вид
19 Апреля 2024г, Пятница€ — 100.5316, $ — 94.0922
Классификация методов
По общей классификации все методы неразрушающего контроля (НК) делят на группы, называемые видами НК. Согласно ГОСТ 18353-79 существует девять различных видов НК: магнитный, электрический, вихретоковый, радиоволновой, тепловой, оптический, радиационный, акустический и проникающими веществами (капиллярный и течеискания). Внутри каждого вида методы классифицируют по дополнительным признакам. Здесь будем рассматривать классификацию только методов акустического контроля (АК).
Активные методы делят на методы отражения, прохождения, комбинированные (использующие как отражение, так и прохождение), собственных колебаний и импедансные.
Методы отражения основаны на анализе отражения импульсов упругих волн от неоднородностей или границ ОК, методы прохождения - на влиянии параметров ОК на характеристики прошедших через него волн. Комбинированные методы используют влияние параметров ОК как на отражение, так и на прохождение упругих волн. В методах собственных колебаний о свойствах ОК судят по параметрам его свободных или вынужденных колебаний (их частотам и величине потерь). В импедансных методах информативным параметром служит механический импеданс ОК в зоне его контакта с преобразователем.
Пассивные методы НК классифицируют по характеру анализируемых сигналов.
Далее кратко описаны обозначенные на схеме и некоторые не показанные на рис. 2.1 методы контроля.
Методы отражения
В этой группе методов информацию получают по отражению акустических волн в ОК.
Эхометод основан на регистрации эхосигналов от дефектов - несплошностей. Он похож на радио- и гидролокацию. На рис. 2.2 показана упрощенная структурная схема импульсного эходефектоскопа.
Генератор зондирующих импульсов 7 возбуждает короткие электрические импульсы. В преобразователе 3 они преобразуются в импульсы ультразвуковых (УЗ) колебаний, которые распространяются в ОК 4, отражаются от дефектов 6 и противоположной поверхности (дна) ОК, принимаются тем же (совмещенная схема включения) или другим (раздельная схема включения) преобразователем 2. Преобразователь превращает сигналы из УЗ в электрические. От него сигнал поступает на усилитель 1, а затем на экран 5 дефектоскопа.
Одновременно (а иногда спустя некоторый интервал времени) с запуском генератора импульсов начинает работать генератор развертки 9. Правильную последовательность включения их, а также других узлов дефектоскопа, не показанных на упрощенной схеме, обеспечивает синхронизатор 8.
Сигналы от генератора развертки вызывают горизонтальное отклонение светящейся точки на экране, а от усилителя -вертикальное отклонение. В результате экран УЗ-эходефектоскопа отображает информацию двух видов. Горизонтальная линия (линия развертки дефектоскопа) соответствует времени пробега импульса в ОК, а это время пропорционально пути импульса. Высота пиков (импульсов) по вертикали пропорциональна амплитудам эхосигналов. Таким образом, по горизонтальной линии развертки определяют длину пути импульса, а по вертикальной шкале оценивают его амплитуду. Такое изображение называют разверткой типа А (А-разверткой, А-сканом).
Очень высокий (для совмещенной схемы - уходящий за пределы экрана) сигнал, обозначенный буквой 3, соответствует возбуждаемому генератором и посылаемому в изделие УЗ-импульсу. Он отмечает нулевое значение шкалы времени. Его именуют зондирующим импульсом. Высокий сигнал Д соответствует импульсу, отраженному от противоположной поверхности (дна) ОК. Его называют донным сигналом. Э - эхосигнал от дефекта. Он приходит раньше донного сигнала, и амплитуда его обычно значительно меньше. Измеряя времена прихода сигналов по шкале на экране или специальным устройством (глубиномером) прибора, можно определить расстояние до дефекта или дна изделия и, таким образом, различить их. Амплитуда эхосигнала характеризует отражательную способность дефекта.
Другие методы отражения применяют для поиска дефектов, плохо выявляемых эхометодом, и для исследования параметров дефектов.
