книги / Сварка в машиностроении. 4

грамме Ф (ф) в режиме излучения. Диаграмма направленности в режиме излуче­ ние — прием соответствует Ф2 (ф).

Диаграмма направленности определяет форму огибающей амплитуд эхо-сиг­ налов от отражателя, полученной в процессе перемещения искателя. Угол между нормалью к поверхности изделия и линией, соединяющей центр ненаправленного отражателя с точкой выхода луча при положении искателя, соответствующем максимуму эхо-сигнала, называют углом ввода луча и обозначают а (рис. 9).

Угол а в общем случае меньше а 0. Разница Да = а 0 — а тем больше, чем больше затухание УЗ К на пути до отражателя; эта разница определяется по номо­ грамме [3]. В практике, за исключением контроля швов большой толщины, при­

Рис. 9. Схема (а) и за­ висимости (6), иллюстри­ рующие соотношение уг­ лов а с, а* и а:

1 — искатель; 2 — основной лепесток диаграммы направ­ ленности; 3 — акустическая ось; 4 — ненаправленный от­ ражатель; 5 — огибающая амплитуд эхо-сигналов; 6—

*а)

Угол а 0 рассчитывают [3, 51 или измеряют по стандартному образцу № 2 (или № 2А) 13]. У гол ввода луча выбирают таким, чтобы обеспечить прозвучивание шва акустической осью прямого или однократно отраженного луча.

АППАРАТУРА

В комплект аппаратуры входят: ультразвуковой импульсный дефектоскоп; иска­ тели; стандартные и испытательные образцы; вспомогательные приспособления и устройства для соблюдения параметров сканирования.

Ультразвуковые дефектоскопы. Функциональная схема дефектоскопа при­ ведена на рис. 10. Возбудитель пьезопреобразователя генерирует высокочастот­ ные электрические зондирующие импульсы, подаваемые на преобразователь иска­ теля, импульсы синхронизации работы генератора развертки и глубиномера, а также импульсы экспоненциальной формы для автоматической регулировки ко-

Поордияатпы Глубина

Рис. 10. Функциональная схема ультразвукового дефектоскопа:

ВП — возбудитель пьезопреобразователя; ГМ — глубиномер; ГР — генератор развертки. Г СИ — генератор селектирующих импульсов; У В Ч — усилитель высокой частоты} Д •—детектор; КС — каскад совпадений; ВУ ^ видеоусилитель; ЛЗ — линия задержки} А » маркерный импульс глубиномера

эффициента усиления усилителя высокой частоты (УВЧ). Амплитуду и длитель­ ность этого импульса регулируют с помощью ручки временной регулировки чувствительности (ВРЧ). Введение системы ВРЧ способствует ослаблению пере­ грузки УВЧ при воздействии зондирующего импульса и уменьшает мертвую зону. Амплитуду продетектированных сигналов на выходе видеоусилителя с каскадом совпадений регулируют аттенюатором, используемым также для относительного измерения амплитуд эхо-сигналов, а в ряде дефектоскопов — и специальной ручкой «чувствительность». В детектор или в видеоусилитель обычно встраивают регулятор отсечки шумов (ручка «Отсечка»).

Видеоусилитель — каскад совпадений — предназначен для временной се­ лекции эхо-сигналов, поступающих с детектора, и усиления их до величины, до­ статочной для наблюдения на экране электронно-лучевой трубки и срабатывания дополнительных индикаторов. Принцип временной селекции состоит в том, что видеоусилитель—каскад совпадений обычно закрыт и открывается лишь на время, в течение которого ожидаются эхо-сигналы от возможных дефектов, рас­ положенных в выбранном для контроля слое. Время открытого состояния каскада совпадений определяется временем задержки t3 и длительностью tc селектирую­ щего импульса, вырабатываемого генератором напряжения развертки.

Длительность tc регулируется ручкой «Глубина контроля», а временное по­ ложение селектирующего импульса, т. е. время t3 его задержки относительно зондирующего импульса, — временем задержки синхроимпульса в линии за­ держки ЛЗ при работе в режиме «От поверхности», равным времени прохождения ультразвука через призму искателя, или временем задержки того же импульса в глубиномере, устанавливаемым ручкой «Координаты дефекта». Применение двух режимов работы генератора напряжения развертки позволяет «рассматривать» на экране электронно-лучевой трубки лишь ту часть пути ультразвукового им­ пульса, которая проходит через контролируемый участок шва.

Ручка «Координаты дефекта» снабжена шкалой, проградуированной в микро­

координат отражателя при контроле искателями с различными углами ввода луча. Если контроль ведут в режиме «От поверхности», то на экране виден мар­ керный импульс глубиномера; для определения координат дефекта (времени рас­ пространения ультразвуковых колебаний до него) вращением ручки глубиномера совмещают маркерный импульс с эхо-сигналом от дефекта. Аналогично, поль­ зуясь глубиномером, с помощью ручки «Глубина контроля» устанавливают вели­ чину контролируемого слоя.

При работе в режиме «По слоям» маркерный импульс совпадает с началом раз­ вертки и не виден на экране. В этом случае для измерения координат отражающей поверхности необходимо, вращая ручку «Координаты дефекта», подвести эхосигнал от дефекта к началу развертки. Дополнительные индикаторы (звуковой, световой) упрощают работу оператора и повышают надежность контроля. Порог срабатывания этих индикаторов устанавливается ручкой АСД. В табл. 4 приве­ дены основные характеристики специализированных дефектоскопов.

