Ультразвуковой контроль (УЗК)
Для контроля металлических заготовок применяют теневой, эхотеневой и зеркально-теневой методы ультразвукового контроля. Первый и второй применяются для выявления дефектов в заготовках большой толщины, второй — для контроля тонких материалов, у которых обеспечен доступ к двум поверхностям. Ультразвуковые эхо-дефектоскопы используются для обнаружения несплошностей и неоднородностей в деталях и заготовках, определения их координат, размеров и характера путем излучения импульсов ультразвуковых колебаний, приема и регистрации отраженных от неоднородностей эхо-сигналов. Они изготовляются в соответствии с требованиями ГОСТ 28369-89. (Методы ультразвуковой дефектоскопии поковок, листового проката, сварных соединений регламентированы ГОСТ 23667-79, 14782-86, 12503-75, 24507-80, 22727-88). Характеристикой обнаруживаемого дефекта при УЗК является эквивалентная площадь дефекта — площадь плоскодонного отражателя с зеркальной отражающей поверхностью, ориентированной перпендикулярно акустической оси, расположенной на той же глубине и дающего эхо-сигнал той же амплитуды, что и дефект. Эквивалентную площадь отражателя измеряют по образцу с набором отверстий с плоским дном. Используют как плоскодонные, так и угловые отражатели. Применяемые дефектоскопы имеют номинальную рабочую частоту 0,5-10 МГц.
Качество поверхности детали должно обеспечивать высокую стабильность акустического контакта между преобразователем и изделием (R=1,25—2,5 мкм). При контроле контактным методом поверхность изделия покрывают вязкой, хорошо смачивающей жидкостью (машинным или трансформаторным маслом, глицерином). Частоту УЗК выбирают максимальной с учетом влияния затухания ультразвука в материале. Для достижения максимальной чувствительности с увеличением толщины изделия и повышением затухания частоту снижают.
Поковки валов, роторов и дисков турбин контролируют эхо- методом (на частотах 2—5 МГц), позволяющим выявить флокены, инородные включения, плены, ликвационные скопления и другие внутренние дефекты, которые невозможно обнаружить просвечиванием. УЗК отливок проводится эхо- и зеркально-теневым методами с помощью нормальных преобразователей. Листы и плиты контролируют теневым, эхо-сквозным и зеркально-теневым методами на частотах 2—3 МГц. Сварные соединения контролируют эхо-методом с включением преобразователей по совмещенной схеме. В настоящее время широко используется автоматический контроль сварных соединений. При крупнозернистой структуре металла приходится снижать частоту, что снижает чувствительность метода.
Таким образом, определяющими параметрами аппаратуры, подлежащими настройке и проверке являются частота УЗ, чувствительность прибора и развертка. Развертка должна быть настроена так, чтобы весь путь УЗ-импульса, на котором могут возникнуть отражения от дефектов (зона контроля, рабочая зона развертки), был виден на экране дефектоскопа и занимал возможно большую часть линии развертки.
Рис. 4. Определение интервала развертки при контроле прямым (а) и наклонным (б) преобразователем
При контроле прямым преобразователем от поверхности изделия у левого края развертки должен располагаться зондирующий импульс 0, а вблизи правого края — донный сигнал Д (см. рис. 4,а). При контроле наклонным преобразователем (рис. 4,б) время пробега в призме довольно велико, поэтому применяют определенные приемы, чтобы в начале линии развертки располагалась точка 0, соответствующая вхождению импульса из призмы в изделие. При контроле прямым лучом вблизи правого края должен располагаться сигнал УЗ от двугранного угла.
