Ультразвуковой метод контроля

Этот метод основан на способности ультразвуковых волн отражаться от границы раздела двух сред, обладающих разными акустическими свойствами. При помощи ультразвука можно обнаружить трещины, раковины, расслоения в листах, непровары, шлаковые включения, поры.

Ультразвук представляет собой упругие колебания материальной среды с частотой колебания выше 20 кГц, т. е. выше верхней границы слухового восприятия. Существует несколько способов получения ультразвуковых колебаний. Наиболее распространенным является способ, основанный на пьезоэлектрическом эффекте некоторых кристаллов (кварца, сегнетовой соли) или искусственных материалов (титаната бария). Этот эффект заключается в том, что если противоположные грани пластинки, вырезанной из кристалла, например, кварца, заряжать разноименными зарядами электричества, то она будет деформироваться в такт изменения знаков зарядов. Изменяя знаки электрических зарядов с частотой выше 20 тыс. колебаний в секунду, получают механические колебания пьезоэлектрической пластинки той же частоты, передающейся в виде ультразвука.

Работа ультразвуковых дефектоскопов — приборов для выявления дефектов в изделиях, в том числе и в сварных швах — основана на пьезоэлектрическом эффекте. Для проверки качества сварного шва дефектоскоп подключают к сети переменного тока. Рядом со сварным швом устанавливают пьезоэлектрический щуп с пластинкой из титаната бария. Автоматического изменения знаков зарядов на поверхности пластинки достигают при помощи лампо­вого генератора. Если от этого генератора сообщить пластинке импульс электрических колебаний, то пластинка пошлет в шов короткий ультразвуковой импульс такой же частоты. Первоначаль­ный электрический импульс после его усиления в усилителе будет зарегистрирован на экране катодной трубки в виде пика а све­тящегося луча. Попав в бездефектный шов, пучок ультразвука достигает противоположной стороны сварного соединения и, отра­зившись от него, снова попадает на пластинку. К этому моменту пластинка уже прекратит испускать ультразвук из-за кратковремен­ности электрического импульса. Вместо источника ультразвуковых колебаний она становится их приемником. Ультразвуковые колебания, отразившиеся от дна изделия и попавшие на пластинку, преоб­разуются в механические, а затем и в электрические колебания. Последние после усиления попадают на катодную трубку осциллографа. На его экране появится донный сигнал в виде пика.

Если же в шве имеется какой-либо дефект, например трещи­на, то часть пучка ультразвука отразится от нее, а другая часть отразится от противоположной стороны сварного соединения. В этом случае на экране будут видны уже три пика. По среднему пику устанавливают, что в шве залегает какой-то дефект. Расстояние между пиками позволяет определить, на какой глубине находится дефект.

По принципу отражения ультразвуковых волн работают ультра­звуковые дефектоскопы типа УЗД-7, УДМ-1М, УДМ-3, с помощью которых можно обнаружить дефекты, расположенные на глубине 1-2500 мм под поверхностью. Методы ультразвукового контроля сварных швов регламентированы ГОСТ 14782 — 76.

Люминесцентный метод контроля

Основан на свечении некоторых веществ при действии на них ультрафиолетовых лучей. Люминесцентный метод контроля применим для обнаружения по­верхностных дефектов, главным образом мельчайших трещин.

Перед контролем исследуемый участок шва очищают от загряз­нений, затем на очищенные места наносят жидкий раствор, содер­жащий люминофор. Таких веществ— люминофоров—известно несколь­ко. Например, раствор дефектоля в бензине светится ярким жел­то-зеленым светом при освещении его ультрафиолетовыми лучами. После 10— 15 мин выдержки раствор смывают и изделие сушат в струе теплого воздуха. Подвергая изделие ультрафиолетовому облучению в затемненном помещении, по свечению раствора, оставшегося в трещинах, обнаруживают дефектные места.

Магнитные методы контроля

Осно­ваны на принципе использования магнитного рассеяния, возникаю­щего над дефектом при намагничивании контролируемого изделия. Если сварной шов не имеет дефектов, то магнитные силовые линии по сечению шва распределяются равномерно. При наличии дефекта в шве вследствие меньшей магнитной проницаемости дефекта магнитный силовой поток будет огибать дефект, создавая маг­нитные потоки рассеяния.

В зависимости от способа фиксирования потоков рассеяния существуют метод магнитного порошка и индукционный метод. В первом случае неравномерность поля определяют по местам скопления ферромагнитного порошка, нанесенного на поверхность изделия. Во втором случае потоки рассеяния улавливают индукционной катушкой. Изделие намагничивают электромагнитом, соленоидом или пропусканием тока непосредственно через сварное соединение.

При выборе метода намагничивания нужно учитывать, что выявление дефектов магнитным методом возможно только в случае, когда они расположены перпендикулярно к направлению магнитного потока.

Существуют два способа контроля магнитным порошком — сухой и мокрый. При сухом способе порошок окиси железа равномерно наносят на поверхность изделия, применяя ручное сито или пульверизатор. Во многих случаях в качестве порошка используют железную окалину, которую предварительно измельчают в шаровой мельнице и просеивают через тонкое сито. В момент пропускания электрического тока изделие слегка обстукивают, что обеспечивает подвижность частиц порошка, распределяющихся в наведенном маг­нитном поле. Излишек порошка сдувают с детали слабой воздушной струей. При мокром способе применяют, так называемую, магнитную суспензию—смесь какой-либо жидкости (керосин, трансформаторное масло) с магнитным порошком, мельчайшие частицы которого равномерно распределены по ее объему. Операцию контроля начинают с того, что контролируемый участок сварного соединения поливают или опрыскивают суспензией. Дефекты обнаруживают по скоплениям магнитного порошка. Один и тот же участок проверяют дважды. После проверки качества всех сварных швов изделие размагничивают.

Метод магнитного порошка пригоден для контроля только в ферромагнитных материалах. Этим методом можно обнаружить все поверхностные трещины и те внутренние трещины и непровары, которые залегают на глубине до 6 мм. Для контроля сварных соединений применяют магнитные дефектоскопы, выпускаемые промышлен­ностью, например переносный магнитный дефектоскоп типа 77ПМД-ЗМ.

При индукционном методе в контролируемом изделии наводят переменный магнитный поток при помощи электромагнита, подключенного к сети переменного тока. Если в шве есть дефект, магнитные силовые линии поведут себя точно так же, как и при контроле методом магнитного порошка. Рассеянные магнитные поля над дефектом обнаруживают при помощи искателя. Индукционный ток усиливается ламповым усилителем, с которым соединена катушка искателя. Уси­ленные электрические сигналы попадают на телефон, в котором слы­шатся резко усиленные звуки. Одновременно с этим загорается сигнальная лампа.

В отечественной промышленности применяют следующие индук­ционные дефектоскопы: ЭМНД-2, ЭМНД-3, ЭМНД-4, ЭМНД-6, ЭМНД-8, ДНМ-500, ДНМ-15, ППД-1, ВД-1, ВД-1ГА, ЭДМ-66 и др.

Разновидностью магнитной дефектоскопии является магнитогра­фический способ контроля, при котором поля рассеяния фиксируют­ся на ферромагнитной ленте. Наиболее совершенными магнитогра­фическими дефектоскопами являются МДУ-29, МГК-1.

Магнитные методы контроля часто применяют для составления предварительного заключения о качестве сварного соединения. Окончательное установление качества производится по снимку, полученному просвечиванием рентгеновскими или гамма-лучами.