|
|
Методичка. Методичка Контроль качества (2010). Методические указания к лабораторным работам по дисциплине Контроль качества сварки Составители Добрынин В. П
Разрешающая способность эхо-метода определяется минимальным расстоянием между двумя одинаковыми дефектами, при котором эти дефекты фиксируются как раздельные. Различают лучевую Δr и фронтальную Δl разрешающие способности. Первая определяется минимальным расстояниемΔr между двумя раздельно выявляемыми дефектами, расположенными в направлении хода луча вдоль акустической оси преобразователя. Такие отражатели в виде пазов или концентрических отверстий разного диаметра предусмотрены в СО-1. Значение Δr=1,5λ..
Фронтальная разрешающая способность определяется минимальным расстоянием Δl между двумя раздельно вьювяяемыми дефектами, расположенными вдоль фронта волны (для прямого преобразователя на одной глубине). Значение Δl должно превышать большее из двух значений - D или 1,2(rλ/D), гдеD - размер преобразователя.
Параметры сканирования — это скорость перемещения преобразователя относительго поверхности контролируемого изделия и шаг между соседними траекториями перемещения. Эти параметры определяют производительность контроля. Они должны обеспечить проверку всего объема изделия (при стопроцентном контроле).
Шаг сканирования Δrобычно устанавливают не меньше половины размера пьезоэлемента преобразователя в направлении шага. Более точное значение шага (это особенно существенно при автоматическом контроле) определяется минимальной шириной акустического поля преобразователя на определенном уровне от максимального значения чувствительности. Обычно чувствительность при поиске дефектов устанавливается выше уровня фиксации (чаще всего, на 6 дБ). Это превышение определяет уровень ширины акустического поля при установлении шага сканирования.
Скорость v перемещения преобразователя при ручном контроле не должна превьпиать 150 мм/с. При автоматическом контроле она ограничивается частотой посылок зондирующих импульсов Nи и инерционностью регистратора дефектов, определяемой числом импульсов Nр от которого срабатывает регистратор. Для круглого или квадратного преобразователя
 (3.19)
Далее рассматриваются параметры приборов и методы контроля, не вошедшие в табл.3.3.
Частота посылок зондирующих импульсов определяется числом посьиаемых импульсов в секунду. Максимальное значение этой величины ограничивается скоростью затухания ультразвука в изделии. При большой частоте посылок предьщущий импульс не успевает затухать и поэтому может вызвать появление ложных сигналов во время действующей посылки. Увеличение обеспечивает более яркое свечение экрана и дает возможность повысить скорость сканирования при автоматическом контроле.
Определение координат, размеров и формы дефекта. Целью НК является не только обнаружение дефектов, но и распознавание их образа для оценки потенциальной опасности дефекта. Методы визуального представления дефектов эффективны, когда размеры объектов (дефекта в целом или его фрагментов) существенно превьпыают длину волны УЗК (для акустической голографии — не меньше длины волны). Кроме того, эти методы требуют применения довсльно сложной аппаратуры. В практике контроля дефекты идентифицируют по признакам, рассчитанным по измеренным характеристикам дефектов посредством дефектоскопов с индикатором типа А.
Основные измеряемые характеристики
координаты дефектов, эквивалентная площадь (диаметр) и условные размеры — протяженность, высота и ширина.
Координаты дефектов Н к L (рис.3.26) определяют относительно точки (О) выхода. Решение задачи сводится к нахождению положения преобразователя на поверхности изделия, соответствующего максимальной амплитуде эхо- сигнала, и определению времени t пробега импульса от пьезопластины преобразователя до дефекта. Тогда
L = r sin α;Н = r cos α , r = с(t-t3), (3.21)
где t3 - время пробега импульса в акустической задержке (например, призме) преобразователя.
Погрешность измерения координат складывается из систематических и случайных погрешностей.
Рис. 3.26. Схема определения условвой протяженности и условной высоты дефекта при контроле наклонным преобразователем
Погрешность измерения времени (погрешность глубиномера) одинаково проявляется при прямом и наклонном преобразователях. Её причины — погрешность глубиномера как измерительного устройства, ошибка учета пути в задержке- призме, включая слой контактной жидкости (r3 и с3 - путь и скорость в задержке или ее меняющейся части), длительность импульса. Влияние длительности импульса на измерение времени учитывается членом
 (3.22)
где Т — период колебаний;
х = 0,1±1.
