Краткие теоретические сведения

1. Свойства ультразвуковых колебаний Ультразвук – упругие колебания и волны, частота которых превышает 15–20 кГц. Нижняя граница области ультразвуковых частот (УЗЧ), отделяющая её от области слышимого звука, определяется субъективными свойствами человеческого слуха и является условной, поскольку верхняя граница слухового восприятия человека имеет значительный разброс для различных индивидуумов. Верхняя граница ультразвуковых частот обусловлена физической природой упругих волн, которые могут распространяться лишь в материальной среде, т. е. при условии, что длина волны значительно больше длины свободного пробега молекул в газах или межатомных расстояний в жидкостях и твёрдых телах. Распространение ультразвука подчиняется основным законам, общим для акустических волн любого диапазона частот. К основным законам распространения относятся законы отражения звука и преломления звука на границах различных сред, дифракции звука и рассеяния звука при наличии препятствий и неоднородностей в среде и неровностей на границах, законы волноводного распространения в ограниченных участках среды. Хотя физическая природа ультразвука и управляющие его распространением основные законы те же, что и для звуковых волн любого диапазона частот, он обладает рядом специфических особенностей. Эти особенности обусловлены относительно высокими его частотами и соответственно малостью длин волн. Малость длины волны обусловливает лучевой характер распространения ультразвуковых колебаний. Вблизи излучателя ультразвуковые колебания распространяются в виде пучков, поперечный размер которых сохраняется близким к размеру излучателя. Попадая на крупные препятствия или неоднородности в среде, такой 31 пучок испытывает отражение и преломление. При попадании ультразвукового луча на малые препятствия или дефекты возникает рассеянная волна, что позволяет обнаруживать в среде весьма малые неоднородности, порядка десятых и сотых долей миллиметрам. Ультразвуковые колебания применяются как в научных исследованиях для изучения строения и свойств вещества, так и для решения самых разнообразных технических задач. Огромное значение имеет применение ультразвуковых колебаний для обнаружения скрытых дефектов в материалах и изделиях – ультразвуковая дефектоскопия (УЗД), которая широко используется в промышленности. Разработаны и выпускаются специальные приборы – дефектоскопы различного назначения и с различными техническими характеристиками. Ультразвуковой дефектоскоп предназначен для генерирования импульсов ультразвуковых колебаний, приёма отражённых сигналов, преобразования этих сигналов в вид, удобный для наблюдения, а также для измерения координат дефектов и сравнения амплитуд сигналов. Одним из представителей дефектоскопов, применяемых для обнаружения дефектов в сварных соединениях, является ультразвуковой дефектоскоп УД2-12. 3. Характеристика объекта исследования 3.1. Назначение и технические характеристики дефектоскопа УД2-12 Назначение дефектоскопа УД2-12: – выявление дефектов типа нарушения сплошности и однородности в сварных соединениях, материалах, полуфабрикатах и готовых изделиях; – измерение глубины залегания и определение координат дефектов; – измерение отношений амплитуд сигналов от дефектов; – использование для ручного контроля эхо-, теневым и зеркально- теневым методами, а также применение в малоканальных установках механизированного контроля. Дефектоскоп обеспечивает контроль материалов со скоростями распространения продольных ультразвуковых колебаний (УЗК) в диапазоне от 2240 до 6700 м/с, при этом допустимое значение затухания продольных УЗК в материалах определяется глубиной залегания, размерами и ориентацией дефектов и не должно превышать 3,9 дБ/см на частоте 2,5 МГц. Диапазон толщин контролируемого материала (по стали): 32 – от 1 до 999 мм по цифровому индикатору; – от 1 до 5000 мм по экрану ЭЛТ. Технические характеристики ультразвукового дефектоскопа УД2-12 приведены в таблице 1.

 

2. Устройство и работа дефектоскопа УД2-12 Конструктивно дефектоскоп выполнен в виде десяти блоков (таблица 2), каркаса и съемных верхнего и нижнего кожухов (рис. 1).

