результатов контроля.

Оценка контроле пригодности ( дефектоскопичности ) изделия.

Дефектоскопичность – это совокупность свойств изделия, определяющих возможность проведения контроля с заданной вероятностью.

На дефектоскопичность конструкции влияет:

-толщина;

-кривизна изделия;

-технология изготовления;

-наличие доступа для проведения контроля;

-структура материала;

-наличие ложных отражателей.

Требования, определяющие контролепригодность, следует уже учитывать на стадии конструкторской проработки изделия

Изделие считается пригодным к контролю, если:

1.  центральный луч ультразвукового пучкак проходит черпез все точки контролируемого сечения;

2.  подлежащий фиксации минимальный дефект независимо от его координат в изделии выявляется на фоне шумов.

Первый критерий связан с только с геометрией изделия, второй - с его акустическими свойствами и наличием конструктивных или технологических особенностей, вызывающих ложные сигналы (проточки, отверстия, ступеньки, подкладки и т. д.);

Надо: d; d-средний размер структурного зерна.

Если часть сечения изделия остается недоступной для прозвучивания, то изделие считается ограниченно дефектоскопичным. С целью повышения дефектоскопичности удаляют усиление швов в энергомашиностроении. Неоднородность структуры (сварные, паяные сосуды, плакированные, композиционные, биметаллические материалы) влияя на стабильность акустических свойств9скорости ультразвуковых колебаний, коэффициента затухания), приводит к неравномерной чувствительности, погрешностям измерения координат дефектов.

По акустическому критерию дефектоскопичность оценивают путем предварительных измерений размера зерна, структуры и коэффициента затухания на разхличных участках изделия.

Хорошо прозвучиваются изделия из углеродистой и низколегированной стали, алюминия, титана. Гораздо хуже медь, чугун, пластмассы, аустенитные сварные швы из-за крупного зерна и высокого коэффициента затухания.

Подготовка изделия к контролю.

Подготовка поверхности ввода ультразвуковых колебаний (удаляют окалину и краску, сглаживают забоины, задиры, убирают брызги металла, сварочный флюс, снимают усиление шва, если это предусмотрено технологическими требованиями). Проводят вручную или механическим способом. Зачистка включена в технологический процесс и не входит в обязательную операцию УЗК. Качество подготовленной поверхности оценивают по параметрам шероховатости. Оптимальной считается поверхность с шероховатостью 20<R<40мкм. При R<40 снижается существенно чувствительность и ее стабильность. При R<20 мкм ослабляются функциональные свойства поверхности и контактная жидкость «выскальзывает» из-под преобразователя.

Выбор контактной жидкости – смазочного материала, который будучи правильно подобранным, частично компенсирует потери чувствительности при прохождении ультразвука через грубо обработанную поверхность. Контактная жидкость должна обладать хорошей смачиваемостью по отношению к контролируемому материалу, оптимальной вязкостью и однородностью (образование пузырьков недопустимо), не должна вызывать коррозии контролируемой детали, быть пожаробезопасной.

Выбор смазочного материала определяется геометрией изделия, его пространственным положением, температурой.

В качестве контактной жидкости применяют минеральные масла, жидкие масла,( машинное, компрессорное), масла с повышенной вязкостью( солидол, тавот), водные растворы глицерина, крахмала, обойный клей, коллоидные растворы ферромагнитного порошка в жидкости, термостабильные пасты(-40…+400 ).

Карта контроля.

Основная техническая документация на контроль. Карта контроля или технологический процесс, составляется инженерно-техническим персоналом на основе априорных статических данных по дефектности или выполненных исследований, требований ГОСТ14782-86 и отраслевой нормативной документации.

Карта контроля должна содержать всю необходимую документацию для оператора. В ней указываются основные параметры контроля, методика их проверки, схемы и параметры прозвучивания изделия.

Настройка дефектоскопа.

Перед тем как приступить к контролю, оператор должен проверить работоспособность и параметры аппаратуры( дефектоскопа и ПЭП). Это очень ответственная методическая операция в технологическом процессе УЗК контроля, т. к. последующие операции оценки эквивалентных размеров и допустимости дефектов заключаются в сравнении измеренных характеристик дефектов с параметрами, установленными при настройке. Процесс настройки дефектоскопа включает следующие операции:

-  настройку скорости,

-  настройку глубиномера,

-  настройку чувствительности.

Настройка скорости развертки заключается в выборе оптимального масштаба видимой на экране части временной оси Э должен обеспечивать появление сигналов от дефектов в пределах экрана дефектоскопа.

Глубинно мерное устройство калибруют при контроле изделий t>20мм. При этом добиваются правильных показаний глубиномера при измерении координат искусственных отражателей в образце. Точность настройки повышается с увеличением числа отражений в рабочем диапазоне расстояний. Технология настройки глубиномера дефектоскопа осуществляется в соответствии с инструкцией завода изготовителя.

Цель настойки чувствительности – установление такого усиления дефектоскопа, которое обеспечивает надежную регистрацию эхо-сигналов от дефектов минимально допустимого для данного изделия размера.

Обычно в задании на контроль оговариваются три уровня рабочей чувствительности:

-  браковочный, при котором оценивают допустимость дефектов по амплитуде эхо - сигнала;

-  контрольный, при котором измеряют параметры обнаруженных дефектов и оценивают допустимость дефектов по предельным значениям параметров;

-  поисковый, при котором проводят поиск дефектов путем сканирования преобразователем по заданной траектории.

Браковочный и контрольный уровни чувствительности задаются нормативной документацией. Поисковый уровень, как правило, на 6дБ устанавливается ниже контрольного.

Поиск и обнаружение дефектов.

Схему поиска выбирают из условия необходимости прозвучивания всего сечения изделия и на основе анализа возможных координат, формы и размеров дефектов.

Для устоявшегося технологического процесса, как показывает опыт, характер распределения, размеры, тип, ориентация дефектов отличаются постоянством. С учетом реальной геометрии изделия и ориентации дефекта рассчитываются оптимальные углы ввода и размеры преобразователя. Максимальная выявляемость достигается когда ультразвуковой луч перпендикулярен плоскости дефекта. Если возможно наличие нескольких типов дефектов, то прозвучивается изделие ПЭП с разными углами ввода, либо прозвучиванием прямым и отраженными лучами; прозвыучиванием с противоположных сторон.

Поиск дефектов производится путем продольно-поперечного или поперечно-продольного перемещения преобразователя по всей контролируемой зоне. Траектория, шаг и скорость сканирования определяются толщиной изделия, его формой, полем излучателя. Шаг сканирования должен быть не более половины диаметра пьезоэлемента. В процессе перемещения наклонный ПЭП необходимо непрерывно поворачивать вокруг его оси на 15 для того, чтобы обнаруживались лучше различно ориентированные дефекты. Скорость сканирования не должна превышать 15см/с. Указания о параметрах схемы контроля включаются в технологическую карту данного узла, которая является документом дефектоскописта.