Ультразвуковой дефектоскоп для контроля сварных соединений

Ультразвуковой дефектоскоп для контроля сварных соединений, проинструмент
Ультразвуковой дефектоскоп для контроля сварных соединений, проинструментНеразрушающий контроль соединений – современный метод диагностики наличия и глубины недостатков в узлах и деталях. В отношении оценки дальнейшей работоспособности сварных соединений особенно эффектной признана ультразвуковая дефектоскопия. А дело все в том, что в подавляющем большинстве производственных обстоятельств присущие неоднородности шва сварки размещаются так, что хорошо отражают собственно звуковые волны очень высокой частоты. Такой способ проверки и заключает в себе ультразвуковой дефектоскоп.

В чём заключается результативность неразрушающего контроля сварных соединений?

Замечательно гомогенные среды в процессе взаимном действии с источником ультразвуковых колебаний не ослабляют амплитуду волн звука. Совсем иное происходит, если сканируются настоящие объекты. Если есть наличие в них участка с искажениями начальной структуры всегда встречается значительное искажение и уменьшение амплитуды звукового давления, которое количественно вырисовывается в виде ослабления либо даже полного поглощения ультразвуковых волн.
Интенсивность подобных искажений ставится законом ослабления
где: Р0 – исходное значение амплитуды звукового давления; Р – значение на выходе из диагностируемого шва сварки; d – толщина шва; ? – показатель ослабления.
Так как параметр d чаще представляют как расстояние до источника ультразвукового излучения, то считается, что волна звука имеет вид полусферы, а поэтому ослабление будет одинаковым по разным направлениям. На практике измерений оно в большинстве случаев монтируется в децибелах (дБ), благодаря этому может быть вычислено по формуле
Ультразвуковой дефектоскоп для контроля сварных соединений, проинструмент
Заводской ультразвуковой дефектоскоп, используемый для определения сплошности и качества швов сварки, оценивает интенсивность эхо-сигнала, которая пропорциональна амплитуде звукового давления:
где: Н0 и Н исходя из этого — амплитуды звукового сигнала при входе и выходе из прибора.
Для фактически используемого диапазона частот 1…15 МГц (что и происходит для подавляющего множества металлоизделий) интенсивность эхо-сигналов соотносится с условным ослаблением ультразвукового сигнала следующими соотношениями:

Н/Н0 1,26 1,78 2,82 5,01 10,0 21,62
Мощность сигнала, дБ 2 5 9 14 20 30

Из представленной таблицы следует, что использование оценочного показателя логарифмической интенсивности ультразвукового сигнала может эффектно фиксировать изменения в его амплитуде.
Ультразвуковой дефектоскоп для контроля сварных соединений, проинструмент
Причинами ослабления ультразвуковых волн происходит вследствие поглощения и рассеивания сигналов. Энергия поглощения воплощает колебательную энергию в тепловую. Она пропорциональна частоте ультразвуковых колебаний, благодаря этому ультразвуковые дефектоскопы для контроля сварных соединений производятся с максимально потенциальными генерируемыми частотами.
С увеличением частоты становится легче фокусировка прибора, вследствие чего распознавание неоднородностей или недостатков становиться лучше. При этом обязаны соблюдаться следующие условия:

  1. Размер оцениваемой неоднородности должен составлять более половины длины волны.
  2. Направление сканирования должно быть перпендикулярным направлению хода звукового луча.
  3. Прибор не должен применять говоря иначе критические частоты (для металлоконструкций это, к примеру, частоты близкие к 6 МГц), при которых из-за явления дифракции ультразвуковых волн чувствительность метода быстро снижается.

Энергия рассеивания более существенна для поликристаллических тел. Благодаря этому для крупнозернистых структур (к примеру, чугуна) ультразвуковая дефектоскопия малочувствительна. Также неэффективно ультразвуковое сканирование при пониженных температурах внешней среды.
Для получения ультразвуковых колебаний используются два варианта источников: магнитострикционные резервные электростанции и пьезоэлектрические преобразователи. Каждое из устройств имеет собственные рациональные сферы использования.
Ультразвуковой дефектоскоп для контроля сварных соединений, проинструмент

Конструкции ультразвуковых пьезоэлектрических дефектоскопов

Пьезоэффект состоит в том, что при силовом влиянии на конкретные кристаллические вещества (изоляторы с полярно размещенными осями) в них появляются напряжения определённого знака, которые, со своей стороны, инициируют электрические поверхностные заряды. При этом величина стрессов полностью пропорциональна механической нагрузке, что немаловажно собственно в конструктивном смысле, так как облегчает конструкцию прибора. Подобным образом цена ультразвукового дефектоскопа для контроля сварных соединений будет низкой.
Пьезоэлектрический эффект обратим, а поэтому применяющие его ультразвуковые дефектоскопы быстро переналаживаются, и не нуждаются в сложной регулировке. При этом с помощью прямого пьезоэффекта волны ультразвука обнаруживаются, а с помощью обратного – генерируются.

Рабочий принцип пьезогенератора дефектоскопа следующий. На конденсаторные пластины, которые наложены на кристалл, подаётся переменое электрическое напряжение. Это вызывает колебание кристалла с такой же частотой. В качестве преобразователей применяют подобные материалы, как кварц, титанат бария, сульфат лития и др. Если есть наличие внешнего давления атомы в структурной ячейке пьезоэлектрического элемента сдвигаются, что и считается моментом начала разряда конденсаторных пластин. Во время изготовления ультразвукового дефектоскопа для контроля сварных соединений, использующего аналогичный принцип, излучатель вырезается так, чтобы поверхность колебания в отношении к толщине рассматриваемого шва сварки излучала продолговатые волны. Если требуется оценить неравномерность структуры соединения на существенной площади, то применяют пластину, вырезанную в перпендикулярном направлении. Тогда с приложением напряжения она будет источать поперечные волны, которые будут одинаково распространяться в толще исследуемого соединения.
Корпуса пьезоизлучателей делают из керамики, что увеличивает уровень требований к рабочим условиям ультразвуковых дефектоскопов для контроля сварных соединений. В особенности, им противопоказаны удары и сотрясения корпуса.
Ультразвуковой дефектоскоп для контроля сварных соединений, проинструмент

Магнитострикционные преобразователи ультразвуковых дефектоскопов

Магнитоскрикция состоит в деформации ферромагнитной детали, которая расположена в силовом магнитном поле. Длина данной детали меняется все зависит от вида силовых линий магнитного поля, её материала, температуры и степени намагниченности. В ультразвуковых дефектоскопах применяются ферромагнетики, относительное изменение длины которых – не менее 10 -5 .
Работают такие преобразователи так. В приборе создаётся переменое электромагнитное поле, при этом ферромагнитный стержень начинает выполнять колебания удвоенной амплитуды. Так как линейная дефармация магнитостриктора не зависит от направления силовых линий магнитного поля, то подмагничивания подобного элемента не потребуется.
Как и пьезоэффект, магнитострикция обратима. В качестве излучателей используются химически чистый никель, а еще его сплавы с медью или железом. Самая маленькая частота, при которой обнаружение недостатков сварных конструкций окажется успешным, составляет 60 Гц, хотя в приборах в большинстве случаев реализуются частоты от 300 Гц.
Магнитострикционные преобразователи конструктивно легче, впрочем уступают пьезогенераторам по показателям небольшой площади диагностируемой зоны: она должна быть очень большой. Также, подобные ультразвуковые дефектоскопы теряют собственную чувствительность при обследовании только что полученных швов сварки. Ещё одним ограничением магнитострикционных источников получения ультразвуковых волн является их очень высокая энергоёмкость. Зато они намного компактные, а поэтому применимы в стеснённых для диагностирования условиях.

Промышленные конструкции ультразвуковых дефектоскопов для контроля сварных соединений

Чтобы провести измерения нужны:

  1. Сам регистрирующий прибор.
  2. Искательная головка (передатчик).
  3. Контрольная головка (приёмник).
  4. Устройство отображения (дисплей или цифровой монитор).

Напряжение от источника электрического тока (аккумулятор или генератор — для неподвижных дефектоскопов) подаётся на излучатель, а от него волны ультразвука передаются в исследуемый шов сварки. Интенсивность ослабления начального сигнала определяет степень неоднородности шва. Появляющаяся амплитуда сигнала дальше увеличивается и оформляется, при этом возможна как зрительная оценка качества, так и запись результатов на цифровой носитель информации.
Ультразвуковой дефектоскоп для контроля сварных соединений, проинструмент
Перед применением ультразвуковой дефектоскоп для контроля сварных соединений подлежит юстировке. Как образец, применяется сварной стык с замечательными параметрами качества, при этом отклонение шкалы/стрелки должно быть максимально потенциальным.
В качестве приёмника дефектоскопы отдельных фирм применяют преобразователь изображения. При этом крепится практическое значение плотности энергии звукового поля за швом. Такой способ получения конечной информации более нагляден, но просит определённого пространства за исследуемым соединением.
Излучение звуковой энергии в ультразвуковых дефектоскопах можно сделать двумя вариантами – резонансным или импульсным. В первом варианте излучение ультразвука происходит постоянно, а используемые частоты находятся в диапазоне 1…12,5 кГц. При импульсном методе применяется сигнал (эхо) звуковой волны, который отражается от дефектной зоны или задней поверхности сварного стыка. Подача звукового импульса происходит через 1…2 мкс, чем обеспечивается большая точность сканирования объекта. Конечный импульс отражается на мониторе, и может регистрироваться цифровым устройством записи. Потребление энергии дефектоскопов данного типа намного меньше.
Ультразвуковой дефектоскоп для контроля сварных соединений, проинструмент
Признанным всемирным лидером в изготовлении переносных дефектоскопов для контроля сварных соединений, стоимость которых полностью отвечает их качеству, считаются аппараты от компании SONATEST (Франция). Эти устройства выделяются компактностью и точностью приобретаемых данных. К примеру, используемые для тестирования качества сварки труб, материалов листового типа и т.п. ультразвуковые дефектоскопы линейки Harfang Veo отличаются следующими рабочими положительными качествами:

  • огромным диапазоном регулировки направления и силы излучения, а еще скорости диагностики;
  • точностью измерения;
  • воспроизводимостью результатов, включая и 3D-моделирование структуры шва сварки;
  • удобствами настройки;
  • возможностью подсоединения для целей сканирования нескольких источников;
  • ёмкими батареями, позволяющими замену конкретно в ходе измерений.