 

 

Функциональные блоки А5 – А10 вставлены в разъёмы коммутационной платы и плотно прилегают друг к другу, образуя 33 своими панелями пульт управления, доступ к которому осуществляется при открытом люке верхнего полукожуха. На переднюю панель дефектоскопа (рис. 2) выведены основные оперативные органы управления, а на пульт управления (рис. 4) – настроечные органы управления и контроля. На задней панели (рис. 3) размещены органы управления синхронизатором и плавкие вставки блока стабилизатора напряжения и выпрямителя.

Таблица 2 Основные блоки дефектоскопа УД2-12

 

По конструктивному исполнению дефектоскоп УД2-12 относится к переносным приборам. Комплектуется он тринадцатью пьезоэлектрическими преобразователями (ПЭП) конструкции «ПРИЗ», среди которых есть прямые и наклонные ПЭП с углами ввода α = 40, 50, 65 и 70°, работающие на частотах 1,25; 1,8; 2,5; 5,0; 10,0 МГц. Дефектоскоп УД2-12 способен прозвучивать объект контроля на 34 глубину до 5 м, обеспечивает чувствительность до 102 дБ. Все это позволяет обнаруживать дефекты типа нарушения сплошности, измерять глубину и координаты их залегания. Принцип действия ультразвукового дефектоскопа УД2-12 заключается в следующем: формируемый прибором зондирующий электрический импульс посредством пьезоэлектрического преобразователя возбуждает в исследуемом изделии ультразвуковую волну, фронт которой, отражаясь от области дефекта в материале, возвращается к приёмному ПЭП, где преобразуется опять в электрический сигнал. Принятый сигнал усиливается и преобразуется к виду, удобному для регистрации и наблюдения. Зная скорость распространения ультразвуковой волны в исследуемом материале и время её прохождения от возбуждающего до приёмного ПЭП, можно вычислить расстояние до дефекта, его координаты и размер. Все это выполняется дефектоскопом автоматически. 3.3. Подготовка дефектоскопа УД2-12 к работе

3.3.1. Органы управления, индикаторы, разъёмы. На передней панели дефектоскопа (рис. 2) расположены:

 

 

1 – сенсорный переключатель режима отсчёта; 2 – кнопка НАКАЛ. Нажатием кнопки включается накал ЭЛТ; 3 – кнопка РАБОТА. Нажатием кнопки при нажатой кнопке НАКАЛ включается дефектоскоп; 4 – кнопки аттенюатора ОСЛАБЛЕНИЕ. Нажатием кнопки вводится соответствующее ослабление; 5 – регулятор предназначен для ручного стробирования сигнала на экране ЭЛТ; Рис. 2. Передняя панель дефектоскопа УД2-12 6 – экран ЭЛТ; 35 7 – цифровой индикатор; 8 – индикатор НАКАЛ индуцирует включение накала ЭЛТ, гаснет при нажатии кнопки РАБОТА; 9 – индикатор режима отсчёта; 10 – индикатор АСД – автоматический световой индикатор дефекта; 11 – разъём – выходной разъём дефектоскопа для подключения ПЭП; 12 – разъём – входной разъём дефектоскопа для подключения ПЭП; На задней панели дефектоскопа (рис. 3) расположены:

1 – кнопка. При нажатой кнопке частота внутренней синхронизации равна 500 Гц, при отжатой – 125 Гц; 2 – кнопка. При нажатой кнопке частота синхронизации, установленная кнопкой, увеличивается в два раза; Рис. 3. Задняя панель дефектоскопа УД2-12 3 – кнопка. При нажатой кнопке включается внутренняя синхронизация дефектоскопа, при отпущенной – внешняя; 4 – выход – выход синхронизации; 5 – вход – вход внешней синхронизации; 6 – клемма предназначена для заземления дефектоскопа; 7 – вставка плавкая для защиты выпрямителя при коротком замыкании и для переключения напряжения сети; 8 – вставка плавкая для защиты стабилизатора напряжения при коротком замыкании. На пульте управления (верхней панели) дефектоскопа (рис. 4) расположены:

 

