книги / Сварка в машиностроении. 4

13.Характерные размеры дефектов в направлении просвечивания (в мм), выявляемых по радиографическим снимкам

чивания, составляющем с плоскостью раскрытия дефекта угол не более 10— 15°.

При выборе схемы просвечивания необходимо помнить, что трещины и не­ провары выявляются лишь в том случае, если плоскости их раскрытия близки или совпадают с направлением просвечивания (табл. 13).

Максимальная производительность радиационно-дефектоскопического кон­ троля достигается при оптимальном применении средств механизации и автома­ тизации контрольных операций, разрабатываемых с учетом особенностей кон­ тролируемых изделий и условий работы.

Электрооборудование и установки, используемые при радиационно-дефекто­ скопическом контроле, должны удовлетворять требованиям действующих «Правил устройства электроустановок», при их эксплуатации должна быть обеспечена безопасность работ в соответствии с требованиями «Правил технической эксплуа­ тации установок потребителей» и «Правил техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей», утвержденных Госэнергонадзором 12 апреля 1969 г. Радиационная безопасность обеспечивается строгим соблюдением «Основ­ ных санитарных правил работы с радиоактивными веществами и другими источ­ никами ионизирующих излучений ОСП-72», утвержденных Главным санитарным врачом СССР 10 апреля 1972 г., «Норм радиационной безопасности НРБ-76», «Правил безопасности при транспортировании радиоактивных веществ ПБТРВ-73 № 1139—73», утвержденных Главным Государственным санитарным врачом

СССР 27 декабря 1973 г.

ОЦЕНКА КАЧЕСТВА СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ

Оценку качества и разбраковку сварных деталей (соединений), узлов и изделии по результатам радиационных методов контроля необходимо производить в соот­ ветствии с требованиями технических условий на изготовление и приемку контро­ лируемых изделий и производственных инструкций по сварке (пайке) и контролю сварных соединений.

При оценке качества и разбраковке сварных изделий учитывают влияние тех­ нологических дефектов на механические (эксплуатационные) свойства контро­ лируемых деталей. Методы оценки влияния дефектов на эксплуатационные свой­ ства контролируемых объектов должны включать характеристику влияния де­ фектов на прочность деталей в связи с чувствительностью швов сварного и па­

яного соединений к дефектам, расположением и ориентировкой их в поле нап­ ряженного состояния и условиями работы (режим, степень и длительность наг­ рузки, влияние среды, характер и концентрация напряжений и т. д.).

Наиболее опасны сильно вытянутые и острые по очертаниям дефекты, менее опасны дефекты округлой формы. Опасной ориентировкой дефекта является такая, при которой наибольшее растягивающее напряжение действует перпенди­ кулярно к направлению вытянутого дефекта, менее опасной — такая, при ко­ торой растягивающие напряжения действуют параллельно направлению дефекта.

При статическом нагружении сварного соединения влияние дефектов будет наименьшим. В случае повторного нагружения с ограниченным числом циклов влияние дефектов более опасно. При длительных повторных нагрузках опасность сильно возрастает. При симметричных циклах опасность обычно наибольшая;

сростом асимметрии цикла она уменьшается. Влияние дефектов увеличивается

судлинением времени работы сварного соединения в напряженном состоянии и особенно в условиях коррозионного, радиационного, температурного воздействия и других факторов.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.Воробьев В. А., Горбунов В. И., Покровский А. В. Бетатроны в дефектоскопии. М., Атомиздат, 1973. 176 с.

2.Добромыслов В. А., Румянцев С. В. Радиационная интроскопия. М., Атомиз­ дат, 1972. 352 с.

612с.

7.Тюфяков Н. Д., Штань А. С. Основы нейтронной радиографии. М., Атомиздат, 1975, 256 с.

АКУСТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ

КЛАССИФИКАЦИЯ МЕТОДОВ КОНТРОЛЯ

Различают две группы акустических методов: 1) методы ультразвуковой дефекто­ скопии и структуроскопии, основанные на исследовании процесса распростране­ ния ультразвуковых упругих колебаний, специально вводимых в контролируемое соединение [3, 6, 14]; 2) методы акустической эмиссии, основанные на исследова­ нии упругих волн, возникающих в контролируемом соединении в момент обра­ зования или развития несплошностей [11].

Для излучения и регистрации упругих колебаний применяют электроакусти­ ческие [3] или электромагнитоакустические [13] преобразователи.

В практике контроля качества сварных соединений используют теневой, зер­ кально-теневой или эхо-методы ультразвуковой дефектоскопии (УЗД) и относи­ тельный метод ультразвукового структурного анализа (УЗС) на базе электро­ акустических преобразователей, размещенных в искателях.

