Многократно отраженным

Между пластиной 5 и объективом 6 Возникает интерференция многократно отраженных лучей. Картину интерференции, локализованную на поверх-

Импульсные толщиномеры. Импульсные толщиномеры, как правило, работают по принципу измерения времени t распространения ультразвукового импульса в изделии от поверхности ввода УЗК до донной поверхности и обратно. При этом измеряемая толщина а — V2c/. Действие импульсных толщиномеров может быть основано на измерении частоты повторения многократно отраженных в изделии импульсов УЗК, частоты или периода свободных колебаний или изменении амплитуды при сквозном прозвучивании. Эхо-импульсные толщиномеры делят на приборы для контроля изделий с хорошо обработанными (Rz ^ 40 мкм) параллельными поверхностями (группа А) и грубо обработанными, корродированными

При обратном прохождении импульса через слой каждый из многократно отраженных от его границ при прямом прохождении импульсов образует свою сумму аналогично тому, как это было рассмотрено при прямом прохождении. Вклад в амплитуду результирующего импульса вносят только те многократно отраженные от границ слоя импульсы, для которых суммарная временная задержка относительно падающего импульса не превышает его длительности. Возмущение, создаваемое в среде 3 после двукратного прохождения слоя в прямом и обратном направлениях для совмещенной схемы контроля, можно вычислить по формуле

Таким образом, прошедший импульс, в отличие от известных решений, описывается конечной суммой многократно отраженных импульсов, амплитуда которых убывает с ростом числа отражений не только благодаря коэффициентам отражения от границ слоя, но и в связи с уменьшением энергетических коэффициентов. Так как максимум амплитуды прошедшего импульса формируется в области максимума амплитуды исходного импульса, то число М импульсов, характеризующих амплитуду прошедшего импульса, определяется целой частью соотношения

Большую часть тонкостенных труб контролируют эхо-методом. Колебания вводят в стенку трубы под углом, превышающим первый критический угол. При этом в стенке трубы распространяется довольно сложный волновой фронт, который в некотором приближении можно считать состоящим из многократно отраженных сдвиговых волн (при малых толщинах стенок и больших диаметрах, например, при контроле сильфонных труб), переходящих в нормальные волны.

Метод Фурье наиболее удобен для получения решения на больших расстояниях и при больших значениях времени. Для небольших значений времени и малых расстояний более эффективны другие методы. Достаточно подробно была изучена задача о распространении неустановившихся продольных волн в слоистой среде перпендикулярно направлению слоев. Исследование неустановившихся волн осложняется наличием многократного отражения и преломления как на границах раздела слоев, так и на внешних границах среды. Взаимодействие многократно отраженных и преломленных волн напряжений может привести к высокой концентрации напряжений во внутренних точках среды.

Метод акустической эмиссии имеет также и некоторые недостатки. Основным недостатком, ограничивающим широкое распространение метода, является сложность расшифровки результатов контроля, обусловленная тем, что на волновой процесс акустической эмиссии накладываются паразитные акустические параметры многократно отраженных волн, шумов от работы машин, нагружающего тела и окружающей среды. Применение фильтров и систем защиты только частично снижает влияние этого воздействия. Уникальность оборудования и отсутствие его промышленного изготовления не позволяют распространить метод дальше сферы экспериментального применения.

ВНИИНКом в содружестве с НИИхиммашем создан ультразвуковой структурный анализатор УС-12И (рис. 43) для контроля структуры серых, высокопрочных чугунов и крупнозернистых материалов. Прибор работает в диапазоне частот от 0,25 до 5 МГц. Обеспечение необходимой точности и оперативности измерений коэффициента затухания достигается применением электронной схемы измерения логарифма отношения амплитуд двух импульсов и схемы автоматического деления этого отношения на толщину изделия. Измерение скорости УЗК осуществляется путем счета числа импульсов УЗК, многократно отраженных от плоскопараллельных граней изделия, вмещающихся в интервал времени, пропорциональный толщине изделия. Результат измерения индицируется на цифровом индикаторе. В приборе реализован разработанный НИИхиммашем относительный двухчастотный метод ультразвукового структурного анализа. Структурный анализатор выполнен на полупроводниковых приборах и микросхемах.

