ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Механизация и автоматизация ультразвуковых методов контроля из "Неразрушающий контроль в химическом и нефтяном машиностроении" Автоматизация неразрушающего контроля значительно снижает физические нагрузки и создает комфортабельные условия труда. В данной главе наиболее подробно рассмотрена механизация и автоматизация ультразвукового метода контроля качества сварных соединений, так как он наиболее широко используется на заводах отрасли. [c.196] Автоматизации обычно предшествует разработка и внедрение методов и средств механизации. Вначале отдельные операции ручного контроля должны быть заменены механизмами и устройствами с механическим двигателем. Объектом автоматизации служит сама установка (машина), т. е. автоматизируется процесс управления [134]. Главным условием автоматизации является повторяемость процессов, которыми необходимо управлять. К ним относятся сканирование, отметка дефектных мест, регулирование чувствительности, контроль работоспособности электроакустического тракта и т. п. Один из вариантов оценки принадлежности установок к группе механизированных или автоматических с учетом перечисленных признаков был предложен ранее авторами [17]. [c.196] Методика контроля сварных соединений и конструкции установок. Обнаружение дефекта во многом зависит от способа сканирования. Характеристики ультразвукового поля искателя, которыми производят поиск дефектов, существенно изменяются при изменении расстояния от излучателя. Среди переменных параметров основными являются изменение размеров сечения пучка, уменьшение интенсивности ультразвуковых колебаний от центра к его периферии и их поглощение и рассеяние в контролируемом материале изделий. Форма, ориентация, размеры, природа дефектов и их координаты также являются переменными факторами. Поэтому при выборе способа сканирования необходимо стремиться уменьшить влияние этих факторов на результаты контроля. [c.196] Прозвучивание всего объема изделия можно осуществлять либо одновременно (параллельно), либо путем сканирования. Устройства для одновременного прозвучивания состоят из множества параллельных каналов. Стыковые сварные соединения сосудов и аппаратов контролируют путем построчного сканирования (рис. 139). В ряде случаев искателю или пьезоэлементу сообщают колебательное или вращательное движение относительно оси, перпендикулярной или параллельной поверхности контролируемого изделия. [c.197] При построчном сканировании металл шва контролируют по слоям. Прозвучивание осуществляют вдоль или поперек сварного соединения. В первом случае искатель движется параллельно продольной оси сварного соединения и при достижении его конца перемещается перпендикулярно шву на шаг I (рис. 139, а), а во втором — перпендикулярно (рис. 139, б). В ряде случаев искателю сообщают одновременно движения в двух взаимно перпендикулярных направлениях, и тогда его суммарное перемещение происходит под углом к продольной оси шва (рис. 139, в). Ширина 5 зоны сканирования зависит от толщины сварного соединения. Сканирование можно производить одним или несколькими искателями (пьезоэлементами). [c.197] НОЙ информации о параметрах дефекта и его координатах, т. е. в установке предусматривают устройства самонастройки. Процесс самонастройки требует выполнения вычислительных и логических операций, поэтому конструкция установки значительно усложняется. [c.198] Наличие априорных сведений о распределении дефектов по сечению шва, их размерах и характере позволяет в ряде случаев, используя более простую методику механизированного контроля по сравнению с ручным, обеспечить высокую достоверность обнаружения дефектов. При этом конструкция сканирующего устройства может быть сравнительно простой. [c.198] В зависимости от причин возникновения дефекты сварных соединений бывают металлургического и технологического характера [88]. Расположение дефектов в металле шва и их тип во многом зависят от марки металла сварного изделия, вида сварки, формы разделки кромок, числа проходов и типа сварного соединения. Влияние различных факторов на появление дефектов может носить случайный и систематический характер. Изменение силы сварочного тока, влажности флюса, загрязнения кромок шва маслом, ржавчиной и т. п. носит случайный характер [25]. При установившемся стабильном технологическом процессе сварки однотипных сосудов и аппаратов основное влияние на появление дефектов шва оказывают случайные события. Поэтому для оценки распределения дефектов по сечению шва, его длине, их размерам и т. п. целесообразно использовать статистические данные. [c.198] На рис. 140 представлена гистограмма частот распределения дефектов по глубине и условной их протяженности в продольных и кольцевых сварных соединениях однотипных серийных сосудов из стали СтЗ с толщиной стенки 10 мм. Швы были выполнены автоматической электродуговой сваркой под слоем флюса за два прохода. Сварку продольных швов проводили без разделки кромок, а кольцевых — с У-образной разделкой. Дефекты (638 шт.) были обнаружены ручным ультразвуковым методом. Из приведенных данных видно, что максимальное число дефектов наблюдается по глубине от 6 до 8 мм, а 99% из них находятся в интервале 4—8 мм (ближе к корню шва). Наибольшее число дефектов имеют условную протяженность от 30 до 100 мм. [c.199] В табл. 29 приведены разбитые на интервалы данные условной протяженности дефектов, обнаруженных в заготовках эллиптических днищ из углеродистых сталей (СтЗ и сталь 20) с толщиной стенки 12—28 мм. В швах этих заготовок ручным ультразвуковым методом было обнаружено 582 дефекта, из которых 86% имели условную высоту более половины толщины стенки