Контактная жидкость для ультразвукового контроля своими руками

Добавил пользователь Валентин П.
Обновлено: 05.10.2024

Контактные жидкости для ультразвукового контроля предназначены для обеспечения максимального контакта между ультразвуковым преобразователем и поверхностью контролируемого объекта. Как правило, представляют собой вязкие нетоксичные жидкости пасто- или гелеобразной консистенции. Необходимость их применения вызвана тем, что воздух сильно ослабляет ультразвук, который к тому же имеет очень высокий акустический импеданс относительно износостойких пластин преобразователей и материалов, из которых обычно выполняются объекты контроля. Даже очень тонкий слой воздуха между преобразователем и контролируемой поверхностью не позволяет удовлетворительно передавать ультразвук, что делает контроль невозможным.

Для достижения наилучших результатов ультразвукового контроля рекомендуется использовать контактные среды, имеющие специальный химический состав, соответствующий диапазону температур той или иной контролируемой поверхности и ее структуре. Так, для контроля арматурных стержней и неровных поверхностей необходимо использовать контактный гель высокой степени вязкости, при контроле нагревающихся поверхностей рекомендуется применять контактные гели на водной основе, а при очень низких температурах (до -60 ºC) в качестве контактной жидкости можно использовать пропиленгликоль. Также стоит отметить, что в некоторых случаях (в частности, при контроле оборудования, используемого в ядерной промышленности) требуются контактные среды с ограниченным галогенным и серным составом.

Если Вам необходимо разобраться с ультразвуковым контролем (УЗК), узнать основные способы выполнения и область его применения то все это вы найдете в этой статье. Вас ждет подробное описание простыми словами этого способа неразрушающего контроля.

Что такое УЗК сварочных стыков

Ультразвуковой контроль (УЗК) или ультразвуковая дефектоскопия — это метод неразрушающего контроля. Детали и материалы, подвергаемые ему, не получают повреждений. Его применяют во многих сферах и отраслях в промышленности, в медицине и т. д.

Данный метод активно применяется при контроле сварных швов таких как: стыковые, угловые, нахлестрочные и тавровые с конструктивным проваром (это те швы у которых после сварки не останется внутри непроваренного участка). На рисунке для примера приведен тавровый шов с конструктивным проваром Т8 по ГОСТ 5264)

Методика основан на применении ультразвука (звуковой волны с частотой свыше порога слышимости более 20 кГц, для контроля используются частоты от 180 кГц – 10 МГц, а иногда и до 100 МГц).

При контроле ультразвуком используются 2 основных принципа:

Изменение амплитуды у отражённого сигнала (выявляются дефекты).
Измерение времени, за которое волна проходит изделия (определяется толщина)

На основе этих 2 принципов и проводится контроль сварных соединений, металла при входном контроле, и различного оборудования, которое уже длительное время отработало и нужно оценить его остаточный ресурс.

Для чего проводят ультразвуковой контроль

Данным методом неразрушающего контроля возможно:

Оценить наличие размеры очагов коррозии;
Выявить внутренние (подповерхностные) дефекты – трещины, не сплавления, отслоение металла, поры, шлаковые включения и прочее не сплошности сварочного шва и основного металла.
Оценить качество шва и определить глубину залегание дефектов.

Данным методом проводит диагностирование оборудование как действующего, так и нового (перед вводом в эксплуатацию), а также контролируется качество сварки после её выполнения.

При выполнении контроля в некоторых случаях даже не требуется опорожнение сосудов и трубопроводов (удаление среды), что делать данную методику очень востребованный.

Применяемое оборудование

При УЗК используется следующее оборудование:

Дефектоскоп.
Пьезоэлектронный преобразователь (ПЭП).
Соединяющий Lemo кабель.

Дефектоскопы применяемые в настоящее время имеет небольшие размеры их удобно использовать и не сложно переносить. В зависимости от производителя различается и функционал дефектоскопов от самых простейших с монохромными дисплеями типа УД-2-70 до самых компактных и передовых с цветными дисплеями и программным управлением.

Пьезоэлектронные преобразователи (или сокращённо ПЭПы) различаются по частотам, углам ввода, способам излучения и так далее.

Для контроля сварных швов используются следующие типы:

Совмещённые преобразователи — имеет только один пьезоэлемент который является и излучателем, и приёмником одновременно.

