Ультразвуковой контроль отливок: Ультразвуковой контроль в литейной промышленности – Библиотека государственных стандартов — НПФ Техсервис — Техническое оборудование общепромышленного и нефтепромыслового назначения

Содержание

Ультразвуковой контроль в литейной промышленности

Применение

Данная инструкция содержит краткое описание примеров использования ультразвукового неразрушающего контроля в литейной промышленности, включая толщинометрию, дефектоскопию и измерение степени шаровидности в литейном чугуне.

Предпосылка

Искусство литья, придание металлу нужной формы, зародилось много тысяч лет назад, но только в последние десятилетия стали доступны современные ультразвуковые приборы НК для контроля качества конечной продукции. Раньше, для проверки качества литья, нужно было постучать по изделию молотком и оценить тональность звучания. Современные ультразвуковые измерительные приборы со встроенным микропроцессором позволяют видеть внутреннюю структуру литых изделий из сплавов черных и цветных металлов.

Ультразвуковые толщиномеры могут использоваться для измерения стенок пустотелых отливок. Ультразвуковые дефектоскопы могут также использоваться для выявления таких несплошностей, как пористость, включения, пустоты и трещины. Ультразвуковой контроль, основанный на измерении распространения в материале ультразвуковых волн с помощью толщиномеров или дефектоскопов, также позволяет определить степень содержания в чугуне шаровидного графита.

УЗК широко используется для измерения пустотелых отливок сложной формы, например, блоков автомобильных двигателей. Перекос или смещение стержня в процессе литья может привести к тому, что изделие с одной стороны будет слишком тонким, а с другой – слишком толстым. Ультразвуковой толщиномер может измерять толщину изделия при одностороннем доступе, без необходимости разрезания объекта контроля.

В процессе литья, в металле могут возникнуть пустоты, пористость, включения и трещины. Эти неоднородности вызывают определенные сигналы и показания, и выявляются опытным оператором с помощью ультразвукового дефектоскопа и соответствующих преобразователей.

Размер и распределение графитовых включений (степень шаровидности) имеет большое влияние на механическую прочность литейного чугуна. Измерение степени шаровидности особенно актуально для автомобилестроения и других областей, где чрезвычайно важно обеспечить безопасную эксплуатацию компонентов из чугунного литья. При измерении степени шаровидности графита, ультразвуковой неразрушающий контроль представляет альтернативу микроскопическим исследованиям поперечного среза и методу определения предела прочности при растяжении, поскольку скорость распространения продольных волн зависит от крупности графитовых выделений и их количества.

Ультразвуковое измерение толщины

Толщину стенок можно измерить с помощью толщиномеров Olympus 38DL PLUS

® или 45MG с ПО для одноэлементных ПЭП. Если толщина металла превышает 12,7 мм, следует использовать ПО повышенного проникновения. Выбор преобразователя зависит от диапазона измеряемых толщин и акустических характеристик литейного металла. Наиболее широко используемые преобразователи: M106, M1036 (оба 2,25 МГц), M109 и M110 (оба 5 МГц). Для измерения отливок толщиной более чем 50 мм, рекомендуется использовать низкочастотный преобразователь большого диаметра, например, M101 (500 КГц).

Процедура контроля

Процедуры настройки и калибровки прибора можно найти в прилагаемом руководстве по эксплуатации. Кроме того, на точность измерения литых изделий могут влиять выбор контактной жидкости, состояние поверхности, форма изделия, калибровка прибора и шум при рассеянии лучей.

Контактная жидкость
Грубые поверхности изделий, отливаемых в песчаные формы, ухудшают качество акустического контакта ПЭП, поэтому рекомендуется использовать контактные жидкости высокой вязкости, такие как гель (контактная жидкость D) или глицерин (контактная жидкость B).

Состояние поверхности объекта контроля
При измерении грубой поверхности минимальная толщина, измеряемая ПЭП, возрастает из-за реверберации ультразвука в более толстом слое контактной жидкости. Эти реверберации должны быть погашены. Аналогичным образом, максимальная толщина измерения уменьшается по причине слабого акустического контакта между преобразователем и поверхностью материала. В большинстве случаев, измерения толщины выполняются на необработанных поверхностях, непосредственно после отливки, но в сложных случаях, подготовка поверхности значительно улучшает показатели.

Геометрия изделия
Внутренние и наружные поверхности литого изделия должны быть параллельны или концентричны для выполнения ультразвукового измерения толщины. Если стенки изделия сильно смещены относительно друг друга, ультразвуковые волны отражаются в противоположную от ПЭП сторону, и ни один эхо-сигнал не отображается на экране.

Калибровка прибора
Ультразвуковое измерение толщины будет точным только в том случае, если скорость распространения звука в материале соответствует калибровке прибора. Скорость распространения ультразвука может колебаться как в черных так и в цветных металлах, в зависимости от твердости и гранулярной структуры материала, а также степени шаровидности графита. В крупных отливках, разные зоны остывают с разной скоростью, скорость звука может меняться внутри одного компонента по причине неравномерной гранулярной структуры. Для достижения оптимальной точности измерений, калибровка скорости звука должна всегда производиться на стандартном образце с известной толщиной и схожими с объектом контроля свойствами.

Шум при рассеянии звука
Крупнозернистая структура некоторых литых металлов производит шум по причине рассеяния звука, перед донным эхо-сигналом. Вследствие помех, вызванных внутренними отражениями, толщиномер может показывать ложные показания, особенно при использовании настроек прибора по умолчанию. Данная ситуация должна немедленно диагностироваться путем анализа А-сканов. Внутренние шумы можно устранить путем выбора низкочастотного преобразователя или настройки усиления прибора и/или игнорирования (см. А-сканы 38DL PLUS на Рис. 1 и Рис. 2).

Рис. 1 — Шум, вызывающий ложное показание (донный эхо-сигнал в правой части экрана).

