ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Ультразвуковая толщинометрия из "Неразрушающий контроль в химическом и нефтяном машиностроении" При эксплуатации и ремонте оборудования на заводах нефтяной, химической и других отраслей промышленности часто бывает необходимо измерить размеры отдельных деталей, подверженных износу вследствие особенностей технологического процесса. К таким деталям относятся фитинги и трубы, контактные трубы реакционных колонн, соединительные колена ребристых труб нагревательных печей, оболочки аппаратов и пр. Однако конструктивные особенности этих деталей не всегда позволяют измерить их обычными способами. Нередко доступ к внутренней стороне изделия затруднен или невозможен. Часто возникает необходимость также в определении размеррв деталей без их демонтажа из узлов оборудования (шпильки, фланцы, оболочки аппаратов и др.). В этих случаях весьма эффективным методом контроля является ультразвуковая толщинометрия. [c.50] На заводах химического и нефтяного машиностроения ультразвуковой метод применяют для измерения толщины плакирующего слоя биметаллов, штампованных днищ, изделий сложной конфигурации, например блоков компрессоров и т. д. Основными преимуществами ультразвуковой толщинометрии являются большая производительность и высокая точность измерений в широком диапазоне толщин, возможность контроля изделий из различных металлических и неметаллических материалов. [c.50] Ультразвуковые толщиномеры. По применяемому методу контроля современные ультразвуковые толщиномеры [33, 51 ] делят на две группы эхо-импульсные и резонансные. Кроме этих групп разработаны также и приборы, использующие другие методы, но не получившие широкого применения в промышленности. [c.50] Недостатком импульсного- метода является ограничение диапазона малых толщин, доступных измерению, и рост относительной погрешности при уменьшении контролируемой толщины. Это объясняется наличием мертвой зоны , являющейся следствием не нулевой длительности зондирующего импульса и переходных процессов в усилителе электрического напряжения принятого импульса. [c.51] Нижний предел диапазона измерения при определении интервала времени до первого эхо-импульса находят из выражения = (где т , — длительность соответственно зондирующего импульса и переходных процессов в усилителе). [c.51] Изделия с меньшей толщиной можно измерять, применяя для этого специальные искательные головки, например, раздельно-совмещенные (рис. 30). Такие головки входят в комплект дефектоскопов УДМ-1М, ДУК-66 и др. В зависимости от конструкции искателя минимально контролируемая толщина может составлять 1—0,5 мм. [c.51] Максимальная толщина металла, которую можно измерять импульсными дефектоскопами, зависит от структуры металла, особенностей конструкции прибора и искателей и для мелкозернистой стали может достигать нескольких метров. [c.51] В последние годы ВНИИНК были созданы специализированные ультразвуковые эхо-импульсные толщиномеры Кварц-5 , Кварц-6 и др. Толщиномер Кварц-5 — малогабаритный переносный прибор с автономным питанием. Диапазон измеряемых толщин 2,0—50 мм. Прибор позволяет измерять толщину изделий с корродированной, шероховатой поверхностью. Для этого в его комплекте предусмотрены датчики раздельно-совмещенного типа на 5 и 2,5 МГц. В приборе использован стрелочный индикатор 1-го класса точности с длиной шкалы 140 мм. Погрешность при измерении изделий толщиной 2—10 мм не превышает 0,1 мм. Масса прибора 5 кг. Толщиномер Кварц-6 имеет аналогичные схему и параметры. [c.52] Ультразвуковой резонансный метод измерения толщины используют главным образом в тех случаях, когда нельзя применить эхо-импульсный метод или он не обеспечивает требуемой точности измерений. Резонансный метод получил широкое применение при измерении малых толщин. [c.52] Существенным ограничением широкого применения резонансного метода является соблюдение требования плоскопараллель-ности отражающих поверхностей для установления резонансных явлений. [c.53] Для измерения изделий с корродированной поверхностью этот метод не эффективен. [c.53] В промышленности наибольшее распространение получили резонансные толщиномеры ТУК-3 (УРТ-6), разработанный ЦНИИТМАШем, и ТУК-4В, разработанный ВНИИНК. Диапазон толщин, измеряемых этими приборами, составляет 0,3—50 мм. Погрешность измерения для прибор-а ТУК-3 не превышает 2% и прибора ТУК-4В 0,5%. Более подробные сведения об ультразвуковых толщиномерах приведены в работах [33, 51]. [c.53] Факторы, влияющие на точность измерений. Ультразвуковые толщиномеры и дефектоскопы, снабженные устройствами для измерения толщины, являются метрологическими приборами, и точность их измерений проверяется и гарантируется заводом-из-готовнтелем. [c.53] Однако следует иметь в виду, что точность измерений, гарантируемая прилагаемым к прибору заводским паспортом, обеспечивается лишь при определенных условиях, которые не всегда выполняются при производственном контроле. Поэтому целесообразно рассмотреть причины возникновения погрешностей и способы их уменьшения [51]. [c.53] Основными источниками погрешностей являются следующие отклонение геометрии контролируемого слоя от плосконарал-лельности непостоянство и неоднородность свойств материала контролируемого слоя, например, затухания и скорости распространения УЗК изменение свойств слоя, создающего акустический контакт между ультразвуковыми датчиками и контролируемым слоем изменение свойств пьезодатчиков, например, диаграммы направленности ошибки настройки и измерения и др. Степень влияния различных факторов зависит от используемого прибором метода измерений. [c.53] Лий толщиной 0,3 мм погрешность, обусловленная указанным фактором, может достигать 10%. [c.54] При контроле эхо-импульсным методом малых толщин аналогичная погрешность возникает, если в толщиномере замеряется временной интервал между зондирующим и первым отраженным импульсами. Очевидно, что временной интервал между отдельными донными импульсами не зависит от толщины слоя контактной смазки. Кроме того, скорость распространения УЗК по всему объему материала не всегда одинакова. Она зависит от неоднородности химического состава, величины кристаллов металла, величины и формы графитных включений в чугунах, содержания ферритной фазы в сварных швах нержавеющих сталей и других факторов. [c.54] Погрешность из-за колебаний скорости распространения УЗК в металле при измерении толщины эхо-импульсным методом может достигать 3—5%. Для повышения точности измерения толщины необходимо определить разброс скорости распространения УЗК в материале. Источником ошибок при измерениях толщины эхоимпульсным методом может быть также изменение толщины изделия и скорости распространения УЗК при изменении температуры. [c.54] Авторами были выполнены сравнительные исследования величины погрешностей при контроле резонансным толщиномером ТУК-3 (УРТ-6) и импульсным ультразвуковым дефектоскопом-толщиномером УДМ-Ш. На эталонных образцах исследовали влияние на показания приборов таких геометрических факторов, как толщины металла, непараллельности стенок, кривизны поверхности, а также изучали возможность контроля коррозии при различной степени ее развития. Данные ультразвуковых измерений сопоставляли с результатами определения толщины образцов на одних и тех же участках металла микрометром или специальным индикатором-толщиномером и оценивали относительную ошибку измерений. [c.54] Результаты исследования влияния непараллельности стенок клиновидного образца с углом 5° на показания прибора УДМ-Ш приведены на рис. 33. Как видно, при измерении толщины импульсными приборами с использованием прямых искателей непараллель-ность стенок вносит в результаты заметную погрешность, возрастающую при уменьшении толщины металла. [c.55] Вернуться к основной статье