Методы ультразвукового контроля сварных соединений

Ультразвуковая дефектоскопия сварных соединений - один из неразрушающих способов контроля сварных соединений, получивший широкое применение при изготовлении сварных конструкций.

Ультразвуковой контроль применяется в таких областях, как энергетическое машиностроение, железнодорожный транспорт, трубопроводов нефте- и газоснабжения, судостроение, химическое машиностроение. Это обуславливается высокой чувствительностью и достоверностью к обнаружению дефектов, высокой оперативностью и производительностью, безопасностью в работе, в отличие от традиционных способов радиографического контроля.

Для дефектоскопии применяются поперечные и продольные ультразвуковые волны (УЗВ). Продольные волны, как правило, используют, когда УЗ необходимо ввести перпендикулярно или под небольшим углом к поверхности, поперечные - когда угол ввода должен быть значительным (> 35°). Это обусловлено удобством возбуждения волн данного типа: продольных - прямым или наклонным преобразователем с небольшим углом ввода, поперечных - наклонным преобразователем с углом падения между первым и вторым критическими углами. [1]

Существует большое количество методов УК по выявлению дефектов (приложение 1). Но в данной работе рассмотрены основные типы контроля, которые применяются исключительно для сварных соединений. Однако, ссылаясь на несколько источников, при исследовании УК, было установлено, что авторы противоречат друг другу. И следовательно, не дают однозначного ответа, какой из методов будет наиболее подходящим для выявления дефекта в данной сфере исследования. Поэтому необходимо рассмотреть отношение каждого автора к использованию того или иного вида УК.

В источнике [1], говорится о том, что эхозеркальный метод, согласно некоторым руководствам, используют как обязательный для поиска вертикальных трещин и непроваров при контроле сварных соединений и других изделий средней и большой толщины. (При дальнейшем исследовании другие авторы даже не упоминают данный метод).

В источниках [12, 13 и 14] упоминается только 2 метода ультразвукового контроля. Причем в [12], дается описание того, что эхо - импульсный метод контроля является основным по выявлению дефектов сварных соединений, реже используется теневой и др., что противоречит данным из [14] ресурса, где за основу берется теневой метод.

Несмотря на эти разногласия все же необходимо рассмотреть принцип действия всех методов, которые применяются для неразрушающего контроля сварных соединений, ссылаясь на 15 и 8 источники.

Согласно ГОСТ 23829 - 79 для контроля сварных швов строительных конструкций применяют:

1. -эхо метод <http://www.welding.su/library/uks/uks_125.html>

. теневой метод <http://www.welding.su/library/uks/uks_125.html>

. -зеркально теневой метод <http://www.welding.su/library/uks/uks_125.html>

. -эхо зеркальный метод <http://www.welding.su/library/uks/uks_125.html>

. дельта-метод <http://www.welding.su/library/uks/uks_125.html>

При любом из перечисленных методов контроля можно, а иногда и необходимо применять два пьезоэлектрических преобразователя, один из которых выполняет функции излучателя, другой - приемника. Такая схема включения называется раздельной. Когда используется один пьезопреобразователь, то в этом случае он выполняет функции излучения зондирующих импульсов и приема эхо - сигналов и такая схема называется совмещенной.

Пьезоэлектрический преобразователь (ПЭП) - Электроакустический преобразователь, входящий в комплект ультразвукового дефектоскопа принцип работы которого основан на преобразовании электрической энергии в акустическую и обратно на основании пьезоэлектрического эффекта.

При эхо - зеркальном методе пьезопреобразователь включены по совмещенной схеме, а также принимают сигналы по раздельной схеме.

2.1 Эхо - метод

Эхо - метод (рис. 1) основан на регистрации эхо - сигнала, отраженного от дефекта. Кроме преимущества одностороннего доступа он также имеет наибольшую чувствительность к выявлению внутренних дефектов, высокую точность определения координат дефектов. К недостаткам метода следует отнести прежде всего низкую помехоустойчивость к наружным отражателям, резкую зависимость амплитуды сигнала от ориентации дефекта. Этим методом контролируют около 90 % всех сварных соединений толщиной 4 мм и более. На рис. 1 изображен принцип действия эхо - метода с одним преобразователем.

Рисунок 1 - Контроль эхо - методом: 1-генератор; 2-усилитель; 3-индикатор; 4-объект контроля (шов); 5-преобразователь