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.
