Практическое занятие №6: Магнитопорошковая дефектоскопия изделия. Ультразвуковая дефектоскопия изделия

 Ультразвуковой контроль сварных соединений:

1 – генератор; 2 – усилитель; 3 – экран прибора; 4 – сварной шов;

 5 – искатель-приемник; 6 – начальный импульс; 7 – импульс от дефекта;

8 – импульс от донной поверхности

Ультразвуковой метод основан на способности ультразвуковых волн с частотой более 20 кГц проникать в металл на большую глубину и отражаться с различной интенсивностью от сред с разными акустическими свойствами. Отраженные колебания улавливаются, преобразуются в электрические и, после их усиления, подаются на экран электронно-лучевой трубки дефектоскопа. По характеру импульса судят о протяженности дефектов и глубине их залегания.

Основным методом УЗ-контроля является эхо-метод. Этим методом контролируют около 90 % всех сварных соединений толщиной более 4 мм.

На рис. 1 представлена принципиальная схема УЗ-контроля эхо-импульсным методом с совмещенной схемой включения искателя и приемника. Импульсный генератор 1 формирует короткие электрические импульсы с длинными паузами. Искатель 5 преобразует эти импульсы в ультразвуковые колебания. При встрече с дефектом волны от него отражаются, снова попадают на искатель и преобразуются в электрические колебания, поступающие на усилитель 2 и дальше на экран прибора 3. Зондирующий импульс генератора 6 размещается в начале развертки, импульс от донной поверхности 8 – в конце развертки, а импульс от дефекта 7 – между ними. В процессе контроля сварного соединения искатель перемещается зигзагообразно по основному металлу вдоль шва 4.

Для обеспечения акустического контакта поверхность изделия в месте контроля обильно смазывают маслом (например, компрессорным).

К недостаткам метода следует отнести прежде всего низкую помехоустойчивость к наружным отражателям, резкую зависимость амплитуды сигнала от ориентации дефекта.

В раздельно–совмещенном режиме аппаратуры импульсы ультразвуковых волн посылают в объект контроля (ОК). Если на тракте имеется дефект, то импульс частично отражается от него в совмещенный преобразователь (ИП) как эхосигнал. Отдельным приемником (П) оценивают падение амплитуды сквозного сигнала, вызванное дефектом. Обладает качествами эхометода плюс подтверждение дефекта теневым принципом, но требует двустороннего доступа к ОК.

В совмещенном (прямой ИП) или раздельном (наклонные И и П) режиме аппаратуры импульсы ультразвуковых волн посылают в ОК. Если на тракте имеется дефект, то он преграждает путь, вызывая падение донного сигнала. По падению донного сигнала судят о наличии и величине дефекта.

Доступ к ОК односторонний, при наклонном – возможно выявление дефектов любой формы и ориентации. Данный метод не позволяет определить глубину залегания дефекта.

Рис. 2. Ультразвуковой дефектоскоп УД3–103

а                                                                            б

Рис. 3. Пьезоэлектрические преобразователи: а − преобразователи толщиномера ТУЗ;

б − преобразователи ультразвукового дефектоскопа

Рис. 4. Эталонный образец КОУ–СО

Магнитопорошковый метод

Магнитопорошковый метод — один из самых распространенных методов НК стальных деталей. Он нашел широкое применение в авиации, железнодорожном транспорте, химическом машиностроении, при контроле крупногабаритных конструкций, магистральных трубопроводов, объектов под водой, судостроении, автомобильной и во многих других отраслях промышленности. Масштабность применения магнитопорошкового метода объясняется его высокой производительностью, наглядностью результатов контроля и высокой чувствительностью. При правильной технологии контроля деталей этим методом обнаруживаются трещины, усталости и другие дефекты в начальной стадии их появления, когда обнаружить их без специальных средств трудно или невозможно.

Магнитопорошковый метод предназначен для выявления поверхностных и под поверхностных (на глубине до 1,5... 2 мм) дефектов типа нарушения сплошности материала изделия: трещины, волосовины, расслоения, не проварка стыковых сварных соединений, закатов и т.д.

Суть метода такова: магнитный поток в бездефектной части изделия не меняет своего направления; если же на пути его встречаются участки с пониженной магнитной проницаемостью, например дефекты в виде разрыва сплошности металла (трещины, неметаллические включения и т.д.), то часть силовых линий магнитного поля выходит из детали наружу и входит в нее обратно, при этом возникают местные магнитные полюсы (N и S) и, как следствие, магнитное поле над дефектом. Так как магнитное поле над дефектом неоднородно, то на магнитные частицы, попавшие в это поле, действует сила, стремящаяся затянуть частицы в место наибольшей концентрации магнитных силовых линий, то есть к дефекту. Частицы в области поля дефекта намагничиваются и притягиваются друг к другу как магнитные диполи под действием силы так, что образуют цепочные структуры, ориентированные по магнитным силовым линиям поля.

Основные силы, действующие на магнитную частицу при приближении ее к поверхности намагниченной ферромагнитной детали с дефектом. Перемещение частицы происходит под действием магнитных полей рассеяния, частицы притягиваются друг к другу, образуя цепочки ориентированные по направлениям магнитного поля. Отдельные частицы и образовавшиеся цепочечные структуры движутся по направлению к дефекту. В результате происходит скопление магнитных частиц над дефектом в виде валика. Ширина валика порошка больше ширины раскрытия дефекта, поэтому метод позволяет выявить мельчайшие дефекты, плохо различимые невооруженным глазом. Форма и размеры скопления частиц в виде валика зависит от характера и размеров дефекта. Длина валика порошка сопоставима с длиной дефекта. С другой стороны этот метод не дает объективной информации о глубине дефекта, поэтому он не пригоден для решения задач дефектометрии, в данном случае для определения глубины и раскрытия дефекта.