Методика ультразвукового контроля труб нефтяного сортамента на ОАО «Тагмет» Текст научной статьи по специальности «Физика»
УДК 620.179.16
А.Н. Иванов, В.И. Тимошенко
МЕТОДИКА УЛЬТРАЗВУКОВОГО КОНТРОЛЯ ТРУБ НЕФТЯНОГО СОРТАМЕНТА НА ОАО «ТАГМЕТ»
Рассмотрены особенности и оптимизация импульсного эхо-метода контроля, обеспечивающего высокую чувствительность, разрешающую способность, возможность определения местоположения дефекта, при использовании продольных и сдвиговых волн. Приведены графики зависимости углов продольной и сдвиговой волны, а также коэффициенты отражения и преломления по энергии в зависимости от падения продольной ультразвуковой волны под углом из жидкости на границу раздела с твёрдым телом для системы вода— сталь. Показано прохождение ультразвуковых колебаний в трубе с большим углом ввода. Рассмотрен выбор параметров пьезоэлектрического преобразователя для обеспечения прозвучивания всего сечения стенки трубы и проверка электроакустического тракта дефектоскопа.
Выбор метода контроля; параметров пьезоэлектрического преобразователя; проверка электроакустического тракта дефектоскопа.
A.N. Ivanov, V.I. Timoshenko
METHODOLOGY OF ULTRASONIC CONTROL OF PIPES OF PETROLEUM ASSORTMENT ON PJSC «TAGMET»
This article describes the features and optimization ofpulse echo method for high sensitivity, resolution, and ability to determine the location of the defect, when using of longitudinal and shear waves. Shows a graphs of the angles of the longitudinal and shear waves, and coefficients of reflection and refraction as a function of incidence angle of the ultrasonic waves in the liquid at the interface with the solid.
Selection of method control; and a piezoelectric transducer; checking electroacoustic tract of defectoscope.
Особое внимание уделяется качественному производству труб, для обеспечения безаварийной работы буровых установок, исключения аварий на магистральных трубопроводах и поддержания экологии.
1. Выбор метода контроля. В ультразвуковой дефектоскопии изделий металлургического производства, в том числе и труб, наиболее широкое распространение получил импульсный эхо-метод контроля, обеспечивающий высокую чувствительность, разрешающую способность, возможность определения местоположения дефекта. При контроле труб выбор типа волн зависит от отношения толщины стенки (Т) к наружному диаметру (D).
При ТЮ>0,2 целесообразно использовать для контроля продольные волны, при меньших значениях (ТЮ=0,02-0,2) более эффективные результаты контроля получаются при использовании сдвиговых волн, что связано с разрешающей способностью.
По техническому заданию на ОАО «Тагмет» контролю подлежат трубы с наружным диаметром от 73 до 273 мм, с толщиной стенки от 5 до 30 мм. Отношение Т/D для этих труб лежит в пределах 0,02-0,4, отсюда целесообразно применить для контроля иммерсионный импульсный эхо-метод с использованием сдвиговых волн.
Рассмотрим особенности данного метода контроля.
При падении на поверхность твёрдого тела ультразвуковой волны под углом, отличным от нормального, в твёрдом теле распространяется преломленная продольная волна и сдвиговая волна, появившаяся в результате трансформации волны на границе раздела [1].
і’
Из рис. 2 видно, что оптимальный угол ввода сдвиговой волны в металле для обеспечения максимальной ультразвуковой энергии равен у/ = 35-60°.
5 10 15 20 25 30
Рис. 2. Графики зависимости углов у/,ув и коэффициентов Я, Вв, В/ в зависимости
от а для системы вода-сталь
Необходимо также отметить, что выбор большого значения у/ не позволяет выявить дефекты, лежащие на внутренней поверхности и в теле трубы.
На рис. 3 центральный луч не отражается от внутренней поверхности трубы, тем самым дефектоскоп будет выявлять преимущественно дефекты на наружной поверхности, а дефекты, лежащие у внутренней поверхности трубы, при большой толщине стенки могут быть не выявлены.
Рис. 3. Прохождение ультразвуковых колебаний в трубе с большим углом ввода
Выбираем угол ввода сдвиговых колебаний в металле у/=45°, исходя из условий оптимального выявления дефектов, расположенных по всему сечению стенки трубы.
Угол падения ультразвуковой волны на границу вода-сталь для получения сдвиговой волны с углом у/=45° равенДля эффективного контроля, помимо выбора соответствующего угла ввода, важен способ создания акустического контакта между преобразователем и трубой.
На ОАО «Тагмет» используется бесконтактный способ ввода ультразвуковых колебаний, так как на установке ультразвуковому контролю подвергаются кроме гладких труб также и трубы с высадкой внутри. Для обеспечения ввода ультразвуковых колебаний в трубу, применён иммерсионный вариант с локальной ванной, который является наиболее удобным для автоматизированного контроля [3].
Применение этого способа позволяет сочетать преимущества иммерсионного и щелевого способа, а именно:
2) обеспечивается постоянство акустического контакта между преобразователем и трубой;
3) при изменении диаметра контролируемой трубы не требуется смена преобразователя, а производится только его регулировка под требуемый диаметр;
4) исключается применение громоздкой иммерсионной ванны с механизмами загрузки и выгрузки;
5) упрощается механическая часть установки, так как не требуется автоматического подведения и отвода датчиков;
6) повышается надёжность работы преобразователя за счёт того, что преобразователь может быть отнесён от поверхности трубы на достаточно большое расстояние.
2. Выбор параметров пьезоэлектрического преобразователя. На рис. 4 показан ввод ультразвуковых колебаний при контроле иммерсионным способом.’ ’ о
Рис. 4. Схема ввода ультразвуковых колебаний при контроле иммерсионным
способом
Расстояние от центра трубы до центра излучателя для обеспечения требуемого угла ввода (L) определяется уравнением [4]
tD ^
L = —-sina = R sin а,
2
где D=2R — диаметр трубы; R — радиус трубы; а — угол ввода ультразвуковых колебаний на границу вода-сталь.
зьев В.Г. и dp. Способ автоматизированного неразрушающего контроля качества труб и устройство для его осуществления. Патент РФ на изобретение № 2351925. Бюл. № 10, 2009.
4. Неразрушающий контроль и диагностика» справочник / Под ред. член-корр. РАН проф.
В.В. Клюева. — М.: Машиностроение, 1995.
5. ШpaйбepД.С. Ультразвуковая дефектоскопия. — М.: Металлургия, 19б5.
Статью рекомендовал к опубликованию д.т.н., профессор Н.Н. Чернов.
Иванов Алексей Николаевич — ОАО «Тагмет»; e-mail: [email protected]; г. Таганрог, ул. Кузнечная, 13, кв. 3; тел.: 890545б887б, 895153б840б; инженер.
Тимошенко Владимир Иванович — Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Южный федеральный университет»; e-mail: [email protected]; 347928, г. Таганрог, пер. Некрасовский, 44; тел.: 88634371795; кафедра электрогидроакустической и медицинской техники; д.т.н.; профессор.
-и
Ivanov Alexei Nikolayevich — PJSC “TAGMET”; e-mail: [email protected]; 3, Kuznechnaya street, ap. 13, Taganrog, Russia; phone: +79054568876, +79515368406; engineer.
Timoshenko Vladimir Ivanovich — Federal State-Owned Autonomy Educational Establishment of Higher Vocational Education “Southern Federal University”; e-mail: [email protected]; 44, Nekrasovsky, Taganrog, 347928, Russia; phone: +78634371795; the department of hydroacoustic and medical engineering; dr. of eng. sc.; professor.
УДК 534.29: 551.594.25
В.
И. Тимошенко, Н.Н. Чернов, М.А. Лупандина
МАКРОПРОЦЕСС АКУСТИЧЕСКОГО ОСАЖДЕНИЯ ТОНКОДИСПЕРСНЫХ ДЫМОВ
Рассматриваются закономерности макропроцесса (кинетики) акустической коагуляции и осаждения высокодисперсных аэрозолей в акустическом поле. Теоретически и экспериментально показано, что под действием мощного акустического поля происходит экспоненциальное изменение счётной концентрации мелкодисперсных частиц промышленных дымов. Приведено экспериментально полученное уравнение для возгонного дыма металлургического производства. Показано, что акустическое осаждение дыма зависит от сочетания параметров: интенсивности звука, концентрации аэрозоля, времени озвучивания и температуры пылегазового потока.
Получено решение уравнения для изменения осаждаемого диффузионного потока наночастиц через акустический и гидродинамический пограничные слои. Показано, что акустическое поле интенсифицирует процесс осаждения наноразмерных аэрозолей.
Акустическая коагуляция; осаждение дымов; аэрозольные частицы; пограничные слои; диффузия.
V.I. Timoshenko, N.N. Chernov, M.A. Lupandina MACROPROCESS ACOUSTIC PRECIPITATION FINE FUMES
The patterns of macro-process (kinetics) of acoustic coagulation of the fine aerosols in an acoustic field are considered offlow fields of industrial aerosols in an acoustic field to their intensive coagulation is shown. Exponential change in number density of particles of industrial fumes occurring under the influence of a powerful acoustic field is shown theoretically and experimentally. Experimentally drived regression equation for smoke of steel production is given. Acoustic deposition of smoke depends on a combination of various parameters such as sound intensity, concentration of aerosol time scoring, temperature dust and gas flow.
The solution for changing the deposition of the diffusion flux of nanoparticles through the acoustic and hydrodynamic boundary layers is obtained. An acoustic field intensifies the process of deposition of nanoscale aerosols.
Acoustic coagulation; sedimentation fumes; aerosol particles; boundary layers; diffusion.
Экспериментальные исследования макропроцесса (кинетики) акустической коагуляции и осаждения были проведены нами с различными промышленными аэрозолями (около полутора десятков видов) [1, 2, 3]. Везде подтверждалась модель экспоненциального изменения во времени счётной концентрации N частиц. Например, для возгонных аэрозолей конвертерного производства стали с аэрозольными частицами, медианный размер которых по счёту составлял 0,2 мкм, методом регрессионного анализа получено экспериментальное уравнение кинетики процесса акустической коагуляции в виде
N
— = ехр(—1,04 — 0,098св + 0,007св2 + 0,0045cj —
-О0,05 6свТозв — 0,0077Tf — 0,02 6fT03e + 0,098Т£в ) . (1)
| Лидеры продаж УКШаблон Красовского УШК-1 Эталоны чувствительности канавочные Магнитный прижим П-образный Термометр testo 905-T2
|
Общие технические требования (взамен ГОСТ 26266-90) и ГОСТ Р 55808-2013 — Преобразователи ультразвуковые. Методы испытаний. (взамен ГОСТ 23702-90). Расширенный перечень нормативов касающихся УЗ ПЭП приведен в конце данной страницы. УЗ ПЭП можно условно классифицировать по следующим признакам:
Наклонные РС ПЭП с поперечной волной используют преимущественно для контроля сварных соединений тонкостенных (до 9мм) труб диаметром не более 400мм (хордовые преобразователи). Наклонные РС ПЭП с продольной волной применяют для контроля соединений с крупнозернистой структурой и высоким уровнем шумов (аустенитные швы).
Преобразователи П111 используются для выявления объемных и плоскостных дефектов – пор, волосовин, расслоений и т.д. Характеристики ПЭП типа П111 приведены в таблице:
Толщина контролируемых П 112 объектов, как правило, находится в диапазоне от 1 до 30мм. Характеристики П112 приведены в таблице:
с толщиной стенки от 2 до 6 мм., используются контактные раздельно-совмещенные хордовые преобразователи. Применение преобразователей хордового типа особенно эффективно для контроля тонкостенных сварных швов от 2 до 4 мм.
Дефектоскопия на фазированных решетках
Сергей Звонов,
студент группы 1135, Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева
Акмал Хисравов, студент группы 1239, Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева
Анна Вышкина, студентка группы 1239, Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева
Ультразвуковая дефектоскопия — метод, предложенный С.Я. Соколовым в 1928 году, который основан на исследовании процесса распространения ультразвуковых колебаний с частотой 0,525 МГц в контролируемых изделиях с помощью специального оборудования — ультразвукового преобразователя и дефектоскопа [1]. Это один из самых распространенных методов неразрушающего контроля.
Дефектоскоп — устройство для обнаружения дефектов в изделиях из различных металлических и неметаллических материалов методами неразрушающего контроля. К дефектам относятся нарушения сплошности или однородности структуры, зоны коррозионного поражения и др.
Область техники и технологии, занимающаяся разработкой и использованием дефектоскопов, называется дефектоскопия [4].
Рис. 1. Принцип измерения времени и пути импульса
Алгоритм работы ультразвукового дефектоскопа заключается в том, что с помощью ПЭП передается короткий ультразвуковой сигнал в контролируемый объект (рис. 1). После получения на приемник отраженного сигнала измеряется время прохождения звукового сигнала от ПЭП до отражающей поверхности и обратно (рис. 2) — [5].
Рис. 2. Отображение отраженного сигнала на экране
Плюсы ультразвуковой дефектоскопии:
- проверяемую деталь не требуется повреждать или разрушать;
- работа проводится очень быстро и стоит недорого. В сравнении с некоторыми другими видами дефектоскопии, например рентгеновской, не представляет опасности для человека;
- возможен контроль пригодности большинства материалов как металлических, так и неметаллических образцов;
- благодаря высокой мобильности ультразвуковые дефектоскопы для проверки необходимого объекта можно доставить практически в любое место.
Новым этапом ультразвукового контроля (УЗК) стала технология фазированных решеток (ФР), основанная на последовательном возбуждении всех элементов преобразователя и генерировании ультразвуковых волн. Преобразователь ФР представляет собой множество одновременно работающих пьезоэлектрических элементов (от 16 до 256 штук), в отличие от одноэлементных датчиков, используемых в классической дефектоскопии [3].
Метод фазированной решетки является более усовершенствованным и сложным по сравнению с классическим ультразвуковым контролем (рис. 3), в котором используется одноэлементный преобразователь. Дефектоскопы на фазированной решетке, с помощью которых контроль осуществляется гораздо быстрее и проще, используются во многих отраслях (рис. 4).
Рис. 3. Классический метод ультразвукового контроля
Рис.
4. Метод ультразвукового контроля фазированной решеткой
Преимущества фазированных решеток перед классическим ультразвуковым контролем:
1 Возможность секторного контроля, что обеспечивает большую наглядность. При классическом контроле луч от пьезоэлектрического преобразователя исходит под одним конкретным углом и его отображение на экране выглядит как всплеск на АСкане (рис. 5).
Рис. 5. Отображение сигнала от засверловки на образце Phased Array Type B Block
В случае применения технологии ФР в объекте может контролироваться сразу вся зона контроля (рис. 6), то есть мы одновременно видим все дефекты, расположенные в диапазоне 3575 градусов. Физически даже 090 градусов, но это не всегда имеет смысл, так как существуют определенные ограничения, связанные критическими углами, а также при меньшем диапазоне отображение дефекта получается более качественым.
Рис. 2. Отображение отраженного сигнала на экране
2 Более высокая скорость проведения ультразвукового контроля за счет замены продольнопоперечного сканирования на линейное — вдоль шва. Согласно нормативным документам РФ, ультразвуковой контроль нужно проводить продольнопоперечным движением вдоль сварного шва с шагом, равным половине пьезоэлемента, отводя датчик от сварного шва на расстояние, равное двойной толщине сварного шва [2].
Рис. 3. Классический метод ультразвукового контроля
Рис. 4. Метод ультразвукового контроля фазированной решеткой
Рис. 5. Отображение сигнала от засверловки на образце Phased Array Type B Block
Рис. 6. Отображение сигнала от засверловок на образце Phased Array Type B Block при использовании ФР
В случае применения ФР производится одновременный контроль всего сечения шва без необходимости смещения датчика (рис. 7).
Рис. 7. Методы сканирования в УЗК
3 Большое количество углов ввода. Классический ультразвуковой датчик имеет один конкретный заданный угол, который не может изменяться, так как его значение заложено конструктивно в сам преобразователь [4].
Датчики ФР повышают вероятность обнаружения дефектов, так как способствуют получению оптимальных сигналов от трещины, расположение которой не всегда соответствует фиксированному углу ввода ПЭП при традиционном проведении контроля. К преимуществам новой технологии можно также отнести возм ожность получения истинных изображений расположения и габаритов дефектов, а также более простую и быструю интерпретацию (рис. 8).
Рис. 8. Трещина на А- и S-скане
Фокусировка. Технология фазированных решеток имеет функцию фокусировки поля преобразователя (рис. 9). Это существенно повышает разрешающую способность и чувствительность, что, в свою очередь, заметно облегчает процесс понимания реальных форм дефекта [3].
Рис. 9. Отображение засверловки без фокуса и с фокусом
Отрицательные моменты технологии ФР:
1 Дефектоскопы, использующие технологию ФР, дороже классических дефектоскопов в дватри раза. Однако стоит учитывать, что повышение производительности и качества контроля для многих предприятий и задач гораздо важнее.
2 Ограничение по толщинам, которые возможно контролировать датчиками ФР. Суть в том, что зачастую датчики ФР значительно больше классических датчиков, вследствие чего сложно контролировать как мелкие толщины в 25 мм, так и большие толщины — в силу того, что разрешающая способность и размеры экрана ФРдефектоскопа оказываются уже малоинформативными. Тем не менее ФРдефектоскопы всех производителей могут выполнять функции классических датчиков — для этого у них есть разъемы для подключения классических преобразователей. Следовательно, даже при появлении таких задач, как контроль тонкостенной трубы толщиной 3 мм или же контроль 2метровой арматуры или длинных анкеров, дефектоскопы, имеющие технологию ФР, способны решить их за счет подключения классических преобразователей.
3 Отсутствие нормативной документации для отбраковки. Нормативная документация в РФ заметно отстает от европейских стран, что связано не только со сложными временами, но и с огромным количеством отраслей, вследствие чего разработка документации оказывается слишком дорогостоящей.
Кроме того, деньги на эти работы тратить нецелесообразно — вопервых, потому, что многие российские компании не оснащены ФРдефектоскопами, а вовторых, данная проблема решается за счет того, что во многих дефектоскопах предусмотрена возможность одновременного Sскана (секторного контроля) и Аскана вместе с браковочной кривой АРК (ВРЧ).
Стоит отметить, что дефектоскопия представляет собой важную часть любого производства. Ультразвуковая же дефектоскопия во многих случаях является незаменимым методом контроля. Благодаря развитию передовых технологий, а именно технологии фазированных решеток, появилась возможность выпускать качественный долговечный продукт.
Данная технология, как мы выяснили, имеет как серьезные преимущества, так и некоторые недостатки. Тем не менее недостатки с лихвой компенсируются преимуществами этой технологии — ведь качество и высокая производительность выпускаемой продукции гораздо важнее цены дефектоскопа. Технические же недостатки нивелируются, помимо всего прочего, тем фактом, что дефектоскоп с технологией фазированных решеток способен работать в режиме традиционного дефектоскопа.
