Технические параметры ультразвукового дефектоскопа

Рассмотрим этот вопрос на примере ультразвукового дефектоскопа общего назначения 2-й группы УД2-12, который серийно выпускался заводом "Электроточприбор" (г. Кишинев, Молдавия), и получил наибольшее распространение на территории бывшего СССР в конце 80-х - начале 90-х годов.

Данный дефектоскоп - переносной, предназначенный для выполнения УЗ контроля и измерения толщины изделий из сталей и других металлов разнообразных типоразмеров, полученных различными способами.

Дефектоскоп позволяет:

• обнаруживать дефекты типа нарушения сплошности материалов;
• определять глубину залегания дефектов и измерять толщину при использовании прямого ПЭП, координаты Х и Y при использовании наклонных ПЭП с выводом информации на цифровое табло;
• измерять отношение амплитуд сигналов кнопочным аттенюатором в пределах 2-62 дБ (регулировка амплитуды импульса ГИВ позволяет некалиброванно изменять высоту эхо-сигнала на ЭЛТ на 22 дБ, регулировка усиления приемного тракта некалиброванно изменяет усиление на 48 дБ, - таким образом, полный диапазон регулировки амплитуд эхо-сигналов на экране ЭЛТ составляет 132 дБ);
• измерять отношение амплитуд сигналов цифровым индикатором в пределах 1 - 20 дБ с дискретностью 0,1 дБ;
• оценивать эквивалентную площадь отражателя от 3 до 30 мм².

Прибор имеет следующие сервисные устройства, облегчающие процессы настройки и контроля:

• компенсированную отсечку шумов,
• систему ВРЧ с выводом кривой ВРЧ на экран дефектоскопа,
• систему АСД с настройкой по трем порогам: поиска, регистрации, браковки.

Прибор имеет ряд следующих технических параметров

1. Значения номинальных частот: 1,25; 1,8; 2,5; 5,0; 10,0 МГц.
2. Диапазон контроля продольной волной по стали - до 5 м, при этом цифровой индикатор позволяет измерять расстояния от 1 до 999 мм.
3. Предел допускаемой основной погрешности глубиномера для прямых ПЭП на толщинах до 400 мм не превышает ±(0, 5 + 0,015Н) мм, где Н - глубина залегания отражателя. Предел допускаемой основной погрешности измерения координат отражателя наклонными ПЭП с углами ввода 40 и 50 градусов на глубинах до 50 мм не превышает ±(1 + 0,03х) мм и ±(1 + 0,03у) мм, гдех, у - значения координат отражателей.
4. Длительность задержки развертки регулируется от 0 до 250 мкс (0 - 730 мм для продольной волны в стали).
5. Прибор позволяет измерять временные интервалы:

от 1 до 99,99 мкс с дискретностью 0,1 мкс,

от 1 до 2000 мкс с дискретностью 1 мкс.

6. Предел допускаемой основной абсолютной погрешности измерения временного интервала по цифровому индикатору не более ±(0,2+ 0,01Т) мкс, где Т - интервал времени.

1. Предел допускаемой абсолютной погрешности измерения отношения амплитуд сигналов (аттенюатора) на входе приемника дефектоскопа не более ± (0, 2 + 0, 03N), где N - номинальное значение ослабления аттенюатора.
2. Динамический диапазон ВРЧ - не менее 40 дБ. Длительность зоны ВРЧ регулируется в пределах от 10 до 150 мкс (от 30 до 400 мм для продольной волны в стали). Задержка зоны ВРЧ регулируется в пределах от 0 до 70 мкс (от 0 до 205 мм для продольной волны в стали). Следует отметить, что система ВРЧ прибора УД2-12 совершеннее, чем в зарубежных приборах такого же класса как по динамическому диапазону, так и по удобству и точности настройки.
3. Длительность зоны АСД регулируется в пределах от 3 до 200 мкс (от 9 до 585 мм для продольной волны в стали). Задержка зоны АСД регулируется от 0 до 200 мкс (от 0 до 585 мм для продольной волны в стали).
4. Питание дефектоскопа может производиться от сети переменного тока частотой 50 Гц напряжением 24, 36 и 220В или автономного источника питания - аккумуляторной батареи с номинальным напряжением 12 В.
5. Масса дефектоскопа с источником питания - не более 8,4 кг.