Раздельно-совмещённые преобразователи имеют уже 2 пьезоэлемента один из которых является источником волн, а другой приёмником. Данные преобразователи обеспечивают более точное определение дефекта. Ими можно контролировать под поверхностные дефекты и проводить контроль поверхности с высокой шероховатостью.

Виды ультразвуковой дефектоскопии

Сейчас существует и применяется порядка 16 методов ультразвукового контроля, но на практике из этого числа как правило применяется только 7 методов. О них и поговорим поподробнее.

Эхо-метод.
Эхо-зеркальный.
Дельта метод.
Зеркально теневой метод.
Теневой.
Ревербационно-сквозной метод.
Акустико-эмиссионный метод.

Сущность метода

Эхо-методом (в некоторых источниках – эхо-импульсный). Это самый применяемый метод УЗК и чаще всего он применяется для проверки сварочных швов. Принцип метода, следующий: звуковая волна, проходя через контролируемое изделие отражается от поверхности дефекта (если он есть) или от поверхности дна (если дефектов нет). При обнаружении дефекта прибор фиксирует это сигналом на дисплее. Для применения данного способа достаточно доступа только с одной стороны и в некоторых случаях не нужно разбирать оборудование.

Контролировать сварные швы можно без снятия усиления используя наклонные ПЭПы. Для проведения контроля потребуется зачистка шва на расстояние 100 мм в оба направления, шероховатость должна быть не выше Ra 3.2. Также потребуется нанести контактную жидкость (гель, глицерин, минеральное масло и т.д.)

Эхо-зеркальный метод. Для его реализации используется 2 ПЭПа один – трансмиттер, излучающий звуковые волны. Второй – ресивер, приемник отраженных волн от дефекта или донной поверхности. Располагаются они с одной стороны контролируемой детали и перемещаются совместно.

Данный метод применяется для выявления вертикально расположенных дефектов, чаще всего непроваров, несплавлений и трещин расположенных в корне шва.

Дельта метод. Принцип метода, следующий: излучатель вводит в изделие звуковые волны, которые рассеиваются и превращаются на краях дефекта в продольную волну, которую фиксирует ресивер продольных волн. Для контроля достаточно доступа с одной стороны. Данный метод является сложным в применении из-за необходимости чрезвычайно точной настройки дефектоскопа. Также предъявляются высокие требования к компетенции дефектоскописта. Данный способ активно применяется там, где предполагается наличие вертикально ориентированных дефектов.

Зеркально теневой метод основан на том, что производится измерение снижения силы сигнала от дефекта. При контроле сигнал дважды проходит сечение объекта.
Данный метод часто используют вместе с эхо-методом для дополнительного контроля.

Теневой (в некоторой литературе амплитудно-теневой) – данный метод основывается на снижении амплитуды звуковой волны после прохождения через дефект. Для него требуется двухсторонний доступ. Излучатель устанавливают с одной стороны, а приемник с другой и проводят прозвучивание. Важной особенностью является то, что нельзя определить глубину нахождения дефекта. Используют его для контроля листовых конструкций.

Ревербационно-сквозной метод используется для контроля в полимерных, многослойных материалах и композитах. Датчики располагаются с одной стороны объекта контроля, звуковая волна, пропускаемая через тело объекта, совершает несколько отражений от донных поверхностей.

Акустико-эмиссионный метод. Этот способ применяется там, где нужно выявить дефекты на ранней стадии их образование. Метод основан на способности изучать звуковые волны низкой частоты в процессе возникновение дефектов таких как: трещин и структурных перестроения.

На контролируемые изделия устанавливаются множество датчиков, которые фиксируют данные волны и передают их на усилители. Далее сигнал попадает в блок информационной обработки, в котором отфильтровываются посторонние шумы. Полученное значение выводится на дисплей.

Ниже приведем схему проведения акустико-эмиссионного контроля.

Данный способ чаще всего применяется на объектах химической и нефтехимической промышленности: резервуарах, ёмкостях и трубопроводах.

Свойства ультразвуковой волны

Звуковая волна как вид механического колебания обладают следующими свойствами:

Период—(Т) — то время, за которое совершается одно полное колебание.
Длина волны – (λ) — это то расстояние который проходит волна за одно колебание.
Чистота (f) — важная характеристика, которая показывает сколько совершается колебаний за 1 секунду.
Амплитуда (dB) — максимальное отклонение волны от равновесного состояния.

