ММК Спецтехнология ЛА 2013

С их помощью устанавливается уровень чувствительности, необходимый для выявления недопустимых дефектов. В образце высверливаются отверстия, выфрезовываются пазы или выбираются насечки, луки и другие отражатели, имитирующие (по своей отражательной способности) недопустимые дефекты.

Для ввода ультразвуковых волн под углом к поверхности или возбуждения сдвиговых, поверхностных, нормальных волн посредством трансформации из падающей продольной волны служит призма. Такой перобразователь называется призматическим. Схематично его устройство показано на рис.10.2.

Процесс ультразвукового контроля заключается в следующем: на поверхность детали наносится акустическая смазка. Сканирование поверхности контролируемого объекта преобразователем ведется в направлении, перпендикулярном плоскости наиболее вероятного расположения дефектов. Преобразователь в процессе контроля перемещается таким образом, чтобы все участки заготовки, детали или сварного шва оказались в зоне контроля.

Надежность результатов ультразвуковой дефектоскопии зависит от состояния поверхности, формы детали, структуры материала.

Наилучшие результаты достигаются при контроле полуфабрикатов, заготовок, деталей, имеющих несложную форму, с шероховатостью поверхности Rz 3,2 мкм. Ультразвуковой контроль возможен при наличии хотя бы одностороннего доступа в контролируемой детали для непосредственного контакта преобразователя с поверхностью; при контроле сварных швов величина околошовной зоны должна обеспечивать возможность сканирования ее преобразователем .

Элементы изделий, закрытые обшивкой, не могут контролироваться этим методом.

Чувствительность ультразвукового метода резко понижается при наличии толстых неметаллических покрытий или грубой обработке поверхности.

Разработан ряд методов ультразвуковой дефектоскопии: наиболее широко применяются теневой и эхо-метод.

При теневом методе контроля (метод сквозного прозвучивания) излучатель и приемник ультразвуковых колебаний разделены, и дефект попавшийся на пути упругих волн, ослабляет принимаемый сигнал или задерживает его приход.

При эхо-методе короткий ультразвуковой импульс отражается от дефекта других неоднородностей, а затем принимается тем же или другим преобразователем.

Листы, плиты, поковки контролируется эхо-методом. Этим методом можно выявить флокены, остатки усадочных, раковин, инородные включения, окисные плены и другие внутренние дефекты. Контроль берется на частотах 1,8 -5,0 МГц.

В первую очередь нормальным преобразователем проверяется поверхность, со стороны которой производился последний этап ковки, так как большинство дефектов обычно образуется параллельно этой поверхности. Затем проверяются другие поверхности. Отдельно контролируются участки, на которых возможно образование трещин.

Ультразвуковой контроль сварных соединений производится с помощью универсальных дефектоскопов эхо-методом с включением наклонного преобразователя по совмещенной схеме. Схема прозвучивания сварного шва представлена на рис.10.3.

Рисунок 10.3. Схема прозвучивания сварного шва.

Угол ввода колебаний выбирают так что бы расстояние от преобразователя до шва было бы как можно меньше, а направление луча - возможно более близкое нормали к сечению, в котором площадь ожидаемых дефектов максимальна. Контроль ведется прямым и однажды отраженным лучом. Наплавленный металл по толщине проверяют продольно-поперечным сканированием околошовной зоны. Для повышения надёжности контроля преобразователь в процессе сканирования непрерывно поворачивают на угол 10 -15°. Для надежного выявления дефектов сварной шов прозвучивают с двух сторон. Контроль с одной стороны допускается в исключительных случаях.

Наиболее существенными факторами, ограничивающими применение ультразвукового метода, является толщина свариваемого материала (не менее 4 мм) и повышенный коэффициент затухания (стали аустанитного класса).

10.1.3. Акустико-эмиссионный неразрушающий контроль.

Одним из новых методов неразрушающего контроля является метод акустической эмиссии (AЭ). Он является пассивным и основан на улавливании акустических сигналов, возникающих в твердом теле.

