Реальные дефекты отличаются от рассмотренных выше моделей неправиль­ностью формы, шероховатостью поверх­ности, они могут быть заполнены окисла­ми и другими веществами, в результате чего отражение будет неполным.

Дефекты разделяют на объемные и плоскостные. Такое разделение целесооб­разно по влиянию дефекта на работоспо­собность конструкции (плоскостные де­фекты гораздо опаснее), так и по возмож­ностям распознавания дефекта средствами УЗ-дефектоскопии.

Объемные дефекты (поры, шлаки) дают равновероятное рассеяние падающей волны по всем направлениям. От плоско­стных дефеков (расслоения, трещины, непровары в сварных швах) рассеяние имеет определенную направленность. Ориентация плоскости этих дефектов за­висит от технологического процесса и условий эксплуатации. Бывают промежу­точные типы дефектов, например пауко­образные трещины, некоторые виды не­проваров.

Объемные дефекты равновероятно выявляются совмещенным преобразовате-

лем независимо от направления падения волны. От плоскостных дефектов большие эхосигналы наблюдают только при благо­приятных (зеркальных) условиях отраже­ния. В качестве примера на рис. 2.41 пока­зано измеренное В. Г. Щербинским [350] изменение амплитуд эхосигналов в зави­симости от направления обратного рас­сеяния {индикатриса обратного рассея­ния) от шлакового включения высотой ~7 мм и трещины высотой около 4 ... 5 мм.

При незеркальном отражении от пло­скостных дефектов эхосигналы возникают в результате действия двух механизмов. Во-первых, имеются дифракционные вол­ны от краевых точек дефекта. Их ампли­туда значительно меньше амплитуды зер­кального отражения и определяется на­правлениями излучения и приема относи­тельно плоскости дефекта, а также типом излучаемых и принимаемых волн [134]. Амплитуда сигнала дифракционного рассеяния на краю тонкого вертикального дефекта при контроле наклонным совме­щенным преобразователем эквивалентна отражению от бокового цилиндрического отверстия диаметром

d = xl{ln2)

(формула предложена В. Н. Даниловым). При контроле двумя наклонными преоб­разователями дифракционно-временным методом амплитуда сигнала дифракцион­ного рассеяния на краю тонкого верти­кального дефекта на порядок больше.

Второй механизм - рассеяние на не­ровной поверхности плоскостного дефек­та. Оно тем больше, чем больше параметр Рэлея:

PR = 2ka cose,

где к - волновое число; ст - среднее квад­ратическое значение высоты неровностей; є - угол падения на дефект.

Рис. 2.42 показывает, как влияет на отражение и рассеяние упругих волн па­раметр Рэлея [350]. На рис. 2.42, а приве­дена экспериментальная кривая отноше­ния амплитуд зеркально отраженных эхо - сигналов от шероховатой и гладкой по­верхностей в зависимости от параметра Рэлея. При его значениях, меньших 1, про­исходит уменьшение амплитуды не более чем на 4 дБ, а при R = 2 амплитуда отражения от шероховатой поверхности на 20 дБ меньше, чем от гладкой.

На рис. 2.42, б представлено отноше­ние амплитуд обратного (т. е. назад к пре­образователю) и зеркального отражений. При малых значениях параметра Рэлея сигнал обратного отражения очень мал, а при значениях параметра Рэлея порядка

2,5 отраженный и рассеянный сигнал при­близительно одинаковы.

Исследования В. Г. Щербинского так­же показали, что реальные трещины мож­но разделить на две группы, для которых параметр Рэлея < 1 (с гладкой поверхно­стью) и > 1 (с неровной поверхностью). К первой группе относятся поперечные тре­щины сварных соединений, усталостные трещины и многие (24 %) горячие трещи­ны, т. е. возникшие при высоких темпера­турах. Такие трещины можно обнаружить только при зеркальном (или почти зер­кальном) отражении УЗ-лучей либо по дифракционным сигналам от кончиков трещины. Трещины второй группы удается

выявить по рассеянному отражению при контроле по совмещенной схеме.

В [350] с использованием литератур­ных источников сопоставлены теоретиче­ские (см. разд. 1.1.4) и экспериментальные данные по отражению от ширины d тонко­го зазора, имитирующего тонкую трещину в стали (см. рис. 1.24). Коэффициент от­ражения начинает уменьшаться при зна­чениях df (f - частота), на два-три порядка больших, чем предсказывает теория. На

частоте 4 ... 5 МГц практически не выяв­ляются заполненные воздухом трещины раскрытием 1 ... 2 мкм. Сжатие зазора давлением р ухудшает отражательную способность (рис. 2.43), особенно если зазор заполнен, например, окислами.

При контроле может возникнуть си­туация, когда в акустическое поле преоб­разователя попадает несколько дефектов. Суммарный сигнал может быть как боль­ше, так и меньше эхосигнала от одиночно­го дефекта (если их отражательные спо­собности примерно одинаковы). В. С. Гре­бенником [97] этот вопрос рассмотрен применительно к группе угловых отража­телей (трещин вблизи поверхности).

К. Е. Аббакумовым и О. А. Шерманом [424, докл. 7.10] теоретически рассмотрен вопрос об отражении поперечных волн от тонких несплошностей типа трещин с взаимодействующими границами, т. е. час­тично пропускающих УЗ. Установлено, что, пока угол падения меньше третьего критического, отражение качественно сходно с отражением от свободной по­верхности. При больших углах падения амплитуда отраженной волны убывает, достигая минимума при угле 45°.