Вступ
Ультразвук є коливальним рухом частинок середовища, що хвилеподібно розповсюджується. Ультразвук має деякі особливості в порівнянні із звуками чутного діапазону. У ультразвуковому діапазоні порівняно легко одержати направлене випромінювання; він добре піддається фокусуванню, внаслідок чого підвищується інтенсивність ультразвукових коливань.
Ультразвуковий контроль зварних з’єднань являється ефективним способом виявлення дефектів зварних швів металевих виробів. Даний контроль дозволяє виявляти дефекти що залягають на глибині від 1-2 мм до 6-10 м. Для різний типів зварних з’єднань використовують відповідні методики ультразвукового контролю. При ультразвуковому контролі зварних з’єднань використовують ехо-імпульсний, тіньовий або ехо-тіньовий методи УЗК. При цьому сканування виконують поздовжнім і поперечним переміщенням випромінювача при постійному або змінному куті входу хвилі. Спосіб ультразвукового контролю зварного з’єднання встановлюється в технічній документації.
1. Аналіз існуючих методів контролю зварних з’єднань
Радіографічний контроль
Рентген контроль сьогодні активно використовується для виявлення різних дефектів в зварних швах і з'єднаннях. Метод грунтується на різному поглинанні матеріалами рентгенівських променів, а ступінь поглинання безпосередньо залежить від атомного номера елементів і щільності середовища конкретного матеріалу. Наявність таких дефектів, як тріщини, включення сторонніх матеріалів, шлаки і пори призводить до того, що рентгенівські промені послаблюються в тій чи іншій мірі. Загальний закон, який кількісно визначає послаблення в поглинаючому середовищі, якщо не враховувати інші види взаємодії, аналітично описується законом Бугера:
,
де І0 – інтенсивність падаючого випромінювання;
І – інтенсивність випромінювання, яке пройшло через шар речовини;
– товщина шару речовини;
- коефіцієнт лінійного послаблення.
Реєструючи за допомогою рентгенівського контролю їх інтенсивність можна визначити наявність, а також розташування різних неоднородностей матеріалу. Оскільки зміна коефіцієнта лінійного поглинання залежить від матеріалу ОК і в переважній більшості випадків контролю продукції вид матеріалу є незмінним, то зміни інтенсивності І пройшовшого іонізуючого випромінювання викликаються змінами товщини виробів, причому ці зміни можуть бути порушеннями цілісності ОК (тобто дефектами) всередині цих виробів. Таким чином радіаційний контроль дозволяє виявляти внутрішні дефекти продукції (тріщини пори і т. п.), які являються порушеннями цілісності ОК, але також можна виявляти і вкраплення в основний матеріал ОК інших матеріалів, які відрізняються від основного коефіцієнтом лінійного поглинання (причому цілісність виробу в останньому випадку не порушена).
Методи радіаційної дефектоскопії: радіографічний, радіометричний, радіоскопічний – розрізняються за способами детектування одержаної інформації.
Радіометрична дефектоскопія – метод, з допомогою якого одержують інформацію про внутрішній стан ОК, просвічуваного ІВ, у вигляді електричних сигналів. Цей метод дозволяє автоматизувати контроль і здійснювати автоматичний зворотній зв´язок від контролю до технологічного процесу виготовлення виробу. Переваги методу – проведення неперервного високопродуктивного контролю якості виробів, зумовлене високою швидкодією застосовуваної апаратури. При цьому чутливість методу не поступається радіографії. На практиці широкого застосування в ролі детекторів у радіометричній дефектоскопії знайшли сцинтиляційні кристали.
Радіоскопія (радіаційна інтроскопія) – метод одержання на екрані видимого динамічного зображення внутрішньої структури виробу, просвічуваного ІВ. Чутливість цього методу поступається радіографії. До переваг відноситься достовірність одержуваної інформації через можливість стереоскопічного бачення дефекту і розгляду виробу під різними кутами, експресність та неперервність контролю. Застосування радіоскопії в промисловості постійно росте. Радіоскопічна апаратура перетворює приховане зображення в світлотіньове чи електронне і передає його на відстані.
Радіографія – метод одержання на детекторах статичного видимого зображення структури виробу, просвічуваного ІВ. Цей метод одержав популярність в зв´язку з його простотою і документальним підтвердженням одержаних результатів. У залежності від використовуваних детекторів розрізняють плівкову радіографію та ксерорадіографію. При плівковій радіографії детектором невидимого зображення і реєстратором статичного видимого зображення є фоточутлива плівка. При ксерорадіографії детектор – це напівпровідникові пластини, а реєстратор – звичайний папір.
У залежності від використовуваного ІВ застосовується кілька методів радіографії: гаммаграфія, нейтронна радіографія, радіографія з використанням гальмівного (рентгенівського) випромінювання. Кожний метод має свою сферу використання, доповнюючи один одного.
Гаммаграфія використовується переважно при контролі якості виробів, розміщених у важкодоступних місцях, в польових і монтажних умовах, а гальмівне випромінювання радіоактивних ізотопів – при радіографії тонкостінних об´єктів. Нейтронна радіографія – єдиний метод, який забезпечує контроль якості важких металів, матеріалів, які містять водень (органічні сполуки), а такожрадіоактивних виробів.
Застосовуючи ці методи, можна просвічвувати стальні вироби товщиною до 200 мм, забезпечуючи при цьому 1-2 чутливість до виявлених дефектів. Використовуючи прискорювачі елементарних частинок як джерела, можна просвічувати стальні вироби товщиною 600 мм.
У практиці промислової радіографії в залежності від способу реєстрації і типу детектора розрізняють методи прямої експозиції і переносу зображення. Метод прямої експозиції – основний і найбільш поширений метод промислової радіографії, при якому використовують практично всі види ІВ. ОК просвічується на плівку, на якій під дією ІВ утворюється приховане зображення, яке стає видимим після фотообробки в проявнику і фіксажі. Для зменшення часу просвічування застосовують флуоресцентні і металічні екрани.
При контролі через дві стінки схема рис.1.1а, рекомендується для просвічування виробів діаметром не більш 100 мм, схема рис.1.1б, в ‑ для просвічування виробів діаметром більше 50 мм.
Поряд із схемами і напрямками просвічування, приведеними на рис. 1.1, можуть використовуватися інші схеми і напрямки просвічування, які повинні бути передбачені в технологічних картах контролю.
Рисунок 1.1 Схеми просвічування труб малого діаметру
Для просвічування поворотних і неповоротних зварених швів трубопроводів через дві стінки використовується схема з переміщенням касети з плівкою (рис. 1.2)
Рисунок 1.2 Кінематична схема механізованого просвічування труб через дві стінки
У вищеприведеній схемі, плівка та виріб синхронно переміщуються, а джерело ІВ – нерухоме.
Неповоротні ОК контролюються при дискретному переміщенні (повертанні навколо ОК джерела ІВ та плівки через інтервали часу необхідні для одержання на плівці заданої густини почорніння). Схема для просвічування циліндричних неповоротних виробів приведена на рис.1.3.
Рисунок 1.3 – Схема контролю нерухомої труби