деф. ''Работа с комплектом ВИК- УШС..... Реферат Контрольноизмерительные приборы (линейка, штангенциркуль,ушс,вик) вик из всех методов
 Скачать 1.55 Mb.
|
|
2.7 Виды помех, появляющихся при эхо-методе При ультразвуковой дефектоскопии материалов и изделий, как и при других видах дефектоскопии наблюдаются помехи. Их делят на несколько видов: - помехи усилителя дефектоскопа; эти помехи препятствуют беспредельному увеличению коэффициента усиления приемного тракта дефектоскопа и определяют граничное значение регистрируемого прибором сигнала; - шумы преобразователя, возникающие при его работе по совмещенной схеме; непосредственно после излучения зондирующего импульса чувствительность усилителя резко ослабляется в связи с сильным динамическим воздействием на него мощного сигнала генератора. Вследствие этого в указанной зоне резко возрастает граничное значение регистрируемого прибором сигнала, наличие многократных отражений в протекторе, призме преобразователя, контактной жидкости создает помехи, затягивающие действие зондирующего импульса. Эти помехи быстро исчезают; - ложные сигналы, возникающие в результате отражения от выступов или выточек и других неровностей поверхности. Эти помехи мешают выявлению дефектов на отдельных участках объекта контроля; - помехи, связанные с рассеянием ультразвука на структурных неоднородностях, зернах материала, т.е. структурной реверберацией. Сигналы от неоднородностей в зависимости от фазы ослабляют или усиливают друг друга. Они носят статистический характер. Если дефект находится в дальней зоне, то для улучшения выявляемости дефекта в дальней зоне целесообразно увеличивать размеры преобразователя. При увеличении диаметра преобразователя улучшается направленность излучения, однако граница ближней зоны удаляется от преобразователя и дефект попадает в ближнюю зону. В ближней зоне увеличение диаметра преобразователя оказывает отрицательное влияние на отношение сигнал-шум, приводит к ухудшению направленности преобразователя. Одним из путей устранения указанных явлений является применение фокусирующих преобразователей. 2.8 Разрешающая способность эхо-метода Разрешающая способность эхо-метода - минимальное расстояние между двумя одинаковыми дефектами, при котором эти дефекты фиксируются раздельно. Различают лучевую и фронтальную разрешающую способности. Первую определяют минимальным расстоянием Дr между двумя раздельно выявленными дефектами, расположенными в направлении хода лучей вдоль акустической оси преобразователя. Фронтальную разрешающую способность определяют минимальным расстоянием Дl между одинаковыми по величине точечными раздельно выявляемыми дефектами, залегающими на одной глубине. Разрешающая способность определяет возможность метода судить о форме объекта отражения. О характеристике дефекта судят также по фактуре его поверхности благодаря разной степени рассеяния на ней волн. Достижение максимальной лучевой разрешающей способности ограничивается теми же факторами, что и достижение минимальной «мертвой» зоны. Сигнал от дефекта, расположенного ближе к преобразователю, действует подобно зондирующему импульсу и мешает выявлению дефекта, импульс которого приходит позднее. К оценке фронтальной разрешающей способности Конечная величина лучевой разрешающей способности мешает иногда выявлению дефектов вблизи противоположной поверхности изделия на фоне интенсивного донного сигнала. В связи с этим у противоположной поверхности изделия имеется неконтролируемая зона (ее также иногда называют «мертвой»), величина которой, однако, в 2-3 раза меньше минимальной глубины прозвучивания. Основным средством повышения лучевой разрешающей способности служит уменьшение длительности импульса. При контроле изделий большой толщины иногда бывает трудно разделить на экране два близко расположенных импульса. Это ограничение устраняют введением задержанной развертки. Для теоретической оценки фронтальной разрешающей способности рассчитывают амплитуду эхо-сигнала от двух одинаковых точечных дефектов, залегающих на глубине r и расположенных на расстоянии Д1 друг от друга. На рисунке показаны соответствующие графики. Обращает на себя внимание появление дополнительного (центрального) максимума, соответствующего положению преобразователя посередине между отражателями. В этом случае эхо-сигналы от обоих отражателей приходят к преобразователю в одно время и взаимно усиливаются. Таким образом, для улучшения разрешающей способности в дальней зоне следует улучшать направленность преобразователя путем увеличения его диаметра и частоты вводимого сигнала. В ближней зоне целесообразно применение фокусирующих преобразователей. При контроле наклонным преобразователем фронтальную разрешающую способность определяют по двум дефектам, расположенным на одной глубине, а не вдоль фронта волны. 