Список используемой литературы:
- Мирошниченко Т. Безопасность газораспределительных систем [Текст]: ГОСТ Р 557242013.
- Кретов Е.Ф. Ультразвуковая дефектоскопия в энергомашиностроении [Текст]: техническая литература / Е.Ф. Кретов. СПб.: Издательство СВЕН, 2007. 296 с.
- Реука С.В. Введение в технологию применения ультразвуковых фазированных решеток [Текст] / С.В. Реука (перевод). СПб.: ГЭТУ. 210 с.
- Клюева В.В. Неразрушающий контроль [Текст]: Справочник / В.В. Клюева. М.: Машиностроение, 2006. 864 с.
- Каневский И.Н., Сальникова Е.Н. Неразрушающие методы контроля [Текст]: Учеб. пособ. / И.Н. Каневский, Е.Н. Сальникова. Владивосток: Издательство ДВГТУ, 2007. 243 c.
Применение фазированных решеток — введение в технологию
14.
05.2020
Промышленный контроль методом фазированных решеток. История и практика применения фазированных решеток. Технология ультразвуковых фазированных решеток позволяет обнаруживать дефекты, различно ориентированные относительно акустической сети.
Содержание статьи
Предисловие
В 21 веке одним из важнейших прорывов в области промышленного ультразвукового контроля стали многофункциональные и высокопроизводительные портативные приборы с фазированными решетками. Технология фазированных решеток основывается на той же базовой волновой физике, на которой работают традиционные дефектоскопы, доступные в продаже в течение последних 50 лет. Однако, расширенные возможности НК с технологией фазированных решеток требуют более высокого уровня подготовки операторов. Таким образом, разработка нового ФР оборудования способствует развитию новых обучающих ресурсов.
Компания Olympus представляет новый технический справочник Контроль методом фазированных решеток для всех, кто работает с оборудованием ФР или интересуется данной технологией. В нем в доступной форме изложены теоретические основы ультразвукового контроля фазированными решетками. Руководство подойдет как новичкам, так и более опытным пользователям, желающим еще раз ознакомиться с базовыми понятиями и терминами. В начале руководства рассматриваются основы и принципы контроля ФР, далее разбираются некоторые аспекты выбора преобразователей и оборудования; в конце руководства приводятся справочные данные и Глоссарий по технологии фазированных решеток.
Подробное описание технологии и терминология
Видео: УЗ контроль методом фазированных решеток к содержанию
Введение в контроль фазированными решетками к содержанию
Ультразвуковые дефектоскопы используются в промышленности вот уже более 60 лет.
С 40-х годов прошлого века законы физики о распространении высокочастотных звуковых волн используются для обнаружения скрытых трещин, полостей, пористости и прочих внутренних несплошностей в металлах, композитах, пластике и керамике, а также для измерения толщины и анализа свойств материалов. Ультразвуковой контроль не требует разрушения инспектируемого материала и является совершенно безопасным. Он широко применяется в основных областях производства, обрабатывающей промышленности и в отраслях инфраструктуры, особенно там, где большую роль играют металлические конструкции и сварные швы.
Многие из вас знакомы с медицинскими приложениями ультразвуковой визуализации, в которой высокочастотные звуковые волны используются для создания детализированных поперечных изображений внутренних органов. Медицинские сонограммы обычно выполняются специальными многоэлементными преобразователями, или фазированными решетками, в сочетании с необходимым аппаратным и программным обеспечением. Применение технологии ультразвуковых фазированных решеток не ограничивается медицинской диагностикой. В последние годы ФР системы все чаще используются в промышленности для обеспечения новых уровней информативности и визуализации в контроле, построения профиля толщин и выявления дефектов в процессе эксплуатации.
На протяжении первых 20 лет в серийном ультразвуковом оборудовании использовались одноэлементные ПЭП, в которых генерация волны и получение эхо-сигналов осуществлялось одним пьезокристаллом; раздельно-совмещенные ПЭП с излучающим и принимающим пьезокристаллами; а также раздельные или теневые системы, использующие два одноэлементных преобразователя одновременно. Эти технологии до сих пор используются в большинстве современных серийных ультразвуковых приборов для промышленной дефектоскопии и толщинометрии. Однако, с каждым годом приборы с фазированными решетками становятся все более востребованными в области неразрушающего контроля.
Принцип усиливающего и гасящего взаимодействия волн был продемонстрирован в 1801 году английским ученым Томасом Юнгом.
В его известном опыте для создания интерференционных полос использовались два источника света. Волны в фазе усиливают друг друга, волны в противофазе гасят друг друга (см. Рис. 1-1).
Рис. 1-1 Интерференционные полосы от двух источников света
Сдвиг фазы или фазовая синхронизация — способ контроля взаимодействия волн за счет смещения во времени фронтов волн от двух и более источников. Он используется для изгибания, управления или фокусировки энергии фронта волны.
В 60-х годах ученые начали разрабатывать ультразвуковые системы с фазированными решетками. В них использовались преобразователи с большим количеством излучающих элементов, которые посылали звуковые сигналы посредством управляемых интерференционных картин. В начале 70-х годов появились первые серийные медицинские диагностические системы с фазированными решетками. Они позволяли управлять звуковыми лучами и получать изображение поперечного сечения тканей организма человека (см. Рис. 1-2).
Рис. 1-2 Фазированные решетки в медицинской диагностике
Первые ультразвуковые дефектоскопы на фазированной решетке
В начале, ультразвуковые приборы с ФР использовались, в основном, в медицине. Этому способствовал тот факт, что из-за известного состава и структуры человеческого тела приборы были относительно простыми и интерпретировать полученные изображения было достаточно легко. Промышленное же применение было гораздо более сложной задачей. Все контролируемые материалы (металлы, композиты, керамические материалы, пластики и оптоволокно) обладают разными акустическими характеристиками. Также, довольно трудно учесть разную геометрию и толщину объектов, проходящих промышленные испытания.
Первые промышленные системы на фазированных решетках, появившиеся в 80-х, были довольно громоздкими. Кроме того, было необходимо пересылать полученные данные на компьютер для обработки и отображения. Эти системы использовались в основном для технического контроля в процессе эксплуатации на электростанциях.
Фазированные решетки активно продвигались в атомной индустрии, где методы технического контроля допускают применение ультрасовременных технологий для повышения вероятности обнаружения критических дефектов. Также они применялись для контроля широких кованых валов и деталей турбин низкого давления.
Промышленные дефектоскопы на фазированных решетках
Переносные, работающие от батарей приборы с фазированными решетками для промышленного использования появились в начале 2000-х. Аналоговые устройства занимали слишком много места и потребляли большое количество энергии на создание многоканальных схем для управления лучом. С приходом цифровой эры и с появлением недорогих встроенных микропроцессоров появилось следующее поколение оборудования ФР. Развитие маломощных электронных компонентов, новые энергосберегающие технологии, повсеместное использование плат поверхностного монтажа – все это привело к уменьшению размеров приборов. Так, всего один портативный ФР прибор обладал функциями электронной настройки параметров и позволял обрабатывать, отображать и анализировать полученные данные, что открыло новые горизонты для применения данной технологии в промышленности. Это повлекло за собой появление ФР- преобразователей для конкретных приложений.
Что такое фазированная решетка? к содержанию
Традиционные ультразвуковые преобразователи для НК обычно состоят либо из одного активного элемента, генерирующего и принимающего высокочастотные звуковые волны, либо из двух парных элементов, один их которых является передатчиком, а другой приемником. Основу системы ФР составляет специальный ультразвуковой преобразователь с некоторым количеством отдельных элементовю Фазированные преобразователи обычно содержат от 16 до 256 отдельных элементов, каждый из которых является независимо управляемым (см. Рис. 1-3 и Рис. 1-4).
Рис. 1-3 Стандартные ФР-преобразователи
Рис. 1-4 Типичная многоэлементная конструкция
Они могут быть сформированы в полосу (линейную матрицу), двумерную (2D) матрицу, кольцо (кольцевую матрицу), округлую (изогнутую) матрицу или иметь более сложные формы.
Как и традиционные ПЭП, фазированные решетки могут быть сконструированы для непосредственного контакта, являясь частью наклонного преобразователя с призмой, или для иммерсионного контроля с водяной линией задержки.
Диапазон частот преобразователя обычно составляет от 2 до 10 МГц. В систему фазированной решетки входит усовершенствованный прибор на базе ПК, который активирует многоэлементный преобразователь, принимает и оцифровывает отраженные эхо-сигналы, а также отображает информацию по эхо-сигналам в различных стандартных форматах. В отличие от традиционных ультразвуковых дефектоскопов, системы ФР могут использовать звуковой луч в диапазоне углов преломления, вдоль линейного пути, или динамически фокусировать луч на различных глубинах, увеличивая гибкость настроек контроля.
Принцип работы фазированной решетки к содержанию
Известно, что в основу работы фазированной решетки легли принципы волновой физики. Время между серией исходящих ультразвуковых импульсов изменяется таким образом, что созданные каждым элементом решетки отдельные волновые фронты сочетаются друг с другом. Это позволяет добавлять или гасить энергию, эффективно управляя и формируя ультразвуковой луч. Подобный эффект достигается за счет возбуждения отдельных элементов в разное время.
Калькулятор законов фокусировки
Зачастую генерация волны производится группами от 4 до 32 элементов для повышения эффективной чувствительности за счет увеличения апертуры, что также уменьшает нежелательное распространение луча и обеспечивает лучшую фокусировку. Программное обеспечение, известное как калькулятор законов фокусировки, устанавливает определенное время задержки для возбуждения каждой группы элементов с целью создания желаемой формы луча, исходя из характеристик преобразователя и призмы, а также геометрии и акустических свойств исследуемого материала.
Запрограммированная последовательность генерации импульсов, выбранная операционным ПО прибора, запускает определенное число фронтов волн в объекте контроля.
Эти фронты волн, в свою очередь, объединяются конструктивным и деструктивным способом в единый первичный фронт волны, который проходит через инспектируемый материал и отражается от трещин, неоднородностей, донной поверхности образца и других границ сред, как традиционная ультразвуковая волна. Луч можно динамически настроить под разные углы, фокусные расстояния и размеры фокусного пятна так, что одного преобразователя достаточно для контроля материала с разных ракурсов. Отклонение луча происходит очень быстро, так что сканирование под разными углами или с несколькими глубинами фокусировки выполняется за долю секунды.
Эхо-сигналы принимаются элементами или группами элементов, сдвигаются по времени для компенсации задержки в призме, затем суммируются. В отличие от традиционного одноэлементного преобразователя, который фактически поглощает эффекты всех компонентов луча, ФР-преобразователь может сортировать в пространстве возвращающийся фронт волны на основании времени прихода и амплитуды сигнала для каждого элемента.
При обработке программным обеспечением прибора каждый вернувшийся закон фокусировки представляет собой отражение от определенного углового компонента луча, определенной точки на линейной траектории и/или отражение от определенной глубины фокусировки (см. Рис. 1-5 и Рис. 1-6). Эхо-сигнал затем может быть представлен в различных форматах.
Рис. 1-5 Пример наклонного луча, генерируемого плоским ПЭП за счет изменения задержки
1
Рис. 1-6 Пример линейного сканирования сфокусированным наклонным лучом
Преимущества ФР перед традиционным ультразвуком к содержанию
Ультразвуковые системы с фазированными решетками могут использоваться почти в любом виде контроля, где задействованы традиционные ультразвуковые дефектоскопы. Данная технология чаще всего применяется для контроля качества сварных швов и выявления трещин, в самых разных отраслях промышленности: аэрокосмической, энергетической, нефтехимической, в производстве непрерывнолитых металлических заготовок и трубной арматуры, в строительстве и обслуживании нефтепроводов и металлических конструкций.
Фазированные решетки также используются для получения профиля остаточной толщины стенок при контроле коррозии.
Главное преимущество технологии фазированных решеток перед традиционным УЗК заключается в том, что управление лучом и его фокусировка осуществляются с помощью одного многоэлементного ПЭП. Управление лучом или S-сканирование (секторное сканирование) используется для картографирования объектов под определенными углами. Это значительно упрощает контроль объектов со сложной геометрией. Маленькая контактная поверхность преобразователя и возможность перемещения луча без передвижения ПЭП упрощает контроль труднодоступных для механического сканирования объектов.
Контроль сварных швов
Для контроля качества сварных швов обычно применяется секторное сканирование. Возможность сканирования под разными углами без передвижения преобразователя повышает вероятность обнаружения аномалий в сварных швах. Электронная фокусировка позволяет оптимизировать форму и размер луча в конкретной точке, что также повышает вероятность обнаружения дефекта.
Способность фокусировки на разных глубинах увеличивает точность измерения критических дефектов для объемного контроля. Фокусировка значительно улучшает отношение сигнал-шум в сложных ситуациях. С-сканы отображаются намного быстрее благодаря электронному сканированию группами элементов. Возможность одновременного контроля под разными углами и/или линейного сканирования большей площади тестового образца снижает время на исследование. Скорость ФР контроля до 10 раз выше, чем в традиционном УЗК, что является несомненным преимуществом технологии.
К потенциальным недостаткам фазированных решеток можно отнести относительно высокую стоимость и необходимость проведения контроля квалифицированным оператором. Однако, эти затраты нейтрализуются большой гибкостью оборудования и значительной экономией времени контроля.
Фазированные преобразователи к содержанию
Традиционный ультразвуковой преобразователь продольных волн служит поршнем для высокочастотных механических вибраций, или звуковых волн. При подаче напряжения пьезоэлектрический преобразователь (кристалл) деформируется перпендикулярно своей поверхности. При прекращении подачи напряжения, менее чем через микросекунду, элемент спружинивает, генерируя импульс механической энергии, включающий ультразвуковую волну (см. Рис. 2-1). Аналогично, при сжатии элемента под давлением принимаемой ультразвуковой волны, генерируется напряжение. Таким образом, единичный пьезоэлектрический элемент может служить как передатчиком, так и приемником ультразвуковых импульсов.
Наиболее часто используемые в УЗК преобразователи обладают следующими основными рабочими характеристиками:
- Тип. Идентификация преобразователя по виду контроля: контактный, наклонный, иммерсионный или с линией задержки. Выбор типа преобразователя зависит от свойств материала объекта контроля (например, шероховатость поверхности, температура, скорость контроля, доступность зоны контроля и положение дефекта).
- Размер. Диаметр или длина и ширина активного элемента преобразователя, который обычно находится в корпусе большего размера.
- Частота. Количество колебаний волны в секунду. Обычно выражается в килогерцах (кГц) или мегагерцах (МГц). Промышленный ультразвуковой контроль обычно производится на частотах от 500 кГц до 20 МГц, поэтому большинство преобразователей работают в указанном диапазоне. Также доступны преобразователи в диапазоне частот от менее чем 50кГц и до более чем 200 МГц. Проникающая способность улучшается с понижением частоты; с повышением частоты улучшаются разрешение и фокальная резкость.
- Полоса пропускания. Диапазон частот в указанных пределах амплитуды. В этой связи необходимо уточнить, что стандартные преобразователи НК генерируют звуковые волны не на одной частоте, а в пределах определенного диапазона, отцентрированного по заданной номинальной частоте. В НК принято устанавливать полосу пропускания на уровне -6 дБ (или половина значения амплитуды).
- Длительность импульса. Количество колебаний волны, генерируемых преобразователем с каждым импульсом. Преобразователь с узкой полосой пропускания генерирует большее количество колебаний волны, чем преобразователь с широкой полосой пропускания. На длительность импульса влияет диаметр активного элемента, материал подложки, электрическая настройка и способ возбуждения преобразователя.
- Чувствительность. Отношение между амплитудами возбуждающего импульса и эхо-сигнала от отражателя.
- Профиль луча. В рабочем приближении луч от обычного несфокусированного дискового преобразователя понимается как столп энергии, который распространяется от активного элемента, увеличиваясь в диаметре и постепенно рассеиваясь.
Основные свойства звуковых волн
Формирование фронта волны. Тогда как одноэлементный преобразователь можно представить в виде поршня, одного диска или пластины, действующего на исследуемый объект, создаваемую им волну можно математически смоделировать как сумму волн от множества точечных источников. Это подтверждает принцип Гюйгенса, предложенный в 17 веке голландским физиком Христианом Гюйгенсом, согласно которому каждая точка фронта волны является источником новых сферических волн, а результирующее волновое поле является суммой этих отдельных сферических волн.
Распространение луча. Генерируемая преобразователем звуковая волна распространяется по прямой до границы материала. Ниже описывается то, что происходит после этого. Если звуковой путь длиннее ближней зоны, луч увеличивается в диаметре и расходится, как свет в прожекторе.
Основные принципы формирования изображения к содержанию
Как в традиционных ультразвуковых приборах, так и в оборудовании с фазированными решетками высокочастотные звуковые волны применяются для проверки внутренней структуры исследуемого образца или измерения его толщины. Оба типа приборов базируются на фундаментальных физических законах, определяющих распространение звуковой волны. В обеих ультразвуковых технологиях используются аналогичные концепции для представления данных УЗК.
Традиционные ультразвуковые измерительные приборы НК обычно состоят либо из одного активного элемента, который генерирует и принимает высокочастотные звуковые волны; либо из двух парных элементов – один для передачи, второй для приема сигнала. Типичный прибор представлен одноканальным генератором и приемником, генерирующего и принимающего ультразвуковой сигнал; а также встроенной системой сбора цифровых данных, согласованной с дисплеем и измерительным модулем. Более усовершенствованные приборы позволяют использовать несколько каналов генерации-приема с группой преобразователей для увеличения зоны покрытия и определения различных глубин залегания или ориентации дефектов. В более усовершенствованных системах традиционный ультразвук может быть объединен с датчиками положения, контроллерами и программным обеспечением, как часть системы формирования изображений.
С другой стороны, оборудование с фазированными решетками обычно имеет несколько каналов, необходимых для предоставления моделей возбуждения (законов фокусировки) для преобразователей от 16 до 256 элементов. В отличие от традиционных дефектоскопов, системы с фазированной решеткой могут использовать звуковой луч в диапазоне углов преломления, вдоль линейного пути или динамически фокусировать луч на различных глубинах, увеличивая гибкость настроек контроля. Эта дополнительная возможность генерировать многочисленные УЗ-пути в рамках одного преобразователя значительно улучшает способность обнаружения дефектов и «визуализации» контроля путем отображения инспектируемой зоны. Изображение, полученное с помощью фазированной решетки, наглядно демонстрирует изменения от точки к точке, а также эхо-сигналы от дефекта под разными углами, что позволяет определить его тип и размер. Несмотря на кажущуюся сложность технологии контроля, она позволяет значительно расширить зону охвата без необходимости использования сложных приспособлений и многочисленных преобразователей, часто востребованных в традиционном УЗК.
