6.3 Методика уз контроля

Контроль отливок. Ультразвуковой контроль от­ливок проводится эхо- и зеркально-теневым методами обычно с помощью нормальных преобразователей. Де­фекты литья (поры, раковины, шлаковые включения) имеют объемный характер и могут быть обнаружены при прозвучивании с разных сторон. Поэтому контроль ве­дут, как правило, в одном направлении по кратчайшему расстоянию от поверхности, удобной для ввода УЗК. Однако имеются опасные зоны, которые должны быть проверены в направлении, перпендикулярном к плоско­сти наиболее вероятного развития трещин.

Эхо-метод применяют для обнаружения грубых де­фектов в слитках из различных металлов и сплавов, предназначенных для изготовления изделий ответствен­ного назначения. Простая форма слитка благоприятству­ет контролю. Однако слитки имеют крупнозернистую структуру, что требует снижения частоты и снижает чув­ствительность метода контроля.

Контроль поковок и штамповок. Поковки (типа ро­торов и дисков турбин, заготовок штампов, станин, валов, деталей самолетов, в том числе из легких сплавов, и т.п.) контролируют эхо-методом. В этих изделиях могут быть выявлены флокены, остатки усадочных раковин, инород­ные включения, оксидные плены, ликвационные скопления и другие внутренние дефекты, которые практически невоз­можно обнаружить просвечиванием. Контроль ведется эхо- и зеркально-теневым методами.

Для ответственных изделий предусматривается про­звучивание каждого объема в трех взаимно перпендику­лярных направлениях или близких к ним (рис. 6.11). На­пример, прямоугольные поковки штампов контролируют прямыми преобразователями по трем граням (схема а), а длинные цилиндрические поковки (валы) контролируют по боковой поверхности прямым и наклонным преобра­зователями в четырех направлениях в плоскости оси и в перпендикулярной плоскости (хордовое прозвучивание) с поворотом преобразователя на 180⁰ для каждого случая.

Штамповки имеют часто сложную форму. Их кон­троль проводится эхо-методом продольными волнами при частоте 2 ... 5 МГц. Волны рекомендуется направ­лять перпендикулярно к поверхности металла. В этом случае эффективно применение иммерсионных устано­вок, в которых преобразователь автоматически ориенти­руется в требуемом направлении.

а)	б)	в)
Рис. 6.11. Схема контроля отливок

Контроль сварных соединений проводят, как правило, эхо­методом с включением наклонного преобразователя по совмещенной схеме. Значительно реже применяют тене­вой и зеркально-теневой с раздельным и раздельно-совмещенным включением преобразователей соответственно и эхо-зеркальный методы. Угол ввода колебаний выбирают таким, чтобы расстояние от преобразователя до шва было как можно меньшим, а направление луча - возможно близким к нормали по отношению к сечению, в котором площадь ожидаемых дефектов максимальна (рис. 6.12). Контроль ведут прямым и однократно отраженным луча­ми. Двукратно и многократно отраженным лучом контро­лируют в случае, когда размеры усиления шва не позво­ляют прозвучивать его прямым или однократно отражен­ным лучом при оптимальном угле ввода луча.

При контроле сварных соединений возникают опре­деленные трудности - ложные отражения от элементов конфигурации швов (валиков усиления, провисаний на­плавленного металла в корне шва, катетов, конструктив­ных непроваров). В некоторых случаях вследст­вие больших ложных сигналов от конструктивного непро­вара контроль оказывается неэффективным.

Наплавленный металл прозвучивают поперечно-­продольным или продольно-поперечным сканированием. Последний способ особенно эффективен на этапе поиска дефектов в сварных соединениях большой толщины, так как позволяет увеличить шаг сканирования (за счет расхождения лучей в диаграмме направленности) при контроле более глубоких слоев металла.

Для повышения надежности контроля в процессе сканирования преобразователь непрерывно вращают на угол = ± (10 ... 15)° от нормали к оси сварного со­единения. Большая надежность достигается при трех­кратном сканировании с углами = 0⁰ и ± (10 ... 15)°.

