Достоинства и недостатки тм и зтм

Достоинство:

– позволяет выявлять дефекты любой ориентации, в том числе в мертвой зоне.

Недостатки:

– нельзя определить координаты дефектов;

– влияние акустического контакта на результаты контроля. Грязь, отсутствие жидкости, повреждении поверхности и т.п. приводит к перебраковке;

– диффузная донная поверхность рассеивает падающий луч, донный сигнал отсутствует;

– непараллельность донной поверхности и поверхности ввода (для ЗТМ);

– несоосность излучателя и приемника (ТМ);

– структурные изменения в материале (сварные швы или стыки), наблюдается резкое падение донного сигнала.

Эхо-зеркальный метод (ЭЗМ)

П рименяется для выявления дефектов поперечных поверхностей ввода при толщине изделия более 40 мм.

1 – метод-тандем; 2 – К – метод; В – база ПЭП, определяет глубину контролируемого слоя.

Чем больше расстояние между ПЭП, тем глубина контролируемого слоя меньше.

Метод позволяет выявлять только поперечные трещины или ненаправленные отражатели.

Дельта-метод (ДМ)

Экспертный метод применяется для подтверждения результатов контроля и оценки формы и размеров дефекта.

Варианты ДМ:

1 Прямой ПЭП излучает продольную волну, которая проходя вдоль трещины, начинает излучать поперечную трансформированную волну (дифракция на границе раздела сред), поперечную волну принимает наклонный ПЭП.

2 Если на поверхность трещины падает Т-волна под углом близким к 3-ему критическому углу, то вдоль трещины возбуждается L –волна.

Помехи и шумы

1 Электронные помехи, связанные с высоким усилением дефектоскопа появление случайно-чередующихся сигналов по всей длине развертки («травка»).

2 Ложные эхо-сигналы, шумы от прессованного соединения.

1 – помехи от прессованных колец или ступицы при контроле прямым ПЭП дают множество сигналов в ближней зоне. Чем больше величина натяга, тем выше уровень помех; 2 – часть волны проходит через сопряжение и отражается от края ступицы, давая одиночный эхо-сигнал; 3 – от отражения ступицы колеса с валом или с осью может давать диффузный рассеянный сигнал (отражение идет от напряженной поверхностной зоны, имеющей другие акустические свойства с основным материалом). Имеет широкую форму повторяющей диаграмму направленности и не изменяющей своего положения при продольном перемещении ПЭП (I – диффузный луч; II – эхо-сигнал).

3 Ложные сигналы от геометрических неоднородностей

4 Структурные помехи

Возникают при большой величине зерна или высоком усилении.

Если их амплитуда выше 2 клетки, то контроль проводить не рекомендуется, так как помехи имеют случайное изменение амплитуды сигнала при перемещении ПЭП.

В случае резонанса волн, отраженных от зерен возможна перебраковка.

5 Реверберационные шумы ПЭП

1 – ширина зондирующего импульса с реверберационными шумами (собственные колебания в пьезопластине и переотражении в призме); 2 – дополнительный сигнал при повреждении призмы и отражении от этого повреждения волн.

Параметры контроля

Параметры контроля – это параметры, которые реализованы для контроля данного изделия с использованием определенных средств контроля, и делятся на пары: аппаратуры, метода (связанные только объекты контроля).

Параметры, определяющие достоверность контроля называются основными.

	Параметры аппаратуры	Параметры метода
1	Угол призмы ( )	Угол ввода ( )
2	Частота ( ), радиус пьезопластины ( )	Скорость ультразвуковой волны ( ), расстояние ближней зоны ( ), длина волны ( ),
3	Длительность зондирующего импульса и реверберационные шумы в призме ( )	Мертвая зона ( )
4	Разрешающая способность аппаратуры ( )	Лучевая разрешающая способность ( ), фронтальная разрешающая способность ( )
5	Условная чувствительность ( ), эквивалентная чувствительность ( )	Реальная чувствительность ( ), предельная чувствительность ( ), эквивалентная чувствительность ( )
6	Шаг сканирования ( ), пределы перемещения преобразователя ( )	Дисперсия опорного сигнала, т.е. стабильность акустического контакта ( ), плотность сканирования
7	Инертность экрана дефектоскопа, где – как число импульсов для отображения сигналов	Длительность ультразвукового пучка ( ), минимально выявляемый размер дефекта ( )

Разрешающая способность

1 Разрешающая способность аппаратуры – это минимальное расстояние между двумя сигналами на экране дефектоскопа , еще различимые на уровне 6 дБ и зависит от частоты обработки сигналов дефектоскопом и выработанного масштаба развертки.