Рис. 2 — Правильное показание после настройки усиления и кривой TDG (донный эхо-сигнал четко виден на экране).

Ультразвуковая дефектоскопия

Для контроля литых изделий можно использовать любой дефектоскоп Olympus серии EPOCH

® (EPOCH 650, EPOCH 6LT или EPOCH 1000). Для контроля качества литья обычно используются раздельно-совмещенные преобразователи, например, серии DHC, работающие на частоте от 1 до 5 МГц, с целью сокращения отражений от контактной жидкости на грубой поверхности отливок, а также для оптимизации отражений от несплошностей неправильной формы. В некоторых случаях, для выявления трещин можно использовать наклонные преобразователи. В более сложных автоматизированных системах контроля используются иммерсионные преобразователи в аналогичном частотном диапазоне.

Процедура контроля

Гранулированная структура литых изделий из сплавов черных и цветных металлов усложняет ультразвуковой контроль по причине многочисленных отражений от границ зерен (гранул), а также избыточного шума, обусловленного рассеянием (от кристаллической структуры материала). Кроме того, как и при измерении толщины, шероховатая поверхность литых изделий (литье в песчаные формы) существенно ухудшает акустический контакт и уменьшает амплитуду эхо-сигнала. Все эти факторы определяют минимальный фиксируемый размер дефекта при сканировании. Поэтому важно уделить особое внимание выбору преобразователя и настройке прибора. Рекомендуемая процедура контроля позволяет оптимизировать выбор преобразователя и настройки. Этот выбор осуществляется с помощью опорных образцов, аналогичных по свойствам объекту контроля, с известными дефектами, выявленными в ходе разрушающих испытаний, рентгенодефектоскопии или других методов (не УЗК). Показания данных дефектов затем можно сохранить и использовать для сравнения во время контроля самого изделия. Полосовые фильтры в дефектоскопах EPOCH 650, EPOCH 6LT и EPOCH 1000 позволяют уменьшить шум, обусловленный рассеянием.

На Рис. 3 и Рис. 4 представлен обычный тест на пористость, на примере чугунной отливки толщиной 40 мм, с использованием дефектоскопа EPOCH 650 и раздельно-совмещенного преобразователя DHC709-RM (5 МГц, диам. 12,7 мм] . На Рис. 3 изображен донный эхо-сигнал от отливки, в правой части экрана, с незначительными поверхностными помехами и шумом вдоль базовой линии. На Рис. 4 изображен сигнал от дефекта (пустоты), который быстро определяется на фоне шума.

Рис 3 — Бездефектная зона отливки

Рис. 4 — Индикатор пористости

При контроле качества отливок, дефектоскопы чаще всего используются для выявления пустот, пористости, включений; некоторые пользователи также имеют потребность в выявлении трещин. Процедуры контроля трещин должны быть разработаны с учетом геометрической формы литых изделий, местоположения, размера и ориентации предполагаемых трещин, с использованием соответствующих опорных образцов, имеющих известные, или искусственно нанесенные дефекты. Прямые преобразователи используются в случае, если поверхность трещины параллельна контактной поверхности. Наклонные преобразователи используются тогда, когда трещина расположена перпендикулярно или под наклоном к контактной поверхности. Имейте в виду, что по причине малой скорости ультразвука в чугунном литье и цветных металлах, углы ввода луча призм, используемых при контроле стали, будут меньше. Эти углы должны быть пересчитаны с помощью закона Снеллиуса в случае, если традиционные стальные призмы используются на других материалах.

Измерение степени шаровидности

Для измерения степени шаровидности мы рекомендуем использовать толщиномеры 38DL PLUS и 45MG с ПО для одноэлементных ПЭП, которые могут напрямую считывать скорость звука в материале на основе введенных значений толщины. Опции повышенного проникновения толщиномеров 38DL PLUS и 45MG рекомендуется использовать в случае, если толщина металла превышает 12,5 мм. Также можно использовать любой дефектоскоп Olympus серии EPOCH; потребуется калибровка скорости звука в материале. Вся эта информация подробно излагается в прикладном примечании «Измерение степени шаровидности в литейном чугуне».

Методические указания к выполнению практических занятий по курсу «Метрология, стандартизация и сертификация», страница 10

Дефекты в ферритном и ферритно-перлитном чугунах с пластинчатым графитом можно выявить только на частотах не более 1,25 МГц. В массивных отливках из серого чугуна с большой толщиной стенки, где графит выделяется в виде крупных пластин длиной более 250 мкм, дефекты не удается выявить даже на частоте 0,5 МГц, т.е. ультразвуковой контроль таких отливок практически невозможен. В то же время метод успешно используют для контроля мелких и средних отливок из серого чугуна при частоте УЗК 0,5-1,5 МГц.

Неоднородность и дисперсность металлической основы влияет на коэффициент затухания УЗК. Так, коэффициент затухания в чугунах с шаровидным графитом с матрицами различных типов составляет: 0,15-0,25 для ферритной, 0,20-0,35 для перлитно-ферритной и 0,35-0,45 для аустенитной. Это связано с неоднородностью перлитно-ферритной структуры и с крупнозернистостью дендритной структуры аустенита. Коэффициент затухания УЗК в чугунах с той же матрицей, но с пластинчатой формой графита на 35-45% больше, чем в чугунах с шаровидной формой графита. Поэтому для отливок из аустенитного чугуна с пластинчатым графитом ультразвуковая дефектоскопия даже на частоте — 0,5 МГц не обеспечивает выявление дефектов. Таким образом, при разработке технологии контроля отливок из чугуна предварительно необходимо тщательно определить структуру чугуна.

