Ультрадыбыстық бақылау

Шағылдырғыш типін  таңдау оның шағылысытырғыш қасиеттерімен, дайындалуының технологиясымен және берілген көлемдерді көтере алу мүмкіндігімен анықталады. 21397-81, 24507-80 және 14782-86 ГОСТтары келесі эталондық шағылдырғыштардың қолданылуын көрсетеді: жайпақ түпті тесік, бүйірлі цилиндрік шағылдырғыш, сегментті шағылдырғыш және бұрыштық шағылдырғыш.

Жайпақ түпті  тесікті сынау үлгісінде оның осьінің ультрадыбыстық түйін осьімен  сәйкес келетіндей етіп жасайды (2а-суретке сәйкес). РС-түрлендіргішін баптау кезінде тесік осьі үлгі бетіне перпендикулярлы болуы керек. Берілген эталонды шағылдырғыштың маңызды қасиеті бар – шағылдырғыш диаметрінен жаңғырық-дабыл амплитудасының күшті бірқалыпты тәуелділігі.

Бүйірлі цилиндрік  шағылдырғыш (бүйірлік тесік) шағылдырғыштың ең оңай дайындалатын типі (2б-суретке сәйкес). Бүйірлі шағылдырғыштың негізгі артықшылықтары болып дайындалуының оңайлығы, нәтижелердің жақсы қайта өңделуі және түрлендіргіштердің кез келген типі үшін қолданылу мүмкіндігі.

Химиялық машина жасауларда дефектоскоптың сезгіштілігін  баптау үшін сегментті шағылдырғыш  кең таралған (2в-суретке сәйкес). Оны үлгі бетінде фрезаның көмегімен дайындайды. b_с радиусына ие шағылыстырушы сегмент беті түрлендіргіштің сынушы акустикалық осьіне перпендикуляр болуы керек. Өкінішке орай, түптік беттің әсері үшін мұндай шағылдырғыш тек a=(52±5)° кезінде ғана қолданыла алады.

Сегменттік  шағылдырғыштың биіктігі  h ультрадыбыстық толқын ұзындығынан артық болуы  керек; ал сегментті шағылдырғыштың h/b қатынасы 0,4-тен көп болуы қажет.

Бұрыштық шағылдырғыш (кертік) бетке қарай шығатын жарықтар мен дәнекерленбегендерді жақсы көрсетеді (2г-суретке сәйкес). Үльтрадыбыс толқындарының ақаулар үлгілерінен бұрыштық шағылдырғыштар түрінде шағылу анализі кертіктен шағылған өріс толқынның ақаудан және бұйымның бетінен негізінде екі мәрте шағылуын (бұрыштық эффектіні) көрсетеді.

Болат алюминий және оның қоспалары үшін, титан және оның қоспалары 3-суретке сәйкес көрсетілген.

Жалпақ түпті тесіктегі  шекті сезгіштікті кертіктегі шекті  сезгіштікке қаттысты шаманы келесі өрнекпен есептейді, 2-формулаға сәйкес

 

Sк=Sж/N

(2)

 

мұндағы N – N=f(e) графигімен анықталатын коэффициент, N коэффициенті материалға мүлдем тәуелсіз.

 

ААД-диаграммаларының екі түрін қолданады. Жалпыланған  өлшемсіз ААД-диаграмма дБ-де берілген Р/Р₀ дабыл амплитудасының дисктік шағылдырғыштың  d диаметрінен, оғанға дейінгі қашықтық r, пьезоэлементтің диаметрінен D және ультрадыбыстың жиілігінен f   тәуелділігімен көрсетілетін қисықтар жиынтығын білдіреді. Ол өлшемсіз параметрлер негізінде салынған: . Жалпыланған ААД-диаграмма (4-суретке сәйкес) өлшемсіз параметрлерден тікелей өлшемді d және r параметрлеріне ауысу арқылы  нақты түрлендіргіштерге арналған мамандандырылған ААД-диаграммаларды құруға негіз болып табылады.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2-сурет – Жайпақ түпті тесікті сынау үлгісінде

 

 

3-сурет – Болат алюминий және оның қоспалары үшін, титан және оның қоспалары үшін N = f (e) тәуелділігі.

 

Мысал ретінде  ААД-диаграмма арқылы d=6 мм диаметрге ие, болат үлгінің түбінде r = 100 мм тереңдікте және D=12 мм (радиус а=6 мм) болатын нормаль іздегіштің осіне перпендикуляр 2,5 МГц жиілікте орналасқан  ақауға қатысты дабыл амплитудасын анықтайық.

