5.5 Призначення і принцип роботи вихреструмових дефектоскопів вд 3.03 н і вд-33н

Скануючі дефектоскопи, що мають порівняно великий діаметр головки, важко застосовувати для контролю виробів складної конфігурації. У цих випадках зазвичай використовують переносні і малогабаритні дефектоскопи з малим діаметром перетворювача, що працюють в статичному режимі.

Одними з таких дефектоскопів є дефектоскопи марок ВД 3.03 Н і ВД – 33Н (рисунок 5.4, а і 5.4, б)

а) б)

Рисунок 5.4 – Загальний вигляд вихреструмових дефектоскопів ВД3.03 Н а) і ВД-33Н б)

Розглянемо принцип роботи портативних вихре-струмових дефектоскопів статичного режиму роботи на прикладі дефектоскопа ВД3.03Н, так як принцип роботи вищезгаданих дефектоскопів не має суттєвих відмінностей.

Вихрострумовий дефектоскоп ВД3.03Н (далі – дефек-тоскоп) призначений для виявлення дефектів, зокрема типу втомних тріщин деталей та елементів конструкцій, які виготовлені з немагнітних сплавів (зокрема на основі алюмі­нію, міді або титану), аустенітних (немагнітних) та феромагнітних сталей в різних галузях машинобудування, авіації, енергетики, нафтогазової та хімічної промисловості, тощо.

Дефектоскоп призначений для роботи в лабораторних, цехових і польових (аеродромних) умовах при температурі оточуючого повітря від мі­нус 10 °С до плюс 40 °С, відносній вологості повітря до 90 % при температурі 30 °С. атмосферному тиску від 84 до 106,7 кПа (від 630 до 800 мм. рт. ст.).

Поріг чутливості дефектоскопа забезпечує виявлення поверхневих дефектів, еквівалентних по можливості виявлення штучному поверхневому дефекту типу прорізу з наступними розмірами:

– в високопровідних немагнітних матеріалах (алюміній та його сплави): довжиною – 2 мм, шириною – 0,1 мм, глибиною – 0,2 мм;

– в низькопровідних немагнітних матеріалах (сплави титану та аустенітні сталі): довжиною – 2 мм, шириною – 0,1 мм, глибиною – 0,5 мм;

– в феромагнітних сплавах (конструкційних сталях): довжиною – 2 мм, шириною – 0,1 мм, глибиною – 0,5 мм.

Поріг чутливості визначається при контролі з нульовим зазором між датчиком та контрольованою поверхнею. Чутливість при контролі в крайових зонах (менше 6-8 мм від краю деталі) може відрізнятися від вказаної вище.

Дефектоскоп забезпечує контроль ділянок з радіусом кривизни більше 8 мм. При меншому радіусі кривизни чутливість при контролі може відрізнятися від вказаної вище чутливості.

У приладі реалізований принцип вихреструмового методу контро­лю на основі використання двоконтурного автогенератора. Виявлення дефек­ту основане на властивості котушки індуктивності змінювати свої параметри під дією вихрових струмів, що наводяться в поверхневому шарі виробу, який контролюється. Котушка індуктивності, у вигляді виносного перетворювача, включена в коло автогенератора, який працює в переривчастому режимі. Та­кий спосіб забезпечує високу чутливість до зміни добротності котушки (дат­чика) і, таким чином, до виявлення дефектів в металевих виробах, зокрема тріщин.

5.6 Порядок проведення роботи

5.6.1 Проведіть зовнішній огляд одержаного для контролю об’єкту і усуньте зовнішні дефекти, що заважають проведенню контролю.

5.6.2 Підключіть вихрострумовий перетворювач (датчик) до приладу, виберіть відповідне положення перемикачем ВП, НП, ФМ, (рисунок 5.5), підключіть наву­шники до роз’єму. (штекер навушників повинен увійти у гніздо і зафіксуватись). включіть живлення тумблером ВКЛ.

