Приборы и методы акустического контроля

В настоящее время промышленностью разработано большое количество моделей дефектоскопов, среди которых есть и универсальные и специальные.

Для проведения ультразвукового  контроля данного изделия выберем  дефектоскоп     УД4-Т, как прибор со сравнительно хорошими характеристиками и параметрами, как техническими, так и эргономическими. Кроме того прибор имеет высокую достоверность контроля.

Дефектоскоп УД4-Т (ультразвуковой дефектоскоп-томограф общего назначения) предназначен для

• обнаружения дефектов;
• измерения координат дефектов;
• измерения эквивалентной площади дефектов;
• измерения амплитуд эхо-сигналов;
• построение томографических изображений типа “В”дефектной области контролируемого объекта;
• оценки конфигурации и формы обнаружения дефектов;
• накопления результатов контроля и их перенос в компьютер с последующим представлением в виде документа.

Этот дефектоскоп может  быть использован в ручных, полуавтоматических и автоматических системах контроля.

Дефектоскоп применяется  в железнодорожном транспорте, металургии, машиностроении, судостроении, нефтегазовой промышленности и других областях народного хозяйства.

Характерные объекты  контроля :

• трубы и трубопроводная арматура;
• металлоконструкция;
• корпуса и детали машин;
• энергетическое и транспортное оборудование.

Основные параметры  дефектоскопа приведены в таблице 5.6.1.

Таблица 5.6.1 – Основные технические характеристики современных дефектоскопов

 

Тип дефектоскопа	Рабочая частота, Мгц	Динамический  диапазон, дБ	Длительность  развертки, мкс	Питание, В	Масса, кг	Температурный рабочий диапазон, °С
УД4-Т	1...5	120	204,8	220	4,5	-20…+50

 

5.7 Разработка метрологического  обеспечения средств контроля

 

Для исключения влияния  субъективных факторов на результаты акустического контроля, необходимо создать стандартные условия контроля. Одним из существенных моментов стандартизации контроля является настройка параметров прибора по эталонам и контрольным образцам.

В нашей стране для  текущей проверки наиболее важных параметров и характеристик приборов ГОСТ 14782-86 предусмотрен комплект из четырех стандартных образцов (СО) [5].

В данном случае для настройки и  проверки характеристик прибора  необходимо применить стандартный образец предприятия (СОП) (рис. 5.7.1) (H- толщина стенки объекта контроля, H=12 мм). При контроле соединений толщиной 10 - 19,5 мм прямым и наклонным ПЭП чувствительность настраивается по отверстию 2. Отверстие озвучивают со стороны наплавленного металла, добиваясь получения максимальной амплитуды эхо-сигнала и фиксируя показания аттенюатора, при котором амплитуда достигает стандартного уровня (высотой 30 ± 5 мм по экрану). Это уровень фиксации. Затем устанавливается поисковый уровень путем повышения аттенюатором чувствительности на 6 дБ.

При контроле головными волнами  настройка чувствительности выполняется по тому же СОП установкой преобразовтеля со стороны наплавленного металла так, чтобы его передняя грань находилась над центром отверстия 6, расположенного на глубине 7 мм (рис. 5.7.2).

Затем ПЭП перемещается до получения  максимальной амплитуды эхо-сигнала  от боковой поверхности отверстия. Регуляторами усиления дефектоскопа его амплитуда доводится до стандартного уровня. Это уровень фиксации. Затем устанавливается поисковый уровень путем повышения аттенюатором чувствительности на 6 дБ. Достигнутый уровень чувствительности для каждого преобразователя фиксируется относительно эхо-сигнала от СО-З или подобного образца. В документах по результатам контроля отмечается этот уровень чувствительности, а также диаметр отверстий, по которым выполнялась настройка чувствительности [10].

 

 

 

 

Рисунок 5.7.1.- Стандартный образец предприятия для контроля аустенитных сварных швов.