Оборудование с фазированными решетками к содержанию
На рынке представлен огромный ассортимент фазированных ПЭП. Несмотря на то, что линейные ФР-преобразователи являются на сегодняшний день наиболее популярными, также доступны специализированные преобразователи с большим количеством и различным расположением элементов. Они спроектированы для более сложных приложений, требующих высокоскоростного сканирования, покрытия всего объема изделия и/или комплексного отклонения луча. Для соответствия тем или иным требованиям контроля предлагаются различные уровни оборудования с ФР, которые можно подразделить на три группы: ручные переносные дефектоскопы, переносные автоматизированные дефектоскопы и дефектоскопы в стойке для поточного контроля.
Как и другое оборудование ультразвукового контроля, системы с фазированными решетками представлены широким модельным рядом с различным уровнем сложности и возможностей. Среди имеющихся моделей представлены как простые приборы для осуществления секторного и линейного сканирования 16- элементным преобразователем, так и многоканальные системы контроля с усовершенствованным программным обеспечением и преобразователями до 256 элементов.
Компания Olympus предлагает полный ассортимент оборудования для неразрушающего контроля (НК). Для получения дополнительной информации посетите раздел с оборудованием компании Olympus.
Дефектоскоп ультразвуковой импульсный — Схема
Детали литые — Общие требования к конструкции 22 к технологичности при проектировании 20 — 22 — Показатели технологичности 21 Дефектоскоп ультразвуковой импульсный — Схема 496 [c.519]Обобщенные структурные схемы ультразвуковых дефектоскопов с импульсным и непрерывным излучением существенно различаются. [c.180]
На рис. 3-49 изображена схема одного из современных ультразвуковых импульсных дефектоскопов. [c.129]
Для хорошей работы любого ультразвукового импульсного дефектоскопа необходимы хорошие щупы. Конструкция щупов во многом зависит от ти па применяемых пьезоэлектрических пластин. Кварцевые пластинки обладают вьюокими механическими свойствами, но требуют приложен ия к ним высоких напряжений, имеют малую емкость и вследствие этого для правильного согласования с электрической схемой дефектоскопа нужно большое сопротивление входной цепи, что практически осуществить затруднительно. Благодаря эго му пьезоэлектрический щуп с пластинкой кварца имеет низкий к. п. д. [c.157]
Импульсный метод. Электронная аппаратура, используемая для импульсной спектроскопии, значительно отличается от описанной выше. На фиг. 2.9 приведена структурная схема ультразвукового импульсного спектроскопа, позволяющая одновременно наблюдать частотные и временные характеристики сигналов. Способ индикации временных характеристик точно такой же, как и в обычных импульсных дефектоскопах. [c.74]
Наиболее совершенным и широко распространенным в дефектоскопии является эхо-метод, который поясняется блок-схемой импульсного ультразвукового дефектоскопа, [c.505]
На рис. 31 приведена принципиальная схема импульсного ультразвукового дефектоскопа. Высокочастотный генератор, образуя кратковременные импульсы переменного напряжения высокой частоты, передает их на пьезоэлектрический вибратор, который преобразует эти колебания в упругие колебания той же частоты. При соприкосновении вибратора (щупа) с деталью импульсы упругих колебаний поступают в металл и распространяются в нем в виде слегка расходящегося пучка. Если на пути распространения импульсов упругих колебаний встречается дефект, то часть [c.57]
Рнс. 31. Принципиальная схема импульсного ультразвукового дефектоскопа [c.58]
Схема импульсного дефектоскопа, работающего по эхо-методу, приведена на рис, 6. Дефектоскоп имеет искательную головку — устройство, непосредственно излучающее ультразвуковые колебания в деталь и принимающее отраженный импульс. Конструктивная схема головки показана на рис. 7. [c.496]
Обнаружение и измерение имеющихся в конструкции дефектов осуществляют с помощью ультразвуковых дефектоскопов специального или общего назначения. Структурная схема импульсного ультразвукового эхо-дефектоскопа общего назначения приведена на рис. 9.7. [c.151]
На рис. 11.4.17 приведена схема импульсного ультразвукового дефектоскопа. При контроле детали к ее поверхности подводят излучатель ультразвуковых колебаний, который питается от генератора. Если дефекта в детали нет, то ультразвуковые колебания, отразившись от противоположной стороны детали, возвратятся обратно и возбудят электрический сигнал в приемнике. При этом на экране электронно-лучевой трубки будут видны два всплеска слева — излученный импульс и справа — отраженный от противоположной стенки детали (донный). [c.79]
Развитие радиолокации дало толчок к использованию импульсных систем в ультразвуковой дефектоскопии. Этот метод позволяет обнаруживать дефекты в изделиях длиной в несколько метров. Блок-схема импульсного дефектоскопа приведена на фиг. 138. [c.246]
Современные ультразвуковые дефектоскопы работают по схеме импульсного излучения, т, е. ультразвуковые колебания от пьезокристалла посылаются не непрерывно, а импульсами во время пауз отраженные колебания [c.257]
ШВОВ применяются импульсные ультразвуковые дефектоскопы, принципиальная скелетная схема которых изображена на фиг. 22. [c.689]
| Рис. 57. Схема импульсного ультразвукового дефектоскопа |
Ультразвуковой метод обнаружения скрытых дефектов основан на свойстве ультразвука проходить через металлические изделия и отражаться от границы раздела двух сред (в месте дефекта). На рис. 114 показана схема импульсного ультразвукового дефектоскопа. К поверхности детали 1 подводят излучатель 2 ультразвуковых колебаний, сообщающийся с генератором 3. При отсутствии дефекта в детали ультразвуковые колебания, отразившись от противоположной поверхности детали, возвратятся обратно и возбудят электрический сигнал в приемнике. При этом на экране электронно-лучевой трубки будут видны два всплеска А—излученный импульс и Б—отраженный от противоположной стенки детали (донный). [c.170]
Для контроля сварной точки используется импульсный метод ультразвуковой дефектоскопии. Принципиальная схема ультразвукового контроля сварной точки показана на фиг. 28. Как видно из фигуры, контроль можно производить по двум вариантам работы дефектоскопа. [c.651]
Ультразвуковой метод контроля основан на способности высокочастотных колебаний (от 0,8 до 2,5 МГц) проникать в металл шва и отражаться от поверхности дефекта, находящегося в сварном шве. Ультразвуковые колебания получают с помощью пластинки из кварца и тита-ната бария, которые вставляют в держатели-щупы. Отраженные колебания улавливаются искателем, преобразуются в электрические импульсы, подаются на усилитель и воспроизводятся индикатором. В соответствии с ГОСТ 14782—76 существуют два метода ультразвуковой дефектоскопии теневой и эхо-импульсный. Ультразвуковой метод контроля применяют для металла толщиной не менее 4 мм. Для контроля сварных швов ультразвуком применяют ультразвуковые дефектоскопы УЗД-7Н, ДУК-13, УДМ-1М и др. Перед применением ультразвукового контроля сварной шов зачищают от шлака, металлических брызг, окалины на 50—80 мм с каждой стороны шва. Зачищенную поверхность протирают и наносят на нее слой контактной смазки. В качестве смазки применяют автол марок 6, 10, 18, компрессорное, трансформаторное или машинное масло. Схема ультразвукового контроля представлена на рис. 130. [c.278]
Для дефектоскопии применяют установки, называемые ультразвуковыми дефектоскопами Л. 30]. Схемы и конструкции дефектоскопов могут быть различными в зависимости от испытываемого материала или изделия и назначения испытания. В последние годы дефектоскопы усовершенствованы таким образом, что глубину залегания включения или дефекта можно непосредственно отсчитать по шкале прибора. Эта же шкала служит для измерения толщины образца или изделия. Такие импульсные ультразвуковые дефектоскопы обычно выполняются по основной блок-схеме (рис. 7-13), которая может иметь те или иные изменения в соответствии с назначением или условиями эксплуатации прибора. [c.186]
Современные ультразвуковые дефектоскопы работают по схеме импульсного излучения, т. е. ультразвуковые колебания от пьезокристалла посылаются не непрерывно, а импульсами во время пауз отраженные колебания поступают на тот же пьезокристалл, что обеспечивает высокую чистоту приема отраженных волн. [c.249]
Для четкого улавливания отраженного пучка ультразвуковых волн необходимо, чтобы этому не мешал непрерывный поток волн, направляемый от вибрирующей пластинки. Поэтому все современные дефектоскопы работают по схеме импульсного излучения. Ультразвуковые колебания посылаются от вибрирую- [c.258]
Скелетная схема импульсного ультразвукового дефектоскопа представлена на рис. 11. [c.209]Основной метод ультразвуковой дефектоскопии сварных соединений — эхо-импульсный (рис. 66, а). Ультразвуковой импульс, вводимый в изделие нормально или под углом к его поверхности, отражается от дефекта и принимается или тем же искателем, или другим, расположенным рядом. Известны и другие схемы — эхо-теневая, теневая, которые нашли значительно меньшее применение (рис. 66, б, в). [c.148]
| Рис. 3-44. Блок-схема импульсного ультразвукового дефектоскопа с приемом отраженного сигнала. |
Наибольшее распространение получили импульсные дефектоскопы, работающие на принципе отражения ультразвуковых волн. Типовая схема импульсного дефектоскопа показана на рис. 71 [51]. Импульсный генератор 6 возбуждает пьезоэлектрический излучатель (щуп) 3, преобразующий энергию электрических колебаний. При контакте между щупом и контролируемой деталью 1 излучатель посылает в металл ультразвуковые колебания в виде коротких импульсов длительностью 0,5—10 мкс, разделенные паузами с длительностью 1—5мкс. При достижении противоположной стороны детали (дна) импульсы отражаются от нее и возвращаются к приемному щупу 2. При наличии дефекта 8 в детали посланные импульсы ультразвука отражаются ранее, чем достигнут противоположной стороны детали. Отраженные импульсы вызывают механические колебания в приемном щупе, благодаря которым в пьезо- [c.182]
На рис. 2 показана схема установки, моделирующей узел трения при распространении в ней импульсных ультразвуковых колебаний. Процесс прохождения импульса через зазор, заполненный смазкой, может наблюдаться на экране прибора с помощью ос-циллоскопической трубки. В работе использовался дефектоскоп типа УДМ-1М, снабженный устройством электронная лупа , позволяющим выделить на экране интересующий нас участок. На рис. 3 показаны два случая прохождения импульса высокочастотных колебаний через зазор б, заполненный смазкой. В случае а на экране прибора отчетливо виден отраженный импульс ОИ. В случае [c.296]
Структурная схема импульсного ультразвукового эходефектоскопа приведена на рис. 8.8. Электроакустический преобразователь ЭАП (пьезоэлектрический искатель) служит для преобразования электромагнитных колебаний в ультразвуковые, излучения их в изделие и приема колебаний, отраженных от дефектов. Усилитель сигналов УС состоит из усилителя высокой частоты с коэффициентом усиления 10 —10 и детектора. Генератор зондирующих импульсов ГИ вырабатывает высокочастотные импульсы напряжения, возбуждающие ультразвуковые колебания ЭАП. Синхронизатор С предназначен для обеспечения синхронной работы узлов дефектоскопа. Он обеспечивает одновременный запуск генератора ГИ и генератора линейно изменяющегося напряжения ГЛИН, который служит для формирования напряжения развертки электронно-лучевой трубки ЭЛТ. Измеритель времени ИВ предназначен для измерения времени прохождения импульса до дефекта и обратно. Регистрирующее устройство РУ селектирует эхосигнал от дефекта по времени и по амплитуде и фиксирует его на самописце. Блок регулировки чувствительности РЧ служит для выравнивания амплитуд сигналов от дефектов, залегающих на разной глубине. [c.376]
В импульсных эхо-толщиномерах имеются узлы (рис. 82), функции которых аналогичны подобным узлам эхо-дефектоскопов синхронизатор 11, генератор зондирующих импульсов 10, генератор разверткп 12, искатель 9, приемник 1. Дополнительными узлами являются измерительный триггер 3, длительность импульса которого равна времени прохождения ультразвуковых волн в изделии блоки АРУ 2 и ВРЧ 6 системы комиенсации нестабильности переднего фронта блок помехозащиты 5, выполняемый но различным схемам. [c.240]
Для контроля сварных швов используются импульсные ультразвуковые дефектоскопы. В этой системе генератор высокой частоты подает импульс тока в течение времеии т, затем наступает пауза продолжительностью t, после чего снова следует очередной импульс, и цикл повторяется. Импульсные колебания, встретившие дефект в шве, отра,жаются и обнаруживаются приемным кварцем (двухщуповая схема) или тем же задающим кварцем во время паузы (однощупо-вая схе.ма). Если обозначить глубину залегания дефекта в шве через о, а скорость распространения волн через С, то продолжительность паузы определится [c.647]
ОДНОЩУПОВАЯ СХЕМА (при ультразвуковой дефектоскоп и и) — способ применения импульсного дефектоскопа с использованием только одного щупа, который одновременно вводит и принимает ультразвуковые колебания (см. Передающий щуп, Приемный щуп). При О. с. возможно использование прямого или отраженного луча. [c.95]
Дефектоскопом УЗД-7Н можно контролировать детали как импульсным, так и теневым методами. Для этой цели работа дефектоскопа может вестись по одно- и двухщуповой схеме. Ультразвуковой контроль обладает высокой чувствительностью к выявлению скрытых дефектов. [c.183]
В первой области изменение амплитуды сигнала на толщинах, кратных четверти длины волны УЗК в металле, составляет —20 дБ. Это более чем в 3 раза превышает изменение амплитуды сигнала вследствие нестабильности акустического контакта ( 6 дБ). Для соединений таких толщин предложен импульсно-резонансный метод контроля. В этом методе угол падения УЗК, стрелу искателя и частоту УЗК выбирают таким образом, чтобы максимум амплитуды сигнала был на непропае, а минимум —на качественном соединении. Тогда, используя схему АСД ультразвукового дефектоскопа, нетрудно автоматически зарегистрировать наличие непропая (рис. 80). [c.161]
В описанных схемах ультразвуковых микроскопов для получения звукового изображения с приемом отраженного сигнала ог дефектов пучок ультразвуковой энергии приходится вводить в исследуемый объект под некоторым углом. Но такой метод ввода ультразвука в исследуемый объект требует постоянно изменять угол наклона пьезопластинки по отношению к объекту при различных толщинах последнего, что усложняет конструкцию держателей для пьезопластинок или требует работать в импульсном режиме. На рис. 3-43 изображена схема дефектоскопа, предложенная В. С. Соколовым и Б. Д. Тартаковаким Л. 26], позволяющая работать с непрерывным излучением и принимать отраженный от дефектов сигнал при расположении излучателя и приемного устройства на одной оси с одной стороны объекта. [c.122]
Рнс. 3-46. Схема прохождения ультразвуковых лучей в исследуемом материале от импульсного дефектоскопа с прнемо.м отраженных сигналов. [c.125]
Примеры устройства импульсных ультразвуковых дефектоскопов. В технической литературе описано большое количество- различных импульсных ультразвуковых дефектоскопов, перечислить которые в этой книге трудно. 1-1евозм()жн 0 также описать полностью детали устройства даже некоторых наиболее известных типов дефектоскопов. В общих замечаниях к этой части было указано, что советские ультразвуковые дефектоскопы по своим техническим данным (чувствительность, надежность действия) не только не уступают, а часто п превосходят иввестные иностранные кон-сгрукции дефектоскопов. Учитывая это, а также то, что полное описание устройства каждого из дефектоскопов обычно приводится в инструкциях, прилагаемых, к изготавливаемым дефектоскопам, ограничимся лишь кратким изложением принципиальных схем некоторых основных дефектоскопов и приведением основных их технических данных. [c.129]
распространена ультразвуковая дефектоскопия сварных швов и соединений
Содержание
- Получение и свойства ультразвуковых колебаний
- Углы направления ультразвуковых колебаний
- Методы ультразвуковой дефектоскопии
- Сущность процесса ультразвуковой дефектоскопии
- Принцип ультразвукового контроля
- Параметры оценки дефектов при ультразвуковом контроле
Критические углы
При выполнении ультразвукового контроля оператору нужно выбрать тип преобразователя, выполнить калибровку и настройку прибора на предполагаемые дефекты объекта. Критические углы падения (продольные и поперечные) необходимо учитывать в том случае, когда ультразвук проходит через твердые поверхности материалов.
Первый критический угол — это наименьший угол падения продольной волны, при котором преломленный луч не пересекает границу второй твердой среды. Например, для границы оргстекло-сталь он равен 27,5º.
Вторым критическим углом считают наименьший угол падения продольного луча, при котором преломление не проникает через границу во вторую твердую среду и при этом не обнаруживаются внутренние повреждения. Для оргстекла-стали он составляет 57,5º.
Третий критический угол — наименьший угол падения поперечного луча, при котором отсутствует отраженная продольная волна. Луч идет по поверхности объекта, не распознавая дефектов внутри него. Для пересечения границы сталь-воздух угол равен 33,3º.
Получение и свойства ультразвуковых колебаний
Ультразвуковые колебания, называемые также акустическими волнами с частотой, превышающей 20кГц. Они представляют собой механические колебания, которые способны распространяться в упругих средах. В дефектоскопии используется диапазон частот 0,5-10МГц.
При распространении упругих волн в металле частицы металла колеблются относительно точки равновесия. Расстояние между двумя частицами металла, колеблющимися в одинаковой фазе, будет являться длиной ультразвуковой волны. Длина волны L связана со скоростью её распространения c и с частотой колебаний f. Эта зависимость выражается формулой: L=c/f.
Скорость распространения акустической волны зависит от физических свойств среды и от типа волны. Скорость продольной волны примерно в 2 раза выше, чем скорость поперечной.
Углы направления ультразвуковых колебаний
При наклонном падении продольной акустической волны на границу раздела двух сред 1 и 2 (см. рисунок ниже), вместе с отражением возникает явление преломления и трансформации ультразвуковой волны. Проявляются преломлённые и отражённые продольные волны, а также сдвиговые поперечные волны.
На схеме а) показано, что падающая под углом β волна Сl1 разделяется на преломлённую Сl2 и сдвиговую Сt2, которые распространяются в металле. Отражённая волна на рисунке не показана. При определённом критическом значении угла падения β= βкр1, преломлённая продольная волна перестанет проникать вглубь металла и будет распространяться только по её поверхности (схема б) на рисунке выше). Дальнейшее увеличение угла падения до βкр2. приведёт к тому, что сдвиговая волна будет распространяться только на поверхности металла (схема в) на рисунке). Такое явление широко используется на практике при ультразвуковой дефектоскопии сварных соединений для генерирования в контролируемых сварных швах акустических волн определённого типа.