Стыковые сварные соединения контролируют эхо­- методом преобразователем, включенным по совмещен­ной схеме. Чувствительность настраивают по образцам с моде­лями дефектов (цилиндрический, угловой или сегмент­ный отражатели); по этим же моделям проверяют точ­ность работы глубиномера.

Соединения большой толщины (более 100 ... 200 мм) проверяют по слоям, используя в ряде случаев последо­вательно несколько преобразователей с различными уг­лами ввода луча. Чувствительность настраивают по стандартным образцам с применением АРД-диаграмм (или без них). Контроль выполняется перемещением преобразователя только вдоль шва.

Контроль сварных соединений в абсолютном боль­шинстве случаев осуществляют при сканировании пре­образователем вручную (ручной контроль). При ручном контроле вследствие нарушения заданных параметров сканирования могут быть пропущены дефекты с малыми условными размерами. Для повышения вероятности об­наружения малых дефектов применяют приспособления для соблюдения параметров ручного сканирования и устройства механизированного и автоматизированного контроля.

Рельсы являются прокатом сложного профиля. Их кон­тролируют теневым, зеркально-теневым и эхо-методами. При контроле рельсов, уложенных в пути, ультра­звук вводится со стороны поверхности катания головки рельса (рис. 6.12), а при производстве - также с других поверхностей.

Наиболее распространенные дефекты в шейке рель­са и вблизи мест ее перехода в головку и подошву - вер­тикальные и горизонтальные трещины и расслоения. Их выявляют зеркально-теневым методом с помощью пря­мого преобразователя по первому и второму донным импульсам или по их отношению.

Полный контроль рельсов зеркально-теневым и эхо­- методами, а также выявление трещин вблизи болтовых отверстий проводят специализированными приборами. Указанная схема контроля реализуется также в вагонах­дефектоскопах, производительность которых достигает 10 м/с.

Рис.6.12 Схема контроля рельсов, уложенных в путь, зер­кально-теневым методом:

1 - поверхность катания; 2 - головка; 3 - шейка; 4 – подошва

Таблица 6.2

Классификация внутренних дефектов, содержащих выявлению средствами

Дефектоскопии

	Дефекты и основная причина их появления и развития	Схематическое изображение дефекта
1	Поперечные трещины в головке в виде светлых или темных пятен и изломы из-за них, вызванные внутренними пороками (флокенами и газовыми пузырями)
2	Поперечные трещины в головке в виде свет­лых или темных пятен и изломы из-за них вследствие недостаточной контактно-­усталостной прочности металла
3	Поперечные трещины в головке вслед­ствие прохода колес с большими пол­зунами или выбоинами
4	Поперечные трещины в головке вследст­вие ударов по рельсу (инструментом, рельсом о рельс) и других механических повреждений
5	Поперечные трещины в головке из-за дефектов технологии сварки рельсов
6	Закалочные трещины в головке рельсов (относится только к закаленным рельсам)
7	Вертикальное расслоение головки из-за остатков усадочной раковины
8	Горизонтальное расслоение головки из-за скопления неметаллических вклю­чений
9	Расслоение шейки вследствие дефектов технологии изготовления рельсов
10	Продольные трещины и выколы из-за них в местах перехода головки в шейку и шейки в подошву вследствие недостат­ков профиля рельса
11	Косые или продольные трещины в шейке от болтовых и других отверстий в рельсах

Таблица 6.2 (продолжение)

	Дефекты и основная причина их появления и развития			Схематическое изображение дефекта
12		Косые или продольные трещины в шейке от маркировочных знаков, ударов по шейке и других механических повреждений и выколы из-за них
13		Косые и продольные трещины в шейке в месте сварного шва вследствие дефектов сварки и обработки сварного шва
14		Волосовины в подошве, трещины и вы­колы части подошвы и изломы из-за волосовин
15		Трещины в подошве из-за дефектов тех­нологии сварки рельсов