Ультразвуковая дефектоскопия

При ультразвуковой дефектоскопии (УЗД) сварных соединений дефекты выявляют при помощи ультразвуковых волн (УЗВ). Ультразвуковыми волнами называются упругие колебания материальной среды с частотой выше слышимости человеческого уха, т. е. выше 16 кГц.

Для дефектоскопии сварных швов наиболее широко применяются поперечные (колебание частиц среды происходит перпендикулярно направлению распространения волны) и продольные (колебание частиц среды происходит вдоль направления распространения волны) ультразвуковые волны.

В УЗД применяют пьезоэлектрический способ получения УЗВ, заключающийся в преобразовании некоторыми естественными или искусственными пьезокристаллами механических колебаний в электрические (прямой пьезоэффект) и электрических в механические (обратный пьезоэффект).

Ввод ультразвука перпендикулярно поверхности изделия осуществляется прямыми (нормальными) и наклонными (призматическими) искателями. В любом искателе пьезопластина излучает продольную волну. Ультразвуковая дефектоскопия сварных соединений осуществляется преимущественно наклонными искателями, посылающими волну под углом к поверхности изделия. При определенных углах (30, 40 и 50°) в контролируемой среде распространяются поперечные волны с углом преломления—углом наклона акустической оси искателя (40, 51, 62° для стали).

Для ввода ультразвука в металл пространство между излучающей плоскостью искателя и поверхностью металла заполняют контактирующей средой — минеральным маслом или водой (эмульсией). В зависимости от толщины слоя контактирующей среды различают контактный и иммерсионный способы обеспечения акустического контакта.

Введенные в изделие в виде зондирующего импульса ультразвуковые колебания, встретившись с несплошностью (дефектом) или поверхностью раздела двух сред, отражаются от нее под углом, равным углу падения. Часть ультразвуковой энергии после отражения возвращается к искателю и фиксируется дефектоскопом. Величина отраженной энергии при прочих равных условиях будет зависеть от величины, ориентации и формы (характера) поверхности отражателя.

Различают три основных метода ультразвуковой дефектоскопии: теневой, зеркально-теневой и эхо-метод. Для контроля сварных соединений наиболее широкое применение получил эхо-метод, при котором признаком обнаружения дефекта является прием искателем эхо-импульса от самого дефекта.

Для выявления дефектов в швах применяют способы прозвучивания прямым однократно, двукратно или многократно отраженным лучом. Основными измеряемыми характеристиками выявленных дефектов, кроме амплитуды эхо-сигнала и координат, являются условная протяженность и условная высота дефекта, условное минимальное расстояние между дефектами, число дефектов на определенной длине шва.

Основные параметры контроля эталонируют при помощи комплекта эталонов согласно ГОСТ 14782—69. Метод УЗД позволяет автоматизировать процесс контроля с применением специализированных установок. Для выявления дефектов применяют ультразвуковые дефектоскопы ДУК-13ИМ и др.

Дефектоскоп ДУК-13ИМ—специализированный прибор для контроля сварных швов. Индикация дефектов происходит по импульсам, возникающим на экране электроннолучевой трубки, а также по появлению звука в телефонных наушниках. Чувствительность дефектоскопа регулируется в широких пределах и обеспечивает выявление дефектов в стали с эквивалентной площадью 2—3 мм2 на глубине до 100 мм. Для определения координат дефектов, а также измерения толщины изделий в дефектоскопе имеется электронный глубиномер. Благодаря наличию электронной лупы возможен контроль изделий по слоям. Величина контролируемого слоя регулируется в пределах 8—500 мм. Прибор работает от сети переменного тока напряжением 220 или 36 В, а также от аккумуляторной батареи напряжением 12 В. Масса прибора около 4 кг.