2.9 Определение образа выявленного 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 превышают длину волны УЗК, Кроме того, эти методы требуют применения довольно сложной аппаратуры. Вот некоторые из методов определения образа дефекта. Обегание дефекта волнами [3]. Падающая волна возбуждает волны различного типа, распространяющиеся вдоль поверхности дефекта. Например, когда на округлый дефект (цилиндр) падает поперечная волна Т, возникают головные продольные волны L, головные поперечные и квазирэлеевские волны. Последние две волны практически неотличимы по скорости и показаны как волна R. Скорость распространения этих волн зависит от диаметра цилиндра и расстояния от его поверхности. Волны L и R порождают боковые поперечные волны и быстро затухают. Боковые поперечные волны могут быть обнаружены различными способами и использованы для оценки формы и размера дефекта. Условная ширина ?Хд и протяженность ?Lд дефекта определяются расстояниями между такими крайними положениями преобразователя, в которых амплитуда эхо-сигнала от дефекта уменьшается до определенного уровня. Условная высота ?Hд дефекта определяется как разность показаний глубиномера в положениях преобразователя, расстояние между которыми равно условной ширине дефекта. Условные размеры дефектов измеряются двумя способами. При первом способе крайними положениями преобразователя считают такие, в которых амплитуда эхо-сигнала от выявленного дефекта уменьшается до значения, составляющего определенную часть (обычно 1/2) от максимальной. При втором способе крайними положениями преобразователя считают такие, в которых амплитуда эхо-сигнала достигает величины, соответствующей минимальному регистрируемому дефектоскопом значению. 2.10 Преимущества ультразвукового метода контроля Преимущества УЗК: возможность контроля большой толщины (для толщины свыше 80 мм это наиболее надежный способ), меньшие затраты по сравнению с радиографией, безопасность, выявление дефектов малого раскрытия. Это перспективный метод, постепенно вытесняющий радиационные методы. Однако он имеет и ряд недостатков: объемные дефекты выявляются хуже, чем плоские, не выявляются дефекты, имеющие в направлении, перпендикулярном направлению распространения волны, размер меньше длины волны, сложнее по сравнению с радиационными методами определить вид дефекта, из-за большого уровня структурных помех некоторые материалы нельзя контролировать. Основной недостаток УЗК - субъективность: зависимость результатов от квалификации и внимательности оператора. Для устранения этого недостатка механизируют перемещение пьезопреобразователя относительно изделия, создают приборы, в которых с помощью ЭВМ сигналы в процессе сканирования запоминаются, а по его окончании - анализируются и выдаются в наглядной форме. Среди разнообразных акустических методов можно выделить следующие: - топографический метод, который основан на возбуждении в исследуемом изделии мощных изгибных колебаний заданной или меняющейся частоты с одновременной визуализацией картины колебаний контролируемой поверхности путем нанесения на нее тонкодисперсного порошка; - импульсный эхо-метод, основанный на посылке коротких ультразвуковых импульсов и отражении их от поверхности дефекта; - теневой метод, связанный с появлением области «звуковой тени» за дефектом, поперечные размеры которого превышают длину упругой волны; - резонансный метод, в основе реализации которого положено явление возникновения в исследуемом материале стоячих продольных или сдвиговых волн; - импедансный метод, основанный на установлении зависимости силы реакции изделия на контактирующий с ним колеблющийся стержень (преобразователь); - метод акустической эмиссии, основанный на регистрации упругих волн ультразвукового диапазона, скачкообразно появляющихся при перестройке структуры материала, возникновении трещин, аллотропических превращении в кристаллической решетке; - электромагнитно-акустический метод, основанный на возбуждении ультразвуковых колебаний в результате взаимодействия переменного и постоянного магнитных полей с металлом или ферромагнетиком. 3. Вихретоковый метод контроля Электромагнитный метод или вихретоковая дефектоскопия (ВД) неразрушающего контроля основана на возбуждении вихревых токов в поверхностном электропроводящем слое объекта контроля и регистрации изменений электромагнитного поля вихревых токов, вызванных наличием дефектов в изделии. Метод предназначен для выявления трещин усталости, металлургических, термических, шлифовочных трещин и других несплошностей (расслоения, закаты, плены, раковины и т.