Необходимые принадлежности. Для

ручного контроля кроме дефектоскопа и преобразователей необходимо иметь об­разцы для настройки и проверки аппара­туры, контактную жидкость и приспособ­ления для ее нанесения, ветошь для об­тирки, масштабную линейку, карандаш и бумагу для записи результатов, мел, быст­росохнущую краску или керн для размет­ки поверхности.

Нужны также приспособления, ого­воренные в методике контроля. Например, если предусмотрено использование АРД диаграмм, необходимо иметь планшет с АРД диаграммой для применяемого пре­образователя. Если предусмотрено ис­пользование линейки для определения координат дефектов, ее надо иметь. Меха­нические инструменты для подготовки поверхности изделия не указаны в этом перечне, поскольку подготовка поверхно­сти, как правило, не входит в обязанности дефектоскописта.

Самые важные параметры аппара­туры, подлежащие настройке и проверке, - частота УЗ, развертка и чувствительность прибора.

Частоту УЗ выбирают возможно более высокой, поскольку эффективно обнаруживаются только несплошности размером больше половины длины волны (слабые эхосигналы можно получить так-

—■ Р'

Д

а)

Рис. 3.3. Определение интервала развертки при контроле
прямым преобразователем

же от более мелких несплошностей). Од­нако повышению частоты препятствуют увеличение затухания УЗ в изделии и ухудшение прохождения УЗ через его не­ровную поверхность. Общее правило та­ково: тонкие изделия из материала с не­большим затуханием УЗ контролируют на повышенных частотах (2 ... 10 МГц), тол­стые изделия из материала с большим за­туханием - на более низких частотах (1 ... 2 МГц).

Настройка развертки. Раз­вертка должна быть настроена так, чтобы весь путь УЗ-импульса, на котором могут возникнуть отражения от дефектов (зона контроля, рабочая зона развертки), был виден на экране дефектоскопа и занимал возможно большую часть линии разверт­ки. Настройку выполняют двумя основ­ными ручками: задержки начала развертки и скорости развертки. Задержка начала развертки должна быть такой, чтобы на­чало соответствовало вхождению импуль­са в изделие. Рабочая зона развертки на рис. 3.3 обозначена Р.

При контроле прямым преобразова­телем от поверхности изделия у левого края линии развертки должен распола­гаться зондирующий импульс 0, а вблизи правого края - донный сигнал Д, как пока­зано на рис. 3.3, а. При этом задержка на­
чала развертки должна быть равна или близка к нулю. Скорость развертки обыч­но настраивают по донному сигналу.

При контроле наклонным преобразо­вателем (схема на рис. 3.3, б) время пробе­га в призме довольно велико, поэтому применяют определенные приемы, чтобы в начале линии развертки располагалась точка 0, соответствующая вхождению им­пульса из призмы в изделие. При контроле прямым лучом вблизи правого края дол­жен располагаться сигнал У от двугранно­го угла.

Эхосигнал в точке 0 трудно отличить от помех преобразователя. Удобный спо­соб найти эту точку - с помощью двух идентичных преобразователей, располо­женных, как показано на рис. 3.4, а. Если их включить по раздельной схеме, то мак­симальный сигнал на экране (см. рис. 3.4, б) покажет положение точки Н - пути УЗ в задержке. Если один из преобразовате­лей включить по совмещенной схеме, а другой использовать как отражатель, то импульс 2 раза пройдет через две иден­тичные призмы и максимальный эхосиг­нал на экране будет на расстоянии 2Н от начала развертки (см. рис. 3.4, в).

Приближенный способ настройки показан на рис. 3.4, г. Он состоит в том, чтобы найти максимальный эхосигнал от

контактной поверхности преобразователя при прижатии к ее углу образца в виде пластины.

При контроле наклонным преобразо­вателем скорость развертки настраивают по двугранным углам А и В (рис. 3.5, а) изделия или по стандартному образцу, в котором выполнены отражатели А' и В’ (см. рис. 3.5, б). По последнему образцу очень удобно настраивать и проверять в процессе контроля как развертку, так и чувствительность дефектоскопа.

