Ултразвуково изпитване (акустично изпитване) на фитинги за тръбопроводи
Ултразвуково изпитване (акустично изпитване) на фитинги за тръбопроводи Ултразвуково тестване
Класификация на методите
Според общата класификация всички методи за неразрушаващо изпитване (NDT) са разделени на групи, наречени видове NDT. Съгласно ГОСТ 18353-79 има девет различни типа NDT: магнитни, електрически, вихрови токове, радиовълни, термични, оптични, радиационни, акустични и проникващи вещества (капилярни и откриване на течове). Във всеки тип методите се класифицират според допълнителни критерии. Тук ще разгледаме класификацията само на акустични методи за контрол (AC).
Активни методи разделени на методи за отражение, предаване, комбинирани (като се използват както отражение, така и предаване), естествени трептения и импеданс.
Методи за отражение въз основа на анализа на отражението на импулсите на еластични вълни от нехомогенности или граници на OC, методите на предаване - върху влиянието на OC параметрите върху характеристиките на вълните, предавани през него. Комбинираните методи използват влиянието на OT параметрите както върху отражението, така и върху предаването на еластични вълни. В методите на естествените вибрации свойствата на OC се оценяват по параметрите на неговите свободни или принудителни вибрации (техните честоти и големината на загубите). При методите на импеданс информативен параметър е механичният импеданс на OC в зоната на контакта му с преобразувателя.
Пасивни методи NDT се класифицира по естеството на анализираните сигнали.
По-долу е дадено кратко описание на посочените в диаграмата и някои, които не са показани на фиг. 2.1 методи за контрол.
Методи за отражение
При тази група методи се получава информация от отражението на акустичните вълни в OC.
Методът ехо се основава на регистрирането на ехо сигнали от дефекти - прекъсвания. Подобен е на радио и сонар. На фиг. 2.2 показва опростена блок-схема на импулсен еходефектоскоп.
Генераторът на импулсни сонди 7 възбужда къси електрически импулси. В преобразувател 3 те се преобразуват в импулси на ултразвукови (US) вибрации, които се разпространяват в OK 4, отразяват се от дефекти 6 и противоположната повърхност (дъното) на OK, се приемат от същата (комбинирана комутационна верига) или друга (отделна комутационна верига) чрез преобразувател 2. Преобразувателят преобразува сигнали от ултразвук в електрически. От него сигналът отива към усилвател 1, а след това към екран 5 на дефектоскопа.
Едновременно (а понякога и след определен интервал от време) със старта на импулсния генератор започва да работи генераторът за почистване 9. Правилната последователност на включването им, както и на други възли на дефектоскопа, не е показано в опростената схема, се осигурява от синхронизатора 8.
Сигналите от генератора за почистване предизвикват хоризонтално отклонение на светещата точка на екрана, а от усилвателя - вертикално отклонение. В резултат на това екранът на ултразвуковия еходефектоскоп показва информация от два вида. Хоризонталната линия (линия за почистване на дефект) съответства на времето за движение на импулса в OC и това време е пропорционално на пътя на импулса. Вертикалната височина на пиковете (импулсите) е пропорционална на амплитудите на ехо сигнала. По този начин дължината на импулсния път се определя по хоризонталната линия на сканиране и неговата амплитуда се изчислява по вертикалната скала. Такова изображение се нарича сканиране от тип A (A-scan, A-scan).
Много висок (за комбинирана схема - излизащ извън екрана) сигнал, обозначен с буквата 3, съответства на ултразвуков импулс, възбуден от генератора и изпратен към продукта. Той отбелязва нулевата стойност на времевата линия. Нарича се сондиращ импулс. Високият сигнал D съответства на импулс, отразен от противоположната повърхност (отдолу) на OK. Нарича се дънен сигнал. Е - ехо сигнал от дефекта. Той пристига по-рано от долния сигнал и амплитудата му обикновено е много по-малка. Чрез измерване на времената на постъпване на сигнали на скала на екрана или със специално устройство (дълбокомер) на устройството е възможно да се определи разстоянието до дефекта или дъното на продукта и по този начин да се разграничат . Амплитудата на ехо сигнала характеризира отражателната способност на дефекта.
Други методи за отражение се използват за търсене на дефекти, които са слабо открити от ехо метода, и за изследване на параметрите на дефектите.