Рисунок 5.5 – Передня панель з органами управління і індикації дефектоскопа ВД 3.03 Н

Позначення органів управління дефектоскопом:

ГРУБО і ТОЧНО – ручки для настроювання дефектоскопа;

ДЕФЕКТ – світлодіодний індикатор дефекту;

ВКЛ – тумблер вмикання і вимикання живлення дефектоскопа;

ИМИТАТОР – кнопка для перевірки налаштування дефектоскопу імітацією дефекту;

ЗВУК – регулятор гучності звукового сигналу в навушниках;

ДАТЧИК – роз’єм для підключення ВСП;

- роз’єм для підключення навушників

На задній панелі приладу розміщені:

ЗУ – гніздо для підключення зарядно пристрою;

перемикач вибору матеріалу:

– ВП – високо провідні немагнітні матеріали;

– НП – низькопровідні немагнітні матеріали;

– ФП – феромагнітні сплави.

При включенні повинен засвіти­тись зелений світлодіод ВКЛ. Якщо він засвітиться червоним кольором – то це сповіщає, що внутрішня акумуляторна батарея розряджена нижче 7 В і її необхідно підзарядити не виймаючи з приладу, підключивши зовнішнє дже­рело постійного струму напругою 12 В до гнізда ЗУ на задній панелі приладу.

5.6.3 Проведіть опробування дефектоскопу на взірцях з імітаторами дефектів з метою перевір­ки загальної працездатності дефектоскопа. В якості взірців можливо викорис­товувати взірці з комплекту інших дефектоскопів. Перевірку загальної працездатності дефектоскопа реко­мендується також проводити на вторинних контрольних взірцях, що імітують умови контролю конкретного виробу (виготовлених з матеріалу контрольова­ного виробу і на які нанесені характерні для даного виробу дефекти). Встано­віть вихрострумовий перетворювач на поверхню взірця на місце, де немає дефекту, таким чином, щоб вісь вихрострумового перетворювача була перпе­ндикулярна до поверхні. Встановіть ручку ГРУБО в крайнє ліве положення, ручку ТОЧНО – в середнє. Відрегулюйте гучність в навушниках – повинен прослуховуватись тон звукової частоти. Стрілка індикатора повинна знаходи­тись в лівій частині шкали, світловий індикатор ДЕФЕКТ – погашений.

Плавно повертаючи ручку ГРУБО за годинниковою стрілкою, слід­куйте за сигналом в навушниках і за стрілкою індикатора. При якомусь поло­женні ручки ГРУБО відбудеться зрив генерації – звук в навушниках різко зміниться на переривчастий, стрілка індикатора відхилиться вправо, а світлодіод ДЕФЕКТ – засвітиться червоним кольором.

Після цього поверніть ручку ГРУБО на невеликий кут проти годин­никової стрілки до відновлення генерації. Ручкою ТОЧНО підстройте генера­тор до порогу зриву. Це положення ручок відповідає максимальній чутливості дефектоскопа на даному взірці металу.

Похитайте вихрострумовий перетворювач відносно перпендикуляр­ного положення до поверхні метала на кут приблизно 10 – 15°. Якщо відбува­ється зрив генерації, то трохи зменшіть чутливість дефектоскопа, повернувши ручку ТОЧНО проти годинникової стрілки на невеликий кут.

5.6.4 Натисніть кнопку ИМИТАТОР. Якщо відбудеться зрив генерації – то прилад готовий до роботи.

5.6.5 Перемістіть вихрострумовий перетворювач на поверхню взірця в зону дефекту. При скануванні над дефектом повинен прослуховуватись пере­ривчастий звуковий сигнал, стрілка індикатора повинна відхилятися вправо, а світловий індикатор ДЕФЕКТ повинен засвітитися.

5.6.6 При переміщенні вихрострумового перетворювача по поверхні взірця намагайтесь утримувати його перпендикулярно до поверхні, бо нахил вихрострумового перетворювача може привести до помилок в роботі, конт­ролюйте нахил вихрострумового перетворювача на слух по постійності звуко­вого сигналу в навушниках.

