Активные методы акустической дефектоскопии

Основные методы акустической дефектоскопии – теневой и эхо-метод.: Теневой метод связан с прохождением ультразвукового сигнала через объект контроля и улавливанием его на противоположной стороне.

Активные методы акустической дефектоскопии - student2.ru

Рис 3.6 Схема теневого метода ультразвукового контроля.

Генератор 1- вырабатывает электрические импульсы, которые в излучателе 5 превращаются в импульсы упругих колебаний и через поверхность ввода 6 поступают в объект контроля 8. Приемник 7 улавливает механические колебания, прошедшие сквозь тело и преобразует их в электрические сигналы. Эти сигналы очень слабы, поэтому необходим усилитель электрический колебаний 2. Усиленный сигнал поступает на измеритель амплитуды электрических колебаний 3. Если в теле встречаются дефекты (9), то амплитуда прошедших импульсов уменьшается. Таким образом, сканируя поверхность мы определяем в каких областях находятся дефекты. Неудобство этого метода в том, что он требует доступа к ОК с двух сторон. Этого недостатка лишен эхо-метод или метод отражения. В данном методе в отличие от теневого, излучатель и приемник совмещены.

Активные методы акустической дефектоскопии - student2.ru

Рис 3.7 Схема эхо-метода ультразвукового контроля

В данном случае генератор импульсов 1 вырабатывает электрические импульсы, они преобразуются в механические в излучателе, и попадают внутрь объекта контроля. Проходя сквозь объект, они отражаются от дефекта или от дна и снова возвращаются в излучатель, который выступает теперь как приемник. Он преобразует механические импульсы колебаний в электрические. Далее через усилитель 2 отраженный сигнал попадает в измерительный блок 3, где измеряется не только амплитуда, но и время прохождения импульса через объект контроля. На рис 3.8 представлено отображение импульсов на экране измерительного блока

Активные методы акустической дефектоскопии - student2.ru

Рис 3.8 Схема прохождения импульса через объект контроля и его отображение на экране электронно-лучевой трубки .

Если в объекте контроля нет дефектов, на экране видны только первичный импульс N и донный импульс D (то есть импульс, отраженный от дна ). Если перед донным импульсом появляется еще импульс (в данном случае - В) - он указывает на наличие дефекта. а расстояние на экране между импульсами N и В пропорционально глубине его залегания от поверхности .(В теневом методе мы не знаем, на какой глубине находится дефект). Амплитуда импульса (высота ) говорит о величине дефекта (о его размерах). Вариантом этого метода является эхо-зеркальный метод. В этом случае приемник и излучатель разнесены и УЗ сигнал вводится в объект контроля не вертикально, а под углом.

Метод акустической эмиссии

Сущность этого метода неразрушающего контроля состоит в улавливании и анализе очень слабых упругих колебаний, которые возникают в твердом теле при развитии в нем дефектов типа трещин. Таким образом, метод акустической эмиссии (АЭ) является пассивным ( в отличие от эхо-метода УЗ-контроля, при котором упругие колебания вводятся в объект контроля извне)

При продвижении трещины в металле ( керамике, стекле) происходит высвобождение упругой энергии и в теле возникают волны упругих колебаний. Эти колебания можно уловить, например, с помощью пьезоэлектрических датчиков и получить важную информацию о местоположении трещины в детали или конструкции, ее размере и следить за ее развитием.

На Рис 3.14 представлены формы единичных импульсов АЭ от растущих трещин различного размера. Важной характеристикой является амплитуда импульса – она характеризует степень опасности дефекта. Кроме того, регистрируется суммарное число импульсов и скорость счета.

Активные методы акустической дефектоскопии - student2.ru

Рис 3.14 Экспериментально зарегистрированные формы единичных импульсов АЭ

Расположение нескольких датчиков на объекте контроля позволяет точно определить координаты дефекта, излучающего упругие волны ( по разности времени прихода сигнала на разные датчики). На рис 3.15 представлена картина распределения индикаций источников АЭ на мониторе аппаратуры контроля

Активные методы акустической дефектоскопии - student2.ru

Рис 3.15 Картина распределения индикаций источников АЭ при испытании сосуда высокого давления. Здесь крупные точки с цифрами 1,2,3,4 - датчики приема сигналов АЭ, мелкие точки – отдельные импульсы АЭ, возникающие в процессе повышения давления в испытуемом сосуде. Скопление индикаций в средней части сосуда говорит о наличии серьезного дефекта

Достоинства метода АЭ:

1. Метод акустической эмиссии обеспечивает обнаружение и регистрацию только развивающихся дефектов. В результате этим методом обнаруживаются наиболее опасные дефекты – те, которые растут под действием напряжений и могут привести к разрушению. В то же время, дефекты, которые не развиваются ( в том числе, крупные по размерам) этим методом не обнаруживаются. Такое свойство метода АЭ повышает надежность отбраковки изделий при неразрушающем контроле

2. Метод АЭ обладает высокой чувствительностью к растущим дефектам. Его чувствительность значительно превосходит чувствительность других методов. Предельная чувствительность акустико-эмиссионной аппаратуры составляет 1*10 _ 6 мм², что соответствует выявлению скачка трещины протяженностью 1 мкм на величину 1 мкм

3. Метод АЭ обладает свойством интегральности, заключающимся в том, что, используя один или несколько преобразователей АЭ, установленных неподвижно на поверхности объекта, можно контролировать весь объект. Координаты дефектов определяются без сканирования поверхности объекта преобразователями ( как это необходимо, например, в эхо-методе). Соответственно, состояние поверхности объекта контроля не влияет на результаты контроля. Свойство интегральности особенно полезно в случае, если доступ к поверхности контролируемого объекта затруднен или невозможен ( например, в случае контроля теплоизолированных трубопроводов, атомных реакторов и т.д.).

4. Дистанционность метода АЭ проявляется в том, что контроль можно проводить при удалении оператора от контролируемого объекта. Поэтому контролю доступны такие протяженные объекты, как магистральные трубопроводы

5. Метод АЭ имеет меньше ограничений, связанных со свойствами и структурой конструкционных материалов, чем другие методы НК. Например, метод АЭ используется для контроля композиционных материалов, для которых применение других методов НК затруднено или невозможно.

Применение метода АЭ ограничивается в ряде случаев из-за трудностей выделения сигналов АЭ на фоне помех

4. РАДИАЦИОННЫЕ МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ

Радиационный вид НК основан на взаимодействии проникающих излучений (электромагнитных и корпускулярных) с объектом контроля и регистрацией результатов этого взаимодействия. :

Излучения, которые применяются при радиационном контроле, описываются либо частотой f и длиной волны λ, либо энергией излучения Е. Для неразрушающего контроля применяют излучения с длиной волны менее 10 нм. и частотой f > 1016Т Гц. (видимый свет имеет частоту f ~ 1014 Гц, а длину волны λ = 500 нм.). Чем выше энергия излучения Е, тем выше проникающая способность излучения. Максимально достижимая в настоящее время величина Еmax = 300 МэВ.

Наши рекомендации