Ехо-огледален метод се основава на анализа на акустичните импулси, огледално отразени от долната повърхност на OC C и дефект B, т.е. тези, преминали пътя ABCD (фиг. 2.3, b). Вариант на този метод, предназначен за откриване на вертикални дефекти, се нарича тандемен метод. За неговото изпълнение, при преместване на преобразувателите и 3, поддържайте постоянна стойност La + Ld = 2 H tga, където H е дебелината на OC. Тогава ще бъдат открити дефекти в раздела EF. Откриват се и слаби вертикални дефекти. За да се получи максималното (огледално) отражение от невертикални дефекти, стойността La + Ld варира.
Друга версия на ехо-огледалния метод предвижда движение на преобразуватели 2 и 3 в различни равнини (виж фиг. 2.3, b, в средата). Понякога се нарича метод на тандем-дуо или разкрачен. В същото време се запазва принципът на огледално отражение от вертикалния дефект и долната повърхност. Препоръчително е използването на метода на тандемен дует, например в случаите, когато при тестване по тандемен метод преобразувателите 2 и 3 са твърде близки и си пречат.
Друга версия на метода ехо-огледало е с преобразуването на типове вълни върху дефекта (Т-тандем). Например, преобразувателят 2 излъчва срязваща вълна при входен ъгъл, по-голям от 57 ° (за стомана). Ъгълът на падане върху вертикалния дефект е 90 ° - a ще бъде по-малък от третия критичен, поради което ще се получи частично преобразуване на напречната вълна в надлъжна вълна, насочена към дъното на OC. Отразената вълна на срязване не се използва в бъдеще, а надлъжната вълна, отразена от дефекта (показана с пунктирани линии), ще бъде отразена от дъното на OC и ще бъде получена от друг преобразувател в точка G. Когато бъде отразена от дъното на OC, частична трансформация на надлъжната вълна в напречна, но напречно отразена вълна не се използва в бъдеще. За да се приложи тази версия на ехо-огледалния метод, е необходимо по-малко разстояние от преобразувателите до оста на заваръчния шев.
Делта метод (Фиг. 2.3, в) се основава на използването на дифракция на вълната от дефект. Част от напречната вълна, падаща върху дефекта В от емитер 2, се разпръсква във всички посоки по краищата на дефекта В и частично се превръща в надлъжна вълна. Някои от тези вълни се приемат от P-вълновия приемник 3, разположен над дефекта, а някои се отразяват от долната повърхност и също влизат в приемника. Вариантите на този метод предполагат възможността за преместване на приемника 3 по повърхността, промяна на видовете излъчени и приети вълни.
Метод на дифракционно време (DVM) (фиг. 2.3, д) се основава на приемането на вълни, разпръснати в краищата на дефекта и могат да се излъчват и приемат както надлъжни, така и напречни вълни. Фигурата показва случая, когато се излъчват срязващи вълни и се получават надлъжни вълни. Практическото приложение обаче е получило вариант, при който надлъжните вълни се излъчват и приемат, тъй като те са първите, които пристигат в приемника и по тази характеристика могат лесно да бъдат разграничени от срязващите вълни. Основната информационна характеристика е времето на пристигане на сигнала. Този метод се нарича още време на полетна дифракция, буквално превеждайки английското име (време на полетна дифракция - TOFD).
Метод на реверберация въз основа на анализа на обемното време на реверберация, т.е. процесът на постепенно затихване на звука в определен обем - ОК. По време на управлението се използва един комбиниран преобразувател 2, 3, поради което методът е по-правилно наречен ехо-реверберация. Например, при управление на двуслойна структура (фиг. 2.3, г) в случай на некачествено свързване на слоевете, времето на реверберация в слой 7, с който преобразувателят е в контакт, ще бъде по-дълго и в в случай на качествено свързване на слоеве, то ще бъде по-малко, тъй като част от енергията ще се прехвърли на друг слой.
Акустичната микроскопия се различава от ехо метода чрез увеличаване на честотата на ултразвука с един или два порядъка, използването на рязко фокусиране и автоматично или механизирано сканиране на малки обекти. В резултат на това е възможно да се регистрират малки промени в акустичните свойства в OC. Методът позволява постигане на разделителна способност от стотни от милиметъра. Възможна е акустична микроскопия с използване на вълново предаване.
Кохерентни методи Те се различават от другите методи на отражение по това, че освен амплитудата и времето на пристигане на импулса, фазата на сигнала се използва и като информационен параметър. Поради това, разделителната способност на методите на отражение се увеличава с порядък и става възможно да се наблюдават изображения на дефекти, близки до реалните. Най-ефективният кохерентен метод е компютърната акустична холография.