5.6.7 Перевірка працездатності дефектоскопа повинна проводитись пе­ред кожним виходом на об'єкт контролю.

5.6.8 Робота на металі, що контролюється, не відрізняється від роботи на контрольному взірці. Рекомендується перевірити настроювання дефекто­скопу на бездефектній зоні контрольованого виробу не менш ніж в трьох точ­ках.

5.6.9 Під час роботи звертайте увагу на колір свічення індикатора ВКЛ. При розряді індикатора нижче допустимої межі колір з зеленого переходить в червоний, після цього акумуляторною батареєю користуватись не рекомендується.

5.6.10 Після закінчення роботи виключити тумблер ВКЛ, ві­д'єднати і укласти в коробку вихрострумовий перетворювач і навушники.

5.6.11 Місця з дефектами, виявленими в процесі контролю, обведіть крейдою, а результати контролю занесіть у звіт встановленого зразка (додаток Г).

5.7 Запитання для самоконтролю

5.7.1 В чому фізична суть вихреструмового контролю?

5.7.2 Які операції передбачає технологія вихресту-мового контролю?

5.7.3 Для виконання яких задач пропонується вихреструмовий метод?

5.7.4 Від яких факторів залежить чутливість вихреструмового контролю?

5.7.5 Які є способи контролю залежно від полезадаючих систем?

5.7.6 Які є типи ВСП в залежності від параметрів об’єкта контролю, які перетворюються в електричний сигнал?

5.7.7 Для яких об’єктів застосовують дефектоскопи з накладними перетворювачами?

5.7.8 Для яких об’єктів застосовують дефектоскопи з прохідними перетворювачами?

Лабораторна робота № 6

Дослідження технології І засобів КОНТРОЛЮ ТОВЩИНИ ЕЛЕМЕНТІВ ОБЛАДНАННЯ

6.1 Мета роботи

Дослідити і вивчити основні методи вимірювання тов-щини елементів обладнання. Вивчити роботу ультразвукових товщиномірів і засвоїти методику проведення товщинометрії.

6.2 Тривалість і місце проведення роботи

Робота проводиться в лабораторії кафедри технічної діаг-ностики і моніторингу. Тривалість роботи – 2 години.

6.3 Обладнання і матеріали

Ультразвуковий товщиномір DIO-570, ультразвуковий дефектоскопи DIO 562, зразок для калібрування товщиноміра, зразки для контролю.

6.4 Основні теоретичні положення

Своєчасне виявлення та правильне визначення фактич-них геометричних розмірів (величин зносу) в обладнанні є однією із вимог забезпечення його безаварійної експлуатації, а прогнозування залишкового ресурсу різних видів обладнання має здійснюватися з дійсної величини зносу та його характе-ру.

До методів визначення товщини (товщинометрії) відносять [24]:

а) радіаційний метод. Він оснований на залежності інтенсивності іонізуючого випромінювання, що пройшло через контрольований об’єкт, від його товщини;

б) ультразвуковий метод. Реалізується у вигляді луна-імпульсного і резонансного методів. Луна-імпульсний метод базується на визначенні часу проходження імпульсу до зво-ротної поверхні і назад, а резонансний метод – на визначенні частоти ультразвукових коливань, при якій в контрольова-ному об’єкті виникають „стоячі хвилі”, обумовлені явищем резонансу;

б) вихреструмовий метод. Він оснований на вимірюван-ні величини електроопору матеріалу при зміні його товщини.

