Поиск научной информации в библиотеке

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

«Ижевский государственный технический университет имени М.Т. Калашникова»

 

У Т В Е Р Ж Д А Ю

Ректор

_____________ В.П.Грахов

_______________________2017 г.

 

 

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

 

По дисциплине: «Неразрушающий контроль»

 

для направления 20.03.01 "Техносферная безопасность"

профили: "Безопасность технологических процессов и производств",

            "Защита в чрезвычайных ситуациях",

            "Инженерная защита окружающей среды"

 

Форма обучения: очная

 

Общая трудоемкость дисциплины составляет: 3 зачётных единицы

 

Кафедра «Техносферная безопасность»

 

Составитель: Шадрин Роберт Олегович, к.т.н., доцент

 

 

Методические указания составлены на основании федерального государственного образовательного стандарта высшего образования и утверждена на заседании кафедры

 

Протокол от 15 мая 2018 г. №____________________

 

Заведующий кафедрой                         __________________ Б.В.Севастьянов

 

                                                  _______________________________2018 г.

 

 

СОГЛАСОВАНО

 

Председатель учебно-методического совета по направлению 20.03.01 "Техносферная безопасность"

профили: "Безопасность технологических процессов и производств",

            "Защита в чрезвычайных ситуациях",

            "Инженерная защита окружающей среды"

__________________ Б.В.Севастьянов

 

                                                  _______________________________2018 г.

 

 

Начальник учебно-инженерного отдела                ____________ Н.В.Гайдай

 

_________________________________2017 г.

 

Содержание

Практическая работа №1	4
Практическая работа №2	7
Практическая работа №3	11
Практическая работа №4	14
Практическая работа №5	17
Практическая работа №6	19
Практическая работа №7	22
Практическая работа №8	25
Практическая работа №9	27
Организация самостоятельной работы студента	39
Список литературы	58

 

Практическая работа №1

 

Рассчитать модули нормальной упругости, сдвига и коэффициент Пуассона в тонком стержне из материалов, приведенных в табл. 1. Построить график зависимости коэффициента Пуассона от отношения сдвиговой и продольной скоростей для 5 материалов (табл. 2). Сделать выводы.

Ответить письменно на вопросы.

Основные положения

В неограниченной твердой среде существует два типа акустических волн - продольная (направление колебаний в волне совпадает с направлением ее распространения) и сдвиговая (или поперечная, направление колебаний в волне перпендикулярно направлению ее распространения, а деформации в ней сдвиговые). Эти волны распространяются с разными скоростями.

Пропорциональную зависимость между напряжением о и деформацией 8 называют законом Гука (т.е. σ = ɛ*Е. Это соотношение имеет место при деформациях менее 1-2 %). В обобщенном виде его записывают как:

 

Σ_ij=δ_ijΛɛ_ij+2μɛ_ij,

 

где, Λ и μ – константы Ламэ. В технике вместо них используют модули нормальной упругости Е и сдвига G. Модуль упругости Е является мерой жесткости. Упругие деформации сдвига γ возникают под действием напряжения сдвига (касательного напряжения) τ. Отношение этого напряжения τ к деформации γ называют модулем сдвига G. Модуль сдвига, как правило, равен 35-40 % модуля Юнга Е. Модуль сдвига зависит только от свойств образца, не зависит ни от размеров его, ни от формы и равен

 

G=ρ*c_t²                                                                (1)

 

Модуль сдвига является величиной размерной и измеряется в [дин/см²] или [Па].

Модуль нормальной упругости равен

 

E=μ(3Λ+2μ)/(Λ+μ); модуль сдвига G= μ           (2)

 

Важной упругой константой является коэффициент Пуассона ν или коэффициент поперечного сжатия. Он равен отношению сжатия к удлинению растягиваемого стержня и лежит в пределах от 0 до 0,5. Это строго физически обосновано и нет материалов, для которых он более 0,5 или отрицателен.

ν =Λ/2(Λ+μ)=(E/2G)-1                                (3)

 

Модуль упругости связан с коэффициентом Пуассона следующим образом:

E=ρ c_t²(1+ν)(1-2ν)/(1-ν)                               (4)

 

Отношение скоростей поперечной и продольной волн зависит от коэффициента Пуассона среды. Скорости продольной и поперечной волн равны соответственно:

                (5)

Тогда коэффициент Пуассона определяется по формуле:

                    (6)

В металлах, где ν≈0,3, можно получить отношение скоростей, равное c_t/c_l≈0,55.

