стандартных образцов предприятия (СОП)
Его использование рекомендуют в следующих случаях:
- при контроле большой серии изделий, однотипных по акустическим свойствам (в том числе, геометрическим размерам, состоянию поверхности ввода УЗ колебаний и однородных по затуханию;
- при контроле изделий с большой кривизной (радиус кривизны выпуклой поверхности Rнар < 75 мм; радиус кривизны внутренней поверхности Rвн < 150 мм);
- при контроле тонкостенных изделий (обычно, при толщине стенки менее 20 мм);
- при контроле изделий со сложной конфигурацией, если стенки изделия или его конструктивных элементов изменяют форму свободного звукового пучка.
Способ АРД-диаграмм
Может применяться как основной в большинстве случаев контроля изделий простой геометрической формы. Особенно целесообразен в следующих случаях:
- при контроле крупногабаритных или толстостенных изделий;
- при контроле изделий с участками, разнородными по затуханию. Способ АРД-диаграмм экономически более выгоден, поскольку не требует затрат на изготовление и аттестацию стандартных образцов предприятия.
|
|
Не допускается применение способа АРД-диаграмм в случаях:
- неполного прилегания контактной поверхности преобразователя к контактной поверхности объекта контроля (например, цилиндрическая поковка с наружным диаметром 150 мм и менее);
- ограничения для свободного распространения УЗ пучка, связанные либо с малой толщиной объекта (например, при контроле сварных соединений толщиной менее 20 мм), либо с влиянием боковых стенок (например, при контроле с торца детали, имеющей большую длину).
Не рекомендуют применять способ АРД-диаграмм для оценки размеров несплошностей, расположенных в пределах ближней зоны ПЭП.
В современных микропроцессорных дефектоскопах способ АРД-диаграмм может быть реализован путем включения в функциональную схему дефектоскопа специального АРД-блока, позволяющего для заданных ПЭП и акустических параметров материала производить автоматический расчет эквивалентного размера несплошности. При этом АРД – кривая для заданного размера отражателя отображается на дисплее дефектоскопа.
Способ DAC (DAC – дистанционно-амплитудная коррекция)
При этом способе линия, показывающая зависимость амплитуды эхосигнала от расстояния до отражателя, отображается на дисплее дефектоскопа. Этот способ не получил распространения в России, однако широко применяется при проведении УЗК по американским (ASME Code) и европейским (EN) документам. Линию DAC можно построить для отражателей любого вида, однако чаще всего ее строят для боковых цилиндров и плоскодонных отражателей.
|
|
Расчетный способ
Основан на применении формул расчета акустического тракта. Может применяться в тех случаях, когда отсутствуют СОП и АРД-диаграммы, а также при необходимости пересчета эквивалентных размеров по одному из видов отражателей (например, по плоскодонному отверстию) в эквивалентные размеры по другому виду отражателя (например, по цилиндрическому отверстию).
Способ стандартных образцов предприятия
Для настройки чувствительности подбирают СОП, подходящий для контролируемого изделия.
Стандартные образцы предприятия (СОП) получили широкое распространение для настройки глубиномера и (или) чувствительности дефектоскопа. СОП воспроизводят акустические свойства материала, конфигурацию, а также форму и шероховатость поверхности контролируемых изделий.
В СОП выполняют искусственные отражатели, расположенные на различных глубинах и имитирующие естественные дефекты изделий. Основные типы искусственных отражателей, применяемых в УЗ дефектоскопии, показаны на рис. 6.60. Конкретные типы СОП и области их применения определяются стандартами и другими методическими документами, регламентирующими проведение УЗ контроля.
Наибольшее распространение получили СОП с искусственными несплошностями в виде плоскодонных дисковых отражателей (ПДО), ориентированных перпендикулярно УЗ лучу, и цилиндрических отверстий (ЦО), образующая которых направлена перпендикулярно УЗ лучу. Можно условно разбить СОП с ПДО на четыре типа.