2 Лучевая разрешающая способность (разрешающая способность по дальности) – соответствует минимальному расстоянию между двумя дефектами, расположенными друг за другом, вдоль акустической оси, еще различимыми на экране, на уровне 6 дБ.

зависит от ширины импульса в объекте контроля. В общем случае:

где – ширина импульса; – период колебаний в импульсе; – число периодов в импульсе, .

Чем больше частота, тем меньше длина волны, меньше, разрешающая способность больше.

3 Фронтальная разрешающая способность

Фронтальная разрешающая способность – это минимальное расстояние между двумя отражателями, расположены вдоль фронта УЗВ, еще различимых на экране дефектоскопа, на уровне 6 дБ.

– определяется длиной УЗВ для расстояния:

1 Равного или меньшего ближней зоны , $

2 Большей ближней зоны, т.е. ?

Рассмотрим пример: даны два преобразователя , , , , , , , . Определить и , для:

1) и ;

2) и

Решение:

Определим , по формуле , и сведем все данные в таблицу:

		3,9	0,78	0,15
		0,98	0,19	0,04
		0,98	0,195	0,04
		2,98	0,195	0,61

Для второго случая и для рассчитать расстояние между отражателями по глубине, по формуле , тогда и .

Вывод: с увеличением частоты, разрешающие способности и уменьшаются. С увеличением угла ввода , разрешающие способности и по лучу не изменяются, а увеличивается. По глубине залегания с увеличением , будет уменьшаться.

Чувствительность контроля

1 Реальная чувствительность определяется на объекте контроля имеющего реальный дефект данного типа и вида, залегающего на определенной глубине и выявляемого с вероятностью ( ), при данной настройке температуры. Используется крайне редко при наличии большого количества дефектных изделий.

2 Предельная чувствительность определяется по образцу с идеальным дисковым отражателем с минимальным разрывом на максимальной глубине, выявляемый с при данной настройке аппаратуры и акустическими свойствами материала. Рассчитывается по АРД-диаграммам.

3 Условная чувствительность характеризуется амплитуда сигнала от отражателя определенного типа и размера, залегающего на данной глубине в материале с определенными акустическими свойствами.

Условная чувствительность по СО-2 – это разность, измеряемая в [дБ] между амплитудой сигнала от отверстия ( ) в СО-2 и текущей чувствительностью дефектоскопа (или амплитуды сигнала от дефекта) с учетом потери УЗВ на поверхности раздела двух сред в объекте контроля.

,

где – коэффициент потери, равен разности амплитуд сигнала на СО-2 и аналогичном стандартном образце с поверхностью ввода соответствующей поверхности объекта контроля.

4 Эквивалентная чувствительность, объединяет все предыдущие чувствительности и соответствует амплитуде эхо-сигнала от реального или искусственного отражателя с известными размерами, глубиной залегания в материале с определенными акустическими свойствами.

При выполнении контроля и оценки качества различают:

1 Поисковая чувствительность ;

2 Браковочная чувствительность (оценка допустимости дефекта) ; ; ;

3 Чувствительность оценки – применяется для определения дополнительной оценки параметров дефекта.

.

Условные размеры

1 Линейные:

1 .1 Условная протяженность – расстояние на объекте контроля, в [мм] между двумя тачками, в которых амплитуда эхо-сигнала достигает уровня фиксации (середина экрана), измеряется вдоль дефекта.

1 .2 Условная ширина и высота – измеряется одновременно при перемещении преобразователя поперек дефекта. Условная ширина – расстояние между двумя точками на объекте контроля, в котором амплитуда эхо-сигнала достигает уровня фиксации, а условная высота – разность показаний глубиномера в этих двух точках.