Шероховатость поверхности отливок должна удовлетворять определенным требованиям. Современные способы литья позволяют получать отливки с шероховатостью поверхности от Rz = 5,0 мкм. до Rz = 250 мкм. Ввод УЗК в контролируемое изделие возможен при условии, что высота микронеровностей Rz≤λ/3. Более грубая поверхность рассеивает УЗК, поэтому их ввод в изделие сильно затруднен. В подобных случаях увеличивают длину волны, т.е. в соответствии с формулой (1) уменьшают частоту. Опыт использования ультразвукового контроля отливок показал, что надежный ввод УЗК в отливку во всем диапазоне частот (от 5 до 25 МГц) возможен только при Rz ≤ 10 мкм. Для отливок с Rz от 10 до 100 мкм частота вводимых УЗК в зависимости от типа сплава, структуры и сложности отливок составляет от 2,5 до 10 МГц. При Rz ≥100 мкм. ввод УЗК на частоте более 2,5 МГц затруднен. В этом случае рекомендуется использовать либо электроакустические преобразователи с локальной иммерсионной ванной, либо иммерсионный способ ввода УЗК в отливку.

Если дефект носит фиксированный характер, т.е. всегда образуется в одном и том же месте (тепловой узел, места подвода литниковой системы, установки жеребеек, холодильников, стержней и т.п.), то выявление дефекта возможно при установке преобразователя в указанном месте, без его сканирования по поверхности отливки. Это место должно иметь необходимую шероховатость поверхности (механически обработано), а к остальной поверхности отливки требование по шероховатости (Rz ≤λ/3) не предъявляется.

Если дефект «блуждающий», т.е. место его расположения в отливке неопределенное или же в отливке образуется несколько дефектов в различных местах, то для выявления таких дефектов необходимо сканирование преобразователя по всей поверхности отливки или по отдельным ее зонам. В таком случае предъявляются требования к шероховатости всей поверхности отливки.

Сканирование преобразователя по всей поверхности позволяет также определить геометрию и размеры сечения отливки, скрытых от наблюдателя. Для этого необходимо совместить отметку на искательной головке с делениями метрической линейки и одновременно измерить временной интервал между зондирующим и донным эхоимпульсами. Затем в масштабе изображается профиль продольного сечения.

Контроль сложных фасонных отливок путем сканирования по поверхности с радиусом кривизны менее 200 мм обычным плоским преобразователем практически невозможен, так как трудно обеспечить плотный и надежный акустический контакт между отливкой и преобразователем. В данном случае рекомендуется использовать специальные преобразователи с профильными накладками из оргстекла. Контроль отливок с вогнутыми криволинейными поверхностями рекомендуется осуществлять преобразователями с локальной иммерсионной ванной в виде катка из эластичного материала.

Ультразвуковая дефектоскопия. :: Книги по металлургии

Ультразвуковой контроль металлических заготовок, полуфабрикатов и изделий

Практика отечественной и зарубежной ультразвуковой дефектоскопии показывает, что возможности ее весьма широки, однако, чтобы получить нужный эффект, следует к каждой конкретной задаче подходить с учетом всех данных о свойствах материала, технологии изготовления контролируемого изделия, характере и размерах возможных дефектов.

При таком подходе, даже с помощью обычных дефектоскопов промышленных типов, часто оказывается возможным решение задач, считавшихся до недавнего времени неразрешимыми,

а. Контроль литья

Принято считать, что для контроля фасонного литья ультразвуковые методы контроля неэффективны. Действительно, сложная форма отливок, плохое качество поверхности, крупнозернистая структура, различие в величине зерна между сердцевинной и периферийной зонами в толстых сечениях, различие в величине зерна между толстыми и тонкими сечениями — все это сильно затрудняет контроль и практически исключает возможность его автоматизации. Если к тому же добавить, что трещины, выходящие на поверхность отливки, могут быть обнаружены капиллярными и иногда — магнитными методами, то для обнаружения одних лишь внутренних дефектов использование ультразвуковых методов следует признать экономически малоэффективными. Однако если для фасонных отливок из легких сплавов для этой-цели можно применять просвечивание рентгеновскими лучами, то стальные и чугунные отливки значительной толщины просвечиваются уже с трудом.

Стальное литье (в том числе трубы, отлитые центробежным способом) можно контролировать при толщине да 50—80 мм. При этом можно использовать продольные и сдвиговые УЗК, вводимые под острым углом к поверхности изделия. В последнем случае из-за плохого качества поверхности лучший акустический контакт получается, если тело искательной головки вместо органического стекла выполнить из резины.

Можно также измерять и толщину стенок чугунных и стальных отливок, если искательную головку снабдить пьезоэлементом высокой чувствительности с малой контактной поверхностью.

Все же более эффективным по сравнению с контролем фасонного литья является использование ультразвуковых методов для контроля слитков, подлежащих обработке давлением, с целью обнаружения в них грубых дефектов. Для таких слитков из различных металлов и сплавов, предназначенных для изготовления полуфабрикатов и изделий ответственного назначения, обычно характерны относительно крупные габариты, несложная форма (цилиндр, прямоугольный параллелепипед), весьма неровная поверхность и грубозернистая структура. Последняя, особенно в слитках из металлов, обладающих значительной упругой анизотропией, приводит к сильному затуханию УЗК из-за рассеяния их зернами металла и к высокому уровню структурной реверберации.

Стальные слитки могут быть прозвучены на глубину около 1 м на частоте 0,25 Мгц. Однако, чтобы более точно определить координаты дефектов, лучше там, где это возможно, использовать частоту 0,5 Мгц. В ряде случаев условия контроля улучшаются после применения гомогенизирующего отжига слитков.

Слитки из легированной стали прозвучиваются значительно хуже из-за сильного затухания УЗК. Слитки из алюминиевых и титановых сплавов могут быть проконтролированы на частотах 0,5—1,5 Мгц на глубину свыше 1 м. Слитки из циркония и молибдена диаметром до 300 мм и высотой до 1 м хорошо прозвучиваются на частоте 1 Мгц, а небольшие слитки из гафния — на частоте до 5 Мгц. Вольфрамовые слитки отлично контролируются на частотах до 5 Мгц при высокой чувствительности, так как упругая анизотропия у вольфрама отсутствует и структурной реверберации нет. Упругая анизотропия сильно затрудняет контроль слитков из никелевых сплавов, латуни, бронзы (здесь сказывается также и сильное затухание УЗК).