При ультразвуковом контроле также учитывается типа волн:

Углы направления

При проведении УЗК используются ПЭПы (пьезоэлектронные преобразователи). Они же в свою очередь отличаются по углу ввода волны в контролируемые материалы на:

Прямые—создают и получают ультразвуковые волны под прямым углом к поверхности контроля.

Наклонные преобразователи — создают и получают ультразвуковой волны под различными углами отличными от нормали к поверхности. Чаще всего на практике применяются ПЭПы с углами ввода 50, 65 и 70 градусов.

Какие дефекты можно выявить

При контроле можно выявить следующий дефекты:

Поры.
Расслоения.
Шлаковые и другие включения.
Непровары.
Несплавления кромок.

Перечислены лишь основные дефекты. с помощью ультразвука можно выявить и другие несплошности, а также их расположение и размеры.

Область применения — где применяется ультразвуковой контроль

Ультразвуковой контроль весьма универсальный метод и обладает очень широкой областью применения. С его помощью можно контролировать как металлические, так и неметаллические изделия такие как: керамика, полимеры, стекло. Ограничением является лишь контроль пористых материалов, в которых происходит сильное затухание волн. Также весьма затруднительно использование данного метода при контроле изделий со сложной конфигурацией (резьбовые соединения) и контроль на малых толщинах.

УЗД (ультразвуковая дефектоскопия) применяется при контроле сварных швов и основного металла при техническом диагностировании, строительстве, реконструкциях в процессе эксплуатации и при монтаже. Применяется на таких объектах как :

объекты котлонадзора (котельное оборудование);
подъёмные сооружения (краны, подъёмники, лифты и так далее);
объекты газоснабжения;
горная промышленность (здание и сооружение, а также оборудование шахт и рудников);
угольная промышленность;
объекты контроля нефтяной и газовой промышленности;
металлургическая промышленность;
объекты химической и нефтехимической промышленности;
железнодорожный транспорт;
хранение, переработка зерна;
объекты строительства (здания и сооружения, а также металлические конструкции);
электроэнергетика.

Преимущества и недостатки методики

Преимуществами методы являются:

Скорость проведения контроля — данный получают без задержек в режиме реального времени (не требуется проявка пленок или расшифровка данных с магнитных лент).
Высокая универсальность метода позволяющая контролировать большую номенклатуру материалов и изделий.
Возможно выполнение контроля во всех пространственных положениях.
Возможна автоматизация метода.
Контроль больших толщин (вплоть до 3–5 м).
Метод безвреден для человека.
Большинство оборудования компактно и портативно (облегчает работу в полевых условиях).

Как у медали 2 стороны, так и у данного метода есть своя 2 сторона – недостатки.

К недостаткам метода относятся:

Сложно оценить реальные размеры дефекта.
Ряд ограничений при контроле материалов, имеющих зернистую или крупнозернистую структуру в которых происходит сильное затухание волны.
Имеется мёртвая зона при контроле поверхностных и подповерхностных дефектов.
Требуется высокое качество зачистки поверхности при контроле контактными способами.

Порядок проведения УЗК

Рассмотрим порядок проведения ультразвуковой дефектоскопии на примере контроля сварных швов. Перед контролем должны быть завершены все работы на данном оборудовании.

Перед началом необходимо зачистить зону вдоль сварочного шва на расстояние Д которая рассчитывается по формуле Д= Lмах+30 мм; где L — длина зоны перемещения ПЭПа (как правило 120 — 150 мм).

Зачистку для проката можно не производить, а убрать только брызги металла и коррозию глубина которой более 1 мм. Все забоины, вмятины и неровности должны быть устранены. Зачистку производит с помощью металлических щеток, напильников, также с помощью шлифовальные машинки с применением абразивных кругов.

Шероховатость подготовленной поверхности должна быть не выше Rz40 а температура при которой будет производиться контроль должна быть в пределах от минус 30 до плюс 30 градусов.

Далее для создания акустического контакта на поверхность наносится контактная жидкость (глицерин, минеральные трансмиссионные и машинные масла, специализированные жидкости и гели).

После производится настройка дефектоскопа на стандартных образцах СО-2 и СО-3, а чувствительность устанавливается по искусственно выполненному отражателю (дефекту) на стандартном образце предприятия – СОПе. Конструкции СОПов с искусственными отражателями приведены ниже.

Проверку исправности ПЭПов производят на стандартных образцах предприятия СО-2 и СО-3. СО-3 используют для определения точки выхода и стрелы.