Толқын ұзындығы мм.

Жақын зонаның  ұзындығы мм.

Келтірілген арақашықтық  .

Ақаудың келтірілген  диаметрі  .

 вертикалі мен  қисығының қиылысында келесіні табамыз ОТР дБ=0,053.

Ультрадыбыстың  өшуін ескеру үшін алынған шаманы шамасына көбейту керек. Өшу коэффициенті 0,00125 непер/мм шамасына тең болсын, онда децибелге көшірсек, келесіні аламыз:

отр.дБ.

Осылайша, өшуді  ескере отырып отр. дБ = 0,0415.

 

              4-сурет – Жалпыланған ААД-диаграмма.

 

 

2.4. Ақаулардың типін идентификациялау.

 

Құрылымдар  үшін ақаудың потенциалды қаупі  оның формасы болып табылады. Формасы бойынша барлық тігіс ақаулары келесі екі типке жіктелінуі мүмкін: дөңгеленген шеттері бар көлемдік және үшкір шеттері бар жазыңқы (планарлы). Олар жарықшақтың пайда болуына әкелетін кернеудің күшті концентраты болып табылады. Бұйымды экплатациялау кезінде соңғы ақаулар қауіптірек. Сондықтан кез келген дефектоскопия әдісінде олардың формасын анықтау талап етіледі.

Ультрадыбысты бақылаудың принципиальді шегі тәжірибеде қолданылатын жиіліктік диапазонда ультрадыбыс толқынның ұзындығы ақаудың бетінен шағылатын және оның формасын дұрыс идентифицирлеу мүмкіндігіне ие бола алатын басқа элементтерден көп шамаға үлкен болуын білдіреді.

Сондықтан ақаудың  формасын жанама белгілер арқылы бағалауға  тура келеді, көп жағдайда оның морфологиясы туралы емес, типі  – жазыңқы немесе көлемдік, туралы сөз қозғаған орынды.

Ақаудың белгілі  бір типке (3-кестеге сәйкес) қатыстылығын анықтау үшін келесіні қолданамыз:

• анықталған ақаудың  DL  шартты ұзақтығын бағытталмаған шағылдырғыштың DL₀ шартты ұзақтығының есептелген немесе өлшенген мәндерімен ақау анықталған сол тереңдікте салыстыру;
• анықталған ақаудан жақын орналасқан тігістің түрлендіргішіне (U₁) кері бағытта шағылған жаңғырық-дабылдың амплитудасымен ішкі беттен айналық шағылуға ұшыраған жаңғырық дабылының (U₂) амплитудасымен салыстыру (5а суретіне қараңыз);
• анықталған ақаудың шартты өлшемедерінің қатынасын DХ/DН бағытталмаған шағылдырғыштың шартты өлшемдерінің қатынасымен DХ₀/DН₀ салыстыру;
• жаңғырық-дабылдың максималды амплитудасының U_m  ақауының шетінен екі есеге кемуіне сәйкес келетін түрлендіргіштің шеткі күйлері арасындағы g бұрышын бақылауға қойылған техникалық құжаттамада орнатылған g₀  мәнімен салыстыру (5б суретке қараңыз).

 

3-кесте – Ақаудың белгілі бір типке қатыстылығын анықтау

 

Ақаулардың типтері	Белгілері
1	2
Көлемдік ұзартылғандар	DL£DL0; U1>U2 немесе DL£DL0 , немесе DL£DL0; g³g0
3-кестенің жалғасы
1	2
Көлемдік ұзартылған	DL>DL0; U1>U2 немесе DL>DL0 , немесе DL>DL0; g³g0
Жазыңқы	U1 <U2 немесе , немесе g<g0

 

 

5-сурет – Жаңғырық-дабылдың амплитудасын анықтау

 

 

 

3 Ультрадыбысты  бақылау технологиясы

 

 

Ұсынылатын  бақылаутехнологиясы барлық рұқсат етілмейтін ақауларды табуы және идентификациялауы қажет. Оны соған  ұқсас өнімнің дефектоскопиясының жинақталған тәжірибесі, типі, өлшемі және орналасуы бойынша ақаулардың таралу статистикасы, сонымен қатар сапасын бағалауға арналған нормативтер негізінде өңдейді.

