Раздельно совмещенного

Очевидно, преобразователи автокалибрующегося толщиномера должны быть раздельно-совмещенными (PC) и содержать минимум два пьезоэле-мента, один из которых всегда играет роль приемника головных волн и располагается на жестко фиксированном расстоянии (базе) az от излучателя.

Расчет коэффициентов прохождения продольной DI и поперечной Dt волн по энергии для границы плексиглас—сталь, рассчитанные по формулам (1.35) и (1.36), представлен на рис. 1.12. В области малых углов падения (0 ... 10°) в стали существует практически только продольная волна. Эту область используют для возбуждения продольных волн раздельно-совмещенными преобразователями. Далее, вплоть до первого критического угла, идет область одновременного существования волн двух типов. Эту область углов в дефектоскопии используют редко. При первом критическом угле наиболее интенсивно возбуждается головная волна. В интервале между первым и вторым критическими углами существует только поперечная волна. Эту область наиболее часто используют в дефектоскопии для возбуждения в контролируемом материале поперечных волн. За вторым критическим углом при определенном угле падения возбуждается поверхностная волна.

В канале схемы зеркального эхо-метода используют ПЭП типа ИЦ-52 с переменным углом ввода (см. гл. 3), что позволяет при постоянной базе (максимальное расстояние между ПЭП равно 250 мм) контролировать швы толщиной до 250 мм. Как и в установке ИДЦ-12, акустические блоки размещены в металлическом корпусе для создания локальной иммерсионной ванны. Акустический блок укреплен на специальном манипуляторе с возможностью его полного разворота в плоскости, параллельной продольной оси сосуда, а также самоустановки на контролируемой поверхности. Благодаря этому можно произвольно ориентировать плоскость прозвучивания и легко, вручную, перестраивать акустическую систему. Электронный блок имеет шесть автономных каналов. Два резервных канала предусмотрены для контроля подповерхностного слоя раздельно-совмещенными ПЭП с использованием головных волн. Все каналы, кроме канала ЗЭМ, снабжены специально разработанной системой временной автоматической регулировки чувствительности (ВАРЧ), компенсирующей затухание звука. Каждый из каналов имеет выход на осциллогра-

Эквивалентную площадь S, измеряют площадью искусственного отражателя (дна плоскодонного отверстия), расположенного на той же глубине, что и дефект и дающего эхо-сигнал такой же амплитуды. Аналогично определяют эквивалентный диаметр. При измерении эквивалентного размера дефекта по совмещенной схеме наклонным преобразователем ось плоскодонного отверстия соосна акустической оси пучка, при измерении раздельно—совмещенными преобразователями ось отверстия перпендикулярна поверхности.

Дефектоскопия осуществляется УЗ методом с помощью дефектоскопов ДУК-66ПМ, УД-11ПУ, УД2-12 несколькими преобразователями: типовыми нормальными на частоту 2,5 МГц или 1,25 МГц для контроля галтелей первой (I) и второй (II); специальными наклонными с углом призмы 10°, 13° на частоту 2,5 МГц для контроля подступичной части осей с подшипниками качения; типовыми наклонными с углом призмы 30° (40°, 50°) на частоту 2,5 МГц для контроля подступичной части цилиндроконических осей с подшипниками качения и с подшипниками скольжения; типовыми раздельно-совмещенными малогабаритными на частоту 5 МГц для контроля подступичной части цилиндрических осей с подшипниками качения.

Для проверки листов толщиной от 0,1—0,2 до 8—10 мм используют нормальные волны. Листы большей толщины проверяют продольными волнами прямыми или раздельно-совмещенными искателями, дополняя в некоторых случаях эту проверку контролем поперечными волнами. Опыт показывает, что контроль листов нормальными волнами имеет высокую чувствительность и позволяет выявлять как внутренние, так и поверхностные дефекты.

При выборе схемы сканирования стремятся к тому, чтобы каждый элементарный объем был прозвучен в трех взаимно перпендикулярных направлениях. Перед контролем контактную поверхность размечают на участки с координатной сеткой SO X 50 или 100 х 100 мм в зависимости от размеров поковки. Поковки брусков, пластин, колец и труб с фланцами с толщиной стенки 40—300 мм прозвучиваются прямыми искателями, а с толщиной стенки 10—40 мм — раздельно-совмещенными. Для выявления радиальных трещин в поковках колец и труб используют также наклонные искатели с углом 30 и 40°.

Стабильность акустического контакта при контроле прямыми и раздельно-совмещенными искателями проверяют по наличию донного сигнала. Исчезновение донного сигнала в процессе сканирования на отдельных участках поковки свидетельствует о наличии дефектов, поэтому эти участки подвергают дополнительному контролю (прозвучиванию с различных плоскостей прямыми и наклонными искателями на различных частотах и пр.).

Измерения производили раздельно-совмещенными искателями двух типов: серийно выпускаемым диаметром 25 мм (PC) и малогабаритным специальной конструкции диаметром 8 мм (РСМ). При измерении плоских ступенчатых образцов толщиной свыше 5—6 мм прибором УДМ-Ш нормальным искателем по первому донному эхо-сигналу относительная ошибка измерений не превышала 1—1,5% (рис. 31). Резкое возрастание ошибки измерений наблюдалось при толщине образца менее 5 мм. Например, при 3 мм она достигала 7—8%. Для искателя типа РСМ при этой толщине ошибка не превышала 2%. Погрешность измерений резонансным прибором ТУК-3 для образцов толщиной 1—25 мм не превышала 1—1,5%. Указанные выше данные о точности измерений совпадают с паспортными данными на приборы УДМ-1М и ТУК-3.

