Материал: технология 2008-2

Рис. 7.6. К определению условной протяженности

Условной протяженностью L дефекта в каком-либо на­правлении называют максимальное расстояние между его ус­ловными границами в данном направлении. Условную протяженность измеряют в следующих направлениях:

- при контроле прямыми и наклонными ПЭП по плоской по­верхности - в направлении максимальной протяженности (рис. 7.6);

- при контроле сварных швов наибольшая протяженность на­блюдается чаще всего при перемещении преобразователя вдоль шва (рис. 7.7), ориентированного перпендикулярно к оси шва, хотя в прак­тике встречаются случаи расположения протяженных дефектов под некоторым углом к продольной оси сварного шва или поперек шва;

l₁

Рис. 7.7. Определение условной протяженности L дефекта и услов­ного расстояния l между протяженными (l₁), протяженным и компактным (l₂), и компактными (l₃), дефектами

в сварном шве при контроле наклонным преобразователем

- при контроле прямым ПЭП по цилиндрической поверхности - вдоль образующей и перпендикулярно ей. В последнем случае сле­дует учесть поправку на кривизну поверхности ввода по формуле

(7.5)

где L_ц, мм - условная протяженность, определенная по наружной цилиндрической по­верхности без учета кривизны (рис.7.8); h, мм - глубина залегания дефек­та; R, мм - радиус кривизны поверхности ввода;

Рис. 7.8. Определение услов­ной протяженности дефектов

при контроле цилиндрическо­го изделия прямым преобра­зователем

- при хордовом (по окружности) контроле наклонным ПЭП - вдоль образующей цилиндра;

- при контроле наклонным ПЭП вдоль образующей цилиндра - перпендикулярно образующей. При этом нужно также учесть кривизну по формуле 7.5.

Во всех случаях наклонный ПЭП для измерения условной протя­женности перемещают в направлении, перпендикулярном его направ­лению излучения.

В сплошных цилиндрах при оценке условной протяженности ПЭП располагают так, чтобы он находился с дефектом по одну сторо­ну от оси цилиндра.

При контроле наклонным ПЭП измеряют также условную высоту и условную ширину дефекта. Эти параметры обязательно определя­ют в сечении, где эхо-сигнал от дефекта имеет наибольшую амплиту­ду, а при необходимости более детальной характеристики дефекта и в других сечениях.

Условной шириной Х дефекта называют расстояние меж­ду его условными границами при перемещении наклонного ПЭП в плоскости падения луча (рис. 7.9). Разность показаний глуби­номера дефектоскопа H₂ - H₁ = H, снятых в тех же положениях наклонного ПЭП, называют условной высотой Н дефекта.

Рис. 7.9. Измерение условной ширины Х и услов­ной высоты Н дефекта

При контроле зеркально-теневым методом условные гра­ницы дефекта определяют по положениям точки выхода ПЭП, в которых амплитуда донного сигнала достигает уровня, заданного нормативными документами. Обычно задают поисковый или контрольный уровень чувствительности.

Условным расстоянием l между протяженными дефектами называют расстояние между крайними положениями ПЭП, по которым определялась условная протяженность двух рядом расположен­ных дефектов (l₁ на рис.7.7).

Условным расстоянием l между протяженным и непротяженным (компактным) дефектами называют расстояние между крайним положением ПЭП, при котором определялась условная протяженность протяженного дефекта, и положением ПЭП, в котором амплитуда эхо-сигнала от компактного дефекта имеет максимальное значение (l₂ на рис.7.7)..

Условным расстоянием l между компактными дефектами называют расстояние между положениями ПЭП, при которых амплитуды эхо-сигналов от дефектов имеют максимальные значения (l₃ на рис.7.7).

7.3. Классификация несплошностей на протяженные и непротяженные

Для классификации на протяженные и непротяженные условную протяженность несплошности L сравнивают с действующей шириной пучка L₀ на глубине залегания несплошности. Величина L₀ может быть определена экспериментально и расчетным путем.

При использовании экспериментального метода (рис.7.10) вы­бирают ступень стандартного образца предприятия (СОП), соответст­вующую глубине залегания дефекта. Находят искусственный отража­тель, эквивалентный по амплитуде данному дефекту, и определяют на поверхности сканирования СОП расстояние между условными гра­ницами на том же уровне чувствительности, что и для реального дефекта. Этим расстоянием определяется величина L₀.