 

Пример расчета модулей упругости, сдвига и коэффициента Пуассона.

 

Для алюминия.

 

Отношение c_t/c_l=0,49. Это позволяет найти коэффициент Пуассона по формуле (6). Получаем ν=0,34. Модуль упругости определяем по формуле (4), а модуль сдвига по (1).

Вопросы

1. Сформулируйте закон Гука.

2. Что характеризует коэффициент Пуассона?

3. Характеристика понятия «модуль сдвига».

4. Характеристика понятия «модуль упругости».

5. Типы акустических волн, распространяющихся в среде. Их характеристика.

 

    Акустические свойства различных сред приведены в таблице 1, а номера вариантов для решения задачи в таблице 2.

Таблица 1 – Акустические свойства различных материалов

 

Таблица 2 – Варианты для решения задачи №1

 

Практическая работа №2

 

Производится измерение толщины изделия эхо - методом. Оценить погрешность измерения (Δh/h) для изделия, выполненного из материала (см. табл. 1) для значений h = 3; 10; 50 и 300 мм с помощью контактного импульсного толщиномера. Приборная погрешность - 1 %, частота звука f=5МГц, коэффициент χ = 0,1, толщина слоя контактной жидкости Δh_ж = 0,01 мм.

Построить график зависимости погрешности измерения Δh/h от толщины изделия в диапазоне 3...300 мм (по вариантам).

Описать особенность измерения расстояний эхо - методом.

Ответить письменно на вопросы.

 

Основные положения

 

Устройство импульсного толщиномера. Переносной измерительный прибор толщиномер типа УТ-301-2М предназначен для измерения толщины изделий из стали, сплавов алюминия и титана. Прибор используется на машиностроительных предприятиях (в лабораториях и цехах).

Электрическая схема толщиномера конструктивно разделена на два блока: измерительный и блок питания. Ультразвуковая головка состоит из корпуса, в котором помещен преобразователь, представляющий собой упругое основание «Т» - образной формы с тремя пьезоэлементами. Это обеспечивает возможность контроля изделий с криволинейными поверхностями.

Основание выполнено из силоксановой резины с запрессованными в нем тремя подложками из текстолита. К подложке эпоксидной смолой приклеены пьезоэлементы из пьезокерамики ЦТС-19 с размерами 1,5x10x0,56 мм.

Ультразвуковые толщиномеры по применяемому методу разделяют на две группы: резонансные и эхо-импульсные.

По способу передачи упругих колебаний приборы делят на контактные, иммерсионные и бесконтактные.

Применяются:

-   для непрерывного контроля толщины полос, листов, стенок труб и других изделий;

-   для адаптивного управления процессом металлообработки, например шлифованием для доводки толщины изделия до заданного значения;

-   для выявления уменьшений толщины стенок в результате коррозии или воздействия агрессивных сред;

-   для обнаружения расслоений;

-   для контроля толщины стенок труб в процессе эксплуатации трубопроводов, толщины обшивок судов.

Резонансный метод позволяет выполнять измерения толщин от минимального значения h_min = c/(2f_max), где с - скорость звука в материале изделия, f_max - максимальная частота прибора.

Основным же способом измерения толщины является эхо-метод. Если измерить время t прохождения ультразвука в объекте в прямом и обратном направлениях, толщину можно определить по формуле h = 0,5(c*t). Относительная погрешность будет равна

 

                                 (1)

 

Настройку на скорость звука выполняют по образцу или по участку объекта контроля (ОК) известной толщины таким же способом, как измеряют толщину, поэтому погрешности измерения скорости и времени приблизительно совпадают, в результате

                                        (2)

Погрешность Δt измерения времени складывается из погрешностей Δt_n, обусловленных влиянием ряда факторов, поэтому

 

Основные факторы следующие:

1. Погрешность измерительного устройства толщиномера. Она включает в себя погрешности индикаторного устройства и составляет 0,05...0,1%, т.е.