С помощью СО— 2 определяют угол ввода.

На стандартном образце предприятия (СОПе) выполнен максимально допустимый дефект для данного объекта контроля при заданный толщине. По нему производится настройка чувствительности дефектоскопа. Сначала производится настройка сигнала, получаемого однократно отраженным лучом, а после настраивается сигнал, получаемый при контроле прямым лучом. Самые часто применяемый способы контроля прямым и однократно отраженным лучом.

Далее производится прозвучивание самого объекта. Преобразователь располагают перпендикулярно сварочному шву и плавно перемещают, удаляя и приближая совершая как бы возвратно-поступательные движения. В процессе совершения перемещений преобразователь поворачивают на угол от 10 до 15 градусов вправо влево. Шаг перемещения должен быть не более 5-6 мм.

В процессе сканирования дефектоскопист отслеживает получаемые сигналы на дисплее дефектоскопа и в случай брака отмечает место на изделии маркером или мелом.

Ниже можете ознакомиться со схемами прозвучивания различных сварочных соединений.

Параметры оценки результатов

Расшифровка результатов, полученных ультразвуковым методам контроля при прозвучивании сварных соединений, является одним из важных этапов работы.

При обнаружении дефекта измеряют:

Глубину залегания дефекта.
Протяженность.
Расстояние между дефектами (если их несколько).
Максимальную амплитуду от сигнала.
Суммарную протяженность дефектов.

Результаты заносятся в журнал контроля, а также в заключение или протокол. В журнале контроля указывают:

Номер сварочного стыка по формуляру и его тип;
длина контролируемого участка;
№ СОПа;
рабочая частота и угол ввода;
результаты контроля;
участки, которые не удалось проконтролировать (при отсутствии доступа);
дата контроля и подписи дефектоскопистов.

Выявленные дефекты при контроле описываются с помощью буквенно-цифирного обозначения. Для обозначения дефектов следует использовать ГОСТ 14782.

Обучение и аттестация специалистов

Обучение и аттестацию специалистов по ультразвуковой дефектоскопии проводит в специальных аттестованных организациях. Существует 3 уровня квалификации у дефектоскопистов.

I уровень присваивается новичкам работа которых будет проводиться под наблюдением специалиста со II или III уровнем. Специалист первым уровнем не может самостоятельно выбрать методику контроля, проводить оценку результатов, подбирать технологию и режим.

Дефектоскопист II уровня могут самостоятельно проводить и руководить работами. Принимать решение по выбору способа контроля, методик, технологий, также проводить оценку результатов контроля. Они могут разрабатывать технологические карты и утверждать их.

Дефектоскописты с III уровнем могут руководить работой дефектоскопистов с I и II уровнем, проводит обучение и аттестацию.

УЗК сварных швов трубопроводов

Зачастую УЗК сварных швов трубопроводов проводят лишь с одной стороны. При этом используются ПЭПы наклонные и прямые. В зависимости от толщины стенки ПЭПы подбираются по частоте.

Ниже в таблице приведены критерии выбора преобразователя.

Критерии выбора преобразователя в зависимости от диаметра трубопровода и толщины стенки приведены ниже в таблице.

Контактный гель разработан специально для ООО "Акустические Контрольные Системы" и применяется для проведения ультразвукового контроля сварных соединений и основного материала изделий из металла и других материалов, доступных для ультразвукового контроля

Фасовка АКС-геля

Пластиковое ведро 5 кг. - рекомендуем при постоянных, больших объемах УЗК контроля
Мягкий баллон 0,25 кг. - мягкий, удобный баллон для работы, и пожалуй оптимальный в использовании объем
Экспресс-мини баллон 0,1 кг. - входит в комплект приборов для контроля металла производства АКС (А1207/А1207С/А1208/А1209/А1210/А1211/А1212/А1214/А1550)

Особенности и преимущества

Гель имеет водосмываемую основу - после работы, в любой момент можно удалить гель с рук или отстирать с одежды
В состав геля входят добавки (ингибиторы), которые не позволяют металлу ржаветь, и именно это отличает техническую смазку для проведения ультразвукового контроля от медицинского геля для для УЗК (УЗИ) тела
Температурный диапазон: от -30°C до +100°C
Гель для ультразвукового контроля Российского производства

Зачем покупать АКС-гель

Приобретая оборудование для ультразвукового контроля, будь то толщиномер или дефектоскоп, мы сталкиваемся с выбором контактной жидкости для проведения контроля. Люди, впервые взявшие в руки прибор УЗК, задают вопрос, какую жидкость использовать?

