НАСТРОЙКА УЗ дефектоскопов ПО КОНТРОЛЬНЫМ ОБРАЗЦАМ

Для получения достоверных результатов контроля важно не только правильно выбрать его основные параметры, но исоблюдать их в процессе прозвучивания. К основным параметрам контроля относятся такие параметры, как чувствительность, угол ввода УЗК, точность глубиномера, мертвая зона и разрешающая способность. С этой целью предусмотрены специаи7ьньте эталоны (образцы).

Обра:щом называется средство УЗК предназначенное для хранения и воспроизведения значения физических величин (геометрических размеров дефекта, скорости распространения УЗ волны, скорости затухания УЗ волны и

т.д.) используемых для проверки и настройки параметров дефектоскопа и преобразователя.

Образцы де.чятся на станлаптяыс образцы (СО) и на стандартные образцы предприятия (С0-1).

Стандартные образцы эт!) образцы, которые описаны в ГОСТ, ОСТ и др. нормативных документах и применяются для измерения и проверки основных параметров аппаратуры и контроля.

Стандартные образцы предприятия это образцы, по которым непосредственно производится настройка параметров оборудования и контроля. Изготавливаются с искусственными отражателями определенной формы и размерами, из материала с акустическими свойствами одинаковыми со свойствами объекта контроля и до.гжны быть близкие по толщине с контролируемым объектом.

Рис. 3.18. Стандартный образец СО-1.

1. Стандартный образец СО-1 (Рис. 3.18.) применяют для определения условной чувствительности в миллиметрах, проверки разрешающей способности дефектоскопа, угла наклона призмы искателя и для настройки глубиномера.

Образец СО-1 должен быть изготовлен из органического стекла марки ТОСГ1 по ГОСТ 14782. Скорость распространения продольной ультразвуковой волны на частоте (2,5 0,2) МГц при темперагуре (20 ± 5) °С должна быть равна (2670 ± 133) м/с. Измереное с погреишостью не хуже 0,5 % значение скорости должно быть указано в паспорте на образец.

Угол наклона призмы искателя определяется при получении максимального эхо- сигншта от контрольного сверления 5. Угол наклона призмы определяется по шкале 4 эталона против точки выхода УЗ луча.

Разрешающая способность характеризуется минимальным временем между эхо- сигналами, отраженными от двух поверхностей, расположенных одна за другой по направлению распространения луча, и еще различимыми на экране дефектоскопа. Проверка разрешающей способности производится: а) для прямых искателей по вырезам 3, эхо-сигналы от которых должны быть приняты раздельно; б) для наклонных искателей по цилиндрическим полостям 2 разного диаметра, эхо-сигналы от которых также должны быть приняты раздельно.

Условная чувствительность дефектоскопа выражается максимальной глубиной расположения одного из цилиндрических отверстий 1 диаметром 2 мм, которое еще может быть выявлено при данной настройке дефектоскопа.

Точность работы глубиномера заключается в измерении нормальным искателем интервала времени между эхо-сигналами, отраженными от прорези 7 в образце. Интервалы времени между сигналами равны 20 мкс.

2. Стандартный образец СО-2 (Рис. 3.19) применяют для определения условной чувствительности, мертвой зоны, погрешности глубиномера и угла ввода луча.

Рис. 3.19. Стандартный образец СО-2 и СО-2А.

Образец СО-2 должен быть изготовлен из стали марки 20 по ГОСТ 14782. Скорость распространения продольной волны в образце при температуре (20 ± 5) °С должна быть равна (5900 ± 59) м/с. Измеренное с погрешностью не хуже 0,5 % значение скорости должно быть указано в паспорте на образец.

Мертвая зона это область контроля находящаяся непосредственно под преобразователем, в которой невозможно выявление дефектов. Величина мертвой зоны (МЗ) определяется длительностью зондирующего импульса и временем гашения свободных колебаний пьезопластины излучателя.

Мертвая зона при контроле наклонным искателем характеризуется минимальной глубиной расположения, уверенно выявляемого дефектоскопом цилиндрического отражателя 3 диаметром 2 мм и длиной более ширины УЗ луча.

Угол ввода УЗ луча отсчитывается по шкале образца против метки на призме искателя, соответствующей центру излучения при установке искателя, в положение, при котором амплитуда эхо-сигнала от отверстия 1 в образце максимальная.