Визначення товщини матеріалів (виробів) в діапазоні від часток до десятків міліметрів, особливо при односторонньо-му доступі до виробу, як правило, здійснюється ультразвуко-вим луна-імпульсним методом із застосуванням прямих сумі-щених або роздільно-суміщених п’єзоперетворвачів. Вимірю-ється час проходу імпульсу, відбитого від донної поверхні, і розрахунок товщини матеріалу проводиться з урахуванням швидкості поширення ультразвукової хвилі в матеріалі і часу її затримки в призмі п’єзоперетворювача. Фактично ця проце-дура може розглядатися як одна із стандартних задач, які реа-лізуються ультразвуковими дефектоскопами загального приз-начення. Проте в більшості галузей промисловості вимірю-вання товщини є самостійною задачею, яка спонукала до ство-рення спеціалізованих приладів - ультразвукових товщиномі-рів.

По характеру фізичних принципів, що використовують-ся для вимірювання товщини, акустичні товщиноміри ділять на [25]:

- імпульсні, в яких товщина вимірюється за часом про-ходження ультразвукового імпульсу у виробі або шарі;

- імпульсні або з безперервним випромінюванням, в яких товщина визначається по амплітуді ультразвукових хвиль, що пройшли через виріб;

- з безперервним випромінюванням, в яких товщина ви-мірюється по фазі ультразвукових хвиль, що пройшли через виріб;

- резонансні, в яких для вимірювання товщини викорис-товується локальний резонансний метод або локальний метод вільних коливань, а також інші інтерференційні явища, що виникають при поширенні акустичних хвиль у виробі.

По виконанню акустичні товщиноміри ділять на переносні і стаціонарні, які входять в комплект автоматичних і напівавтоматичних установок контролю товщини. За способом передачі пружних коливань розрізняють контактні, імерсійні і безконтактні товщиноміри.

Найпоширеніші акустичні товщиноміри – луна-імпульс-ні, що дозволяють контролювати вироби як з гладкими плос-копаралельними, так і з грубо-обробленими, кородованими, еродованими, криволінійними і непаралельними поверхнями.

Луна-імпульсні товщиноміри ділять на прилади для кон-тролю виробів з добре обробленими паралельними поверхня-ми (група А) і грубо обробленими, кородованими і еродова-ними поверхнями (група Б).

При проведенні ультразвукової товщинометрії технічних об’єктів виникає проблема забезпечення надійного акустич-ного контакту між перетворювачем та об’єктом контролю, оскільки зовнішня поверхня останніх зазнає значного коро-зійного пошкодження. Частково цю проблему вирішують шляхом введення проміжного акустичного середовища, в якості якого слугують вода, консистентне мастило і т.п., але його застосування далеко не завжди є прийнятним.

Резонансні товщиноміри застосовуються тільки для кон-тролю виробів з шорсткістю поверхонь Rz << 40 мкм при від-хиленні від паралелі поверхонь не більше 2 – 3 °С. Промис-лове використання резонансних товщиномірів в даний час обмежене контролем товщини в діапазоні 0,15 – 2 мм в уста-новках автоматизованого контролю особливо тонкостінних і тонкостінних труб і інших виробів.

Стандартні зразки для перевірки товщиномірів. Стан-дартні зразки виготовляють для конкретних умов застосуван-ня; вони повинні максимально відповідати контрольованим виробам по радіусу кривизни, шорсткості поверхонь і мате-ріалу. Це дозволяє підвищити точність контролю. Для уні-версальних товщиномірів, призначених для використання в різних умовах, зразки виготовляють з матеріалів з малим кое-фіцієнтом загасання УЗК (наприклад, вуглецевої сталі). Вони входять в комплект приладу. Іноді їх кріплять до його корпусу для оперативного калібрування. Діапазон вимірювань приладу повинен включати значення товщини зразків (як правило, крайні його значення). Товщину зразка вимірюють механіч-ними або оптичними засобами, точність яких на порядок вища точності товщиномірів. Невеликі структурні зміни навіть в межах однієї марки матеріалу призводять до варіацій швид-кості розповсюдження УЗК в межах від декількох десятих часток до одиниць відсотка. Це спостерігається навіть в межах одного виробу, тому практична похибка вимірювання за допо-могою товщиномірів, складає не менше 1 – 2 %.