                         (3)

2. Погрешность, связанная с конечной длительностью ультразвукового импульса. Она пропорциональна периоду колебаний:

                                             (4)

Если не принять специальных мер, то в результате действия случайных факторов отсчет времени при двух измерениях может быть выполнен по двум разным периодам колебаний. В этом случае коэффициент пропорциональности будет χ ≥ 1- Это приведет к значительной погрешности, не допустимой для толщиномеров (кроме дефектоскопов, где эта погрешность считается допустимой).

Во избежание больших ошибок измерение толщиномерами ведут по первому периоду колебаний. Это позволяет уменьшить χ до 0,05.

В результате абсолютная погрешность измерения толщины, равная

                               (5)

на частоте 5 МГц составит не более ОД мм (для ОК со скоростью звука в материале с = 5...6 мм/мкс).

3. Погрешности акустического контакта, связанные с изменением времени прохождения импульса через слой контактной жидкости h_ж. Если это время включено в измеряемый интервал времени t, то измеряемая толщина завышается на величину

                         (6)

где с_ж и с_и - скорости звука в жидкости и ОК (изделии), h_ж - толщина слоя жидкости.

Эта погрешность существенна при измерении малых толщин. Для ее уменьшения повышают требования к чистоте поверхности ОК, стабилизируют прижатие преобразователя, исключают время пробега в контактной жидкости из измеряемого интервала.

Существуют и другие причины, вызывающие погрешности измерения, например измерение температуры, что приводит к изменению скорости звука в ОК. Эта погрешность обычно компенсируется подстройкой на скорость звука.

Таким образом, в оптимальном случае общая погрешность измерения толщины импульсным методом запишется как:

        (7)

Так как λ=c/f; средний член можно записать как

(χ*с/2f*h)

Погрешность увеличивается с уменьшением толщины объекта контроля. В этом характерная особенность измерения расстояний эхо-методом.

Исходные данные и варианты для решения задачи приведены в таблице 1.

 

Таблица 1 – Исходные данные и варианты для решения задачи №2

 

Вопросы

 

1. Какие ультразвуковые методы измерения толщины изделия вам известны?

2. По какому принципу разделяются ультразвуковые толщиномеры?

3. Какие виды погрешности характерны при измерении толщины изделия импульсным толщиномером?

4. Как выражается абсолютная погрешность измерения толщины при ультразвуковом импульсе конечной длительности?

 

Практическая работа 3

 

При контроле листа толщиной r =100 мм эхо-методом преобразователем диаметра d = 14 мм и длиной волны ультразвука λ = 2 мм обнаружен протяженный дефект типа расслоения (в форме диска) с эквивалентной площадью S_b, находящийся на глубине r₁. Определить, в какой зоне преобразователя находится дефект.

Рассчитать коэффициенты отражения и прозрачности для 5 длин волн. Какое ослабление сквозного сигнала вызовет дефект при контроле теневым методом?

Построить зависимость ослабления от длины акустической волны в диапазоне λ = 1,8 - 3,0 мм (выбрать произвольно 5 значений).

Сделать выводы. Ответить письменно на вопросы.

Варианты по табл. 1.

 

Основные положения

 

Расчет эхо-сигнала. Когда преобразователь и отражатель соосны поле излучения-приема (ослабление) имеет вид:

где Р_т - амплитуда принятого сигнала; Р_с - амплитуда сигнала, излучаемого преобразователем (акустического зондирующего импульса); S_a - площадь преобразователя; S_b - площадь дефекта (излучающей поверхности); функцию I на дефекте считают постоянной величиной.

Так в ближней зоне преобразователя (там, где имеет место немонотонное изменение сигнала вдоль оси преобразователя, т.е. функция акустического поля испытывает осцилляции) максимальное значение  меняется от 1 до 4, поэтому выражение (1) будет иметь вид

В дальней зоне (это область акустического поля, где амплитуда монотонно убывает с расстоянием) на оси преобразователя функция

где r_i - расстояние от преобразователя до отражателя (дефекта), χ - длина волны ультразвука.

Точки на отражающей поверхности диска являются вторичными излучателями ультразвуковых волн. Эти волны имеют амплитуду, равную амплитуде падающей волны, но умноженной на коэффициент отражения R, который будет определяться как:

 

Граница ближней зоны равна

 

Пример. Чтобы определить зону, в которой находится дефект, предположим, что дефект площадью S_b = 30 мм² залегает на глубине r₁ = 50 мм, а диаметр преобразователя d = 12 мм и λ = 2 мм.