Если двугранного угла нет, а искус­ственные отражатели выполнить нельзя, то используют отражение от дна изделия по схеме ЗТ-метода (см. рис. 3.5, в). Если преобразователи включить по раздельной схеме, то максимальный донный сигнал будет соответствовать на линии развертки эхосигналам от отражателя А или А'. Если включить один преобразователь по со­вмещенной схеме, а другой использовать как отражатель, то сигнал будет отвечать на линии развертки отражателям В или В'.

Развертку прибора можно установить также по глубиномеру, предварительно настроенному по рекомендациям, которые будут рассмотрены в разд. 3.2.1. По пока­заниям глубиномера выделяют на линии развертки зону контроля, где могут поя­виться эхосигналы от дефектов в контро­лируемой части изделия. Настроить ско­рость развертки по глубиномеру прибора УД2-12 невозможно, так как его глубино­
мер показывает только координаты отра­жателей, от которых возникают эхосигна­лы, попадающие в строб-импульс дефек­тоскопа.

Настройка чувствительно­сти. Способы настройки и проверки чув­ствительности рассмотрены в разд. 2.2.4.5. Для настройки чувствительности аппара­туры наиболее удобно использовать об­разцы из материала изделия. Желательно, чтобы искусственные дефекты в образцах имитировали наиболее часто встречаю­щиеся естественные дефекты.

Например, в сварных швах с V-об - разной разделкой кромок часто встреча­ются непровары в корне и верхней части шва, поэтому стандартные образцы пред­приятия изготовляют из части основного металла соединения, а в качестве искусст­венных дефектов используют зарубки или риски (А' и В' на рис. 3.5, б) на обеих его поверхностях. По ним удобно настроить и проверить как чувствительность, так и развертку.

В сложившейся практике УЗ - контроля в нашей стране и многих странах Европы (а для поковок и отливок также в США) нормы разбраковки изделий в тех­нической документации приведены в тер­минах площадей плоскодонных отверстий. В России широко употребляются также зарубки. Соответственно, настройку чув­ствительности проводят по образцам с плоскодонными отверстиями и зарубками.

в)

Процесс изготовления стандартного образца предприятия (СОП) с плоскодон­ными отверстиями трудоемок и нетехно­логичен (см. разд. 2.2.1.3). Также имеются известные трудности в метрологической поверке СОП, в связи с этим, в частности, в ГОСТ 14782-86 сняты требования к до­пускам на размеры и ориентацию плоско­донных отражателей (в ГОСТ 14782-76 такие требования существовали). Вследст­вие этого возникает разброс в значениях амплитуд эхосигналов от отражателей вида плоскодонок, выполненных по оди­наковым чертежам, и этот разброс может составлять до 3 дБ. Изготовление и метро­логическая поверка зарубок также вызы­вают некоторые затруднения (см. разд. 2.2.1.3).

Наиболее технологичным по изго­товлению отражателем является боковая поверхность цилиндрического отверстия. Неслучайно поэтому стандарт США [356] предписывает настраивать дефектоскоп при контроле сварных соединений по бо­ковым цилиндрическим отверстиям. При этом значительно улучшаются воспроиз­водимость и повторяемость результатов УЗ-контроля.

Довольно просто также точно изго­товить прямой двугранный угол (см. рис.

1.3, б и 3.5, а). Важно обеспечить перпен­дикулярность его граней и отсутствие за­кругления на ребре угла. При контроле наклонным преобразователем прибор можно настраивать по такому углу с по­следующим повышением чувствительно­сти аттенюатором на заданную величину.

Важным шагом по сокращению числа используемых образцов является введение

АРД диаграмм при настройке чувстви­тельности и оценке размеров дефектов (см. разд. 2.2А5). В этом случае число образцов при благоприятном стечении обстоятельств можно свести к одному.

Использование схемы настройки чув­ствительности с помощью АРД диаграмм имеет существенный недостаток: она вер­на, если основные параметры преобразо­вателя не отличаются от тех, для которых построена АРД диаграмма. Однако на практике приходится сталкиваться с тем, что параметры, от которых зависит АРД (частота, угол ввода, путь в призме, зату­хание УЗ), отличаются от типовых, что приводит к ошибкам в определении раз­мера дефекта. Следовательно, при на­стройке чувствительности необходим учет всех влияющих параметров применитель­но к каждому конкретному преобразова­телю в сочетании с дефектоскопом и ОК.

