5.3. Оценка величины дефектов по условным размерам.

Наряду с амплитудным широко распространен способ оценки величены дефектов посредством измерения их условных размеров на поверхности изделия, он состоит в том, что при сканировании вдоль дефекта на поверхности изделия измеряется расстояние между положениями преобразователя, в которых при заданном уровне чувствительности дефектоскопа эхоимпульс от дефекта исчезает с экрана.

Схемы измерений условной протяженности L и высоты Н дефекта прямым и наклонным преобразователями показаны на рис. 5.2. Как видно из рисунков, условные размеры превышают действительные размеры дефекта за счет широкой диаграммы направленности преобразователя. Ширина диаграммы направленности 2 определяется относительным уровнем чувствительности , на котором производится измерение (рис. 5.2,а), А_ц и А_эт – амплитуды сигналов от отражателя, измеренные центральным и боковым лучами диаграммы направленности. Поэтому условные размеры дефектов определяются диаграммой направленности преобразователя и амплитудой отраженного сигнала А_ц, пропорциональной размеру дефекта 2b.

Проиллюстрировать это можно следующими примерами. Если настроить чувствительность дефектоскопа так, чтобы при соосном расположении преобразователя и дефекта (=0) эхо-сигнал А_ц от дефекта размером 2b соответствовал уровню А_эт (А_эт/А_ц=1), то при минимальном смещении в сторону эхо-сигнал уже исчезает. Это означает, что дефект выявляется только центральным лучом диаграммы направленности и L =0.

Если же установить , то достаточный по величине эхо-сигнал можно будет получить, озвучивая дефект боковой частью пучка в пределах основного лепестка диаграммы направленности под углом (0). Это позволит сместить преобразователь уже на величину r tg, прежде чем эхо-сигнал исчезнет с экрана. Увеличение размеров дефекта при постоянном уровне А_эт приведет к тому, что фактически будет уменьшаться и дефект как бы будет выявляться все более крайними лучами диаграммы направленности.

И змерение условных размеров дефекта определением координат его крайних точек может проводиться двумя способами: относительным и абсолютным. При относительном способе крайними считают те положения преобразователя, в которых для данного дефекта (см. рис. 5.2.). Для дефектов с ba этот способ не дает представления о действительных размерах дефекта, так как при смещении преобразователя сигнал с амплитудой А_эт будет фиксироваться при каком-то одном угле  = const независимо от А_ц. Для дефектов ba этот способ дает хорошие результаты, так как L линейно будет связана с размерами дефекта.

Рис. 5.2. Схемы измерений условной протяженности дефектов

прямым (а) и наклонным (б) преобразователями.

При абсолютном способе измерение условных размеров проводят на постоянном уровне чувствительности, установленном при эталонировании (А_эт=const). В этом случае при увеличении размеров дефектов увеличивается и L. Поэтому условные размеры измеряют абсолютным способом с помощью сравнения с соответствующим условным размером контрольного отражения L_ко.

Дефекты, у которых при измерении на этом уровне чувствительности L  L_ко, относят к точечным (компактным), дефекты, у которых L  L_ко, - к протяженным.

Условная протяженность дефектов в кольцевых швах трубопроводов увеличивается с увеличением толщины стенки и с уменьшением диаметра трубы. Для этих швов вычисляется приведенная условная протяженность:

,

где L – протяженность дефекта, измеряемая по наружной поверхности; D_н – наружный диаметр контролируемой трубы, мм; h – глубина залегания дефекта, мм.

Приведенную протяженность дефектов, залегающих у корня шва, вычисляют по формуле:

,

где D_у – внутренний диаметр трубы, мм.

У словная высота дефекта Н = Н₂ – Н₁ определяется разностью глубин, измеренных в крайних положениях преобразователя при перемещении его перпендикулярно длине шва. При замере условной высоты, импульс на экране ЭЛТ перемещается в пределах некоторой зоны по огибающей, а затем исчезает (рис. 5.3). Оценивать качество шва по условной высоте дефекта можно с помощью сравнения с условной высотой контрольного отражателя, находящегося на глубине дефекта.

Рис. 5.3. Схема измерения условной высоты Н и условной ширины Х дефекта:

I, II, III – осциллограммы в соответствующих положениях преобразователя.

В ряде случаев вместо Н удобно определять условную ширину дефекта Х. Условная ширина дефекта Х измеряется длиной зоны перемещения наклонного преобразователя перпендикулярно шву между двумя крайними положениями, в которых появляется и исчезает эхо-сигнал от дефекта. Измеряется Х на том же уровне чувствительности А_эт и при тех же положениях преобразователя на поверхности, при которых измеряется Н.

У небольших дефектов с широкой индикатрисой рассеяния Н и Х связаны между собой пропорциональной зависимостью, но для больших дефектов с узкой индикатрисой эта зависимость нарушается. Наиболее целесообразно измерять Х при механизированном контроле, однако необходимо учитывать, что дефект, ориентированный в плоскости листа (расслоение), будет характеризоваться малым значением Н и значительным Х.

При проведении разбраковки изделия очень важным является возможность распознания сплошного непрерывного дефекта, например, непровар, цепочка дефектов типа шлаковых включений и пор.

Возможность разрешать два рядом находящихся отражателя характеризует фронтальную разрешающую способность преобразователя. Она определяется минимальным расстоянием L_р между дефектами, залегающими в плоскости, перпендикулярной акустической оси пучка, при котором эти дефекты в процессе перемещения преобразователя по поверхности изделия регистрируются раздельно.

В дальней зоне фронтальная разрешающая способность прямым и наклонным преобразователей приближенно будет определяться выражением, мм, , где r – расстояние до дефекта, мм; а – радиус пьезоэлемента преобразователя, мм.

Экспериментально установлено, что у прямых преобразователей в области до четырех ближних зон фронтальная разрешающая способность равна примерно (0,8 - 1)а.

При контроле реальных изделий вследствие естественных нарушений геометрии прозвучивании и не идентичности дефектов эти соотношения не будут точно соблюдаться, поэтому фронтальная разрешающая способность в реальных условиях будет выше, чем для моделей дефектов. Если при перемещении преобразователя на расстояние, меньшее фронтальной разрешающей способности, появляется несколько эхо-сигналов, то это совсем не означает, что в изделии имеется столько же дефектов. Поэтому перед оператором нельзя ставить задачу о разрешении отдельных дефектов в пределах зоны шириной, примерно равной диаметру пьезоэлемента.