Рис. 7.10. Экспериментальное определение действующей ширины пучка

При расчетном способе действующую ширину пучка для прямых ПЭП с круглым пьезоэлементом, определяют по формуле

(7.6)

где угол ₀ при известных а,  определяется с помощью таблицы 7.1 в зависимости от разности |А_max - А₀|.

Таблица 7.1

Определение полуширины диаграммы направленности при илучении-приеме 0

Здесь А_max, дБ - амплитуда эхоимпульса от дефекта;

А₀, дБ - уровень, на котором определяются условные границы. Значения А_max и А₀ считывают с аттенюатора:

|А_max - А₀|, дБ-модуль (положительное значение) разности;

r, мм - расстояние от поверхности ввода до дефекта;

а, мм - радиус пьезоэлемента ПЭП;

, мм - длина УЗ волны в изделии;

₀ , град - полуширина диаграммы направленности при излучении-приеме на глубине залегания несплошности на уровне |А_max - А₀|, дБ.

Найденное одним из этих способов значение L₀ сравнивают с величиной L. Если L  L₀ дефект считают непротяженным. Если L > L₀ дефект считают протяженным.

Аналогичным способом можно произвести классификацию де­фектов по параметру Н (условной высоте).

Пример. Дефектоскопом USM 25S с преобразователем типа B2S^Е (а = 12 мм, f = 2,0 МГц) на глубине r = 150 мм в стали (с_l = 5900 м/с) обнаружен дефект А_max = 36 дБ. Его L, определенная при уровне чувствительности А₀ = 44 дБ, составляет L = 28 мм. Определить, является ли данный дефект протяженным.

Решение: из таблицы 7.1 для |А_max - А₀| = 8 дБ получаем:

Подставляя значения, получаем:

sin₀ = 0,074, ₀ = 4.2 град., tg₀ = 0,074. Определяем L₀ = 22,3 мм. Поскольку L > L₀, дефект классифицируем как протяженный.

Методические документы, регламентирующие правила проведения УЗ контроля в энергетике, допускают возможность определения L₀ для наклонных ПЭП по эмпирической формуле:

(7.7),

где N – разность между браковочным и контрольным уровнями чувствительности, дБ;

r = r_м + r_пр – расстояние от пьезоэлемента до несплошности, мм;

r_м – расстояние по УЗ лучу в металле, мм;

r_пр – расстояние по УЗ лучу в призме преобразователя;

a – радиус (полуширина) пьезоэлемента в плоскости, перпендикулярной плоскости падения, мм;

f - частота УЗ колебаний, МГц.

В некоторых методических документах указывают численное значение условной протяженности несплошности (например, 10 мм), до которого несплошность квалифицируют как непротяженную.

7.4. Измерение координат отражателей

При измерении координат дефектов на плоских поверхностях указывают плоскостные координаты X и Y проекции дефекта на по­верхность контроля относительно начала отсчета, а также глубину залегания h.

Для привязки координат контролируемую поверхность размеча­ют на квадратные (в случае контроля поковок, листов) или на линей­ные участки (в случае контроля узких длинномерных заготовок, сварных швов и т. п.). Участки нумеруют, указывают начало и направле­ние отсчета. В некоторых случаях в качестве начала отсчета используют какой-либо конструктивный элемент, клеймение или другие по­стоянно присутствующие признаки. Способ разметки должен предус­матривать возможность ее воспроизведения на всех этапах технологического процесса при изготовлении объекта или в течение всего срока службы при его эксплуатации

Для прямого ПЭП проекция дефекта на поверхность контроля совпадает с положением центра ПЭП при регистрации максимума эхоимпульса от дефекта. Для наклонного ПЭП расстояние проек­ции дефекта от точки выхода x и глубину залегания h (рис.7.11) оп­ределяют по формулам:

(7.8)

(7.9)

где r - расстояние от точки выхода до дефекта по ходу луча.

Рис. 7.11. Определение проекции дефекта на поверхность контроля и глубины его залегания

при УЗ контроле наклонным ПЭП

При хордовом прозвучивании наклонным ПЭП цилиндричес­ких изделий положение проекции дефекта относительно точки выхо­да, измеряемое длиной дуги x_ц, и глубину залегания h (рис.7.12) оп­ределяют по формулам:

, при (7.10)

, при (7.11)

(7.12)

С использованием указанных формул могут быть разработаны рабочие координатные шкалы, либо таблицы для конкретных диамет­ров заготовок и углов ввода ПЭП.

В случае если контроль выполняют наклонным ПЭП перпен­дикулярно образующей по внутренней поверхности цилиндра (рис.7.13), соответствующие формулы для определения координат дефекта имеют вид:

(7.13)

(7.14)