Методики контроля и норматив­ные документы. Основной НТД в России по УЗ-контролю листового проката из уг­леродистой и легированных сталей, в том числе двухслойной, толщиной 0,5... 200 мм - ГОСТ 22727-88. Кроме него достаточно широкую область применения имеет доку­мент [320], а также ОСТ [182], действую­щий на судостроительных предприятиях. По мнению авторов, не существует техни­ческих препятствий к распространению ГОСТ 22727-88 на контроль цветных ме­таллов, как это делает ОСТ [182], вполне пригодный для применения в других от­раслях.

Документы [320] и [182] распростра­няются также на штампованные заготовки из листов с радиусом кривизны > 50 [320] и > 500 мм [182]. Плиты и листы толщи­ной > 3 мм контролируют продольными волнами в направлении толщины. На ав­томатических установках с иммерсион­ным контактом или с ЭМА-преобразова - телями контроль ведут эхо-, эхосквозным, теневым и многократно-теневым метода­ми. Далее оговорено применение наклон­ных поперечных волн и волн в пластинах.

Для уменьшения объема работы при ручном контроле довольно широко ис­пользуют контроль вдоль линий или в уз­лах сетки с размерами 100 х 100 ... 200 х х 200 мм. Кромки листов под сварку кон­тролируют в полном объеме, так как де­фекты кромки при сварке могут развиться и перейти в наплавленный металл. При­меняют частоты 2 ... 5 МГц.

Уровень фиксации при контроле эхо- методом обычно устанавливают > 3 мм2. При контроле другими методами стремят­ся добиться такой же эквивалентной чув­ствительности (однако это не означает, что чувствительность должна обеспечи­вать выявление тонкого диска такого же диаметра, как при эхометоде). Наиболее распространенный реальный дефект стальных листов - полупрозрачное рас­слоение, обычно содержащее включения из оксида кремния или марганца. При контроле различными методами стремятся выявлять одинаковые дефекты этого типа.

ГОСТ 22727-88 указывает возмож­ные методы УЗ-контроля листов (табл. 3.8), способы настройки чувствительности, рекомендует значения параметров, опре­деляющих чувствительность и допусти­мые отклонения от этих параметров. По­ясним некоторые термины таблицы.

За начало отсчета при контроле с по­мощью продольных (в основном) и попе­речных волн всеми методами, кроме эхо - и эхосквозного, принимают амплитуду первого донного или первого сквозного сигнала на участках листового проката, не содержащих несплошностей. При контро­ле эхосквозным методом за начало отсчета принимают амплитуду первого прошед­шего (сквозного) сигнала на произвольном участке листа или без листа, в иммерси­онной жидкости. При контроле эхомето - дом за начало отсчета принимают ампли­туду первого эхосигнала от искусственно­го отражателя СО.

Толстолистовой прокат толщиной > Я (точная граница Я не указана, по - видимому, она равна 15 мм) контролиру­ется продольными волнами. Условную площадь дефекта определяют площадью фигуры, очерченной граничной линией (по которой перемещается центральная точка прямого преобразователя, когда оп­ределяются размеры дефекта).

Граница устанавливается по абсо­лютным признакам. При контроле эхо - и эхосквозным методами считают, что в пределах дефекта регистрируют один или несколько сигналов от несплошностей, амплитуда хотя бы одного из которых равна или превышает уровень, соответст­вующий заданной чувствительности. При контроле теневым или многократно­теневым методом в пределах дефекта ре­гистрируют уменьшение амплитуды пер­вого или второго прошедшего через лист импульса до или ниже уровня, соответст­вующего заданной чувствительности. При контроле ЗТ-методом в пределах дефекта фиксируют уменьшение амплитуды дон­ного сигнала до или ниже уровня, соот­ветствующего заданной чувствительности.

В государственном стандарте для листового проката сформулированы тре­бования к сплошности (табл. 3.9) на осно­ве использования следующих измеряемых

характеристик дефектов (несплошностей):

- чувствительности контроля (опре­деленной по табл. 3.8);

- минимально учитываемой S и мак­симально допустимой S2 условных площа­дей дефектов;

- условной площади максимально допустимой зоны дефектов S3;

- относительной условной площади (S, %), определяемой долей площади, за­нимаемой дефектами всех видов (Si, S2 и Sx) на любом квадратном участке поверх­ности единицы листового проката площа­дью 1 м2, или долей площади, занимаемой дефектами всех видов на всей площади единицы листового проката;

- максимально допустимой условной протяженностью дефектов L.