Инструментом настройки чувстви­тельности в этом случае может служить разработанная в ЦНИИТмаше система АРД-универсал, предназначенная для по­строения индивидуальной АРД-диаграм - мы и автоматически учитывающая влия­ние всех перечисленных факторов. Систе­ма АРД-универсал [72] включает в себя стальной ступенчатый образец с боковы­ми отверстиями и компьютерную про­грамму. Основное преимущество методи­ки перед применяемыми ранее заключает­ся в том, что АРД-диаграмма строится для индивидуальных значений параметров преобразователя (частота, угол ввода, раз­мер пьезопластины и др.), которые могут отличаться от типовых.

Построение АРД диаграммы выпол­няется в диалоговом режиме. Программа запрашивает следующие данные: площадь пьезопластины преобразователя, мм2; угол ввода преобразователя, град.; за­держку в призме, мкс или мм; частоту, МГц; скорости УЗ в призме и ОК, км/с; коэффициент затухания в материале ОК, Нп/м или дБ/м. Все исходные данные, кроме площади пьезопластины и затуха­ния, могут быть определены эксперимен­тально по предлагаемому образцу.

После ввода исходных данных про­грамма предлагает выполнить ряд опера­ций, в частности измерить амплитуды эхосигналов от двух цилиндрических от­верстий (для наклонного преобразователя) или донных сигналов от двух ступенек образца (для прямого преобразователя). Глубины залегания этих отверстий и но­мера ступенек задает программа. Полу­ченные значения амплитуд со знаком нужно ввести в компьютер. Надо также задать эквивалентные диаметры (площа­ди) требуемых плоскодонных отверстий и максимальную глубину, до которой долж­на быть построена АРД диаграмма. После этого на экране монитора появится АРД диаграмма для конкретного преобразова­теля

Настройка временной ре­гулировки чувствительности (ВРЧ). Как сказано в разд. 2.2.1.1, ВРЧ предназначена для автоматической регу­лировки коэффициента усиления прием­ника таким образом, чтобы эхосигналы от одинаковых дефектов при изменении рас­стояний от преобразователя до дефектов не меняли своей амплитуды. Точное со­блюдение этого требования невозможно по следующей причине.

ВРЧ компенсирует изменение ампли­туды импульса, обусловленное дифракци­онным расхождением и затуханием. Исхо­дя из этого закон изменения усиления должен быть обратным закону изменения амплитуд отраженных сигналов от одних и тех же по форме и размерам дефектов по мере их удаления от преобразователя. Эти законы - разные для отражателей различ­ной формы и размеров. Разнятся также закономерности для разных преобразова­телей и зон акустического поля преобра­зователя (см. разд. 2.2.2.1).

Для приближения к оптимальному закону изменения коэффициента усиления необходимо получать эхосигналы от ис­кусственных отражателей выбранной формы и одинакового размера, располо­женных на разной глубине. Это могут быть плоскодонные отверстия, боковые цилиндрические отверстия или донные сигналы (например, ступенчатый образец) в зависимости от выбранного типа отра­жателя.

Целесообразно использовать расчет­ные значения амплитуд эхосигналов или пересчитывать один тип отражателей в другой. Например, если задано выполнять ВРЧ по плоскодонным отражателям, мож­но изготовить боковые цилиндрические отверстия на разной глубине, для каждого отверстия рассчитать требуемую коррек­тировку амплитуды для перехода к плос­кодонному отражателю и принять во вни­мание корректирующие значения при на­стройке ВРЧ. На практике часто исполь­зуют закон изменения ВРЧ, соответст­вующий боковым цилиндрическим отвер­стиям без корректировки, как это узаконе­но стандартом США [356].

Возможен также другой путь [261]: чтобы настроить закономерность измене­ния ВРЧ на выявление плоскодонных от­верстий с одинаковой амплитудой с по­мощью боковых отверстий, можно изме­нять диаметр боковых отверстий в зави­симости от глубины их расположения. Для дальней зоны преобразователя диаметры боковых отверстий dn должны изменяться в соответствии с формулой

da=n2d4j(2rX2),

где dn - диаметр плоскодонного отвер­стия; г - расстояние от преобразователя до отверстий. В ближней и переходных зонах соотношения между диаметрами отвер­стий определяются в соответствии с фор­мулами, приведенными в табл. 2.1.