Отверстие 1 диаметром 6 мм служит для определения условной чувствительности в Дб при контроле прямым и наклонным преобразователем. Чувствительность определяется аналогично определению чувствительности по образцу СО-1 .

Точность глубиномера проверяется путем сопоставления истинных размеров образца и координат расположения контрольного отверстия 1 с координатами по глубиномеру и считается удовлетворительной, если ошибка в измерении не превышает ±2 % от истинного значения координат.

При контроле соединений из металзюв, отличающихся по акустическим характеристикам от малоуглеродистой и низколегированной сталей, для определения угла ввода луча, мертвой зоны, а также предельной чувствительности должен применяться стандартный образец С0-2А

Требования к материалу образца, числу отверстий 3 и расстояниям 1\, определяющим центр отверстий 3 в образце С0-2А, должны быть указаны в технической документации на контроль.

3. Стандартный образец СО-3 (см. Рис. 3.20.) следует применять для определения точки выхода О ультразвукового луча, стрелы п преобразователя.

Стандартный образец СО-3 изготавливают из стали марки 20. Скорость распространения продольной волны в образце при температуре (2 ±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, проходягцие 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.

Точку выхода УЗ луча определяем следующим образом: устанавливаем искатель в положение, при котором амплитуда эхо-сигнала от цилиндрической наружной поверхности образца СО-3 максимальна и против центра полуокружности образца будет расположена точка выхода.

Рис. 3.20. СО-3.

Расстояние от точки выхода акустической оси до передней грани или до начала скоса призмы на рабочей поверхности искателя дает величину стрелы искателя. Если измеренная стрела искателя призмы больше требуемой величины, необходимо выполнить скос рабочей поверхности (Рис. 3.20.).

При контроле соединений из металла, скорость распространения поперечной волны в котором меньше скорости распространения поперечной волны из стали марки 20, для определения точки выхода и стрелы преобразователя следует применять стандартный образец предприятия СО-ЗА, изготовленный из контролируемого металла по Рис. 46.

При контроле соединений из металла, скорость распространения поперечной волны в котором меньше скорости распространения поперечной волны из стали марки 20, для определения точки выхода и стрелы преобразователя следует применять стандартный образец предприятия СО-ЗА, изготовленный из контролируемого металла по Рис. 46.

Требования к металлу образца СО-ЗА, должны быть указаны в технической документации на контроль., утвержденной в установленном порядке.

Этот способ является основным при контроле сварных швов металлических конструкций. Образец изготовляют из материала той же марки, такой же номинальной толщины и кривизны, что и контролируемое изделие. Обязательным условием является соответствие качества поверхности испытательного образца качеству поверхности контролируемого изделия и проведение термообработки, если она предусмотрена для штатного изделия.

На образце на расстоянии не менее 20 мм от одного из краев изготовляются искусственные эталонные отражатели, соответствующие по эквивалентной площади требуемым значениям предельной или браковочной чувствительности. Производить настройку чувствительности по контрольным образцам с реальными дефектами нельзя. Это объясняется невозможностью точного измерения величины и формы реальных дефектов и воспроизведения их при тиражировании образцов.

Выбор типа отражателя определяется его отражательными свойствами, технологичностью и воспроизводимостью изготовления.

ГОСТ 14782 - 86 предусматривает применение следующих видов отражателей: плоскодонное отверстие, боковой цилиндрический отражатель, угловой (зарубка) и сегментный (рис. 3.21).

а б

в г

Рис. 3.21. Испытательные образцы для эталонирования чувствитель­ности с различными отражателями: 1: - а - плоскодонным; б - боковым цилиндрическим; в - угловым (зарубкой); г - сегментным; 2 - преобразователь; 3 - блок из контролируемого металла; 4 - акустическая ось.

Плоскодонное отверстие высверливают в контрольном образце таким образом, чтобы его ось совпадала с преломленной осью ультразвукового пучка. При настройке РС-ПЭП ось отверстия должка быть перпендикулярна к поверхности образца. Сначала обычным сверлом заданного диаметра просверливают отверстие глубиной на 1,5...2 мм меньше, чем по чертежу. Затем на наждачном камне торцуют режущую кромку сверла. Качество торцовки проверяют с помощью инструментального угольника на просвет. Затем этим сверлом доводят отверстие до заданной глубины. Качество отражающей поверхности (наличие рисок) проверяют путем просвечивания тонкой иголкой или булавкой.

