Ультразвуковая дефектоскопия

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Челябинской области

государственное бюджетное образовательное учреждение

профессиональная образовательная организация

«Златоустовский техникум технологий и экономики»

Реферат на тему «Ультразвуковая дефектоскопия»

Выполнил:

обучающийся группы 403

Воробьев М.А.

Проверил :

преподаватель Кочкарин А.П.

Златоуст 2014

1. Физические основы ультразвуковой дефектоскопии

Ультразвуковыми колебаниями называют механические колебания упругой среды, частота которых лежит за порогом слышимости человеческого уха, т.е. превышает 20 кГц. Для ультразвукового контроля применяют колебания частотой 0,5...25МГц.

В качестве излучателей и приемников ультразвука используют пластины из пьезоэлектрического материала - керамики или кварца.

Излучатели и приемники ультразвуковых волн называют пьезопреобразователи. При подаче на пьезопластику электрического напряжения изменяется ее толщина вследствие так называемого обратного пьезоэлектрического эффекта. Если к пластине приложено знакопеременное напряжение, то она колеблется в такт с этими изменениями, создавая в окружающей среде упругие колебания. При этом пластина действует как излучатель. И наоборот, если пьезоэлектрическая пластина воспринимает импульс давления (отраженная ультразвуковая волна), то на ее обкладках вследствие прямого пьезоэлектрического эффекта появляется электрический заряд, который может быть измерен.

В этом случае пьезопластина действует как приемник.

Для приложения и съема напряжения на противоположные поверхности пьезопластина.

Процесс распространения ультразвука в пространстве является волновым. Граница, определяющая колеблющееся частицы среды от частиц, еще не начавших колебаться, носит название фронта волны. Упругие волны характеризуются скоростью распространения с длиной и частотой. Под длиной волны понимают расстояние между ближайшими частицами, которые колеблются одинаковым образом (в одной и той же одинаковой фазе). Число волн, проходящих через длинную точку пространства в каждую секунду, определяет частоту ультразвука. Длина волны связана со скоростью ее распространения и частотой колебаний соотношением.

Существует несколько типов волн:

• Продольные (волны сжатия)

• Поперечные (волны сдвигов)

Поперечные волны возникают лишь в среде обладающей сопротивление сдвигу.

Ультразвуковая дефектоскопия основана на свойстве ультразвуковых волн направленно распространятся в средах и отражаться от их границ или нарушений сплошности (дефектов), обладающих другим акустическим сопротивлением. В практике контроля качества сварных соединений используют в основном эхо-импульсный метод (или метод эхо-локации). Он заключается в "прозвучивании" сварного соединения короткими импульсами ультразвука и регистрации эхо-сигналов, отраженных соответственно от нижней поверхности детали и дефекта к приемнику. Признаком наличия дефекта в сварном соединении служит появление эхо-сигнала на экране дефектоскопа.

В некоторых случаях ультразвуковой контроль целесообразно осуществлять теневым методом. При его использовании признаком наличия дефекта служит уменьшение амплитуды сигнала, прошедшего от излучателя к приемнику. Теневой метод позволяет применять не только импульсное, но и непрерывное излучение.

К основным преимуществам ультразвуковой дефектоскопии относится высокая чувствительность метода, мобильность аппаратуры, оперативность в получении результатов, низкая стоимость контроля и отсутствие радиационной опасности. Этот метод широко распространен в промышленности для выявления таких дефектов, как трещины, непровары, шлаковые и другие включения в сварных швах толщиной 1,0...2800мм. Например, в энергомашиностроении и судостроении, химическом машиностроении и других отраслях промышленности ультразвуковая дефектоскопия является основным методом неразрушающего контроля ответственных швов как при их изготовлении, так и в процессе эксплуатации сварных конструкций.