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.

Материал трубы—сталь 20. Внутренняя поверхность трубы подверглась коррозионному разрушению (язвенная коррозия) на глубину 2—8 мм. Перед измерениями на внешней поверхности трубы через каждые 2 мм были нанесены метки. Измерения производили раздельно-совмещенными искателями — малогабаритным (РСМ) и обычным (PC), которые входят в комплект прибора

Контроль сплошности основного металла (в объеме от 15 до 30%) сосудов и трубопроводов ультразвуковым методом в соответствии с [100, 103, 114-116] и специальными методиками, учитывающими специфику развития водородного расслоения, проводят в зонах шириной 200 мм по обе стороны от контролируемых сварных швов и ПОУ. Остальные зоны обследуют согласно карте контроля. УЗК основного металла конструкции осуществляют с помощью прямого раздельно-совмещенного преобразователя (частота 4-5 МГц, рабочий диаметр не более 18 мм) путем многократного дискретного линейного сканирования дефектного участка конструкции в продольном направлении с шагом не более 20 мм. В области контура дефекта и в примыкающей к ней зоне шириной 100 мм шаг сканирования не должен превышать 10 мм. При малых размерах дефектов в плане (менее 50 мм) и их условной высоте более 20% толщины стенки конструкции проводят сплошное сканирование. Условные линейные размеры протяженных (более 50 мм) дефектов определяют с точностью не менее одного шага сканирования, а глубину их залегания — не менее ±0,3 мм.

а — прямого; б -=• наклонного; в ->•* раздельно-совмещенного

Это выражение, в частности, описывает акустический тракт раздельно-совмещенного и наклонного совмещенного преобразователей с дисковым отражателем, ориентированным нормально к оси преобразователя. Применительно к схеме тандем в (2.12) и (2.13) достаточно ввести коэффициент отражения R00(a^) на донной поверхности.

где гы — расстояние от точки ввода до центра дефекта в металле. Выше (см. подразд. 1.3) показано, что для прямого ПЭП г2 = = /yz, а для наклонного и раздельно-совмещенного

Обобщенная структурная схема дефектоскопа, реализующего метод отражений при непрерывном излучении упругих колебаний, приведена на рис. 4.6. При перемещении раздельно-совмещенного преобразователя 3 по контролируемому объекту 8 со скоростью vc эхо-сигнал, отраженный от дефекта, имеет частоту /пр, отличную от частоты /о на значение Ря, определяемое выражением (4.1). В приемном устройстве осуществляется подавление (компенсация) сигналов с частотой /„ генератора, усиление и выделение сигналов

Экспериментально установлено, что частоту 5,0 МГц использовать нецелесообразно из-за высокого уровня шумов и большого затухания. Наиболее четкий данный эхо-сигнал был получен при использовании раздельно-совмещенного пьезопреобра-зователя на частоту 2,5 МГц. Затухание составляет 8—10 дБ/см и компенсируется широкими возможностями электрического тракта дефектоскопа.

Из известных методов толщинометрии наиболее распространенный и удобный для измерения толщины металла изделий, особенно при одностороннем доступе,— ультразвуковой. Вырабатываемые генератором электрические импульсы преобразуются излучателем раздельно-совмещенного преобразователя в УЗ колебания, вводимые через слой контактной смазки в измеряемое изделие. Отраженная от дна изделия УЗ волна преобразуется приемной пластиной преобразователя в электрический сигнал, который подается на приемник и затем на измерительную схему.

При контроле толстых листов продольными волнами эхо-методом поиск дефектов осуществляют путем плавного перемещения нормального или раздельно-совмещенного искателей по поверхности листа вдоль линий сканирования. Расстояние между линиями сканирования (шаг сканирования) устанавливают по специальным образцам.

От излучателя К приемники Рис' 30' Схема Раздельно-совмещенного

В последние годы ВНИИНК были созданы специализированные ультразвуковые эхо-импульсные толщиномеры «Кварц-5», «Кварц-6» и др. Толщиномер «Кварц-5» — малогабаритный пер'е-носный прибор с автономным питанием. Диапазон измеряемых толщин 2,0—50 мм. Прибор позволяет измерять толщину изделий с корродированной, шероховатой поверхностью. Для этого в его комплекте предусмотрены датчики раздельно-совмещенного типа на 5 и 2,5 МГц. В приборе использован стрелочный индикатор 1-го класса точности с длиной шкалы 140 мм. Погрешность при измерении изделий толщиной 2—10 мм не превышает 0,1 мм. Масса прибора 5 кг. Толщиномер «Кварц-6» имеет аналогичные схему и параметры.

Для изделий с шероховатой поверхностью хорошие результаты контроля (чувствительность и точность) можно получить, используя для этого искатели раздельно-совмещенного типа. Подробнее этот вопрос будет рассмотрен ниже.