д.) в поверхностных слоях изделий из немагнитных и ферромагнитных материалов и сплавов, в том числе и для выявления дефектов, расположенных под неэлектропроводящим покрытием. Особенность данного метода состоит в том, что на сигналы практически не влияют влажность, давление и загрязненность газовой среды, радиоактивные излучения и незначительное загрязнение поверхности объекта контроля непроводящими веществами. Вихретоковая дефектоскопия (ВД) позволяет контролировать изделия различных конфигураций, размеров и форм. Размер минимального дефекта, который может быть выявлен данным методом, определяется: - чувствительностью применяемого дефектоскопа; - характером дефекта; - характеристиками контролируемого изделия; - условиями контроля. Основным показателем электромагнитных дефектоскопов, характеризующих их возможности, является чувствительность, то есть способность выявлять дефекты определенных размеров. Размеры дефектов определяются их глубиной, протяженностью (длиной), раскрытием. Выявляемость дефекта при прочих равных условиях зависит от его типа. Наилучшим образом выявляются дефекты типа усталостных трещин, ориентированные перпендикулярно контролируемой поверхности. Перед проведением контроля поверхность контролируемого изделия в зоне перемещения преобразователя должна быть очищена. Допускается проведение контроля по необработанной поверхности изделия при условии достижения заданной чувствительности (порогового уровня). При определении протяженности выявленного дефекта следует учитывать, что дефект начинает влиять на преобразователь, когда его начало или конец находятся на расстоянии, равном половине эффективного диаметра преобразователя. Поэтому для определения протяженности дефекта необходимо установить преобразователь в положение, при котором сигнализация дефектоскопа фиксирует начало дефекта и, перемещая его «змейкой» вдоль дефекта, определить положение преобразователя, соответствующее окончанию дефекта. Расстояние между этими двумя положениями преобразователя, определенное по его центру, и является протяженностью дефекта. Так как чувствительность электромагнитных дефектоскопов ограничена (не выявляют дефекты глубиной 0,05 мм), а конец трещины имеет малую глубину и может быть не выявлен дефектоскопом, то при различных технологических операциях по выявлению дефектов необходимо протяженность, измеренную с помощью дефектоскопа, несколько увеличить. Если протяженность трещины определяется под слоем покрытия, то для более точного определения ее протяженности покрытие снимается и настройка прибора проводится на участке без покрытия. 4. Магнитный метод контроля Этот метод основан на анализе взаимодействия магнитного поля с контролируемым объектом. Как правило, его применяют для контроля объектов из ферромагнитных материалов. Объект намагничивают и измеряют параметры, используемые при контроле магнитными методами. Процесс намагничивания и перемагничивания ферромагнитного материала сопровождается возникновением гистерезиса. Химический состав, структура, наличие несплошностей и другие свойства, которые требуется контролировать, обычно связаны с параметрами процесса намагничивания и петлей гистерезиса. Магнитные методы применяют для измерения толщины неферромагнитного покрытия на ферромагнитном основании; для дефектоскопии поверхностных и подповерхностных участков ферромагнитных материалов (магнитопорошковый метод); для получения информации о магнитной проницаемости и ее изменении в зависимости от напряженности магнитного поля (индуктивный метод). Для определения размеров дефекта необходимо замерить длину от начала валика, собравшегося на поверхности, до конца его. Этот метод не так точен, как вышеописанные, но, тем не менее, он позволяет определять геометрические размеры со средней точностью. 5. Сравнительная характеристика методов неразрушающего контроля Приведенный краткий обзор позволяет сделать вывод, что для контроля металлов и металлоизделий имеется достаточный арсенал методов и средств неразрушающего контроля, но самым эффективным является вихретоковый, поскольку обладает большим количеством преимуществ: - метод способен выявлять дефекты различного происхождения: трещин усталости, металлургических, термических, шлифовочных трещин и других несплошностей (расслоения, закаты, плены, раковины и т.д.) в поверхностных слоях изделий из немагнитных и ферромагнитных материалов и сплавов, в том числе и дефекты, расположенные под неэлектропроводящим покрытием; - на сигналы практически не влияют влажность, давление и загрязненность газовой среды, радиоактивные излучения и незначительное загрязнение поверхности объекта контроля непроводящими веществами; - ВД позволяет контролировать изделия различных конфигураций, размеров и форм. |