Теоретические основы УЗК
Тема 3.1 Введение. Природа и свойства ультразвуковых колебаний
Развитие ультразвуковой дефектоскопии при строительстве магистральных трубопроводов
Начало использования ультразвукового контроля в промышленности относится примерно к 50-м годам прошлого века. Техническая реализация методов в то время была обусловлена созданием первых серийных ламповых дефектоскопов и разработкой ультразвуковых преобразователей на основе пъезокерамических элементов. За прошедший достаточно большой срок накоплен богатый опыт использования методов ультразвукового контроля.
Ультразвуковой контроль нашел широкое применение в практике дефектоскопии изделий.
На его долю приходится 32% объема контроля всех изделий. Не смотря на высокий уровень автоматизации труда в развитых странах, доля ручного ультразвукового контроля остается наибольшей. Это связано с тем, что большие объемы работ проводятся на объектах, находящихся в эксплуатации.
Учитывая массовый характер контроля в технологии сварки можно говорить об отдельной технологии ультразвукового контроля сварных соединений.
|
|
Типовые средства ультразвукового контроля предназначены для измерения информативных параметров дефектов, таких как амплитуда эхосигнала, координаты дефекта, условные размеры. Совершенствование ультразвуковых дефектоскопов и методик на протяжении уже 3-х десятилетий проводится в рамках указанных информативных параметров. Со временем улучшались характеристики дефектоскопа - уменьшились его габариты и вес, появились сервисные функции, такие как временная регулировка чувствительности, запоминание настроек и данных контроля, связь с ЭВМ и т.д. В методиках контроля стали использоваться новые схемы прозвучивания, например, контроль головными волнами, схемой корневой тандем и контроль с помощью хордовых преобразователей. Однако, решение о годности изделия принимается на основе анализа все тех же параметров – амплитуды, координат, условных размеров. В настоящее время такие традиционные методы контроля наиболее широко используются в практике.
Дальнейшее улучшение ультразвуковой аппаратуры определялось в первую очередь достижениями микроэлектроники. Создание технологии интегральных схем, появление микропроцессоров стимулировало реализацию новых идей в ультразвуковой аппаратуре. В 70-х и 80-х годах преобладало направление создания приборов с развертками типа B (B-scan) и C (C-scan). В развертке B детектированные эхосигналы отображаются на плоскости, а в развертке С формируется объемное изображение. В этих приборах не применяется пространственная обработка эхосигналов, поэтому изображения получаются сильно размытыми. Главное преимущество здесь в том, что изображение дефектов, даже сильно искаженное, лучше воспринимается оператором, чем эхосигнал. Кроме того, прибор выдает протокол контроля.
|
|
В начале 90-х годов разработчики ультразвуковой аппаратуры стали изучать пути повышения качества изображений. Аналогичные задачи были решены в радиолокационной технике, применяемой в военных целях.
Возможно, какое-то влияние оказала информация о военной технике, ставшая открытой в конце 80-х в связи с уменьшением военной напряженности. По крайней мере, имеется полная аналогия многоэлементных ультразвуковых преобразователей, созданных в этот период, с фазированными антенными решетками.
В мире имеется общая тенденция разработки средств визуализации несплошностей, основанных на различных физических методах – ультразвуковой, радиографический, феррозондовый, вихретоковый и т.д. Это и не удивительно, так как представление данных о внутренней структуре изделий в виде изображения позволяет определить местоположение, размеры и форму дефектов, а следовательно позволяет оценить их реальную опасность. На основе анализа изображений решаются вопросы происхождения дефектов и может быть скорректирована технология изготовления, принимаются решения о возможности ремонта или о возможности дальнейшей эксплуатации оборудования.
Ультразвуковой метод является, пожалуй, самым плодотворным с точки зрения формирования изображений. Высокая чувствительность, безопасность применения и оперативность ультразвукового метода делает его наиболее конкурентноспособным по сравнению с другими методами неразрушающего контроля.