ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Организация контроля, вопросы подготовки и обучения персонала из "Ультразвуковой контроль материалов" Обнаружение дефекта с помощью ультразвука в общем случае является простым и быстрым. Более сложна и обычно требует большого времени оценка дефекта по типу, форме и величине. Здесь и проявляется существенный недостаток ультразвукового контроля, что ввиду сравнительно больших длин волы он обеспечивает лишь сравнительно плохое боковое разрешение, так что даже с использованием дорогостоящих методов визуализации (см. главу 13) нельзя получить достаточно хорошего изображения. К тому л е ультразвуковой контроль обычно ограничивается маленькими образцами простой формы. Поэтому на практике часто применяют некоторые вспомогательные приемы,. [c.376] На практике, разумеется, исключен случай, когда о дефекте предварительно совершенно ничего не известно. Необходим опыт, основывающийся также и на разрушающем контроле аналогичных или таких же изделий. Кроме того, нередко уже по расположению дефекта можно сделать вывод об определенном его виде. Часто рещающее значение имеет и тот факт, что вообще имеется дефект, независимо от его вида и размеров. Поэтому трудная задача во многих случаях может быть суще--ственно упрощена благодаря наличию четкой спецификации (технических условий), составленной до начала контроля. [c.377] В случае протяженных контролируемых деталей задача расчленяется на две части поиск дефекта и измерение его положения и амплитуды эхо-сигнала от него. Для поиска дефектов не обязательно нужно 41меть поверхность образца очень высокого качества, но она должна быть возможно более однородной. Эхо-импульсы от дефекта ищут при помощи искателя, который охватывает вероятную область дефектов в пределах трех длин его,.ближнего поля, и при таком больщом усилении, чтобы показания от элементов структуры лишь несколько искривляли нулевую линию. Для этого искатель должен иметь мягкий слой -акустического контакта, который при достаточном количестве акустической жидкости можно было бы легко вести по поверхности. Он должен иметь возможно больший угол раскрытия, чтобы охватить весь объем при небольшом числе траекторий сканирования. Для больших образцов рекомендуются более изкие частоты 1—2 МГц при диаметрах излучателя от 20 до 30 мм. Для маленьких образцов следует применять соответственно более высокие частоты и меньшие диаметры излучателя. Искатели с жестким акустическим контактом следует использовать преимущественно для последующей оценки дефекта вследствие их повышенного износа. [c.377] Наблюдение за экраном при поиске дефекта может также сопровождаться акустическими сигналами от монитора, чтобы контролер мог полностью сконцентрировать свое внимание только па перемещении искателя. [c.377] Если имеется достаточное количество жидкости, так что акустический контакт не будет прерываться также и при перемещении искателя, то может быть полезным некоторое отклонение луча от перпендикулярного направления путем легкого покачивания искателя. Этот прием тоже легче осуществляется при мягкой поверхности контакта. Методика работы с наклонными искателями, например для контроля сварных швов, описана а гл. 28. [c.377] Для контроля прямыми искателями с жестким акустическим контактом поверхность образца должна быть плоской или по крайней мере равномерно искривленной (цилиндрической), н не слишком тонко обработанной, так как искатель тогда не сможет достаточно легко перемещаться и амплитуда эхо-сигнала будет сильно колебаться в зависимости от изменений степени прижатия. В ином случае и здесь целесообразны мягкие слои акустического контакта, как и при работе с наклонными искателями. [c.378] Недостаточно опытный контролер при выборе из большого числа разновидностей поставляемых искателей обязательно должен пользоваться консультацией изготовителя. [c.378] Локализация дефектов рассмотрена в работе [1392]. [c.378] Высота эхо-импульса, доведенная до своего возможного максимума, все же еще ничего не говорит о фактическом размере дефекта. Дело в том, что этот размер зависит еще и от искателя и параметров прибора и особенно от настройки регулятора усиления. Следовательно, необходим