БАЗОВЫЕ ЗНАНИЯ ОБ УЛЬТРАЗВУКОВОМ МЕТОДЕ КОНТРОЛЯ 


Невидимые и скрытые дефекты почти во всех объектах контроля могут быть обнаружены неразрушающим методом контроля с помощью ультразвука. Ультразвуковой контроль является абсолютно безопасным методом для всех объектов контроля. Также с помощью ультразвука возможны даже самые простые измерения, как например измерение толщины стенок.

Основные возможности

• Контроль сварных соединений.
• Проверка дефектов и контроль качества отливок.
• Автоматическое испытание массово выпускаемых изделий с простой геометрией из стали, цветных металлов и пластмасс.
• Измерение толщины стенок трубопроводов, сосудов и др. Измерение толщины стенки с помощью ультразвука полезно там, где точка измерения доступна только с одной стороны.
• Измерение глубины залегания дефектов.
• Выявление очагов коррозионного поражения.

Преимущества ультразвукового контроля

• Считается самым универсальным методом неразрушающего контроля.
• Обнаружение поверхностных и внутренних дефектов (скрытых от поверхности).
• Могут быть испытаны все материалы с хорошей звукопроводимостью.
• Процесс можно автоматизировать.
• Нет необходимости соблюдать специальные правила радиационной защиты.
• Надежное обнаружение плоских дефектов (расслоения, трещины и т. д.).
  

Принцип

Определение методом ультразвука охватывает звуковые компоненты с частотой выше порога слышимости человека, то есть более 20 000 Гц (= 20 кГц). Основной частотный диапазон для ультразвукового контроля составляет от 0,5 МГц до 10 МГц, что значительно превышает порог слышимости. Для определенных изделий частота также может принимать значения выше 10 МГц или ниже 0,5 МГц.

Подробное описание метода


Когда ультразвуковая волна попадает на границу раздела двух сред (между средой 1 и средой 2), одна часть отражается, а другая часть передается. Их соотношение зависит от различий между двумя соседними средами (например, в отношении скорости звука и плотности). В точке перехода от стали к воздуху разница очень велика и приводит к отраженной ультразвуковой волне почти на 100%.


Дефекты объекта контроля обычно представляют собой наличие воздуха (раковины, поры, трещины и т. д.). Таким образом, ультразвуковая волна хорошо отражается и при благоприятных условиях возвращается к преобразователю. Чтобы воздушный зазор между преобразователем и компонентом не мешал, обычно используется жидкая связующая среда (вода, масло, гель и т. д.). Для автоматизированного тестирования весь объект контроля, включая датчики, обычно погружается в воду.


Скорость звука постоянна для материала и составляет 330 м/с в воздухе (при 0 °C; 344 м/с при 20 °C) и 5920 м/с в стали. Если скорость звука в исследуемом материале известна, глубина дефекта может быть определена довольно точно по времени прохождения ультразвука. Если оценивается время прохождения до противоположной задней стенки, ультразвуковой метод также может использоваться для измерения толщины стенки. Здесь может быть достигнуто разрешение вплоть до микрометрового диапазона. 

Намного сложнее обстоят дела с определением размера дефекта. К сожалению, точных методов оценки не существует. Поэтому амплитуду отраженного ультразвукового сигнала обычно сравнивают с амплитудами отражения эталонных дефектов. 

Размеры дефектов, которые можно обнаружить, находятся в диапазоне длин волн ультразвука. При благоприятных условиях этот диапазон может начинаться с нескольких десятых миллиметра. В менее благоприятных случаях дефекты могут быть обнаружены только размером от миллиметра и выше.

Ультразвуковой метод контроля предполагает использование продольных, поперечных, нормальных, подповерхностных и головных волн. У продольных – самая высокая скорость. Они генерируются прямыми и, реже, наклонными(угловыми) ПЭП. Поперечные волны могут создавать только наклонные датчики - совмещенные и раздельно-совмещенные. Они же могут применяться для контроля нормальными волнами (преимущественно для УЗК листов и прутков), поверхностными (контроль такими волнами подходит в качестве альтернативы ПВК и МПД) или головными (для выявления подповерхностных дефектов в основном металле и наплавках на глубине 2-8 мм).


Что касается применения угловых датчиков – они используются в основном для контроля сварных швов, поскольку соединение сварного шва с вертикальными датчиками не позволяет надежно проводить контроль изделия.

Важная характеристика упругих колебаний – длина волны. Чем она выше, тем выше разрешающая способность и, следовательно, чувствительность. Правда, пропорционально ей растет и затухание (уменьшение энергии колебаний). Чем меньше длина волны - тем выше частота. Чем выше частота - тем выше чувствительность. При работе с толстостенными и крупнозернистыми материалами это чревато увеличением затухания.

15.07.2022