Рис. 6.60. Искусственные отражатели, используемые в СОП для УЗК:
а, е - плоскодонное отверстие; б - плоскость;
в, ж - отверстие со сферическим дном;
г, з - цилиндрическое отверстие (боковое); д - паз с плоским дном;
и - сегмент; к - угловой плоский отражатель (зарубка);
л - угловой цилиндрический отражатель (угловое отверстие);
м - вогнутая внутренняя цилиндрическая поверхность; н - двугранный угол.
Образцы типа А. Предназначены для настройки чувствительности дефектоскопа и определения эквивалентных размеров дефектов (ЭРД) при работе с прямыми ПЭП. Выполняются в виде ступенчатых блоков, либо в виде фрагментов этих блоков - параллелепипедов, цилиндров и т. п. (рис. 6.61).
Рис. 6. 61. Образцы типа А. а – ступенчатый блок; б – сплошной цилиндр
Образцы типа Б. Предназначены для выполнения настройки и определения ЭРД при контроле цилиндрических изделий небольшого диаметра (обычно - равного или менее 150 мм) по образующей. Могут выполняться в виде полуцилиндров, ступенчатых полуцилиндров или цилиндров (рис. 6.62).
Рис. 6.62. Примеры стандартных образцов предприятия типа Б.
а - образец для настройки прямых ПЭП и наклонных при хордовом прозвучивании: отверстия
1 - для прямых ПЭП; 2 - для наклонных ПЭП с углом ввода 37°- 40° при хордовом прозвучивании; б - образец для настройки прямых ПЭП при контроле цилиндрических изделий Æ< 30 мм; в - образец для настройки наклонных ПЭП при прозвучивании вдоль образующей
Образцы типа В. Предназначены для выполнения настройки чувствительности и определения ЭРД при контроле плоских изделий наклонными ПЭП. Выполняются в виде призм или параллелепипедов со скошенными торцами (рис. 6.63).
Рис. 6.63. Стандартные образцы предприятия типа В.
а - призматический; б - скошенный параллелепипед
Образцы типа Д. Предназначены для выполнения настройки чувствительности и определения ЭРД при контроле зоны сплавления антикоррозионной наплавки с основным металлом. Искусственные отражатели выполняют со стороны наплавки (при контроле со стороны основного металла), либо со стороны основного металла (при контроле со стороны наплавки). Выполняются в виде ступенчатых блоков или параллелепипедов (рис.6.64).
|
|
Рис. 6.64. Стандартные образцы предприятия типа Д.
а - ступенчатый блок для УЗ контроля со стороны основного металла; б – параллелепипед для УЗ контроля со стороны наплавки. 1 – основной металл; 2 – наплавка
Применение искусственных отражателей типа ЦО рассмотрим на примере основного стандартного образца (рис. 6.65), используемого при контроле сварных соединений по стандарту Американского общества инженеров-механиков - Коду ASME. Три отверстия в левой части образца используют для настройки глубиномера и чувствительности при контроле прямым ПЭП, а три отверстия в правой части образца - при контроле наклонным ПЭП. Диаметр отверстий выбирают по таблице Кода в зависимости от толщины образца.
Рис. 6.65. Основной стандартный образец по Коду ASME.
1,2 - пропил длиной 50 мм, шириной от 3,2 до 6,4 мм с плоским дном и глубиной 2% Н (Н - толщина образца); 3 – цилиндрические отверстия глубиной 76 мм
При работе с наклонными преобразователями в качестве искусственного отражателя для настройки чувствительности при УЗ контроле сварных соединений толщиной менее 20 мм часто используют угловой отражатель - зарубку (рис. 4.50)
Рис. 4.50. Отражатель типа "зарубка".
Рис. 4.51. Зависимость коэффициента " К " от угла падения УЗ луча
на вертикальную стенку зарубки.
При небольших толщинах контролируемых изделий отражатель типа зарубки удобно использовать вместо плоскодонного отверстия. При этом отношение глубины зарубки h к ее ширине b должно быть 0,5-4, а размеры h и b должны быть больше длины волны ультразвука.
Площадь зарубки sз, дающей сигнал, равный сигналу от заданного плоскодонного отверстия sп, определяют по формуле
(4.72)
Значение коэффициента " К " для стали и некоторых преобразователей, полученные экспериментально, можно взять из графика (рис. 4.51).
