5 Выбор схемы прозвучивания и метода ультразвукового контроля

Области применения различных методов контроля рассмотрены в [1,12-14]. При выборе схем прозвучивания следует стремиться к тому, чтобы обеспечить прохождение УЗ лучей перпендикулярно к направлению возможного распространения дефектов, характерных для данного изделия или представляющих для него наибольшую опасность. Поэтому схемы контроля выбирают в зависимости от способа производства контролируемого объекта. Рекомендуемые методы УЗ контроля и схемы прозвучивания приводятся в методических документах на ультразвуковой контроль соответствующих видов продукции, наиболее распространенные схемы прозвучивания различных объектов рассмотрены в [1, 12, 13, 14]. Далее рассматриваются типовые схемы прозвучивания стальных заготовок и сварных соединений

5.1 Листовой прокат

В листовом прокате несплошности, как правило, расположены в плоскости, параллельной верхней и нижней поверхностям листа, и вытянуты вдоль направления прокатки. Поэтому на листовом прокате толщиной более 6 мм обычно ограничиваются контролем прямым совмещенным (или PC) ПЭП, осуществляя сканирование перпендикулярно направлению прокатки (рис. 2). Кроме того, несплошности преимущественно располагаются в средней по толщине части листа. Это одна из причин, по которой на листах обычно не требуют припуск на мертвую зону при УЗ контроле.

В тех случаях, когда имеется вероятность возникновения трещин, идущих от поверхностей листа (рис. 3), целесообразно ввести контроль наклонным ПЭП с углом ввода 45±5.

Рис. 2. Схема прозвучивания листового проката

Рис. 3. Выявление трещин от верхней (а) или

Нижней (б) поверхностей листа

Если неизвестна возможная ориентация трещин, обычно ограничиваются контролем в четырех направлениях, а для наиболее ответственных случаев может быть организован контроль в восьми направлениях (рис. 4). Полный объем контроля обеспечивают прозвучиванием как прямым, так и однократно отраженным лучами.

Рис. 4. Контроль листов наклонным ПЭП в четырех (а)

И в восьми (б) направлениях

5.2 Поковки

При выборе схемы прозвучивания поковок исходят из того, что дефекты в них могут иметь любую пространственную ориентацию. Поэтому основным принципом при УЗ контроле поковок является прозвучивание, как правило, каждого элемента объема в трех взаимно перпендикулярных направлениях. Это условие легко выполнить, если изделие имеет форму параллелепипеда с соотношением двух любых сторон не более m,

,

где а, мм - радиус пьезоэлемента;

f, МГц - частота ультразвука;

с, м/с - скорость продольных УЗ волн в данном материале.

В таком случае УЗ контроль прямым или PC ПЭП с трех взаимно перпендикулярных граней обеспечивает выполнение поставленного требования. В случаях же изделий цилиндрической формы или параллелепипедов с соотношением сторон более m, направления, нецелесообразные для УЗ контроля прямым ПЭП, восполняют наклонным ПЭП. Применяемые для такого контроля углы ввода обычно находятся в пределах 35-70. Контроль цилиндрических заготовок наклонным ПЭП в направлении, перпен­дикулярном образующей, называют хордовым прозвучиванием При хордовом прозвучивании полых цилиндрических заготовок обычно используют углы ввода  = (40 ± 5) .

Если при этом толщина стенки

,

(где D_н - наружный диаметр цилиндра), в заготовке образуется зона непрозвучиваемости, прилегающая к внутренней поверхности (рис. 5). В таком случае не будут выявлены дефекты типа радиальных трещин. Типовые наклонные преобразователи обычно имеют минимальный угол ввода поперечной волны в сталь  = 37 - 40. Для них зона непрозвучиваемости в полых цилиндрах образуется уже при H/D_н > 0,2.

Рис. 5. Образование зоны непрозвучиваемости при хордовом контроле

полого цилиндра 1 - зона непрозвучиваемости; 2- радиальный дефект

Для проведения хордового прозвучивания этой зоны изготавливают специализированные преобразователи с такими углами  < 37, чтобы обеспечивалось прохождение пучка продольных или поперечных волн в направлении, близком к касательной к внутренней цилиндрической поверхности, или пучка поперечных волн, падающего на нее под углом (45±5). Для хордового прозвучивания сплошных цилиндров также используют угол ввода  = (40±5)°. Зона непрозвучиваемости вблизи оси заготовки здесь не имеет такого значения, как для полых цилиндров, поскольку возможные дефекты, как правило, начинаются в центральной зоне цилиндра и будут надежно выявлены прямым ПЭП.

Схемы прозвучивания поковок простой геометрической формы приведены в [1].

Схема прозвучивания труб аналогична схеме контроля кованых тонкостенных полых цилиндров. Литые заготовки с точки зрения их УЗ контроля отличаются от поковок большей сложностью формы. Однако при разработке схемы контроля литой заготовки также необходимо стремиться обеспечить прозвучивание каждого элемента объема с трех взаимно-перпендикулярных направлений.

При контроле листового проката, поковок и литья там, где это возможно, наряду с эхо-импульсным используют зеркально-теневой метод контроля.