Многочисленные разработки устано­вок для автоматического контроля свар­ных швов, сваренных вручную, не полу­чили широкого практического примене­ния. Монтаж установки на изделии и под­готовка ее к контролю часто занимают больше времени, чем выполнение ручного контроля. Исключение составляют рас­смотренные ранее установки типа "Ав­гур", поскольку контроль методом акусти­ческой голографии требует привязки по­лучаемой с помощью ультразвука ин­формации к положению преобразователя на сварном соединении, причем точность позиционирования преобразователя долж­на быть очень высокой.

По мнению авторов, для контроля сварных швов:, сваренных вручную, очень перспективно применение приборов, соче­тающих перемещение преобразователя (или системы преобразователей) вручную с получением объективного документа о факте проведения контроля и его резуль­татах. Далее приводятся примеры таких приборов.

Система ISONIC. Система разрабо­тана и серийно выпускается фирмой "Sonotron" (Израиль) [425, с. 485/695; 422, с. 3031 и 3032]. ISONIC при ручном кон­троле сварных соединений осуществляет объективность накопления информации за счет регистрации и отображения самого факта проведения контроля, полноты про­верки объема сварного шва, околошовных зон и (или) основного металла.

В системе ISONIC (рис. 5.83) на пре­образователях укреплены два излучателя С и D низкочастотных ультразвуковых импульсов в воздух, а на основном метал­ле сварного соединения установлены два съемных датчика-приемника А и В. Это позволяет по времени пробега импульсов в воздухе с помощью компьютера опреде­лять местоположение (координаты X и У и угол разворота ср перемещаемого вручную преобразователя относительно оси свар­ного шва. Обеспечивается непрерывное слежение за текущими координатами пре­образователя (с точностью ± (0,25 ... 1) мм) и углом его разворота относительно оси шва (с точностью ± 1°) на плоских и кривых поверхностях (минимальный ра­диус кривизны - 40 мм), автоматическая регистрация всех эхосигналов независимо от соотношения их амплитуд и других параметров с браковочными критериями, визуализация найденных дефектов в виде изображений типа D и/или С в реальном

времени. Одновременно осуществляется слежение за состоянием акустического контакта по уровню специально возбуж­даемого в объекте низкочастотного аку­стического сигнала от вибратора Е (см. разд. 2.2.4.9).

На рис. 5.83, б показан заданный план сканирования сварного шва. Зачер­ненная зона соответствует просканиро­ванной области. Светлые "огрехи" в этой зоне отмечают непросканированные уча­стки. На рис. 5.83, в представлены резуль­таты контроля в виде разверток типа С (вид сверху) и D (вид сбоку). Найденные дефекты отмечены черным цветом.

Основное назначение системы - объ­ективное представление результатов кон­троля сварных соединений, устранение

фактора зависимости результатов контро­ля от добросовестности дефектоскописта. Система может также использоваться в качестве тренажера для отработки у де - фектоскопистов навыков сканирования поверхности ОК с заданными параметра­ми.

Важно, что в системе не используют­ся какие-либо подвижные механические узлы, поэтому она устанавливается на объект контроля и приводится в действие в течение 3 ... 5 мин. Файл с результатами контроля, создаваемый системой, макси­мально объективизирован, а потому по­вторные измерения дефектов могут вы­полняться ретроактивно (т. е. без повтор­ного сканирования) с использованием со­ответствующего программного обеспече­ния различными экспертами независимо друг от друга и от лица, выполнявшего контроль.

Использование ISONIC - важный шаг к замене радиографии ультразвуковым контролем в полном соответствии с тре­бованиями официального толкования ASME-code [364], регламентирующего такую замену.

Для полноценной замены радиогра­фии важно создание компьютерного атла­са (базы данных) акустических изображе­ний различных известных отражателей (как искусственных, так и реальных де­фектов) и сопоставление получаемых при контроле изображений с содержимым ба­зы данных методами корреляционного анализа. Для этого фирмой Sonotron уже выпущена на рынок программная аппли­кация EXPERT, работающая с изображе­ниями в формате системы ISONIC.

Система нашла широкое применение для ультразвукового контроля ответствен­ных объектов во многих странах.

