4.5.Резонансный метод ультразвуковой дефектоскопии.

Резонансный метод ультразвуковой дефектоскопии (рис. 19 в) предназначен для измерения толщины изделия и основан на анализе изменения режима работы излучающего пьезоэлектрического вибратора в момент возникновения стоячих упругих волн в изделии. Стоячие волны образуются в том случае, когда между толщиной металла d, длиной упругой волны в нем λ и, соответственно, скоростью распространения упругих волн в металле V с частотой f, соблюдены следующие условия :

d = n λ / 2 = n V / 2 f , где

п – порядок гармоники колебаний.

Толщина изделия T может быть hfccxbnfyf по формуле: T = V t / 2f, где t - время прохождения резонансной волны от излучателя до дна и обратно.

Ультразвуковой прибор для резонансных измерений представляет собой генератор радиочастот с частотной модуляцией, Генератор возбуждает пьезоэлектрический вибратор, который посылает ультразвуковые волны в металл. Индикатором служит осциллограф, развертка которого синхронизирована с изменением частоты.

При изменении частоты возникновение стоячих волн в металле приводит к изменению анодного тока генератора и отмечается в виде пика на экране осциллографа. Если толщина изделия изменяется, то соответственно изменяется и положение пика на экране. На экран может быть нанесена шкала, градуируемая непосредственно по толщине определенного металла.

Такой вариант прибор а может быть использован для измерения толщины металла при одностороннем доступе к изделию, для выявления очагов коррозии в химической аппаратуре, трубопроводах, подводной части корпуса кораблей и т.п.

Точность измерения прибором толщины стенки магистральных труб в диапазоне от 0.8 до 15 мм составляет 1%, а чувствительность при выявлении расслоений – около 1 квадратного сантиметра.

4.6.Ультразвуковые дефектоскопы.

В практике ультразвуковой дефектоскопии используются различные модели приборов. Так, в настоящее время наиболее широко применяются следующие марки универсальных приборов: УДМ-1М; УД -10УА; УД-11ПУ; УСИП 12м; УСК-7м. Эти приборы позволяют обнаруживать дефекты на больших глубинах (до 2500 мм), оценивать протяженность дефектов и их координаты. Внешний вид одного из таких приборов (УДМ-1М) приведен на рисунке 26.

О сновные характеристики импульсного эхо-дефектоскопа УДМ-1М включают в себя: величину мертвой зоны прозвучивания (минимальную глубину- обнаружения дефекта) при использовании прямых искательных головок в зависимости от выбранной частоты, составляет 5-10 мм, а при использовании призматических щупов – до 1 мм; максимальная толщина контролируемых изделий до 2500 мм; диапазон фиксируемых частот составляет 0.8, 1.8, 2.5 и 5.0 МГц. Минимальный обнаруживаемый дефект – один квадратный мм. Помимо осциллоскопического выхода, дефектоскоп имеет световой сигнализатор дефектов.

Рис.26

Приведенный на рисунке 26, прибор состоит из измерительного блока со щупами (прямой и призматический) и набора сменных искательных головок (чемодан). Габаритные размеры прибора: 220х335х423 мм, а вес -14 кг.

Другие специализированные дефектоскопы: толщиномеры, твердомеры, структуроскопы представлены следующими марками: ДУК-75; У-664; ДУК-15ЦЛАМ; А-311; ЭИТ-1; Волна; УД-22УМ; УС-12ИМ; УТ-55БЭ; УТС-50БЭ; ИГЦ-1 и др.

Все перечисленные марки приборов относятся к периоду производства 70 – 90 х годов 20 – го века. Они имеют смешанную элементную базу электроники (радиолампы и транзисторы), поэтому они громоздки и имеют большой вес.

В последнее десятилетие мировая электронная промышленность перешла на использование элементов микроэлектроники, что резко уменьшило вес приборов, увеличило надежность их работы и сделало их легко транспортабельными. Применение компьютерной технологии в функциональных схемах приборов, привело к созданию новых возможностей у традиционных способов ультразвуковой диагностики. Современные ультразвуковые дефектоскопы производятся отечественными и иностранными фирмами следующих марок: УД-76 КСК; УД -76 КСК М; УД-73 КСК; UT-301; УДТ-40; ТЭМП-УТ1; УД2-140; УД2В-П46; Вектор; УСД-50; А1212 Профи; А1212 Лайт и другие.

Н овым шагом в ультразвуковой дефектоскопии стала разработка приборов с так называемыми «фазированными решетками» (Канада), где щуп прибора состоит из нескольких пар (десятки или сотни) миниатюрных пьезокристаллов рис.27, а информация с них снимается с помощью коммутационных систем компьютера. Таким образом, при работе с призматическими искательными головками с фазированными решетками, на экране ЖК - дисплея создается реальная

Рис.27 картина участка изделия в виде сектора, где различимы дефекты . на определенной глубине.

П римером одного из таких приборов является дефектоскоп OmniScan™ - новейшая разработка модульных дефектоскопов фирмы R / DTech (рис.28). Дефектоскоп с фазированной решёткой соответствует самым высоким требованиям неразрушающего контроля. OmniScan позволяет осуществлять сбор данных с высокой скоростью при ручном и автоматическом контроле. Прибор выполнен портативным с модульной конструкцией.

Конфигурация фазированной решётки прибора OmniScan содержит от 16 до 128 активных элементов и может управлять до 256 фокальными зонами. Частотный диапазон от 0,75 до 18 МГц с ВРЧ. Технология фазированных решёток

Рис.28. позволяет формировать ультразвуковой луч с динамическим изменением его параметров, таких как угол ввода, фокусное расстояние и электронным способом перемещать его вдоль датчика. Главным преимуществом метода фазированных решеток - это отображение секторного сканирования, которое позволяет легко обнаружить и интерпретировать связь между дефектами. Примером применения этого прибора являются данные рис28, на котором приведена картина сканирования образеца со сварным швом толщиной 100мм., длинной - 500мм., с наплавкою.

Рис.29

Здесь на жидкокристаллическом экране прибора хорошо виден сварной шов с большим количеством внутренних дефектов: раковин, шлаковых включений и пор.

В нижнем углу экрана представлен в увеличенном масштабе участок шва, выделенный специальными визирами на левом изображении шва.

Областью применения данного прибора является: атомная энергетика, автомобильная, аэрокосмическая, нефтегазовая, тяжелая промышленность.