Несплошности, расположенные в од­ной или нескольких плоскостях по толщи­не листового проката, объединяют в одну несплошность, если расстояние между их условными границами меньше значения, установленного НТД. При отсутствии ука­заний в НТД считают, что это расстояние 30 мм.

При автоматизированном контроле на установках, обеспечивающих сплошное сканирование поверхности листового про­ката, за условную площадь несплошно­стей металла принимают фактическую площадь соответствующих записей на дефектограмме, полученную при заданной чувствительности контроля. Условная площадь объединенных несплошностей при этом равна сумме их учитываемых условных площадей.

Скопления несплошностей, каждая из которых имеет условную площадь меньше учитываемой St, отстоит от другой на < 30 мм, объединяют в зону несплошно­стей. Условная площадь зоны несплошно­стей S3 равна площади части листа, нахо­дящейся в пределах контура, охватываю­щего все входящие в нее несплошности.

3.8. Способы контроля листов Метод Тип ВОЛНЫ Способ задания Обо- значе­ ние пара­ метра Величина параметра Способ на­стройки чув­ствительности Условное обозначение характеристи­ ки Наиме­ нование Обозначе­ ние Номинальная Предельное отклонение Эхо- э Продольная, поперечная Диаметр плоскодонно­го отверстия, мм D 3 ±0,12 По СОП с плоскодон­ными отвер - стиями или АРД диа­граммам D33 5 ±0,15 D53 8 D83 Продольная, поперечная, нормальная Амплитуда эхосигнала от начала отсче­та, дБ А 24 ±2 По НТД А24Э 16 А16Э 8 А8Э Нормальная Диаметр сквозного отверстия, мм Т 1,6 ±0,1 По СОП Т1,6Э 3 ±0,12 тзэ 5 ±0,15 Т5Э Эхо- сквоз­ ной эс Продольная Амплитуда эхосквозного сигнала от начала отсче­та, дБ А 24 ±2 По НТД, без СОП А24СЭ 20 А20СЭ 16 А16СЭ 12 А12СЭ 8 А8СЭ

 

Окончание табл. 3.8

Метод			Обо-	Величина параметра	Способ
Наиме­ нование	Обозначе­ ние	Тип волны	Способ задания	значе­ ние пара­ метра	Номинальная	Предельное отклонение	настройки чувствитель­ ности
					20
			Амплитуда		(16)
Тене-	т		СКВОЗНОГО сигнала от начала отсче-		14
вой			(12)
			та, дБ		(10)
					(8)
		Продольная, поперечная	Амплитуда		16		По НТД, без СОП
Много-		второго эхо-	А	12	±2
кратно­ теневой	мт	сквозного сигнала от начала отсче-		8
			та, дБ
			Амплитуда		20
Зер-			донного эхо-		14
кально-	зт		сигнала от
теневой			начала отсче-		8
			та, дБ

Условное обозначение характеристи­ ки

А8МТ2

А203Т А143Т

Примечания.

1. При контроле листового проката многократно-теневым методом шкалу чувствительности контроля устанавливают для второго про­шедшего импульса при измерении его амплитуды относительно амплитуды первого прошедшего (теневого) импульса, сформированных одним и тем же зондирующим импульсом.

2. Значения чувствительностей, указанных с скобках, разрешается применять в зависимости от возможностей аппаратуры. 3 Допускается при согласовании НТД на листовой прокат применять другие значения чувствительности.

3.9. Показатели сплошности толстолистового проката Класс сплош­ ности Обозначение характеристики Показатели сплошности L, мм Su см2 см2 м2 S, % на 1 м2, не более на площадь одного листа 01 По согласованию изготовителя с потребителем 0 А24Э, А24ЭС + + A20TD33 5 20 1,0 1,0 0,3 30 для//<60 мм, 50 для Н > 60 1 А16Э, А16Э + + А20Т, D33 10 50 2,0 2,0 0,5 50 2 А8Э, А8ЭС + + А20Т, D83, А8МТ2 + А20Т 20 100 3,0 1,0 100 3 D83, А14Т, (А12Т), (А16Т) 50 250 - 5,0 2,0 200

Примечания.

1. Погрешность измерения условных площадей (размеров) несплошностей указывают в технической документации на контроль.

2. Показатель сплошности L применяют при дискретном линейном сканировании и для оценки сплошности прикромочных зон листового проката.

При обнаружении несплошностей, примыкающих к боковым и торцовым неконтролируемым зонам листового про­ката, их условные границы продлеваются до кромок. Классы и соответствующие им показатели сплошности указывают в НТД на металлопродукцию.