Методы определения основных параметров акустического ноля преобразователей. Для наклонного преобразователя определяют точк)* выхода и угол ввода. Точку выхода (точку пересечения акустической оси с поверхностью контролируемого объекта) определяют, как показано на рис. 3.22 по образцу СО-3.

Рис. 3.22. Схема определения и проверка угла ввода, точки выхода, отклонения акустической оси и диаграммы направленности наклонного и прямого преобразователей

Ширина образца должна превышать больший из двух размеров: 0,5R образца и ширину призмы преобразователя, а R должно быть больше удвоенной бгаокней зоны. Перемещая преобразователь по плоской поверхности образца, добиваются максимальной амплитуды эхо-сигнала от цилиндрической поверхности. За точку выхода О принимают точку пересечения оси цилиндрической поверхности с поверхностью призмы преобразователя. Нестабильность акустического контакта исключают путем усреднения многократных измерений.

Угол ввода α наклонного преобразователя (угол между нормалью к поверхности контролируемого объекта и прямой, проходящей через точку ввода в направлении максимума , излучаемой преобразователем энергии) определяют, как показано I на рис. 3.22б. Образец подобен СО-2, однако его ширина должна быть не менее ширины преобразователя и 0,7 глубины залегания отверстия, а расстояние от точки выхода до отверстия должно быть не меньше двух ближних зон преобразователя.

Перемещая преобразователь по поверхности образца и поворачивая его в пределах ±10°, получают максимальную амплитуду эхо-сигнала от цилиндрического отверстия. Угол ввода отсчитывают по шкале на образце или определяют по формуле:

α= arctg(L/H). (3.11)

Одновременно определяют угол γ' отклонения плоскости падения от плоскости боковой грани призмы по повороту преобразователя относительно боковых граней образца, при котором достигается максимум эхо-сигнала от отверстия (рис. 3.22,в).

Для прямого преобразователя опредепяют угол а отклонения акустической оси от нормали к плоскости поверхности преобразователя. Для измерений используют образец, подобный СО-2 (рис. 3.22,б) при выполнении отмеченных выше условий. Находят смещение ΔL_n акустического центра преобразователя относительно плоскости 0'0" по максимуму эхо-сигнала от отверстая. Угол отклонения рассчитывают по формуле

α´= arctg(ΔL_n /H). (3.12)

Измерения проводят дважды с разворотом преобразователя на 90° вокруг его оси.

Диаграмму направленности в совмещенном режиме снимают на том же образце. Прямой или наклонный преобразователь смещают относительно отверстия. При этом изменяется угол в, отсчитываемый от прямой, определяемой углом ввода α (для прямого преобразователя α=0. Измеряют изменение амплитуды эхо-сигнала р(Θ) и учитывают поправку, связанную с изменением расстояния от преобразователя до отверстия. Влиянием затухания УЗК в образце пренебрегают. Диаграмму направленности при излучении-приёме Q²(Θ) определяют по формуле:

где р_a — амплитуда эхо-сигнала при угле ввода α;

α + Θ =arctg(L´/H).

Реверберационно-шумовую характеристику (РШХ) преобра­зователя определяют с помощью образца (рис. 3.22а) для наклонного преобразователя или донного сигнала образца толщиной 20-50 мм для прямого преобразователя.

Измерение выполняют-по следующей методике. Отключают блок ВАРУ дефектоскопа, выбирают положение преобразователя, соответствующее максимуму донного сигнала или сигнала от вогнутой поверхности, причем этот сигнал должен четко отличаться от зондирующего импульса. Регулируя усиление, устанавливают амплитуду этого сигнала 2 на уровне 0,5—0,7 высоты экрана дефектоскопа, где проводят горизонтальную линию 3 (рис. 3.23). Преобразователь снимают с образца и определяют точку пересечения горизонтальной линии с уровнем реверберационных шумов 1. Длительность РШХ τ_m на уровне А₀ определяют с помощью глубиномера дефектоскопа, пересчитывая его показания во время:

τ_m= 2r/с, (3.14)

где r — показание глубиномера, соответствующее времени τ_m;

с — скорости ультразвука, на которую был настроен глубиномер.

Рис. 3.23. Схема измерения реверберационно-шумовой характеристики

Особенности отражения от реальных дефектов. Реальные дефекты отличаются от рассмотренных выше моделей неправильностью формы, шероховатостью поверхности, они могут быть заполнены оксидами и другими веществами, в результате чего отражение будет неполным. Дефекты подразделяют на объемные и плоскостные.

