Подготовка средств измерений к контролю
Перед проведением ультразвукового контроля необходимо провести проверку и настройку средств измерений. Для этой цели служат стандартные образцы (СО) и стандартные образцы предприятия (СОП).
Стандартный образец СО-3.
Рис. 6.1. Стандартный образец СО-3
Стандартный образец СО-3 применяют для определения точки выхода ультразвукового луча и стрелы преобразователя ультразвукового дефектоскопа. Может применяться для определения времени распространения ультразвуковых колебаний в призме преобразователя.
Технические характеристики:
• Стандартный образец СО-3 изготавливают из стали марки 20 по ГОСТ 1050-88 или стали марки 3 по ГОСТ 14637-89. Скорость распространения продольной волны в образце при температуре (20 ± 5) °С должна быть (5900 ± 59) м/с. Измеренное с погрешностью не хуже 0,5 % значение скорости должно быть указано в паспорте на образец.
• На боковых и рабочей поверхностях образца должны быть выгравированы риски, проходящие через центр полуокружности и по оси рабочей поверхности. В обе стороны от рисок на боковые поверхности наносят шкалы. Нуль шкалы должен совпадать с центром образца с точностью ± 0,1 мм.
• При контроле соединений из металла, скорость распространения поперечной волны в котором меньше скорости распространения поперечной волны из стали марки 20, и при использовании преобразователя с углом падения волны, близким ко второму критическому углу в стали марки 20, для определения точки выхода и стрелы преобразователя следует применять стандартный образец предприятия СО-3А.
Перемещая преобразователь вдоль СО-3, находим положение преобразователя, где сигнал на экране дефектоскопа будет максимален.
•
• 
•
•
•
•
Рис. 6.2. Определение точки выхода луча.
Точка выхода луча на ПЭП соответствует центральной риске на СО-3.
Зная местоположение точки выхода луча, можно определить значение расстояния от переднего края ПЭП до точки выхода (значение «Стрелы искателя»).
Рис. 6.3. Определение точки выхода луча и стрелы искателя.
Стандартный образец СО-2.
Рис. 6.4. Стандартный образец СО-2.
Назначение стандартного образца СО-2:
Стандартный образец СО-2 применяют при контроле ультразвуковым дефектоскопом изделий из малоуглеродистой и низколегированной сталей для определения:
• условной чувствительности;
• мертвой зоны;
• погрешности глубиномера;
• угла ввода луча;
• ширины основного лепестка диаграммы направленности;
• импульсного коэффициента преобразования;
• предельной чувствительности.
Технические характеристики:
• изготовлен из стали марки 20 или из стали марки 3 по ГОСТ 14637-89
• скорость распространения продольной волны в материале образца при температуре 20±5 °С составляет 5900±59 м/с;
• время распространения ультразвуковых колебаний в прямом и обратном направлениях 20±1 мкс;
Рис. 6.5. Определение угла ввода волны. Обнаружение положения ПЭП с максимальной амплитудой отраженного от отражателя сигнала.
Перемещая преобразователь вдоль СО-2, находим положение преобразователя, где сигнал на экране дефектоскопа будет максимален, причем луч ПЭП должен быть направлен к боковому сверлению (боковое сверление стандартный отражатель).
Угол ввода луча определяется по градуировке, нанесенной на СО-2, расположенной относительно точки выхода луча, отмеченной на ПЭП.
Рис. 6.6. Определение значения угла ввода волны.
6.7. Настройка глубиномера (20 мкс) с помощью СО-2.
Стандартный образец СО-1.
Назначение стандартного образца СО-1:
• определение условной чувствительности в мм глубины залегания цилиндрического отверстия и настройка на заданную условную чувствительность эхо-импульсных ультразвуковых дефектоскопов с пьезоэлектическими преобразователями (ПЭП) на частоту 1,25..5 МГц;
• оценка точности глубиномера (прямой ПЭП в положении над пропилом). Для дефектоскопов с калибровкой глубиномера в единицах времени - время прохождения ультразвуковых колебаний от поверхности до пропила и обратно составляет 20 секунд, что соответствует 59 мм по стали;
• оценка лучевой разрешающей способности прямых ПЭП (положение - над пазами 5 и 2,5 мм). При этом, если все три отражателя разрешаются, то на экране дефектоскопа наблюдается три импульса: донный, от ступенек 5 и 2,5 мм. Расстояние между импульсами соответствует по стали: (1-2) - 5,5мм, (2-3) - 11мм;
• оценка лучевой разрешающей способности наклонных ПЭП (ориентация - в сторону цилиндрических отверстий d=15, 20, 30 мм). При этом, если все три отражателя разрешаются, то на экране дефектоскопа наблюдается три импульса от поверхностей цилиндров, расстояния между которыми соответствует по стали: (1-2) - 5,5мм, (2-3) - 11мм.