Ультразвуковой метод и его технология
Технология ультразвукового контроля используется производством, промышленностью с момента развития радиотехнического процесса. Эффект и устройство технологии в том, что ультразвуковые волны акустического типа не меняют прямолинейную траекторию движения при прохождении однородной среды. Ультразвуковой метод используется также при проверке металлов и соединений, имеющих различную структуру. Такие случаи подразумевают, что происходит частичный процесс отражения волн, зависит от химических свойств металлов, чем больше сопротивление звуковых волн, тем сильнее воздействует эффект отражения.
Дефектоскопия или ультразвуковой контроль не разрушают соединения по структуре. Технология проведения ультразвуковой диагностики включает поиск структур, не отвечающих по химическим или физическим свойствам показателям, любые отклонения считаются дефектом. Показания колебаний рассчитываются по формуле L=c/f, где L описывает длину волны, Скорость перемещения ультразвуковых колебаний, f частоту колебаний. Определение дефекта происходит по амплитуде отраженной волны, тем самым возможно вычислить размер недочета.
Процесс ультразвукового метода
Сварные соединения подразумевают работу с наличием газовых ванн, испарения которых не всегда успевают удалиться в окружающую среду. Ультразвуковой метод контроля позволяет выявить газообразные вещества в сварных соединениях, за счет сопротивления волн. Газообразная среда веществ обладает сопротивлением в пять раз меньшим по отношению к кристаллической решетке металлических материалов. Ультразвуковой контроль металла позволяет вывить среды за счет отражения колебаний.
Методы ультразвуковой дефектоскопии
Существует несколько методов ультразвукового контроля: эхо-импульсный, эхо-зеркальный, эхо-сквозной, дельта-метод (разновидность эхо-зеркального), когерентный метод (разновидность эхо-импульсного), теневой, зеркально теневой. Рассмотрим кратко наиболее распространенные из них, см. рисунок:
1. Эхо-импульсный метод
. Он заключается в направлении акустической волны на сварное соединение и регистрации отражённой волны от дефекта. При таком методе источником и приёмником волн выступает один преобразователь (схема а) на рисунке).
2. Теневой метод
. Такой метод ультразвуковой дефектоскопии заключается в использовании двух преобразователей, установленных на разные стороны сварного соединения. При таком методе один из преобразователей генерирует акустические волны (излучатель), а второй их регистрирует (приёмник). При этом приёмник должен быть расположен строго по направлению движения волны, переданной излучателем. При таком методе признаком дефекта является пропадание ультразвуковых колебаний. В потоке ультразвука получается «глухая область», это означает, что волна на этом участке не преодолела сварной дефект (схема б) на рисунке).
3. Эхо-зеркальный метод
. Он также заключается в использовании двух преобразователей, но располагаются они с одной стороны сварного соединения. Сгенерированные приёмником ультразвуковые колебания отражаются от дефекта и регистрируются приёмником. На практике такой метод получил широкое распространение для поиска дефектов, расположенных перпендикулярно поверхности сварного соединения, например, сварных трещин (схема в) на рисунке).
4. Зеркально-теневой метод
. По своей сути представляет собой теневой метод, но преобразователи располагаются не на противоположных поверхностях сварного соединения, а на одной. При этом регистрируются не прямой поток ультразвуковых волн, а поток, отражённый от второй поверхности сварного соединения. Признаком дефекта является пропадание отражённых колебаний (схема г) на рисунке).
При ультразвуковой дефектоскопии сварных соединений используется, в основном, эхо-импульсный метод контроля. Реже применяется теневой метод и другие.
Виды и методы ультразвукового контроля сварных соединений
Для диагностирования стыков ультразвуком используют разные методики:
- прямой луч;
- отражение однократное;
- отражение двукратное;
- отражение многократное.
Касательно направления луча, то его подбирают по нормали, где опасность дефектов особенно высока. Наиболее распространенные варианты измерений:
- эхо-импульсная диагностика. Прибор генерирует волну и настроен на прием оклика. Если его нет, то это значит, что дефекты не обнаружены. Если же результат обратный, то в исследуемой массе есть разделение сред;
- эхо-зеркальный. Подразумевает использование генерирующего волну датчика и приемника-улавливателя. Размещение приборов – под углом к оси стыка. Приемник ловит все ультразвуковые излучения и по ним диагностируются трещины или их отсутствие;
- теневая диагностика. Волны проходят по всей площади стыка. Приемник располагается позади сварного соединения. В случае, когда излучение отражается и не попадает на приемник, фиксируется теневой участок;
- зеркально-теневая дефектоскопия. Технология сочетает теневой и зеркальный методы исследований. Используется комплект датчиков, которые улавливают отраженные звуковые колебания. Если идет чистая волна, то это значит, что шов не имеет дефектов;
- дельта-метод подразумевает воздействие на объект направленным лучом. По отражению звукового сигнала определяются изъяны стыка. Когда возникает необходимость в получении точных результатов, то можно воспользоваться к тонкой настройке диагностического оборудования.
На практике чаще всего определяют проблемные участки сварки при помощи эхо-импульсной и теневой диагностики. Метод неразрушающего контроля дает возможность выявить бракованный отрезок, который со временем может привести к разгерметизации сварочного шва. Это отличный метод профилактики аварийных ситуаций. Особенное, если речь идет о магистралях высокого давления.
Сущность процесса ультразвуковой дефектоскопии
Принцип ультразвукового контроля
Ультразвуковой контроль сварных соединений относится к неразрушающим методам контроля варки и является одним из наиболее применяемых методов. Акустические ультразвуковые волны способны распространяться внутри твёрдого тела на значительную глубину. Волны отражаются от границ или от нарушений сплошности, т.к. они обладают другими акустическими свойствами.
Направляя ультразвуковые волны на сварное соединение с помощью специальных приборов — ультразвуковых дефектоскопов и улавливая отражённые сигналы, на экране дефектоскопа отображаются импульсы излученной и отражённой волн. По расположению этих импульсов и по их интенсивности, можно судить о расположении дефектов, их величине и определить характер сварного дефекта.
При контроле сварных швов необходимо тщательно выполнить прозвучивание всего металла сварного шва. Существуют способы прозвучивания прямой и отражённой волной. Прямой волной прозвучивают нижнюю часть шва, а отражённой волной — верхнюю, как это показано на рисунке справа.
Параметры оценки дефектов при ультразвуковом контроле
Чувствительность ультразвукового контроля определяется наименьшим размером дефекта (или эталонного отражателя), который возможно выявить. Роль эталонных отражателей часто играют плоскодонные отверстия, расположенные перпендикулярно направлению прозвучивания, а также боковые отверстия или зарубки, см. рисунок:
Разрешающая способность эхо-метода определяется минимальным расстоянием между двумя дефектами, при котором их можно определить, как раздельные дефекты, а не как один.
При ультразвуковом контроле, выявленный дефект оценивают, исходя из следующих параметров: амплитуды ультразвуковой волны, условной протяжённости, высоты и ширины дефекта, и его формы.
Условную длину сварного дефекта определяют длиной перемещения излучателя вдоль соединения, на протяжении которой фиксируется эхо-сигнал, исходящий от дефекта. Таким же образом, при перемещении излучателя по нормали к сварному соединению, можно определить условную ширину дефекта.
Условную высоту оценивают, исходя из разности интервалов времени между излучённой и отражённой от дефекта волной при крайних положениях излучателя.
Определить истинную величину сварного дефекта при ультразвуковом контроле очень часто оказывается затруднительно. Поэтому, чаще всего стремятся вычислить его эквивалентные величины (площадь или диаметр). Эквивалентной площадью сварного дефекта принято считать, к примеру, площадь плоскодонного отверстия в образце, амплитуда отражённой волны от которого равна амплитуде отражённой волны в проверяемом шве. Почти во всех случаях вычисленная эквивалентная площадь дефекта меньше его настоящей площади.
Форму сварного дефекта (плоскостной или объёмный) устанавливают, используя специальную методику, исходя из формы эхо-сигнала, отображаемого на экране дефектоскопа.
На точность данных, полученных при ультразвуковом контроле, влияют несколько факторов. Основные из них — это:
1. Уровень квалификации оператора 2. Внимательность оператора при работе и тщательность проведения контроля 3. Соответствие измеряемых показателей тем, которые предусмотрены инструкцией
Магнитострикционные преобразователи ультразвуковых дефектоскопов
Магнитоскрикция заключается в деформации ферромагнитной детали, которая размещена в силовом магнитном поле. Длина этой детали изменяется в зависимости от вида силовых линий магнитного поля, её материала, температуры и степени намагниченности. В ультразвуковых дефектоскопах используются ферромагнетики, относительное изменение длины которых – не менее 10-5.
Работают такие преобразователи следующим образом. В приборе создаётся переменное электромагнитное поле, при этом ферромагнитный стержень начинает совершать колебания удвоенной амплитуды. Поскольку линейная деформация магнитостриктора не зависит от направления силовых линий магнитного поля, то подмагничивания такого элемента не требуется.
Как и пьезоэффект, магнитострикция обратима. В качестве излучателей применяются химически чистый никель, а также его сплавы с медью или железом. Минимальная частота, при которой обнаружение дефектов сварных конструкций окажется эффективным, составляет 60 Гц, хотя в приборах обычно реализуются частоты от 300 Гц.
Магнитострикционные преобразователи конструктивно проще, однако уступают пьезогенераторам по параметрам минимальной площади диагностируемой зоны: она должна быть достаточно большой. Кроме того, такие ультразвуковые дефектоскопы теряют свою чувствительность при обследовании только что полученных сварных швов. Ещё одним ограничением магнитострикционных источников получения ультразвуковых волн считается их повышенная энергоёмкость. Зато они более компактны, а потому применимы в стеснённых для диагностики условиях.
Технология проведения ультразвукового контроля
Технология акустического контроля сварки зависит от типа сварного соединения и от требований, предъявляемых к качеству изделия. Технологию проведения акустического контроля можно условно разделить на несколько основных этапов:
1. Контроль сварного соединения внешним осмотром 2. Выбор метода контроля и типа преобразователя 3. Определение границ перемещения преобразователя 4. Подготовка поверхности сварного соединения для контроля 5. Размещение, включение, проверку работоспособности приборов и оборудования для контроля, их настройка 6. Прозвучивание металла сварного шва и зоны термического влияния 7. Оформление данных, полученных при контроле 8. Определение качества сварки, исходя из результатов контроля 9. Оценка качества сварки на соответствие требованиям, предъявляемым к металлоконструкции.
При внешнем осмотре сварного соединения устанавливают толщину свариваемого металла, тип соединения, размеры сварного шва (величину усиления или размер катета) и устанавливают наличие или отсутствие внешних сварных дефектов. Недопустимые дефекты необходимо устранить.
Контролируя сварное соединение, преобразователем совершают продольно-поперечные движения вдоль сварного шва, а также, одновременно с этим, вращательные движения, см. рисунок слева.
Анализ сварных швов
Дефектоскопия сварных швов трубопроводов является обязательной процедурой перед запуском в эксплуатацию магистральных коммуникаций, особенно проходящих под землей.
В любой конструкции сварной шов являлся слабым местом, по этим причинам их качество всегда должно быть под контролем. На сварных швах лежит важная ответственность – они определяют герметичность и качество готового сооружения в целом.
Суть различных подходов для анализа таких стыков состоит в оценке тех или других физических свойств, характеризующих надежность и прочность трубопровода. Дефектоскопия определяет не только размер дефектов, но и оценивает качественное состояние швов. В эту оценку входит:
- показатель прочности;
- возможность противостоять коррозийным образованиям;
- степень пластичности;
- структура металла шовного соединения и области возле него;
- количество о габариты дефекта.
Способ ультразвукового исследования – это один из основных методов выявления дефектов на сварных швах.
Видео: Обзор дефектоскопа магнитопорошкового
Дефектоскопия сварных соединений трубопроводов имеет следующие преимущества.
- Быстрое проведение ревизии.
- Высокая точность исследования.
- Небольшая стоимость.
- Абсолютная безвредность для человека.
- Мобильность используемых для проверки устройств.
- Возможность выполнять проверку качества функционирующего трубопровода.
Самая простая процедура дефектоскопии – это визуальный осмотр. Визуально – измерительный способ позволяет на основе первых полученных результатов при внешнем осмотре определить наличие многих дефектов.
С помощью данного осмотра проверяют уровень качества готовых сварных стыков. Этот вид исследования применяют независимо от других типов контроля. Чаще всего он является очень информативным, и кроме этого, он самый дешевый.
Этим методом выявляют отклонения от номинальных размеров. При этом поверхность трубопровода тщательно очищают от грязи, металлических брызг, ржавых образований, окалины, масла и прочих загрязнений.
В зону внимания попадают сварные швы и прилегающая к ним зона. Все найденные на этом этапе недостатки устраняют до выполнения иных способов дефектоскопии.
Например, заметно выраженные различия в высоте сварного шва свидетельствуют о том, что дуга во время сварочных работ прерывалась.
На период проверочных мероприятий такие стыки рекомендуют обработать 10% раствором азотной кислоты. Если будут заметны грубые геометрические нарушения, то это свидетельствует о нарушении качества сварного шва.
Видео: В видео представлен краткий обзор ультразвуковых приборовTG 110-DL, Avenger EZ
Преимущества данного метода исследования следующие:
- Чаще всего на такую операцию нужно немного времени.
- Небольшая стоимость проверки.
- Безопасность данной процедуры для человеческого здоровья.
- Можно проверить действующий трубопровод.
Ну и куда же без недостатков:
- Возможность разрушающего действия.
- Потребность в спецреактивах и иных расходных материалах.
- Опытные образцы после этого процесса не всегда подлежали восстановлению.
Дефектоскопия стыков трубопроводов
Дефектоскопия соединений трубопроводов – это довольно ответственный процесс, который начинают только после того, как сварной шов готовый. Место состыковки должно остыть и его необходимо очистить от загрязнений.
Еще одним методом проверки является цветная дефектоскопия трубопроводов, ее по-другому называют капиллярный контроль. В основе данной проверке лежит капиллярная активность жидкости. Поры и потрескавшиеся образования создают сетку в стыке.
Когда они контактируют с жидкостью, то они просто пропускают ее сквозь себя. Такой способ дает возможность обнаружить скрытие проблемные образования. Проводят такую процедуру в соответствии к ГОСТу 1844-80.
Часто для этого вида поверки применяют магнитную дефектоскопию. В ее основу положили такое явление, как электромагнетизм. Возле проверяемой зоны механизм создает магнитное поле. Его линии свободно проходят сквозь металл, но когда присутствует повреждение, то линии теряют ровность.
Видео: Проведение внутритрубной диагностики магистральных трубопроводов
Чтобы зафиксировать полученное изображение, используют магнитографическую или магнитопорошковую дефектоскопию. Если применяют порошок, то его накладывают сухим или в виде влажной массы (в нее добавляют масло). Порошок станет скапливаться только в проблемных местах.
Преимущества и недостатки ультразвуковой дефектоскопии
Преимуществами данного метода контроля являются:
1. Высокая чувствительность приборов 2. Компактность оборудования и приборов 3. Информацию о качестве сварного соединения можно получить достаточно быстро 4. Возможность контроля соединений большой толщины 5. Низкая стоимость дефектоскопии, т.к. затраты при её проведении минимальны 6. Безопасен для здоровья человека (по сравнению, например, с методом рентгеновской дефектоскопии, или методом радиационной дефектоскопии) 7. Этим методом можно выявить почти все известные сварные дефекты 8. Данный метод контроля не разрушает сварное соединение 9. Возможность проводить проверку в «полевых» условиях, благодаря наличию переносных дефектоскопов.
К недостаткам ультразвуковой дефектоскопии можно отнести:
1. Необходима подготовка поверхности соединения 2. Если дефект расположен перпендикулярно движению волны, его можно пропустить при проверке 3. Если размер дефекта меньше длины волны, то дефект остаётся «невидимым», т.к. он не отражает волну. А если увеличивать длину волны, то глубина проверки снижается. 4. Данные о дефекте часто оказывается ограниченными. Могут возникнуть трудности с определением вида сварного дефекта и его формы. 5. Сложность контроля сварки материалов с крупнозернистой структурой. Например, при сварке чугунов, или сварке высоколегированных сталей с крупнозернистой структурой шва (аустенитной, или перлитной), т.к. акустические волны в такой структуре быстро затухают.
Вопросы и ответы: Ультразвуковой контроль
Общие вопросы по ультразвуковому контролю
1. Что такое ультразвуковой контроль (УЗК)?
Ультразвуковой контроль представляет собой метод неразрушающего контроля, определяющий толщину и внутреннюю структуру материала с помощью высокочастотных звуковых волн. Промышленный ультразвуковой контроль чаще всего проводится с использованием ультразвуковых волн с частотами в диапазоне от 500 кГц до 20 МГц, что намного выше предела слышимости человеческого уха.
2. Как это работает?
Высокочастотные ультразвуковые волны проникают в объект контроля в строго заданном направлении и распространяются в среде (например, стали или пластике) до тех пор, пока не сталкиваются с границей другого материала (например, воздухом), от которого отражаются. Анализ отраженных звуковых волн позволяет определить толщину материала или выявить трещины и другие скрытые дефекты.
3. Какие материалы можно проверить с помощью УЗК?
В промышленности, ультразвуковой контроль широко применяется для измерения металлов, пластмасс, композиционных материалов, керамики. Единственными конструкционными материалами, которые не подходят для ультразвукового контроля, являются дерево и бумага. Ультразвуковой контроль также используется в медико-биологической области для диагностики и научных исследований.
4. Каковы преимущества ультразвукового контроля?
Ультразвуковой контроль является полностью неразрушающим методом. Контроль не требует демонтажа или разборки объекта, или применения химических реагентов. Для УЗК достаточно одностороннего доступа к объекту контроля, в отличие от измерений с использованием механических инструментов, таких как штангенциркуль или микрометр. Ультразвуковой контроль, в отличие от радиографического, является абсолютно безопасным методом НК.
При правильных настройках, результаты УЗК отличаются высокой достоверностью и повторяемостью.
5. Каковы недостатки/ограничения ультразвукового контроля?
Ультразвуковая дефектоскопия требует определенной квалификации оператора, который должен уметь настраивать параметры теста с помощью соответствующих опорных образцов, и правильно интерпретировать полученные результаты. Контроль объектов сложной геометрической формы может представлять некоторые трудности. Ультразвуковые толщиномеры должны быть откалиброваны в соответствии с измеряемым материалом. В некоторых случаях, требующих широкого диапазона измерения толщин или измерения материалов с разными акустическими свойствами, может понадобиться множество различных настроек. Ультразвуковые толщиномеры намного дороже механических измерительных приборов.
6. Что представляет собой ультразвуковой преобразователь?
Преобразователь – любое устройство, преобразующее один вид энергии в другой. Ультразвуковой преобразователь преобразует электрическую энергию в механическую (звуковые волны), и наоборот. Обычно, это компактные устройства, представленные в широком диапазоне частот и моделей для различных задач контроля.