Ранее и до сегодняшнего момента дефектоскописты использовали и продолжают использовать контактную жидкость различных типов: машинное масло, вода, клейстер, зависит от объема работ (требуется ведро смазки или немного), от места и условий проведения контроля.

Наиболее часто используемая смазка - это машинное масло, оно всегда доступно, имеет хорошее смачивание поверхности, а значит, обеспечивает хороший акустический контакт ПЭП с поверхностью объекта контроля, не замерзает при низких температурах

Недостатки использования

Машинное масло пачкается, и тяжело отстирывается с одежды
Трудно удаляется с поверхности металла, для последующей покраски
Практически не подходит для потолочных поверхностей контроля и изделий, имеющих большую кривизну поверхности, где необходимо использовать ультразвуковую смазку более густой консистенции

В этих случаях имеет смысл применять или литол/солидол, или специализированную гель-смазку, как например АКС-Гель

При покупке аппаратов ультразвукового контроля необходимо правильно выбрать контактные жидкости для УЗК. Использовать машинное масло, воду, клейстер не рекомендуется — масло хоть и обеспечивает хороший акустический контакт с поверхностью контролируемых объектов и не замерзает при низкой температуре, но имеет и недостатки. Так, оно сильно пачкает покрытие, тяжело удаляется с металлической поверхности и практически не подходит для изделий со значительной кривизной поверхности. Поэтому оптимальным решением будет использование специальных жидкостей.

Преимущество глицерина заключается в том, что он более вязок и имеет высокий акустический импеданс, что делает его более предпочтительным для использования на грубых поверхностях и материалах с высокой степенью ослабления ультразвука.

Высокая вязкость гелей и их относительно высокий акустический импеданс максимально улучшают акустический контакт в случаях, когда равномерный контакт преобразователя с поверхностью объекта контроля отсутствует.

Подходит для поиска утечки в объектах, находящихся под давлением газов или воздуха, с использованием вакуумной рамки

На основе масла
Подходит для многих поверхностей
Возможно распыление вверх

Контактный гель для УЗК со специальным ингибитором коррозии, разработан для ультразвукового контроля.

Хорошая смешиваемость и совместимость с моющими средствами, антиобледенителями и агентами для обработки поверхности

Контактный гель для УЗК со специальным ингибитором коррозии, разработан для ультразвукового контроля.

Служит для устранения нежелательного бликования поверхностей в 3D- оптической измерительной технике.

Ультразвуковые гели для толщиномеров используются для обеспечения должного контакта между УЗ-преобразователем и контролируемыми поверхностями. Они препятствуют образованию воздушных засоров, которые создают помехи звуковым импульсам. Жидкости незаменимы при использовании в условиях низких или высоких температур, а также в некоторых отраслях промышленности, где нормативно регламентировано применение гелей с минимальным содержанием серы и галогена.

Преимущества специальных жидкостей:

минимальная токсичность;
наличие антикоррозионных добавок, защищающих поверхность;
широкий температурный диапазон применения — от -35 до +100 °C;
оптимальная консистенция для работы с толщиномерами.

Кроме того, гели для ультразвуковых толщиномеров легко удаляются с поверхности.

Мы используем файлы "cookie", чтобы Вам было максимально удобно работать с нашим сайтом. Получить более подробную информацию можно здесь.

Метод ультразвуковой дефектоскопии сварных швов применяется с 1930 года. С тех пор разработаны различные способы эхолокации. Они выявляют нарушение целостности диффузного слоя, соответствие наплавки основному металлу по химическому составу, выявляются шлаковые включения, оксидные примеси. Процедура УЗД (ультразвуковой диагностики) по точности результатов сопоставима с рентгеном, радиолокацией. Прибором выявляют самые мелкие дефекты, снижающие прочность соединений.

Среди неразрушающих методов контроля швов ультразвуковой стал самым доступным и эффективным, поставлен на поток. Результаты проверки работы сварщика заносятся в специальный журнал. Область применения ультразвукового контроля сварных соединений ограничена только геометрическими параметрами свариваемых деталей. Диагностируют швы трубопроводов, сосудов высокого давления, металлоконструкций, испытывающих большую нагрузку.

