Технология ультразвукового контроля

Технологический процесс УЗ контроля включает в себя следующие технологические операции: 1) оценку дефектоскопии; 2) подготовительные работы; 3) настройку аппаратуры; 4) поиск и обнаружение дефектов; 5) измерение координат; 6) измерение размеров дефектов; 7) определение формы дефектов; 8) оценку допустимости дефектов; 9) оценку качества изделия; 10) оформление результатов контроля.

Понятие дефектоскопичности представляет собой совокупность свойств изделия, определяющих возможность проведения контроля с заданной достоверностью. На дефектоскопичность конструкций влияет множество факторов. Основные из них: толщина и кривизна изделия, наличие доступа для проведения контроля, структура материала, наличие ложных отражателей, способы сварки.

Изделие можно считать дефектоскопичным в случае:

1. Если центральный луч ультразвукового пучка проходит выше центра шва при прозвучивании прямым лучом;

2. Если минимально выявляемый дефект независимо от его координат и ориентации обнаруживается на фоне помех с запасом чувствительности не менее 6 дБ и разрешением по времени не менее 1 мкс.

3. Первый критерий связан только с геометрией изделия, второй с акустическим свойствами материала и наличием конструктивных или технологических особенностей вызывающих ложные сигналы.

При оценке по первому критерию необходимо, чтобы ширина зоны сканирования должна быть достаточной для прозвучивания всего сечения шва (пример коробчатая балка).

При оценке по второму критерию изделие считают дефектоскопичным если

; <<λ (28)

, т.е. структура упорядочена (δ – коэффициент затухания; r – средний путь ультразвука в металле; - средний размер зерна; λ – длина волны).

Смысл первого условия в том, что ослабление эхо-сигнала за счет затухания при любом расстоянии не должно превышать 6 дБ. Например, контроль эхо-методом нормальным преобразователем листа толщиной (δ) 100 мм будет достаточно надежным, если коэффициент затухания не превышает значения δ = 0,7/2х100 = 0,0035 1/мм = 0,3 дБ/мм.

Второе условие регламентирует размер зерен, при которых рассеяние ультразвуковой волны в материале оптимально. Крупнозернистая структура с хаотичным расположением зерен вызывает интенсивное рассеяние УЗ-лучей на произвольно ориентированных границах зерен (структурная реверберация). Это приводит к высокому уровню акустических помех и большому затуханию. По этой причине затруднен контроль изделий с литой структурой: литые поковки и изделия из них, швы электрошлаковой сваркой, аустенитные сварные швы.

Одним из показателей определяющих дефектоскопичность изделия, является способ сварки. УЗ-контроль изделий, выполненных контактной сваркой, трением давлением, диффузионной, взрывом малодостоверен, т.к. выявляемость дефектов типа «слипания» низка (~ 50 %). Это связано с тем, что слипания имеют незначительное раскрытие (~10-6 мм) и свободно пропускают ультразвук.

Подготовка к контролю

Качество поверхности должно обеспечивать максимальное прохождение УЗ волн. Для этого необходимо освободить контролируемое изделие от неплотно прилегающих наслоений, не пропускающих ультразвук (окалина). Для этого удаляют окалину, забоины, изоляцию, задиры, брызги, сварочный флюс.

Оптимальной является Rz ≤ 20÷40 мкм. Обратная поверхность также должна обеспечивать зеркальное отражение. Из соотношения Рэлея это условие

(29)

где α – угол между нормалью и падающим лучом.

Если данная поверхность покрыта защитными покрытиями (плакирующим слоем), то необходимо учитывать дополнительные потери. Необходимо учитывать также накипь или коррозию на данной поверхности, которые приводят к резкому снижению амплитуды данного сигнала.

Важно учитывать тип контактирующей жидкости. Она должна обладать хорошей смачиваемостью, оптимальной вязкостью и однородностью (отсутствие пузырьков). Она определяется геометрией изделия, температурой.