Сплошность листового проката ста­лей, выплавленных а вакуумных дуговых, индукционных электропечах или с приме­нением специальных переплавов, в случае контроля их эхометодом при ручном ска­нировании (по договоренности изготови­теля с потребителем, т. е. кл. 01) может характеризоваться по результатам контро­ля:

- минимальным учитываемым экви­валентным размером D0 дефектов (уров­нем фиксации);

- их максимальным допустимым эк­вивалентным размером D,

- числом N непротяженных дефектов с эквивалентным размером от D0 до Д, допускаемых на всей площади листа или ее части. При этом величины D0 и Д вы­бирают из ряда 2,0; 2,5; 3,0; 5,0; 6,0; 8,0 мм.

Унифицированная методика [320] предусматривает, что в зависимости от требований технических условий и произ­водственно-технологической документа­ции (ПТД) листы и штамповки подверга­ются контролю в различном объеме с применением прямых и наклонных преоб­разователей. В случае, если в ПТД нет указания на объем проведения контроля, листы и штамповки подвергают сплошно­му контролю всего металла с направлени­ем УЗ по нормали к плоскости листа.

Специфические требования возника­ют при контроле двухслойных листов. Чаще всего это лист из углеродистой ста­ли, плакированный антикоррозионной аустенитной сталью. В этом случае дефек­ты в основном, плакирующем слоях и зоне соединения слоев учитываются раздельно. Иногда требуется учитывать только де­фекты в зоне соединения слоев.

Листы толщиной < 6 мм часто кон­тролируют эхометодом или теневым ме­тодом с помощью волн Лэмба. Контакт при этом предусматривают лишь в зоне расположения преобразователей, осталь­ную поверхность листа делают свободной. При ручном контроле применяют эхоме - тод.

В [425, с. 760/272] рассмотрено при­менение для контроля не только обычно используемых волн Лэмба с вертикальной поляризацией плоскости колебаний, но и горизонтально поляризованные 5Я-волны Лэмба. Рассчитаны коэффициенты отра­жения и прохождения для низших мод (дь SHt) при наличии искусственного дефекта в форме полуэллипса. Для SHt-моды ко­эффициенты, как правило, больше, их ос­цилляции при изменении размеров дефек­тов меньше, что говорит о целесообразно­сти применения этой моды для контроля, однако ее возбуждение - непростая зада­ча.

В [425, с. 290/167] рассмотрен вопрос применения волн Лэмба с вертикальной поляризацией для контроля довольно тол­стых листов 5 ... 25 мм. Волны Лэмба по­зволят контролировать стенки химических реакторов без сканирования на расстоянии 200 ... 300 мм.

Для возбуждения волн Лэмба в тол­стых пластинах нужны наклонные преоб­разователи больших размеров, чтобы воз­никала интерференция многократно отра­женных объемных волн Это необходимое условие для образования из них волн Лэмба (см. разд. 1.1.2). Особенно неудоб­но применение больших наклонных пре­образователей при контроле искривлен­ных поверхностей сосудов, труб Недоста­ток устраняется применением ФР с соот­ветствующим шагом.

Применяли моды до, so и S#0. Для по­следней из этих мод отмечено наличие больших помех, коррелированных с по­лезным сигналом. Для сосудов, заполнен­ных жидкостью, наиболее благоприятно применение моды До-

Сопоставление методик и нормы контроля листов, действующие в Рос­сии, США и ФРГ. Анализ выполнен Е. Ф. Кретовым [245, т. 3]; ему же принад­лежат комментарии. В России при контро­ле листового проката показатели сплош­ности и требования к чувствительности устанавливаются НТД на сосуды давления или другие объекты. Их выбирают из по­казателей, приведенных в ГОСТ 22727-88. Например, согласно ОСТ [261] эти требо­вания соответствуют классу сплошности 01 по ГОСТ 22727-88.

В особо ответственных случаях для листового проката могут применяться специальные, существенно более жесткие требования. Так, в соответствии с техни­ческими условиями на корпуса реакторов для АЭС (ТУ 108.765-78) регистрируются несплошности эквивалентной площадью 10 мм2, что соответствует плоскодонному отверстию диаметром 3,6 мм.

Требования по методике контроля листового проката и способам оценки ка­чества в США определяются Кодом ASME [356]. Эти требования идентичны техническим условиям Американского общества по испытанию материалов (ASTM). Контроль выполняется эхо - и ЗТ - методами.