Бүлінбейтін бақылау  технологиясының негізгі компоненттері  конструкцияның дефектоскопиялылығын бағалау; тәсілдерді таңдау және нақты бұйым немесе элементті бақылау аппаратуралары; бақылаудың негізгі параметрлерін регламентациялау; бақылау операциясын жүргізу тізбегі және ұйымдастыру; бақылау нәтижесі бойынша сапасын бағалау алгоритмдері болып табылады.

Құрылғының  эксплуатациялық сенімділігіне  деген жоғары талап дайындау, монтаждау  және эксплуатациялау сатысында  сенімді ультрадыбыстық бақылауға  ұшырайтын конструкцияны жасаудың қажеттілігін анықтайды, сондықтан  мұндай конструкцияларды жобалау сатысында жобалар экспертизасында дефектокопистер тартылуы тиіс.

Дефектоскопиялылықтың негізгі шарттары – барлық бақыланатын  бұйымның үн шығаруға қолжетімділігі, ультрадыбыстың өшу коэффициентінің  төменділігі және металдағы пайдалы  дабыл – шу қатынасының жоғарылығы болып табылады.

Ультрадыбыстық  дефектоскопия кезінде негізінен  үн шығарудың келесі тәсілдері қолданылады: дәнекерленген қосылыстар, шыңдалмалар, құймалар, тотыққа қарсы ерітінділер, көлемдік және тік ақаулар есебінен илемделген темір бұйымдарды бақылау үшін жаңғырық тәсілі; дәнекерленген қосылыстардағы жазық ақауларды табу және пішін коэффициенті бойынша ақау типін идентификациялау үшін жаңғырық-айналық тәсілі; илемделген темір бұйымдарды (қағаздар, құбырлар) қабаттастыруды бақылау үшін айналық-көлеңкелік тәсіл.

Ультрадыбысты бақылау операциясын 4 топқа бөлуге болады:

- бақылау объектісін, оның дайындалуын зерттеу, бақылаудың  негізгі параметрлерін таңдау  және үн шығару сұлбасын таңдау;

- жөндеуді және  аппаратураның негізгі параметрлерін  және оның жұмысқа дайындығын тексеру;

- бақылау жүргізу,  координаталарын және ақау өлшемін  өзгерту және тігістің сапасын  бағалау;

- бақылау нәтижелерін  құжаттық дайындау.

Бақылау нәтижелерін  зерттеу оның конструкциясымен, сонымен  қоса қабылданған технологияның  шегінісін көрсететін құжаттармен танысу; сыртын қарау және үн шығару сұлбасын таңдаудан жинақталады. Бақылау объектісі сол және басқа өндірістік инструкцияның, ОСТ-ның және т.с.с әсеріне түсетініне оператор көз жеткізуі шарт. Егер бақыланатын бұйым өндірістік инструкцияда айтылмаған қандай да бір конструктивті ауытқуларға немесе ерекшеліктерге ие болса, онда олардың бақылау жүргізуге қаншалықты кері әсер ететінін және оның нәтижелерін қаншалықты бұрмалайтындығын бағалау қажет. Егер көрсетілген ауытқулар ақиқат бақылау жүргізуге мүмкіндік бермесе, онда осы бөгет болатын факторлар жойылғанға дейін оны кері қайтарған жөн. Ал егер де соңғысы жойылмайтын болса, онда факультативті бақылау жүргізуге болады, бұл жағдайда сәйкес құжаттарда сапасы туралы құжаттың жоқтығы көрсетіледі.

Бұйымды бақылауға  дайындау сыртқы ақауларды жөндеу, бетті металл бүркінділерінен, қабатталған  қабыршақ, бояу, батпақтан тазартуға  негізделеді. Бетті өңдеу сапасы сынақтағы үлгінің беттік сапасына сәйкесуі тиіс, бірақ МЕСТ 2789-73 бойынша R_Z=40 мкм төмен болмауы шарт.

