2.5 Дельта-метод

В дельта-методе (рис. 5) используется ультразвуковая энергия, переизлученная дефектом. Падающая на дефект поперечная волна частично отражается зеркально, частично трансформируется в продольную, а частично переизлучает дифрагированную волну. Трансформированная продольная волна распространяется нормально к нижней поверхности, отражается от нее и улавливается прямым ПЭП. Этим же ПЭП будет улавливаться компонента продольной дифрагированной волны, срывающейся с верхнего кончика трещины и распространяющейся вертикально вверх. К недостаткам метода следует отнести необходимость зачистки шва, сложность расшифровки принятых сигналов при контроле соединений толщиной 15 мм и менее, трудности при настройке чувствительности и оценке величины дефектов.

Рисунок 5 - Контроль дельта - методом:

- генератор; 2 - усилитель; 3 -индикатор; 4 - ПЭП; 5 - шов

Рассмотрев каждый метод контроля, становится ясно, что выбор того или иного метода и применение его на практике, зависит от вида сварки, доступа преобразователя к соединению и от толщины соединения. Так как большинство авторов дают недостаточно полное описание того, какие методы УЗК применяют к сварным соединениям, происходят разногласия. Поэтому, чтобы получить достоверную информацию, лучше всего ссылаться на ГОСТ.

3.

Ультразвуковой контроль сварных соединений

Для изучения ультразвукового контроля сварных соединений необходимо ввести ключевые определения:

Сварное соединение - неразъемное соединение деталей, выполненное сваркой и включающее в себя шов и зону термического влияния.

Сварной шов - участок сварного соединения, образовавшийся в результате кристаллизации расплавленного металла или в результате пластической деформации при сварке давлением или сочетания кристаллизации и деформации.

Сварка - один из наиболее прогрессивных способов соединения составных частей изделия - имеет значительные преимущества перед литьем и соединением заклепками. Существует много видов сварки и способов их осуществления, например: ручная дуговая, автоматическая и полуавтоматическая сварка под флюсом, дуговая сварка в защитном газе, контактная сварка и другие, о которых подробно написано в ГОСТ 19521-74. Сварка металлов. Классификация. Столь же многочисленны и условные обозначения швов сварных соединений и способов сварки, установленные как государственными, так и отраслевыми стандартами.

В данной работе приведены основные сведения, достаточные для правильного изображения и обозначения наиболее широко применяемых типов сварки. (приложение 2)

Сварные соединения различают: стыковое (рис.7, а, б), нахлесточное (в, г), угловое (д, е), тавровое (ж, з), торцовое (и). Их обозначают первыми буквами - С, Н, У, Т, Тр соответственно.

Рисунок 7 - пример сварных соединений

Рассмотрим ультразвуковой контроль на примере стыковых соединений.

Стыковое соединение - Сварное соединение двух элементов, примыкающих друг к другу торцевыми поверхностями. [3]

Существует много видов дефекта, поэтому в данной исследовательской работе будет рассмотрено два определения, это общее понятие дефекта, и согласно ГОСТ 14782-86 термин, который используется только в сфере контроля сварных соединений.

Дефект - это каждое отдельное несоответствие продукции требованиям и установленным нормативными документами.[3]

Дефект сварных соединений - одна несплошность или группа сосредоточенных несплошностей, не предусмотренная конструкторско-технологической документацией и независимая по воздействию на объект от других несплошностей. [2]

В соответствии с ГОСТ 30242 (ИСО 6520-82) дефекты классифицированы на 6 групп:

. трещины

. поры, газовые полости

. твердые включения

. несплавления и непровары

. нарушение формы шва

. прочие дефекты, не включенные в вышеперечисленные группы

Трещины - несплошность, вызванные местным разрывом шва, который может возникнуть в результате охлаждения или действия нагрузок. В свою очередь они подразделяются на такие подгруппы как: продольные, поперечные, микротрещины, трещина в кратере, радиальные, раздельные и разветвленные.

Все последующие группы дефектов также подразделяются на подгруппы, которые прописаны в ГОСТ 30242.

Газовые полости - это полости произвольной формы, образованная газами, задержанными в расплавленном металле, которая не имеет углов.

Газовые поры - это газовая полость обычно сферической формы.

Твердое включение - Твердые инородные вещества металлического или неметаллического происхождения в металле сварного шва. Включения, имеющие хотя бы один острый угол, называются остроугольными включениями.

Несплавление - Отсутствие соединения между металлом сварного шва и основным металлом или между отдельными валиками сварного шва. Различают несплавления:

по боковой стороне;

между валиками;

в корне сварного шва.

Непровар (неполный провар) - Несплавление основного металла по всей длине шва или на участке, возникающее вследствие неспособности расплавленного металла проникнуть в корень соединения.

Прочие дефекты - все дефекты, которые не могут быть включены в группы 1-5

Существует два основных вида сварки металлов: плавлением и давлением. Внутри этих видов существует много подвидов, зависящих от способов подвода тепла, защиты сварочной ванны от воздействия воздуха, последовательности операций сварки и так далее. Дефекты и способы ультразвукового контроля сварных соединений зависят прежде всего от вида, а также от способа сварки.

Дуговая сварка стыковых соединений - наиболее распространенный способ сварки плавлением.

Практически все дефекты сварки плавлением удовлетворительно выявляются при УЗ - контроле, однако имеются некоторые плохо выявляемые дефекты. Один из примеров плохо выявляемого дефекта - сильно сжатый непровар в корне шва с хорошо подогнанными кромками. При застывании металла первых валиков такой непровар очень сильно стягивается, металл кромок деформируется и раскрытие непровара может быть меньше величины, начиная с которой ультразвук заметно проходит через воздушный зазор в стали. Плохо обнаруживаются ультразвуком неокисленные непровары (слипания), возникающие при сварке давлением.

ГОСТ 14782-86 содержит описание государственных стандартных образцов, в нем указаны допустимые отклонения от размеров и свойств материалов образцов, перечислены параметры контроля, определяемые по ним. Эти вопросы рассмотрены в разд. 2.2.1.3 и 2.2.4.

Основной способ контроля стыковых сварных соединений - наклонным преобразователем, поперечной волной. Преобразователь перемещается по ровной поверхности основного металла.

Сущность заключается в том, что осуществляют ввод и прием сдвиговых ультразвуковых колебаний, перемещение источника и приемника этих колебаний вдоль и поперек сварного шва. Выявление дефектов типа пор, определение их величины, измерение расстояния от источника излучения до выявленных дефектов, определение глубины их залегания и расстояния между ними в цепочке дефектов по глубине, учитывая диаметр наибольшего из двух соседних дефектов.

Контроль, сварных соединений листовых конструкций производится наклонными ПЭП прямым или прямым и однократно отраженным лучом с одной поверхности изделия. Каждый шов контролируется с двух боковых сторон.

Так же как и при контроле труб, особенности акустического тракта и, следовательно, параметры контроля и возможности идентификации сигналов прежде всего определяются толщиной сварного соединения.