Проектирование и конструирование приборов и систем неразрушающего контроля

курсовая работа

2. Выбор метода контроля

При контроле структуры и свойств металла труб используются разные методы неразрушающего контроля, но мы остановимся на эхо-методе.

Эхо-метод - один из наиболее распространённых методов ультразвукового неразрушающего контроля. Так как при использовании этого метода дефектоскоп работает в импульсном режиме, этот метод часто называют эхо-импульсным. С помощью этого метода обнаруживают более 90% дефектов. Его преимущества состоят в том, что этот метод - в отличие от других - применим при одностороннем доступе к исследуемому объекту, имеет большую чувствительность к внутренним дефектам и при этом позволяет определить с высокой точностью координаты залегания дефектов.

Эхо-метод основан на излучении в контролируемое изделие коротких зондирующих импульсов через определенные интервалы времени и регистрации эхо-сигналов, отраженных от дефектов. При реализации эхо-метода прямым ПЭП зондирующий импульс отражается от противоположной (донной) поверхности изделия и, возвращаясь, частично попадает на приемный преобразователь. На экране дефектоскопа возникает донный сигнал. При наличии несплошности (дефекта) импульс отразится от него раньше, чем от донной поверхности. Между зондирующим (на рисунке не показан и донным сигналами возникает промежуточный сигнал - от несплошности, который и является признаком наличия дефекта в этом методе в случае превышения данным сигналом порогового уровня

Время прихода отраженных импульсов пропорционально глубине залегания дефекта, а амплитуда - отражающей способности дефекта.

Таким образом, признаком обнаружения дефекта при контроле эхо-методом является превышение амплитуды эхо-сигнала, отраженного от дефекта, порогового уровня.

При реализации эхо-метода может использоваться ПЭП, включенный по совмещенной, раздельно-совмещенной схеме или два ПЭП, включенные по раздельной схеме. Чаще всего используется ПЭП, включенный по совмещенной схеме, когда ПЭП является и излучателем и приемником ультразвуковых колебаний.

Эхо-метод обладает рядом преимуществ перед теневым. Чувствительность эхо-метода значительно выше теневого. При теневом методе ослабление УЗК на 5% трудно зарегистрировать, а при эхо-методе отражение даже 1% энергии очень хорошо не только обнаруживается, но и измеряется. Кроме того, эхо-метод позволяет определить, на какой глубине находится дефект. Если при работе с прямым ПЭП временное расстояние между зондирующим и отраженным от противоположной поверхности детали (донным импульсом) принять за контролируемую толщину детали, то время между посылаемым импульсом и моментом прихода отраженного от дефекта импульса дает глубину залегания дефекта.

Кроме того, по амплитуде отраженного сигнала можно судить о размерах дефекта, а изучая спектральный состав отраженного импульса, можно получить информацию о типе и форме дефекта.

Главный недостаток эхо-метода - наличие мертвой зоны под искателем. Наличие мертвой зоны связано с тем, что при близко расположенном дефекте от поверхности ввод в момент прихода эхо-сигнала от него еще продолжается излучение зондирующего импульса. Для уменьшения мертвой зоны повышают частоту УЗК, что позволяет уменьшить длительность зондирующего импульса.

Длительность импульса определяет и разрешающую способность метода, т.е. минимальное расстояние между дефектами по глубине, при котором их эхосигналы воспринимаются раздельно. Очевидно, разрешающая способность эхо-метода по глубине равна длительности зондирующего импульса.

Повышение частоты с целью увеличения разрешения ограниченно сверху тем, что короткие волны начинают отражаться от границ кристаллических зерен металла, что вызывает появление помех. Кроме того, с увеличением частоты возрастает затухание УЗК.

На рисунке 3 приведена принципиальная схема импульсного ультразвукового дефектоскопа. Генератор радиоимпульсов 3 возбуждает, пьезопластину передающей искательной головки 1. Ультразвуковые колебания распространяются в контролируемой детали, отражаются от ее противоположной стенки ("донный сигнал") и попадают на пьезопластину приемной искательной головки 2. Отраженные ультразвуковые колебания возбуждают колебания пьезопластины приемной искательной головки 2. При этом на гранях пьезопластины возникает переменное напряжение, которое детектируется и усиливается в усилителе 4, а затем поступает на вертикальные отклоняющие пластины электронно-лучевой трубки (ЭЛТ) 5 осциллографа. Одновременно генератор горизонтальной развертки 6 подает пилообразное напряжение на горизонтальные отклоняющие пластины ЭЛТ 5. Генератор радиоимпульсов 3 возбуждает пьезопластину передающей искательной головки 1 короткими импульсами, между которыми получаются продолжительные паузы.

Рисунок 3. Блок схема импульсного ультразвукового дефектоскопа

Это позволяет четко различать на экране ЭЛТ 5 сигнал начального (зондирующего) импульса I, сигнал от дефекта III и донный сигнал II. При отсутствии дефекта в контролируемом участке детали на экране осциллографа импульс III будет отсутствовать. Перемещая передающую и приемную искательные головки по поверхности контролируемой детали, обнаруживают дефекты и определяют их местоположение. В некоторых конструкциях ультразвуковых дефектоскопов имеется только одна совмещенная искательная головка, которая используется как для передачи, так и для приема ультразвуковых колебаний. Места прилегания искательных головок к контролируемой детали смазывается тонким слоем трансформаторного масла или вазелина для обеспечения непрерывного акустического контакта искательных головок с поверхностью контролируемого изделия.

Делись добром ;)