еще один опорный эхо-сигнал. Высоты обоих эхо-сигналов либо считываются с экрана в миллиметрах, либо, как это теперь обычно практикуется, оба эти эхо-сигнала устанавливают при помощи протарированного регулятора усиления на определенную высоту на экране и разность настроек усилителя считывается в децибелах. Это значение — усиление эхо-сигнала от дефекта по сравнению с эталонным дефектом — и является основой для определения эквивалентного отрал ателя. [c.378] Эхо-импульс от задней стеики пластины, представленный в разделе 5.1, является весьма эффективным опорным эхо-сигналом. Он соответствует наибольшему зхо-сигналу, который вообще может быть получен при заданном усилении и имеющейся комбинации искателя и прибора в соответствующем материале. Все другие эхо-сигналы имеют по сравнению с эхо-сигналом от задней стенки пластины отрицательное значение усиления — 6 дБ означает половину амплитуды эхо-сигнала,, — 40 дБ означает /юо амплитуды опорного эхо-сигнала (на экране обычно этого уже заметить нельзя). [c.378] Наряду с различными другими предложениями в качестве. эквивалентного отражателя нашел широкое распространение круглый дисковый отражатель, т. е. полностью отражающий кругльЕЙ диск, который, будучи помещен на место природного дефекта, дает такую же высоту эхо-сигнала. Он еще не соответствует действительной площади дефекта, когда дефект является плоским и когда луч падает на него как на зеркало, его площадь не слишком превышает размеры эквивалентного отражателя. Однако круглый диск имеет и то преимущество, что эхо-сигнал от него может быть очень просто рассчитан, что позволяет получить диаграмму АРД (AVG), согласно разделу 5.2. В этой диаграмме его размер (диаметр) увязан с усилением эхо-сигнала над уровнем эхо-импульса от задней стенки пластины, с расстоянием до дефекта и параметрами искателя — частотой и диаметром излучателя. [c.379] Вместо применения,,АРД-диаграммы можно пойти по более -старому и казалось бы более простому пути, использовав круглые дисковые отражатели в форме отверстий с плоским дном, варьируемых по диаметру и расстоянию в сравнительно большем числе эталонных образцов. Эквивалентный отражатель может быть найден путем подбора, при необходимости с применением линейной интерполяции, и для не слишком сильно различающегося расстояния. Однако такие наборы (комплекты) эталонных образцов дороги и пригодны только для относительно небольшого диапазона размеров дефектов и расстояний до их. К тому же у наборов образцов, стандартизованных в США (см. главу 34), поперечный размер не слишком велик, так что лри широко раскрытых звуковых пучках может сказаться мешающее воздействие боковых стенок. Для более значительных расстояний, (около 0,5 м), которые достаточно часто встречаются при контроле, изготовить серии (комплекты) эталонных образцов практически нельзя. Поэтому метод АРД-диаграмм является более универсальным. Если бы все изготовители одновременно со своими искателями поставляли и такие диаграммы, можно было бы сэкономить еще и на пересчете стандартных величин. Однако уже имеются программируемые карманные компьютеры, которые могут выполнить вычислительную работу даже и по компенсации затухания [1135]. [c.379] На рис. 19.1 показаны такие специальные диаграммы для прямого и наклонного искателей в качестве насадок перед экраном [319, 1327, 1733]. [c.379] На рис. 19.1, а опорным зхо-импульсом является эхо-импульс от задней стенки пластины, который настраивается на одну из двух штриховых кривых RE1 или RE2, причем усиление должно быть повышено на указанные значения (16 или 8 дБ). [c.379] К вопросу о выявлении размера естественного дефекта в сравнении с эквивалентным отражателем можно отметить, что из вывода АРД-диаграммы следует, что эквивалентный отражатель никогда не может быть больше по площади, чем естественный дефект [172, 725, 1087, 1245, 1262, 1428]. [c.380] Если иногда сообщается о противоположных результатах измерений, то речь должна идти об ошибках при последующем обмере после разрушения,, или же это могло быть вызвано наличием нескольких небольших дефектов на пути звукового луча на одинаковом расстоянии, для которых эхо-импульс одинаков с эхо-импульсом