Настройка блока ВРЧ по СОП с ис­кусственными дефектами выполняется в следующей очередности. На экране де­фектоскопа проводят горизонтальную ли­нию на 20 ... 30 мм выше линии разверт­ки. На контактной поверхности СОП за­крепляют ограничительную планку так, чтобы, когда к ней будет прижиматься преобразователь, плоскость падения луча совпадала с плоскостью, в которой нахо­дятся отражатели. Наносят контактную жидкость и стабилизируют прижатие преобразователя к СОП, например поме­щают на него груз.

Последовательно находят положения преобразователя, соответствующие мак­симумам эхосигналов от отражателей, и регуляторами блока ВРЧ устанавливают амплитуды эхосигналов на уровне вспо­могательной линии. Эту операцию обычно приходится повторять многократно, доби­ваясь оптимального выравнивания ампли­туд.

Настройка других уст­ройств и проверка парамет­ров прибора. В подготовку прибора входят также настройка автоматического сигнализатора дефектов, настройка и про­верка глубиномера, проверка аттенюатора и мертвой зоны.

Временной интервал действия АСД настраивают таким образом, чтобы строб - импульс охватывал весь интервал разверт­ки, где может появиться эхосигнал от де­фекта. Из рассмотрения исключают поме­хи преобразователя и донный сигнал (вы­деляется зона Р' на рис. 3.3, а). Уровень срабатывания АСД обычно настраивают так, чтобы фиксировался эхосигнал, ам­плитуда которого превосходит поисковый уровень чувствительности. Перед этим целесообразно настроить ВРЧ так, чтобы браковочный уровень, уровень фиксации и поисковый изображались на экране го­ризонтальными линиями или линиями, возможно близкими к горизонтальным.

Настройку и проверку глубиномера выполняют, как изложено в разд. 2.2.4.4. Мертвую зону определяют, как рекомен­довано в разд. 2.2.4.6. Проверка аттенюа­тора и абсолютной чувствительности де­фектоскопа с преобразователем изложена в разд. 2.2.1.3.

Подготовка поверхности. Вопросы подготовки поверхности изделия к кон­тролю подняты в разд. 2.2.4.9. Там же рас­смотрен выбор контактной жидкости. В этой главе отметим, что при контроле контактным способом волнистость по­верхности ввода должна быть < 0,015. Оп­тимальная шероховатость поверхности для контроля контактным способом пря­мым преобразователем Rz 10 ... 20 мкм, а наклонным преобразователем Rz 20 ... 40 мкм.

Более гладкая поверхность нежела­тельна, так как при движении преобразо­ватель будет соскабливать контактную жидкость, предварительно нанесенную на поверхность изделия. Более грубая, чем рекомендовано, поверхность приведет к нестабильности акустического контакта. Изделия с грубой поверхностью лучше контролировать на пониженных частотах, применять в этом случае в качестве кон­тактной жидкости более густые масла или глицерин. При контроле щелевым и осо­бенно иммерсионным способами шерохо­ватость поверхности допускается значи­тельно больше, чем при контактном спо­собе.

Поверхность изделий после штам­повки, термообработки бывает покрыта окалиной. Если она плотная и хорошо сцеплена с поверхностью, контроль мож­но проводить по окалине. Не мешает кон­тролю также хорошо приставшая и высо­хшая краска.

При зачистке поверхности абразив­ным кругом лучше пользоваться его тор­цовой, а не цилиндрической поверхно­стью, чтобы не возникали "рытвины", уве­личивающие волнистость. Хорошо при­менять лепестковые шлифовальные круги.

Ниже приведены часто рекомендуе­мые составы контактных жидкостей'.

