Общие принципы разработки методики контроля.

Разработка методики дефектоскопии или проектирование установки для автоматического контроля начинается с выбора схемы контроля: метода контроля, типа волн, поверхности, через которую вводятся УЗК, угла ввода. Для контроля металла применяют в основном эхо-теневой и зеркально-теневой методы. Предпочтение отдается эхо-методу, как наиболее чувствительному и помехоустойчивому. Теневым методом контролируют тонкие, слоистые (например, наяные) металлы с простой формой поверхности. Как правило, он требует доступа к двум поверхностям изделия. Зеркально-теневой метод применяют при доступе к одной поверхности, когда дефекты не дают эхо-сигнала (например, из-за наличия мертвой зоны или в связи с неблагоприятной ориентацией дефекта), но ослабляют донный сигнал. Дельта, дифракционно-временной и эхо-зеркальный методы помогают обнаруживать вертикальные дефекты сварных соединений. Сквозной эхо-метод применяют для автоматического контроля толстых листов.

Тип волн выбирают следующим образом. Продольными и поперечными волнами контролируют изделия значительной толщины – в несколько раз больше длины волны. Продольные волны, в основном, применяют, когда ультразвук вводят нормально или под небольшим углом к поверхности, а поперечные – при наклонном вводе.

Волны в пластинах применяют для контроля листов, оболочек, труб с толщиной стенки, соизмеримой с длиной волны. Волнами в стержнях проверяют проволоки и прутки, диаметр которых соизмерим с длиной волны. Поверхностными волнами выявляют дефекты на поверхности изделия; чувствительность уменьшается с увеличением глубины и практически достигает нуля на глубине, равной длине волны. Сложная форма поверхности изделия не является препятствием для контроля, поскольку поверхностная волна следует за всеми ее изгибами, для выявления подповерхностных дефектов применяют головные (продольные подповерхностные) волны, возникающие при наклонном падении УЗК на поверхность изделия под углом, равным первому критическому. Эти волны нечувствительны к неровностям и дефектам на поверхности изделия глубиной до 0,5 мм и достигают максимума чувствительности на глубине 5 – 10 мм от поверхности.

Направление УЗК должно быть таким, чтобы обеспечивалось надежное выявление наиболее опасных дефектов, особо ответственные изделия контролируют несколько раз при различных направлениях УЗК.

Выявляемость дефектов в большой степени зависит от направления продольных и поперечных волн. При включении преобразователей по совмещенной схеме для достижения оптимальной чувствительности к реальным дефектам волны должны падать на плоскость дефекта перпендикулярно или отражаться от дефектов и поверхности, расположенной вблизи них. Ориентация дефектов значительно меньше влияет на выявляемость при контроле волнами в пластинах и стержнях, в которых одинаково хорошо выявляются поперечные и продольные дефекты. Исключение составляют случаи, когда дефект попадает в область, в которой напряжения равны нулю. В этом случае для получения достаточно большого сигнала от дефекта следует изменить моду волны (например, путем изменения частоты, на которой ведется контроль).

Поверхность, через которую вводятся УЗК, должна быть относительно ровной, не иметь выступов и выемок, мешающих перемещению преобразователя, поэтому удобнее контролировать заготовки изделий.

При контроле изделий с криволинейной выпуклой поверхностью радиусом менее 200-250 мм наклонными преобразователями рекомендуется использовать опоры, стабилизирующие положение преобразователя на поверхности. При радиусе поверхности менее 75 мм следует притирать преобразователь к поверхности изделия. При контроле изделий по вогнутой поверхности притирку необходимо осуществлять при радиусе менее 400-500 мм.

При контроле тонких изделий прямыми преобразователями используют раздельно- совмещенные (РС) преобразователи с прямоугольными пластинами, ориентированными так, чтобы увеличить ширину контролируемой полосы.

Качество поверхности должно обеспечивать достаточно высокую стабильность акустического контакта между преобразователем и изделием, так чтобы изменения чувствительности не превышали 4 дБ. При контроле контактным способом прямым преобразователем хорошие результаты получают при параметре шероховатости R_z=10 мкм (R_a=2,5 мкм). При контроле наклонными преобразователями и прямыми преобразователями с эластичным протектором допустимо увеличение шероховатости до R_z=40 мкм. Волнистость поверхности должна быть не более 1 мм на площади 50´50 мм². Благодаря применению щелевого, иммерсионного или бесконтактного способов возбуждения и приема УЗК требования к поверхности снижаются. Во всех случаях недопустимо наличия на поверхности отслаивающейся окалины, грубых неровностей или покрытий, препятствующих прохождению УЗК.

При контроле контактным методом поверхность ввода изделия покрывают хорошо смачивающей контактной жидкостью (машинным или трансформаторным маслом, глицерином, клейстером и т.п.). Если поверхность ввода расположена вертикально, то применяют вязкие контактные жидкости.

В случае контроля иммерсионным и щелевыми способами используют воду, освобожденную от пузырьков воздуха путем отстоя. Иногда в воду добавляют вещества (например, спирт) для улучшения смачивания поверхности изделия и ингибиторы (например, азотнокислый натрий), предохраняющие от коррозии. Для того чтобы сигналы многократных отражений импульса в иммерсионной жидкости не попадали в зону, в которой могут появляться сигналы от дефекта, толщина слоя жидкости должна быть больше , где b – толщина изделия; с и с_ж – скорости УЗК в изделии и жидкости.

При настройке аппаратуры следует руководствоваться следующими основными рекомендациями.

Частоту ультразвука выбирают возможно более высокой, но ее снижение бывает необходимым при контроле металлов с большим затуханием ультразвука в изделии с сильно шероховатой поверхностью.

Чувствительность выражают размером минимально выявляемого искусственного дефекта (обычно - плоскодонного отверстия). Его указывают в технической документации как уровень фиксации (контрольный уровень). При поиске дефектов чувствительность завышают (обычно на 6 дБ) – это поисковый уровень. В технической документации указывают также браковочный уровень – размер плоскодонного отверстия, соответствующего недопустимому значению амплитуды эхосигнала.

Скорость и задержку развертки эхо-дефектоскопа регулируют таким образом, чтобы линия развертки соответствовала пути УЗК в контролируемой части изделия. Изделия большой толщины иногда контролируют по слоям, т.е. изделие разбивают по толщине на несколько зон, которые проверяют последовательно при соответствующем регулировании системы развертки и чувствительности.