В большинствеслучаев поверхность слитковиз легких и специальных сплавов подвергают обработке перед пластической деформацией. Поэтому во многих случаях можно применятьконтактный эхо-метод. Более надежно, однако, использовать иммерсионный, а иногда — струйный контакт. Прозвучивание плоских слитков удобно вести путем сканирования строчками в направлении толщины слитка. Прозвучивание цилиндрических слитков можно осуществлять либос торцовой поверхности вдоль оси, либо, что надежнее,— со стороны боковой поверхности вдоль диаметра. При этом, поскольку угол расхождения УЗК большой, не требуется сканирования по винтовой линии. Достаточно провести головку 4—6 раз вдоль образующей цилиндра, поворачивая слиток после каждого прохода на 90—60 град. Таким образом может быть достигнута достаточная производительность контроля. Грубые горячие трещины при таком контроле обнаруживаются вполне надежно

Хорошо обнаруживаются также раковины и зоны рыхлоты. При обнаружении раковин в слитках из металлов, выплавляемых в нейтральной или восстановительной атмосфере, следует учитывать, что внутренние поверхности таких раковин не окислены и при дальнейшей обработке давлением могут завариться. Такие раковины не являются браковочным признаком. Отбраковка же слитков, содержащих грубые трещины, позволяет повысить качество полуфабрикатов, получаемых в процессе дальнейшей деформации,

б. Контроль поковок

Контроль поковок (особенно крупногабаритных) — одно из наиболее эффективных применений ультразвуковой дефектоскопии. Заготовки роторов турбогенераторов, имеющие диаметр около полутора метров и весящие десятки тонн, заготовки крупных штампов («кубики»), имеющие вес того же порядка, заготовки дисков турбин и компрессоров для газотурбинных двигателей, поковки из легких сплавов для деталей самолетов могут быть проконтролированы ультразвуковыми методами на наличие флокенов, ликвационных скоплений, зон рыхлоты, остатков усадочных раковин, шлаковых, неметаллических и инородных включений, ковочных трещин, внутренних разрывов, расслоений, окисных плен, зон крупнозернистости и т. п. Структура металла поковок значительно отличается от структуры слитка, поскольку металл претерпел некоторую деформацию. Зерна металла поковки вытянуты в направлении течения, что определяет ориентировку многих дефектов.

Не менее эффективен контроль заготовок для крупных штампов. Эти заготовки, вес которых доходит до нескольких десятков тонн, изготавливают из специальных сталей, легированных дефицитными металлами, и подвергают весьма сложной и дорогой машинной и ручной обработке для изготовления «фигуры» штампа.

РД 26-11-87 Инструкция по акустическим методам контроля структуры и механических характеристик серых и высокопрочных чугунов, РД от 01 января 1988 года №26-11-87

РД 26-11-87

Группа В09

Дата введения 1988-01-01

1. РАЗРАБОТАН И ВНЕСЕН НИИхиммашем

ИСПОЛНИТЕЛИ Химченко Н.В., Бобров В.А., Орлова Л.В.

2. УТВЕРЖДЕН Министерством

3. ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ с 01.01.88 г.

4. ВВЕДЕН впервые

5. ССЫЛОЧНЫЕ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ДОКУМЕНТЫ


Обозначение документа, на который дана ссылка	Номер пункта, подпункта, перечисления, приложения
ГОСТ 12.1.030-81	Введение; 1.1; 1.1.1.; 1.2; 1.3; 1.5; 1.7
ГОСТ 12.2.007.3-75	Ведение; 2.1.1
ГОСТ 982-80	Введение; 2.1; 2.2; 3.5; 3.6
ГОСТ 1412-85	Введение; 1.1; 2.1; Приложения 1-3
ГОСТ 2789-73	3.4.3
ГОСТ 6259-79	Введение; 1.1; 6.1; 6.2; 6.3
ГОСТ 7293-85	Введение; 1.1; 1.2; 2.1; Приложения 1-2
ГОСТ 14782-86	1.5; 1.5.1; 1.5.2; 1.5.3
ПТЭ и ПТБ	Э1; Э1.2; Э2.13.4; Б1; Б2
ПУЭ	1.7; 1.7.33; 1.7.35; 1.7.38; 1.7.76

Настоящий руководящий документ по стандартизации распространяется на контроль качества модифицирования отливок для деталей нефтепромыслового оборудования и изделий арматурного машиностроения из высокопрочного чугуна, структуры и прочностных характеристик изделий из серых чугунов, а также на контроль прочностных характеристик изделий из специальных марок серых чугунов и устанавливает методику ручного ультразвукового контроля структуры и прочностных характеристик изделий из высокопрочных, серых и специальных марок серых чугунов путем измерения времени (скорости) распространения ультразвуковых колебаний, порядок его проведения и оценку качества изделий по ультразвуковым параметрам.

1. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Инструкция позволяет проводить:

контроль структуры отливок из высокопрочного чугуна марки ВЧ 40 ГОСТ 7293-85 для деталей нефтепромыслового оборудования типа ходовая гайка, седло, крышка подшипника, крышка, клин и другие, входящие в комплект задвижек, имеющих толщину от 15 до 100 мм;

контроль качества модифицирования корпусов трубопроводной арматуры из высокопрочного чугуна марки ВЧ 45 ГОСТ 7293-85, с условным проходом 80 или 100 мм с толщиной стенки от 20 до 27 мм с дальнейшей их футеровкой полиэтиленом или фторопластом;

контроль прочностных характеристик изделий трубопроводной арматуры простой конфигурации из серого чугуна марок СЧ 15, СЧ 20 ГОСТ 1412-85, имеющих плоскопараллельные, доступные для контроля участки с толщиной стенки от 15 до 50 мм;

контроль прочностных характеристик корпусов сушильных, сукносушильных, холодильных и лощильных (крепирующих) цилиндров бумагоделательных, картоноделательных и сушильных машин, выполненных из серого чугуна марки СЧ 30 ГОСТ 1412-85 и специальных марок серого чугуна СПЧ-1, VZ-3 по ТУ 26-0401-439-78 с толщиной стенки плоскопараллельных участков от 15 до 90 мм;

контроль прочностных характеристик изделий из серых чугунов других марок при наличии корреляционной зависимости с параметром скорости распространения ультразвуковых колебаний.

1.2. Ультразвуковой контроль изделий из высокопрочностных чугунов позволяет определить степень модифицирования контролируемых отливок до термообработки, форму и величину графитных включений после их термообработки при установлении корреляционной зависимости их размеров со значением скорости распространения ультразвуковых колебаний.

1.3. Для изделий, выполненных из серого и специальных марок серого чугуна, ультразвуковой контроль позволяет определить предел прочности на растяжение () при наличии корреляционной зависимости со скоростью распространения ультразвуковых колебаний.

1.4. Необходимость проведения, а также объем контроля определяются требованиями технических условий, чертежей и другой технической документации на контролируемое изделие, утвержденной в установленном порядке.

2. АППАРАТУРА И ВСПОМОГАТЕЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

2.1. Структурные анализаторы и преобразователи

2.1.1. При контроле структуры и определении предела прочности изделий должны использоваться ультразвуковые структурные анализаторы типа УС-13И (черт.1) ТУ 25-06-2538-84, УС-12ИМ (черт.2) ТУ 25-1953-80 или другие, отвечающие требованиям настоящей инструкции.

Черт.1. Ультразвуковой структурный агнализатор УС-13И

Ультразвуковой структурный агнализатор УС-13И

Черт.1

Черт.2. Ультразвуковой структурный анализатор УС-12ИМ

Ультразвуковой структурный анализатор УС-12ИМ

Черт.2

2.1.2. Анализаторы должны быть укомплектованы типовыми прямыми преобразователями с частотой 1,25, 2,5, 5,0 МГц и по своим эксплуатационным характеристикам отвечать техническим требованиям, указанным в инструкции, прилагаемой к прибору.

2.1.3. Техническое освидетельствование анализаторов должно проводиться государственными метрологическими службами 1 раз в год, а после каждого ремонта — дефектоскопической службой предприятия. При освидетельствовании должен проводиться визуальный осмотр анализатора и проверка его технических характеристик в соответствии с методикой, изложенной в эксплуатационной документации на прибор.

2.1.4. Для проведения ультразвукового структурного анализа, обеспечения стабильности параметров контроля в процессе его проведения, облегчения работы с прибором и т.п. допускается применять различные приспособления, приставки, не ухудшающие основные параметры контроля.

2.2. Стандартные образцы

2.2.1. В комплект аппаратуры для измерения основных параметров приборов и преобразователей должны входить стандартные образцы N 1, 2 по ГОСТ 14782-86.

2.3. Испытательные образцы

2.3.1. Испытательные образцы используют для настройки режимов работы прибора и разбраковки изделий по структуре и механическим свойствам.

2.3.2. Испытательные образцы изготавливают из натурных отливок, имеющих различное качество модифицирования и по структуре отвечающих тем же маркам чугуна, что и контролируемое изделие.

2.3.3. При определении предела прочности на растяжение испытательные образцы изготавливаются из той же марки чугуна, что и изделие, в количестве 2-х штук. Причем один образец по пределу прочности должен соответствовать техническим условиям на изделие, а другой — максимально допустимому отклонению значения предела прочности. Для контрольной проверки прибора совместно с преобразователями используются образцы с плоскопараллельными гранями и имеющие диаметр не менее 50 мм и толщину, соответствующую толщине контролируемого изделия, но не менее 15 мм.

3. ПОДГОТОВКА К КОНТРОЛЮ

3.1. Общие положения

3.1.1. Ультразвуковой структурный анализ должен проводиться при температуре окружающего воздуха от 5 до 40 °С.

3.1.2. На изделии во время его контроля не должна проводиться зачистка и другие механические работы, затрудняющие контроль.

3.1.3. При проведении контроля на открытом места в дневное время или при сильном искусственном освещении необходимо принимать меры к затемнению экрана электронно-лучевой трубки прибора.

3.2. Требования к операторам-дефектоскопистам

3.2.1. Структурный анализ осуществляется работниками лаборатории (группы) ультразвукового контроля, действующей на основании типового положения об отделе (лаборатории) неразрушающих методов контроля, утвержденного в установленном порядке или же работниками службы отдела технического контроля.

3.2.2. К проведению ультразвукового структурного анализа допускаются операторы-дефектоскописты, прошедшие специальную теоретическую и практическую подготовку по утвержденной программе, получившие соответствующее удостоверение.

3.2.3. Ультразвуковой структурный анализ должен, как правило, проводиться звеном из 2-х операторов-дефектоскопистов, которые поочередно сменяют друг друга. Один из дефектоскопистов должен иметь квалификацию не ниже 4-го разряда.

3.2.4. Дефектоскописты, постоянно участвующие в ультразвуковом структурном анализе, должны проходить переаттестацию (теоретическую и практическую) по месту выполнения работы не реже 1 раза в год. Проверка работы дефектоскопистов при переаттестации должна проводиться на специальных образцах и оформляться протоколом. О прохождении квалификационной проверки в удостоверении дефектоскописта (вкладыше) делается соответствующая запись.

3.3. Требования к участку контроля

3.3.1. Ультразвуковой структурный анализ должен проводиться в цехе на специально отведением участке или участке расположения контролируемых изделий при невозможности их транспортировки.

