Ультразвуковая дефектоскопия: настройка, схема и методы работы

Дефектоскопией называют методы и технические средства, предназначенные для выявления дефектов в материалах и конструкциях, диагностики технического состояния без их разрушения. Работы такого типа могут совмещаться с ремонтом и обслуживанием или выполняться отдельно в виде самостоятельных процедур.

Методы неразрушающего контроля (дефектоскопии)

Для выявления скрытых дефектов в объектах и конструкциях применяются способы, которые позволяют оценить состояние материала без его разрушения.

По используемому физическому принципу различают такие методы дефектоскопии:

• акустические. Регистрируют параметры звуковых волн, которые распространяются в исследуемом объекте. Метод широко применяется для контроля толщины, структуры, физико-механических свойств. В акустическую категорию входит и ультразвуковая дефектоскопия;
• магнитные. Фиксируют изменения магнитного поля. Такие методы применяют для обнаружения поверхностных и неглубоко расположенных дефектов в ферромагнитных материалах;
• вихретоковые. Основываются на анализе взаимодействия внешнего и индуцированного электромагнитного полей. Могут использоваться только для электропроводящих материалов;
• радиационные. Регистрируют ослабления радиоактивного излучения при его прохождении через объект контроля. По этому принципу работает гамма-дефектоскоп;
• радиоволновые. Оценка структуры осуществляется по характеру поглощения, отражения и преломления волн.

Если сравнить перечисленные методы, то ультразвуковая дефектоскопия оказывается универсальной. Она может применяться для всех материалов: проводников, диэлектриков, черных и цветных металлов, полимеров, стекла и т. д.

Принцип работы

Принцип работы ультразвукового дефектоскопа зависит от того, как именно проводились исследования. Используются три способа.

Эхометод. Его выбирают, если нужно исследовать металлические листы толщиной от 4 мм. Эхометод точно определяет местоположение и форму дефектов, расположенных на поверхности и в глубине материала. На исследуемый объект направляют ультразвуковые волны. Параметры отраженного ультразвука зависят от количества и наличия дефектов. Анализ отличий в величине и временной задержке сигнала позволяет получить сведения о структуре объекта и его повреждениях. Способ позволяет точно определить размеры и места расположения дефектов, но не слишком устойчив к внешним помехам.

Теневой. Такой метод применяется при проверке небольших сварных швов. При таком способе с одной стороны объекта располагается излучатель ультразвука, с другой – приемник. Ультразвуковые волны, пройдя сквозь шов, изменяют свои параметры, в зависимости от того, имеются ли на пути прохождение дефекты или нет. Теневой метод, в отличие от предыдущего, устойчив к помехам. Его недостатками являются необходимость двустороннего доступа и сложности с точным определением места дефекта.

Резонансный. Он основывается на возбуждении в объекте колебаний и их последующем анализе, в котором учитывается время прохождения ультразвука через толщу материала. Резонансный метод проводится при одностороннем доступе, а его погрешность составляет менее 1 %. Его выбирают, если нужно измерить толщину стенок металлических и некоторых неметаллических изделий, выявить зоны расслоения в биметаллических конструкциях, места коррозии, непроклеивания и непропаивания. К недостаткам относится слабая чувствительность, в связи с чем резонансный метод мало востребован.

Настройка ультразвукового дефектоскопа на примере УСД-50

Перед тем, как проводить ультразвуковой контроль на конкретном объекте, дефектоскоп следует подготовить к работе. Разные модели требуют различной подготовки. Рассмотрим, по какой схеме проводится настройка дефектоскопа УСД-50. Она включает в себя три этапа, подробно описанных в инструкции. Каждый дефектоскопист – это квалифицированный специалист, поэтому вся процедура не занимает много времени.

Начальная настройка прибора. Она предусматривает установку основных параметров работы и конфигурирование дисплея. Прибор сохраняет все настройки в памяти, поэтому настраивать его нужно только один раз, перед первым пользованием. Сначала прибор включается нажатием соответствующей кнопки и удержанием ее в этом положении в течение не менее трех секунд. Затем выполняются следующие процедуры:

• регулируются параметры дисплея. Для этого в меню выбирается пункт «Экран», после чего настраивается подсветка до комфортного уровня;
• устанавливается сетка дисплея (меню «Экран» – «Сетка») в одном из трех режимов («полная», «центр», «нет»);
• выбирается тип отображения А-скана (с заполнением или без него). Заполненный А-скан четче виден на дисплее;
• настраиваются цвета экрана. Дефектоскопист выбирает оптимальную для себя палитру в одном из трех вариантов.

Все установленные настройки сохраняются. Если необходимо настроить параметры дисплея по-другому, перечисленные процедуры необходимо будет повторить, с выбором иного варианта.

Установка параметров преобразователя. Дефектоскоп УСД-50 работает с различными типами преобразователей: совмещенными, раздельными и раздельно-совмещенными. При подключении устройств первого типа кабель можно подсоединить к любому разъему (их два). Если преобразователь имеет раздельные компоненты, то «Излучатель» подключается справа, а «Приемник» слева. Затем проводится настройка прибора:

• выбирается тип преобразователя. Для одноэлементного устройства устанавливается «совмещенный режим», для двухэлементного – «нет»;
• устанавливается верхнее значение полосы частот. Чем шире частотный диапазон, тем точнее измерение и тем медленнее оно проводится;
• подбирается частота заполнения и количество периодов зондирующего импульса (ЗИ). Если они подобраны неправильно, качество измерения ухудшается;
• настраивается нужная амплитуда импульса: 50 В или 200 В. Первый вариант выбирается для деталей небольшой толщины;
• устанавливается требуемая степень демпфирования.

Регулировка отображения сигнала. На данном этапе дефектоскопист через пункт меню «Основные» и «Тракт» настраивает вывод изображения, устанавливая:

• задержку развертки (для установки А-скана в нужном месте экрана);
• уровень отсечки (чем он больше, тем выше скорость измерений);
• режим детектирования (радиочастотный, позитивный, негативный, полный).

После завершения первичной настройки дефектоскоп выключают или настраивают его под конкретные измерения: определение толщины, места дефектов и т. п.