Сначала рассчитаем границу ближней зоны преобразователя. Она будет равна х_б= d² /4λ = 12² / (4 2) = 18 мм. Поскольку по условию задачи дефект располагается на глубине 50 мм, то он относится к дальней зоне. Поэтому необходимо использовать для расчета формулы для дальней зоны.

Эхо-сигнал вызван отражением от полупрозрачного протяженного дефекта, который сравнивали с компактным полностью отражающим ультразвук отражателем - плоскодонным отверстием, поэтому формулы для них приравниваем и определяем коэффициент отражения:

 

Коэффициент прозрачности

 

D²=1-R²

 

Тогда теневой сигнал с учетом неполной прозрачности (т.е. ослабления) равен:

Р_т/Р_с = [1 - (2.S_b / λ r₁,)² ]^1/2 = [1 - (230 / 2*50)²]^1/2 = 0,8

N = 20 lg (Р_т/Р_с); lg (Р_т/Р_с) = lg 0,8 = - 0,1; N = 20 (-0,1) = - 2 дБ.

R = 2 S_b/ λ r₁ = 2 30/2 50 = 0,6 или 60%

D² = 1 - R² = 1 - 0,6² = 0,8 или 80%.

Данные для расчета ослабления ультразвуковой волны за счет дефекта и номера вариантов приведены в таблице 1.

 

Таблица 1 – Данные для расчета ослабления ультразвуковой волны за счет дефекта и номера вариантов (к задаче 3)

 

Вопросы

1. Что означает понятие «длина ближней зоны преобразователя» и «длина дальней зоны преобразователя»?

2. Как ослабление акустического сигнала связано с длиной волны ультразвука?

3. Какие параметры влияют на коэффициент отражения акустической волны?

 

Практическая работа №4

 

Амплитудно-теневым методом контролируют лист металла толщиной r [мм] через слой воды толщиной r_А [мм] преобразователем диаметром D = 2 а [мм] на частоте 2 МГц.

Определить по диаграмме АРД, какой минимальный дефект (его диаметр d) можно выявить, если при контроле надежно фиксируют ослабление сквозного сигнала на δ [дБ].

Проанализировать полученные результаты и сделать выводы.

Ответить письменно на вопросы.

 

Принцип действия дефектоскопа, основанного на теневом методе, следующий. Излучатель (передающий преобразователь) посылает пучок ультразвуковых колебаний, направленный на исследуемую деталь. В месте расположения дефекта происходит отражение и затухание ультразвуковых колебаний, и количество проходящей энергии снижается. За дефектом образуется как бы тень, в которой интенсивность ультразвуковых колебаний очень мала. Измерение интенсивности проходящей энергии позволяет судить о месте расположения дефекта и даже о его размерах.

Признаком обнаружения дефектов при дефектоскопии теневым методом служит ослабление амплитуды упругих волн, прошедших через объект контроля (сквозного сигнала). Количественная оценка выявляемости дефекта при теневом методе определяется отношением электрических сигналов, характеризующим ослабление дефектом амплитуды U_c сквозного сигнала, прошедшего от излучателя к приемнику: U_T/U_C, где U_T - амплитуда прошедшего сигнала при наличии дефекта. Учитывая пропорциональность электрических и акустических сигналов, имеем U_T/U_C = Р_т/Р_с. Это отношение амплитуд лежит в пределах от 0 до 1.

Для расчета амплитуды отражения от диска (плоскодонного отверстия) в широком диапазоне значений расстояний и диаметров построено семейство безразмерных кривых амплитуда - расстояние - диаметр (АРД - диаграмма, рисунок 1). По оси ординат отложена величина Р_т / Р_с в отрицательных децибелах (нуль соответствует случаю, когда вся излученная преобразователем энергия возвращается к нему).

На кривых показана максимальная амплитуда эхо-сигнала от плоскодонного отверстия данного размера, залегающего на данной глубине.

 

Пример решения задачи для значений r = 40 мм, r_А — 30 мм, D = 12 мм, скорость продольных волн в материале с = 5,9 м/с, в воде - с_А = 1,5 м/с, f= 2 МГц.