Варианты этого метода предполагают возможность перемены функций излучателя и приемника (как отмечалось выше), перемещения приемника 2 поперек сварного шва, использования однократно или многократно отраженных волн (рис. 2.79, б), изменения типов излучаемых и принимаемых волн.

Аппаратура. Применяют универсальные и специализированные эходефек-тоскопы. Контроль обычно ведут на частотах 2 ... 5 МГц, что позволяет контролировать слои толщиной > 1,5 мм. В специализированных дефектоскопах для расширения диапазона толщин наружных слоев конструкций, доступных контролю, используют высокие (до 25 МГц) частоты. Частоту выбирают так, чтобы толщина h металлического слоя составляла не менее половины длины волны. Для автоматической сигнализации о выявленных дефектах строб АСД дефектоскопа настраивают так, чтобы сигнализация срабатывала при увеличении продолжительности времени затухания многократно отраженных импульсов в металлическом слое.

Информативным параметром метода служит затухание многократно отраженных УЗ-импульсов, вызванное различными неоднородностями структуры материала ОК. Количественно это затухание оценивают критерием, который в иностранной литературе называют stress wave factor (SWF). Ввиду отсутствия в русском языке соответствующего термина и трудности адекватного перевода (буквально: коэффициент волны напряжения) будем пользоваться его английской аббревиатурой - SWF.

Основной способ контроля — эхометод с использованием совмещенного наклонного преобразователя поперечных волн (рис. 3.14). Корень шва контролируют прямым (непосредственно выходящим из преобразователя) лучом (положения преобразователей Л и В), а верхнюю часть шва — однократно отраженным лучом (положения С и D). Контроль двукратно или многократно отраженным лучом нежелателен ввиду сильного расхождения пучка лучей и его искажения при отражениях. Для проверки всего сечения сварного шва преобразователь перемещают, как показано на рис. 3.14, б пунктиром вверху, между крайними положениями А и D. В положении А преобразователь обыч-

ный методы. Угол ввода колебаний выбирают таким, чтобы расстояние от преобразователя до шва было как можно меньшим, а направление луча —-возможно близким к нормали по отношению к сечению, в котором площадь ожидаемых дефектов максимальна (рис, 66). Контроль ведут прямым и однажды отраженным лучами. Двукратно и многократно отраженным лучом контролируют в случае, когда размеры усиления шва не позволяют прозвучивать его прямым или однократно отраженным лучом при оптимальном угле ввода луча.

Для механизированного УЗК сварных швов прямошовных газонефтепроводных труб диаметром 530 ... 1420 мм и толщиной стенки 8 ... 12,5 мм применяют установку ИЭС им. Е. О. Патона типа НК-Ю5 [56]. Она содержит два ПЭП с / = 2,5 МГц, а = = 50°, расположенных по обе стороны от шва и работающих в совмещенном режиме. Для исключения поперечного сканирования с одновременным обеспечением выравнивания чувствительности по высоте шва применяют прозвучивание многократно отраженным пучком. В процессе контроля труба перемещается по роликам, а ПЭП остаются неподвижными. Электронный блок установки включает в себя два серийно выпускаемых дефектоскопа типа УД-10УА. Места дефектов автоматически отмечаются краско-

