Технологія неруйнівного контролю та її застосування (3)

Високочастотний імпульсний ланцюг ультразвукового дефектоскопа генерує високочастотний імпульсний коливальний струм, який подається на п'єзоелектричний керамічний кристал в ультразвуковому перетворювачі (зонді), який збуджує ультразвукову хвилю та передає її на деталь, що перевіряється, а коли ультразвукова хвиля поширюється в деталі, що перевіряється, при дефекті (неоднорідному) зустрічається на акустичному шляху (шляху розповсюдження ультразвукової хвилі), на межі розділу утворюється відбиття, і відбита луна приймається зондом у високочастотний імпульсний електричний сигнал, який надходить на приймальний підсилювач дефектоскопа. Після цього на екрані дисплея дефектоскопа відображається форма луни (графіка), пропорційна звуковому тиску луни. Розмір лінійні п’єзотрубки можна оцінити відповідно до амплітуди відображеного відлуння, а горизонтальну лінію на екрані дисплея можна відрегулювати так, щоб вона була пропорційна часу поширення (відстані) ультразвукової хвилі в середовищі (загальновідоме як 'калібрування'), тоді положення дефекту в заготовці можна визначити на основі положення відлуння на горизонтальній лінії розгортки екрана відображення. Положення нижнього відлуння заготовки на горизонтальній лінії сканування також можна використовувати для визначення товщини заготовки. Простір, який займають ультразвукові хвилі, називається ультразвуковим полем. Воно включає ближнє поле (N — довжина ближнього поля) і дальнє поле. Розподіл звукового тиску в ближній зоні неоднорідний, а звуковий тиск у дальній зоні монотонно змінюється зі збільшенням відстані. Довжина ближньої зони пов’язана з діаметром пластини перетворювача та довжиною хвилі ультразвукової хвилі, а ультразвуковий промінь у ближній зоні збирається в кінці ближньої області, тобто в точці переходу з ближньої області в дальню. Діаметр променя найменший (тому цю точку ще називають природним фокусом). Після входу в дальнє поле промінь розійдеться під певним кутом.

 Нахил краю променя виражається кутом напіврозсіювання, кут напіврозсіювання променя однаковий. Це пов'язано з діаметром пластини п'єзокерамічний дисковий кристалічний перетворювач і довжина хвилі ультразвукової хвилі. Таким чином, під час ультразвукового виявлення, щоб оцінити розмір дефекту відповідно до амплітуди відлуння, коли розмір заготовки, що перевіряється, є малим і потрапляє в діапазон ближнього поля, зазвичай необхідно використовувати тестовий блок порівняння для порівняльної оцінки, матеріал контрольного тестового блоку. Акустичні характеристики мають бути такими ж або подібними до об’єкта, що підлягає випробуванню, і містити спеціальні штучні відбивачі відомих розмір (наприклад, отвори з плоским дном, поперечні отвори, отвори в стовпцях, канавки тощо), а також амплітуду відлуння та той самий звук виявлення. Порівнюється амплітуда відлуння від відбивача процесу (шлях розповсюдження ультразвуку) і виходить розмір еквівалента дефекту, виражений розміром штучного відбивача.

 У далекому полі виявлення через великий розмір заготовки важко заздалегідь підготувати тестовий зразок відповідного розміру, його незручно носити та використовувати. З огляду на той факт, що звуковий тиск у дальній зоні змінюється монотонно зі збільшенням відстані, зміни звукового тиску відлуння різних штучних відбивачів регулярно підраховуються, тому криву відстань-амплітуда можна розрахувати шляхом розрахунку або попереднього вимірювання. (називається методом AVG або методом DGS), щоб визначити чутливість виявлення та оцінити еквівалентний розмір дефекту. Слід зазначити, що розмір дефекту еквівалентно оцінений під час ультразвукового випробування, означає, що амплітуда ехо-сигналу дефекту така ж, як амплітуда ехо-сигналу від штучного відбивача певного розміру, але фактичний розмір дефекту не збігається з розміром стандартного штучного відбивача. Оскільки на амплітуду відлуння від дефекту впливають різні фактори, такі як матеріал заготовки, що перевіряється, і природа, розмір, форма, орієнтація, стан поверхні самого дефекту, а також пов’язані з власними характеристиками ультразвукової хвилі, вводиться «еквівалент». Поняття значної кількості використовується як міра розміру дефектів. Наприклад, ми кажемо, що під час ультразвукового контролю було виявлено дефект діаметром плоского нижнього отвору Φ2 мм у певному положенні, що означає, що амплітуда відлуння дефекту дорівнює діаметру плоского нижнього отвору Φ2 мм у тій самій позиції заготовки (нижня поверхня плоского нижнього отвору є перпендикулярною віссю ехо-променю, а амплітуда коаксіального ехо-сигналу однакова, однак фактичний розмір площі дефект часто перевищує площу нижньої поверхні отвору з плоским дном. Крім того, згідно з результатами ультразвукового тестування для визначення характеру дефекту (якісна) проблема не була добре вирішена, наразі покладайтеся в основному на практичний досвід випробувача, технічний рівень і властивості матеріалу, що підлягає перевірці, характеристики обробки, умови тощо метод відбиття імпульсу для виявлення нападу:

(1) Вибір поверхні ультразвукового виявлення - коли ультразвуковий промінь перпендикулярний напрямку, в якому поширюється дефект у заготовці, або перпендикулярно поверхні дефекту, можна отримати найкраще відображення, а швидкість виявлення дефектів є найвищою. Таким чином, на заготовці, що перевіряється, поверхня заготовки, яка може зробити ультразвуковий промінь максимально перпендикулярним до напрямку, в якому може існувати дефект, вибирається як поверхня виявлення. Правий малюнок показує поверхню ультразвукового контролю звичайної заготовки.

Метод виявлення вимог до поверхні

Контактний метод виявлення поздовжньої хвилі ≤3,2 мкм
Виявлення поздовжньої хвилі шляхом занурення у воду ≤6,3 мкм
Контактний метод виявлення поперечної хвилі ≤3,2 мкм
Контактна хвиля Фарлея (поверхнева хвиля) ≤0,8 мкм
Виявлення контактної фланцевої хвилі (пластинчастої хвилі) ≤1,6 мкм

Якщо поверхня випробного зразка не відповідає вимогам випробування, слід провести спеціальну підготовку поверхні або вжити спеціальних заходів (наприклад, спеціальний метод з’єднання або компенсація чутливості).

Визначення методу з’єднання – коли між ультразвуковим датчиком і перевіряною деталлю є повітря, ультразвукові хвилі будуть відбиватися й не можуть потрапити в деталь, що перевіряється. Таким чином, між ними потрібне сполучне середовище, і залежно від методу з’єднання його можна розділити на контактний метод, коли ультразвуковий зонд знаходиться в прямому контакті з поверхнею виявлення заготовки, в якій масло, трансформаторне масло, жир, гліцерин, рідке скло (силікат натрію Na2SiO3) або промисловий клей, хімічна паста, які використовуються як сполучні агенти, або комерційні. спеціальний сполучний агент для ультразвукового контролю. Метод занурення у воду - Існує певна товщина п'єзоелектричне керамічне кільце між ультразвуковим зондом і поверхнею виявлення заготовки. Товщина шару води змінюється залежно від товщини заготовки, швидкості звуку матеріалу та вимог до перевірки, але якість води має бути чистою, без бульбашок і домішок, вони мають змочувальну здатність на заготовці. 

Температура повинна бути такою ж, як і заготовка, що перевіряється, інакше це спричинить більші перешкоди для ультразвукового контролю. Контактний метод і метод занурення у воду є двома основними методами сполучення, які використовуються в ультразвуковому дослідженні. Крім того, існують різні спеціальні методи з’єднання, такі як метод водяного зазору, метод колонки водоструменя, метод переливу, метод килима та метод ролика. (4) Підготовка умов випробування, вибір відповідного ультразвукового дефектоскопа, ультразвукового зонда, еталонного стандартного випробувального блоку (або розрахункової програми з використанням методу розрахунку чи кривої амплітуди відстані, кривої AVG або DGS тощо, а також приладу перед калібруванням випробування (корекція базової лінії за часом, початкове налаштування чутливості тощо) (5) Інспекційне сканування – сканування ультразвуковим датчиком на оглядовій поверхні заготовки, що підлягає перевірці. перевірити та переконатися, що ультразвуковий промінь охоплює всі зони, які потрібно перевірити кваліфіковані чи ні відповідно до технічних умов і критеріїв приймання.(8) Обробка - Позначте заготовки, які виявили проблему, і передайте кваліфіковані оцінки наступному виробничому процесу або програмі обороту.Вищеописана процедура перевірки ультразвукового імпульсу повинна проводитися відповідно до вимог конкретних специфікацій перевірки Виявлення імпульсного відбиття є найбільш широко використовуваним методом в ультразвуковому тестуванні, не тільки в промислових ультразвукових товщиномірах, але також в інших областях, таких як вимірювання товщини, виявлення риби, підводний гідролокатор, зондування океану, структурне виявлення морського дна, медична ультразвукова діагностика широко використовує характеристики відбиття ультразвукових хвиль.