Определяем длину волны λ = с / f ≈ 3 мм.

Оценим длину ближней зоны преобразователя (см. задачу 3). В ближней зоне r < r_б; r_б — a²/Х или через площадь преобразователя (S_a) r_б — S_a / π λ.]

r_б - 6² мм / 3 мм = 12 мм

2Δr = (r'А + r"а) c_A / с = (30 + 30) 1,5 / 5,9 = 15 мм

(r'а и r"а-толщина воды с 2-х сторон преобразователя).

Оценим суммарное {приведенное) расстояние

r_п = r + 2 Δr = 40 мм +15 мм = 55 мм

Отношение (r_п /r_б) = 55/12 = 4,6 показывает, что контроль происходит в дальней зоне. Так как число децибелл N = 20 lg (А / А₀), то ослабление

Р_т/Р_с = - 8 дБ = 0,4  (8/20 = 0,4)

 

На диаграмме АРД (рисунок 1) проводим вертикальную линию для (r_п/r_б) = 4,6. Находим линию ослабления Р_т/Р_с = 0,4. Пересечение этих двух линий (жирная линия) произошло в точке, соответствующей значению отношения радиуса дефекта к радиусу преобразователя в / а = 0,4.

Отсюда находим диаметр минимального дефекта, который может быть выявлен. Он равен

d = 2 в = 2*0,6*а = 2*0,6*6 = 7.2 мм.

Теперь оценим по формуле для дальней зоны преобразователя (r > r_б)

Р_т/Р_с > 1 - 4 (S_b/λ r);

S_b> λ r_п(1 - Рт/Рс) / 4 = 3*55*(1- 0,4) / 4 = 24,8 мм²;

Площадь дефекта

S_b = π d² / 4; в = (24,8*4 / 3,14)^1/2 = 31,5^1/2 = 5,6 мм

Таким образом, при расчете по формуле порог чувствительности оказывается выше.

В таблице 1 представлены исходные данные к задаче (в скобках обозначен номер варианта).

Вопросы

1. Принцип действия дефектоскопа, основанного на теневом методе.

2. Что является признаком обнаружения дефектов при дефектоскопии теневым методом?

3. Как можно количественно оценить присутствие дефекта при теневом методе?

 

 

    Таблица 1 – Исходные данные к задаче 4

 

Рис. 1. АРД диаграмма для контроля теневым методом АРД – «Амплитуда – Расстояние - Диаметр» - безразмерные кривые

 

 

Практическая работа №5

 

Выбрать диаметр преобразователя, чтобы при контроле эхо - методом стального изделия толщиной h, мм на частоте 2 МГц достигалась возможно более высокая фронтальная разрешающая способность по всей толщине; λ=3 мм.

Определить границу ближней зоны преобразователя х_б.

Ответить письменно на вопросы.

 

Разрешающая способность эхо метода - это минимальное расстояние между двумя одинаковыми дефектами, при котором эти дефекты фиксируются раздельно. Различают лучевую и фронтальную разрешающие способности. Фронтальная разрешающая способность определяется минимальным расстоянием Д1 между двумя одинаковыми по величине точечными раздельно выявляемыми дефектами, залегающими на одной глубине. Лучевая разрешающая способность зависит, в основном от длительности импульса.

Неравенство, ограничивающее раздельное выявление дефектов имеет следующий вид:

Δl≥0,83 hλ/d ≈ hλ/d                               (1)

где h - глубина залегания дефектов, d - диаметр преобразователя.

В ближней зоне разрешению дефектов мешают максимумы и минимумы поля преобразователя, образование которых объясняется большой разницей путей от различных точек преобразователя до исследуемой точки и связанной с этим разностью фаз приходящих сигналов. Для надежного разрешения расстояние между дефектами Δl должно быть больше диаметра преобразователя, т.е.

Δl≥d                                            (2)

 

Необходимо обеспечить наименьшее значение Δl в ближней и дальней зонах. Приравнивая Δl из формул (1) и (2), найдем

d= hλ/d или d=(hλ)^1/2                                                     (3)

 

На границе ближней зоны (х < х_б), равной х_б = S_a/πλ (S_a - площадь преобразователя) достигается последний максимум осцилляций акустической волны (точное значение х = х_б - 0,25 λ,), и затем он монотонно уменьшается по закону

I= S_a/ πλ

Исходные данные и номера вариантов к задаче приведены в таблице 1.