Ультразвуковые структурные анализаторы. Для УЗС могут быть использо­ ваны типовые дефектоскопы, имеющие аттенюатор и глубиномер. В СССР для

искусственные отражатели. ИС могут быть изготовлены из основного металла при условии, что его акустические свойства близки к акустическим свойствам металла шва. Качество поверхности ИС должно соответствовать качеству поверхности ос­ новного металла контролируемых соединений. При механической обработке HG шероховатость поверхности должна соответотвввать Rz *э 40 мкм.

4.Основные характеристики ультразвуковых дефектоскопов, применяемых для контроля сварных соединений

СО изготовляют из материала со строго регламентированными свойствами и по чертежам, утвержденным стандартами. В СССР в соответствии с ГОСТ 14782—76 применяют комплект из четырех СО [1 ].

ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ УЛЬТРАЗВУКОВОГО КОНТРОЛЯ

Основные параметры, определяющие достоверность результатов ультразвукового контроля, приведены в табл. б. К основным параметрам относятся также пара­ метры сканирования.

ослаблению, при котором еще уверенно обнаруживается отверстие диаметром 6 мм на глубине 44 мм. Условные чувствительности по СО Jsfë 1 и СО № 2 могут быть сопоставлены экспериментально.

Угол ввода луча и направленность поля наклонного искателя определяют по СО № 2 или СО № 2А в зависимости от марки контролируемого соединения.

Точность измерения координат Н и L при любом типе глубиномерного устрой­ ства характеризуется случайной и систематической погрешностями. Относитель­ ная случайная погрешность из-за неточности установки искателя в положение, соответствующее максимальной амплитуде эхо-сигнала от дефекта, зависит от на­ тренированности оператора и не превышает 4%.

Систематическая погрешность алгебраически складывается из погрешности измерения интервала времени Г, т. е. погрешности глубиномера, и погрешности, связанной с отклонением истинных значений а*, а и tn от значений а 10, и /По» принятых при расчете координат или построении глубиномерных устройств [3].

Погрешность измерения Н в реальных условиях может достигать существен­ ной величины (до 60%). Поэтому при контроле швов малой толщины определять координаты выявленных дефектов следует по развертке на ЭЛТ, систематически калибруя ее по испытательному образцу с сегментными или угловыми отража­ телями.

Систематическая ошибка измерения L существенно меньше ошибки измере­ ния Н и практически не превышает 5—15%.

При контроле швов средней толщины (25—150 мм) вероятность возникнове­ ния серьезных систематических ошибок мала. Эта вероятность вновь возрастает при контроле соединений большой толщины (более 150 мм) вследствие уменьше­ ния угла ввода луча из-за затухания ультразвука на пути до дефекта. Величина уменьшения угла, позволяющая учесть ошибку, определяется по специальной номограмме или экспериментально [3].

Погрешность глубиномера обусловливается погрешностью измерения из­ вестного интервала времени между данными эхо-сигналами и определяется по СО № 1 или СО № 2.

Мертвая зона — область сварного соединения, прилегающая к контактной поверхности, дефекты в которой не выявляются при данной настройке дефекто­ скопа. Величина М наклонных искателей обусловливается длительностью зонди­ рующего импульса и уровнем реверберационных шумов из призмы; уменьшается, при прочих равных условиях, с увеличением f и а . При контроле наклонным искателем величину М характеризуют минимальной глубиной расположения уверенно выявляемого дефектоскопом цилиндрического отражателя диаметром 2 мм и длиной более ширины ультразвукового пучка, выполненного в образце из контролируемого металла. Величина М может быть проверена по СО № 2 или СО № 2А.

Разрешающая способность (лучевая) Гр при данной настройке прибора характеризуется наименьшим временем между эхо-сигналами, фронты которых не сливаются, от двух последовательно расположенных поверхностей. Вели­ чину Гр оценивают по СО № 1. Оптимальные значения основных параметров кон­ троля конкретных соединений указываются в нормативно-технической докумен­

рации и ориентации выявленных дефектов; 4) принятия решения о качестве про­ контролированного соединения.

Подготовка к контролю. При подготовке к контролю: а) определяют тип и размеры соединения, подлежащего контролю, и выбирают по НТД основные пара­ метры контроля и параметры сканирования; б) подключают и по контрольным

■V

образцам настраивают дефектоскоп на заданные основные параметры; в) с участков поверхности проката соединения, по которым должен перемещаться искатель, уда­ ляют отслаивающуюся окалину, брызги металла, грязь, пыль и покрывают их слоем контактирующей жидкости (минеральным маслом, техническим глице­ рином и т. п.); для удержания контактирующей жидкости на потолочных и верти­ кальны^ сварных соединениях на упомянутые подготовленные участки накаты­ вают полиэтиленовую пленку толщиной ~0,1 мм по ГОСТ 10354—73 и покры­ вают ее слоем контактирующей жидкости. Применение пленки уменьшает флук­ туации акустического контакта и истирание призмы наклонного искателя.

ходится на акустической оси искателя. При поиске дефектов используют схемы поперечно-продольного или продольно-поперечного сканирования (рис. И). Для выявления дефектов с 5 П0 в сечениях, озвучиваемых под некоторым углом к акустической оси, чувствительность поиска Snc увеличивают по сравнению с чувствительностью оценки Snü на некоторую величину Д5Пс» обусловливаемую диаграммой направленности Фг (ф) или Ф (а) и принятым значением шага или Дс, соответственно.

Основные параметры сканирования: а) шаг продольного Дс/ или попереч­ ного Дс/ сканирования; б) пределы поперечного L/ или продольного L/ перемеще­ ния искателя; в) максимальная неравномерность чувствительности в продольном сечении соединения SnC/Sno*> г) максимальный угол 2фс вращения искателя во­