В нефтехимическом машиностроении широко распространены механизированные и автоматизированные ультразвуковые установки типа УКСА (НИИХИММАШ) для контроля качества стыковых, кольцевых и продольных сварных швов большого диаметра (1000 ... 4200 мм) с толщиной стенки Н = 8 ... 40 мм [56]. Акустические системы, как и в установках НК-105 (ИЭС им. Е. О. Патона), содержат два преобразователя на частоту 2,5 МГц, расположенных по разные стороны от шва и работающих по трех-тактовой схеме: первый такт — излучает и принимает первый ПЭП, второй такт — излучает и принимает второй ПЭП и третий такт — излучает первый, а принимает второй. Последний такт служит для слежения за качеством акустического контакта и корректировки чувствительности электрического тракта с помощью блока АРУ. Сварные швы с Н — 8 ... 18 мм контролируют за один проход благодаря прозвучиванию сварного шва многократно отраженным пучком, а с Н = 20 ... 40 мм за несколько проходов путем построчного сканирования. Для контроля кольцевых сварных швов акустический блок поворачивают вокруг вертикальной оси на 90° с помощью механизма поворота. Сварной шов обечайки относительно акустического блока перемещают приводом ролико-опор. При контроле продольных швов механизм сканирования и электронный блок транспортируют на самоходной платформе по рельсовому пути. Механизм сканирования включает в себя тележку с механизмом подъема, механизм поворота, корректор, механизм раздвигания ПЭП и акустические преобразователи. Электронный блок состоит из двух дефектоскопов или электронной стойки УД-81А, блока управления, пульта управления, дефек-тоотметчика, регистрирующего устройства.

степени заменены новыми. К старым методам автор относит ультразвуковой резонансный и импульсный методы с измерением толщины по многократно отраженным эхо-сигналам. Эти методы нельзя использовать при измерении стенок труб с коррозионным и эрозионным износом. Согласно физике явлений в этом случае применим лишь импульсный метод с оценкой толщины по первому эхо-сигналу. Наилучшие результаты, по мнению автора, дает использование ультразвуковых искателей раздельно-совмещенного типа. Такими искателями при частоте УЗК 6 МГц можно выявлять отверстия диаметром 1 мм на глубине 1,2 мм. Прибор УСИП-ЮВ, снабженный раздельно-совмещенными искателями, на частоте 6 МГц позволяет измерять изделия толщиной 1—10 мм с погрешностью, не превышающей ±0,1 мм. При этом возможен контроль при наличии непараллельности граней до 10°. Скорость контроля составляет две-три точки в минуту.

ВНИИНК[65] ДУК-15 ЦЛАМ Трубы 159—529 2—100 Эхо-теневой многократно отраженным лучом Построчный, параллельно продольной оси шва Диаграммная лента самописца, кр аскоотметчи к

Контроль сварных соединений производят прямым, однократно отраженным, двукратно и многократно отраженным лучами.

а — прямым лучом; б— однократно отраженным лучом; в — двукратно отраженным лучом; г — многократно отраженным лучом

Наиболее эффективным общим средством защиты от СВЧ-излучения являются экраны из хорошо проводящих материалов (алюминий, латунь, сталь и др.) в виде листов толщиной 0,5—2 мм или сетки с ячейками размером в несколько миллиметров. Экраны не должны иметь отверстий и щелей, соизмеримых с длиной волны СВЧ-излучения и резко ухудшающих защитные свойства. Сеточные экраны дают меньшее затухание излучения, но сквозь них видно аппаратуру, они пропускают воздух и могут быть легко установлены и сняты. Чтобы устранить возможность облучения многократно отраженным излучением, используют поглощающие материалы из резины с повышенным содержанием сажи, ферромагнитный порошок со связующим диэлектриком, пенополистирол или волокнистые материалы, пропитанные графитом, и другие слабопроводящие материалы. Наилучшие результаты получаются при нанесении на металлический экран поглощающего материала с ребристой многократно отражающей и поглощающей поверхностью.

Прямой преобразователь помещают в положение J на рис. 2.51, а наклонный - в положение G и выявляют отверстие многократно отраженным лучом. Однако дефектоскопы с абсолютной чувствительностью 90... 100 дБ позволяют обнаруживать цилиндрическое отверстие диаметром 1,5 мм с большим запасом чувствительности.

Для проверки всего металла соединения преобразователь перемещают поперек и вдоль шва (рис. 5.1, б). Его направляют перпендикулярно оси шва, а затем контроль повторяют, поворачивая преобразователь на угол 10 ... 15° влево и вправо. В некоторых методиках рекомендуется поворачивать преобразователь во время его движения, но при этом возрастает вероятность пропуска дефектов. ГОСТ 14782 допускает также прозвучивание многократно отраженным лучом (т.е. лучом, отраженным 2-3 раза от поверхностей основного металла), однако при этом способе трудно