Эхозеркальный метод основан на анализе акустических импульсов, зеркально отраженных от донной поверхности ОК С и дефекта В, т. е. прошедшие путь ABCD (рис. 2.3, б). Вариант этого метода, рассчитанный на выявление вертикальных дефектов, называют методом тандем. Для его реализации при перемещении преобразователей и 3 поддерживают постоянным значение La+Ld = 2Н tga, где Н - толщина ОК. Тогда будут выявляться дефекты в сечении EF. Выявляются также нестрого вертикальные дефекты. Для получения максимального (зеркального) отражения от невертикальных дефектов значение La + Ld варьируют.
Другой вариант эхозеркального метода предусматривает перемещение преобразователей 2 и 3 в разных плоскостях (см. рис. 2.3, б, в середине). Его иногда называют методом тандем-дуэт или стредл. При этом сохраняется принцип зеркального отражения от вертикального дефекта и донной поверхности. Применение метода тандем-дуэт целесообразно, например, в случаях, когда при контроле методом тандем преобразователи 2 и 3 слишком сближаются и мешают друг другу.
Еще один вариант эхозеркального метода - с трансформацией типов волн на дефекте (Т-тандем). Например, преобразователь 2 излучает поперечную волну под углом ввода а, большим 57° (для стали). Угол падения на вертикальный дефект 90° - а будет меньше третьего критического, поэтому произойдет частичная трансформация поперечной волны в продольную, направленную в сторону дна ОК. Отраженную поперечную волну в дальнейшем не используют, а отраженная от дефекта продольная волна (показана штриховыми линиями) далее отразится от дна ОК и будет принята другим преобразователем в точке G. При отражении от дна ОК также произойдет частичная трансформация продольной волны в поперечную, но поперечную отраженную волну в дальнейшем не используют. Для реализации этого варианта эхозеркального метода требуется меньшее расстояние от преобразователей до оси сварного шва.
Дельта-метод (рис. 2.3, в) основан на использовании дифракции волн на дефекте. Часть падающей на дефект В поперечной волны от излучателя 2 рассеивается во все стороны на краях дефекта В, причем частично превращается в продольную волну. Часть этих волн принимается приемником 3 продольных волн, расположенным над дефектом, а часть отражается от донной поверхности и также поступает на приемник. Варианты этого метода предполагают возможность перемещения приемника 3 по поверхности, изменения типов излучаемых и принимаемых волн.
Дифракционно-временной метод (ДВМ) (рис. 2.3, д) основан на приеме волн, рассеянных на концах дефекта, причем могут излучаться и приниматься как продольные, так и поперечные волны. На рисунке представлен случай, когда излучаются поперечные волны, а принимаются продольные. Практическое применение, однако, получил вариант, при котором излучаются и принимаются продольные волны, поскольку они первыми приходят на приемник и по этому признаку их легко отличить от поперечных волн. Главная информационная характеристика - время прихода сигнала. Этот метод также называют времяпролетным, буквально переводя английское название (time of flight diffraction - TOFD).
Реверберационный метод основан на анализе времени объемной реверберации, т.е. процесса постепенного затухания звука в некотором объеме - ОК. При контроле используется один совмещенный преобразователь 2, 3, поэтому метод правильнее назвать эхореверберационным. Например, при контроле двухслойной конструкции (рис. 2.3, г) в случае некачественного соединения слоев время реверберации в слое 7, с которым контактирует преобразователь, будет больше, а в случае доброкачественного соединения слоев меньше, так как часть энергии будет переходить в другой слой.
Акустическая микроскопия отличается от эхометода повышением на один-два порядка частоты УЗ, применением острой фокусировки и автоматическим или механизированным сканированием объектов небольшого размера. В результате удается зафиксировать небольшие изменения акустических свойств в ОК. Метод позволяет достичь разрешающей способности в сотые доли миллиметра. Возможна акустическая микроскопия с использованием прохождения волн.
Когерентные методы отличаются от других методов отражения тем, что в качестве информационного параметра помимо амплитуды и времени прихода импульсов используется также фаза сигнала. Благодаря этому повышается на порядок разрешающая способность методов отражения и появляется возможность наблюдать изображения дефектов, близкие к реальным. Наиболее эффективным когерентным методом является компьютерная акустическая голография.
Предыдущая статья
Следующая статья
← вернуться в раздел Методы контроля и проверки трубопроводной арматуры
← вернуться в оглавление справочника