7. Что представляет собой ультразвуковой толщиномер?
Ультразвуковой толщиномер – прибор, измеряющий временной интервал от момента передачи зондирующего импульса до приема отраженного эхо-сигнала. Толщиномер использует скорость звука в материале и полученный временной интервал для расчета толщины: [расстояние] равно [скорость звука] умноженное на [время].
8. Насколько точно ультразвуковое измерение толщины?
При оптимальных условиях, промышленные ультразвуковые толщиномеры могут выполнять измерения с точностью до ±0,001 мм, и до ±0,025 мм и выше для большинства конструкционных материалов. Факторы, влияющие на точность измерений: равномерность скорости распространения звука в материале, степень рассеяния (или поглощения) звука, состояние поверхности и точность калибровки прибора для данной задачи.
9. Где используются ультразвуковые толщиномеры?
Ультразвуковые толщиномеры в основном используются для измерения остаточной толщины стенок корродированных труб и резервуаров. Измерения выполняются легко и быстро, без необходимости доступа к внутренней поверхности труб или резервуаров, и их опустошения. Другие области применения: измерение толщины формованных пластиковых бутылок и контейнеров, лопаток турбин и других прецизионных обработанных и литых деталей, медицинских трубок малого диаметра, резиновых покрышек и конвейерных лент, корпусов судов из стеклопластика и даже контактных линз.
10. Что представляет собой ультразвуковой дефектоскоп?
Звуковые волны, при прохождении через материал, отражаются от дефектов (трещин, пустот) в предсказуемом направлении. Ультразвуковой дефектоскоп – прибор, который генерирует и обрабатывает ультразвуковые сигналы для построения на экране А-скана. А-скан позволяет квалифицированному оператору идентифицировать скрытые дефекты в объекте контроля. Оператор изучает типичные эхо-сигналы в бездефектной зоне, а затем фиксирует изменения в отражении волн, которые могут указать на наличие дефектов в образце.
11. Какие типы дефектов можно выявить с помощью ультразвукового дефектоскопа?
Ультразвуковые дефектоскопы позволяют выявить и измерить: различные трещины, пустоты, расслоения, включения инородных тел и другие дефекты, нарушающие структурную целостность. Минимальный размер выявляемого дефекта зависит от типа измеряемого материала и типа дефекта.
12. Где используются ультразвуковые дефектоскопы?
Ультразвуковые дефектоскопы широко используются в критических приложениях, — где безопасность и качество продукции стоят на первом месте — для контроля сварных соединений, стальных балок, поковок, трубопроводов и резервуаров, авиационных двигателей, автомобильных рам, железнодорожных путей, энерготурбин, тяжелого машинного оборудования, корпусов судов, литых изделий и т.п.
13. Какие еще виды дефектоскопов существуют?
Ультразвуковые системы визуализации используются для получения детализированного изображения, аналогично рентгеновским лучам. С помощью ультразвука оператор получает информацию о внутренней структуре объекта контроля. Технология фазированных решеток, изначально разработанная для медицинской ультразвуковой диагностики, используется в промышленных целях для построения поперечного сечения объекта. Большие сканирующие системы используются в аэрокосмической и металлообрабатывающей отраслях промышленности для контроля качества сырьевых материалов и готовой продукции. Ультразвуковые генераторы-приемники и анализаторы сигналов широко используются в материаловедении.
Обнаружение приповерхностных дефектов с помощью ультразвуковой визуализации критического угла
A. Schoch, Acustica 2 18 (1952).
Л. М. Бреховских Волны в слоистых средах (Академик Пресс, Нью-Йорк, 1960).
Google Scholar
Ф. Р. Роллинз мл., Ультразвуковая отражательная способность на границе раздела жидкость-твердое тело вблизи угла падения для полного отражения, Прил.Phys. Lett. 7 (8) (1965).
Ф. Л. Беккер и Р. Л. Ричардсон, Влияние свойств материала на отражательную способность критического угла Рэлея, J. Acoust. Soc. Являюсь. 51 : 1609 (1972).
Google Scholar
Ф. Л. Беккер и Р. Л. Ричардсон, Ультразвуковая отражательная способность при критическом угле, в Research Techniques in Nedestructive Control , R. S. Sharpe, ed. (Academic Press, Лондон, 1970), стр.91–130.
Google Scholar
Меркулова В.М., Сов. Phys. Акуст. 15 : 404 (1970).
Google Scholar
Х. Л. Бертони и Т. Тамир, Единая теория явления угла Рэлея для акустических лучей на границах раздела жидкость-твердое тело, Appl. Phys. 2 : 157–172 (1973).
Google Scholar
Л. Э. Питтс, Единое теоретическое описание отражений ультразвукового луча от твердой пластины в жидкости, Ph.D. Диссертация, Университет Джорджтауна, Вашингтон, округ Колумбия (1976 г.).
Google Scholar
Л. Э. Питтс и Т. Дж. Плона, Теория эффектов незеркального отражения для ультразвукового луча, падающего на твердую пластину в жидкости, IEEE Trans. Соника и ультразвук СУ-24 (2) (1977).
Т. Д. К. Нгок и В. Г. Майер, Метод численного интегрирования профилей отраженного луча вблизи критического угла Рэлея, J. Acoust. Soc. Являюсь. 67 : 1149–1152 (1980).
Google Scholar
Викторов И.А., Волны Рэлея и Лэмба, физическая теория и приложения (Plenum Press, New York, 1967).
Google Scholar
Б.П. Хильдебранд и Ф. Л. Беккер, Ультразвуковая голография под критическим углом, J. Acoust. Soc. Являюсь. 56 : 459–462 (1974).
Google Scholar
G. L. Fitzpatrick et al. , Акустическая визуализация приповерхностных свойств при критическом угле Рэлея, в Acoustical Imaging , Vol. 12, Э. А. Эш и К. Р. Хилл, ред. (Plenum Press, Нью-Йорк, 1982).
Google Scholar
Л. М. Бреховских, Волны в слоистых средах (Академик Пресс, Нью-Йорк, 1980).
Google Scholar
Э. А. Эш и К. Р. Хилл, ред., Acoustical Imaging , Vol. 12 (Plenum Press, Нью-Йорк, 1982).
Google Scholar
Л. Д. Ландау, Э. М. Лифшиц, Теория упругости (Pergamon Press, Нью-Йорк, 1975).
Google Scholar
Р. Т. Бейер, Нелинейная акустика, в Physical Acoustics , Vol. IIB, W. P. Mason, ed. (Академик Пресс, Нью-Йорк, 1965).
Google Scholar
Бейер Р., Новая волна акустики, Phys. Сегодня (1980).
Дж. А. Руни, У. Л. Найборг, Акустическое радиационное давление в бегущей плоской волне, Am. J. Phys. 40 : 1825 (1972).
Google Scholar
Р. Пайерлс, Сюрпризы в теоретической физике (Издательство Принстонского университета, Принстон, Нью-Джерси, 1979).
Google Scholar
Дж. Д. Ахенбах, Распространение волн в упругих телах (North-Holland Publishing, Нью-Йорк, 1973).
Google Scholar
B. A. Auld, Акустические поля и волны в твердых телах , Vols. I и II (Джон Вили, Нью-Йорк, 1973).
Google Scholar
Р. Э. Грин, Ультразвуковое исследование механических свойств (Academic Press, New York, 1973).
Google Scholar
Ф. Боргнис, Специфические направления распространения продольных волн в анизотропных средах, Phys. Ред. 98 : 1000 (1955).
Google Scholar
К. Брюггер, Чистые моды для упругих волн в кристаллах, J. Appl. Phys. 36 : 759 (1963).
Google Scholar
К. Х. Хельвеге и А. М. Хельвеге, ред. Числовые данные и функциональные взаимосвязи в науке и технологиях , Vol. 2, (Springer-Verlag, Берлин, 1969).
Google Scholar
Г. В. Фарнелл, Свойства упругих поверхностных волн, в сб. Phys.Акуст. Том. VI, W. P. Mason, ed. (Академик Пресс, Нью-Йорк, 1970).
Google Scholar
T. J. Plona et al. , Ультразвуковое отражение ограниченного луча влияет на границу раздела жидкость-анизотропное твердое тело, J. Acoust. Soc. Являюсь. 56 : 1773 (1974).
Google Scholar
Э. Г. Хеннеке II, Отражение-преломление волны напряжения на плоской границе между анизотропными средами, J.Акуст. Soc. Являюсь. 51 : 210–217 (1972).
Google Scholar
Э. Г. Хеннеке II и Г. Л. Джонс, Критический угол отражения на границе раздела жидкость-твердое тело в монокристаллах, J. Acoust. Soc. Являюсь. 59 (1) (1976).
О. И. Дьячок, У. Г. Майер, Ориентация поверхности кристаллов путем перемещения ультразвукового луча, Acustica 26 : 267–269 (1972).
Google Scholar
О. И. Дьячок et al. , Измерение скорости ультразвуковых поверхностных волн и поглощательной способности на монокристаллической меди, Appl. Phys. Lett. 17 : 288 (1970).
Google Scholar
М. А. Бризил, Ультразвуковые исследования нелинейных свойств твердых тел, Междунар. J. Неразрушающий контроль 4 (1972).
К. А. Наугольных, Поглощение волн конечной амплитуды, в Ультразвуковых полях высокой интенсивности , Под ред. Л. Д. Розенберга. (Plenum Press, Нью-Йорк, 1971).
Google Scholar
Сутин А.М. Влияние нелинейных эффектов на свойства акустических фокусирующих систем. Phys. Акуст. 24 (1978).
А. Л. Ван Бурен и М. А. Бризил, Отражение ультразвуковых волн конечной амплитуды, I Phase Shift, J.Акуст. Soc. Являюсь. 44 : 1014–1020 (1968) и II Propagation, J. Acoust. Soc. Являюсь. 44 : 1021–1027 (1968).
Google Scholar
М. А. Бризил, частное сообщение.
Введение в узлы с угловой балкой
Узлы с угловой балкой, состоящие из преобразователя и клина, чрезвычайно важны в области ультразвукового неразрушающего контроля, обычно используемого в широком спектре приложений контроля сварных швов, а также для обнаружения трещин ориентированы перпендикулярно поверхности в металлических пластинах, трубах, заготовках и поковках, а также в обрабатываемых и конструкционных элементах.Эта бумага представляет собой краткий обзор теории испытаний углового луча, а также некоторые примечания и советы, предназначенные для помощи пользователям.
Почему используются узлы углового луча
Трещины или другие неоднородности, перпендикулярные поверхности испытательного образца или наклоненные относительно этой поверхности, обычно невидимы при испытаниях прямым лучом из-за их ориентации относительно звукового луча . Перпендикулярные трещины не отражают сколько-нибудь значительного количества звуковой энергии от прямого луча, потому что луч смотрит на тонкую кромку, которая намного меньше длины волны, а наклонные трещины могут не отражать энергию обратно в направлении
преобразователя.Такая ситуация может возникнуть во многих типах сварных швов, в металлических деталях конструкций и во многих других критических компонентах. Узел углового луча направляет звуковую энергию в испытуемый образец под выбранным углом. Перпендикулярная трещина будет отражать наклонную звуковую энергию по пути, который обычно называют угловой ловушкой, как показано на рисунке ниже.
Изогнутый звуковой луч очень чувствителен к трещинам, перпендикулярным дальней поверхности испытуемого образца (испытание на первой опоре) или, после отражения от дальней стороны, к трещинам, перпендикулярным поверхности сцепления (испытание на второй опоре).Различные углы луча и положения зонда используются для адаптации к деталям различной геометрии и типам дефектов. В случае неоднородностей под углом правильно подобранный угловой пучок может направлять звук под подходящим углом для отражения обратно в преобразователь.
Как они работают — закон Снеллиуса
Звуковая энергия на ультразвуковых частотах сильно направлена, а звуковые лучи, используемые для обнаружения дефектов, четко определены.В ситуациях, когда звук отражается от границы, угол отражения равен углу падения. Звуковой луч, падающий на поверхность перпендикулярно, будет отражаться прямо назад. Звуковой луч, падающий на поверхность под углом, будет отражаться вперед под тем же углом.
Звуковая энергия, передаваемая от одного материала к другому, изгибается в соответствии с законом преломления Снеллиуса. Преломление — это изгиб звукового луча (или любой другой волны), когда он проходит через границу между двумя материалами с разными скоростями.Луч, который движется прямо, будет продолжать движение в прямом направлении, но луч, который касается границы под углом, будет изогнут в соответствии с формулой:
| Sin θ 1 | В 1 | |
| ——— | знак равно | —— |
| Sin θ 2 | В 2 |
где
θ 1 = угол падения в первом материале
θ 2 = угол преломления во втором материале
V 1 = скорость звука в первом материале
V 2 = скорость звука во втором материале
Типичные узлы углового пучка используют преобразование мод и закон Снеллиуса для генерации поперечной волны под выбранным углом (чаще всего 30, 45, 60 или 70 градусов) в испытательном образце.По мере того как угол падающей продольной волны по отношению к поверхности увеличивается, увеличивающаяся часть звуковой энергии преобразуется в поперечную волну во втором материале, и если угол достаточно велик, вся энергия во втором материале будет быть в виде поперечных волн. Есть
два преимущества проектирования балок с общим углом, позволяющих использовать это явление преобразования моды. Во-первых, передача энергии более эффективна при углах падения, которые создают поперечные волны в стали и аналогичных материалах.Во-вторых, разрешение минимального размера дефекта улучшается за счет использования поперечных волн, поскольку на данной частоте длина поперечной волны составляет примерно 60% от длины волны сопоставимой продольной волны, а разрешение минимального размера дефекта увеличивается по мере того, как
длина волны звукового луча становится меньше.
Традиционные клинья изготовлены из цельного куска обработанного пластика. В клиньях Accupath используется конструкция из нескольких материалов, в которой прозрачная пластиковая вставка, оптимизирующая передачу звука, окружена конструкционным материалом, который был выбран благодаря своим звукопоглощающим свойствам и долговечности, улучшая как отношение сигнал-шум, так и износостойкость по сравнению с типичными цельными конструкциями. .
Типовая угловая балка в сборе
Все стандартные клинья работают в режиме сдвига. В некоторых специализированных случаях клинья также могут быть предназначены для генерации продольных или поверхностных волн. Клинья с продольной волной иногда используются для крупнозернистых материалов, чтобы минимизировать шум рассеяния, хотя более длинная продольная длина волны, которая снижает шум рассеяния, также снижает чувствительность к мелким неоднородностям. Клинья поверхностных волн используются, как следует из названия, для обнаружения трещин, разрушающих поверхность.
Выбор узла угловой балки
Во многих случаях инспекторы будут направлены к конкретному типу узла угловой балки с помощью кода проверки или процедуры, регулирующей рассматриваемое испытание. Параметры, которые влияют на характеристики углового луча, включают не только угол луча, создаваемый клином, но также частоту преобразователя и размер элемента. Оптимальный угол луча обычно определяется геометрией испытательного образца и ориентацией несплошностей, которые испытание предназначено для обнаружения.Преобразователь
частота влияет на проникновение и разрешение дефектов. По мере увеличения частоты расстояние, на которое звуковая волна будет проходить в данном материале, уменьшается, но разрешение мелких неоднородностей улучшается. По мере уменьшения частоты расстояние, на которое будет проходить звуковая волна, увеличивается, но минимальный размер обнаруживаемого дефекта становится больше. Аналогичным образом, элементы большего размера могут сократить время проверки за счет увеличения зоны охвата, но амплитуда отраженного эхо-сигнала от небольших неоднородностей будет уменьшаться.
снижаться.Меньшие размеры элементов увеличивают амплитуду отражения от мелких неоднородностей, но проверка может занять больше времени, поскольку меньший луч покрывает меньшую площадь. Эти конфликтующие факторы должны быть сбалансированы в любом конкретном приложении на основе конкретных требований к тестированию.
Некоторые конкретные рекомендации по угловой балке можно найти в стандарте ASTM E-164 «Стандартная практика контактного контроля сварных конструкций» и в разделе 6 Кодекса по сварке конструкций AWS.Хотя оба этих документа написаны как руководство по контролю сварных швов, описанные в них основные принципы могут быть применены ко многим другим приложениям, которые включают испытания металлических изделий на наличие трещин или подобных дефектов. Процедуры тестирования обычно требуют проверки основные функциональные параметры, такие как чувствительность, смещение нуля, индексная точка луча и угол преломления, за счет использования эталонного блока IIW или аналогичного эталонного стандарта перед началом испытаний.
В случаях, когда для проверки не были определены или разработаны никакие правила или процедуры, следует выбирать узлы с угловой балкой на основе оценки подготовленным инспектором эталонных стандартов рассматриваемой детали, которые содержат известные дефекты или искусственно вызванные дефекты. Соответствующие эталоны позволят инспектору выбрать комбинацию преобразователя и клина, которая обеспечивает наилучший и наиболее надежный отклик в данном приложении.
Интегральные угловые балки (цельные сборки преобразователь / клин) иногда используются для удобства. Использование датчиков с защелкой или резьбой является строго вопросом предпочтения и не влияет на производительность.
Испытательные материалы, отличные от стали
Если не указано иное, стандартные клинья предназначены для генерации поперечных волн под заданным углом в стали со скоростью поперечных волн приблизительно 3250 м / с или 0.1280 дюймов / США. Поскольку угол преломления изменяется в зависимости от скорости звука в среде, клинья, предназначенные для стали, будут создавать разные углы преломления в других материалах. Клинья, предназначенные для использования с алюминием, доступны как стандартный продукт. Для других материалов специальные клинья должны быть указаны в индивидуальном порядке.
основание.
В качестве альтернативы можно рассчитать угол преломления, который будет создан стандартным (стальным) клином на других металлах, с помощью простой формулы, основанной на законе Снеллиуса:
| Sin θ 1 | В 1 | |
| ——— | знак равно | —— |
| Sin θ 2 | В 2 |
где
θ 1 = номинальный угол клина
θ 2 = угол преломленного луча в исследуемом материале
V 1 = номинальная скорость звука поперечной волны в стали (3250 м / с или 0.1280 дюймов / мкс)
V 2 = скорость поперечной волны в исследуемом материале
В случае неметаллических материалов, скорость звука которых сильно отличается от стали, таких как пластмассы или керамика, преломленная волна может существовать не в режиме сдвига. В пластике с низкой скоростью преломленная волна будет продольной, и продольная скорость пластика должна использоваться для значения V2 при вычислении угла преломления. В высокоскоростной керамике большая часть звуковой энергии может быть преобразована в поверхностную волну.Проконсультируйтесь с Olympus IMS за помощью в выборе клинья для материалов, отличных от металлов.