При использовании вместо зарубки углового цилиндрического отражателя (вертикального отверстия) его диаметр 2 b при площади зарубки sз от 2 до 10 мм2 рассчитывают по эмпирической формуле
|
|
(4.73)
где sз – площадь зарубки в мм2.
Существуют и другие типы СОП и искусственных отражателей, предназначенные для настройки чувствительности при контроле тонкостенных труб, тонких сварных швов, подповерхностного слоя сварных соединений (например, пропил на рис. 6.65) и другие, конструируемые в зависимости от контролируемого изделия, а также типа, ориентации и места расположения несплошностей, подлежащих обнаружению.
Общими требованиями, предъявляемыми к стандартным образцам предприятия, являются:
- однотипность акустических свойств (затухания, скорости УЗ колебаний) образца и изделия. Они однотипны по затуханию, если средняя амплитуда донных сигналов в контролируемых изделиях ниже донных сигналов в СОП не более чем на 2 дБ (при равных толщинах), или превышает их не более чем на 4 дБ. Они однотипны по скорости, если скорости отличаются не более чем на ± 3% (к СОП для толщинометрии по скорости предъявляются более жесткие требования);
- отсутствие в материале СОП естественных несплошностей, выявляемых при поисковой чувствительности, заданной для данного материала;
- поверхности ввода звука СОП и изделия должны быть обработаны одинаковым способом и иметь одинаковую шероховатость;
- в СОП, используемых для оценки эквивалентных размеров дефектов, выполняют на каждой глубине ряд отверстий разного размера. При этом площади торцов ближайших по размеру отверстий должны отличаться не менее чем в два раза;
- расстояния между отражателями, а также отражателей от боковых стенок должны быть такими, чтобы исключить их взаимное непредусмотренное влияние друг на друга;
- каждый образец должен иметь маркировку с регистрационным номером и паспорт, куда заносятся результаты аттестации и поверок.
Другие требования к СОП (глубины отражателей, допуски на изготовление отражателей и т.д.) задаются конкретной нормативно-технической документацией на контроль.
Настройка чувствительности заключается в том, что на дисплее дефектоскопа получают эхоимпульс от искусственного отражателя заданного размера на расстоянии (глубине), соответствующей минимальной амплитуде эхосигнала для данной толщины (индекс max), и устанавливают высоту этого эхоимпульса на заданном уровне. Размер искусственного отражателя обычно соответствует браковочному уровню (индекс б) чувствительности. Показание аттенюатора, соответствующее данной настройке - Aбmax. Далее производят настройку на отражатели того же размера, расположенные на других расстояниях (глубинах) в пределах диапазона контроля. Показания аттенюатора Aбi для каждой расстояния (глубины) записывают. Настройку контрольного уровня в каждой точке Aкi производят путем увеличения чувствительности Aбi на 6 дБ.
Контроль изделия производят на поисковом уровне чувствительности Aпmax, который устанавливают путем увеличения чувствительности Aбmax на 12 дБ.
При обнаружении несплошности отыскивают максимум эхоимпульса и устанавливают его на заданную высоту на экране дефектоскопа. По показанию аттенюатора Aд и по глубине расположения несплошности путем сравнения с соответствующим Aкi определяют, подлежит обнаруженная несплошность регистрации или нет. Для оценки эквивалентного размера дефекта в СОП на глубине залегания дефекта находят искусственный отражатель, дающий эхоимпульс такой же высоты. Его размер и является эквивалентным размером дефекта.
Если используют режим работы дефектоскопа с ВРЧ, то систему ВРЧ настраивают на браковочный уровень чувствительности. Контрольный уровень устанавливают путем увеличения чувствительности на 6 дБ, а поисковый – на 12 дБ. Поиск несплошностей осуществляют на поисковом уровне. В случае работы с ВРЧ можно обойтись и без переключений аттенюатора. Для этого следует установить браковочный уровень на 80 % высоты экрана, тогда контрольный уровень будет находиться на 40%, а поисковый – на 20% высоты экрана.