Панель А5: 36 1 – регулятор предназначен для калибровки дефектоскопа в режиме измерения координаты Y; 2 – регулятор предназначен для калибровки дефектоскопа в режиме измерения координаты X; 3 – регулятор предназначен для калибровки дефектоскопа в режиме измерения расстояния H до дефекта; Рис. 4. Пульт управления (верхняя панель) дефектоскопа УД2-12 4 – регулятор предназначен для установки яркости ЭЛТ. В крайнем правом положении яркость максимальная; 5 – регулятор предназначен для фокусировки луча ЭЛТ; 6 – регулятор предназначен для устранения астигматизма луча ЭЛТ; 7 – регулятор предназначен для смещения по горизонтали линии развёртки на экране ЭЛТ; 8 – регулятор предназначен для смещения по вертикали линии развёртки на экране ЭЛТ; Панель А6: 9 – регулятор предназначен для установки нуля глубиномера. В крайнем левом положении регулятора длительность импульса установки нуля максимальна; 10 – регулятор предназначен для установки задержки развёртки. В крайнем левом положении задержка развёртки максимальная; 11 – кнопка. При нажатии кнопки включается вторая развёртка; 12 – кнопка. При нажатии кнопки длительность развёртка увеличивается в 10 раз; 37 13 – регулятор предназначен для установки длительности развёртки. В крайнем левом положении длительность развёртки минимальная; Панель А7: 14 – кнопка АМПЛ предназначена для регулировки амплитуды импульса ГИВ. В крайнем правом положении амплитуда максимальная; 15-19 – кнопки 1,25; 1,8; 2,5; 5,0 и 10,0. При нажатии соответствующей кнопки ГИВ работает на частоте 1,25; 1,8; 2,5; 5,0 и 10,0 МГц соответственно; 20 – регуляторы 1,25; 1,8; 2,5; 5,0 и 10,0 предназначены для подстройки частоты и разрешающей способности; Панель А8: 21 – кнопка. При отпущенной кнопке показания БЦО обратно пропорциональны амплитуде сигнала в децибелах, при нажатой – прямо пропорциональны в линейных единицах; 22 – регулятор предназначен для регулировки усиления в середине зоны ВРЧ. В крайнем левом положении усиление минимальное; 23 – регулятор предназначен для регулировки усиления в конце зоны ВРЧ. В крайнем левом положении усиление минимальное; 24 – регулятор предназначен для регулировки длительности зоны ВРЧ. В крайнем левом положении длительность зоны ВРЧ минимальная; 25 – регулятор предназначен для регулировки длительности задержки зоны ВРЧ. В крайнем левом положении длительность задержки зоны ВРЧ минимальная; 26 – регулятор предназначен для регулировки усиления устройства приёмного. В крайнем левом положении усиление минимальное; Панель А9: 27 – регулятор предназначен для установки уровня отсечки; 28 – регулятор предназначен для регулировки амплитуд сигналов, находящихся ниже уровня отсечки. В крайнем левом положении амплитуда сигнала минимальная; 29 – переключатель ЧАСТОТА MHz предназначен для установки частоты устройства приёмного. Одна из кнопок переключателя должна быть обязательно нажата; Панель А10: 38 30 – кнопка. При отпущенной кнопке на вторую развёртку выводится кривая ВРЧ, при нажатой – строб АСД; 31 – регулятор предназначен для регулировки длительности строба АСД. В крайнем левом положении длительность строба АСД минимальная; 32 – регулятор для регулировки длительности задержки строба АСД. В крайнем левом положении длительность задержки строба АСД минимальная; 33 – регуляторы I; II; III предназначены для регулировки порогов срабатывания индикаторов I; II; III соответственно. В крайнем правом положении пороги максимальные; 34 – кнопка. При нажатии кнопки включается звуковой сигнализатор дефекта. 3.3.2. Порядок установки и меры безопасности при эксплуатации дефектоскопа 1. Место размещения дефектоскопа должно быть защищено от непосредственного воздействия пыли, влаги и агрессивных средств. 2. Должны быть приняты меры по исключению прямой засветки индикаторных устройств дефектоскопа источниками искусственного и естественного освещения. 3. К месту размещения дефектоскопа должно быть подведено напряжение питающей сети 220 Вчастотой 50 Гц и обеспечено заземление. 4. Рабочее положение дефектоскопа – любое, удобное для оператора. 5. Специфические требования к противопожарной безопасности относятся к контактной жидкости, если она обладает повышенной возгораемостью (например, некоторые типы масел, спиртов). Их следует предохранять от воздействия огня. 6. Прямого воздействия ультразвука с параметрами, используемыми при контроле металлов, на здоровье дефектоскопистов не обнаружено. Интенсивность используемого излучения в сотни раз меньше, чем предусмотрено требованиями ГОСТ 23667-85 «Контроль неразрушающий. Дефектоскопы ультразвуковые. Методы измерения основных параметров». Тем не менее, в качестве средства профилактики следует избегать прямой контактной передачи ультразвука на руки и рекомендуется работать в нитяных перчатках. 7. Перед работой с дефектоскопом необходимо усвоить назначение, обозначение и расположение основных органов управления, которые находятся на передней, задней и верхней панелях. 39 3.3.3. Порядок включения дефектоскопа 1. Присоедините к выходу и к входу дефектоскопа кабели. К кабелю подключите необходимый тип ПЭП. 2. Установите последовательно органы управления дефектоскопа в следующие положения: – все независимые кнопки на верхней панели дефектоскопа – в отжатое положение; – все регуляторы на верхней панели дефектоскопа – в крайнее правое положение, кроме регуляторов позиция 20 и 33 (рисунок 4); – регулятор на передней панели дефектоскопа – в крайнее левое положение; – нажмите кнопку 2,5 на блоках А7 и А9; – нажмите кнопку на задней панели дефектоскопа; – отжмите кнопку, а кнопку нажмите; – нажмите кнопку НАКАЛ на передней панели дефектоскопа; – через 1 минуту нажмите кнопку РАБОТА на передней панели дефектоскопа (при этом должна загореться горизонтальная чёрточка напротив сенсорного контакта dB); – регуляторами,,,, на блоке А5 установите линию луча на нулевую линию горизонтальной шкалы ЭЛТ дефектоскопа, начало линии совместите с левой границей шкалы и получите чёткое изображение луча. 3. Дальнейшая настройка дефектоскопа осуществляется в соответствии с руководством по эксплуатации.