Сущность метода ультразвуковой дефектоскопии сварных швов

Суть состоит в способности колебаний с высокой частотой проникать в металлическую среду и отражаться от разного рода дефектов (в том числе коррозии). Ультразвуковая волна подается в проверяемый шов, если повреждение присутствует, то волна отклоняется от своего нормально направления. Такое явление будет отражено на приборе и специалист по обследования зафиксирует этот момент и сможет дать характеристику обнаруженному дефекту.

Данной методикой чаще всего пользуются нефтегазовые компании для проверки нефтепроводов и газопроводов на повреждения перед их запуском, он является основным и при проверке различных водо- и гидросистем. Причем есть такие способы сварки (например, электрошлаковая сварка) при которых, ультразвуковой контроль сварных соединений это единственный вариант контроля качества.

Преимущества и недостатки УЗД дефектоскопии

неразрушающий метод контроля качества сварных соединений. Нет потребности в том, чтобы вырезать часть металлоконструкции и везти ее в лабораторию для проведения исследований;
дефектоскопы универсальны. Они подходят для использования в полевых условиях или в оборудованной лаборатории;
метод одинаково хорошо подходит для определения дефектов как однородных, так и разнородных соединений;
не требуется много времени для того, чтобы определить состояние шва. Результат готов буквально сразу;
приборы абсолютно безопасны в использовании. Они не оказывают вредного влияния на организм человека;
диагностике поддаются большинство видов дефектов. Очень высока достоверность полученного результата.

Недостатки оборудования связаны с ограничениями его применения и необходимостью подготовки специалистов для эксплуатации техники. Дело в том, что ультразвуковой сигнал затухает в крупнозернистых структурах. Нужно использовать специальные преобразователи с конкретным радиусом кривизны подошвы.

Виды УЗК

Сегодня существует несколько видов УЗК, все они отличаются оценкой и возможностями регистрации данных.

Дельта метод УЗК

При таком варианте исследования излучение ультразвуковых волн проходит внутрь сварного соединения. При этом волны делятся на несколько подкатегорий: поперечные, продольные, трансформируемые и зеркальные. Такой вариант проверки качества не особо популярен, так как при плохой настройке оборудования фиксируются далеко не все подкатегории волн, что в дальнейшем негативно сказывается на полученных результатах. Кроме того тут очень важно грамотно подготовить поверхность, в противном случае данные будут сильно отличаться от реальных.

Обследование теневым способом

При таком варианте диагностики необходимо использовать 2 прибора, которые устанавливаются на разные стороны исследуемого шва. Первое устройство излучает волны, второе принимает. Устройства крепятся перпендикулярно поверхность исследуемого сварного шва. Во время излучения ультразвуковые волны проходит сквозь всю структуру шва и поступает на приемник, полученные данные обрабатываются, в результате проявившиеся глухие зоны являются дефектами.

Эхо-импульсный вариант проверки

Тут используется только один дефектоскоп, смысл заключен в отражении дефектных зон. То есть, в местах прохождения ультразвука напрямую в сварном шве нет недостатков, а при отражении волны на конкретном участке определяется дефект.

Эхо-зеркальный метод

Этот метод очень похож на эхо-импульсный, но существенное отличие заключается в отражателе. Для проведения обследования устройство устанавливают под углом 90 градусов, в тех местах, где волны направленные к шву проходят напрямую, повреждений нет, там же где они возвращаются на отражатель, имеется дефект. Данная технология является оптимальной при обследовании не вертикальных трещин.

Комплексный метод

Он соединяет в себе зеркальный и теневой. Здесь оба устройства устанавливают с одной стороны шва, после чего посылают волны под углом. При отражении волн от металла с проявлением не характерных зон происходит фиксация повреждения, эти нестандартные зоны помечают как дефект.

Из всех вышеперечисленных методов наибольшей популярностью пользуются метод теневого обследования и эхо-импульсная проверка, так как они не требуют слишком тщательной подготовки и достаточно просты.

Получение и свойства ультразвуковых колебаний

Акустические волны или ультразвуковые колебания выдаются при частоте, превышающей параметр 20 кГц. Механические колебания, способные рассеиваться при упругих, твердых средах, диапазон, как правило, составляет 0,5 – 10 МГц. Распространение волн структурой металла происходит акустическими ультразвуковыми волнами, воздействующими на равновесие центральной точки.

Методика ультразвукового метода

Существуют несколько способов ультразвукового неразрушающего контроля, наиболее распространенный из них пьезоэлектрический. Заряженная электричеством с определенной частотой пластинка вибрирует, механические колебания передаются в окружающую среду при состоянии волны. Генераторы электро волны используется вне зависимости от предназначения, размеров оборудования, могут выдавать различные параметры.

Скорость обращения ультразвукового контроля напрямую зависит от свойств, типа физической среды. Скорость распространения продольной волны вдвое выше, чем поперечной. Прием информации происходит пластиной из пьезоэлектрического элемента, работающей на преобразование энергии в импульсную энергию. Процессом применяются короткие переменные импульсы различного типа колебаний, что позволяет определить глубину, свойства дефекта.

Углы направления ультразвуковых колебаний

На границе разделения двух сред, результатом падения продольной акустической волны при наклонном типе является появление отражения и трансформации ультразвуковых волн. Существуют основные типы контроля:

отраженные;
преломлённые;
сдвиговые поперечные;
продольные волны.

Процесс происходит путем разделения падающей под углом волны на поперечную и продольную, распространение которых производится непосредственно материалом.

Углы направления ультразвуковых колебаний

Существует определенное значение угла подачи, направления ультразвуковых колебаний, при нарушении которого, ультразвуковой контроль не будет распространяться вглубь металла, а останется на его поверхности. Данный метод используется при определенных параметрах и задачах, волна двигается только по поверхности материала, что позволяет контролировать качество сварного шва.

Дефектоскопия трубопроводов

В технологических сферах все регламентируется нормативной документацией (ГОСТ, СП, ТУ и так далее), ультразвуковой контроль сварных соединений трубопроводов не исключение. Все обнаруживаемые при помощи данного метода дефекты оцениваются по таким параметрам как: количество дефектов на определенном отрезке сварного шва, какое расстояние между изъянами, каковы размеры изъянов, какая эквивалентная площадь у дефекта и так далее. В случае соответствия обнаруженных дефектов нормативам деталь считается качественной и принимается.

Метод УЗК позволяет выявлять невидимые глазу дефекты.

С помощью ультразвуковой дефектоскопии сварных соединений проводят контроль швов любой формы и назначения: швы кольцевой формы, продольной, плоской, сварные тавровые соединения, различного вида стыки конструкций и тд.

Основные дефекты трубопроводов, выявляемые с помощью ультразвуковых колебаний:

Окислы;
Коррозирующие участки;
Неоднородную структуру места сварки;
Трещины и неровности швов;
Пористость и расслоение наплавляемого материала;
Непровары и др.

Параметры оценки результатов

Качество оценки сварных соединений зависит от чувствительности прибора и его настроек. С помощью измерительного оборудования определяют количество дефектов. Эхо метод даёт возможность обнаружить изломы, расположенные близко друг к другу. Для этого анализируются следующие критерии:

амплитуда ультразвукового колебания
длина волны
размер искажения
форма дефекта.

Протяжённость волны определяет ширину изъяна. Его можно вычислить посредством перемещения прибора вдоль сварного шва. Высоту раскола прибор рассчитывает путём замера временного интервала между направленной волной и её поглощённым отражением. Форму дефекта определяют посредством визуальной формы зафиксированного отражённого сигнала.

Ультразвуковая дефектоскопия требует узкоспециализированных навыков. Точность исследований напрямую зависит от опыта и навыков специалиста.

Процесс проведения ультразвуковой дефектоскопии и обработка результатов

Перед проверкой качества сварных швов ультразвуком, необходима тщательная подготовка поверхности обследуемого металла:

С поверхности удаляются отслаивающиеся материалы, брызги металла, загрязнения. Для проведения УЗК металла в продольных сварных швах в изделиях с толщиной стенки до 10 мм включительно требуется полная зачистка наружного валика усиления, и сканирование проводится по сварному шву. Если стенка больше 10 мм, то по околошовной зоне.
Далее производится само сканирование – прозвучивание всего объема металла. Поверхность смачивают контактной жидкостью и преобразователь ставят на поверхность, начинают перемещать его назад и вперед постепенно перемещая в поперечном направлении (продольно-поперечное сканирование).
Измерение параметров дефектов.
Принятие решения о годности изделия.

Результат обследования оценивается путем сравнения эталонной детали с проверяемой. Оценка осуществляется путем сравнения трех показателей: амплитуды звуковой волны, формы недостатка и его параметров, условной протяженности. Полученные параметры сравниваются с эталоном, если они соответствуют эталонной детали, то изделие проходит проверку и его можно эксплуатировать, в противном случае изделие бракуется.

Оформление результатов контроля

В процессе УЗК сварных швов полученные данные должны записываться в журнал ультразвукового контроля. Рекомендовано делать эскиз изделия и обозначать на нем контуры несплошности (нарушение однородности материала) и условных размеров.

При необходимости, контуры обнаруженных дефектов отмечают маркером или мелом на поверхности изделия.

Ультразвуковые толщиномеры

Установка ультразвукового контроля дает возможность не только определить дефекты образца, но и измерить толщину материала либо его лакокрасочного покрытия, не нарушая целостности последнего.

Измерение толщины производится с помощью зонда, который прикладывается к нужной точке. После этого прибор включается. Высокочастотные колебания, пройдя покрытие, и натолкнувшись на поверхность, отражаются от него. Чаще всего поверхность металлическая. Отраженные колебания, попадающие в датчик, анализируются, рассчитывается путь, пройденный импульсами.

Таким образом, определяется толщина покрытия. Но этот метод применяется не только для оценки размера слоя лака или краски, с его помощью устанавливается толщина металлической заготовки. У способа есть много плюсов. Основной — измерения производятся без повреждения поверхности. Ее не нужно царапать, надрезать и т.д.

Другое достоинство — возможность определять толщину изделий, у которых для исследований доступна лишь одна сторона и его невозможно поместить между измерительными болтами. К примеру, очень удобно проводить ультразвуковой контроль труб, вернее, толщины их стенок.

Немаловажное достоинство приборов в их компактности, их можно принести к любой исследуемой поверхности. Замеры производятся максимально оперативно, это может сделать практически любой человек, специальных навыков не требуется, хотя они приветствуются. Физической силы тоже прикладывать не нужно. Такая аппаратура отличается вполне демократичной ценой.

Достоинства ультразвуковой дефектоскопии сварных соединений

Контроль соединений звуковыми волнами позволяет обследовать изделий любого типа, даже склейки и пайки.

Обследование возможно без разрушения материала изделия или нарушения его целостности.
Безопасен для людей.
Выявляет практически любые недостатки сваренных поверхностей, а также их химическую природу.
Высокая скорость проведения исследования.
Сравнительно невысокая стоимость относительно других методов контроля.
Мобильность оборудования для проведения исследования.

Особенности ультразвуковой проверки сварных швов для труб разного диаметра

Т.к. металлические трубы имеют не простое плоское сечение, а круглое, то исследование некоторых их частей может оказаться неинформативным. Причины не 100% корректных результатов представлены ниже в зависимости от диаметра трубопровода.

Для выполнения обследования изделий круглой формы требуются специальные навыки перемещения прибора по поверхности трубы, которые необходимы для получения точных результатов.

В таких трубах образуются внутренние провисания, что становится причиной появления ложных сигналов на экране принимающего прибора и малой вероятности (около 12%) определения объемных дефектов. В сравнении, точность плоскостных дефектов определяется с вероятностью 85%.

Такие трубы соединяются односторонней сваркой без обратной подварки, что ухудшает проникновение волн в материал и проведение УДК данным методом не целесообразно.

Дефектоскопия бурильных труб

При обследовании бурильных труб лучше всего осуществлять контроль совместно с восстановлением их нарушенных эксплуатационных функций, если таковые имеются, если не имеются, то возможно обычное исследование.

Обучение и аттестация специалистов по ультразвуковому методу контроля

Пройти подготовку и аттестацию на дефектоскописта УЗК можно в специализированных научно-учебных центрах. Всего предусмотрено 3 квалификационных уровня – I, II и III. Продолжительность программы обучения обычно составляет 40–120 часов. В стандартный курс входят следующие дисциплины:

введение в классификацию видов и методов неразрушающего контроля;
физические основы – теория колебаний, типы упругих волн, их свойства, критические углы ввода;
блок по источникам ультразвуковых колебаний (что собой представляет акустическое поле, в чём разница между прямым и обратным пьезоэффектом);
методы УЗК;
технология проведения акустической дефектоскопии – сварных швов, основного металла и композитов;
приборы и дополнительные принадлежности для УЗК.

Специалистов III уровня дополнительно обучают разработке методик проведения ультразвукового контроля. Изучаются типовые требования к их наполнению и оформлению.

По завершении обучения необходимо сдать квалификационный экзамен, состоящий из теоретической и практической части.

Читайте также: