Что такое ультразвуковой дефектоскоп
Ультразвуковой дефектоскоп посылает в деталь звуковой импульс и читает то, что возвращается. Несплошность внутри материала отражает часть импульса раньше, чем это сделала бы задняя стенка, и по времени прихода и амплитуде судят о положении и в какой-то мере о размере дефекта. Поскольку звук идёт через материал, а не вокруг него, метод находит дефекты, лежащие в глубине, - поэтому он и стал обычным спутником поверхностного метода на сварных и кованых изделиях.
Это измерение состоит из двух частей. Прибор формирует сигнал, отсчитывает его во времени и показывает; датчик решает, что вообще можно найти. Прямой датчик посылает звук вдоль оси луча и находит расслоения и дефекты, параллельные поверхности. Наклонный датчик преломляет луч в материале под углом, и именно на нём держится контроль сварного шва: интересующие в шве дефекты обычно лежат под углом к поверхности и требуют луча, который их пересекает.
Трудность в том, что прибор показывает эхо-сигналы, а не дефекты. Решить, какой сигнал дефект, какой отражение от усиления шва или от корня, а какой электрическая помеха, - то самое суждение оператора, на котором держится метод. Поэтому калибровка по опорной мере и письменная процедура стоят в центре контроля, а не на его окраине.
Как ультразвуковой дефектоскоп выполняет измерение
Пьезоэлектрический датчик преобразует электрический импульс в звук, а вернувшийся звук обратно в напряжение. Прибор отсчитывает интервал между посланным импульсом и каждым эхо-сигналом, переводит его в расстояние по скорости звука в материале - для стали это около 5 920 м/с для продольной волны - и показывает результат как развёртку, в которой эхо-сигналы выглядят вертикальными отклонениями вдоль оси расстояния. Скорость нужно задавать под материал: одна и та же задержка превращается в другое расстояние в алюминии или в аустенитной нержавеющей стали.
Оценка размера держится на связи между амплитудой эхо-сигнала и размером отражателя, и эту связь строят на отражателях известного размера в мере из того же материала. Прибор рисует по ним амплитудно-дистанционную кривую, а последующие эхо-сигналы сравнивают с ней, поэтому дефект отчитывают эквивалентным диаметром плоскодонного отверстия либо длиной на названном пороге амплитуды. Кривая зависит от датчика, материала и геометрии, поэтому её строят под каждую задачу, а не переносят с предыдущей.
Практические пределы задаёт луч. Звук должен войти в деталь, поэтому поверхность обязана быть достаточно гладкой, а зазор должен заполнять контактная среда; шероховатая или покрытая окалиной поверхность теряет большую часть энергии ещё на входе. У луча есть ширина и ближняя зона, поэтому дефект меньше ширины луча оценивается по лучу, а не по себе, а дефект у самой поверхности попадает в зону, где луч ещё не сформировался. Наклонные датчики добавляют к арифметике геометрию, поэтому угол датчика и разделка кромок входят в то, что предписывает процедура контроля.
Варианты конфигурации
Большую часть спецификации определяют именно эти решения, а не класс точности. Каждое ограничивает следующее, поэтому их и утверждают по порядку.
| Конфигурация | Что нужно зафиксировать | Что это на самом деле определяет |
| Тип датчика | Датчик прямого излучения либо наклонный датчик с названным углом ввода луча | Что прибор в принципе может найти. Прямой датчик не пересечёт дефект, лежащий параллельно его собственному лучу. |
| Частота датчика и размер пьезоэлемента | Номинальная частота датчика и размер его активного элемента | Компромисс между проникновением и разрешением. Более высокая частота лучше различает мелкие дефекты и слабее проникает; более крупный элемент даёт более широкий и более энергичный луч. |
| Полоса приёмника и диапазон усиления | Частотный диапазон, который принимает приёмник, и максимальное доступное усиление | Можно ли работать датчиком на частоте, под которую он рассчитан, и поднять ли слабые эхо-сигналы до читаемого уровня. |
| Амплитудно-дистанционные кривые | АКД, нормограмма либо коррекция усиления по глубине, и можно ли построить и хранить больше одной | Как именно дефект оценивается и записывается. Без опорной кривой амплитуда эхо-сигнала сама по себе почти ничего не значит. |
| Частота дискретизации и разрешение отображения | Скорость, с которой оцифровывается вернувшийся сигнал, и разрешение дисплея | Останутся ли близко расположенные эхо-сигналы раздельными и читаемы ли тонкие сечения вообще. |
| Дисплей и режим | Одна А-развёртка либо А-развёртка с В-развёрткой и сохранённой опорной формой сигнала | Видит ли оператор геометрию дефекта, а не один набор эхо-сигналов, и можно ли сохранить развёртку как доказательство. |
| Хранение и отчётность | Внутренняя память, съёмный носитель и формат отчёта, который прибор умеет выдавать | Можно ли выдать запись о контроле и архивировать её, чего большинство процедур требует по факту. |