от большего по размерам дефекта. [c.381] У искателей с высоким демпфированием и в случае применения ударных волн результаты по АРД-диаграммам иногда бывают плохо воспроизводимыми. Фаза очень короткого импульса испытывает весьма сильное влияние-от отражателя по сравнению с влиянием опорного эхо-сигнала (от задней стенки или пластины). При высокочастотном изображении на экране (рис. 10.16, а) наивысшая положительная амплитуда из-за этого слегка уменьшается с соответствующим увеличением отрицательной амплитуды или наоборот. Если в таком случае для измерений по АРД-диаграмме берут не как обычно амплитуды эхо-сигналов одного направления, а значения от пика до пика в высокочастотном изображении, то результаты получаются лучшими (Визе [1557]). [c.381] На практике нельзя обойтись без других эталонных образцов кроме пластин, потому что уже для наклонных искателей в качестве замены отражателей от задней стенки нужны четверти окружностей различных радиусов. Более точные результаты могли бы дать плоские задние стенки под соответствующим- углом, что однако снова привело бы к нежелательному разнообразию эталонных образцов. Однако имеются и другие случаи, когда нельзя обойтись без искусственных эталонных дефектов, а именно если нарушено прохождение звука через боковую стенку. Тогда и простые законы, иа которых основывается построение АРД-диаграмм, оказываются недействительными. Важнейшими примерами являются трубы и плоские тела в виде пластин в которых в местах дефекта появляются не поддающиеся обозрению зигзагообразные волны с угловыми отражениями. Здесь совершенно необходимы эталонные дефекты типа канавок и глухих отверстий. Нужно однако четко представлять себе, что-эти дефекты не достигают целей, поставленных применением АРД-диаграмм или метода плоскодонных эталонных дефектов, эти методы позволяют получить эквивалентный отражатель первого рода, который для заданного естественного дефекта всегда имеет одну и ту же величину, даже если изменяется диаметр искателя и его частота, а также расстояние до дефекта. Следовательно, по АРД-диаграмме все контролеры, по крайней мере в принципе, должны получать на всех приборах и при всех настройках одинаковые значения. Все другие эталонные дефекты, как, например, канавка в трубе, дают эквивалентный отражатель лишь второго рода, т. е. он обеспечивает воспроизводимые результаты только в том случае, если все вышеназванные условия остаются неизменными. Он используется в первую очередь для того, чтобы проверить стабильность работы аппаратуры. В стандарте его можно регламентировать только в том случае, если будут регламентированы по крайней мере и некоторые другие переменные, например расстояние и частота работы искателя, что однако всегда влечет за собой недоразумения. [c.381] Согласно разделу 2.6, угловое отражение поперечных волн эффективно только для диапазона углов от 35 до 55°. При крайних значениях угла и за пределами этого диапазона угловая характеристика искажается, так что трещина, которая лишь немного наклонена к поверхности, будет отражать иначе, чем канавка. Кроме того, в случае длинной канавки постоянной глубины закон изменения с расстоянием как и при цилиндрическом отверстии получается иным, чем у отдельных дефектов типа коротких поверхностных тре-1ЩИН, которые располагаются целиком на пути звукового луча. Согласно разделу 2.6, на канавке происходят различные преобразования моды, поперечные волны превращаются в поверхностные и обратно, а также в краевые волны, которые в канавке с гладкой поверхностью и постоянной глубиной искажают эхо-имцульс совершенно иначе, чем естественная трещина с шероховатыми поверхностями и непостоянной глубиной. Таким образом, при построении тарировочной кривой отражения от канавки в зависимости от ее глубины и угла прозвучивания, особенно если канавка имеет глубину, близкую к длине волны, получают плохо воспроизводимые результаты, в особенности если при замене прибора добавляется еще влияние различных частот и форм импульса или если варьируется ширина канавки. Некоторые из вышеназванных факторов помех могут быть устранены короткими надрезами дисковой пилой см. также рис. 17.1). [c.382] Вернуться к основной статье