Акустическая эмиссия – физическое явление, связанное с излучением волн твердым телом при изменении его напряженнодеформированного состояния.

Явления АЭ рассматривают на двух уровнях - микроскопическом и макроскопическом. В первом случае источниками АЭ являются дислокации и точечные дефекты кристаллической решетки, а во втором

– процессы пластической деформации, растрескивания, разрушения. Основной особенностью твердых тел с макроскопическими

дефектами является локальная концентрация механических напряжений. Поэтому при погружении таких тел в зоне концентраторов возникает пластическая деформация и затем разрушение.

Зависимость коэффициента интенсивности напряжения от числа импульсов АЭ при росте трещины вызвана тем, что перед фронтом трещины образуется зона пластической деформации, изменение объема которой определяется коэффициентом интенсивности напряжений. Число импульсов АЭ пропорционально числу их источников в пластически деформируемом объеме:

где и m – параметры, зависящие от материала, его состояния, условий роста трещины(m=4-12); к - коэффициент интенсивности напряжений.

Прямые эксперименты на образцах с дефектами показывают, что при их нагружении излучение АЭ начинается раньше, чем при нагружении образцов без дефектов. Отмечено, что чем больше дефект, тем раньше начинается излучение AЭ.

Процессы пластической деформации и роста трещины различаются по амплитудным распределениям сигналов AЭ. При росте трещины сигналы АЭ характеризуются большой амплитудой и достаточно большими интервалами следования по сравнению с АЭ от процесса пластической деформации. При использовании эффекта АЭ для неразрушающего контроля одной из первоочередных технических задач является определение параметров АЭ, несущих информацию о дефектах.

Основные параметры АЭ определятся ГОСТ 25.002-80.

АЭ метод дозволяет по-новому подойти к понятию дефекта.

Существующие традиционные методы контроля выявляют несплошность материала. Однако не все такие дефекты могут привести к отказу или разрушению. Определить несплошность как дефект, способный вызвать отказ конструкции, в настоящее время можно только методом AЭ.

Для приема и обработки сигналов АЭ разработана специализированная аппаратура, в том числе приборы производственного назначения, имеющие несложную конструкцию и простые в эксплуатации. Например, APKC-I0I, АМУР-4Д, АРД-31, АРД-41 и др.

Многофункциональные приборы лабораторного и производственного назначения имеют блочную конструкцию, например, АФ-II, ИАС-3, ИАС-4.

Система АЭ контроля представляет собой сложную аппаратуру, имеющую большое количество каналов (4 — 5G) и использующую ЭВМ. Например, АФ-33, АФ-35, АМУР-8, серия 1032 и др.

При прочностных испытаниях и при контроле в процессе сварки узлов параметры АЭ могут быть зарегистрированы прибором, структурная схема которого представлена па рис.10.4.

Рисунок 10.4. Структурная схема одноканального прибора АЭ: 1-пьезопреобразователь АЭ; 2-предварительный усилитель; 3-основной усилитель; 4-полосовой фильтр;

5-амплитудный дискриминатор-формирователь;

6,7-блоки суммарного счета АЭ (Е);

8-блок энергии АЭ (Е);

9-многоканальный регистратор.

На рис.10.5 представлена зависимость суммарного счета от нагрузки Р для трех типов источников АЭ в сосуде высокого давления. Источник считается неактивным, если при увеличении параметров нагружения (давление, время работы при постоянном давлении, число циклов и др.) суммарный счет AЭ увеличивается незначительно (кривая С). Такой источник АЭ в дальнейшем может не учитываться. В том случае, когда суммарный счет АЭ увеличивается с закономерностью, близкой к линейной (кривая В), источник проявляет активность, на него необходимо обратить внимание. И, наконец, при быстром увеличении суммарного счета АЭ (кривая А) источник считается активным, дефект развивается быстро, необходимо приостановить и проверить участок, на котором обнаружен дефект.