Кодом предусматриваются три спо­соба сканирования по выбору изготовите­ля: непрерывно по линиям прямоугольной сетки с размером стороны ячейки 230 мм; вдоль непрерывных параллельных линий поперек листа с расстоянием между ними 100 мм; вдоль непрерывных линий, парал­лельных оси листа, с расстоянием между ними < 76 мм. Зона шириной 51 мм от любого края листа контролируется не по сетке, а в полном объеме.

В США в соответствии со стандарт­ной методикой контроля листов SA 578, включенной в Код ASME [356], чувстви­тельность контроля должна быть такой, чтобы первый донный сигнал составлял 75 % высоты экрана дефектоскопа (уро­вень фиксации по российской терминоло­гии). При этой чувствительности должны быть зарегистрированы все участки, даю­щие уменьшение донного сигнала на 50 % (на 6 дБ) относительно уровня фиксации, в которых регистрируются эхосигналы от дефектов с амплитудой, равной или боль­шей, чем 50 % амплитуды донного сигна­ла.

По Коду ASME недопустимы дефек­ты, которые находятся в одной и той же плоскости (в пределах 5 % толщины лис­та) и не могут быть заключены в круг диа­метром 75 мм, а также два или более зарегистрированных дефекта, находящих­ся в одной и той же плоскости, каждый из которых в отдельности может быть за­ключен в круг диаметром 75 мм, но при этом они отделены друг от друга расстоя­нием, меньшим, чем наибольший размер меньшего дефекта, а все дефекты вместе не могут быть заключены в круг диамет­ром 75 мм. Могут быть применены и бо­лее жесткие пределы допустимости по соглашению между изготовителем и за­казчиком.

Требования по методике контроля допустимости несплошностей и чувстви­тельности в Германии устанавливаются отраслевыми правилами или технически­ми условиями. Так, в ядерной энергетике регламентирующими являются Правила комитета по ядерной безопасности КТ А

3201.1 [409], в металлургии - условия по­ставки SEL 072 [413].

Правила КТА 3201.1 разделяют пре­делы допустимости для зон свариваемых кромок и патрубков и прочих объемных зон. Для первых расстояние между отра­жателями не должно быть <100 мм. Для прочих зон допускаются отражатели пло­щадью до 1000 мм2. В соответствии с тре­бованиями SEL 072 при чувствительности, настроенной по плоскодонному отражате­лю диаметром 5 мм, регистрируют не - сплошности площадью 0,5 ... 10 см2 для основной поверхности листа и 0,5 ... 1 см2 для краевой зоны. Конкретные значения зависят от группы качества, к которой отнесен лист.

Сравнительный анализ, проведенный по отечественным, американским и не­мецким документам, показывает следую­щее. В российском и американском доку­ментах используется ЗТ-метод контроля. Нормы по коду ASME значительно мягче. В правилах КТА 3201.1 требования по ЗТ - методу не указаны.

Сравнительные данные при контроле листов эхометодом, приведенные к пло­щади плоскодонного дискового отражате­ля, свидетельствуют, что наиболее жест­кие требования по пределу регистрации (т. е. по чувствительности контроля) суще­ствуют в российских стандартах и техни­ческих условиях, а также в немецких ус­ловиях SEL 072 [413]. В КТА 3201.1 они менее жестки. В документах США эти требования значительно мягче.

При контроле по нормам США реги­стрируются только весьма грубые дефек­ты, представляющие собой полные рас­слоения размерами >10 мм. При контроле по нормам России и Германии выявляют­ся не только полные расслоения, но и час­тично звукопрозрачные дефекты, которые в дальнейшем могут стать причиной рас­слоений.

Для листов специального назначения требования документов России также жестче, чем США, за исключением тол­щины до 100 мм: по нормам США мини­мально регистрируемый дефект в 2 раза меньше, чем по российским.

Отечественные и немецкие докумен­ты не предусматривают контроль листово­го проката наклонным преобразователем. Когда это необходимо, в нашей стране применяют соответствующие нормы для поковок, которые также значительно жестче требований США по контролю листов наклонным преобразователем.

Пределы допустимости по площади несплошностей для листового проката в России и США практически совпадают и ограничиваются кругом диаметром 70 ... 75 мм независимо от толщины листа. В некоторых спецификациях кода ASME для толщин > 150 мм диаметр этого круга предполагается равным половине толщи­ны листа. По немецким нормам пределы допустимости также независимы от тол­щины листа, но в целом в 5 раз превыша­ют требования отечественных норм.

По плотности дефектов на 1 м2 лис­тового проката толщиной до 120 мм не­мецкие нормы несколько жестче наших. В американских нормах требования по плотности отсутствуют. В целом можно отметить, что по пределам допустимости рассматриваемые нормы УЗ-контроля листового проката довольно близки.