| Опорные меры и калибровка | Меры и датчики, которые держат для калибровки, и интервал, через который комплект проверяют | Можно ли показать, что контроль выполнен на откалиброванном приборе, - именно это делает запись действительной. |
Как выбрать ультразвуковой дефектоскоп
| Фактор | Почему от этого зависит ответ | Как решить это до запроса |
|---|
| Материал и скорость звука в нём | Шкала расстояний вычисляется из скорости, а крупнозернистый или аустенитный материал к тому же рассеивает луч и поднимает уровень шумов | Назовите материал и марку. Для литья или аустенита скажите это прямо: от этого меняются и датчик, и частота. |
| Искомый дефект и где он лежит | Внутреннее расслоение, трещина в краю шва и дефект поковки лежат на разных глубинах и ориентациях и требуют разных датчиков | Опишите, как дефект, по предположению, образовался и где в сечении он ожидается. |
| Толщина и геометрия сечения | Тонкие стенки исключают низкие частоты и уносят дефекты в ближнюю зону, а сложная геометрия даёт отражения от самой формы | Дайте диапазон толщин и чертёж соединения или сечения, включая разделку кромок. |
| Стандарт приёмки | Он называет опорные меры, углы датчиков, схему сканирования и пороги регистрации и часто задаёт класс прибора | Назовите стандарт и уровень приёмки, а не описывайте требование общими словами. |
| Состояние поверхности | Звук должен войти в материал, а шероховатая, в окалине или под покрытием поверхность съедает луч, не дав ему поработать | Опишите поверхность такой, какой она будет на момент контроля, а не как на чертеже. |
| Должна ли запись иметь силу | Полный отчёт с сохранёнными развёртками и данными калибровки меняет и класс прибора, и время контроля | Скажите, нужно ли архивировать развёртки, выдавать ли отчёты и кто будет их читать. |
Если что-то из этого ещё не решено, пришлите известное вместе с чертежом соединения. Расчёт можно дать по геометрии и стандарту и уточнить, когда появятся недостающие значения.
Ближайшие альтернативы
ультразвуковой дефектоскоп: какие типы обычно имеют в виду в запросе и где на самом деле решается выбор.
| Ближайшая альтернатива | Что отличает его от ультразвукового дефектоскопа |
| Оборудование магнитопорошкового контроля | Находит поверхностные и подповерхностные дефекты ферромагнитного материала, делая деталь магнитом, и показывает индикацию прямо на поверхности. Дефект, лежащий глубоко в сечении, он не видит - а для этого и служит ультразвуковой прибор, - и на неферромагнитном материале не работает вовсе. |
| Ультразвуковые толщиномеры | Работают на том же эхо-импульсном принципе, но читают только интервал до задней стенки, то есть дают остаточный материал вместо поиска несплошности. Это прибор для карты коррозии; дефектоскоп - прибор для поиска дефектов, и различаются они тем, сколько из вернувшегося сигнала разбирается. |
| Толщиномеры покрытий | Измеряют слой на поверхности магнитным или вихретоковым способом и ничего не говорят о том, что находится внутри материала. На окрашенной детали покрытие чаще приходится учитывать при ультразвуковом измерении, чем измерять его тем же прибором. |
| Радиографический контроль | Просвечивает деталь и отображает её объём, давая постоянное двумерное изображение дефекта. Нужен доступ с двух сторон и режим радиационной безопасности, а плотные плоские дефекты, которые не утоняют стенку на пути луча, он видит хуже ультразвука. |
| Вихретоковый контроль | Находит поверхностные и подповерхностные дефекты токопроводящего материала без контактной среды и быстро сканирует трубы. Проникновение невелико, поэтому он дополняет ультразвуковой контроль на трубе и прутке, а не заменяет его на толстых сечениях. |
| Контроль методом акустической эмиссии | Слушает звук, который издаёт растущий под нагрузкой дефект, вместо того чтобы искать его активно. Осматривает сооружение целиком и определяет местоположение источника, но требует нагружения и мало говорит о размере спящего дефекта. |
Дефектоскоп ищет несплошность в любом месте сечения и читает вернувшиеся от неё эхо-сигналы; толщиномер читает только заднюю стенку. Эта граница - сколько сигнала разбирается - и разделяет два типа изделий.
Что включить в запрос
Первый ответ может быть предложением, а не списком вопросов, если запрос содержит эти данные. Если значение неизвестно, пришлите описание задачи - мы уточним, что из неё следует.
- Материал и марка, крупнозернистый он или аустенитный
- Искомый дефект, как он, по предположению, образовался и где лежит в сечении
- Диапазон толщин сечения и чертёж соединения или геометрии
- Стандарт приёмки и уровень приёмки, на который работают
- Состояние поверхности на момент контроля
- Какие датчики предполагается применять, включая углы и частоты, если их задаёт стандарт
- Нужны ли сохранённые развёртки и письменный отчёт
- Работает ли прибор в цехе или на площадке и какое питание доступно
- Опорные меры и способы калибровки, которые есть на месте
- Количество, порт назначения и требуемая дата поставки
