Плоскодонного отражателя

а плоскодонное отверстие: б —

площадью Sb (плоскодонное отверстие), а как модель поры или шлака — сферу диаметром d. Как следует из (2.20), одинаковые амплитуды сигналов от этих двух отражателей наблюдают, когда значения А одинаковы. Отсюда условие d/(4A,)=Sj,A2; d=0,25 Sb/K. Если, например, диаметр диска равен 3 мм, а длина волны ультразвука 2,5 мм, то диаметр сферы, дающей такой же эхо-сигнал, равен 11 мм, т. е. в 3,7 раза больше. Таким образом, сфера значи-,тельно «худший» отражатель, чем диск, перпендикулярный направлению акустической оси.

Рис. 2.20. Пересчет эхосигнала от риски в эквивалентное плоскодонное отверстие

Таким образом, путь ультразвука несколько меньше длины ближней зоны, т. е. отражатели расположены в переходной зоне преобразователя. Для решения задачи следует пользоваться формулами (2.20) и (2.21), поскольку плоскодонное отверстие — точечный, а риска длиной 40 мм — протяженный отражатель. Отношение этих формул дает отношение эхосигналов от плоскодонного отверстия и риски

Порог чувствительности, т. е. минимальное выявляемое плоскодонное отверстие, имеет площадь 3,1 мм2, а диаметр 2 мм.

Основное отличие головных волн от поверхностных с точки зрения практики ультразвукового контроля — это нечувствительность к дефектам на поверхности изделия. На частоте 1,8 МГц головные волны не дают отражения от неровностей поверхности глубиной, до 0,5 мм. В то же время они позволяют обнаруживать дефекты на глубине 1... 10 мм от поверхности. Преобразователем типа дуэт в фокальной точке на расстоянии 25 мм от ПЭП обнаруживают плоскодонное отверстие диаметром 3 мм на глубине 5... 6 мм, а преобразователем типа тандем на той же глубине обнаруживается отверстие диаметром 4 мм на расстоянии до 70 мм от точки ввода.

В странах Европы основным типом отражателей также служит отверстие) с плоским дном. В США при контроле поковок и отливок чувствительность настраивают по плоскодонному отверстию, при контроле толстых сварных швов — по боковому цилиндрическому отверстию, а при контроле тонких швов — по угловому цилиндрическому отверстию, т. е. отверстию, образующему прямой угол: с донной поверхностью. Применение таких отражателей объясняется тем, что плоскодонное отверстие, наклонное к поверхности, выполнить довольно трудно.' Случайное изменение угла наклона ПЭП приведет к неперпендикулярности акустической оси плоскости дна отверстия, а это вызовет большие ошибки в настройке чувствительности.

Рис. 45. Плоскодонное отверстие (а), сегментный (б) и угловой (в) отражатели для контроля наклонным преобразователем .

Поскольку уровни чувствительности задаются Б единицах эквивалентной площади, основным видом искусственного дефекта является плоскодонное отверстие, ориентированное вдоль направления прозвучивания. Применяют также модели дефектов в виде бокового отверстия, уголкового отражателя.

Для настройки чувствительности используется обычно боковое цилиндрическое отверстие или отверстие с плоским дном определенного диаметра. При контроле качества сплавления баббита с вкладышем подшипника наиболее удобно использовать для настройки скорости развертки и чувствительности единый образец. Образец определенной толщины S имеет плоскодонное отверстие диаметром D; расстояние от поверхности образца до плоского дна отверстия 5 должно, быть равно толщине наплавленного слоя баббита после механической обработки. Диаметр отверстия можно принять равным 10 мм, так как увеличение диаметра уже не влияет на амплитуду эхо-сигнала, а использование меньшего отверстия значительно повышает чувствительность контроля, что приведет к необоснованному за-бракованию подшипника. Кроме того, возможно незаполнение баббитом углов пазов в виде "ласточкин хвост", что тоже будет выявляться в виде дефектов. Качество поверхности образца должно соответствовать качеству поверхности подшипника после механической обработки.

Чувствительность контроля (предельная или условная) настраивается соответственно по искусственным отражателям на испытательных образцах или по стандартному образцу № 1 или 2, а также по АРД-ди-аграммам. Тип и размеры отражателей должны оговариваться в НТД на контроль. Наиболее часто в практике контроля сварных соединений в качестве искусственного отражателя используют угловой (зарубка) и плоскодонное отверстие.