 

Рисунок 5.7.2- Схема настройки чувствительности при контроле шва головными волнами: 1 - первоначальное положение ПЭП; 2 - положение ПЭП при максимальном эхо-сигнале от отверстия в С0П

 

5.8 Описание мероприятий  по технике безопасности и  охране труда

 

К основным нормативным  документам, направленным на создание высокопроизводительных и безопасных условий труда, относятся системы государственных стандартов безопасности труда (ССБТ), различного рода санитарные нормы и правила, правила и инструкции по безопасности труда и производственной санитарии [2].

Безопасность труда  при проведении неразрушающих испытаний  различных деталей и сварных соединений обеспечивается при выполнении государственных стандартов СЭВ:

• ГОСТ 12.0.001-82 (СТ СЭВ 829-77) ССБТ. Основные положения;
• ГОСТ 12.1.001-83 (СТ СЭВ 4361-83) ССБТ. Электробезопасность. Общие требования;
• ГОСТ 12.2.007.0-75 ССБТ. Изделия электротехнические. Общие требования безопасности.

К работе по ультразвуковому  контролю допускаются лица, прошедшие  инструктаж по правилам безопасности труда и имеющие соответствующие удостоверения. Инструктаж по технике безопасности проводится в соответствии с порядком, установленным на предприятии.

Операторы должны знать  и выполнять общие правила  безопасности труда, установленные для работников цехов и участков, в которых проводят контрольные операции.

Дефектоскопы необходимо подключать к малонагруженным электролиниям (осветительным линиям). При отсутствии такой возможности подключение дефектоскопа следует производить через стабилизатор. Операторам категорически запрещается работать под подъемными механизмами, на неустойчивых, шатких конструкциях и в местах, где возможно повреждение проводки электропитания дефектоскопов. Нельзя также вскрывать и ремонтировать дефектоскоп во время контроля.

Подключить дефектоскоп оператор имеет право только на специально оборудованных постах, в остальных случаях подключение производит техник-электрик.

Место, на котором производится контроль, должно быть удалено от сварочных постов и защищено от лучистой энергии.

Требования ИТР и операторов, проводящих ультразвуковой контроль, по созданию необходимых условий для их работы должны выполняться администрацией цеха в обязательном порядке.

Инструктаж по правилам безопасности труда проводится периодически в соответствии с порядком, установленным на предприятии. Проведение инструктажа фиксируется в специальном журнале.

        

 

 

 

 

 

      6 Разработка вспомогательных средств для сканирования объекта

 

Сканирование объекта осуществляется наклонными притернтыми РС преобразователями и наклонным преобразователем для контроля головными волнами.

Вспомогательное устройство для сканирования сварных швов сварной емкости  представлено на чертеже УЗК 00.00.000 СБ.

Преобразователь закрепляется  в  держателе 4 при помощи винтов 19. Конструкция держателя обеспечивает плотное прижатие преобразователя к поверхности объекта контроля за счет применения подпружиненных лапок  8, которые крепятся на стойке 3. Стойка ввинчена в крепления 5 и передвигается вручную по направляющей 9. Фиксация положения производится за счет болтов 14.

Объект контроля надевается на вращатель 1, затем фиксируется  держателем 3.Вручную с помощью вращетеля 1 производится вращение объекта контроля.

Вращатель и держатель  закреплены в кронштейнах 6 и 7, которые  в свою очередь находятся на основании 10.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

        7 Расчет чувствительности контроля

 

7.1Расчет чувствительности  контроля

 

Чувствительность контроля определяется по ослаблению зондирующего сигнала. Расчет ослабления сигнала  для различных видов отражателей  был произведен при теоретическом анализе акустического тракта.

        Исходными данными при расчете  чувствительности являлись радиус пъезопластины а=6мм, размер минимально допустимого дефекта , размер максимально допустимого дефекта , угол между призмами хордового преобразователя , путь ультразвука в призме .

          Графики чувствительности для наклонного преобразователя получены с помощью программы MathCAD на ЭВМ и приведены в приложении А.

 На этих графиках  представлена зависимость ослабления  сигнала от размера дефекта и глубины его залегания.