Имеется вариант системы с автоном­ным питанием. Возможна связь через ин­тернет со специалистом-экспертом, ответ­ственным за оценку допустимости дефек­та. Этот специалист наблюдает за процес­сом контроля и может попросить совер­шить дополнительные операции, необхо­димые для квалификации дефекта.

Система, подобная ISONIC, которая при ручном контроле сварных соединений осуществляет непрерывное слежение за текущими координатами преобразователя и картирование дефектов шва, предложена в [425, с. 486/498], но слежение за поло­жением преобразователя осуществляется с помощью поверхностных волн. По мне­нию авторов книги, возможности предло­женной системы значительно уступают системе ISONIC.

Установка типа "СКАРУЧ". Уста­новка СКАРУЧ также, как и ISONIC предназначена для контроля сварных швов вручную с получением объективного документа о факте проведения контроля и его результатах Установка разработана и выпускается МНТП "АЛТЕС-ЛТД" и со­стоит из восьмиканального дефектоскопа и механоакустического блока, соединен­ных кабелем. Механоакустический блок имеет акустический блок и датчик изме­рения пройденного пути (ДП). В зависи­мости от задачи он может быть односто­ронним, т. е. предназначенным для разме­щения преобразователей с одной стороны шва, и двусторонним - для размещения преобразователей с двух сторон от шва.

Преимущественное применение получил двусторонний блок. Двусторонний блок выполняют либо нераздвижным, тогда он применяется для контроля диапазона тол­щин 5 ... 7 мм, либо раздвижным, тогда он применяется для контроля диапазона тол­щин до 25 мм. Раздвижной двусторонний блок позволяет изменять расстояние меж­ду подвесками преобразователей в зави­симости от толщины сварного соединения и ширины валика выпуклости. Специаль­ные раздвижные блоки применяют для контроля больших толщин - до 60 мм.

Подвеска преобразователей в блоке обеспечивает возможность их горизон­тального и вертикального движения в процессе перемещения акустического блока вдоль сварного соединения. Для обеспечения постоянного и качественного прилегания преобразователей к поверхно­сти контролируемого объекта в блоке ус­тановлены пружины, поджимающие под­вески.

ДП обеспечивает измерение пути пе­ремещаемого дефектоскопистом блока вдоль шва, а также определение координат и протяженности дефектов. На боковых стенках корпусов каждого механического приспособления прочерчена отметка, ука­зывающая на начало контроля.

Акустический контакт обеспечивает­ся трансформаторным или машинным маслом, которое предварительно наносят на поверхность ввода. Рабочая (контакти­рующая с изделием) поверхность акусти­ческого блока покрыта износостойким слоем (карбид вольфрама), что предохра­няет его от истирания и существенно уве­личивает срок службы. Шероховатость поверхности околошовных зон контроли­руемых изделий - в состоянии прокатной поставки в пределах Rz = 20 ... 80 мкм.

Двусторонний акустический блок ус­тановки представляет собой две акустиче­ские подвески с различным количеством (до шестнадцати) ПЭП, расположенных на разных сторонах от оси сварного соедине­ния. Выбор углов ввода, расположение

ПЭП относительно друг друга и сварного соединения таковы, что применение раз­личных схем и методик контроля позволя­ет выявлять дефекты во всем сечении сварного соединения. Система временного стробирования и микропроцессорная об­работки принимаемых сигналов от дефек­тов каждым из ПЭП по разработанным алгоритмам позволяет идентифицировать тип дефекта (объемный, плоскостной, объемно-плоскостной) и определять его размеры (длину, развитие по высоте сече­ния).

В зависимости от толщины сварных элементов и радиусов кривизны, а также решаемых задач применяются различные типы акустических блоков. Они отлича­ются между собой различным расположе­нием ПЭП внутри подвесок, применением ПЭП с определенными углами ввода, а также различным расположением подве­сок с ПЭП относительно оси сварного со­единения.

