Поиск дефектов. Задача поиска - обнаружение дефектов с эквивалентной площадью больше заданного уровня фик­

сации. Сканирование выполняют в соот­ветствии с рекомендациями, изложенными в разд. 3.1.4. При ручном контроле свар­ных соединений малой и средней толщи­ны (до 50 мм) применяют поперечно­продольное сканирование. На

рис. 5.4 такая траектория движения преоб­разователя показана сплошными линиями. Возможно также перемещение преобразо­вателя по зигзагообразной линии (см. рис. 5.1). При контроле более толстых сварных швов предпочтительно примене­ние продольно-поперечного сканирова­ния. На рис. 5.4 и 5.5 траектория продоль­но-поперечного движения преобразовате­ля показана штриховыми линиями.

Шаг s поперечно-продольного скани­рования обычно делают не больше поло­вины ширины пьезоэлемента. Для преоб­разователей из комплекта "Приз-Д5" и других, применяемых в России, это со­ставляет 3 мм на частоте 5 МГц и 6 мм на частотах 1,8 и 2,5 МГц. В атомной энерге­тике рекомендуется, чтобы шаг сканиро­вания не превышал половины максималь­но допустимой условной протяженности одиночной (компактной) несплошности, расположенной на половине толщины сварного соединения. Для сварных соеди­нений толщиной более 100 мм допускает­ся устанавливать шаг сканирования рав­ным половине размера пьезоэлемента пре­образователя в направлении шага скани­рования.

Шаг продольно-поперечного сканиро­вания можно увеличивать по мере удале­ния преобразователя от сварного шва (рис. 5.5). Расстояние от оси шва до линий перемещения преобразователя вдоль свар­ного шва определяют по формуле

Х„ =X,(l + 2tg20/sm2a)"4 , (5.8)

где Х - расстояние от оси до первой ли­нии сканирования, определяемое полови­ной ширины верхнего валика сварного шва плюс стрела преобразователя; a - номинальное значение угла ввода; 9 - угол

раскрытия основного лепестка диаграммы направленности преобразователя; п - но­мер линии перемещения.

Таким образом, продольно-попе­речное сканирование существенно сокра­щает трудоемкость контроля толстых сварных соединений по сравнению с по­перечно-продольным сканированием.

Угол 9 определяют из условия, что на соответствующем ему луче амплитуда эхосигнала от компактного дефекта

уменьшается не более чем в два раза. Для преобразователя с прямоугольной пьезо­пластиной, сторона которой в плоскости падения равна а, угол раскрытия диаграм­мы направленности преобразователя ра­вен 9 = arcsin[o,22A./«' , а'= acosa/cosp - размер мнимого пьезоэлемента.

Пример 5.1.

Определить увеличивающийся шаг скани­рования при контроле сварного шва толщиной h - 50 мм прямым и однократно отраженным лучом преобразователем на частоту/= 1,8 МГц с углом ввода a = 50° и размером пьезопластины в плоскости падения 6 мм. Ширина верхнего валика шва 2 Ь = 40 мм.

Углу ввода a = 50° для призмы, изготовлен­ной из плексигласа, соответствует угол призмы Р = 40°. Угол раскрытия основного лепестка диа­граммы направленности

0,22-3,23

2,5 • 6 • cos 50°/ cos 40°

Расстояние от оси шва до первой линии сканирования

Х =Ь + а/cosP = 20 + 6/cos40° = 27,8 мм.

Расстояние от оси шва до следующих линий сканирования

Х„ =27,8[l + 2tg(2-4,5)/sin(2-50°)]" =27,8-1,32".

С учетом необходимости контроля однажды отраженным лучом ширина зоны сканирования (точнее, максимальное расстояние от оси шва)

Атах = 2 h tga = 2 • 50 ■ tg50° = 120 мм

Отсюда расстояния от оси шва до следую­щих линий сканирования (с точностью до 1 мм):

Х2 = 37 мм; A3 =49 мм; А4 = 64 мм; А5=85мм; Х6=112мм; Х2 = 148 мм

(*7>*тах)-

В процессе сканирования нужно об­наружить не только продольные дефекты, ориентированные вдоль шва, но также дефекты, плоскость которых не лежит в плоскости оси шва. Для этого при скани­ровании, направляя преобразователь в основном перпендикулярно оси шва, его постоянно поворачивают на угол 10 ... 15°. Однако при быстром перемещении преобразователя это не исключает воз­можности пропуска дефекта. Для повы­шения надежности выявления дефектов в ответственных сварных соединениях, как отмечалось выше, рекомендуется прово­дить контроль три раза: направляя преоб­разователь перпендикулярно оси шва, раз­ворачивая его на угол 10 ... 15° влево и вправо от основного направления (см. рис. 5.1, б).

