2.2. Теневой и зеркально-теневой методы ультразвуковой дефектоскопии (методы прохождения)

Теневой метод контроля предполагает доступ к изделию с двух сторон (рис. 2.2) и реализуется при раздельной схеме включения ПЭП. В этом случае ультразвук излучается одним ПЭП (И), проходит через контролируемое изделие и принимается другим ПЭП (П) на другой стороне. Признаком дефекта при теневом методе является уменьшение ниже порогового уровня или пропадание сигнала прошедшего через контролируемое изделие. Метод обладает высокой чувствительностью, но не дает информации о глубине залегания дефекта. О величине дефекта можно судить по степени ослабления прошедшего сигнала. На уменьшение амплитуды сигнала при теневом прозвучивании влияют кроме того и другие факторы: шероховатость поверхности, затухание ультразвука, расхождение пучка, нарушение соосности преобразователей.

а б

И И

П П

Рис. 2.2. Схемы реализации ЗТМ двумя прямыми (а) и двумя наклонными (б) преобразователями

Схемы реализации зеркально-теневого метода (ЗТМ) контроля приведены на рис. 2.3. В этом случае излучатель и приемник расположены на одной стороне (контактной). Зеркально- теневой метод можно реализовать либо одним прямым, либо двумя наклонными преобразователями. При работе по первой схеме в рельсовой дефектоскопии чаще используются раздельно-совмещенный преобразователь. Приемник регистрирует сигнал, отраженный от противоположной стороны (донной), который называют «донным» сигналом. Ультразвук проходит изделие два раза, что повышает чувствительность контроля. Можно работать также по второму и последующим донным сигналам, причем чувствительность при этом будет увеличиваться. В отличие от теневого метода ЗТМ не требует двухстороннего доступа к изделию, но необходимо наличие двух плоско-параллельных поверхностей. При использовании прямых ПЭП также не дает информации о глубине залегания дефекта.

Рис. 4.3. Схемы реализации зеркально-теневого метода

Признаком дефекта при ЗТМ контроля является пропадание донного сигнала или его ослабление ниже порогового уровня. О величине дефекта можно судить по степени ослабления донного сигнала. Выявляемость дефекта не сильно зависит от его ориентации по отношению к акустической оси.

К ослаблению донного сигнала могут вести нарушение акустического контакта, уменьшение отражающей способности донной поверхности, рассеяние ультразвука на неоднородностях структуры, нарушение плоско-параллельности контактной и донной поверхностей, нарушение центровки ПЭП – что необходимо учитывать при анализе причин уменьшения или пропадания донного сигнала.

Дефект при контроле ЗТМ характеризуют коэффициентом выявляемости К_Д. Коэффициент выявляемости дефекта К_Д при ЗТМ – это отношение амплитуды донного (первого) сигнала при наличии дефекта U_Д к амплитуде донного сигнала в отсутствие дефекта U₀.

К_Д = U_Д/U₀ (2.1)

Поскольку U_Д всегда меньше чем U₀, значение К_Д будет находится в пределах от 0 до 1. Если амплитуды первого донного сигнала на бездефектном участке будет в 5 раз больше амплитуды того же донного сигнала при наличии дефекта, то в соответствии с формулой (4.1) К_Д будет равен 0,2.

Коэффициент выявляемости дефекта К_Д зависит от глубины залегания и размера дефекта: при увеличении глубины залегания дефекта перекрытие УЗ пучка, а, следовательно, и ослабление донного сигнала будет уменьшаться, а коэффициент выявляемости дефекта соответственно увеличиваться. Величина К_Д при ЗТМ тем меньше, чем больше дефект.