2 Угловые:

2.1 Угол индикации определяется путем перемещения преобразователя по радиусу относительно дефекта и положения ПЭП с максимальной амплитудой и равен углу между положениями ПЭП, в котором амплитуда достигает уровня фиксации.

2 .2 Азимут – соответствует углу относительно продольного перемещения ПЭП (или продольной оси объекта) и положением ПЭП дающим максимальную амплитуду сигнала.

Способы определения условных размеров

1 Абсолютный способ – условные размеры определяются при постоянной фиксированной чувствительности и равно

2 Относительный способ – основан на измерении условных размеров, при установке чувствительности дефектоскопа на 6, 12, 20 дБ большей, чем амплитуда эхо-сигнала.

Влияние формы и глубины залегания на условные размеры

Рассмотрим три дефекта плоской и округлой формы, залегающих на одной глубине:

Для ненаправленных отражателей, залегающих на одной глубине, условные размеры измеренные относительным способом остаются постоянными, т.к. форма огибающей на уровне 6 дБ не изменяется. Абсолютным способом условные размеры увеличиваются.

Д ля плоских отражателей: условные размеры относительным и абсолютным способом увеличиваются.

Ненаправленный Направленный

Влияние глубины залегания на условные размеры

С увеличением глубины залегания, ширина диаграммы направленности (далее ДН) увеличивается. Одновременно уменьшается амплитуда отраженного сигнала. При измерении относительным способом на условные размеры влияет ширина ДН и чем глубже отражатель, тем больше ДН и условные размеры.

При измерении абсолютным способом влияет амплитуда сигнала и ДН. При увеличении глубины первоначально условные размеры увеличиваются (падение амплитуды влияет слабо, а ширина диаграммы значительно), при дальнейшем увеличении глубины, влияние амплитуд становится значительным и условные размеры резко уменьшаются.

Т .е. относительным способом: ; абсолютным способом: .

; ;

З ависимость условных размеров от глубины залегания абсолютным и относительным способами

Влияние угла ввода, частоты и размеров пьезопластины на условные размеры

1 С увеличением угла ввода :

где

м нимый радиус ПЭП уменьшается, увеличивается, угол раскрытия увеличивается. Одновременно увеличивается расстояние, пройденное волной до отражателя и соответственно ширина ДН, увеличивается.

;

Относительным способом условные размеры увеличиваются, абсолютным способом могут кА увеличиваться так и уменьшаться, т.к. с увеличением угла ввода дальность до дефекта увеличивается и амплитуда уменьшается.

2 Радиус пьезопластины

Чем больше радиус ПЭП, тем угол раскрытия меньше (уже), условные размеры меньше.

3 Частота

Чем больше частота, тем длина волны меньше, меньше, ДН и условные размеры тоже меньше.

4 Затухания :

С увеличением , ДН увеличивается за счет рассеивания волн на границах зерен, одновременно уменьшается амплитуда.

Относительным способом: условные размеры увеличиваются, абсолютным способом: условные размеры могут увеличиваться, так и уменьшаться, зависит от соотношения уровня фиксации и затухания.

Акустический тракт (а.т)

Характеризует изменение амплитуды или акустического давления с увеличением глубины и угла отклонения от акустической оси.

П редставляется в виде ДН.

I – основной «лепесток» ДН;

II – боковые «лепестки» ДН, связаны с радиальным колебанием пьезопластины.

Д ля упрощения расчетов ДН ПЭП введена мнимая пьезопластина, лежащая на акустической оси.

r₁ – расстояние пройденное волной в призме ПЭП; r₀ – мнимое расстояние

до мнимой пьезопластины

Рисунок 19.5 – Диаграмма направленности

При расчете наклонный ПЭП моделируется в прямой.

Формула акустического тракта:

,

где P, P₀ – соответственно акустическое давление в точке B и в момент излучения; S_A- площадь пьезопластины; r_B- расстояние до точки В в объекте контроля; D(β) – коэффициент прохождения; δ₁- затухание в призме; δ₂ – затухание в объекте контроля.

Выделим постоянные члены в формуле:

где D(θ) – коэффициент прохождения, учитывающий отклонение угла призмы от рассчитанного по Синеллиусу (учитывает расхождение волн в призме).