7.2. Измеряемые характеристики несплошностей

Основным параметром, по которому в ручном варианте эхоимпульсного метода судят о величине обнаруженной несплошности, является амплитуда отраженного от нее сигнала. Эхоимпульс на экране дефектоскопа, возникший при прохождении этого сигнала, сравнивают с эхоимпуль­сом от искусственного отражателя заданной геометрической формы, условно помещенного в ту же точку изделия, где находится дефект. Как было отмечено ранее, реальные дефекты отличаются от идеаль­ных геометрических моделей. Вследствие этого при одинаковой амп­литуде эхоимпульсов от несплошности и искусственного отражателя их геометрические размеры, как правило, отличаются. Поэтому в УЗ дефектоскопии для характеристики геометрических размеров выявлен­ной несплошности используют понятие эквивалентного размера, введенное нами для плоскодонного дискового отражателя в параграфе 4.14. Если в качестве отражателя, используемого для сравнения, при­нимают не плоскодонный дисковый отражатель, а какой-нибудь дру­гой, то определение эквивалентного размера идентично, только вместо круглого плоскодонного используют предлагаемый тип отражателя.

Акустическое поле, формируемое преобразователем в изделии, представляет собой пучок, ширина которого меняется с глубиной. При перемещении ПЭП слева направо (рис. 7.4) эхоимпульс возни­кает, когда дефект (д) озвучивается правой частью пучка. При пересе­чении акустической осью ПЭП центра дефекта эхоимпульс максима­лен. Таким образом, при перемещении ПЭП над компактным (точеч­ным) дефектом, эхоимпульс от него наблюдается не в точке, а на некотором участке протяженностью L₀. Поскольку ширина пучка (ширина диаграммы направленности) зависит от того, на каком уровне она определяется, то и L₀ изменяется в некоторых пределах при изменении усиления дефектоскопа.

Если дефект имеет протяженность, то его границы, определенные эхоимпульсным методом, также могут отличаться от истинных (рис. 7.5). В связи с этим в УЗ дефектоскопии используют понятие условных границ несплошности. Условной границей несплошности называют геомет­рическое место положений центра прямого ПЭП или точки ввода наклонного ПЭП на поверхности ввода, при которых амплитуда эхо-сигнала от несплошности равна заданному уровню. Известны два способа определения условных границ - относительный и абсолютный.

Рис. 7.4. К понятию условных границ компактного дефекта

Рис. 7.5. К понятию условных границ протяженного дефекта

Способ определения условных границ по положениям пре­образователя, при которых амплитуда эхоимпульса от дефекта уменьшается на “n” дБ от своего максимального значения, называ­ют относительным.

В отечественной практике чаще всего n = 6 дБ. В зарубежной практике значение n при контроле сварных соединений обыч­но зависит от толщины контролируемого объекта, увеличиваясь с увели­чением толщины от 0 до 12 дБ.

Способ определения условных гра­ниц по положениям преобразователя, при которых амплитуда эхоимпульса от дефекта уменьшается до заданного (например, до кон­трольного) уровня чувствительности (с учетом глубины залегания не­сплошности) называют абсолютным.

В отечественной практике полу­чил также применение способ, представляющий собой комбинацию двух вышеназванных - определение условных границ по положениям преоб­разователя, при которых амплитуда эхоимпульса от дефекта уменьша­ется на n дБ от своего максимального значения или до контрольного уровня чувствительности (с учетом глубины залегания несплошности), при этом из двух указанных значений выбирают соответствующее более высокой чувствительности.

Рис. 7.6. К определению условной протяженности

Условной протяженностью L дефекта в каком-либо на­правлении называют максимальное расстояние между его ус­ловными границами в данном направлении. Условную протяженность измеряют в следующих направлениях:

- при контроле прямыми и наклонными ПЭП по плоской по­верхности - в направлении максимальной протяженности (рис. 7.6);

- при контроле сварных швов наибольшая протяженность на­блюдается чаще всего при перемещении преобразователя вдоль шва (рис. 7.7), ориентированного перпендикулярно к оси шва, хотя в прак­тике встречаются случаи расположения протяженных дефектов под некоторым углом к продольной оси сварного шва или поперек шва;

l₁

l₂

l₃

Рис. 7.7. Определение условной протяженности L дефекта и услов­ного расстояния l между протяженными (l₁), протяженным и компактным (l₂), и компактными (l₃), дефектами

в сварном шве при контроле наклонным преобразователем

- при контроле прямым ПЭП по цилиндрической поверхности - вдоль образующей и перпендикулярно ей. В последнем случае сле­дует учесть поправку на кривизну поверхности ввода по формуле

(7.5)

где L_ц, мм - условная протяженность, определенная по наружной цилиндрической по­верхности без учета кривизны (рис.7.8); h, мм - глубина залегания дефек­та; R, мм - радиус кривизны поверхности ввода;

Рис. 7.8. Определение услов­ной протяженности дефектов

при контроле цилиндрическо­го изделия прямым преобра­зователем

- при хордовом (по окружности) контроле наклонным ПЭП - вдоль образующей цилиндра;

- при контроле наклонным ПЭП вдоль образующей цилиндра - перпендикулярно образующей. При этом нужно также учесть кривизну по формуле 7.5.

Во всех случаях наклонный ПЭП для измерения условной протя­женности перемещают в направлении, перпендикулярном его направ­лению излучения.

В сплошных цилиндрах при оценке условной протяженности ПЭП располагают так, чтобы он находился с дефектом по одну сторо­ну от оси цилиндра.

При контроле наклонным ПЭП измеряют также условную высоту и условную ширину дефекта. Эти параметры обязательно определя­ют в сечении, где эхо-сигнал от дефекта имеет наибольшую амплиту­ду, а при необходимости более детальной характеристики дефекта и в других сечениях.

Условной шириной Х дефекта называют расстояние меж­ду его условными границами при перемещении наклонного ПЭП в плоскости падения луча (рис. 7.9). Разность показаний глуби­номера дефектоскопа H₂ - H₁ = H, снятых в тех же положениях наклонного ПЭП, называют условной высотой Н дефекта.

Рис. 7.9. Измерение условной ширины Х и услов­ной высоты Н дефекта

При контроле зеркально-теневым методом условные гра­ницы дефекта определяют по положениям точки выхода ПЭП, в которых амплитуда донного сигнала достигает уровня, заданного нормативными документами. Обычно задают поисковый или контрольный уровень чувствительности.

Условным расстоянием l между протяженными дефектами называют расстояние между крайними положениями ПЭП, по которым определялась условная протяженность двух рядом расположен­ных дефектов (l₁ на рис.7.7).

Условным расстоянием l между протяженным и непротяженным (компактным) дефектами называют расстояние между крайним положением ПЭП, при котором определялась условная протяженность протяженного дефекта, и положением ПЭП, в котором амплитуда эхо-сигнала от компактного дефекта имеет максимальное значение (l₂ на рис.7.7)..

Условным расстоянием l между компактными дефектами называют расстояние между положениями ПЭП, при которых амплитуды эхо-сигналов от дефектов имеют максимальные значения (l₃ на рис.7.7).