Способы прозвучивания изделия при контроле эхо-методом

При контроле эхо-методом применяются три способа прозвучивания изделия:

· способ прямого луча;

· способ однократно отраженного луча;

· способ многократно отраженного луча.

Эти способы характерны как при использовании наклонного ПЭП, так и прямого ПЭП.

При прозвучивании прямым лучом амплитуда эхо-импульса, отраженного от дефекта, будет максимальна по сравнению с другими способами, т.к. глубина залегания дефекта небольшая от точки возбуждения, и, следовательно, мало затухание (рисунок 94). Однако, наличие мертвой зоны у ПЭП, подключенных к дефектоскопу по совмещенной схеме (в зависимости от угла ввода ПЭП мертвая зона составляет 3 – 10 мм), размеров дефекта делает невозможной регистрацию дефектов, лежащих в подповерхностном слое в поле излучения ПЭП.

Схема прозвучивания прямым лучом применяется в искательной системе дефектоскопов РДМ-2, 22 для обнаружения дефектов в головке рельса ПЭП с углом ввода 70˚, а также для контроля шейки рельса на предмет обнаружения дефекта кода 53.1 ПЭП с углом ввода 42˚ в режиме контроля «СТЫК».

При способе однократно отраженным лучом УЗВ испытывает сначала отражение от противоположной вводу ультразвука поверхности, и только затем от самого дефекта (рисунок 94). Такая схема контроля применена в дефектоскопах Поиск-10Э, ЭМ, РДМ-2 (в режиме «СТЫК») для обнаружения дефектов I и II групп в головке рельса резонаторами с углом ввода 55˚, а также в РДМ-2, 22 (в режиме «ВНЕ СТЫКА») для обнаружения дефектов в подошве резонаторами с углом ввода 42˚. В этом случае эхо-импульс от дефекта будет смещен дальше на линиии развертки от зондирующего импульса, и измеренная по глубиномеру глубина залегания дефекта не будет соответствовать истинной глубине залегания дефекта по глубине от поверхности рельса. Это происходит потому, что глубиномер измеряет время распространения колебаний в микросекундах от пьезопластины до дефекта по ходу луча с последующим пересчетом в координаты Н и L в миллиметрах с учетом угла ввода.

Н = (1 + n) h – Н _гл (44)

При четном количестве переотражений от поверхностей n =2, 4,…

Н = Н _гл – n h (45)

где h – толщина контролируемого слоя изделия;

Н _гл – показания глубиномера дефектоскопа;

n – количество переотражений от стенок изделия.

Например, при контроле рельсов дефектоскопами сплошного контроля РДМ-2, РДМ-22 головка рельса прозвучивается резонаторами с углом ввода 55˚и разворотом от продольной оси рельса на 34˚ способами прямого луча и с переотражениями от подголовочной грани головки и верхней выкружки головки рельса. При этом типовыми отражателями в болтовом стыке для ПЭП данного угла ввода при движении дефектоскопа являются угловые отражатели в торце головки рельса: 1 – от подголовочной грани со стороны, противоположной первоначальному развороту ПЭП; 2 – от верхней выкружки со стороны первоначального разворота ПЭП; 3 – от подголовочной грани со стороны первоначального разворота ПЭП (рисунок 95). Даже при отсутствии дефектов в зоне болтового стыка данные сигналы от угловых отражателей всегда присутствуют на экране дефектоскопа и фиксируются регистрирующим и звуковым индикаторами дефектоскопа. По этим сигналам от угловых отражателей в стыке имеется возможность проверять работоспособность ПЭП с углом ввода 55˚.

В случае, когда наезжающий ПЭП находится в положении 1, дефектоскоп принимает первые сигналы от углового отражателя со стороны подголовочной грани, противоположной изначальному вводу ультразвука. Из рисунка 95 видно, что один из лучей, находящихся внутри диаграммы направленности, испытав два переотражения от стенок головки и от данного отражателя, попадает в точку на поверхности катания рельса, глее в данный момент расположен ПЭП (положение ПЭП №1). При этом показания глубиномера в данном текущем цикле излучения-приема будут соответствовать Н _гл=115 мм. При пересчете данной глубины по формуле 45 получаем: Н =115-2∙40=35 мм.

При установке наезжающего ПЭП в положение 2, дефектоскоп принимает сигналы УЗК от верхней выкружки со стороны грани, соответствующей изначальному вводу ультразвука (способ однократно отраженного луча). При этом показания глубиномера в данном цикле излучения-приема будут соответствовать Н _гл=80 мм. При пересчете данной глубины по формуле 44 получаем: Н =(1+1)∙40-40=40 мм.

Рисунок 95 – Процесс озвучивания торца рельса в головке наезжающим ПЭП с углом ввода 55⁰ и разворотом акустической оси ПЭП на 34⁰ относительно продольной оси рельса

При установке ПЭП в положение 1, дефектоскоп принимает сигналы УЗК от подголовочной грани со стороны ввода ультразвука (способ прямого луча). При этом показание глубины залегания данного отражателя, измеренное глубиномером дефектоскопа совпадает с реальной глубиной до подголовочной грани (измерения проводятся при максимальной амплитуде импульса).