МЕТРОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ДЕФЕКТОСКОПИИ

Обнаружить и измерить дефект, оценить степень его допустимости для данной конструкции — в этом состоит главная за­дача ультразвукового контроля. Однако в полной мере эта задача не может считаться решенной по двум основным причинам. Первая причина — это большое разнообразие дефектов по отра­жательным свойствам, ориентации и расположению; вторая причина — ограниченная информативность реальных методик при определении природы (дешифровке) дефекта.

Полную информацию о размерах, ориентации и характере де­фекта можно получить, если проанализировать амплитудно-частотное распределение рассеянного от дефекта УЗ-поля в различных простран­ственных направлениях, т. е. получить диаграмму направленности де­фекта на различных частотах ультразвука. Такая пространственная диаграмма распределения отраженного от дефекта поля получила название индикатрисы рассеяния. Этот термин используется и при описании рассеянного поля дефекта на рабочей частоте.

При контроле совмещенным преобразователем регистрирует­ся только та часть энергии УЗ-импульса, которая возвратилась обратно к преоб­разователю, т. е. измеряется индикатриса обратного рассеяния. Пространственно-структурная форма индикатрисы рассеяния зави­сит от соотношений между параметрами акустического тракта (длиной волны, длительностью импульса, шириной пучка, ракур­сом озвучивания), с одной стороны, и размерами, конфигурацией, степенью шероховатости поверхности дефекта — с другой. Эти па­раметры дефекта определяют его характер с акустической точки зрения.

На практике полный амплитудный анализ индикатрисы обрат­ного рассеяния, включающий проведение большого числа измерений в от­дельных характерных точках и направлениях, весьма затруднен. Однако объем измерений не может быть сведен к минимуму из-за опасности потери важной информации о дефекте. Кроме того, необходимо использовать только такие информативные параметры дефекта, которые поддаются воспроизводимому изме­рению в любых условиях, любым оператором и выражаются в достаточно про­стой форме.

При идентификации дефектов обычно используется следующий набор измеряемых характеристик:

1) координаты дефекта;

2) амплитуда эхо-сигнала, пропорциональная размеру дефекта в плоскости, перпендикулярной оси ультразвукового пучка;

3) условная протяженность, определяемая длиной зоны перемещения преобразователя, в пределах которой фиксируется эхо-сигнал от выявленного дефекта;

4) условная высота, определяемая разностью глубин, измеренных в крайних положениях преобразователя при перемещении его перпендикулярно оси шва. Крайними положениями преобразователя при этом являются положения, соответствующие появлению и исчезновению эхо-сигнала от дефекта на развертке дефектоскопа, измеряют только при контроле наклонным преобразователем;

5) число дефектов, приходящихся на единицу длины;

6) условное наименьшее расстояние между дефектами, которое измеряется длиной зоны, в пределах которой не фиксируются эхо-сигналы от выявленных дефектов.

Для оценки характера дефекта (компактный, плоскостной , протяженный) необходимо использовать дополнительные информативные признаки.

Модели дефектов

Естественные дефекты в изделии могут иметь различную форму, ориентацию и акустические свойства, которые заранее неизвестны, поэтому при анализе эхо-метода формулы акустического тракта выводят для моделей дефектов в виде полых отражателей простой формы: тонкого диска, сферы, цилиндра, тонкой полосы, плоскости. Физическая реализация некоторых моделей дефектов представляет большие технологические трудности, поэтому при экспериментах и производственном контроле модели дефектов заменяют искусственными отражателями: диск – плоскодонным отверстием, сферу – отверстием со сферическим дном и так далее. Амплитуды эхо-сигналов от моделей дефектов и искусственных отражателей мало отличаются, когда их размеры больше длины волны ультразвука. В противном случае амплитуды эхо-сигналов могут не совпадать. Наиболее широкое распространение нашел искусственный дефект типа плоскодонного отверстия, который удовлетворительно моделирует небольшие расслоения, трещины. Боковое цилиндрическое отверстие имитирует протяженные шлаковые включения, цепочки пор. Протяженная плоскость соответствует донному сигналу, по которому удобно выполнять настройку, а также имитирует протяженные расслоения. Цилиндрическую вогнутую поверхность используют в стандартных образцах для получения максимального эхо-сигнала и определения точки ввода преобразователя.