 

Таблица 1 – Исходные данные и номера вариантов к задаче 5

Вопросы

1. Как определяется разрешающая способность эхо-метода?

2. Характеристика лучевой и фронтальной разрешающих способностей эхо-метода.

 

Практическая работа №6

 

По данным варианта рассчитать параметры ультразвукового преобразователя, имеющего заданные значения рабочей частоты «f» (МГц) и размеры преобразователя «а» (мм), для контроля заданного материала.

По полученным расчетным значениям построить акустическое поле преобразователя.

 

Методика решения задачи «Расчет акустического поля преобразователя»

 

Скорость распространения ультразвука (С) в контролируемом материале:

для нормального преобразователя:

для наклонного преобразователя:

где: Е- модуль нормальной упругости, Па р- плотность материала, кг/м³ д.- коэффициент Пуассона.

 

2. Длина ультразвуковой волны (А,):

где: f_p - частота ультразвуковых колебаний, Гц; С - скорость распространения ультразвука в материале, мм/с

 

3 Характеристический импеданс (Z).

 

4. Резонансная толщина пьезопластины (h).

h = 0,5 X, мм

 

5. Протяженность ближней зоны (г₀).

г₀ = а²/ А,, мм

где: а-размер пьезопластины (сторона квадрата квадратного излучателя или диаметр дискового), мм;

 

6. Угол расхождения пучка колебаний в дальней зоне (ф_р). для дискового излучателя:

ф_р = arcsin l,22*(A/d), град,

где: d-диаметр дискового излучателя, мм.

 

для квадратного излучателя:

Ф_Р = arcsin (Х/а), град,

где: а - сторона квадрата квадратного излучателя, мм

 

Справочные материалы для решения задачи.

Таблица № 1. Акустические свойства материалов

Материал	Модуль упругости Е*1010, Па	Плотность ρ*103, кг/м3	Коэффициент Пуассона μ
Сталь углеродистая Сталь нержавеющая Алюминий Титан Латунь Сталь молибденовая	20,4   16,0   7,1 19,8 10,1 18,6	7,8   8,03   2,7 4,5 8,1 8,4	0,28   0,28   0,34 0,33 0,35 0,28

 

Таблица № 2. Размеры излучателя в зависимости от рабочей частоты

Рабочая частота, МГц	1,25	1,8	2,5	5,0
Размер излучателя, мм	18	18	12	8

 

Таблица 3 – Варианты заданий для решения задач

№ зад.	Марка контролируемого материала	Тип преобразователя. Рабочая частота, МГц	Форма преобразователя
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24	Титан Нержавеющая сталь Латунь Углеродистая сталь Алюминий Молибденовая сталь Титан Нержавеющая сталь Латунь Углеродистая сталь Алюминий Молибденовая сталь Титан Нержавеющая сталь Латунь Углеродистая сталь Алюминий Молибденовая сталь Титан Нержавеющая сталь Латунь Углеродистая сталь Алюминий Молибденовая сталь	Прямой, 5 МГц Наклонный, 5 МГц Прямой, 5 МГц Наклонный, 5 МГц Прямой, 5 МГц Наклонный, 5 МГц Прямой, 2,5 МГц Наклонный, 2,5 МГц Прямой, 2,5 МГц Наклонный, 2,5 МГц Прямой, 2,5 МГц Наклонный, 2,5 МГц Прямой, 1,8 МГц Наклонный, 1,8 МГц Прямой, 1,8 МГц Наклонный, 1,8 МГц Прямой, 1,8 МГц Наклонный, 1,8 МГц Прямой, 1,25 МГц Наклонный, 1,25 МГц Прямой, 1,25 МГц Наклонный, 1,25 МГц Прямой, 1,25 МГц Наклонный, 1,25 МГц	Диск Диск Квадрат Квадрат Диск Диск Квадрат Квадрат Диск Диск Квадрат Квадрат Диск Диск Квадрат Квадрат Диск Диск Квадрат Квадрат Диск Диск Квадрат Квадрат
25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35	Титан Нержавеющая сталь Латунь Углеродистая сталь Алюминий Молибденовая сталь Титан Нержавеющая сталь Латунь Углеродистая сталь Алюминий	Наклонный, 1,25 МГц Прямой, 5 МГц Наклонный, 5 МГц Прямой, 5 МГц Наклонный, 5 МГц Прямой, 5 МГц Наклонный, 5 МГц Прямой, 2,5 МГц Наклонный, 2,5 МГц Прямой, 2,5 МГц Наклонный, 2,5 МГц	Диск Диск Квадрат Квадрат Диск Диск Квадрат Квадрат Диск Диск Квадрат