 

    7.2 Расчет производительности контроля

 

Производительность контроля будет определяться затратами рабочего времени на контроль одного изделия. Эти затраты состоят из затрат на установку изделия, настройку оборудования, сканирование изделия, расшифровку результатов контроля. Так как на данном сварном изделии имеет место четыре сваных шва, то контроль будем производить поочередно, меняя преобразователи в сканирующем устройстве.

Суммарное время контроля рассчитывается по формуле

 

 

T_общ  = t_ки + t_по + t_нс + t_ус + t_нп,                   (7.1)

 

где t_ки – время контроля изделия;

t_по – время подготовки объекта (зачистка поверхности);

t_нс – время нанесения смазки;

t_ус – время установки устройства сканирования на объект контроля;

t_нп – время настройки прибора на контроль одного изделия.

Зададимся t_ус =120 с; t_нп =300 с; t_ки =120 с; t_нс = 180 c; t_по = 300 c. Таким образом общее время контроля, с учетом того, что  каждый сварной шов прозвучивается с двух сторон, будет равным:

 

T_общ  = 120 + 300 + 180 + 120 + 300 = 1020 с=17 мин.

Заключение 

 

Как показал анализ литературных источников, для контроля качества сварных конструкций акустические методы получили широкое распространение наряду с другими видами неразрушающего контроля. Наибольшее распространение для контроля сварных изделий из акустических методов получил эхо-метод, обладающий высокой помехоустойчивостью и наибольшей чувствительностью.

При выполнении данного курсового  проекта были разработаны методика и технические средства для ультразвукового контроля сварного изделия. Был выполнен полный расчет наклонного пьезоэлектрического преобразователя, а также наклонного РС пьезоэлектрического. Разработанные преобразователи позволяют выявлять в контролируемом трубном соединении дефекты в виде непровара, поры, трещины. Также было разработано сканирующее устройство, позволяющее удобно проводить сканирование объекта контроля.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список использованных источников

 

1 Алешин,Н.П. Физические методы неразрушающего контроля сварных соединений: учебное пособие.- М.: Машиностроение, 2006.-368с.:ил.

 

2 Алешин, Н.П., Лупачев, В.Г. Ультразвуковая дефектоскопия: Справ. пособие.- Мн.: Выш.шк., 1987.- 271с.

 

3 Волченко, В.Н, Ямпольский, В.М.Теория сварочных процессов: учеб. пособие под ред. Фролова В.В.-М.: Высшая школа, 1988.-559 с.:ил.

 

4 Щербинский, В.Г. Технология ультразвукового контроля сварных соединений.-М.: Тиссо, 2003.

 

5 Неразрушающий контроль. В 5 кн. Кн.2. Акустические методы контроля: Практическое пособие/ Под ред. В.В.Сухорукова.- М.: Высш.шк., 1991.- 283с.

 

6 Приборы для неразрушающего контроля материалов и изделий. Справочник. В 2-х кн. Кн.2/Под ред. В.В.Клюева.- М.: Машиностроение, 1986.- 352с.

 

7 Ультразвуковая дефектоскопия: 2-е изд. Выборнов Б.И. М.: Машиностроение, 1986.- 256с.

 

          8 Приборы и методы акустического контроля. Методические указания к курсовому проектированию для студентов специальности Т06.01 – Приборостроение. – Могилев: МГТУ, 2001. – 35 с.

     9 Приборы для неразрушающего контроля материалов и изделий. Справочник. В 2-х кн. Кн.2/Под ред. В.В.Клюева.- М.: Машиностроение, 1986.- 352с.

   

    10 В мире неразрушающего контроля 1[19], март 2003.

  

    11 http://unitek.ru.mht.

 

    12 Ультразвуковой дефектоскоп - http://ultracon-service.com.ua.

   

 

 

 

        Приложение А

  Расчет чувствительности для  наклонного РС преобразователя

Характеристики  сред:

продольная:

поперечная:

плотность:

Коэфф затухания:

материал:

призма: