Методы ультразвуковой дефектоскопии

Контроль качества металлов, сплавов и металлических конструкций требует проведения ряда испытаний, среди которых особое место занимают различные методы ультразвуковой дефектоскопии. Это неразрушающий способ контроля, основанный на использовании акустических волн для обнаружения внутренних и поверхностных дефектов, который позволяет оперативно выявлять трещины, поры, непровары и другие недостатки, не разрушая структуру исследуемого материала. Он активно применяется на производстве, в строительстве, машиностроении и других отраслях.
Содержание:
- Принцип работы УЗ контроля
- Методы, применяемые в ультразвуковых исследованиях металла
- Параметры оценки дефектов
- Плюсы и минусы УЗК
- Области применения ультразвуковой дефектоскопии
Принцип работы УЗ контроля
Для проведения испытаний любым методом УЗК используются акустические волны, распространяющиеся в материале. Источником волн служит преобразователь, который посылает импульс в материал и фиксирует его отражение. В местах с изъянами происходит изменение траектории распространения ультразвука, что позволяет определять их размеры, форму и локализацию. Этот процесс основан на анализе эхо-сигналов, отраженных от границ с повреждениями или от самой поверхности.
Такой способ исследования позволяет обнаруживать скрытый брак на значительной глубине, а также фиксировать малозаметные изъяны, которые невозможно выявить простым визуальным осмотром.
Методы, применяемые в ультразвуковых исследованиях металла
Эхо-метод
Заключается в том, что условный знак отражается от повреждений и возвращается к преобразователю. Анализируя отраженные данные, можно оценивать размеры и положение дефектов.
Эхо-импульсный метод
Позволяет локализовать трещины и поры в исследуемом объекте.
Теневой способ
Волны проходят через материал, если на их пути встречаются повреждения или неисправности, сигнал ослабевает. Эта технология позволяет выявлять крупные изъяны в изделиях из металла.
Импульсный метод
Применяется для контроля сварных соединений и тонких металлических изделий.
Зеркально-теневой метод
Учитывает угол отражения импульса и его колебания при этом для определения расположения брака.
Параметры оценки дефектов
Неразрушающий контроль уязвимых мест базируется на анализе отраженных, преломленных или рассеянных ультразвуковых значений. Главные критерии, позволяющие идентифицировать и выявить недостатки, включают глубину залегания, размеры, тип, форму и локализацию повреждений. Рассмотрим каждый параметр более подробно с примерами.
Пример: При контроле сварного шва трубы обнаружили дефект на глубине 15 мм от поверхности. Для подтверждения был проведен анализ, что позволило точно локализовать проблему.
Как это работает:
Время задержки импульса преобразуется в расстояние с учетом скорости распространения ультразвука в материале.
Применяются формулы расчёта:
D=(V*t)/2
где:
D — глубина дефекта, мм
V — скорость ультразвука в материале, м/с
t — время прохождения
Практическое применение:
Выявление трещин в металлических листах на различных стадиях производства позволяет устранить повреждение еще до окончательной сборки изделия.
Пример:
В лопастях турбинного двигателя был обнаружен дефект длиной 12 мм и шириной 2 мм. Анализ показал, что он не критичен, но требует регулярного наблюдения.
Как это работает:
Сравнение отраженных амплитуд с эталонными образцами позволяет приблизительно оценить размеры повреждений.
При сканировании с фазированной решеткой создается визуальное отображение (B-скан или C-скан), позволяющее рассчитать реальные размеры дефекта.
Практическое применение:
Осмотр сварных соединений резервуаров в нефтегазовой промышленности. Обнаружение пор размерами 3×3 мм позволяет своевременно принять меры по ремонту или замене узлов.
Поры — дают слабые, равномерно распределенные импульсы из-за множества мелких полостей.
Трещины — создают сильные, резкие пики, так как обладают высокой отражающей способностью.
Расслоения — дают длительные показатели, так как волны многократно отражаются между слоями.
Непровары — показывают прерывистые сигналы в зоне соединения.
Пример:
При проверке лопасти вентилятора была выявлена трещина длиной 8 мм. Резкий пик на эхограмме позволил точно идентифицировать дефект как трещину, а не пору или расслоение.
Как это работает:
Тип определяется сравнением сигналов с эталонными данными или на основе опыта оператора.
Практическое применение:
Проверка рельсов на железных дорогах. Непровары в сварных соединениях обнаруживаются по характерному виду импульса и требуют немедленного устранения для предотвращения аварий.
Плоскостные — трещины, расслоения.
Сферические — поры, включения.
Протяженные линейные — непровары и неплотности швов.
Пример:
Изучение корпуса резервуара выявил плоскостное расслоение площадью 20×30 мм. Форма дефекта позволила оценить его как критический и потребовать замены детали.
Как это работает:
Визуализация формы осуществляется с помощью фазированной решетки или комбинированного сканирования (C-скан, D-скан).
Практическое применение:
Контроль элементов самолетов, где критичны даже незначительные плоскостные расслоения в композитных материалах.
Глубины соединений
Смещения по горизонтальной и вертикальной осям
Угла ориентации слабости изделия или материала
Пример:
При экспертизе трубы обнаружена трещина на глубине 25 мм с отклонением 10 мм в сторону от оси сварного шва. Локализация позволила точно провести ремонтные работы без демонтажа всей конструкции и повреждения соединений.
Как это работает:
Применяется фазированный контроль, создающий трехмерную модель расположения повреждений.
Практическое применение:
Диагностика сложных металлических конструкций мостов, где важны не только проверка и осмотр оборудования, но и точное изучение и определение его координаты для локального ремонта.
Для интерпретации результатов применяются национальные и международные правила и стандарты:
ГОСТ 14782-86 — позволяет оценить сварные соединения.
ISO 11666 — дефекты в сварных швах стальных изделий.
EN 1714 — общие требования и правила технологии.
Эти документы регламентируют допустимые размеры повреждений, способы их оценки и требования к оформлению отчетности.
Плюсы и минусы УЗК
Преимущества:
- - Высокая чувствительность и способность выявлять мельчайшие недостатки.
- - Возможность обнаруживать дефекты на значительной глубине.
- - Оперативность и точность результатов.
- - Неразрушающий характер исследования, что особенно важно для готовых конструкций.
- - Универсальность: может применяться на разных типах материалов, включая металлы, сплавы и композиты.
Недостатки:
- - Зависимость от качества подготовки поверхности. Загрязнения или неровности могут искажать результаты.
- - Необходимость в квалифицированном персонале для интерпретации результатов.
- - Ограниченная эффективность при контроле объектов со сложной геометрией.
Области применения ультразвуковой дефектоскопии
В современной промышленности УЗК-контроль является незаменимым для обеспечения надежности и долговечности конструкций. Этот способ диагностики позволяет выявлять скрытый брак, предотвращая аварии и улучшая эксплуатационные характеристики оборудования.
Чтобы заказать ультразвуковую дефектоскопию, свяжитесь по телефону с нашим менеджером или оставьте заявку прямо на сайте. Работаем по всей России, осуществляем выезд на объект.