При УЗД признаками обнаружения дефекта являются: для теневого метода — уменьшение дефектом интенсивности (амплитуды) ультразвуковой волны, прошед­ шей через соединение, от излучающего (И) искателя к приемному (П); для зер­ кально-теневого — уменьшение дефектом интенсивности (амплитуды) ультразву­ ковой волны, отраженной от противоположной (донной) поверхности соединения (донного сигнала); для эхо-метода — прием искателем волны, отраженной от де­ фекта в соединении (прием эхо-сигнала).

При УЗС признаком обнаружения дефекта является превышение одлабления ультразвуковой волны, прошедшей через соединение, над соответствующим ослаб­ лением в контрольном образце [12].

УЗД сварных соединений выполняют в соответствии с ГОСТ 14782—76 [1 ]. При УЗД и УЗС в основном используют продольные (с/) и поперечные (сг)

ультразвуковые волны с частотой колебаний / = 0,5-j-5,0 МГц, реже — нормаль­ ные волны [3, 14].

РАСПРОСТРАНЕНИЕ, ОТРАЖЕНИЕ И ПРЕЛОМЛЕНИЕ УПРУГИХ ВОЛН

Скорость с распространения волны в полубезгранпчной среде определяется физи­ ческими свойствами среды и типом волны (с/ « 0,55 с/), а длина волны к — часто­ той / к = df. Значения с и к, плотности р и характеристических импедансов рс для некоторых сред даны в табл. 1.

Амплитуда Ù плоской волны падает с увеличением расстояния г от излучателя

Из (1) можно определить ô, если известно отношение U/U0 и г. В практике амплитуды U и U0 измеряют относительно некоторого постоянного уровня U+ и выражают амплитуды N в децибелах (дБ): 7/ = 20 lg (//£/*, N0 = 20 lg U0/U+. Отношение U/U0t выраженное в дБ, составляет ДN = N — N0. Для перевода относительных единиц в дБ можно пользоваться номограммой (рис. 1), сопостав­ ляя значения на шкалах с одинаковым номером.

Максимум интенсивности головной волны при P « PKpi соответствует лучу, составляющему угол —9° с поверхностью. Головная волна при распространении рассеивается в виде поперечной (рис. 4, б).

При наклонном падении волны коэффициенты R и D зависят также от угла Р [6]. В случае падения поперечной волны при р = Ркрз отраженная про­ дольная волна трансформируется в неоднородную (Р/ « 90°), называемую волной скольжения; Ркрз = arcsin сц!сц.

Если две среды разделены плоскопараллельным слоем, то коэффициенты отражения и прохождения зависят также от соотношения толщины d слоя и длины волны К в нем [3 J. При / = 2,5 МГц трещина в стали, заполненная водой или ми­ неральным маслом, будет отражать до 90% энергии падающих на нее продольных волн, если раскрытие трещины d ^ 0,01 мм.

Амплитуда волны, отраженной от границы раздела двух сред в направлении к излучателю, зависит от угла падения волны на границу и от соотношения не­ ровностей отражающей поверхности к длине падающей волны (рис. 5). Большин­ ство дефектов в сварных соединениях вызывают диффузное отражение распростра­ няющихся в металле ультразвуковых волн, применяемых при дефектоскопии.

Нормированную функцию Фд (0), описывающую поле ультразвуковой волны, отражаемой дефектом в направлении к излучателю, называют индикатрисой обратного рассеяния. Индикатриса рассеяния зависит от размеров b, /, формы и ориентации дефекта, длины волны л и шероховатости отражающей поверхности. Отражатели (дефекты), для которых Фд (0) = 1, образуют группу ненаправлен­ ных отражателей; к ним относятся отражатели сферической и цилиндрической

формы, а также плоские отражатели, размеры которых близки к длине волны

(Ь, I < Я).

Если отражатель в твердом теле образует двугранный угол (например, угол листа в сварном соединении), грани которого существенно больше Я, то вслед­ ствие трансформации падающей волны на гранях индикатриса рассеяния может иметь ряд лепестков.

Оптимальным по выявляемости отражателем является дисковый с зеркальной поверхностью, ориентированной нормально к акустической оси ультразвукового

Рис. 5. Схемы отражения: зеркального (а) и диф­ фузного (б):

I — схемы распростране­

ния УЗ К; II — распределе­ ние во времени t ультразву­ ковых импульсов на преоб­ разователе

Ж

------------t <0

пучка. В практике контроля отражающие свойства реального дефекта сопоставьляют с отражающими свойствами дискового отражателя. Площадь дискового ой ражателя, нормального к акустической оси ультразвукового пучка, расположен­ ного на той же глубине, что и выявленный дефект, и дающий эхо-сигнал такой же амплитуды, что и дефект, называют эквивалентной площадью де­ фекта (5Э, мм2).