Коэффициент х равен единице, если . при калибровке и измерении используются соседние периоды колебаний в импульсе. Коэффициент x=0,1÷0,3, если измерение и калибровка выполняются по одному и тому же (первому) периоду колебаний, который имеет наклонный передний фронт, но измерения выполняют на разных уровнях. Погрешность глубиномера проверяют на СО-1 или СО-2 или по любому другому образцу, размеры которого и скорость распространения продольной волны известны.
Скорость звука влияет на точность измерения расстояния так же, как и время. При настройке скорости проявляются те же факторы, поэтому
Δс/с +Δt/Δ = 2 Δt/t
При контроле наклонным преобразователем скорость влияет также на угол ввода.
Погрешность определения положения максимума эхо-сигнала (точки 01 на поверхности изделия в основном случайна. Она тем больше, чем шире акустическое поле преобразователя. В ближней зоне ширина поля определяется размером преобразователя D, а в дальней зоне — отношением λг /D.
Измерение эквивалентной площади дефекта. Нужно определить площадь или диаметр плоскодонного отражателя, дающего эхо-сигнал той же амплитуды и расположенного на такой же глубине и в таком же материале, что и естественный дефект. Для этого используют тест-образцы с искусственными дефектами и АРД-диаграммы.
Применение АРД-диаграмм ограничивается кривизной поверхности изделия. При контроле стального изделия контактным способом (негустая контактная жидкость, дефектоскоп настроен по образцу с плоской поверхностью) для изделия с неплоской поверхностью АРД-диаграмму можно применять при выполнении следующих двух условий:
R ≥ 0,25D2, R≥1,6D2f,
где R — радиус кривизны поверхности изделия, мм;
D — размер преобразователя в радиальной плоскости изделия, мм;
f — частота, МГц.
Если применять густую контактную жидкость и настраивать дефектоскоп по образцу, кривизна поверхности которого близка к кривизне изделия, то эти условия менее жесткие:
R ≥ 0,12D2, R≥0,16D2f.
Тест-образцы и изделие должны иметь одинаковое качество поверхности ввода. Это проверяют тем же дефектоскопом с датчиками ДШП или ДШВП и, в случае несоответствия, вводят поправки удобно также применять индикатор шероховатости ИШП-1, которым можно проверить и плоскостность дна отверстий (изготовитель датчиков и прибора — НПО ЦНИИТМАШ).
Реальную площадь компактных дефектов определяют, деля эквивалентную площадь на коэффициент выявляемости. Для поковок и проката он равен 0,15—0,4, для сварных швов — 0,01—0,1. Более точно этот коэффициент может быть определен для конкретных изделий, технологий и материалов.
Измерение условных размеров. Условная протяженность протяженного дефекта, параллельного поверхности ввода. Условную протяженность дефекта измеряют по расстоянию между положениями преобразователя над краевыми точками дефекта (рис. 3.26).
При контроле сварных соединений преобразователь перемещают вдоль шва. Условную ширину дефекта ΔLд при контроле сварных соединений измеряют по перемещению преобразователя между краевыми точками дефекта в направлении, перпендикулярном шву. Условную высоту ΔHд измеряют также, как и условную ширину, но измеряемая величина — пробег импульса вдоль линии развертки. Условную высоту определяют как разность глубин координат дефекта, измеренных при положениях преобразователя в краевых точках.
Положение краевых точек определяют по одному из следующих признаков:
ослабление эхо-сигнала до уровня фиксации;
ослабление эхо-сигнала на 6 дБ от максимального значения.
При измерении вторым способом условная протяженность плоских дефектов (рис.3.24, кривая 4) остается постоянной, пока размер дефекта ё меньше 1/4 размера преобразователя О, а затем уменьшается и имеет минимум при d ≈ D;при d>>D приближается к истинному размеру дефекта (кривая 4 ). Условная протяженность округлых дефектов остается постоянной (кривая 5).
При измерении первым способом условная протяженность плоских дефектов (кривая 2), как правило, значительно больше истинных размеров (кривая 1), а условная протяженность округлых дефектов (кривая 5) очень медленно увеличивается с увеличением диаметра отражателя.
При измерении условной высоты дефектов следует иметь в виду, что дефект (например, вертикальный, см. рис. 3.26) ориентирован не перпендикулярно к акустической оси преобразователя. Эхо-сигнал от такого дефекта возникает вследствие рассеяния на неровностях его поверхности и дифракции на краях дефекта.