Методика ручного контроля. О ме­тодике ручного контроля продольными волнами говорилось ранее, в частности при рассмотрении [320] и методики, при­нятой в США [356]. ОСТ [182] рекомен­дует листы толщиной > 15 мм контроли­ровать продольными волнами, толщиной 6 ... 15 мм - продольными или попереч­
ными, < 6 мм - нормальными. Контроль выполняют на частоте 2,5 МГц РС - преобразователем при толщине изделий до 50 мм включительно, PC - и прямым преобразователями при толщине изделий > 50 мм.

Контроль поперечными и нормаль­ными волнами по ОСТ [182] рекомендует­ся осуществлять только эхометодом с на­стройкой чувствительности по сквозным отверстиям. Контроль выполняется на­клонными преобразователями в направле­нии вдоль и поперек направления прокат­ки. Контроль поперек направления про­катки обеспечивает лучшее выявление наиболее часто встречающихся дефектов типа рисок, трещин и других, ориентиро­ванных в направлении прокатки.

Для контроля нормальными волнами рекомендуется конструкция преобразова­теля с переменным углом ввода, типа по­казанного на рис. 2.17, а. После выбора оптимального угла призмы рекомендуется изготовить преобразователь с постоянным выбранным углом ввода. Точность вос­произведения экспериментально выбран­ного угла призмы должна быть ±0,5°. В

преобразователях рекомендуется исполь­зовать пьезоэлементы прямоугольной формы шириной 12 ... 18 мм и длиной (в плоскости падения) 20 ... 30 мм.

В табл. 3.10 указаны некоторые ис­пользуемые для контроля моды нормаль­ных волн и значения произведения часто­ты на толщину листа fH, при которых их можно применять. Оптимальны для кон­троля моды S], ai и л'2. Контроль изделий толщиной > 3 мм целесообразно выпол­нять как симметричной, так и несиммет­ричной модами из-за разного их отраже­ния от дефектов, расположенных на раз­ной глубине. Участки листа, где обнару­жены дефекты при контроле нормальными волнами, рекомендуется дополнительно проконтролировать прямыми или РС - преобразователями.

Исходя из возможностей дефекто­скопической аппаратуры и толщины лис­та, выбирают параметр fH, при котором будет выполняться контроль. С учетом материала листа и его коэффициента Пу­ассона v по дисперсионным кривым (рис. 1.10, а) определяют с/ - фазовую скорость нормальной волны, после чего вычисляют угол призмы из соотношения

P^arcsinfcn/cJ,

где сп - скорость продольных волн в мате­риале призмы.

Далее угол Р уточняют эксперимен­тально непосредственно по ОК (или об­разцу из него) с помощью преобразовате­ля с переменным углом ввода. Для этого определяют угол, близкий к расчетному, при котором достигается максимум ам­плитуды эхосигнала от кромки изделия (образца) или сквозного отверстия. Для массового контроля листов необходимо изготовить преобразователь с постоянным углом, как упоминалось выше.

Чувствительность, соответствующую уровню фиксации, настраивают по верти­кальному отверстию заданного диаметра То в СОП, аналогичном ОК. Затем чувст­вительность повышают до поискового уровня. Уровни чувствительности задают­ся НТД.

На поверхность ОК наносят каран­дашом или фломастером линии, вдоль которых должен перемещаться преобразо­ватель. Разметку рекомендуется выпол­нять в соответствии со схемой, приведен­ной на рис. 3.62; на ней линии перемеще­ния преобразователя штриховые. За один проход контролируется полоса изделия шириной /]. Расстояние /оь отсчитываемое от точки ввода преобразователя, - мертвая зона. В данном случае под ней понимается расстояние от преобразователя, где выяв­лению заданного дефекта мешают помехи преобразователя.

Контактную жидкость наносят ки­стью вдоль линии перемещения преобра­зователя. Брызги и подтеки контактной жидкости в направлении прозвучивания должны быть удалены, так как жидкость влияет на распространение нормальных волн. К чистоте поверхности ОК предъяв­ляются повышенные требования. В каче­стве контактной жидкости рекомендуется использовать 30 %-ную смесь этилового спирта с водой.

Ширина зоны L = 1 + /0ь контроли­руемой за один проход преобразователя, определяется как расстояние между вер­тикальным отверстием диаметром Т0 в СОП и точкой ввода преобразователя, при котором амплитуда эхосигнала от отвер­стия превышает, по крайней мере, в 2 раза максимальный уровень помех преобразо­вателя. Мертвая зона перед преобразова­телем /оі определяется как минимальное расстояние между точкой ввода преобра­зователя и отверстием диаметром Т0 в об­разце, при котором последнее уверенно фиксируется.

