Многие детали машин для предохранения от корро­зии, вредного воздействия агрессивных сред, высокой температуры) механического износа и т. п. имеют защит­ные лакокрасочные, эмалевые, металлические и другие покрытия. Снятие покрытия с детали для проведения контроля и нанесение его вновь — очень трудоемкий про­цесс, что экономически не выгодно. Поэтому разработка способов контроля изделий без снятия защитных покры­тий является задачей весьма актуальной и важной. Про­веденные автором исследования показали, что для этой цели могут быть применены ультразвуковые методы дос­таточно эффективно.

Целью контроля может быть выявление внутренних или поверхностных дефектов основного металла изделия или же дефектов покрытия (нарушения сплошности, прочности сцепления покрытия с основой, твердость пок­рытия и др.).

Возможность контроля изделий с защитными покры­тиями обусловливается акустическими свойствами ма­териала покрытия и основы, формой и размерами изде­лия, а также толщиной покрытия и качеством сцепления его С основой.

Рассмотрим ход лучей продольных и сдвиговых волн в изделии с защитным покрытием и влияние дефектов покрытия—отслоения и сколов — на результаты контроля.

Если покрытие по своим акустическим свойствам близко к основе (например, металл — металл) и они плотно прилегают друг к другу, то основу и покрыт-ие можно рассматривать как единое целое. Толщина покры­тия в данном случае не окажет влияния на результаты прозвучивания.

Продольные УЗК, введенные в изделие прямым пре­образователем (рис. 129, /, а), беспрепятственно войдут в металл, и наличие дефектов в нем определится обычным способом — по возникновению промежуточного сигнала (рис. 129,1, а').

При плохом сцеплении покрытия с основой в месте ввода УЗК (рис. 129,//, а) наблюдается уменьшение дон­ного сигнала из-за неполного прохождения УЗК в металл и растянутость начального из-за многократных отраже­ний УЗК в покрытии. При значительной площади дефект­ного участка донный сигнал может исчезнуть полностью. В этом случае плохое качество сцепления определяют так же, как расслоение в сплошном металле.

Сколы покрытия (рис. 129, III, а), практически не влияют на показания прибора при контроле изделия, так как они обычно заполнены контактой жидкостью, которая хорошо проводит продольные УЗК. Однако такие дефек-

12 — сигнал от дефекта покрытия

той потере энергии при прохождении УЗК через протек­тор и резкому снижению чувствительности контроля.

Сдвиговые УЗК, введенные в изделие наклонным пре­образователем при одинаковых акустических свойствах покрытия и основы и отсутствии дефектов в покрытии тоже войдут в металл без изменения направления. При этом могут быть выявлены дефекты в глубине металла и трещины под слоем защитного покрытия (рис. 129,1, б).

Наличие дефектов в покрытии в этом случае может привести к ошибкам в интерпретации осциллограмм про- звучивания. Например, отслоение покрытия в месте вво­да УЗК не позволит выявить дефект в глубине металла (рис. 129, II, б), а сколы могут явиться причиной отра­жения УЗК, которые, появляясь на экране ЭЛТ, могут быть восприняты как отражение УЗК от дефектов метал­ла основы (рис. 129, III, б).

Следует отметить, что плохое сцепление покрытия с основой сдвиговыми волнами не выявляется (так же как и расслоение).

Рассмотрим схему возбуждения поверхностных волн в изделии с защитным покрытием. Продольные УЗК распространяются в призме преобразователя до контакт­ной поверхности, затем через контактную среду и покры­тие входят в металл. Если акустические свойства покры­тия и основы одинаковы или близки и они плотно при­легают друг к другу, то их можно рассматривать как монолит, в котором поверхностные волны возбуждают, на­правляя пучок УЗК на поверхность под углом аКрц. В зависимости от толщины покрытия поверхностные вол­ны распространяются или только в покрытии, или одно­временно в покрытии и основе, проникая вглубь на 1-1,5 %. При этом любое нарушение сплошности покры­тия или основы будет отражать поверхностные волны, что может быть зафиксировано на экране ЭЛТ.

Если покрытие обладает высоким затуханием и име­ет небольшую толщину (порядка нескольких десятков микрометров), то поверхностные волны распространяют­ся только в основе, так как из-за большого затухания они не распространяются в покрытии, а гаснут вблизи' преобразователя. Поэтому при таком контроле можно выявлять дефекты в поверхностном слое основы под по­крытием.

Аналогичные соображения можно привести и для нор­мальных волн при контроле листов, проволоки и других изделий с защитными покрытиями. Так, например, в лис­те с односторонним или двусторонним защитным покры­тием возбуждение нормальных волн и дальность их рас­пространения определяются упругими свойствами основы, толщиной листа и частотой УЗК, а также характеристи­ками покрытия: упругими свойствами, плотностью, ров­ностью слоя и качеством сцепления с основным метал­лом. Переменная суммарная толщина листа, пористость защитного покрытия, значительная разница в акустиче­

ских характеристиках материала листа и покрытия яв­ляются серьезным препятствием для возбуждения нор­мальных волн. Чем тоньше и плотнее слой покрытия и чем ближе его акустические свойства к свойствам основ­ного металла, тем надежнее возбуждаются нормальные волны и обнаруживаются дефекты.

Эти соображения были проверены автором при раз­работке методик ультразвукового контроля деталей ма­шин, имеющих защитные покрытия.

[1] Вид "неразрушающего контроля — условная группировка мето­дов НК, объединенная общностью физических характеристик.

[2] Под объектом контроля подразумеваются материалы, полу­фабрикаты и готовые изделия.

[3] В книге рассмотрен в основном эхо-метод контроля.

[4] Б. И. Выборнов

[5] Здесь имеются в виду только рентгено - и гамма-графические методы. Металлические изделия толщиной более 150 мм могут быть просвечены с помощью бетатронов и линейных ускорителей.