Объ`мные дефекты (поры, шлаки) дают равновероятное рассеяние падающей волны по всем направлениям. От плоских дефектов (расслоений, трещин, непроваров в сварных швах) рассеяние имеет определенную направленность. Ориентация плоскости этих дефектов зависит от технологического процесса. Бывают промежуточные виды дефектов, например, пауко­образные трещины, некоторые виды непроваров. Объемные дефекты удовлетворительно выявляются совмещенным преобразователем независимо от направления падения волны. От плоскостных дефектов большие эхо-сигналы наблюдают только при благоприятных (зеркальных) условиях отражения. При незеркальном отражении имеются дифракционные волны от краевых точек дефекта. Их амплитуда значительно меньше амплитуды зеркального отражения и определяется направ­лениями излучения и приема относительно плоскости дефекта, а также типом излучаемых и принимаемых волн.

Наблюдают также рассеяние волн на неровной поверхности дефекта. Оно тем больше, чем больше параметр Рэлея R;

R = 2kσ cos ε , (3.15)

где k — волновое число;

σ — среднеквадратичное значение высоты неровностей;

ε — угол падения на дефект.

Основные параметры эхо-метода приведены в табл. 3.3.

Табл. 3.3. Основные параметры эхо-метода

Рабочая частота f_p. ультразвуковых колебаний — частота составляющей спектра зондирующего импульса, имеющей максимальную амплиг/ду, изменяется при замене преобра­зователя и переключении регулирующих элементов генератора. Иногда при этом также производится переключение частотной полосы приемника дефектоскопа. Искажения спектра зондирующего импульса могут смещать значение частоты, так что частота максимума амплитуды в спектре импульса на выходе усилителя высокой частоты f может отличаться от f_p. В формулах для расчета ослабления амплитуды сигнала используется значение длины волны λ = с/f, соответствующее частоте f.

Длина вошы может был. определена интерференционным методом или по измеренному радиотехническими средствами значению частоты эхо-сигнала.

Предельная чувствительность характеризуется минимальной эквивалентной площадью дефекта, выявляемого по заданной глубине в контролируемом объекте при заданной настройке аппаратуры.

Эквивалентной площадью (диаметром) называют площадь (диаметр) плоскодонного отверстия, залегающего на той же глубине, что и реальный дефект, и дающей такую же амплитуду эхо-сигнала.

Предельную чувствительность, распространенную на весь объем контролируемого изделия называют уровнем фиксации (контрольным уровнем) или уровнем браковки. Уровень фиксации определяется эквивалентной площадью дефекта, который должен выявляться во всем объеме контролируемого изделия; уровень браковки — эквивалентной площадью дефекха, недопустимою в данном изделии. Уровни фиксации и браковки установлены в нормах контроля данного изделия.

Настройку на предельную чувствительность (на заданной глубине), уровни фиксации и браковки выполняют по искусственным дефектам. Не обязательно изготовление дефектов типа плоскодонного отверстия. Можно воспользоваться другими отражателями или донньш сигналом и выполнить пересчет по формулам акустического тракта или АРД-диаграммам.

Условную чувствительность дефектоскопа с преобразователем определяют по максимальной глубине (мм) расположения отражателя — бокового отверстия диаметром 2 мм, уверенно выявляемого дефектоскопом в стандартном образце СО-1 из плексигласа (рис. 3.24,а) или по разности (дБ) между показаниями аттенюатора N_x для которого определяется чувствительносаъ, и показанием N₀, при котором еще уверенно выявляется отражатель диаметром 6 мм на глубине 44 мм в стандартном образце СО-2 (рис. 3.24,6).

Условные чувствительности по СО-1 и СО-2 мохут быть сопоставлены экспериментально.

Некоторому значению предельной чувствительности соответствует определенное значение условной. Предельная чувствительность может быть воспроизведена по условной, если значения f₁, α₀, 2а, τ преобразователей соответствуют тем значениям, для которых была задана условная чувствительность. Часто настраивают уровень фиксации по искусственным дефектам в лаборатории и там же определяют условную чувствительность, а затем воспроизводят уровень фиксации на месте контроля по небольшим образцам СО-1 или СО-2.