Проверка ведется на поисковой чув­ствительности. Ширина полосы изделия, контролируемой за один проход преобра­зователя, равна l=L-10.

Как показано на рис. 3.62, преобразо­ватель перемещают вдоль штриховой ли­нии 1-1 и контролируют полосу 1 = L, - /ш. Далее преобразователь перемещают вдоль штриховой линии 2-2 и контролируют полосу /2 = Z.2 - hi- Проконтролировав весь лист в указанном направлении, преобразо­ватель разворачивают на 180° и повторяют контроль в обратном направлении, напри­мер перемещают преобразователь вдоль штриховой линии п-п и контролируют полосу /„ = L„ - /0„.

Существует неконтролируемая зона вдоль кромок листа. Ширина неконтроли­руемой зоны вдоль продольной кромки (расположенной вдоль направления про­катки) определяется как минимальное рас­стояние между кромкой листа и отверсти­ем диаметром 7о при ширине зоны про­звучивания L, при котором отверстие уве­ренно фиксируется. Ширина неконтроли­руемой зоны вдоль продольной кромки изделия определяется поисковой чувстви­тельностью.

В качестве рабочего интервала раз­вертки принимается интервал между от­ражениями от сквозного отверстия в об­разце при расстоянии между ним и точкой ввода преобразователя, равном /0 (начало рабочего интервала) и I + 10 (конец рабоче­го интервала). Если испытательные образ­цы при контроле не применяются, для на­стройки рабочего интервала развертки может быть использована кромка изделия

Поиск несплошностей при контроле нормальными волнами проводится плав­ным перемещением преобразователя вдоль намеченных линий со скоростью < 30 мм/с. Наличие акустического контак­та преобразователя с изделием проверяют визуально по отсутствию воздушной про­слойки под призмой преобразователя.

Рекомендуемые параметры контроля некоторых изделий нормальными волнами приведены в табл. 3.11. О наличии внут­ренних несплошностей в изделии свиде­тельствует появление в рабочем интервале развертки эхосигналов, не связанных с отражениями от неровностей поверхности (вздутий, вмятин, царапин и т. п.), ампли­туда которых равна или превышает (с уче­том расстояния между точкой ввода пре­образователя и дефектом) величину, соот­ветствующую заданной чувствительности.

Ориентировочное местоположение выявленных дефектов определяется с по­мощью пальпирования пассивным инди­катором: пальцем, смоченным в контакт­ной смазке, ватным тампоном, войлоком или губкой. Перемещая индикатор по по­верхности, находят границу перехода от области, где пассивный индикатор уменьшает амплитуду отраженного от несплошности сигнала, к области, где он не влияет на сигнал от несплошности.

Оценке подлежат следующие пара­метры зафиксированных несплошностей' условная протяженность в направлении,

Излучатель

Рис. 3.63. Путь лучей (я) и последовательность принятых сигналов (б)
при контроле листа установкой "Дуэт-5" эхосквозным методом

совпадающем с направлением прокатки; расстояние между несплошностями; коор­динаты проекции несплошностей на по­верхность изделия. Под условной протя­женностью несплошности понимается расстояние между крайними положениями середины передней грани призматическо­го преобразователя, в которых амплитуда эхосигнала от несплошности достигает величины, соответствующей уровню фик­сации. Условная протяженность определя­ется смещением преобразователя без из­менения его ориентации при постоянном расстоянии между несплошностью и точ­кой ввода преобразователя.

При контроле многократно отражен­ными поперечными волнами применяют преобразователь с углом плексигласовой призмы 40° (угол ввода ~ 50°) на частоту

2,5 МГц. Поиск несплошностей проводят
продольно-поперечным перемещением преобразователя в пределах полосы ши­риной 30 мм со скоростью < 100 мм/с и с шагом, не превышающим радиуса пьезо­элемента преобразователя.

Техника контроля сходна с приме­няемой при контроле нормальными вол­нами. При оценке несплошностей услов­ная протяженность измеряется в двух вза­имноперпендикулярных направлениях (вдоль и поперек направления прокатки).

Аппаратура для контроля листов. Требования к аппаратуре для ручного кон­троля листового проката в основном сов­падают с требованиями к аппаратуре для контроля поковок. Листовой прокат часто контролируют на автоматических или ме­ханизированных установках. Правиль­ность работы установок проверяют в со­ответствии с инструкцией к ним. Также

совпадают требования к СОП (в ГОСТ 22727-88 они названы контрольными об­разцами) при контроле продольными волнами.