Эквивалентную площадь дефекта измеряют путем сопоставления максималь­ ной амплитуды эхо-сигнала от дефекта с максимальной амплитудой эхо-сигнала от плоскодонных отверстий в контрольном образце, имитирующих дисковые от­ ражатели различной площади, или рассчитывают, используя АРДили SKH-диа- граммы и стандартные образцы № 3 и № 2 (2А) соответственно [1, 3, 14]. Допу­ скается вместо плоскодонных отверстий использовать угловые, сегментные и дру­ гие отражатели [1, 3].

;

ИЗЛУЧЕНИЕ И ПРИЕМ УПРУГИХ ВС)№н

При неразрушающем контроле для возбуждения и регистрации ультразвуковых волн используют пьезоэлектрические преобразователи в виде пластин из кварца, цирконата титаната свинца (ЦТС), титаната бария и др.

Преобразователь размещают в прямом искателе, возбуждающем в изделии продольную волну перпендикулярно к поверхности, или в наклонном искател: (призматическом), возбуждающем в зависимости от угла призмы Р продольную, поперечную или головную волну под углом к поверхности или поверхностную волну.

Призму изготовляют из материала с малой скоростью и большим затуханием ультразвуковых колебаний (плексиглас, капролон, фторопласт, полистирол), что способствует гашению отраженной в призму волны.

Углы призм из плексигласа составляют: P = 4-f-9° при возбуждении (приеме) в сталях продольной волны; р « 27° — головной волны; р « 58° — поверхност­ ной волны; 29° < Р < 55° — поперечной волны.

Искатели включают по совмещенной или по раздельной, или по раздельносовмещенной схемам (рис. 6) [3]. Последняя реализует преимущества первых двух схем [3].

Рис. 6. Блок-схемы дефектоскопов, работающих по эхо-методу с включением искателей по схемам:

Два наклонных искателя, включенных по раздельной схеме и объединенных в одном корпусе, называют раздельно-совмещенным искателем (рис. 7) [14]. Для предотвращения передачи зондирующего импульса от излучающего преобразова­ теля к приемному в таком искателе устанавливают экран. Искатели с углом P = 4-î-9ô и Р « 29е часто выполняют раздельно-совмещенными (рис. 7).

тактирующей средой пространства между плоскостью искателя и поверхностью изделия (контактной поверхностью). В зависимости от толщины слоя контакти­ рующей среды различают контактный, щелевой и иммерсионный способы акусти­ ческого контакта [3]. При иммерсионном, в отличие от контактного и щелевого способов, толщина контактирующего слоя превышает половину длины волнового пакета в нем.

Вблизи излучателя, на участке длиной гб (ближняя зона), волна распростра­ няется без расхождения, а амплитуда поля как вдоль оси пучка, так и по его се­ чению претерпевает осцилляции. При этом 80% энергии сосредоточено в преде­ лах цилиндра, ограниченного контуром преобразователя.

В дальней зоне, расположенной за ближней, поле приобретает форму усе­ ченного конуса с углом фр:

Прямую, соединяющую в дальней зоне точки поля с максимальной амплитудой, и продолжение ее в ближней зоне называют акустической осью искателя.

диаграмма Ф (а) в плоскости падения луча или Ф (ф) и угол наклона акустиче­ ской оси а 0 (рис. 8), a также диаграмма Фг (ф) в плоскости, нормальной к пло­ скости падения луча.

Для поперечной волны диаграмма Ф (ф) сужается с увеличением произведе­ ния а/ до 20 мм-МГц и c/lt a также с уменьшением Р; она может быть рассчитана на ЭВМ по формулам работы [5] или определена экспериментально по методике, описанной в работе [31; основной лепесток диаграммы Ф (ф) аппроксимируется выражением Ф (ф) « cos (лф/5ф0), где ф0 — половина угла раскрытия основного лепестка на уровне 0,8; определяется по графикам работы [3] или эксперимен­ тально по стандартному образцу № 2 (или 2А) [3].

Диаграмма Фг (ф) не зависит от угла Р и может быть рассчитана по выра­ жению (7).

В практике дефектоскопии для приближенного расчета поля наклонных иска­ телей действительный преобразователь радиусом а, расположенный в материале призмы на расстоянии rxот границы ее с металлом, заменяют мнимым преобразова-