•глицерин;

•смазка на основе обой­ного клея (размельченный сухой обойный клей растворяют в холодной или теплой воде в объемном соотношении 1:1 — 1:3 в зависимости от условий контроля. Кипятят раствор, тщательно его размеши­вая и доводя до полностью однородной вязкой массы);

• смазка на основе декст­рина (состав смазки, %: декстрин 30 ... 34; ОП-7 4; глицерин 9 ... 10; сода 1; вода - остальное. Декстрин растворяют в нагре­той до 40 ... 50° воде, добавляют глицерин и соду и размешивают до получения од­нородного раствора);

• ингибиторная смазка Таган­рогского завода "Красный котель­щик". Состав смазки: нитрит натрия (тех­нический) 1,6 кг; глицерин 0,45 кг; крах­мал 0,24 кг; кальцинированная сода (тех­ническая) 0,048 кг; вода 8 л. Способ при­готовления: соду и нитрит натрия раство­ряют в 5 л холодной воды с последующим кипячением в чистой посуде. Крахмал растворяют в 3 л холодной воды и влива­ют в кипящий раствор нитрита натрия и соды. Раствор кипятят 3 ... 4 мин, после чего в него вливают глицерин и охлажда­ют. Температурные пределы работоспо­собности смазки 3 ... 38 °С. Смазка легко смывается;

• технические масла: транс­форматорное масло, автол, солидол;

• ферромагнитная жидкость (описана в разд. 2.2.4.9);

• водяной гель (консистенция геля приблизительно такая же, как у соли­дола, но он абсолютно безвреден, не ос­тавляет никаких пятен, но вызывает ржав­ление железа).

Возможен контроль по черновой по­верхности горячего проката с нанесенным на нее слоем густой смазки и покрытой рентгеновской пленкой, которая также смазывается маслом. Г. А. Крамаров [190] исследовал различные способы достиже­ния удовлетворительного качества аку­стического контакта при контроле по не­обработанной поверхности. Наиболее вы­сокая чувствительность и стабильность контакта достигались при нанесении на поверхность и застывании слоя жидкого стекла.

А. В. Медведев [228] предложил ис­пользовать для улучшения прохождения УЗ через зазор преобразователь-изделие лакокрасочное покрытие ОС-51-03, лак КО-85 или битумный полимерный мате­риал ВЭБПМ. По его мнению, эти вещест­ва обладают нелинейными акустическими свойствами. В такой среде генерируются акустические гармоники, взаимодейст­вующие с неровностями поверхности ОК. При частоте 2,5 МГц и толщине покрытия 60 ... 80 мкм наблюдается усиление УЗ на 4 ... 12 дБ. Авторы данной книги считают предложение применять лакокрасочные покрытия полезным, хотя объяснение это­го явления весьма сомнительно.

Проверку достаточной чистоты по­верхности изделия проводят, наблюдая за стабильностью донного сигнала при пере­мещении прямого преобразователя. Изме­нение амплитуды этого сигнала в преде­лах 2 дБ показывает, что чистота поверх­ности изделия вполне удовлетворительна.

Очень хорошее средство проверки пригодности поверхности изделия для УЗ - контроля - датчик ДНІВ ЦНИИТмаша (см. разд. 6.4). Он позволяет учесть неодина­ковое качество поверхностей изделия и стандартного образца, по которому на­страивают чувствительность дефектоско­па, а затем скомпенсировать чувствитель­ность.

Если предусмотрен контроль одно­кратно отраженным лучом, или ЗТ - методом, то важно не только состояние поверхности ввода, но и состояние донной поверхности. Обычно требуют, чтобы ее шероховатость была < Rz 160 мкм, а вол­нистость < 0,025.

Рис. 3.6. Контроль вала переменного сечения

Изделия большой протяженности или большой площади разбивают на участки, контролируемые последовательно. Это облегчает привязку результатов контроля к изделию. Например, длинный сварной шов разбивают на участки, длина которых 300 ... 400 мм соответствует длине при­меняемых рентгеновских пленок. Таким образом удобно сопоставлять результаты УЗ - и радиографического контроля. При контроле листов и плит их поверхность разбивают на участки 100 х 100 мм или большего размера.

Способ сканирования изделий слож­ной формы зависит от индивидуальных особенностей изделия. Например, участки изделия, имеющие разную толщину, кон­тролируют раздельно (рис. 3.6). Приме­няют наклонные преобразователи, чтобы проверить зоны вблизи галтелей. При кон­троле изделий большой протяженности или большой площади, разбитых на уча­стки, или изделий сложной формы части изделия контролируют и оценивают, как правило, последовательно.