изделия. [c.199] На одном из заводов химического машиностроения было просмотрено 75275 рентгеновских пленок (результаты просвечивания сварных швов химической аппаратуры за 15 месяцев). Контролю подвергали швы аппаратуры из нержавеющей (60%) и углеродистой (40%) сталей с толщиной стенки 6-—20 мм. Всего было обнаружено 16729 недопустимых дефектов. Число различных типов дефектов приведено в табл. 30. Следует отметить, что группы пор и шлаковых включений принимали за один дефект. В большинстве случаев шлаковые включения были в виде цепочек. [c.199] Сосуды и аппараты химических и нефтехимических производств имеют довольно большие диаметры (от 300 до 5000 мм) и толщины стенок (от 4 до 400 мм). На заводах приходится контролировать качество швов не только готовых изделий, но отдельных деталей и заготовок, например обечаек, днищ, плоских карт и т. п. Методика механизированного контроля, а следовательно, и конструктивные особенности ультразвуковых установок в значительной степени зависят от толщины стенок и формы изделий, их основных размеров, а также типа сварного соединения. Поэтому задача механизации ультразвукового контроля может быть решена только путем создания ряда методик и установок разного типа. Значительный объем выпускаемых сосудов и аппаратов имеет толщину стенок от 4 до 40 мм. [c.200] При контактном способе ввода ультразвука толщина жидкой прослойки определяется глубиной шероховатости поверхности контролируемого изделия и усилием прижатия искателя. А зти параметры являются переменными даже при контроле одного и того же изделия. Существенное влияние на амплитуду сигнала оказывает и волнистая поверхность, получаемая при зачистке околошовной зоны абразивным кругом [47]. При контактном способе ввода происходят грубые рывки искателя на отдельных неровностях, приводящие к полной потере чувствитбльности. [c.201] Чтобы исключить явление интерференции при контроле иммерсионным способом, ультразвуковые колебания передают через слой, толщина которого больше, чем половина протяженности зондирующего импульса в контактирующей среде. Следует отметить, что наибольшее влияние на амплитуду сигнала оказывает шероховатость поверхности со стороны ввода ультразвука и значительно меньше с противоположной (донной) стороны. Экспериментальные данные подтверждают преимущество иммерсионного способа ввода УЗК. При прочих равных условиях контроля применение иммерсионного способа обеспечивает большую стабильность амплитуды сигнала, кроме того, при этом способе шероховатость поверхности оказывает меньшее влияние на длительность зондирующего импульса [57, 90]. [c.201] Эскиз ультразвуковой головки с локальной иммерсионной ванной показан на рис. 141. В установках, разработанных НИИхиммашем, толщину O слоя воды можно регулировать от О до 5 мм, что позволяет использовать ультразвуковую головку для контроля на разных частотах с любыми серийными дефектоскопами. [c.201] Влияние качества на амплитуду донного сигнала исследовали на макете для механизированного контроля, обеспечивающего возвратно-поступательное движение головки с постоянным усилием прижатия (7 даН) к поверхности образца. Образец был вырезан из горячекатаного листа углеродистой стали толщиной 20 мм и имел на поверхности окалину, выбоины, риски, рябизну и другие грубые дефекты. Исследования проводили прямым искателем на частоте 2,5 МГц. Ультразвук вводили в изделие контактным и иммерсионными способами. Амплитуда донного сигнала записывалась на ленте самописца Н-321-1. Отклонение пера самописца от начального положения пропорционально амплитуде сигнала на входе дефектоскопа Биметалл-3 . [c.201] Было проведено более 100 измерений. Результаты измерений приведены на рис. 142. На основании приведенных данных можно сделать вывод о том, что при контактном способе ввода ультразвука в изделие разброс амплитуды донного сигнала примерно в 2 раза больше, чем при иммерсионном. Эти данные носят относительный характер, однако они подтверждают целесообразность применения иммерсионного способа ввода ультразвука. [c.201] В этом случае ультразвуковые головки оснащают специальным сменным башмаком из твердого материала, который тщательно притирают к поверхности изделия заданной кривизны, обеспечивая надежное уплотнение контактной жидкости. Для контроля мелкосерийной продукции разного диаметра с малой протяженностью сварных соединений ультразвуковые головки оснащают мягким, например резиновым, уплотнением. Правда, при этом труднее обеспечить постоянную толщину слоя жидкости, поэтому целесообразнее применять иммерсионный способ ввода ультразвука. [c.202] Для контроля сварных соединений с толщиной стенки 18 мм и менее применяют построчное сканирование параллельно продольной оси шва за один проход. Сканирующее устройство устанд-. [c.202] Принимаемый вторым искателем в третьем такте теневой сигнал используют для контроля состояния акустического контакта между искателем и контролируемым изделием. Если происходит изменение сигнала, то схемой автоматического регулирования усиления (АРУ) производится необходимая корректировка чувствительности приемного канала установки. В том случае, когда сварные швы изделий не склонны к образованию поперечных трещин, установки оснащают двумя искателями. Статистические данные (см. табл. 30) показывают, что в стыковых сварных швах с толщиной стенки менее 28 мм трещины встречаются редко. Кроме того, чаще всего трещина имеет сложную конфигурацию, и ее можно обнаружить также при посылке ультразвукового импульса перпендикулярно продольной оси шва. Поэтому в механизированных и автоматических установках для заводов отрасли машиностроения используют два искателя. [c.203] Вернуться к основной статье