3.3.2. Участок для проведения ультразвукового структурного анализа должен быть вынесен из литейного цеха и защищен от лучистой энергии.

3.3.3. На участке должны быть:

подводка переменного тока частотой 50 Гц и напряжением 36 и 220 В;

кабель сетевого питания;

заземляющая шина;

контактные смазки и обтирочный материал;

измерительный инструмент.

3.3.4. Участок контроля должен быть оснащен ультразвуковым структурным анализатором, комплектами преобразователей, испытательными образцами структуры и необходимыми приспособлениями для сканирования преобразователей по изделиям, имеющим цилиндрическую форму.

3.4. Подготовка поверхности изделий под контроль

3.4.1. Для проведения контроля структуры необходимо на отливках выбрать 2-3 участка с плоскопараллельными плоскостями (допуск на непараллельность 0,2 мм по всей длине) и площадью, позволяющей установить ультразвуковой преобразователь. Для корпусов трубопроводной арматуры таким участком контроля является фланец горловины.

При контроле прочностных характеристик крупногабаритных изделий (корпуса цилиндров) на отливках необходимо подготовить 8 квадратных участков площадью 2500 мм по 4 участка на двух противоположно расположенных образующих изделия. Участки выбираются на равном расстоянии по длине корпуса цилиндра.

3.4.2. Поверхность участков должна быть очищена от окалины, грязи, наплывов и т.д. Зачистка участков должна проводиться как с наружной, так и внутренней поверхности изделия, при этом необходимо сохранить параллельность стенки. Для зачистки поверхности выбранных участков рекомендуется применять металлические щетки, напильники, шлифовальную машинку с абразивным кругом и наждачную бумагу.

Технология контроля металлов (поковок и литья, проката: листов, труб, рельсов)

РУКОВОДСТВА ПО БЕЗОПАСНОСТИ

ПНАЭ Г-7-014-89 РУКОВОДСТВА ПО БЕЗОПАСНОСТИ УНИФИЦИРОВАННЫЕ МЕТОДИКИ КОНТРОЛЯ ОСНОВНЫХ МАТЕРИАЛОВ (ПОЛУФАБРИКАТОВ), СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ И НАПЛАВКИ ОБОРУДОВАНИЯ И ТРУБОПРОВОДОВ АЭУ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ КОНТРОЛЬ