Для гладких дефектов (например, усталостных трещин) дифракционные максимумы эхо-сигналов от его краевых точек значительно превосходят сигнал от остальной части дефекта. По координатам точек, соответствующих этим максимумам, определяют размеры и ориентацию дефекта. Фактически, это дифракцио}шо-временной способ определения размеров дефекта. Соотношение реальных и измеренных размеров при этом может значительно отличаться от соотношения, полученного при измерении по максимумам эхо-сигналов от дефекта, параллельного поверхности ввода,
Распознавание компактных и протяженных дефектов. Принято считать дефект компактным, если его условная протяженность не превосходит условной протяженности эквивалентного дефекту плоскодонного отверстия при их измерении любыми способами, кроме измерения по дифракционным максимумам. Иногда для упрощения контроля сравнивают условные протяженности всех обнаруженных дефектов и плоскодонного отверстия максимально допустимого для контролируемого изделия диаметра.
Основная измеряемая характеристика компактного дефекта — его эквивалентная площадь, а протяженного дефекта — условные размеры. Распознавание компактных и протяженных дефектов удобно выполнять с помощью графиков (рис. 3.28), построенных в безразмерных координатах. Прямые на рис. 3.28,а соответствуют условной протяженности дефектов измеренной относительным способом на уровне 6 и 20 дБ от максимума эхо-сигнала для него. Кривые на рис. 3.29,6 соответствуют условной протяженности дефектов ΔLд, измеренной абсолютным способом. Кружок или квадратик рядом с кривой соответствует круглому или прямоугольному пьезоэлементу размером D; λ - длина волны; r - расстояние преобразователь-дефект; Ад/Аф - превьппение амплитуды эхо-сигнала от дефекта над уровнем фиксации (в положительньи децибелах).
Если точка, соответствующая измеренному значению условной протяженности дефекта, лежит на соответствующей кривой или ниже ее, то дефект компактный; если выше, то дефект протяженный.
Определение формы дефекта. При ультразвуковом контроле важно различить плоскостные и объемные дефекты. Дефекты промежуточного типа, как правило, идентифицировать не удается. В табл. 3.5 приведены некоторые способы определения формы дефектов, размеры которых превосходят длину волны. Способы применяют при контроле сварных швов, и других объектов. Предполагается, что плоскостные дефекты ориентированы вертикально (т.е. перпендикулярно или почти перпендикулярно поверхности ввода). В таблице изменения амплитуд даны в отрицательных децибелах.
Рис. 3.27. Зависимость условной протяженности от истинного размера и дефекта:
1 — Д/,д = (1\ 2 — ДХд плоских дефектов по уровню фиксации; 3 — округлых дефектов по уровню фиксации; 4 — ДХд плоских дефектов по уровню 6 дБ; 5 — ДХд округлых дефектов по уровню 6 дБ
Рис. 3.28. Оценка компактности или протяженности дефекта при измерении относителыидми способами по уровням 6 и 20 дБ (а) или по уровню фиксации (б)
Изменение угла озвучивания на поверхности ввода (способ 1) осуществляют одним преобразователем.
При контроле сварных соединений обычно нужно найти и идентифицировать трещины различной ориентации. Способ 6 основан на сравнении амплитуд эхо-сигналов, излученных преобразоватадями 1 и 3, а принятых преобразователями 2 и 4; А12, А14, А32 и А34. в табл.3.4 приведены соотношения между амплитудами, характерные для дефектов различной формы и ориентации.
Коэффициент формы (способ 7) определяют по соотношению амплитуд эхо-сигналов, полученных совмещенным преобразователем А и эхо-зеркальным методом (обычно тандем- вариантом А'.
Табл. 3.5. Способы определения признаков формы дефектов
№ спосо-ба
|
Схема измерения
|
Признак формы
|
Значение признака при дефекте
|
плоскостном
|
объёмном
|
1
|
|
А45/А0
|
8 дБ и менее
|
8 дБ и более
|
6
|
|
А13/А12=А24/А34
|
Продольная трещина, свыше 0 дБ
|
Приблизительно 0 дБ
|
Поперечная трещина, до 0 дБ
|
7
|
|
Кф= А1/А2
|
1 и меньше
|
Свыше 1
|
ПРИБОРЫ И МЕТОДИКИ КОНТРОЛЯ МЕТАЛЛОВ
|
|
|
Скачать 2.3 Mb.