В качестве примера высококачест­венной автоматической установки для контроля листового проката объемными волнами ниже рассмотрена разработанная В. М. Веревкиным и др. установка типа "Дуэт-5", выпускаемая фирмой "Рисон" (при С.-Петербургском электротехниче­ском университете) [60]. Установка рабо­тает в потоке прокатного стана "3600", ведет контроль необрезанных раскатов толщиной 6 ... 60 мм, шириной до 3600 мм и длиной до 30 м на скорости 0,2 ... 1 м/с с расстоянием между листами 0,2 ... 0,5 м.

Установка имеет 384 канала и ис­пользует при прозвучивании одновремен­но три метода контроля: теневой, много­кратно-теневой и эхосквозной. Схема рас­пространения УЗ показана на рис. 3.63. Данные о результатах прозвучивания со­держатся в памяти ЭВМ. Она обрабатыва­
ет и выполняет оценку качества по ГОСТ 22727-80 или по любому зарубежному стандарту на требуемом уровне чувстви­тельности.

Акустическая система состоит из двух линеек с преобразователями, распо­ложенными строго одна над другой. Рас­стояние между линейками 200 мм. Кон­троль выполняется в иммерсионной ванне. Транспортировка листа осуществляется рольгангами. Иммерсионная жидкость - техническая вода оборотного цикла. Сис­тема гидросбива удаляет с поверхности листа отслаивающуюся окалину, загряз­нения и воздушные пузырьки. Имеется система очистки преобразователей. Оста­ются неконтролируемые прикромочные зоны шириной < 10 мм. Волнистость и коробоватость листа < 12 мм/м, требова­ния к качеству поверхности не предъяв­ляются.

Применению эхометода в автомати­ческих иммерсионных установках для контроля листов мешает, в частности, на-

личие мертвой зоны. Для ее сокращения предложено [427, докл. Б05, ВІЗ] регист­рировать сигналы от дефектов во втором временном интервале, т. е. между первым и вторым донными сигналами. При этом от одного дефекта возникают два или три эхосигнала.

Необходимость применения специ­альных ванн или ввода УЗ-колебаний с помощью струи воды предопределяет зна­чительные затраты на создание дефекто­скопической установки и обеспечение их помехозащищенности. В связи с этим пер­спективно применение ЭМА-преобразо- вателей взамен ПЭП иммерсионных, хотя ЭМА-преобразователи значительно доро­же.

Применение ЭМА-преобразователей позволяет;

- исключить использование контак­тирующей жидкости и существенно сни­зить габаритные размеры установки, за­траты на ее разработку, изготовление и эксплуатацию;

- существенно повысить помехоза­щищенность метода;

- использовать поперечные и нор­мальные волны SH-поляризации, создаю­щие качественно новые возможности вы­явления дефектов в листах малой толщи­ны;

- контролировать листовой прокат при повышенных температурах и скоро­стях сканирования.

С учетом изложенного А. Ф. Кирико- вым и др. (фирма "Нординкрафт", г. Чере­повец) разработан ряд установок типа "Север" с ЭМА-преобразователями [424, докл. 7.54; 425, с. 216/783; 426, докл. 4.12]. Скорость контроля на них 1 ... 2 пог. м в мин. Обычно контроль выполняется попе­речными волнами, вводимыми нормально к плоскости листа. Число ЭМА-преоб­разователей до 96, частота УЗ-колебаний

2,5 МГц. Реализуемые методы; эхо-, ЗТ, эхосквозной, многократно-теневой. Чув­ствительность ЭМА-преобразователей су­щественно повышена за счет усовершен­ствования методов обработки принимае­мых сигналов [426, докл. 4.12]

Установка типа "Север-5-32" [425, с. 216/783] предназначена для контроля листов толщиной до 5 ... 12 мм нормаль­ными горизонтально поляризованными волнами. Она содержит две функциональ­но независимые системы контроля: кон­троля основной части металла и контроля кромок. Основная часть металла контро­лируется двумя однонаправленными ЭМА-преобразователями (рис. 3.64), воз­буждающими SH-волны первой, второй или более высоких мод. Дефекты эквива­лентным диаметром > 3 мм, входящие на кромки, выявляются двумя трехканаль­ными ЭМА-преобразователями с помо­щью поперечных волн, нормальных к по­верхности.