эхо-сигнала, эквивалентный размер плоскодонного отражателя и расстояние от него (глубину залегания дефекта). АРД-диаграммы являются хорошо отработанным и универ-

2,2.3. Контроль стальной трубы диаметром 2R — 500 мм (см. рис. 2.20) с толщиной стенки А=20 мм осуществляют на частоте 2 МГц наклонным преобразователем с пьезопластиной LxL= =20X20 мм и углом ввода а=45°, настраивая чувствительность по риске глубиной 6 = 2 мм и протяженностью 40 мм. Найти площадь эквивалентного плоскодонного отражателя.

Коэффициенты Аил для плоскодонного отражателя равен 5ь/Я2. Коэффициент Bf для риски вычисляют как коэффициент для полосы 6/А,, умноженный на коэффициент N для углового отражателя. Величина &А=2/1,6=1,25, поэтому пользуемся кривой / из рис. П. 14. Угол падения на внутреннюю поверхность 0 = »=arcsin[sino/(l— Л//?)]»а, поскольку Л/Л»0,08, Получаем N=1,7; ВР = \,7Ь1К,

Решение. Используя материалы п. 2.2.2 и 2.2.4, получим формулу акустического тракта для плоскодонного отражателя при контроле наклонным преобразователем:

Кривая LI получена при уровне Рис. 3.2. Истинная и условные протя-фиксации 3,14 мм2 (d=2 мм). Услов- женности дефектов, измеренные различная протяженность очень быстро воз-ными способами растает и остается всегда значительно больше истинного размера. Монотонное возрастание дает возможность достаточно точно отличать точечные и протяженные дефекты. Дефект считают точечным, если его условная протяженность, измеренная этим способом, равна или меньше условной протяженности плоскодонного отражателя, эквивалентного ему по максимальной амплитуде эхосигнала.

Преимущество рассмотренных когерентных методов контроля видно из сравнения изображений на С или В развертках при когерентном и некогерентном контроле. В последнем случае увеличение размеров дефекта типа плоскодонного отражателя вызывает увеличение размеров изображения только после того, как размеры дефекта приблизятся к размерам преобразователя. При когерентном способе контроля изображение дефекта с точностью до длины волны соответствует его истинным размерам.

Измерение эквивалентной площади дефектов и амплитуд эхо-сигналов. Эквивалентная площадь дефекта Sd — это площадь плоскодонного отражателя с зеркальной отражающей поверхностью, ориентированного перпендикулярно акустической оси, расположенной на той же глубине и дающего эхо-сигнал той же амплитуды, что и дефект.

Недостатком измерения эквивалентной площади дефекта с помощью испытательных образцов является необходимость достаточно большого их количества с различными диаметрами отверстий, расположенных на разной глубине. Другой способ измерения эквивалентного размера дефекта разработан И. Н. Ермоловым и И. Крукремером. Он базируется на использовании специальных АРД-диаграмм (амплитуда, расстояние, дефект) которые получают экспериментально или на основе расчетов. Для конкретного ПЭП диаграммы графически связывают между собой амплитуду эхо-сигнала, эквивалентный размер плоскодонного отражателя и расстояние от него (глубину залегания дефекта). АРД-диаграммы являются хорошо отработанным и универ-

амплитуда боковой волны эквивалентна амплитуде эхо-сигнала, отраженного от плоскодонного отражателя диаметром 5,2 мм, что на 15 ... 20 дБ выше амплитуды краевой волны.

Рис. 3.14. Зависимости амплитуды эхо-сигнала от диаметра плоскодонного отражателя для РС-ПЭП различной конструкции;

ной, распространяющейся параллельно стенке трубы. Такие условия распространения ультразвукового пучка выполняются, если расстояние по хорде между точками выхода излучателя И и приемника П [4] 2/ = 1/^21) Я — Я2 (Я — толщина стенки трубы), а призмы наклонены под определенными углами. С целью уменьшения интенсивности поверхностной волны и выравнивания чувствительности по толщине изделия применяют фокусирующие линзы или многослойные призмы с неравномерной скоростью по сечению, перпендикулярному падающему лучу. Благодаря этому при контроле не требуется поперечного сканирования ПЭП, причем уровень полезного сигнала таких ПЭП более высокий по сравнению с известными, что обеспечивает выявление небольших объемных и плоскостных дефектов. Например, при прозвучивании шва отраженным от плоскодонного отражателя диаметром 2Ь = = 0,8 мм лучом на глубине 2 мм уровень полезного сигнала равен