 

 

Практическая работа №7

 

Настроить чувствительность ультразвукового дефектоскопа по АРД-диаграмме на выявление дефекта с эквивалентным размером S₃, расположенного на глубине Н_д в металле толщиной S_o, если за опорный принят сигнал с амплитудой А_о. Коэффициент затухания ультразвука в контролируемом металле К.

 

Методика решения задач

 

«Настройка чувствительности ультразвукового дефектоскопа по ЛРД- диаграмме»

Для настройки чувствительности дефектоскопа необходимо знать амплитуду допустимого дефекта. Она может быть определена по формуле:

 

А_д = А_о + (А; - АД дБ)                                  (1)

 

где: А_д - амплитуда сигнала допустимого дефекта, МГц; А_о — амплитуда донного сигнала, значение по дефектоскопу Ад'- амплитуда сигнала от дефекта, определяемая по АРД- диаграмме; А_о'- амплитуда донного сигнала, устанавливаемая по АР Д-диаграмме.

 

Для нахождения значения А_о':

1. На оси абсцисс АРД-диаргаммы найти значение равное толщине контролируемого металла (S_o) - точка 1;

2. Из найденной точки 1 восстановит вверх перпендикуляр до пересечения с кривой «донный сигнал» - точка 2;

3. Через точку 2 провести прямую линию, параллельную прямой коэффициента затухания, до пересечения с осью ординат;

4. Точка пересечения этой линии с осью ординат укажет значение А_о'

Для нахождения значения А_д':

1. На оси абсцисс АРД-диаграммы найти значение равное глубине
залегания дефекта Н_д- точка 1;

2. Из найденной точки 1 восстановить вверх перпендикуляр до пересечения с кривой соответствующей эквивалентному размеру дефекта - точка 2;

3. Через точку 2 провести прямую, параллельную прямой коэффициента затухания, до пересечения с осью ординат;

4. Точка пересечения этой линии с осью ординат укажет значение А_д'.

 

Полученные значения А_о' и А_д' подставить в формулу (1)

 

Рис.1. АРД диаграмма

Таблица 1 – Варианты заданий для решения задачи

№ зад		Sэ, мм	Нд, мм	So, мм	Ао, дБ	К
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18		2 5 7 2 3 4 3 7 2 6 4 3 8 10 6 7 2 5	60 70 160 110 270 80 48 100 210 180 280 160 140 135 210 260 120 105	100 110 230 120 350 100 120 150 260 210 300 405 170 170 250 315 170 155	14 34 24 36 12 42 18 20 32 22 14 12 26 26 12 18 32 41	1 1 3 2 3 1 2 2 1 3 1 2 1 2 3 1 1 3
19 20 21 22 23	3 4 1 2 3		205 190 140 170 190	265 280 230 235 240	28 16 26 20 20	2 1 2 3 2

 

 

Практическая работа №8

 

В изделии толщиной S_o обнаружен дефект на глубине Н_д с амплитудой сигнала А_д. Определить эквивалентный размер дефекта, если амплитуда донного сигнала А_о, коэффициент затухания ультразвука в материале К.

 

Определение эквивалентного размера дефекта по АРД - диаграмме

 

Для нахождения эквивалентного размера дефекта по АРД — диаграмме необходимо знать амплитуду его сигнала. Она может быть определена по формуле:

А_д' = А_о' + А_д - А_о, дБ                                (1)

где: Ад'- амплитуда сигнала от дефекта, определяемая по АРД-диаграмме; А_д - амплитуда сигнала допустимого дефекта, значение по дефектоскопу, МГц; А_о - амплитуда донного сигнала, значение по дефектоскопу А_о'- амплитуда донного сигнала, устанавливаемая по АРД-диаграмме.