Фигурные клинья
Фигурные или закругленные клинья рекомендуются при испытании труб и трубок малого диаметра, а также других изогнутых испытательных образцов, чтобы сохранить оптимальную звуковую связь. По мере увеличения кривизны пропорционально меньшая часть поверхности клина контактирует с испытательным образцом, что снижает количество звуковой энергии, поступающей внутрь и из детали, и увеличивает количество шума, отраженного от связующего слоя.Клинья могут иметь четыре формы:
Справочник IIW по ультразвуковому контролю сварных швов рекомендует использовать профилированный клин всякий раз, когда зазор между клином и испытательной поверхностью превышает 0,5 мм (приблизительно 0,020 дюйма). Согласно этому руководству, фигурный клин следует использовать, если радиус детали меньше квадрата размера клина (длины или ширины), деленного на четыре:
где
R = радиус испытательной поверхности
W = ширина клина при испытании в осевой ориентации, длина клина при испытании в окружной ориентации
Конечно, переход на небольшой клин, если это возможно в рамках требований к проверке, улучшит сцепление на криволинейных поверхностях.С практической точки зрения, контурное изображение следует рассматривать всякий раз, когда сила сигнала уменьшается или шум связующего вещества увеличивается до такой степени, что снижается надежность проверки.
Для любого стиля и размера клина будет минимально возможный радиус контура в каждой из четырех ориентаций в зависимости от количества материала клина, который можно удалить без ухудшения рабочих характеристик. Доступны подробные инструкции.
Сфокусированные двухэлементные угловые лучи
В подавляющем большинстве узлов угловых лучей используются одноэлементные несфокусированные преобразователи.Однако в некоторых испытаниях с использованием сильно ослабляющих или рассеивающих материалов, таких как крупнозернистая литая нержавеющая сталь, используются сфокусированные двухэлементные угловые пучки. Поскольку они имеют отдельные передающие и приемные элементы, двухэлементные преобразователи обычно могут работать при более высоких энергиях возбуждения без проблем с шумом, связанных с звонком или клиновым шумом. Фокусировка позволяет увеличить
концентрация звуковой энергии на выбранной глубине в пределах испытательного образца, повышающая чувствительность к неоднородностям в этой области.Свяжитесь с нами для получения дополнительной информации о сфокусированных двухэлементных угловых балках.
Высокотемпературные клинья
Стандартные угловые балки в сборе предназначены для использования только при нормальных температурах окружающей среды. Для ситуаций, когда металл должен проверяться при повышенной температуре, доступны специальные высокотемпературные клинья. Некоторые из этих клиньев выдерживают кратковременный контакт с поверхностями до 480 ° C или 900 ° F. Однако важно отметить, что высокотемпературные клинья требуют особого внимания в отношении пути звука, который они создают.С любым высокотемпературным клином звук
Скорость в материале клина будет уменьшаться по мере того, как он нагревается, и, таким образом, угол преломления в металлах будет увеличиваться по мере того, как клин нагревается. Если это вызывает беспокойство при данном испытании, угол преломления следует проверять при фактической рабочей температуре. На практике тепловые изменения во время испытаний часто затрудняют точное определение фактического угла преломления.
| Дисплей A-развертки | Метод представления данных, при котором амплитуда сигнала откладывается по оси y в зависимости от времени по оси x.Горизонтальное расстояние между любыми двумя сигналами представляет собой материальное расстояние между двумя условиями, вызывающими сигналы. В линейной системе вертикальный ход пропорционален амплитуде сигнала. |
| Акустический импеданс (Z) | Сопротивление материала прохождению звуковых волн. Значение является произведением плотности материала и скорости звука. Акустический импеданс материала определяет, сколько звука передается и отражается, когда волна встречает границу с другим материалом.Чем больше разница в акустическом импедансе между двумя материалами, тем больше будет отраженная энергия. |
| Амплитуда | 1. Максимальное абсолютное значение, полученное при возмущении волны или любой переменной, периодически меняющейся. 2. Высота принятого сигнала по вертикали на А-скане. |
| Испытание угловой балки | Метод ультразвукового контроля, при котором угол падения волны на испытуемую поверхность отличается от 90 градусов.Угол преломления звуковой энергии рассчитывается по закону Снеллиуса. |
| Преобразователи углового луча | Устройство, используемое для генерации звуковой энергии, отправки энергии в материал под углом, отличным от 90 градусов к поверхности, приема отраженной энергии и преобразования ее в электрические импульсы. |
| Угол падения | Угол между направлением распространения электромагнитной или акустической волны, падающей на тело, и местной нормалью к этому телу. |
| Угол отражения | Угол между направлением распространения электромагнитной или акустической волны, отраженной телом, и местной нормалью к этому телу. |
| Угол преломления | Угол между направлением распространения электромагнитной или акустической волны, преломленной оптически однородным телом, и местной нормалью к этому телу. |
| Матричный преобразователь | Преобразователь, состоящий из нескольких пьезоэлектрических элементов, соединенных по отдельности, так что сигналы, которые они передают или принимают, можно обрабатывать отдельно или комбинировать по желанию. |
| Аттенюатор | Устройство для определения или измерения затухания, обычно калиброванное в децибелах. |
| Дисплей B-скана | Метод представления данных, применяемый к методам импульсного эха.Он создает двумерный вид плоскости поперечного сечения тестового объекта. Горизонтальная развертка пропорциональна расстоянию вдоль тестового объекта, а вертикальная развертка пропорциональна глубине, показывая переднюю и заднюю поверхности и разрывы между ними. |
| Обратное отражение | Сигнал, полученный от дальней границы или задней поверхности тестового объекта. |
| Ширина луча | Расходимость звукового луча при его прохождении через среду — в частности, телесный угол, в котором находится главный лепесток луча в дальней зоне. |
| Волна сжатия | Волна, в которой движение частиц в материале идет параллельно расстоянию распространения волны, также называется продольной волной. |
| Контактный метод | Метод тестирования, при котором лицевая сторона преобразователя находится в прямом контакте с тестируемым объектом через тонкую пленку связующего вещества. |
| Преобразователи контактные | Ультразвуковой преобразователь, предназначенный для использования в прямом контакте с поверхностью исследуемого объекта. |
| Муфта | Вещество, обычно жидкое, используется между преобразователем и испытуемой поверхностью, чтобы разрешить или улучшить передачу ультразвуковой энергии в испытуемый объект. |
| Перекрестный разговор | Утечка нежелательного сигнала (акустического или электрического) через намеченный барьер, например, утечка между передающим и принимающим элементами двойного преобразователя (также называемая перекрестным шумом и перекрестной связью). |
| Цикл (Герцы) | Включает в себя полный набор повторяющихся значений периодической величины. |
| Децибел | Логарифмическая единица для выражения властных отношений. |
| Дефект | Разрыв или другой дефект, вызывающий снижение качества материала или компонента. |
| Плотность | Масса вещества в единице объема. |
| Обрыв | Нарушение непрерывности среды или материала. |
| Эхо | Сигнал, указывающий на отраженную акустическую энергию. |
| Эластичность | Термин, описывающий, как быстро молекулы возвращаются в исходное положение. |
| Ложная индикация | Индикация испытания, которая может быть истолкована как возникшая из-за нарушения сплошности, но на самом деле возникает там, где разрыв не существует. |
| Отверстие с плоским дном | Тип отражателя, обычно используемый в эталонах. Торцевая (нижняя) поверхность отверстия — отражатель. |
| Частота | Количество волн, которые проходят заданную точку за заданную единицу времени. |
| Регулировка усиления | Элемент управления, который изменяет усиление ультразвуковой системы (также считается контролем чувствительности). |
| Ворота | Электронное устройство для мониторинга сигналов в выбранном сегменте трассы на дисплее A-скана. Отслеживаемый интервал вдоль базовой линии. |
| Герц | Один цикл в секунду. |
| Внутренние дефекты | Разрывы, которые являются нормальными для материала во время его первоначального затвердевания из расплавленного состояния. |
| Продольные волны | Обычно используемый термин для обозначения продольной волны. |
| Потеря обратного отражения | Отсутствие или значительное уменьшение индикации с тыльной поверхности объекта контроля. |
| Шум | Любой нежелательный сигнал, скрывающий интересующий сигнал. Это может быть электрический шум или сигнал, связанный с изменением размеров или свойств образца. |
| Неразрушающий контроль (NDT) | Тестирование для обнаружения дефектов в материалах с использованием методов, которые не повреждают и не разрушают тестируемые элементы. |
| Ориентация | Угловое отношение поверхности, плоскости, неоднородности или оси к базовой плоскости или поверхности. |
| Фазовая решетка | Мозаика элементов преобразователя, в которой синхронизация возбуждения элементов может индивидуально контролироваться для получения определенных желаемых эффектов, таких как управление осью луча или фокусировка луча. |
| Пьезоэлектрический эффект | Способность определенных материалов преобразовывать электрическую энергию в механическую и наоборот. |
| Распространение | Продвижение волны через среду. |
| Импульсный | Переходный сигнал или ультразвуковой сигнал. |
| Метод импульсного эха | Метод ультразвукового контроля, при котором неоднородности обнаруживаются по отраженным эхо от переданных импульсов. |
| Импульсно-эхо-тест | Испытание, позволяющее определить местоположение несплошности путем измерения времени, необходимого для прохождения короткого ультразвукового импульса через материал. |
| Импульсный метод | Использование ультразвукового оборудования, которое генерирует серию импульсов, которые отделены друг от друга постоянным периодом времени, то есть энергия не передается непрерывно. |
| Частота пульса | Количество импульсов, которые передаются за единицу времени (также называется частотой повторения импульсов). |
| Генератор-приемник | Используется с преобразователем и осциллографом для дефектоскопии и измерения толщины. |
| Диапазон | Отображается максимальная длина ультразвукового пути. |
| преломленный луч | Луч, который возникает во второй среде, когда ультразвуковой луч падает под острым углом на границу раздела между двумя средами, имеющими разные скорости звука. |
| Преломление | Возможность четко различать сигналы, полученные от двух отражающих поверхностей, с минимальной разницей по глубине.Приповерхностное разрешение — это способность четко различать сигнал от отражателя под поверхностью без помех от исходного импульсного сигнала. Разрешение на дальней поверхности — это способность четко отличать от задней поверхности, когда звуковой луч перпендикулярен этой задней поверхности. |
| Сканирование | Движение преобразователя по поверхности объекта контроля контролируемым образом для достижения полного покрытия.Может быть контактным или иммерсионным методом. |
| Блок поиска | Узел, состоящий из пьезоэлектрического элемента, материала подложки (демпфирования), изнашиваемой пластины или клина (необязательно) и выводов, заключенных в корпус (также называемый датчиком или зондом). |
| Чувствительность | Мера способности обнаруживать слабые сигналы. Ограничено соотношением сигнал / шум. |
| Сдвиговые волны | Волны, движущиеся перпендикулярно направлению распространения волны. |
| Преобразователь поперечной волны | Преобразователь углового луча, предназначенный для распространения преобразованных поперечных волн под номинальным углом в заданной испытательной среде. |
| Обувь | Устройство, используемое для адаптации преобразователя прямого луча для использования в определенных типах испытаний, включая испытания угловым лучом или поверхностными волнами, а также испытания на изогнутых поверхностях. |
| Звук | Механические колебания, передаваемые упругой средой. |
| Частота испытаний | Частота или вибрация ультразвукового преобразователя, используемого для ультразвукового контроля. |
| Испытательная поверхность | Поверхность объекта контроля, на которую ультразвуковая энергия входит или выходит. |
| Время полета | Время прохождения акустической волны между двумя точками, например время, необходимое для прохождения импульса от передатчика к приемнику за счет дифракции на краю неоднородности или вдоль поверхности тестового объекта. |
| Преобразователь | Электроакустическое или магнитоакустическое устройство, содержащее элемент для преобразования электрической энергии в акустическую и наоборот.См. «Блок поиска». |
| Ультразвуковой | Термин, относящийся к частотам акустической вибрации более 20 000 герц. |
| Ультразвуковой контроль | Передача высокочастотных звуковых волн в материал для обнаружения дефектов или определения изменений свойств материала. |
| Ультразвуковые колебания | Колебательные волны с частотой, превышающей диапазон слышимости нормального человеческого уха, называются ультразвуковыми, и этот термин включает все волны с частотой более приблизительно 20 000 циклов в секунду.Также известен как ультразвуковые волны. |
| Ультразвуковые волны | Звуковые волны слишком высокой частоты, чтобы люди могли их услышать. |
| Ультразвуковой материал | Материал, не имеющий неоднородностей, вызывающих различимые ультразвуковые показания при требуемом уровне чувствительности теста. |
| Скорость | Пройденное расстояние за единицу времени. |
| Вибрация | Быстрое возвратно-поступательное движение частицы или твердого тела. |
| Длина волны | Расстояние, необходимое в направлении распространения, чтобы волна прошла полный цикл. |
| Клин | Устройство, используемое для направления ультразвуковой энергии на объект контроля под острым углом.См. Также «башмак». |
NDTCalc.com — Калькулятор закона Снеллиуса
Закон Снеллиуса
Как и в случае со светом, когда падающая ультразвуковая волна встречает границу раздела с соседним материалом с другой скоростью под углом, отличным от нормали к поверхности, возникают отраженные и преломленные волны.
Понимание рефракции и того, как преломляется ультразвуковая энергия, особенно важно при использовании угловых датчиков или техники погружения.Это также основная формула, лежащая в основе расчетов, используемых для определения первого и второго критических углов материалов.
Первый критический угол
До того, как угол падения достигнет первого критического угла, в проверяемой детали существуют как продольные, так и поперечные волны. Первый критический угол считается достигнутым, когда продольная волна больше не существует внутри детали, то есть когда продольная волна преломляется до значения, превышающего или равного 90 °, в результате чего в детали остается только поперечная волна.
Второй критический угол
Второй критический угол возникает, когда угол падения находится под таким углом, что остающаяся поперечная волна внутри детали преломляется из детали. Под этим углом, когда преломленная поперечная волна находится под углом 90 °, на поверхности детали создается поверхностная волна
Этот онлайн-инструмент ниже рассчитает одно из следующих значений:
- Угол падения
- Скорость движения материала
- Угол преломления
- Скорость преломленного материала
с учетом того, что 3 из 4 поставлены
Углы пучкавсегда следует наносить на график с использованием соответствующего отраслевого стандарта, однако знание влияния скорости и угла на рефракцию всегда будет полезно специалисту по неразрушающему контролю при работе с контролем угла или методом погружения.
В калькуляторе выше используется следующее уравнение:
Где:
A1 = угол падения.
V1 = скорость падающего материала
A2 = угол преломления
V2 = Скорость преломленного материала
Пример 1:
Предположим, вы хотите рассчитать угол преломления в материале, зная угол падения (20 °), скорость падающего материала (2330 м / с) и скорость преломленного материала (5960 м / с):
A1 = 20 °
V1 = 2330 м / с
A2 = Мы не знаем!
