Оценка дефектоскопичности изделия

Под дефектоскопичностью понимают совокупность свойств изделия, определяющих возможность проведения контроля с заданной достоверностью.

На дефектоскопичность конструкции влияют толщина и кривизна изделия, наличие доступа для проведения контроля, технология изготовления, структура материала, наличие ложных отражателей и др.

Изделие считают полностью пригодным к контролю (дефектоскопичным), если:

1. Центральный луч ультразвукового пучка при оптимальной (обеспечивающей заданную достоверность) схеме прозвучивания хотя бы один раз проходит через все точки контролируемого сечения;

2. Подлежащий фиксации минимальный дефект независимо от его координат в изделии выявляется на фоне шумов с запасом чувствительности не менее 6 дБ и разрешением во времени не менее 1 мкс (под шумами понимаются электрические и структурные помехи, ложные сигналы).

Первый критерий связан только с геометрией изделия, второй - с его акустическими свойствами и наличием конструктивных или технологических особенностей, вызывающих ложныйсигналы.

При оценке по первому критерию к изделию предъявляют следующие требования.

Геометрическая форма поверхности в зоне прохождения УЗ-колебаний должна быть достаточно простой, по возможности близкой к плоской. В зоне сканирования не должно быть резких изломов поверхности (выступов, проточек), приваренных элементов, отверстий, искажающих путь УЗ-луча и играющих роль мешающих отражателей. Ширина зоны сканирования должна быть достаточной для перемещения преобразователя по заданной схемой контроля траектории.

На практике при оценке контролепригодности на чертеж контролируемого сечения изделия наносят следы УЗ-лучей при различных положениях преобразователя и оценивают степень перекрытия сечения сеткой лучей. Если часть сечения остается недоступной для прозвучивания, изделие считают ограниченно дефектоскопичным.

Степень дефектоскопичности можно повысить изменением конструкции изделия или введением специальных требований при подготовке изделий к контролю. Так, увеличение проектной длины внутренней расточки торцов труб под сварку обеспечивает контроль отраженными лучами ранее недоступной верхней частисварного соединения. С той же целью удаляют выпуклость сварного шва.

При оценке по второму критерию изделие считают полностью пригодным к контролю, если

где - коэффициент затухания; r — полный путь ультразвука в металле; d - средний размер структурного зерна; λ - длина волны.

Смысл первого условия в том, что ослабление эхо-сигнала за счет затухания при любом расстоянии до дефекта не должно превышать 6 дБ. При этом обеспечивается уверенное обнаружение дефекта требуемого минимального размера на максимальном удалении от преобразователя. Например, контроль листа толщиной 100 мм эхо-методом с использованием нормального преобразователя будет достаточно надежен, если коэффициент затухания материала листа не превышает значения

Второе условие регламентирует размер зерен и их ориентацию, при которых расстояние УЗ-волны в материале оптимально с точки зрения образования структурных акустических помех. Крупнозернистая структура с хаотичным расположением зерен, как известно, вызывает интенсивное многократное рассеяние УЗ-волн на произвольно ориентированных границах зерен (структурная реверберация). Это приводит к высокому уровню акустических (реверберационных) помех и большому затуханию. По этой причине затруднен контроль литой структуры (литые поковки и изделия из них, швы электрошлаковой сварки и сварки, выполненной аустенитными электродами). Уровень структурных помех и затухание снижаются после термической обработки изделия, которая стабилизирует и размельчает структуру металла. В связи с этим сдаточный контроль проводят после окончательной термообработки.

Весьма затруднен контроль изделий с неоднородной структурой, когда различные участки изделия отличаются по химическому составу, физическим и механическим свойствам. Структурной неоднородностью по толщине и длине могут отличаться изделия металлургического производства - поковки, листы при нестабильности и нарушениях технологии изготовления. К этой группе можно отнести сварные, паяные, клеевые соединения, а также изделия из композиционных, биметаллических и плакированных материалов. Неоднородность структуры, влияя на стабильность акустических свойств (прежде всего скорости УЗ-колебаний, коэффициента затухания), приводит к неравномерной чувствительности, погрешностям измерения координат дефектов.

По акустическому критерию дефектоскопичность оценивают путем предварительных измерений размера зерна структуры и коэффициента затухания на различных участках изделия. В производственных условиях оценивают «прозвучиваемость» изделия прямым измерением донных сигналов и уровня шумов. По данным чтих измерений с помощью АРД-диаграмм определяется выявляемость дефектов с заданной эквивалентной площадью.

Дефектоскопичность изделия из материалов с заведомо стабильными акустическими свойствами можно оценить на основании имеющегося опыта контроля и таблиц акустических свойств материалов. Хорошо прозвучиваются изделия из углеродистой и низколегированной стали, титана, алюминия, характеризующихся мелкозернистой структурой и низким коэффициентом затухания. Гораздо хуже контролируются медь, чугун, пластмассы, пористые материалы вследствие крупного зерна и высокого коэффициента затухания.

Под ложными отражателями подразумевают непровары при сварке, центральные зоны поковок с крупным зерном, различные конструктивные элементы, расположенные вблизи или даже внутри контролируемого объема (отверстия, галтели, подкладки, выпуклость и вогнутость сварных швов).