Дайын болғанды бақылаудан бұрын бетін ескі-құсқы  шүберекпен мұқият тазалап, түйістіргіш  сұйықтық қабатымен жабады. Түйістіргіш  сұйықтық ретінде минералдық және компрессорлық  майлар, автолдар, солидолдар қолданылады. Пайдаланылатын майдың маркасы бұйымның температурасымен, оның геометриялық пішінімен, сонымен қоса бақыланатын бұйымның кеңістіктегі орналасуымен анықталады. Температура жоғары немесе бет тым қисық болса, онда қоюырақ сұйықтық пайдаланған жөн. Ингибиторлы оңай жуылып тазаланылатын түйістіргіш сұйықтықтың эксплуатациялық сапасы өте жақсы, оның құрамына техникалық натрий нитриті (NaNO₂), крахмал, глицерин, кальцийлі сода кіреді. Бұл сұйықтықтың артықшылығы – оның мықты байланысты қамтамасыз ететіндігі, ал кепкеннен кейін бұйым бетіне кейінгі технологиялық процеске кедергі келтірмейтін жұқа қабықша түзетіндігі.

Бақылауға кіріспес бұрын оператор аппаратураның параметрі (дефектоскоп пен түрлендіргіштің) мен жұмысқа қабілеттілігін, сонымен  қатар олардың тексеріс есебін де тексеруі қажет.

Ақауларды іздеу  бақылаудың барлық зонасында түрлендіргіштің  көлденең-қималы сканерлеуімен (орнынан  жылжытуымен) жүргізіледі. Түрлендіргіштің  сканерлеу қадамы пьезоэлемент диаметрінің  жартысынан артық болмауы керек. Еңкейген түрлендіргішті орнынан жылжыту кезінде әр түрлі орналасқан ақауларды табу үшін ±15° тік өс бойынша үзіліссіз айналдыру қажет (6-суретке сәйкес).

РС-түрлендіргіштер  ультрадыбыс түйінінің симметриялы  еместігімен сипатталатындықтан, оларды сонымен қатар өздерінің өсі  бойынша айналдыру ұсынылады. Түрлендіргіштің бақыланатын бұйым бетімен түйісуі түрлендіргішке ақырын қолмен басу арқылы қамтамасыз етілуі тиіс.

Акустикалық байланысты флуктуациялық компенсациялау үшін іздеу режимінде дефектоскоптың сезгіштігі 6 дБ-ге дейін арттырылуы тиіс. Ұңғының жұмыс бөлігінде жаңғырық-дабылдар пайда болған кезде сезгіштікті эталондау кезінде орнатылған шекті (бақылаушы) сезгіштік деңгейіне дейін төмендету керек. Егер жаңғырық-дабыл бұл деңгейден артып кетсе, онда ақаудың мына сипаттамалары өлшенеді: координаталар, жаңғырық-дабыл амплитудасы, шартты биіктік, шартты ұзақтық және ақаулар арасындағы шартты ең аз ара қашықтық. Барлық көрсетілген сипаттамалар дефектоскоптың шекті сезгіштігі кезінде анықталады.

 

 

6-сурет – Қосылыс жуандығы 65 мм (а), 65 мм және одан да үлкен (б) кезіндегі шовтық зона маңында түрлендіргішті орнынан жылжыту сұлбасы, сканерлеу траекториясы (в)

 

Әр типті  бұйымның сапасын бағалау нормалары  бұйымның сапасын анықтайтын құжаттар негізінде ультрадыбыстық бақылау  кезінде алынатын ақпараттың ерекшеліктерімен құрастырылады.

Ультрадыбыстық  бақылау нәтижесі бойынша бақыланатын  бұйым туралы міндетті түрде болуға тиісті негізгі мәліметтер; ультрадыбыстық дефектоскоп типі, жиілігі, түрлендіргіш типі, оның еңкею бұрышы, оператор тегі, куәлігінің нөмірі, сапасының бағасы бар қорытынды жасайды.

 

4 Дәнекерленген  қосылыстарға бақылау

 

 

Дәнекерленген қосылыстарға ультрадыбыстық бақылау, ереже бойынша, бірлескен сұлба  бойынша еңкейтілген түрлендіргіш қосылған жаңғырық тәсілімен жүргізіледі.

Жіңішке бөлектелген кескінді дәнекерленген қосылыстарды бақылау кезінде, көбінесе, электронды-сәулелік дәнекерден кейін ақаулар тіп-тік орналастырылады және сәулелендіруші түрлендіргіш жаққа шашырауға мүмкіндік бермейді. Бақылауды тандем сұлбасы бойынша қабылдау ұсынылады.

Жапсарлы дәнекерлі  қосылыстар бірлескен сұлба бойынша  қосылған түрлендіргіштің түрлендіргіштің  жаңғырық тәсілімен бақыланады.