ОБРАЗЦЫ ДЛЯ УЛЬТРАЗВУКОВОГО КОНТРОЛЯ

Образцом называют средство УЗ контроля в виде твердого тела, предназначенное для хранения и воспроизведения значений физических величин (геометрических размеров, скорости звука, затухания), используемых для проверки или настройки параметров дефектоскопа и преобразователей

Стандартные образцы

К стандартным относят образцы СО-1, СО-2, СО-3, описанные в ГОСТ 14 782, а также образцы К1, К2, VW, CBU, широко применяемые в европейской международной практике. Стандартный образец СО-1, представленный на рисунке 5 изготавливается из органического стекла марки ТОСП по ГОСТ 17 622. Коэффициент затухания продольной ультразвуковой волны в образце при частоте (2,5±0,2) МГц и температуре (20±5)^оС составляет (0,30±0,04) см^-1. Скорость продольных волн в образце С₁=(2670±133) м/с.

Стандартный образец СО-1 предназначен для:

· определения условной чувствительности в мм глубины залегания цилиндрического отверстия (ПЭП в положении А);

· оценки точности работы глубиномера (прямой ПЭП в положении Б) для дефектоскопов, у которых глубиномер калиброван в единицах времени. Время прохождения ультразвуком расстояния от поверхности, на которую установлен ПЭП, до пропила составляет 20мкс;

· оценки лучевой разрешающей способности прямого ПЭП (прямой ПЭП в положении В). При этом, если все три отражателя разрешаются, то на экране дефектоскопа наблюдаются три импульса – рисунок 6.32, расстояние между которыми соответствует по стали: 1-2 - 5,5 мм; 2-3 – 11 мм;

· оценки лучевой разрешающей способности наклонного ПЭП (наклонный ПЭП в положении Г). При этом на экране дефектоскопа наблюдаются три импульса от поверхностей цилиндров, расстояние между которыми (импульсами) соответствует по стали: 1-2 - 5,5 мм; 2-3 – 11 мм.

Рис. 5

Рис. 6

Рис. 7

Стандартный образец СО-2, показанный на рисунке 3 изготавливают из стали марки 20 по ГОСТ 1050. Скорость продольной волны в образце при температуре (20±5)^о равна С_l=(5900±59) м/с. Стандартный образец СО-2 используют для настройки и проверки параметров при УЗ контроле объектов из малоуглеродистой и низколегированной сталей и определения условной чувствительности при контроле любых материалов. Его применяют для:

· определения погрешности глубиномера (прямой ПЭП в положении А). Время прохождения ультразвуком расстояния от поверхности до дна составляет 20 мкс;

· измерения угла ввода луча (наклонный ПЭП в положении Б или Б^”). Перемещая наклонный ПЭП около этих положений, получают максимальный эхо-сигнал. Величину угла ввода считывают по риске напротив точки выхода;

· проверки мертвой зоны дефектоскопа с преобразователем (ПЭП в положении В или В^’);

· определения условной чувствительности в децибелах (ПЭП в положении Б или Б^’);

· определения предельной чувствительности (с использованием опорного отражателя Ф6, ПЭП в положении Б или Б^’);

· определения ширины основного лепестка диаграммы направленности (перемещение наклонного преобразователя около положения Б или Б^”);

· настройки глубиномера дефектоскопа с прямым ПЭП (ПЭП в положении А или Г);

· настройки чувствительности дефектоскопа с использованием опорного сигнала от отверстия Ф6 (наклонный ПЭП в положении Б или Б^’).

При контроле соединений из металлов, отличающихся по акустическим характеристикам от малоуглеродистой и низколегированной сталей, для определения указанных параметров (исключая погрешность глубиномера) должен применяться стандартный образец СО-2А, изготовленный из соответствующего материала. Конструкции образцов СО-2А и СО-2 одинаковы, однако угловые деления и время пробега продольной волной пути 59 мм должны быть определены для данного материала.

Стандартный образец СО-3, представленный на рисунке 8, изготавливают из стали марки 20 по ГОСТ 14 637. Скорость продольной волны в образце С_l=(5900±59) м/с. Этот образец предназначен для:

· определения точки выхода УЗ луча. Для этого наклонный ПЭП устанавливают над центральной риской, небольшими перемещениями находят положение, соответствующее максимальному эхо-сигналу. Точка выхода расположена точно над центральной риской образца;

· определения условной чувствительности для наклонного ПЭП;

· определения предельной чувствительности для наклонного ПЭП;

· настройки глубиномера для наклонного ПЭП;

· настройки чувствительности для наклонного ПЭП.

Рис. 8

Все указанные операции выполняют в положении наклонного ПЭП, когда его точка выхода совпадает с центром «О» образца. Три последние операции могут выполняться только для объектов из малоуглеродистой и низколегированной сталей.