Типы детерминированных отражателей
Слева направо: два диска (плоскодонные отверстия), сегмент, зарубка, паз, вертикальное сверление, боковое отверстие
Вот как формируется ИР в горизонтальной плоскости на детерминированных отражателях – дисках различных волновых размеров:
Только эти акустические модели в виде детерминированных отражателей (плоскодонных, вертикальных и боковых отверстий, надрезов, пазов, зарубок и т.д.) легко воспроизводимы по геометрическим и отражательным характеристикам и, кроме того, технологичны в изготовлении.
Реальные же дефекты сварных швов отличаются большим разнообразием, имеют неповторимые конфигурацию, различную ориентацию, шероховатость поверхности и отражательную способность даже в пределах одного морфологического типа.
Характерный пример
ИР в азимутальной плоскости (на поверхности образца) от различных участков реальной усталостной трещины при прозвучивании наклонным пьезоэлектрическим преобразователем (ПЭП) α = 50°, f = 1,8 МГц.
Видно, что направление и амплитуда максимального отраженного сигнала от реального дефекта неопределенны
Поэтому реальные дефекты необходимо рассматривать как отражатели случайные (стохастические). Пространственно-энергетические и фазовые параметры ИР реальных дефектов могут оцениваться только с определенной вероятностью. Это значит, что ультразвуковая дефектоскопия является вероятностным процессом и решает задачи обнаружения и дефектометрии, как принято говорить, с определенной достоверностью (объективностью).
Какие факторы определяют форму индикатриссы рассеяния реального дефекта?
К этим факторам относятся:
Размер
Конфигурация
Шероховатость поверхности
Ориентация отражателя относительно направления прозвучивания (ракурс озвучивания)
Ракурс приема
Ширина раскрытия
Влияние стенок (границ), расположенных вблизи данного дефекта, и т.п.
Следовательно, прежде чем начать разработку технологии контроля, обеспечивающей наибольшую вероятность (достоверность) правильного обнаружения и идентификации несплошностей, необходимо изучить:
как дефекты различного типа отражают ультразвук,
какие типы дефектов преобладают в изделии,
какова их преимущественная ориентация и расположение.
Основными причинами возникновения тех или иных внутренних несплошностей являются нарушения технологического процесса и конструктивные особенности сварного соединения.
По определению ГОСТ дефектом является критическая несплошность, т.е. несплошность, превышающая по размерам допустимые нормативные значения.
Понимая, что в задачи НК входит обнаружение именно критических несплошностей, а также ради простоты изложения в дальнейшем вместо термина «несплошность» будет использован термин «дефект».
В УЗК принято называть дефекты, у которых соотношение максимальных размеров b/Δ в поперечном сечении:
>5 – плоскостными (трещины, непровары)
4-3 – объемно-плоскостными (несплавление валиков)
2-1 – объемными (шлаки, поры)
Наиболее опасными для конструкций являются плоскостные дефекты, на краях которых создаются локальные напряжения, превышающие прочностные возможности металла, что приводит к росту этих дефектов и к разрушению конструкции.
Степень опасности плоскостных дефектов зависит от ориентации относительно напряжений, действующих в изделии:
если плоскость дефекта нормальна напряжению (растягивающие напряжения σ стремятся раскрыть дефект) дефект очень опасен (это относится к вертикальным и, особенно, к поперечным трещинам в сосудах и трубах;
если плоскость дефекта параллельна напряжению, дефект менее опасен (расслоения в листах, сосудах, трубах).
Опасными являются напряжения σ, раскрывающие трещину. Под внутренним давлением в трубе или сосуде напряжения опаснее для поперечных трещин, плоскость которых расположена параллельно образующей трубы (сосуда).