Например, для контроля плоских сварных соединений или соединений труб диаметром 325 мм и более, толщиной 4 ... 26 мм предусмотрена система ПЭП, выстроенных в одну линию (рис. 5.84). Для контроля соединения, толщиной 25 мм необходимо взять подвески акусти­ческого блока № 1, вставить их соответст­вующим образом (правая подвеска на пра­вую сторону приспособления, левая на левую) в механический блок, зафиксиро­вать винтами и раздвинуть до линии, под которой написано "Блок №1. Толщины 22 ... 26 мм". Аналогично устанавливают­ся другие акустические блоки. В качестве примера в табл. 5.10 приведены парамет­ры преобразователей блока № 1.

Как видно из табл. 5.10, характерной особенностью применяемых ПЭП являют­ся большие углы ввода (60 ... 75°), а осо­бенностью схем контроля - широкое при­менение эхозеркального и зеркально­теневого методов. Применение частот

3,5 ... 5,0 МГц и диаметра пьезопластин 12 мм обусловило отсутствие поверхност-

ных волн (что обосновано далее) и макси­мальное соотношение сигнал/помеха для малоуглеродистых сталей. Большие углы ввода обусловили широкие диаграммы направленности (большие углы раскры­тия) преобразователей. Это дает возмож­ность охватить все сечение шва с равно­мерной чувствительностью по толщине и ширине шва и наименьшей зависимостью амплитуд сигналов от угла наклона дефек­тов.

ЗТ-метод позволяет постоянно сле­дить за качеством акустического контакта и компенсировать его ухудшение. Обна­ружение дефектов, оценка их размеров и характера осуществляются одновременно по данным эхо - (по совмещенной и раз­дельной схемам), эхозеркальным, зеркаль­но-теневым методами, а там, где это воз­можно, также с использованием методов, основанных на трансформации волн. Со­поставление сигналов при контроле всеми методами выполняется при совместной обработке данных, полученных при всех тактах контроля, и резюмируется в оценке характера и размера дефекта.

Один из основных элементов акусти­ческой системы - PC-наклонный спарен­ный преобразователь, который реализует схему корневой тандем (см. разд. 5.1.5) с большими углами ввода. Его применение дало возможность существенно снизить уровень акустических помех от провиса­ний и валиков сварных швов, проводить контроль толстых швов без поперечного сканирования. Преобразователь имеет
дополнительный излучающий элемент, благодаря которому автоматически кон­тролируется качество акустического кон­такта и компенсируется влияние шерохо­ватости как поверхности ввода, так и дон­ной поверхности.

Несмотря на большой угол ввода, преобразователь практически не реагирует на поверхностные волны, так как излуча­тель (расположенный впереди) демпфиру­ет возможно образующуюся поверхност­ную волну на пути к приемнику. Преобра­зователь хорошо обнаруживает поверхно­стные трещины при различной их ориен­тации. Изменение угла наклона трещины к поверхности на ±20 ° вызывает ослабле­ние амплитуды эхосигнала не более чем на 6 дБ.

Результаты контроля выводятся пе­чатающим устройством на стандартный лист бумаги (210 х 290 мм) с указанием параметров дефектов: координат распо­ложения на сварном соединении; протя­женности (длины) вдоль оси сварного со­единения; предполагаемого типа (характе­ра); величины развития по высоте. Кроме этого на цифропечать выводятся такие вспомогательные данные, как дата и время проведения контроля, номер изделия, но­мер проконтролированного шва, его тол­щина, суммарная длина проконтролиро­ванного участка шва.

Используется система сжатия ин­формации. Повторяющаяся последова­тельность результатов заменяется марке­ром повтора. Повтором считается резуль­
тат, при котором данные по соотношению амплитуд всех сигналов не изменяются более чем на 2 мм пути контроля. Приме­няемый алгоритм позволяет сжимать ин­формацию в 2 ... 8 раз, что позволяет соот­ветственно увеличить объем контроля без очистки памяти.

Установка малогабаритна, проста в эксплуатации, даже не требует специаль­ной подготовки персонала и настройки по образцам. Ручной способ контроля позво­ляет проводить контроль сварных соеди­нений оперативно и производительно, а автоматическая расшифровка результатов контроля позволяет принимать решение либо сразу (по экрану дефектоскопа), либо после распечатки документа контроля на принтере, что существенно снижает время контроля и повышает его надежность.