Чувствительность приемного тракта определяется значением амплитуды входного электрического сигнала, при котором амплитуда сигнала на индикаторе дефектоскопа достигает стандартного уровня А_c. За А_c обьмно принимается половина экрана дефектоскопа. Чувствительность приемника регулируется, и ее наибольшее значение, соответствующее минимальному регистрируемому значению входного сигаала достигается при положениях регуляторов, соответствующих максимальному усилению. Если при этом возникают электрические шумы, то положение регуляторов должно быть таким, чтобы уровень шумов был не выше половины стандартного уровня.

Амплитудная характеристика приемника дефектоскопа определяет изменение амплитуды сигнала на экране дефекто­скопа в зависимости от изменения амплитуды входного сигнала на приемнике. Е` важнейший показатель - динамический диапазон, определяемый областью изменений амплитуды входного сигнала, при которой зависимость выходного сигнала от входного прямопропорциональна. В высокочастотных дефектоскопах с линейным усилителем динамический диапазон составляет не менее 20 дБ.

Рис.3.24. Комплект стандартных образцов: а – СО-1; б – СО-2; в – СО-3

Порог электрической чувствительности (максимальная электрическая чувствительность) определяют отношением амплитуд минимального регистрируемого электрического сигнала на входе усилителя U_min (при максимальной чувстви­тельности приемника) к максимальному сигналу возбудителя преобразователя U₀, т.е. отношением U_min/U₀. Эта величина характеризует чувствительность дефектоскопа как электронного прибора без преобразователя, который при измерениях этого параметра заменяется эквивалентной электрической схемой.

Порог акустической чувствительности (максимальная акустическая чувствительность или абсолютная чувстви­тельность) дефектоскопа с преобразователем равен отношению минимального регистрируемого акустического сигнала P_min к максимальному излучаемому в изделие акустическому сигналу P₀. Он связан с максимальной электрической чувствительностью зависимостями:

для контактного нормального преобразователя с двойным коэффициентом преобразования К

(3.16)

для преобразователя с линией задержки длиной r₁, с затуханием δ₁,

(3.17)

где D — коэффициент прохождения по энергии границы задержка-изделие.

В лучших дефектоскопах P_min/P₀ достигает 115 дБ, а в дефектоскопах с излучением сложных сигналови ихкорреляционной обработкой — 145 дБ.

Проверка абсолютной чувствительности выполняется шедующим образом. Все некалиброванные ручки, регулирующие чувствительность, устанавливают в положение, соответствующее максимуму чувствительности. Рассчитывают значение Р'/Р₀ для одного из искусственных отражателей по табл. 3.4.

Табл. 3.4. Виды искусственных отражателей

Искусственный дефект, отражатель	Ближняя зона	Дальняя зона	Коэффициент вида дефекта, А
Зарубка
Засверловка
Риска
Вертикальное отверстие
Двугранный угол
Полуцилиндр

На образце с выбранным искусственным отражателем находят положение преобразователя, соответствующее максимуму амплитуды эхо-сигнала, и по аттенюатору определяют запас (резерв) R_m чувствительности дефектоскопа, т.е. число делений атгенюатора, на которое еще можно повысить чувствительность до её максимального значения или до появления электрических шумов высотою А₀/2. Суммой значений Р'/Р₀, и R_m (дБ) определяют искомый параметр — отношение амплитуды минимального акустического сигнала P_min, который регистри­руется дефектоскопом, к максимальной амплитуде зонди­рующего импульса P₀.

Угол α ввода луча определяют как угол между нормалью к поверхности и направлением от точки выхода (или акустического центра) преобразователя на центр отверстия диаметром 6 мм в образце СО-2 при положении преобразователя, соответ­ствующему максимуму эхо-сигнала от этого отверстия.

Рис. 3.25. Схема определения координат дефектов при контроле наклонным преобразователем

Если преобразователь имеет большие размеры, большую ближнюю зону или контролируется материал, отличный от стали по скорости распространения звука, используют образец, подобный СО-2 (см. рис.3.25).

Угол ввода отклоняется от угла α_с, рассчитанного по закону синусов, в сторону ута, где достигается максимум коэффициента прозрачности для границы акустическая задержка (призма) — изделие. На больших глубинах залегания дефекта угол а уменьшается в связи с тем, что меньшим углам соответствует меньший путь точка выхода — отражатель, а это способствует увеличению амплитуды эхо-сигаала. При пгубине залегания дефекта, большей 150 мм, необходимо измерять угол а на образце с повышенной глубиной залегания отверстия диаметром 6 мм. Эта глубина может быть уменьшена, если контролируется материал с большим затуханием или ширина диаграммы направленности преобразователя больше, чем для стандартных преобразователей.