V2 = 5960 м / с
Подстановка этих чисел в приведенное выше уравнение дает:
Перемножаем дроби крестом и получаем
| Вопрос | Ответ | |
|---|---|---|
| Волновой режим с множественными или разными скоростями волн — ___________., Продольные волны Сдвиговые волны Поперечные волны Волны Лэмба | Волны Лэмба | |
| Что из следующего будет рассматриваться как применение ультразвуковых методов? Определение модулей упругости материала. Металлургическая структура исследуемого материала Измерьте толщину материала | все | |
| Единственная существенная форма звуковой волны, которая распространяется через жидкость, — это ___________., Сдвигающая волна Длинная волна Поверхностная волна Рэлеевская волна, | Длинная | |
| Акустический импеданс материал используется для определения __________., Угол преломления на границе раздела Затухание в материале. Звуковая энергия, связанная и отраженная на границе раздела. Распространение луча в материале | Энергия, связанная и отраженная на границе раздела. достигли результатов в __________. «, отражение поверхностной волны 45 ° преломление поперечной волны Создание поверхностной волны Ничего из вышеперечисленного, | Создание поверхностной волны |
| Акустическая энергия распространяется и разные моды.Что из следующего представляет собой моду? Продольная волна. Сдвиговая волна, поверхностная волна, | все вышеперечисленное | |
| Простой эксперимент, в котором палка в стакане с водой кажется рассредоточенной на поверхности воды, иллюстрирует явление __________., Отражение, увеличение, рефракция, дифракция. | преломление | |
| Толщина кристалла и частота преобразователя связаны Чем тоньше кристалл ______________., | выше частота | |
| Случайное распределение кристаллографического направления в сплавах с крупной кристаллической структурой является фактором, определяющим ______________., уровни акустического шума выбор тестовой частоты рассеяние звука все вышеперечисленное, | все вышеперечисленное | |
| Длина зоны рядом с датчиком, в которой возникают функции и звуковое давление, скорее всего, зависит от ________________., частота диаметр преобразователя и длина кабеля преобразователя как A, так и B, | как A, так и B | |
| Различия в сигналах, принимаемых от идентичных отражателей на разных расстояниях от преобразователя, могут быть вызваны _____________., Материальное затухание расходимости луча Эффект ближнего поля все вышесказанное, | все вышеперечисленное | |
| Возможно, что неоднородность меньше, чем датчик, будет давать признаки флуктуации амплитуды, поскольку датчик перемещается вбок, если тестирование выполняется в _____ ., Зона Фраунгофера Ближнее поле Снеллиссическое поле Теневая зона, | Ближнее поле | |
| «При испытании иммерсией эффекты ближнего поля датчика могут быть устранены ___________.», увеличивая частоту преобразователя с помощью преобразователя большого диаметра с использованием соответствующего водного пути с использованием сфокусированного преобразователя, | с использованием подходящего водяного тракта | |
| » В дальней зоне луча UT интенсивность звука составляет ________. «Минимум при максимуме при максимуме через удвоенный угол (sin Y = C / Df) | Максимум при | |
| Что может произойти в цилиндре, если расходимость луча приведет к отражению от стены к стене до того, как достигнет задней поверхности?, несколько индексов перед первой спиной Ind для множественных отражений от поверхности Преобразование мод теряет индикацию на передней поверхности, | преобразование из продольной моды в режим сдвига | |
| Где происходит расхождение луча? «По мере увеличения частоты при ультразвуковом контроле угол расхождения луча кристалла заданного диаметра ___________.», Уменьшается Остается неизменным Остается неизменным Равномерно меняется на каждой длине волны, | Уменьшается | |
| » По мере увеличения радиуса кривизны изогнутой линзы фокусное расстояние линзы ____________. «, Увеличивается Уменьшается Остается неизменным Не может быть определяется, если частота не известна, | Увеличивает | |
| «Какой метод испытаний чаще всего используется при исследовании материалов на наличие плоских дефектов, ориентированных параллельно поверхности детали?», угловой пучок Двойной кристалл прямого пучка со сквозным пропусканием, | прямая балка | |
| «Если датчик сдвига создает в стали поперечную волну под углом 45 °, угол, создаваемый тем же датчиком в алюминиевом образце, будет (VS (сталь) = 0.323см; VS (Al) = 0,310 см) «, менее 45 ° более 45 ° 45 ° требуется дополнительная информация, | менее 45 ° | |
| На волны Рэлея влияют дефекты, расположенные ___________., близко к поверхности или на поверхности 1 длина волны ниже поверхности 3 длины волны ниже поверхности 6 длин волн перед поверхностью близко к или на поверхности | близко к поверхности или на ней | |
| Метод ультразвукового контроля, при котором демпфирование пальцами является наиболее эффективным для определения несплошности, — это _____________., Метод поперечных волн, метод продольных волн, метод поверхностных волн, метод волн сжатия, | ,, метод поверхностных волн, | ,|
| , волны Лэмба, можно использовать для обнаружения ______________., Ламинарные дефекты вблизи поверхности тонкого материала, отсутствие плавления в центре толстых сварных швов внутренние пустоты в диффузионных связях изменения толщины в толстом листовом материале, | ламинарных дефектов у поверхности тонкого материала | |
| Отношение скорости звука в воде по сравнению со скоростью звука в алюминии или стали составляет примерно _____________., 1: 8 1: 4 1: 3 1: 2, | 1: 4 | |
| Какие методы сканирования можно классифицировать как испытание иммерсионным типом ?, Погружной бак метод пузырькового барботера датчик колесного типа все вышеперечисленное, | Все вышеперечисленное | |
| «Сталь или AL при испытании на погружение, водное расстояние появляется между начальным импульсом и передним служебным отражением из-за… пониженная скорость звука в воде повышенная скорость звука в воде температура воды все вышеперечисленное, | уменьшить скорость звука в воде по сравнению с испытуемым образцом | |
| Какой закон можно использовать для расчета угла преломления в металле как для продольных, так и для поперечных волн? Закон коэффициента Пуассона Закон Снеллиуса Закон поля Френеля Закон Чарльза, | Закон Снеллиуса | |
| «Граница между двумя разными материалами, разница в импедансе приводит к __________.», отражение всей падающей энергии на границе раздела поглощение звука разделение звуковой энергии на передаваемую и отражающую моды ничего из вышеперечисленного, | разделение звуковой энергии на передаваемую и отраженную моды | |
| «При использовании сфокусированных преобразователей несимметрия в распространяющемся звуковом пучке может быть вызвана __________.», вариациями материала упаковки, центрированием линзы или рассогласованием пористости и линзы все вышеперечисленное, | все вышеперечисленное | |
| Ультразвуковые колесные блоки могут использоваться для какого из следующих типов обследования? — прямого или продольного обследования.угловой пучок или исследование поперечной волны. исследование поверхностных волн или волн Рэлея. все вышеперечисленное, | Все вышеперечисленное | |
| «Испытания на прямую балку детали с расходящимися гранями могут привести к ___________». Потеря обратного отражения Нет потерь на обратное отражение Расширенное обратное отражение инд. Узкое обратное отражение ind, | частичная или полная потеря обратного отражения | |
| В погружении водный путь регулируется таким образом, чтобы время звука для передачи звука через воду было> = времени звука через тестовый мирный звук, чтобы пройти через тестовый мир ни одно из вышеперечисленных значений | не превышает времени, необходимого для прохождения звука через испытательный образец. | |
| «При отображении сканирования ab длина индикации экрана от разрыва связана с ____________.», Толщина неоднородности Длина неоднородности в направлении движения датчика A и B Ни один из вышеперечисленных, | Длина несплошности в направлении перемещения датчика | |
| Какая схема запускает схемы развертки импульсного генератора в A -сканирование дисплея ?, демпфирование часов источника питания приемника-усилителя, | часы | |
| «В А-сканировании« мертвая зона »относится к ____________.», Расстояние в ближнем поле Зона вне зоны распространения луча Пройденное расстояние по ширине импульса на передней поверхности и времени восстановления область между ближним и дальним полями, | расстояние, пройденное за счет ширины импульса передней поверхности и времени восстановления | |
| «На дисплее A-скана, что представляет интенсивность отраженный луч? «, ширина эхо-импульса горизонтальный экран местоположения сигнала яркость сигнала амплитуда, | амплитуда сигнала | |
| » Из следующие типы сканирования, какой из них можно использовать для записи областей дефектов, наложенных на вид сверху образца для испытаний? «, A-сканирование B-сканирование C-сканирование D-сканирование, | C-сканирование | |
| «Испытание погружением в небольшой резервуар и ручной манипулятор используется для _______________.», установите правильный путь воды, установите правильный угол датчика, установите правильную функцию индекса, завершите оба A и B, | завершите оба A и B | |
| » При прямом (нормальном) испытании контакта луча уменьшение задней поверхности амплитуда отражения может указывать на _______________. «, дефект не перпендикулярен лучу, дефект вблизи поверхности, недостаточное соединение всего вышеперечисленного, | Все вышеперечисленное | |
| » При иммерсионном сканировании мост / каретка служит для _________________.», поперечная и продольная поддержка и перемещение манипулятора и трубки сканера Управление угловым позиционированием трубки сканера Управление вертикальным и угловым позиционированием трубки сканера, | поддерживает манипулятор и трубку сканера и перемещает ее в поперечном и продольном направлении | |
| » При регулировке Правило определения местоположения дефектов для контроля сварных швов поперечной волной, нулевая точка на линейке должна совпадать с ________________. «, точка выхода звукового луча точки клина непосредственно над круговым сканером датчика дефектоскопа, | точка выхода звукового луча клина | |
| Специальное сканирующее устройство с датчиком, установленным в контейнере, напоминающем шину, заполненном связующим веществом, обычно называется __________., вращающийся сканер, осевой сканер, колесный датчик, круговой сканер, | , колесный датчик | |
| Что лучше всего описывает типичное отображение трещины, основная поверхность которой перпендикулярна ультразвуковому лучу? индикация не будет отображаться из-за неправильной ориентации широкая индикация с высокой амплитудой, | четкая индикация | |
| Компенсация изменения высоты эхо-сигнала, связанная с изменениями глубины неоднородности в материале, известна как _____________., перевод Интерпретация коррекции амплитуды расстояния затухания (DAC), | Коррекция амплитуды расстояния (DAC) | |
| Что из следующего является эталонным отражателем, который не зависит от угла луча? отверстие, параллельное поверхности пластины и перпендикулярное звуковому пути; ламинарный отражатель в форме диска; | ; просверленное сбоку отверстие, параллельное поверхности пластины и перпендикулярное звуковому пути. При тестировании обнаруживается индикация разрыва, которая мала по амплитуде по сравнению с потерями в амплитуде обратного отражения.Ориентация этой несплошности, вероятно, _____________. «, Параллельно испытательной поверхности | под углом к испытательной поверхности |
| Находится несплошность, ориентация которой такова, что ее длинная ось параллельна звуковому лучу. от такой несплошности будет ____________., большая пропорционально длине несплошности, малая пропорционально le | , малая пропорционально длине несплошности | |
| Разрывы газа уменьшаются до плоских дисков или других параллельных форм на поверхность _____________., прокатка, обработка, обработка, отливка, сварка, | ,, прокатка, | ,|
| , в какой зоне экспоненциально уменьшается амплитуда индикации от данной неоднородности с увеличением расстояния ?, Дальняя зона ближняя зона мертвая зона зона Френеля, | Зона дальней зоны | |
| Гладкая плоская неоднородность, если основная плоскость не перпендикулярна направлению распространения звука, может быть обозначена ______________., Амплитуда эха сравнима по величине с отражением от задней поверхности, полная потеря отражения от этой поверхности | Все вышеперечисленное | |
| «При использовании метода импульсного эха, если основная плоскость плоской несплошности ориентирована под некоторым углом, отличным от перпендикулярного направлению распространения звука, результат может быть ____________.», потеря линейности сигнала или отсутствие принятого сигнала | потеря или отсутствие принятого неоднородного эхо-сигнала | |
| » По мере уменьшения диаметра преобразователя разброс луча _____________. » | увеличивается | |
| «Набор стандартных эталонных блоков с той же геометрической конфигурацией и размерами, отличными от размера калибровочных отражателей, например, отверстия с плоским дном, называется набором из ___________.», эталоны амплитуды расстояния стандарт амплитуды площади | эталоны амплитуды площади | |
| Угол, при котором достигается 90 ° преломления продольной звуковой волны, называется _____________., угол падения Первый критический угол угол максимального отражения второй критический угол, | Первый критический угол | |
| Управление напряжением, подаваемым на вертикальные отклоняющие пластины дисплея прибора в установке UT с А-сканированием, осуществляется _________., второй критический угол схемы усилителя импульсного генератора развертки, | схема усилителя | |
| «Затухание — это качество, которое трудно точно измерить, особенно в твердых материалах, на обычно используемых испытательных частотах. Обычно наблюдаемый общий результат включает другие механизмы потерь, которые могут включить ________. «, несоответствие связующего вещества с распределением луча | Все вышеперечисленное | |
| Вертикальный линейный диапазон испытательного прибора может быть определен путем получения ультразвуковых откликов от __________., набор эталонных блоков амплитуды расстояния, стальных шариков, расположенных на нескольких разных расстояниях от воды, набор амплитуды площади относительно | набор эталонных блоков амплитуды площади | |
| Большие зерна в металлическом образце для испытаний обычно приводят к ___________ уменьшение или потеря отражения от задней поверхности большой «хэш» или шум указывает на уменьшение проникновения все вышеперечисленное, | Все вышеперечисленное | |
| Общие потери энергии, возникающие во всех материалах, называются ___________., затухание, граница распространения рассеянного луча, | затухание | |
| Контактные преобразователи типа «задерживающий наконечник» (стоячие) в основном используются для _________., обнаружение дефектов, измерение толщины характеристики звуковой волны или обнаружение дефектов при измерениях затухания тонких материалов, | измерение толщины или дефектоскопия в тонких материалах | |
| «Акустические линзы обычно используются для коррекции контура. При сканировании внутренней части трубы методом погружения используйте __________.», сфокусированная чашеобразная линза, выпуклая линза, вогнутая линза, линза с переменным шагом, | ,, выпуклая линза, | ,|
| .» Когда угол падения выбирается между первым и вторым критическими углами, ультразвуковая волна, генерируемая внутри детали, будет ___________. «, продольная поверхность сдвига барашек, | сдвиг | |
| Угол, при котором возникает 90 ° преломление моды поперечной волны, называется __________., первый критический угол, второй критический угол, третий критический угол, угол отражения, | , второй критический угол | |
| «Для алюминия и стали продольная скорость приблизительно равна ________ скорости сдвига.», равно дважды половине четырех раз, | дважды | |
| Расстояние прохождения воды для проверки погружением должно быть ___________., так, чтобы второе переднее отражение не появлялось между первым передним и задним отражениями ровно 76 мм (3 дюйма ) менее 76 мм (3 дюйма) всегда равняется толщине t | , так что второе переднее отражение не появляется между первым передним и задним отражениями | |
| Электронная схема, которая позволяет выбирать и обрабатывать только эти сигналы относящийся к неоднородностям, возникающим в определенных зонах детали, называется ___________., электронный вентиль, электронный аттенюатор, коррекция амплитуды расстояния | , электронный вентиль | |
| «При проведении контактного ультразвукового испытания могут быть вызваны» хеши «или нерегулярные сигналы, которые появляются на ЭЛТ-дисплее исследуемой области автор: ____________. «, мелкие зерна в структуре грязь в водяной смазке зерна в | крупные зерна в структуре | |
| » При осмотре стального цилиндра с резьбой диаметром 102 мм (4 дюйма) на наличие радиальных трещин, идущих от корня потоки, предпочтительнее передать ___________.», Сдвиговые волны под углом к резьбе Продольные волны от конца цилиндра | Продольные волны от конца цилиндра и перпендикулярно направлению впадин резьбы | |
| » При иммерсионном контроле сырья, расстояние перемещения по воде должно быть ___________. «, ровно 76 мм (3 дюйма), равное 76 мм (3 дюйма) +/- 13 мм (+/- 0,5 дюйма), равное расстоянию перемещения по воде, используемому при настройке в соответствии со стандартами | , равным толщина материала, равная расстоянию прохождения воды, используемому при настройке в соответствии с эталонными стандартами | |
| Угол, образованный ультразвуковой волной, когда она входит в среду с другой скоростью, чем та, из которой она пришла, и линия, проведенная перпендикулярно границе раздела между двумя средами называется углом _______ ?, падением преломлением разрежением | преломлением | |
| Процесс настройки инструмента или устройства на рефракцию Эталонный стандарт обозначается как _________., Угловое сканирование Коррекция изменения амплитуды расстояния Калибровка, | Калибровка | |
| Электронная трубка, в которой луч выбора от катода используется для воспроизведения изображения на дисплее на конце трубки, обозначается как ________________. , трубка усилителя импульсная трубка электронно-лучевая трубка развертка, | электронно-лучевая трубка | |
| «Группировка нескольких кристаллов в одном преобразователе со всеми контактными поверхностями в одной плоскости и синфазными колебаниями. друг с другом, чтобы действовать как один преобразователь, называется _________________.», фокусирующий кристалл кристалл мозаика скруббер сингл | кристалл мозаика | |
| Угол отражения равен ____________., равен углу падения, зависящему от используемого связующего вещества, зависящему от используемой частоты, равно углу преломления, | равно к углу падения | |
| Угловое положение отражающей поверхности плоского разрыва относительно входной поверхности обозначается как __________. Угол падения Угол преломления ориентация неоднородности Ничего из вышеперечисленного , | ориентация несплошности | |
| Короткий всплеск переменной электрической энергии называется ___________., непрерывная волна, пиковое напряжение постоянного тока, ультразвуковая волна, импульс, | , импульс | |
| «При ультразвуковом контроле длительность передаваемого импульса обозначается как ____________». Длина или ширина импульса, амплитуда импульса, форма импульса, не указанная выше, | длительность или ширина импульса | |
| Явление, при котором волна ударяется о границу и меняет направление своего распространения в той же среде, называется _______________.Дивергенция, импеданс, угол, отражение, | ,, отражение, | ,|
| . Изменение направления ультразвукового луча, когда он проходит от одной среды к другой, скорость которой отличается от скорости первой среды, которую я назвал _____________. Преломление, разрежение, угол, отражение, | ,, преломление, | ,|
| . Внутренняя поверхность с покрытием большого конца электронно-лучевой трубки, которая становится светящейся при попадании электронного луча, называется ______________.Электронный усилитель электронной пушки UT дисплей прибора счетчик электронов, | UT приборный дисплей | |
| Какой из следующих видов вибрации имеет самую короткую длину волны на данной частоте и в данном материале? Продольная волна, волна сжатия, поперечная волна, поверхностная волна, | ,, поверхностная волна, | ,|
| «В общем, какая форма колебаний будет иметь наибольшую проникающую способность в крупнозернистом материале?», Продольные волны Поперечные волны Поперечные волны Все вышеперечисленные моды будут иметь одинаковую проникающую способность. | Продольные волны | |
| Метод UT, при котором кристалл или датчик параллельны испытательной поверхности, а волны UT входят в материал перпендикулярно испытательной поверхности, ______________, Испытание прямым лучом Испытание угловым лучом Испытание поверхностными волнами Ни один из вышеперечисленных. с которой ультразвуковые волны проходят через материал, известен как его ______________., Скорость Частота повторения импульсов Скорость восстановления импульса Ультразвуковой отклик | Скорость | |
| Вещество, которое снижает поверхностное натяжение жидкости, называется ____________. Связующее вещество Ультразвуковой демпфер A смачивающее средство Нет из вышеперечисленного agent | ||
| В ультразвуковых преобразователях, наиболее часто используемых для испытания на разрыв, используется _______________. Принципы магнитострикции Пьезоэлектрические принципы Принципы преобразования мод Отсутствуют.«Сульфат лития Титанат бария Кварц Соли Рошеля | Кварц | |
| Количество энергии, отраженной от неоднородности, зависит от ______________., Размер неоднородности Ориентация Тип Все вышеперечисленное | Все вышеперечисленное» | |
| «Если волна UT передается через интерфейс — сначала акустический импеданс на один метр выше, но такая же скорость, как и на втором, угол преломления будет _____________.», Больше, чем меньше, чем такой же, как угол падения За пределами критического угла, | То же, что угол падения | |
