Эквивалентная площадь (эквива­

лентный диаметр) дефекта - это площадь (диаметр) плоскодонного отверстия, рас­положенного в таком же материале и на той же глубине, что и дефект ОК, дающе­го такую же амплитуду эхосигнала. От­ношение эквивалентной площади к реаль­ной площади дефекта называют коэффи­циентом выявляемости дефекта при кон­троле эхометодом К,. Поделив на него эквивалентную площадь 5Э, можно оце­нить реальную площадь S компактного (непротяженного) дефекта: S = SJ К3.

Прямой способ определения эквива­лентной площади - подбор соответст­вующего плоскодонного отверстия в СОП. Вместо плоскодонных отверстий можно использовать другие типы отражателей (например, при контроле наклонным пре­образователем — сегментные отражатели, зарубки), которые пересчитывают в плос­кодонные отверстия с помощью формул акустического тракта. Косвенный, но бо­лее удобный способ определения эквива­лентной площади - с помощью АРД диа­грамм. Если АРД диаграммы для исполь­зуемого преобразователя нет или контро­лируется изделие малого диаметра, для которого АРД диаграммы также отсутст­вуют, приходится изготовлять СОП.

Методика расчета АРД диаграммы для любых преобразователей освоена ЦНИИТмашем. Особенно удобна система АРД-универсал (см. разд. 3.1.3), позво­ляющая построить индивидуальные АРД диаграммы для конкретного преобразова­теля после несложных измерений.

СОП и изделие должны иметь одина­ковое качество поверхности ввода. Это проверяют тем же дефектоскопом с дат­чиками ДШВ и в случае несоответствия вводят поправки (изготовитель датчиков - НПО "ЦНИИТмаш").

Применение АРД диаграмм ограни­чивается кривизной поверхности изделия [135]. При контроле прямым преобразова­телем диаметром D (в мм) диаграмму для плоской поверхности можно применять для стального изделия с выпуклой цилин­дрической поверхностью радиусом R (в мм), когда выполняются одновременно

два условия:

R>D2/(4... 8); R>0,16D2/, (3.2)

где /- частота, МГц.

Первое из этих неравенств связано с тем, что краевые части плоского преобра­зователя не будут контактировать с ци­линдрической поверхностью изделия. Цифра 4 в нем соответствует обычным условиям контроля, а цифра 8 - обильно­му применению густой контактной смаз­ки.

Второе неравенство связано с расфо­кусирующим действием жидкой контакт­ной среды между преобразователем и из­делием, которая имеет форму плосковог­нутой линзы. Совмещение шкал амплитуд АРД диаграммы и аттенюатора при кон­троле по цилиндрической поверхности необходимо выполнять по СОП с кривиз­ной поверхности, близкой к кривизне ОК. Можно использовать донный сигнал от цилиндрического изделия с учетом отме­ченного далее уточнения.

Отражающая вогнутая поверхность цилиндрического ОК при контроле пря­мым преобразователем подобна донной поверхности в плоскопараллельном ОК. Согласно геометрическим построениям [191], она дает такую же амплитуду эхо - сигнала, как донная поверхность в таком ОК. Лучи фокусируются вогнутой по­верхностью, но ближе к поверхности вво­да происходит расфокусировка (рис. 3.11). Более точные исследования Л. В. Басацкой и др. показали, что амплитуда эхосигнала от вогнутой донной поверхности зависит от отношений диаметра цилиндра 2R к длине волны X и отношения диаметров преобразователя и цилиндра D/2R.

Пример 3.3. Контроль вала какого диа­метра 2R можно выполнять прямым преобразова­телем диаметром 12 мм на частоте 2,5 МГц, поль­зуясь АРД диаграммой для плоской поверхности ОК?

Из условий (3.2) находим

2R > 2 -122/4 = 72 мм;

2Д > 2-0.16-122 -2,5 = 115,2 мм.

Более жестким является второе условие, со­гласно которому диаметр вала должен быть больше 115 мм, но совмещение шкал амплитуд АРД диаграммы и аттенюатора необходимо вы­полнять по донному сигналу СОП из того же вала на участке, где дефекты отсутствуют. Поскольку диаметр вала значительно больше длины ближней зоны преобразователя, донные сигналы от вогну­той поверхности цилиндра и плоской поверхно­сти одинаковы.

Сравнение различных способов из­мерения эквивалентной площади дефектов

при контроле сварных соединений (по плоскодонным отверстиям, по АРД диа­граммам с настройкой по двугранному углу или по СО) по точности [273] показа­ло, что все способы имеют одинаковую точность для среднелегированных сталей. Относительная погрешность выполнения этой операции составляет ±(0,3 ± 0,1) с доверительной вероятностью 0,68. Эту оценку, по-видимому, можно распростра­нить также на контроль поковок прямыми преобразователями. Она касается также точности настройки чувствительности на уровень фиксации или браковки.

Реальную площадь компактных де­фектов очень приближенно оценивают, деля эквивалентную площадь на коэффи­циент выявляемое™. Для поковок и про­ката он равен 0,15 ... 0,4, а для сварных швов - 0,01 ... 0,1 (данные В. Е. Белого). Более точно коэффициент может быть определен для конкретных изделий, тех­нологий и материалов путем набора ста­тистических данных по вскрытию реаль­ных дефектов.

На рис. 3.12 показана полученная В. Г. Щербинским [350] по данным собст­венных измерений и литературным источ­никам зависимость эквивалентного диа­метра d3 от реальных размеров компакт­
ных дефектов Ьд в вертикальной плоско­сти сварного соединения. Для дефектов малого размера (до 1,5 ... 2 мм) корреля­ция плохая, а для дефектов большего раз­мера прослеживается определенная зави­симость, причем разная для объемных и плоскостных дефектов. Применение для обнаружения трещин метода тандем резко увеличивает амплитуду эхосигнала, а ко­эффициент выявляемое™ близок к единице.

Для протяженных плоских дефектов типа расслоений в листах и плитах экви­валентную площадь 5 используют как ме­ру отражательной способности дефекта, характеризующую степень его раскрытия, заполненность инородными веществами [135].

При исследовании дефектов, распо­ложенных вблизи донной поверхности ОК (например, трещин на внутренней поверх­ности трубы), часто возникает задача оп­ределения их развития по глубине. Это выполняют либо измерением максималь­ной амплитуды эхосигнала от дефекта как от углового отражателя при контроле на­клонным преобразователем, либо по вре­мени пробега дифракционных волн. В первом случае строят тарировочную кри­вую зависимости амплитуды эхосигнала от глубины рисок, имитирующих трещи-

ны, для конкретного типа преобразовате­ля. Оптимальный угол ввода при этом 45°. Обычно глубина дефектов, измеряемых по амплитуде эхосигнала, < 5 мм, а для де­фектов, измеряемых дифракционным ме­тодом, глубина неограниченна и точность измерения выше.