Ограниченное пространство, криволинейные поверхности

В случае необходимости проведения УЗ контроля в пространст­ве, ограничивающем перемещение ПЭП, он может иметь конструкцию с подключением кабеля с верхней, боковой или задней стенки корпу­са. Для улучшения акустического контакта на криволинейных поверх­ностях, рабочую поверхность ПЭП притирают через наждачную бумагу по форме поверхности контроля.

Размер пьезоэлемента.

При УЗ дефектоскопии применяют ПЭП с пьезоэлементами раз­мером от 5 до 50 мм. Наиболее широко используют ПЭП с пьезоэле­ментами размером от 10 до 25 мм. При выборе размера пьезоэлемента следует учитывать следующие факторы. При увеличении размера пьезоэлемента:

- уменьшается ширина диаграммы направленности, что, с одной стороны, сужает озвучиваемый сектор, а с другой - улучшает фрон­тальную разрешающую способность;

- повышается чувствительность на больших расстояниях;

- увеличивается ближняя зона;

- ухудшается акустический контакт на криволинейных поверх­ностях.

Исходя из этого, ПЭП с большим размером пьезоэлемента можно рекомендовать для:

- более точной оценки границ дефектного участка и возможно­сти его разбиения на более мелкие участки или на отдельные дефекты;

- обеспечения высокой чувствительности при контроле изделий большой толщины;

- оптимизации УЗ контроля крупнозернистых материалов.

ПЭП с малым пьезоэлементом можно рекомендовать для:

- проведения поиска несплошностей;

- более точной оценки эквивалентных размеров несплошностей по АРД-диаграмме на небольших расстояниях;

- контроля изделий с криволинейной поверхностью.

Частота.

В дефектоскопии металлоконструкций обычно огра­ничиваются диапазоном частот 0,5 -5,0 МГц, а наиболее употребим диапазон 1,8 - 5,0 МГц.

Частоту 4,0 - 5,0 МГц применяют при контроле мелкозернистых заготовок небольшой толщины (обычно < 100 мм) и сварных соедине­ний толщиной менее 20 мм. Изделия большей толщины контролируют ультразвуком частотой 1,8 - 2,5 МГц. Для контроля заготовок с круп­нозернистой структурой и с большим затуханием рекомендуют при­менять более низкие частоты. При выборе частоты нужно учитывать, что ее увеличение вызывает:

- увеличение ближней зоны;

- уменьшение мертвой зоны, связанное с уменьшением дли­тельности свободных колебаний пьезоэлемента;

- улучшение (уменьшение численного значения) лучевой и фронтальной разрешающей способности;

- сужение диаграммы направленности;

- увеличение коэффициента затухания и, связанное с ним, падение чувствительности на больших толщинах (более 200 мм);

- увеличение уровня структурных шумов в крупнозернистых материалах;

- уменьшение уровня собственных шумов ПЭП, связанное с увеличением затухания звуковой волны в элементах ПЭП при воз­растании частоты.

Следует также отметить, что при повышении частоты ухудшается выявляемость плоскостных дефектов, неперпендикулярных падающему УЗ лучу. Это происходит как из-за сужения диаграммы направленности ПЭП, так и из-за сужения индикатрисы рассеяния (диаграммы направ­ленности вторичного излучателя) дефекта (рис. 8.4). Однако, в тех слу­чаях, когда рассматривается рассеяние на краю трещины, или идет речь о диффузном рассеянии на многоэлементной поверхности трещины, может наблюдаться и эффект улучшения выявляемости несплошности.

Рис. 8.4. Индикатрисы рассеяния дефекта при озвучивании разными частотами

 

Угол ввода.

В общем случае угол ввода выбирают таким образом, чтобы обеспечивалось прозвучивание проверяемого сечения акустической осью преобразователя (прямым или однократно отраженным лучом). При этом также следует стремиться обеспечить перпендикулярное или близкое к нему прохождение акустической оси по отношению к на­правлению возможной ориентации несплошностей.

Выявление дефектов, выходящих на поверхность, наиболее эффективно обеспечивает­ся падением поперечной волны под углом 45°± 5° к этой поверхности.

В некоторых случаях невозможно в полной мере следовать ука­занным рекомендациям. Так, в стыковых сварных соединениях наи­лучшая выявляемость дефектов достигается при контроле ПЭП с угла­ми ввода 60° - 70°. Однако при большой толщине изделия для проведе­ния такого контроля необходимо иметь достаточно большую зону пере­мещения ПЭП, то есть зачищенный участок поверхности на значительном расстоянии от шва, что не всегда возможно организовать. Кроме того, существенно увеличивается путь звукового луча в изделии, сле­довательно, затрудняется обеспечение требуемой чувствительности. Иногда указанные выше условия невозможно выполнить из-за необ­ходимости обеспечения полноты контроля сварного соединения. Учи­тывая эти и другие ограничения, находят компромиссные решения по выбору угла ввода. Более полные рекомендации приведены в разде­ле, касающемся схем сканирования конкретных объектов контроля.

 

Диапазон контроля

Диапазон контроля определяется временной длительностью горизонтальной развертки дисплея дефектоскопа. Диапазон контроля зависит от зоны контроля. Зоной контроля называютучасток развертки, в пределах которого дефектоскопист регистрирует и оценивает все индикации, достигшие заданного уровня. Зона контроля непосредственно связана с контролируемым объемом детали. Начало зоны контроля определяется минимальным расстоянием по акустической оси от точки ввода УЗ колебаний до контролируемого объема.   Конец зоны контроля определяется расстоянием по акустической оси до наиболее удаленной точки контролируемого объема. Можно говорить о ширине зоны контроля (мм) или ее длительности (мкс). Обычно рекомендуют выбирать диапазон контроля так, чтобы зона контроля занимала не более 75% - 80% горизонтальной развертки. Это обусловлено следующими причинами:

- в крайней правой части горизонтальной развертки наиболее вероятны искажения линейности по горизонтали, особенно для дефектоскопов с электронно-лучевой трубкой;

- иногда за донным сигналом возникают индикации, анализ которых позволяет получить полезную дополнительную информацию об объекте контроля;

- конец зоны контроля может «плавать» в некоторых пределах из-за изменения геометрических размеров на разных участках объекта контроля.

В практике чаще всего встречаются следующие варианты:

1 - на экране наблюдают все сечение изделия, контролируемого прямым лучом (рис. 8.5, а). Начало развертки соответствует точке 0 мм, то есть моменту входа УЗ колебаний в объект контроля. Начало зоны контроля соответствует мертвой зоне. Конец зоны контроля составляет 75% - 80% диапазона контроля.

2 - на экране наблюдают часть сечения контролируемого изделия (рис. 8.5, б). Введена задержка развертки. Начало развертки и начало зоны контроля соответствуют расстоянию H₁. Конец зоны контроля составляет 75% - 80% диапазона контроля.

3 - на экране наблюдают все сечение изделия при контроле прямым и однократно отраженным лучом (рис. 8.5, в). Начало развертки соответствует точке 0 мм. Начало зоны контроля соответствует мертвой зоне. Конец зоны контроля находится на расстоянии 2 r и составляет 75% - 80% диапазона контроля.

4 - для одного из трех указанных случаев установлен диапазон контроля, кратный 50 или 100 мм (рис. 8.5, г).

Рис. 8.5. Выбор диапазона контроля:

 а - контроль всего сечения прямым лучом;

 б – контроль  части сечения прямым лучом;

в - контроль всего сечения прямым и однократно отраженным;

г-при контроле всего сечения прямым лучом установлен диапазон контроля, кратный 50 мм.