Направленность поля преобразователя, характеризуемая его диаграммой направленности, определяет погрешность измерения координат и условных размеров дефектов. Чис;говыми характеристиками диаграммы направленности является угол наклона акустической оси α₀ и угол раскрытия основного лепестка 2Θ на уровне 3 дБ от максимума при работе в режиме излучения — приема.

Мертвая зона r_min (минимальная глубина позвучиваиия) определяется минимальной глубиной залегания дефекта, надежно выявляемого дефектоскопом. Мертвая зона определяется по отражению ультразвука от искусственного дефекта типа цилиндра диаметром 2 мм, выполненного в образце из контролируемого материала. При контроле стальных изделий мертвая зона оценивается по СО-2. Значение r_min приближенно определяется по формуле:

, (3.17)

где τ_и, τ_р — длительность соответственно импульса и реверберационных шумов преобразователя на уровне 0,1.

Разрешающая способность эхо-метода определяется минимальным расстоянием между двумя одинаковыми дефектами, при котором эти дефекты фиксируются как раздельные. Различают лучевую Δr и фронтальную Δl разрешающие способности. Первая определяется минимальным расстоянием Δr между двумя раздельно выявляемыми дефектами, расположенными в направлении хода луча вдоль акустической оси преобразователя. Такие отражатели в виде пазов или концентрических отверстий разного диаметра предусмотрены в СО-1. Значение Δr=1,5λ..

Фронтальная разрешающая способность определяется минимальным расстоянием Δl между двумя раздельно вьювяяемыми дефектами, расположенными вдоль фронта волны (для прямого преобразователя на одной глубине). Значение Δl должно превышать большее из двух значений - D или 1,2(rλ/D), где D - размер преобразователя.

Параметры сканирования — это скорость перемещения преобразователя относительго поверхности контролируемого изделия и шаг между соседними траекториями перемещения. Эти параметры определяют производительность контроля. Они должны обеспечить проверку всего объема изделия (при стопроцентном контроле).

Шаг сканирования Δ_r обычно устанавливают не меньше половины размера пьезоэлемента преобразователя в направлении шага. Более точное значение шага (это особенно существенно при автоматическом контроле) определяется минимальной шириной акустического поля преобразователя на определенном уровне от максимального значения чувствительности. Обычно чувствительность при поиске дефектов устанавливается выше уровня фиксации (чаще всего, на 6 дБ). Это превышение определяет уровень ширины акустического поля при установлении шага сканирования.

Скорость v перемещения преобразователя при ручном контроле не должна превьпиать 150 мм/с. При автоматическом контроле она ограничивается частотой посылок зондирующих импульсов N_и и инерционностью регистратора дефектов, определяемой числом импульсов N_р от которого срабатывает регистратор. Для круглого или квадратного преобразователя

(3.19)

Далее рассматриваются параметры приборов и методы контроля, не вошедшие в табл.3.3.

Частота посылок зондирующих импульсов определяется числом посьиаемых импульсов в секунду. Максимальное значение этой величины ограничивается скоростью затухания ультразвука в изделии. При большой частоте посылок предьщущий импульс не успевает затухать и поэтому может вызвать появление ложных сигналов во время действующей посылки. Увеличение обеспечивает более яркое свечение экрана и дает возможность повысить скорость сканирования при автоматическом контроле.

Определение координат, размеров и формы дефекта. Целью НК является не только обнаружение дефектов, но и распознавание их образа для оценки потенциальной опасности дефекта. Методы визуального представления дефектов эффективны, когда размеры объектов (дефекта в целом или его фрагментов) существенно превьпыают длину волны УЗК (для акустической голографии — не меньше длины волны). Кроме того, эти методы требуют применения довсльно сложной аппаратуры. В практике контроля дефекты идентифицируют по признакам, рассчитанным по измеренным характеристикам дефектов посредством дефектоскопов с индикатором типа А.

Основные измеряемые характеристики ~ координаты дефектов, эквивалентная площадь (диаметр) и условные размеры — протяженность, высота и ширина.