Контроль на поперечные трещины.

Специфичной задачей контроля сварных соединений является выявление трещин, расположенных поперек шва (см. рис. 5.1, б Д4). Эти трещины возникают в сталях, склонных к трещинообразованию, при грубых нарушениях технологии сварки, поэтому для многих сварных соединений такой контроль не предусмотрен.

Наиболее часто поперечные трещины возникают в корневой зоне швов, выпол­ненных двусторонней сваркой без подог­рева, имеют малую шероховатость по­верхности, и отражение от них носит в основном зеркальный характер, что за­трудняет их обнаружение. Поперечные трещины очень опасные дефекты, поэтому

для их выявления обычно повышают чув­ствительность в два раза или более по сравнению с контролем на продольные дефекты.

Ранее упоминались схемы контроля при поиске поперечных трещин. На рис.

5.1, б показана схема контроля по снятому валику. На рис. 5.6, а показана схема кон­троля прямым лучом с указанием необхо­димости разворота преобразователя влево и вправо для более надежного обнаруже­ния различно ориентированных дефектов [350]. Контроль одним преобразователем должен проводиться на высокой чувстви­тельности, что часто приводит к значи­тельной перебраковке по другим мелким дефектам или даже структурным шумам. Схема применяется для контроля швов небольшой толщины (до 20 мм).

Значительно большая реальная чув­ствительность к поперечным трещинам достигается при применении двух преоб­разователей, расположенных по схеме тандем (рис. 5.6, б). Эту схему рекоменду­ется применять для контроля швов тол­щиной более 20 мм. Для прозвучивания шва на всю толщину необходимо взаимно перемещать преобразователи, как реко­мендовано в разд. 2.2.5.1.

На рис. 5.6 также показаны способы прозвучивания сварных швов на попереч­ные трещины без зачистки валика шва, которые поясняются далее. Схема прозву­чивания одним преобразователем по ос­новному металлу (рис. 5.6, в) самая про­стая и наименее надежная. Значительно большая чувствительность к выявлению поперечных трещин достигается при ис­пользовании двух преобразователей, рас­положенных по обеим сторонам валика под углом к шву. Такая схема способству­ет появлению значительно большего по амплитуде сигнала от той же трещины. Обе эти схемы применяются для контроля швов толщиной до 20 мм.

В случае контроля швов большой толщины можно применять эхозеркаль­ный метод контроля при размещении пре­образователей по варианту тандем-дуэт (стредл, рис. 5.6, г). В этом случае проис­ходит зеркальное отражение от верти­кального дефекта и достигается макси­мальная амплитуда эхосигнала. Однако для обеспечения прозвучивания всего се­чения шва по высоте необходимо взаим­ное перемещение преобразователей, как показано на рис. 2.3, б. Разновидностью этого варианта прозвучивания являются использование углов ввода, близких к 57° (т. е. к третьему критическому при падении на вертикальный дефект), и регистрация трансформированных на дефекте и пере - отраженных от донной поверхности про­дольных волн.

Последние способы позволяют вести контроль без снятого валика шва, что яв­ляется их преимуществом, но они связаны с разработкой приспособлений для креп­ления ПЭП. Сравнительная эффектив­ность способов не установлена. На прак­тике очень часто контроль проводят по снятой заподлицо с основным металлом валику шва одним ПЭП.

При контроле на поперечные трещи­ны кольцевых швов трубопроводов диа­метром менее 300 мм поверхность преоб­разователя необходимо притереть к трубе. Если толщина стенки трубы Н > 40 мм, а диаметр менее 325 мм, применяют преоб­разователи с углом ввода 50°, если Н < 40 мм, а диаметр более 325 мм, при­меняют преобразователи с углом ввода 70°.