 

Для нахождения значения А_о':

1. На оси абсцисс АРД-диаргаммы найти значение равное толщине контролируемого металла (S_o) — точка 1;

2. Из найденной точки восстановить вверх перпендикуляр до пересечения с кривой «донный сигнал» - точка 2;

3. Через точку 2 провести прямую линию, параллельную прямой коэффициента затухания, до пересечения с осью ординат;

4. Точка пересечения этой линии с осью ординат укажет значение А_о'

Для нахождения значения S₃:

1. На оси абсцисс найти точку со значением равным глубине залегания дефекта. Из этой точки вверх восстановить перпендикуляр.

2. На оси ординат найти точку со значением равным значению А_д'; через эту точку провести прямую, параллельную прямой коэффициента затухания до пересечения с восстановленным перпендикуляром. Полученная точка пересечения - точка 1.

3. Установить к какой из кривых графиков наиболее близко расположена точка 1.

4. По значению, соответствующему данной кривой установить значение эквивалентного размера дефекта.

 

 

Таблица 1 – Варианты заданий для решения задачи

№ зад	Нд, мм	So, мм	Ао, дБ	К	Ад, дБ
114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135	50 70 160 105 240 70 55 100 220 170 310 325 130 135 205 210 110 105 200 190 115 300	80 110 220 130 315 90 100 160 280 210 345 405 170 180 265 305 170 135 235 250 210 375	14 30 24 20 12 38 16 36 42 24 14 14 20 26 16 18 30 40 24 16 20 29	1 2 1 3 3 3 1 2 2 1 3 2 1 2 2 1 1 2 1 3 1 3	24 60 40 55 30 75 48 65 70 50 34 38 76 68 54 48 72 87 53 37 64 56

 

 

Практическая работа №9

 

По данным варианта необходимо:

1. оценить чувствительность радиографического контроля;

2. подобрать источник излучения и выбрать схему просвечивания;

3. выбрать тип радиографической пленки;

4. выбрать тип усиливающих и защитных экранов, установить их
толщину;

5. выбрать вид и номер эталона чувствительности;

6. подобрать номера наборов маркировочных знаков;

7. рассчитать параметры схемы просвечивания:

- величину минимально фокусного расстояния

- величину принятого фокусного расстояния;

- количество экспозиций;

- количество просвечиваемых участков на сварном шве;

-   длину участка, просвечиваемого за одну экспозиции;

8. определить время экспозиции;

9. рассчитать параметры радиографического контроля:

- общую нерезкость изображения;

- контрастность радиографического снимка;

-ожидаемую чувствительность контроля.

 

Расчет режимов радиографического контроля

 

1. Абсолютную чувствительность радиографического контроля устанавливают в соответствии с ГОСТ 7512-82 (по 3 классу) в зависимости от толщины контролируемого металла.

В задании необходимо: указать абсолютную чувствительность контроля для данной толщины металла в соответствии с ГОСТ 7512-82.

2. Выбор источника излучения (рентгеновская трубка или радиоактивный изотоп) зависит от габаритных размеров объекта контроля, плотности и толщины контролируемого металла, пространственного положения сварного соединения при контроле и схемы просвечивания.

При выборе источника предпочтение следует отдавать источникам рентгеновского излучения, поскольку они позволяют получать белее контрастное изображение на снимке. Однако применение их ограничено по толщине контролируемого металла. Источники гамма-излучения применяют когда использование источников рентгеновского излучения не возможно с технической точки зрения.

Выбор схемы просвечивания сварного соединения осуществляется по ГОСТ 7512-82 в зависимости от расположения сварного соединения, возможности подведения источника к объекту контроля и обеспечения требуемой чувствительности.

В задании необходимо: указать вид используемого для контроля излучения (рентген или гамма), тип применяемого источника излучения (тип рентгеновской трубки или радиоактивного элемента), привести его технические характеристики, выбрать тип аппарата (рентгеновского или гамма-дефектоскопа), дать ему характеристику, привести его технические данные, привести схему просвечивания с указанием на ней всех параметров. При выборе, в качестве источника излучения, рентгеновской трубки необходимо рассчитать величину анодного напряжения на рентгеновской трубке в момент