Координаты дефектов Н к L (рис.3.26) определяют относи­тельно точки (О) выхода. Решение задачи сводится к нахождению положения преобразователя на поверхности изделия, соответствующего максимальной амплитуде эхо- сигнала, и определению времени t пробега импульса от пьезопластины преобразователя до дефекта. Тогда

L = r sin α; Н = r cos α , r = с(t-t₃), (3.21)

где t₃ - время пробега импульса в акустической задержке (например, призме) преобразователя.

Погрешность измерения координат складывается из систематических и случайных погрешностей.

Рис. 3.26. Схема определения условвой протяженности и условной высоты дефекта при контроле наклонным преобразователем

Погрешность измерения времени (погрешность глубиномера) одинаково проявляется при прямом и наклонном преобра­зователях. Её причины — погрешность глубиномера как измерительного устройства, ошибка учета пути в задержке- призме, включая слой контактной жидкости (r₃ и с₃ - путь и скорость в задержке или ее меняющейся части), длительность импульса. Влияние длительности импульса на измерение времени учитывается членом

(3.22)

где Т — период колебаний;

х = 0,1±1.

Коэффициент х равен единице, если . при калибровке и измерении используются соседние периоды колебаний в импульсе. Коэффициент x=0,1÷0,3, если измерение и калибровка выполняются по одному и тому же (первому) периоду колебаний, который имеет наклонный передний фронт, но измерения выполняют на разных уровнях. Погрешность глубиномера проверяют на СО-1 или СО-2 или по любому другому образцу, размеры которого и скорость распространения продольной волны известны.

Скорость звука влияет на точность измерения расстояния так же, как и время. При настройке скорости проявляются те же факторы, поэтому

Δс/с + Δt/Δ = 2 Δt/t

При контроле наклонным преобразователем скорость влияет также на угол ввода.

Погрешность определения положения максимума эхо-сигнала (точки 0₁ на поверхности изделия в основном случайна. Она тем больше, чем шире акустическое поле преобразователя. В ближней зоне ширина поля определяется размером преобра­зователя D, а в дальней зоне — отношением λг /D.

Измерение эквивалентной площади дефекта. Нужно определить площадь или диаметр плоскодонного отражателя, дающего эхо-сигнал той же амплитуды и расположенного на такой же глубине и в таком же материале, что и естественный дефект. Для этого используют тест-образцы с искусственными дефектами и АРД-диаграммы.

Применение АРД-диаграмм ограничивается кривизной поверхности изделия. При контроле стального изделия контактным способом (негустая контактная жидкость, дефектоскоп настроен по образцу с плоской поверхностью) для изделия с неплоской поверхностью АРД-диаграмму можно применять при выполнении следующих двух условий:

R ≥ 0,25D², R≥1,6D²f,

где R — радиус кривизны поверхности изделия, мм;

D — размер преобразователя в радиальной плоскости изделия, мм;

f — частота, МГц.

Если применять густую контактную жидкость и настраивать дефектоскоп по образцу, кривизна поверхности которого близка к кривизне изделия, то эти условия менее жесткие:

R ≥ 0,12D², R≥0,16D²f.

Тест-образцы и изделие должны иметь одинаковое качество поверхности ввода. Это проверяют тем же дефектоскопом с датчиками ДШП или ДШВП и, в случае несоответствия, вводят поправки удобно также применять индикатор шероховатости ИШП-1, которым можно проверить и плоскостность дна отверстий (изготовитель датчиков и прибора — НПО ЦНИИТМАШ).

Реальную площадь компактных дефектов определяют, деля эквивалентную площадь на коэффициент выявляемости. Для поковок и проката он равен 0,15—0,4, для сварных швов — 0,01—0,1. Более точно этот коэффициент может быть определен для конкретных изделий, технологий и материалов.

Измерение условных размеров. Условная протяженность протяженного дефекта, параллельного поверхности ввода. Условную протяженность дефекта измеряют по расстоянию между положениями преобразователя над краевыми точками дефекта (рис. 3.26).

При контроле сварных соединений преобразователь перемещают вдоль шва. Условную ширину дефекта ΔL_д при контроле сварных соединений измеряют по перемещению преобразователя между краевыми точками дефекта в направ­лении, перпендикулярном шву. Условную высоту ΔH_д измеряют также, как и условную ширину, но измеряемая величина — пробег импульса вдоль линии развертки. Условную высоту определяют как разность глубин координат дефекта, измеренных при положениях преобразователя в краевых точках.