| Какая из следующих частот, вероятно, приведет к наибольшим потерям на затухание ультразвука ?, 1 МГц 2.25 МГц 10,0 МГц 25,0 МГц | 25,0 МГц | |
| Произведение скорости звука и плотности материала известно как _______________., MTL значение преломления MTL Акустический импеданс MTL Постоянная упругости Коэффициент Пуассона материала | MTL Акустический импеданс | |
| Диапазон усилителя, в котором отклик ненасыщенного сигнала увеличивается по амплитуде пропорционально площади поверхности неоднородности, равен ____________., Диапазон чувствительности Диапазон селективности Диапазон линейности по вертикали Диапазон линейности по горизонтали | Диапазон линейности по вертикали | |
| При осмотре прокатанной или кованной поверхности с помощью тонкой окалины, которую я обычно плотно прилегаю к детали, перед испытанием детали ______________. «Очистите поверхность от неплотной окалины. удаление окалины Грубая обработка поверхности | Очистка поверхности от рыхлой окалины | |
| Угол отражения ультразвукового луча на границе раздела алюминий-вода составляет ____________., 0,256 угла падения Приблизительно ½ угла падения Равно углу падения | Равно углу падения | |
| «Какие волны распространяются со скоростью, немного меньшей, чем поперечные волны, и их способ распространения является как продольным, так и поперечным по отношению к поверхности? Волны Рэлея Поперечные волны | Волны Рэлея | |
| Какая частота ультразвуковых испытаний, вероятно, обеспечит наилучшее проникновение в образец крупнозернистой стали толщиной 30 см (12 дюймов)? , 1 МГц 2.25 МГц 5 МГц 10 МГц | 1 МГц | |
| Одно из наиболее распространенных применений UT-тестов с использованием поперечных волн — это ___________., «Обнаружение диска в сварных швах, трубах и трубах. ламинарного диска в толстой пластине. Найти толщину пластины | Обнаружение несплошностей в сварных швах, трубе и трубе | |
| Наилучший метод ультразвукового исследования для определения диска, ориентированного вдоль зоны сплавления в сварной пластине:», Метод контакта с поверхностной волной углового луча. Испытание контакта с использованием прямой продольной волны. Испытание иммерсией с поверхностными волнами. | Метод углового луча с использованием поперечных волн | |
| UT-прибор, который отображает импульсы амплитуды отраженного ультразвука в зависимости от времени или глубины металла, содержит ______________., Отображение непрерывных волн Презентация A-сканирования Презентация B-скана Презентация C-скана | Презентация A-скана | |
| «На границе раздела вода-сталь угол падения в воду составляет 7 градусов.Основная форма вибрации, которая существует в стали, — это ___________. Продольный сдвиг как A, так и B Поверхность | Продольный | |
| В жидкой среде единственная форма вибрации, которая может существовать, — это _____________. Продольный сдвиг как A, так и B | Продольный « | |
| В ультразвуковом приборе количество импульсов, производимых прибором за заданный период времени, известно как ____________.»», Длина импульса прибора Время восстановления импульса Частота | Частота повторения импульса | |
| «В базовом ультразвуковом эхо-импульсном приборе компонент, который координирует действие и синхронизацию других компонентов, называется ________.», Дисплейный блок Цепь маркера приемника или схема маркера диапазона Синхронизатор, часы или таймер | Синхронизатор, часы или таймер | |
| «В базовом ультразвуковом эхо-импульсном приборе компонент, который производит напряжение, активирующее преобразователь, называется _____________.»», Усилитель Приемник | Генератор импульсов | |
| В базовом ультразвуковом эхо-импульсном приборе компонент, который формирует линию развертки времени, называется _________. «», Схема развертки A Приемник | Схема развертки | |
| В базовом ультразвуковом эхо-импульсном приборе компонент, который генерирует видимые сигналы на ЭЛТ, которые используются для измерения расстояния, называется ________. «», Схема развертки Маркерная цепь | Маркерная схема | |
| «Большинство основных импульсных эхо-ультразвуковых приборов использовать ____________., Автоматическое считывающее оборудование Презентация A-скана Презентация B-скана | Презентация A-скана | |
| «Прибор отображает вид сверху контура детали и дефектов при использовании _____________., Автоматическое считывающее оборудование Презентация A-скана Презентация B-скана | Презентация C-скана | |
| Углы падения, при которых происходит 90-градусное преломление продольных и поперечных волн, называются __________., Нормальные углы падения Критические углы Углы максимального отражения Нет из вышеперечисленных | Критические углы | |
| «Волны сжатия, смещение частиц которых параллельно направлению распространения, называются _____________., Продольные волны. Сдвиговые волны Лэмба. волны Волны Рэлея | Продольные волны | |
| «Режим колебаний, который быстро затухает при испытании иммерсионным методом, ______________., Продольные волны Поперечные волны Поперечные волны Поверхностные волны | Поверхностные волны « | |
| Движение частиц в поперечной волне ______________., Параллельно направлению распространения ультразвукового луча Поперечно направлению распространения луча Ограничено Поверхность материала и эллипс в движении Поляризованный | Поперечно направлению распространения луча | |
| «Продольная ультразвуковая волна распространяется в алюминии со скоростью 635 000 см / с и частотой 1 МГц.Длина волны этой ультразвуковой волны ____________. «,. 6..35 мм (0,25 дюйма) 78 мм (3,1 дюйма) 1,9 м (6,35 фута) | 6..35 мм (0,25 дюйма) | |
| » Угол преломления продольных ультразвуковых волн, проходящих из воды в металлический материал под углами, отличными от нормали к границе раздела, в основном является функцией _________., Отношение импеданса (r = Z | Относительные скорости звука в воде и металле | |
| «» «По мере увеличения частоты при ультразвуковом контроле угол расходимости луча кристалла заданного диаметра ___________.»», Уменьшается Остается неизменным Увеличивается | Уменьшается « | |
| Что не является преимуществом контактных ультразвуковых преобразователей Lucite? Устранение большей части износа кристаллов Допускается адаптация к изогнутым поверхностям Повышенная чувствительность Ультразвук может проникать в поверхность детали под косым углом | Чувствительность повышена | |
| Продольная ультразвуковая волна передается из воды в сталь под углом 5 градусов от нормали.В таком случае угол преломления поперечной волны _________. «» Меньше угла преломления продольной волны E | Меньше угла преломления продольной волны | |
| Скорость звука самая низкая в _____________., Воздух Вода Алюминий Пластик | Воздух | |
| В стали скорость звука наибольшая в ____________. «», Продольные волны Сдвиговые волны | Продольные волны « | |
| Акустический импеданс ______________.Используется для расчета угла отражения. Произведение плотности материала и скорости звука в материале. Найдено по закону Снеллиуса Используется для определения значений резонанса. | Произведение плотности материала и скорости звука в материале. | |
| Тонкий лист можно исследовать с помощью UT волны, перпендикулярной поверхности, наблюдая ____________. Амплитуда отражения от передней поверхности Картина многократного отражения Все отражения от передней поверхности Ни одно из вышеперечисленных | Шаблон многократного отражения | |
| Диаграмма, на которой весь каскад или секции схемы показаны геометрическими фигурами, а путь сигнала или энергии линиями и / или стрелками называется _______.Принципиальная схема Blueprint Блок-схема Ни один из вышеперечисленных | Блок-схема | |
| Отверстие, образовавшееся во время затвердевания металла из-за выходящих газов, называется ____________. Разрыв Холодный затвор Отслаивание Воздуходувка | Воздуходувка | |
| «Диск, возникающий во время литья расплавленного металла в результате разбрызгивания, пульсации, прерывистой разливки или встречи двух потоков металла, идущих с разных направлений, называется _______ .«Взрыв Холодный затвор Отслаивание Продувка | Холодный затвор | |
| Отношение между скоростью волны в одном материале и скоростью волны во втором материале называется ________. акустический импеданс границы раздела Модуль Юнга Коэффициент Пуассона Показатель преломления | Показатель преломления | |
| Расширение и сжатие магнитного материала под действием изменяющегося магнитного поля обозначается как __________.Пьезоэлектричество Преломление Магнитострикция Разрежение | Магнитострикция | |
| Отношение напряжения к деформации в материале с пределом упругости называется ________. Модуль Юнга Модуль упругости И A, и B Показатель преломления | Модуль Юнга Модуль упругости | |
| «Точка, линия или поверхность вибрирующего тела, отмеченная абсолютной или относительной свободой от вибрационного движения, называется как __________.»Узел Анузел разрежение Сжатие | Узел | |
| Фактор, определяющий степень отражения на границе раздела двух разнородных материалов, равен _________. Индекс разрежения Частота ультразвуковой волны Модуль Юнга Акустический импеданс | Акустический импеданс | |
| Кристалл кварца, вырезанный так, что его основные грани параллельны осям Z и Y и перпендикулярны оси X, называется _________.Кристалл Y-образной формы Частота ультразвуковой волны Модуль Юнга Акустический импеданс | Акустический импеданс | |
| Уравнение, описывающее длину волны в терминах скорости и частоты: _________. Длина волны = V X F Длина волны = Z (частота X скорость) Длина волны = V ÷ F Длина волны = F ÷ V | Длина волны = F ÷ V | |
| Когда ультразвуковой луч достигает границы раздела двух разнородных материалов, это _____________.Преобразование отраженного излучения Все вышеперечисленное | Все вышеперечисленное | |
| «Из пьезоэлектрических материалов, перечисленных ниже, наиболее эффективным передатчиком звука является ___________.», BT -> LS Сульфат лития Кварц Титанат бария Оксид серебра | Титанат бария | |
| «Из перечисленных ниже пьезоэлектрических материалов наиболее эффективным приемником звука является», BT -> LS Сульфат лития Кварц Титанат бария Оксид серебра | Сульфат лития волны при использовании иммерсионного метода UT ______., Посылая длинную волну в ⊥ на его переднюю поверхность. Используя два кристалла на разных частотах. Используя кварцевый кристалл Y-образной формы. Наклоняя поисковую трубку под правильным углом, | . Путем наклона поисковой трубки под нужным углом, |
| Длина ультразвуковой волны _____________., Прямо пропорциональна скорости и частоте Прямо пропорциональна скорости и обратно пропорциональна частоте Обратно propo | Прямо пропорциональна скорости и обратно пропорциональна частоте | |
| Основная частота пьезоэлектрического кристалла равна функция ____________., длительность импульса приложенного напряжения Импульс Характеристики усилителя Толщина кристалла Ничего из вышеперечисленного. Мелкозернистая структура Крупнозернистая структура Однородные линии потока Однородная скорость звука | Крупнозернистая структура | |
| «Для проверки ___________________ можно использовать волны Лэмба.Поковки Пруток Слитки Тонкий лист | Тонкий лист « | |
| Формула, используемая для определения угла расходимости луча кристалла кварца: _______________. Sin Ɵ = dia ½ XW Sin Ɵ dia = FXW Sin Ɵ = FXW Sin Ɵ / 2 = 1,22 XW / диаметр | Sin Ɵ / 2 = 1,22 XW / dia | |
| «Разрешающая способность преобразователя прямо пропорциональна __________. Диаметр Полоса пропускания Повторение импульсов | Ширина полосы | |
| «Элементы акустической линзы, с помощью которых из следующего можно фокусировать звуковую энергию для попадания в цилиндрические поверхности нормально или вдоль линии фокусировки? | ||
| В базовом приборе импульсного эхо-сигнала синхронизатор, часы или схема таймера определяют «» длительность импульса Усиление Частота повторения импульсов | Частота повторения импульсов | |
| Теплопроводность, вязкое трение, упругий гистерезис и рассеяние — четыре различных вида. механизмы, которые приводят к ______.»» Затухание Преломление Распространение луча | Затухание « | |
| » Поскольку скорость звука в алюминии составляет приблизительно 245000 дюймов / с, звук проходит через 25 мм (1 дюйм) алюминия, требуется _________. » с 4 мкс 4 мс ¼ X 104 с | 4 мкс | |
| Признаки отражения от области сварного шва, контролируемой методом углового луча, могут представлять __________. Пористость Трещины Сварной валик Все вышеперечисленное | Все вышеперечисленное | |
| В представлении A-скана горизонтальная линия, образованная равномерным и повторяющимся движением электронного луча через флуоресцентный экран электронно-лучевой трубки, называется _________.»» Прямоугольная волна Линия развертки Схема маркера N | Линия развертки « | |
| » Наибольшая величина потерь на затухание имеет место __________. 1 МГц 2,25 МГц 5 МГц 10 МГц | 10 МГц « | |
| » Волны, которые движутся по плавным кривым с небольшим или нулевым отражением от кривой, называются _________. Поперечные волны Поверхностные волны Поперечные волны Продольные волны | Поверхностные волны « | |
| Для оценки и точного определения несплошностей после сканирования детали с помощью датчика кисти обычно необходимо использовать ________.»» Преобразователь с кристаллом меньшего размера Скруббер Карта сетки Кристаллический коллиматор | Преобразователь с кристаллом меньшего размера « | |
| По мере увеличения отношения импеданса двух разнородных материалов процент звука, передаваемого через границу раздела таких материалов _________.» «Уменьшается. 2,25 МГц 5 МГц 10 МГц | Уменьшает « | |
| » Волны, которые движутся по плавным кривым с небольшим или нулевым отражением от кривой, называются ___________-.Поперечные волны Поверхностные волны Поперечные волны Продольные волны | Поверхностные волны « | |
| Для оценки и точного определения несплошностей после сканирования детали с помощью датчика кисти обычно необходимо использовать __________.» «Преобразователь с меньшей кристаллической сеткой Scrubber Grid карта Crystal collimato | Преобразователь с кристаллом меньшего размера « | |
| По мере увеличения отношения импеданса двух разнородных материалов процент звука, передаваемого через границу раздела таких материалов ____________.»» Уменьшается Увеличивается Не изменяется Может увеличиваться или уменьшаться | Уменьшается | |
| «Низкочастотные звуковые волны обычно не используются для испытания тонких материалов из-за _________-. Быстрое затухание низкочастотного звука Несовместимые длины волн | Плохо почти- разрешение поверхности | |
| При использовании двух отдельных датчиков (один — передатчик, другой — приемник) наиболее эффективными комбинациями будут ____________.»» Кварцевый передатчик и приемник из титаната бария Передатчик BT и приемник LS | ,Передатчик BT и приемник LS « | |
| При испытании иммерсией дополнительное оборудование, к которому прикреплены поисковый кабель и датчик, называется ________. «» Кристаллический коллиматор Скруббер Устройство струйного потока Поисковая трубка или сканирующая трубка | Поисковая трубка или сканирующая трубка « | |
| В целом неоднородности в кованых изделиях имеют тенденцию _________.»», Произвольно в направлении потока зерна | В направлении потока зерна « | |
| При испытании погружением нерелевантные или ложные показания, вызванные контурными поверхностями, могут привести к ________.» «, Общее указание Пиковая индикация | Широкая индикация | |
| При контактных испытаниях дефекты вблизи входной поверхности не всегда могут быть обнаружены из-за ________. «», Эффект дальнего поля Затухание | Мертвая зона « | |
| В случаях где диаметр проверяемой трубки меньше диаметра преобразователя, что можно использовать для ограничения звукового луча в нужном диапазоне углов? «», Коллиматор скруббера A | Коллиматор « | |
| » максимально возможная скорость сканирования в первую очередь определяется _______., Частота преобразователя Проблемы с вязким сопротивлением | Частота повторения импульсов испытательного прибора « | |
| Свойство некоторых материалов преобразовывать электрическую энергию в механическую и наоборот называется ___________., Преобразование мод Пьезоэлектрический эффект Рефракция Импеданс согласование | Пьезоэлектрический эффект | |
| Поверхностные волны уменьшаются до уровня энергии примерно 1/25 от исходной мощности на глубине __________., 25 мм (1 дюйм) 102 мм (4 дюйма) 1 длина волны Согласование импеданса | 1 длина волны | |
| Длительность импульса Incr для активации дуктора будет _____., Incr UT сила, но разрешающая способность осциллографа Incr разрешающая способность осциллографа Не влияет тест Decr pene of sound wave | Увеличивает силу ультразвука, но снижает разрешающую способность инструмента | |
| Диск с вогнутой поверхностью ___________., Распространение звуковой энергии через деталь Сфокусируйте отраженный луч в точке, найденной диском Сфокусируйте звук в точке от кривизны диска Причина способ усиления ультразвуковой волны | Ни один из этих | |
| «Волны Рэлея __________. Генерируются под первым критическим углом Генерируются под вторым критическим углом | Генерируются под вторым критическим углом | |
| » Угловой пучок тестирование пластины часто пропускает __________., Трещины, перпендикулярные звуковой волне. Случайно ориентированные включения | Пластины, параллельные передней поверхности | |
| «Рассчитайте расстояние перехода по одной формуле T = толщина,? = Преломленный звук и V = звук V) ______ . » S = (2 X t) / загар? S = 2 X t X sin? S = 2 X t X загар? S = 2 X V X грех? Ничего из вышеперечисленного. | S = 2 X t X tan? | |
| Основное применение ультразвуковых методов состоит из ________-., Дефектоскоп Измерение толщины Найдите модули упругости все эти, все эти | все эти | |
| Затухание — это потеря энергии ультразвуковой волны в процессе распространения в материале из-за __________., Отражение и преломление Дисперсия а также состав и форма поглощения и рассеяния при дефракции: абс | поглощение и рассеяние | |
| В погруженном UT волны генерируются датчиком угла за пределами FCA.В каком направлении движется mtl-частица? То же, что и путь волны ⊥ к поверхности материала, параллельно пути волны ⊥ к траектории волны существуют только поверхностные волны за пределами FCA | ⊥ к направлению распространения волны | |
| Какие из следующих видов вибрации быстро гасятся при испытании методом погружения? Продольные волны поперечные волны поперечные волны поверхностные волны, поверхностные волны | поверхностные волны |
ОСНОВЫ АКУСТИКИ: Связь между процессами отражения, преломления и преобразования с углом падения продольных волн
Законы прохождения границы волновой среды определяют ход процессов распространения волн от преобразователя в контролируемый объект и обратно.На рис. 2.6 схематично изображен наклонный преобразователь, установленный на контролируемом объекте. Акустическая волна продольного типа возникает в призме преобразователя и падает на границу объекта контроля под определенным углом к нормали.
Рис. 2.6 — Прохождение волны от призмы преобразователя к контролируемому объекту Схема
В зависимости от угла падения только продольных волн, проникающих в объект контроля, продольных и поперечных или только поперечных поверхностных волн.Если падение продольной волны на границу между средами происходит по нормали (рис. 2.7, а) β0 = 0º, то поперечные волны не возникают, а отраженная и прошедшая волны также подчиняются нормали. В каждой среде распространяются две волны, причем углы продольных волн больше углов сдвига.
Первый критический угол (рис. 2.7, в) называется минимальным углом падения продольных волн, при котором продольная волна не проникает во вторую среду.При углах падения, близких к первому критическому, на границе раздела сред возникает неоднородная головно-продольная волна, которая быстро затухает, переизлушая боковые поперечные волны. Для бордюра из оргстекла и стали первый критический угол β1kr = 27º.
Если продольная волна падает под углом к нормали больше первого, но меньше второго критического угла, только поперечная волна проникает во вторую среду. Это позволяет управлять объектом только поперечными волнами.Второй критический угол (рис. 2.7, г) называется минимальным углом падения продольных волн, при котором поперечная волна не проникает во вторую среду. При углах падения, близких ко второму критическому для распределенной неоднородной границы-головки, поперечная волна быстро затухает. Если угол падения близок ко второму критическому углу, на границе раздела возникает неоднородная головно-сдвиговая волна, которая быстро затухает. Для границ оргстекло-сталь второй критический угол β2кр = 55º.При углах больше второго критического значения (рис. 2.7, д) объемные волны (продольные и поперечные) во вторую среду не проникают.
а) б) в)
г) д) е)
Рис. 2.7 — Схема падения продольной волны на границу под углом β0 иллюстрирует первый и второй критические углы.
Поверхностная волна возникает на границе второй среды при ударе продольной волной под углом β0 ≈ 59º (рис. 2.8).
Рис.2.8 — Схема падения продольной волны на границу под углом β0, показывает возбуждение поверхностной волны
Рассмотрим падение поперечной волны на границе двух сред, например, сталь в воздух. Когда угол падения меньше третьего критического β0 <β3kr (рис. 2.9 а.), От границ отражаются две волны: продольная и поперечная.
Третий критический угол (рис. 2.9, б) — такой угол падения поперечной волны, при котором отраженная продольная волна исчезает.При тех углах, которые близки к третьему критическому углу, по границе распространяется неоднородная головно-продольная волна (аналогичная первому критическому углу), которая быстро затухает, переизлушая боковые поперечные волны. Для стали третий критический угол β3kr = 34º. При углах больше третьего критического угла β0> β3kr от границы отражается только поперечная волна (рис. 2.9, в).
В рассмотренных выше примерах отражения, преломления и преобразования берется только один центральный луч.Практически на границу между средами падает пучок лучей. Для волн с плоским фронтом все лучи будут взаимодействовать с границей одинаковым образом, поэтому описанные выше процессы остаются в силе.
Рис. 2.9 — схема падения поперечной волны на границу под углом β0 иллюстрирует третий критический угол