Материал стандартного образца СО-1: органическое стекло с коэффициентом затухания на частоте 2,5МГц 0,26÷0,34 Непер/см. Скорость распространения продольной ультразвуковой волны на частоте 2,5 МГц при температуре 20°С должны быть равна 2670±133 м/с.
Рис. 6.8. Настройка глубиномера (20 мкс) с помощью СО-1.
6.9. Проверка разрешающей способности прямого ПЭП с помощью СО-1
6.10 Проверка разрешающей способности наклонного ПЭП с помощью СО-1.
Стандартные образцы предприятия.
Стандартные образцы предприятия (СОП) предназначены для настройки глубиномера и чувствительности при проведении ультразвукового контроля. Наиболее распространенными типами применяемых отражателей при контроле сварных соединений являются : плоскодонные отражатели, «зарубки» и сегменты.
Стандартные образцы предприятия изготавливаются в соответствии с требованиями ГОСТ 14782-86 "Контроль неразрушающий. Соединения сварные. Методы ультразвуковые."
Основные требования:
• Материал изготовления соответствуем материалу изготовления объекта контроля;
• толщина и кривизна поверхности СОП соответствует толщине и кривизне поверхности объекта контроля;
• размеры стандартных отражателей определяются нормативной документацией отрасли, к которой относится объект контроля (ПБ, РД и т.д)
6.11. Стандартные образцы предприятия.
Для пояснения назначения СОП и его применения рассмотрим методику настройки дефектоскопа (на примере дефектоскопа УД 2-70).
Настройка временных параметров.
1. Нанести акустическую смазку на СОП и установить преобразователь.
2. Выставить значения толщины изделия («Диапазон») и угла ввода волны («Толщиномер»).
3. Обнаружить отраженный сигнал от отражателя отраженным лучом.
Рис. 6.12. Отраженный сигнал от отражателя отраженным лучом.
Фактом обнаружения сигнала от отражателя служит исчезновение этого сигнала при перемещении ПЭП вправо или влево от центральной оси отражателя.
Выставить ширину строба таким образом («Строб 1»), чтобы он начинался как можно ближе к нулевой отметке и заканчивался у отраженного сигнала от отражателя, обнаруженного отраженным лучом, а место положения на экране по высоте соответствовало верхней границе сигнала (браковочный уровень).
4. Выставить значение задержки в призме («Толщиномер») таким образом, чтобы значения X и Y на экране дефектоскопа соответствовали:
(33)
5. Найти сигнал от отражателя СОП прямым лучом.
Если правильно выставлены значения скорости и задержки в призме, то значения X и Y ,будут соответствовать :
(34)
Если значения X и Y не соответствуют, то проверить значение скорости и исправить задержку в призме.
Рис. 6.13. Отраженный сигнал от отражателя прямым лучом.
6. Включить главное меню прибора и выбрать функцию ВРЧ.
Рис. 6.14. Главное меню дефектоскопа УД 2-70.
ВРЧ – временная регулировка чувствительности. Этот блок предназначен для того, чтобы сигналы от дефектов, имеющих одинаковые размеры и расположенных на разных глубинах, были одинаковые.
Пояснения представлены на рисунках 6.15 и 6.16.
Как видно из рис. 6.15 при обнаружении дефектов Д1 и Д2, имеющих одинаковые размеры, но расположенных на разных глубинах H1 и Н2, луч проходит разные расстояния L1 и L2, причем L1<L2.
Рис. 6.15. Обнаружение дефектов Д1 и Д2, расположенных на разных глубинах.
Рис. 6.16 Сигналы от дефектов Д1 и Д2.
Как показано на рис. 6.16, сигналы от дефектов будут разные, причем сигнал А1 от дефекта Д1 будет больше сигнала А2 от дефекта Д2, так как при обнаружении Д1 луч проходит расстояние L1, которое меньше, чем расстояние L2. Как мы выяснили в предыдущих лекциях, чем меньше волна проходит расстояние, тем больше будет ее амплитуда в конечной точке (влияние затухания волны). Получается следующая ситуация: дефекты имеют одинаковый размер, а амплитуда отраженного сигнала разная. Этот факт мешает дефектоскописту правильно оценить размер дефекта (браковать или не браковать), поэтому при настройке дефектоскопа необходимо использовать ВРЧ. ВРЧ дает возможность дефектоскописту учесть влияние затухания путем изменения коэффициента усиления приемника (уровня чувствительности) в зависимости от времени прихода сигнала.
7. Повести курсор ВРЧ к сигналу от отражателя, обнаруженного прямым лучом.
Рис. 6.17 Сигнал от отражателя, обнаруженного прямым лучом.
8. Уменьшить значение амплитуды сигнала до величины браковочного уровня.
Рис. 6.18 Использование ВРЧ.
9. Увеличить чувствительность прибора на 6 – 12 дБ (поисковая чувствительность).