Задание:

8. Начертить схему дефектоскопа.

Контрольные вопросы.

1. Как часто проводится дефектоскопия оборудования?
Практическая работа № 9

Тема: Расшифровки снимков дефектов сварного шва.

Цель: Ознакомится с порядком расшифровки снимков.

Теоретические сведения.

Радиографический контроль применяют для выявления в сварных соединениях трещин, непроваров, пор, шлаковых, вольфрамовых, окисных и других включений.

Радиографический контроль применяют также для выявления прожогов, подрезов, оценки величины выпуклости и вогнутости корня шва, недопустимых для внешнего осмотра.

При радиографическом контроле не выявляют: любые несплошности и включения с размером в направлении просвечивания менее удвоенной чувствительности контроля; непровары и трещины, плоскость раскрытия которых не совпадает с направлением просвечивания и (или) величина раскрытия менее значений, любые несплошности и включения, если их изображения на снимках совпадают с изображениями посторонних деталей, острых углов или резких перепадов трещин просвечиваемого металла.

Просмотр и расшифровку снимков следует производить после их полного высыхания в затемненном помещении с применением специальных осветителей-негатоскопов. Следует использовать негатоскопы с регулируемыми яркостью и размерами освещенного поля. Максимальная яркость освещенного поля должна составлять не менее 10Д+2 кд/м2, где Д - оптическая плотность снимка. Размеры освещенного поля должны регулироваться при помощи подвижных шторок или экранов-масок в таких пределах, чтобы освещенное поле полностью перекрывалось снимком.