Подробнее ПРОКАТ ТОЛСТОЛИСТОВОЙ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР ПРОКАТ ТОЛСТОЛИСТОВОЙ МЕТОДЫ УЛЬТРАЗВУКОВОГО КОНТРОЛЯ ГОСТ 28831-90 ГОССТАНДАРТ РОССИИ Москва ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР ПРОКАТ ТОЛСТОЛИСТОВОЙ Методы ультразвукового
Подробнее А.2 Настройка чувствительности.
Приложение А Применение АРД- шкал для настройки чувствительности и оценки обнаруженных дефектов в трубопроводах диаметром более 500мм и толщиной стенки 20 мм и более. А.1 Общие положения. А.1.1 В настоящей
Подробнее программа и методика испытаний
шшшвт УНИФИЦИРОВАННЫЕ МЕТОДИКИ КОНТРОЛЯ ОСНОВНЫХ МАТЕРИАЛОВ (ПОЛУФАБРИКАТОВ), СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ И НАПЛАВКИ ОБОРУДОВАНИЯ И ТРУБОПРОВОДОВ АЭУ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ КОНТРОЛЬ Часть I Контроль основных материалов
Подробнее Лабораторная работа 3
Лабораторная работа 3 Проведение ультразвукового контроля сварных соединений Цель работы: освоение методики, и техники проведения ультразвукового контроля эхоимпульсным методом. Аппаратура, принадлежности,
Подробнее Визуальный и измерительный контроль ПНАЭ Г
Государственный комитет СССР по надзору за безопасным ведением работ в атомной энергетике (Госатомэнергонадзор СССР) ПРАВИЛА И НОРМЫ В АТОМНОЙ ЭНЕРГЕТИКЕ УНИФИЦИРОВАННЫЕ МЕТОДИКИ КОНТРОЛЯ ОСНОВНЫХ МАТЕРИАЛОВ
Подробнее Рабочая программа курса
Лист 1 Автономная некоммерческая организация дополнительного профессионального образования «Межотраслевой институт подготовки кадров и информации» НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ: ОСНОВЫ УЛЬТРАЗВУКОВОГО КОНТРОЛЯ
Подробнее РЕЛЬСЫ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫЕ
М Е Ж Г О С У Д А Р С Т В Е Н Н Ы Й С Т А Н Д А Р Т КОНТРОЛЬ НЕРАЗРУШАЮЩИЙ РЕЛЬСЫ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫЕ МЕТОДЫ УЛЬТРАЗВУКОВЫЕ МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СОВЕТ ПО СТАНДАРТИЗАЦИИ, МЕТРОЛОГИИ И СЕРТИФИКАЦИИ М и н с к Предисловие
Подробнее РЕЛЬСЫ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫЕ
ГОСТ 18576-96 МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ КОНТРОЛЬ НЕРАЗРУШАЮЩИЙ РЕЛЬСЫ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫЕ МЕТОДЫ УЛЬТРАЗВУКОВЫЕ МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СОВЕТ ПО СТАНДАРТИЗАЦИИ, МЕТРОЛОГИИ И СЕРТИФИКАЦИИ Минск Предисловие 1 РАЗРАБОТАН
Подробнее Классификация дефектов рельсов НТД/ЦП-1-93
Классификация дефектов рельсов НТД/ЦП-1-93 I. Назначение классификации. Классификация дефектов рельсов предназначена для статистического учета, анализа уровня эксплуатационной стойкости и надежности рельсов.
Подробнее ООО «АКС-Сервис» Страница 1 из 19
Отчет по апробации акустических методов контроля с помощью приборов производства фирмы «АКС» для выявления дефектов в угольных электродах. 1. Дата проведения апробации: с 03.02.2015 по 04.02.2015 г. 2.
Подробнее Назначение и область применения
С О ГЛ А С О В А Н О Установки ультразвукового контроля литых и катаных заготовок автоматизированные «ДНЕПР-1-600» Внесены в Г осударственный реестр средств измерений Регистрационный 363-?9~D? Взамен Выпускаются
Подробнее ((rtv) СТАНДАРТ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ТЕХНИЧЕСКОМУ РЕГУЛИРОВАНИЮ И МЕТРОЛОГИИ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ГОСТ Р ((rtv) СТАНДАРТ 55724- РОССИЙСКОЙ 2013 ФЕДЕРАЦИИ КОНТРОЛЬ НЕРАЗРУШАЮЩИЙ СОЕДИНЕНИЯ СВАРНЫЕ Методы ультразвуковые Издание
Подробнее РД МПС России
Руководителям департаментов (по списку) Начальникам железных дорог Руководителям предприятий и организаций (по списку) Об утверждении и введении в действие. В целях повышения качества колесных пар подвижного
Подробнее НАЗНАЧЕНИЕ И ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ
СОГЛАСОВАНО Дефектоскопы ультразвуковые ПЕЛЕНГ УДЗ-ЮЗ Внесены в Государственный реестр средств измерении Регистрационный r^ w Взамен Выпускаются в соответствии с техническими условиями ДШЕК.663532.002
Подробнее Загруженно с сайта ipk.stu.ru
Пояснительная записка Программа повышения квалификации «Ультразвуковой контроль алюминотермитных сварных соединений железнодорожных рельсов» составлена на основании Лицензии ААА 002008 рег. 1921, выданной
Подробнее Ультразвуковой метод (UT)
Ультразвуковой метод (UT) Ультразвуковой метод (UT) неразрушающего контроля (НК) является одним из самых объёмных и сложных для освоения в процессе обучения. Поэтому не каждый специалист может усвоить
Подробнее РД ‘0 0 * ^ ops ^
НОРМАТИВНЫЕ ДОКУМЕНТЫ ДЛЯ ТЕПЛОВЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ И КОТЕЛЬНЫХ ‘0 0 * МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО УЛЬТРАЗВУКОВОМУ КОНТРОЛЮ БЕЗ РАЗЛОПАЧИВАНИЯ ОБОДА ДИСКА В РАЙОНЕ ВЕРХНИХ КОНЦЕНТРАТОРОВ Т-ОБРАЗНОГО ПАЗА РД
Подробнее ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ
Программа составлена на основе федерального государственного образовательного стандарта высшего образования (уровень подготовки кадров высшей квалификации) по направлению подготовки 12.06.01 «Фотоника,
Подробнее База нормативной документации:
Правила и нормы в атомной энергетике ПНАЭ Г-7-030-91 «Унифицированные методики контроля основных материалов (полуфабрикатов), сварных соединений и наплавки оборудования и трубопроводов, атомных энергетических
Подробнее Зона газовых включений (пор)
Для заметок Зона газовых включений (пор) Область, содержащая круглые или продолговатые выемки, образованные газом, захваченным металлом сварного шва. Круглые или продолговатые тёмные точки, встречающиеся
Подробнее ЦЕНТР НАУЧНО ТЕХНИЧЕСКИХ УСЛУГ
Автоматизированная установка ультразвукового контроля бесшовных труб на базе системы ДЭКОТ- 48, ( Стационарная, (73-426)мм, толщина стенки (3-50)мм). Общий вид установки Назначение Автоматизированная установка
Подробнее Методические указания к выполнению практических занятий по курсу «Метрология, стандартизация и сертификация», страница 5
Корпус 4 обеспечивает прочность конструкции и экранирование пьезоэлемента. Электрический вывод 5 припаян к пьезопластине и служит для присоединения преобразователя к дефектоскопу. В преобразователях наклонного и раздельно-совмещенного типов для обеспечения ввода УЗК в изделие под соответствующим углом имеется призма 6.
Для повышения стабильности акустического контакта при контроле отливок с грубой поверхностью изготовляют специальные преобразователи с контактом щелевого типа, локальной иммерсионной ванной, а также комбинированные преобразователи с щелевым контактом и локальной иммерсионной ванной. Для улучшения направленности излучения используют фокусирующие преобразователи.
При ультразвуковом методе контроля ввод высокочастотных колебаний в изделие затруднен вследствие отражения и рассеяния энергии УЗК на микронеровностях поверхности. Это наиболее сильно проявляется при контроле изделий с литой необработанной поверхностью, что в некоторой степени и ограничивает использование ультразвукового метода для контроля качества отливок. Для надежного ввода акустической энергии в контролируемое изделие и ее передачи необходимо обеспечить хороший акустический контакт между преобразователем и контролируемым изделием. Классификация возможных видов акустического контакта приведена в ГОСТ 23829-85. При контроле отливок рекомендуется использовать следующие виды акустического контакта (способы ввода УЗК).
Контактный способ (рис.3, а) заключается в том, что преобразователь 1 прижимают к поверхности изделия 3, предварительно смазанной жидкостью 2 (масло, глицерин, керосин). Контактная жидкость должна хорошо смачивать поверхности отливки и преобразователя и образовывать тонкий равномерный слой, который, заполняя впадины, как бы сглаживает микронеровности поверхности и облегчает ввод УЗК в изделие. Толщина слоя жидкости, образующей акустический контакт, в этом случае должна быть не более половины длины волны вводимых УЗК. Очевидно, из этого условия и определяется допустимая шероховатость поверхности контролируемого изделия для обеспечения надежного ввода УЗК при данном способе контроля.
Рисунок 3 — Способы ввода УЗК
Щелевой способ (рис.3, б) основан на создании между преобразователем 1 и изделием 3 с помощью специальных ограничителей зазора (щели) толщиной, примерно равной длине волны УЗК. который заполняется контактной жидкостью 2. Этот способ используют в том случае, если поверхность изделия в зоне контакта с преобразователем имеет переменную кривизну.
При контроле отливок с грубой поверхностью последнюю можно покрывать не контактной жидкостью, а целлюлозной пастой, шпаклевкой, пластилином, а также накрывать увлажненной тонкой хлопчатобумажной тканью (мадаполамом). В этом случае чувствительность контроля снижается, но зато возрастает его стабильность.
При иммерсионном способе (рис.3, в) используется передача УЗК от преобразователя 1 через слой жидкости 2, толщина которого в несколько раз превышает длину волны вводимых УЗК. Этот способ реализуется либо путем помещения изделия 3 в ванну с жидкостью, либо путем образования локальной жидкостной ванны между изделием и преобразователем. Преимущество заключается в повышении надежности и стабильности контроля, снижении требований к шероховатости поверхности контролируемого изделия. Однако в этом случае происходит снижение доли ультразвуковой энергии, вводимой в изделие, за счет потерь в контактном слое жидкости значительной толщины. В качестве контактной жидкости используют воду с антикоррозионными присадками.
Бесконтактный способ (рис.3, г) осуществляется при возбуждении и приеме упругих колебаний без непосредственного контакта преобразователя 1 с изделием 3. Ввод упругих колебаний в изделие в этом случае осуществляется через слой воздуха 2 с помощью электромагнитного поля специального электромагнитного акустического преобразователя.
3 УЛЬТРАЗВУКОВАЯ ДЕФЕКТОСКОПИЯ
Методические указания к выполнению практических занятий по курсу «Метрология, стандартизация и сертификация», страница 6
Анализ использования акустических методов контроля для выявления дефектов типа несплошностей и включений в отливках показал, что наиболее эффективными методами являются эхоимпульсный и теневой.
3.1 ЭХОИМПУЛЬСНЫЙ МЕТОД
Контроль внутренних дефектов эхоимпульсным методом осуществляется путем ввода УЗК в отливку и регистрации отраженных ультразвуковых волн (Рисунок 4, а).
Электрический сигнал от генератора импульсов 4 поступает на электроакустический преобразователь 3 и электронно-лучевую трубку (ЭЛТ) 6. На экране которой формируется начальный зондирующий импульс А.

