7 Способы оценки размеров и конфигурации дефектов

7.1 Классификация способов распознавания дефектов

Проблема определения формы, истинного размера, ориентации выявленного дефекта особенно актуальна вследствие наличия двух известных факторов:

1) потенциальная опасность, т. е. вероятность возникновения аварийной ситуации, при наличии плоскостного дефекта на один-два порядка выше, чем при наличии объемного дефекта;

2) количество имеющих место округлых дефектов зачастую значительно превосходит количество плоскостных.

Вследствие этих двух причин система разбраковки только по основным измеряемым характеристикам обычно приводит к неоправданным потерям на ремонтные работы. Именно поэтому в течение последних сорока лет ведутся активные исследования возможности оценки формы дефектов и разделения их на несколько классов – такую процедуру называют идентификацией дефектов. К настоящему моменту разработано и исследовано большое количество идентификационных признаков дефектов.

В зависимости от физической природы явлений, обусловливающих информативность идентификационных признаков, в современных публикациях по ультразвуковому контролю признаки разделяют на три группы:

1) основанные на измерениях условных размеров дефектов;

2) основанные на регистрации сигналов, возникающих при дифракции ультразвуковых колебаний на дефекте;

3) основанные на анализе характеристик частотного спектра эхоимпульсов от дефектов.

7.2 Признаки дефектов, основанные на соотношениях условных размеров. Компактные и протяженные дефекты

Условный размер дефекта является одной из основных характеристик дефекта и параметров огибающей амплитуд эхосигнала. Абсолютное значение условного размера практически не несет дополнительной информации, так как зависит от способа измерения, глубины залегания, уровня отсечки и др. С другой стороны, получение дополнительной информации возможно, если сравнить условный размер дефекта с условным размером отражателя, имеющего известную индикатрису рассеяния. При использовании условных размеров Н, Х, L в качестве эталонного отражателя принимают боковое цилиндрическое отверстие; в качестве идентификационных признаков предлагаются следующие:

K∆_Х = ; K _L = ;

K_ = = / .

Отметим признак K∆_L. С его помощью оценивают не форму, а протяженность дефекта и по его значению дефекты разделяют на компактные и протяженные:

компактные: K∆_L  1 (  );

протяженные: K∆_L 1 (  ).

С помощью признака K_ дефекты разделяют на плоскостные и объемные, а также пытаются определить ориентацию плоскостных дефектов. Очевидно, что для объемного дефекта величина K_ постоянна, и измерения показывают, что она чуть больше двух. График зависимости представлен на рис. 7.1.

К основным недостаткам этого признака относятся следующие:

1) низкая информативность для дефектов с зеркальной отражающей поверхностью;

2) большие суммарные погрешности, обусловленные необходимостью измерения четырех величин;

3) низкая разрешающая способность распознавания при b/Н  0,2.

Рис. 7.1. Номограмма использования признака K_ для идентификации дефектов

Естественно, для правильного разделения дефектов необходимо учесть разницу глубин Н_д и Н₀, которые влияют на величину линейных условных размеров. Для этого производят нормировку по глубине, а именно: в знаменатель признаков подставляют величины, найденные из следующих формул:

Кроме рассмотренных признаков, основанных на измерении линейных условных размеров, существуют признаки, основанные на использовании угловых условных размеров (рис. 7.2). Они измеряются аналогично линейным условным размерам, но преобразователь смещают по окружности радиуса L_д с центром в проекции дефекта на контактную поверхность. На рис. 7.2 показана разница огибающих и угловых условных размеров при угловом сканировании дефектов в плане соединения.

Рис. 7.2. Угловые условные размеры дефектов

Точность измерения и идентификации повышается, если в качестве идентификационного признака использовать не абсолютное значение углов индикации, а относительное. В этом случае в качестве эталонного отражателя применяют бесконечную плоскость, перпендикулярную акустической оси (рис. 7.3):

Решающее правило распознавания дефектов:

плоскостной дефект K  1;

округлый дефект K  1.

Точность измерения этих признаков определяется, как и точность измерения координат, а кроме того, на нее влияет точность определения центра окружности и траектория поворота. Для повышения точности рекомендуется использовать приспособление циркульного типа.

Рис. 7.3. Схема измерения углового условного размера эталонного отражателя (плоскости)