Снимки, допущенные к расшифровке, должны удовлетворять требованиям: на снимках не должно быть пятен, полос, загрязнений и повреждений эмульсионного слоя, затрудняющих их расшифровку; на снимках должны быть видны изображения ограничительных меток, маркировочных знаков и эталонов чувствительности; оптическая плотность изображений контролируемого участка шва, околошовной зоны и эталона чувствительности должна быть не менее 1,5; уменьшение оптической плотности изображения сварного соединения на любом участке этого изображения по сравнению с оптической плотностью изображения эталона чувствительности не должно превышать 1,0. Чувствительность контроля (наименьший диаметр выявляемой на снимке проволоки проволочного эталона, наименьшая глубина выявляемой на снимке канавки канавочного эталона, наименьшая толщина пластинчатого эталона, при которой на снимке выявляется отверстие с диаметром, равным удвоенной толщине эталона), не должна превышать значений.

Конкретные значения чувствительности должны устанавливаться технической документацией (требованиями чертежей, техническими условиями, правилами контроля и приемки) на контролируемые изделия. Для атомных энергетических установок требования к чувствительности устанавливаются соответствующими нормативными документами.

В соответствии с требованиями технической документации на контролируемые изделия допускается определять чувствительность (k) в процентах по формуле где К - чувствительность, мм; S - толщина просвечиваемого металла, мм.

Расшифровка и оценка качества сварных соединений по снимкам, не имеющим изображений эталонов чувствительности, допускается: при панорамном просвечивании кольцевых сварных соединений при одновременном экспонировании более четырех пленок. В этих случаях, независимо от общего числа снимков, допускается устанавливать по одному эталону чувствительности на каждую четверть длины окружности сварного соединения; при невозможности применения эталонов чувствительности. В этих случаях чувствительность определяется на имитаторах сварного соединения при обработке режимов контроля.

При расшифровке снимков определяют размеры изображений трещин, непроваров, пор и включений, а также, при необходимости, оценивают величину вогнутости и выпуклости корня шва (в случаях, когда корень шва недоступен для внешнего осмотра). Перечень подлежащих определению размеров и методика оценки величины вогнутости и выпуклости корня шва должны быть приведены в технической документации на контроль и приемку сварных соединений.

При документальном оформлении результатов расшифровки снимков определенные по снимкам размеры следует округлить до ближайших значений из ряда 0,2; 0,3; 0,4; 0,5; 0,6; 0,8; 1,0; 1,2; 1,5; 2,0; 2,5; 3,0 мм или ближайших целых значений в миллиметрах, если определенный по снимку размер превышает 3,0 мм.

Если при контроле пленка располагается на расстоянии H от обращенной к пленке поверхности контролируемого сварного соединения и выполняется соотношение определенные по снимку размеры перед их округлением рекомендуется умножать на коэффициент где f - расстояние от источника излучения до обращенной к источнику поверхности контролируемого участка сварного соединения, мм; s - радиационная толщина, мм. 6.6 - 6.8.

При измерении размеров дефектов до 1,5 мм применяют измерительную лупу с ценой деления 0,1 мм, св. 1,5 мм - любое измерительное устройство с ценой деления 1 мм.

Результаты расшифровки снимков и чувствительность контроля должны быть записаны в заключении или журнале регистрации результатов контроля, форма которых должна устанавливаться технической документацией на контроль или приемку сварных соединений.

Для обозначения дефектов в заключении или журнале регистрации результатов контроля следует применять условные обозначения.

 

 

Задание

1.Расшифровать снимки ( по раздаточному материалу ).

Контрольные вопросы.

1. Что можно определить по снимкам?

2. Какие дефекты можно увидеть на снимках?

Практическая работа №10

Тема: Изучение устройства и принципа действия адгезиметра

Цель: Изучить устройство, принцип действия и область применения адгезиметра

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Контроль адгезии полимерных изоляционных лент, широко применяемых для изоляции трубопроводов в трассовых условиях, осуществляется прибором АР – 2М, который состоит из корпуса (1), на котором закреплены зажим (2)для удержания полосы отслаиваемого покрытия и стальной нож

(3) состоящий из двух параллельно установленных лезвий, расстояние между которыми может изменяться от 10 до 40 мм.

Для опоры на трубу и фиксации постоянного угла отслаивания корпус посажен на ролики (4), одну пару из которых можно передвигать и фиксировать в гнездах (5 – 9) в зависимости от диаметра трубы.

На корпусе укреплен силоизмеритель.

Технические характеристики