III

Рис. 3.65. Схема контроля кожуха камеры сгорания нормальными волнами:

а ~ схема расположения девяти камер и места ввода УЗ I, II, Ш б - схема сканирования
[I - кожух; 2 - сварной шов; 3 - положения преобразователя при поиске дефектов; 4 - полоса
контактной жидкости (минерального масла)]; в ~ типичные осциллограммы при контроле кожуха
камеры сгорания: слева - отсутствие дефектов, справа - наличие протяженного дефекта
(/ - зондирующий импульс; 2 - помехи преобразователя; 3 - эхосигнал от дефекта)

Для контроля кромок разработана система из двух (излучающий и прием­ный) ЭМА-преобразователей нормальных волн. Направления излучения и приема и контролируемая кромка образуют угол, отличающийся от 90°, с таким расчетом, чтобы только наличие дефекта могло при­вести к отражению в направлении прием­
ника. Прямой сигнал, принимаемый при­емником, используется в качестве опорно­го, относительно которого задается чувст­вительность. Система также применяется для контроля концов труб.

Общим для установок типа "Север" являются:

- создание воздушной подушки меж­ду листом и каждым ЭМА-преобра- зователем, что обеспечивает стабильность зазора между ними и удаление металличе­ской пыли с поверхности листа;

- наличие датчика проконтролиро­ванной длины листа, что позволяет опре­делять координаты выявленных несплош - ностей;

- использование в качестве опорного сигнала при настройке чувствительности донного или прошедшего сигнала упругой волны;

- когерентная обработка сигналов для повышения реальной чувствительно­сти;

- обработка, регистрация, представ­ление и хранение информации посредст­вом персонального компьютера с выдачей сертификата на проконтролированный лист.

Установки типа "Север" работают в АО "Северсталь" (г. Череповец) и ОАО ПО "Волжский трубный завод" (г. Волго­град).

Разработанная и эксплуатируемая на заводах немецкой фирмы Mannesmann [425, с. 491/635] автоматическая установ­ка за один проход контролирует 100 % металла листа шириной до 5 и длиной до 28 м. Используют РС-преобразователи, выявляющие дефекты диаметром 3 мм во всей толщине листа. Контроль выполняют в конце производственного цикла, но до обрезки краев листа. После обрезки краев вся площадь листа будет проверена. В персональном компьютере отдельно регистрируются результаты контроля тела и краевых зон Обобщенные данные сум­мируются в центральном компьютере, в который вносятся сведения о предпола­гаемом использовании листа.

Для контроля небольших партий мо­нометаллических и биметаллических лис­тов применяют механизированные средст­ва контроля. ЦНИИТмаш (В. Г. Щербин - ский и др.) разработал установку "Лист - 2Ц" в виде перемещающейся вручную тележки, на которой размещены УЗ - дефектоскоп, акустический блок из семи РС-пьезопреобразователей, коммутатор каналов, бачок с контактной жидкостью и дефектоотметчик. Ширина захвата за один проход 350 мм. Установка выявляет де­фекты эхометодом по всем классам сплошности по ГОСТ 2272-88. Неконтро­лируемые кромки отсутствуют.

Диапазон контролируемых толщин листов 6 ... 100 мм. Рабочая частота 2,5 или 5 МГц. Скорость сканирования до 300 мм/с. Максимальная чувствительность обеспечивает выявление плоскодонного отверстия диаметром 5 мм на глубине 50 мм. Мертвая зона 2 ... 5 мм в зависи­мости от толщины листа. Масса установки 30 кг.

Примером контроля штампованных заготовок служит дефектоскопия кожухов камер сгорания авиационных двигателей [76]. Контроль выполняют преобразовате­лем с углом призмы 61°. При этом возбу­ждаются нормальные волны, по - видимому, одной из нулевых мод. Когда кожух смонтирован на двигателе, контро­лю доступна только наружная его полови­на (рис. 3.65, а). Нормальные волны рас­пространяются по изогнутой поверхности кожуха и позволяют проконтролировать также недоступную осмотру внутреннюю половину.

Чувствительность настраивают по риске глубиной 0,1 и длиной 60 ... 80 мм. При поиске дефектов преобразователь перемещают по смазанной маслом полосе вдоль образующей кожуха. Зона контроля вдоль кожуха ~ 250 мм (см. рис. 3.65, б). Одновременно преобразователь поворачи­вают на 5 ... 10°. Ширина контролируемой зоны перед преобразователем ~ 150 мм. На участке развертки дефектоскопа про­тяженностью ~ 25 мм имеются шумы, об­разующие мертвую зону вдоль поверхно­сти ОК (см. рнс. 3.65, в).