5 Обоснование значений основных параметров и выбор средсТв контроля

В общем случае угол ввода выбирают таким образом, чтобы обеспечивалось прозвучивание проверяемого сечения акустической осью преобразователя (прямым или однократно отраженным лучом).

Тип ПЭП по схеме включения (совмещенный или PC) выбирают в зависимости от толщины изделия или расстояния зоны контроля от поверхности ввода. Прямые совмещенные ПЭП обычно применяют для контроля изделий толщиной более 50 мм, а прямые PC ПЭП - для контроля изделий толщиной до 50 мм включительно, или приповерхностного слоя толщиной до 50 мм.

Наклонные ПЭП большей частью используют по совмещенной схеме включения. Наклонные PC ПЭП с поперечной волной используют преимущественно для УЗ контроля сварных соединений тонкостенных труб (толщиной 2,0 мм – 9,0 мм) диаметром  400 мм (они известны как «хордовые преобразователи»). Наклонные PC ПЭП с продольной волной применяют для контроля сварных соединений с крупнозернистой структурой и высоким уровнем структурных шумов (аустенитные швы) [1].

При УЗ дефектоскопии применяют ПЭП с пьезоэлементами размером от 5 до 50 мм. Наиболее широко используют ПЭП с пьезоэлементами размером от 10 до 25 мм. При выборе размера пьезоэлемента следует учитывать следующие факторы. При увеличении размера пьезоэлемента:

- уменьшается ширина диаграммы направленности, что, с одной стороны, сужает озвучиваемый сектор, а с другой - улучшает фронтальную разрешающую способность;

- повышается чувствительность на больших расстояниях;

- увеличивается ближняя зона;

- ухудшается акустический контакт на криволинейных поверхностях.

Исходя из этого, ПЭП с большим размером пьезоэлемента можно рекомендовать для:

- более точной оценки границ дефектного участка и возможности его разбиения на более мелкие участки или на отдельные дефекты;

- обеспечения высокой чувствительности при контроле изделий большой толщины;

- оптимизации УЗ контроля крупнозернистых материалов.

ПЭП с малым пьезоэлементом можно рекомендовать для:

- проведения поиска несплошностей;

- более точной оценки эквивалентных размеров несплошностей по АРД-диаграмме на небольших расстояниях;

- контроля изделий с криволинейной поверхностью.

При контроле изделий энергомашиностроения обычно ограничиваются диапазоном частот 0,5 -5,0 МГц, а наиболее употребим диапазон 1,8-4,0 МГц.

Частоту 4,0-5,0 МГц применяют при контроле мелкозернистых заготовок небольшой толщины (обычно < 100 мм) и сварных соединений толщиной менее 20 мм. Изделия большей толщины контролируют ультразвуком частотой 1,8 - 2,5 МГц. Для контроля заготовок с крупнозернистой структурой и с большим затуханием рекомендуют применять более низкие частоты. При выборе частоты нужно учитывать, что ее увеличение вызывает:

- увеличение ближней зоны;

- уменьшение мертвой зоны, связанное с уменьшением дли­тельности свободных колебаний пьезоэлемента;

- улучшение (уменьшение численного значения) лучевой и фронтальной разрешающей способности;

- сужение диаграммы направленности;

- увеличение коэффициента затухания и, связанное с ним, падение чувствительности на больших толщинах (более 200 мм);

- увеличение уровня структурных шумов в крупнозернистых материалах;

- уменьшение уровня собственных шумов ПЭП, связанное с увеличением затухания звуковой волны в элементах ПЭП при возрастании частоты.

Настройка чувствительности заключается в такой регулировке органов измерения и управления усилением и мощностью дефектоскопа, при которой эхоимпульсы от отражателей заданных размеров, расположенных на заданных глубинах, имеют заданную высоту на экране дефектоскопа. Размер и форму искусственного отражателя, на основе которого следует производить настройку чувствительности, указывают в технических условиях, правилах контроля и других руководящих нормативных документах.

Расчет параметров сканирования рассмотрен в [1, 11].