2. Технология ультразвукового контроля

ультразвуковой дефектоскопия преобразователь электронный

На практике для оценки размеров и типа выявленного дефекта используют только такие его характеристики, которые легко измеряются в любых условиях каждым оператором и выражаются в простой числовой форме. Для оценки качества швов обычно определяют следующие характеристики дефектов:

• амплитуда эхо-сигнала, пропорциональна площади проекции отражающей поверхности дефекта на плоскость перпендикулярна оси ультразвукового пучка;

• условная протяженность, определяемая длиной зоны перемещения преобразователя вдоль шва, в пределах которой фиксируется эхо-сигнал от выявленного дефекта;

• условная высота, равная разности значения глубины залегания дефекта, которые измеряют в крайних положениях наклонного преобразователя при перемещении его перпендикулярно оси шва(крайними являются те положения преобразователя, которые соответствуют появлению и исчезновению эхо-сигнала от дефекта на развертке дефектоскопа);

• число дефектов, приходящихся на единицу длины шва;

• координаты дефекта по сечению и длине шва;

Виды контроля бывают:

• прямым и однократно отраженным лучом (осуществляют при перемещении преобразователя в околошовной зоне);

• многократно отраженным лучом (сопровождается большим числом ложных сигналов от валика шва и является наименее помехоустойчивым;

• по слоям (обеспечивает наибольшую достоверность результатов, но его рекомендуется применять начиная с толщины 40мм;

• эхо-зеркальный (заключается в одновременном "прозвучивании" шва двумя преобразователями, расположенными с одной стороны шва друг за другом и синхронно перемещающимися в разные стороны;

• зеркально теневой (для определения грубых дефектов);

Особенности контроля.

Сварные швы контролируют с одной (при толщине основного металла до 50мм) или с обеих сторон соединения. Контроль выполняют после внешнего осмотра и устранения выявленных при этом недопустимых поверхностных дефектов. Перед контролем околошовную зону тщательно протирают чистой ветошью, и покрывают слоем контактной смазки.

Ультразвуковые методы контроля преобладают над другими методами контроля.

3. Аппараты для ультразвукового контроля

Аппаратура, предназначенная для ультразвукового контроля включает в себя пьезопреобразователь, содержащий пьезоэлемент, который излучает и принимает ультразвуковые колебания, электронный блок (собственно дефектоскоп) и различные вспомогательные устройства.

Преобразователи.

Различают три основных типа ультразвуковых преобразователей:

• прямые

• наклонные

• раздельно-совмещенные

Основным элементом этих преобразователей является пьезоэлемент в виде диска или прямоугольной пластины толщиной, равной половине длины волны излучаемых ультразвуковых колебаний. С рабочей стороны прямых преобразователей на пьезопластине имеется защитное донышко (протектор), предохраняющее их от механических повреждений. С противоположной стороны к пьезопластине прикреплен демпфер из материала, хорошо поглащающего ультразвук. Демпфер снижает длительность колебаний пьезопластины, т.е. способствует получению коротких зондирующих импульсов. Прямой преобразователь размещен в стальном корпусе.

В наклонных и раздельно-совмещенных преобразователях пьезопластина прикреплена к призме из оргстекла, полистерола и других материалов, в которых ультразвук распространяется с небольшой скоростью, что позволяет при относительно малых углах падения вводить поперечные волны в контролируемый металл под большими углами (до 90°).

В зависимости от толщины слоя контактной жидкости между защитным донышком и сварным соединением преобразователи подразделяют:

• на контактные, у которых толщина слоя жидкости существенно меньше длины волны ультразвука;

• щеловые, у которых толщина слоя жидкости соизмерима с длиной волны;

• иммерсионные с контактным слоем значительной толщины;

Электронный блок.

Этот блок предназначен для генерирования зондирующих импульсов высокочастотного напряжения, усиления и преобразования эхо-сигналов, отраженных от дефекта и наглядного отображения амплитудно-временных характеристик эхо-сигналов на экране ЭЛТ.

Вспомогательные устройства.

В дефектоскопе предусмотрен переключатель, с помощью которого усилитель может быть подключен непосредственно к генератору радиоимпульсов (при работе по совмещенной схеме, когда преобразователь выполняет функции излучателя и приемника ультразвуковых колебаний) или отключен от него.

Размещено на Allbest.ru