Рисунок 4 — Схема ультразвукового контроля эхоимпульсным методом
Электрический сигнал на преобразователе преобразуется в УЗК, которые передаются в контролируемое изделие 2. УЗК, пройдя расстояние X, равное толщине изделия, отражаются от противоположной поверхности изделия и вновь воспринимаются преобразователем, в котором преобразуются в электрический сигнал. Последний, пройдя через блок усиления и развертки 5, поступает на ЭЛТ. На экране ЭЛТ от этого сигнала формируется донный эхоимпульс В.
Так как время прохождения пучка колебаний пропорционально пройденному пути, а скорость распространения колебаний для данного сплава– величина постоянная, расстояние между зондирующим импульсом А и донным импульсом В в заданном масштабе характеризует толщину сечения отливки Х:
,                                                 (10)
где — скорость распространения ультразвуковых колебаний в металле, м/с; — время между выдачей и приемом импульса, которое можно установить масштабной линейкой или с помощью специального глубиномера, встроенного в дефектоскоп, с.
Если скорость распространения ультразвука в данном металле неизвестна, ее можно определить перед началом контроля с помощью призматического эталона известной толщины, выполненного из материала отливки, по формуле:
,                                          (11)
где Х — толщина эталона, м.; τ – время между выдачей и приемом импульса, с.
Если УЗК встретят на своем пути дефект 1, то они также отразятся от него в соответствии с рассмотренными ранее закономерностями поведения УЗК на границе раздела двух сред [см. формулу (8)]. Отраженные от дефекта УЗК сформируют эхоимпульс С от дефекта. Время прохождения УЗК пропорционально пройденному пути, поэтому при постоянной скорости УЗК в материале расстояние от зондирующего до донного импульса пропорционально толщине изделия, а расстояние пропорционально глубине залегания дефекта.
Следовательно, зная масштаб изображения по горизонтальной оси экрана ЭЛТ или проведя предварительные градуировочные измерения, можно по положению эхоимпульса от дефекта (по длине отрезка ) рассчитать действительную глубину залегания дефекта :
,                                                  (12)
где -расстояние между импульсами А и С; -расстояние между импульсами А и В.
Кроме этого, по амплитуде эхоимпульса от дефекта можно ориентировочно судить о поперечных размерах дефекта (в плоскости, перпендикулярной к направлению распространения УЗК).
Контроль поверхностных и подповерхностных дефектов эхоимпульсным методом возможен благодаря возбуждению в контролируемой отливке поверхностных УЗК (рисунок 4, б). На контролируемое изделие 2 устанавливают электроакустический преобразователь 3 наклонного типа, к которому подводится высокочастотный электрический сигнал от генератора 4. В результате трансформации УЗК на поверхности контакта преобразователя с изделием и при соответствующем значении угла α ввода УЗК в контролируемой отливке будет возбуждаться поверхностная (продольная или поперечная) волна. Поверхностная волна проходит вдоль всего изделия до его конца и, отражаясь, возвращается в виде эхосигнала на преобразователь. После обработки сигнала в блоке 5 на экране ЭЛТ 6 появляется торцовый эхоимпульс В, который играет роль донного импульса. Если же на пути УЗК в поверхностном слое встретится дефект 1, например трещина, то часть УЗК отразится, не дойдя до конца изделия. При этом на экране ЭЛТ между импульсами А и В появится импульс С. По высоте этого импульса можно качественно оценить размер дефекта (глубину трещины).