Обнаружение и оценка размеров отражателей различного типа дефектоскопами с фазированными антенными решетками

Мелешко Н.В., Петров А.А., Шитиков В.С., Мезенцев Е.Д.
Обнаружение и оценка размеров отражателей различного типа дефектоскопами с фазированными антенными решетками.

Рассмотрены методические аспекты практического применения дефектоскопа с фазированными антенными решетками Harfang X-32, разработана методика настройки скорости ультразвука в материале. Определены предельные возможности по определению размеров отражателей различного типа.
Detection and estimating the sizes of different types of reflectors using the flaw detector with phased antenna array.
The methodological aspects of practical application of flaw detectors are considered and method of ultrasonic velocity detection inside the object was developed. The limit possibilities of estimating the sizes of different types of reflectors are determined.

Введение
Ультразвуковой метод контроля является наиболее распространенным физическим методом неразрушающего контроля [1]. Ультразвуковой контроль имеет ряд преимуществ: высокую чувствительность и производительность, возможность контроля при одностороннем доступе и др. Однако ему присущи определенные недостатки, в частности, косвенный способ определения параметров дефектов, который далеко не всегда адекватно характеризует их реальные размеры [2]. Для оценки опасности дефектов (несплошностей, не удовлетворяющих требованиям нормативно-технической документации) применялись такие характеристики как «условные размеры» и «эквивалентная площадь». Использование данных характеристик опиралось на возможности ультразвуковых дефектоскопов общего назначения конца XX века. В настоящее время используются приборы и пьезоэлектрические преобразователи с другими параметрами и возможностями. Современное оборудование по ультразвуковому контролю позволяет помимо основных характеристик производить измерения дополнительных (амплитудную, фазовую, временную, пространственную). По величине дополнительно измеряемых характеристик и соотношения между измеряемыми характеристиками получают информацию о виде, форме, размерах выявляемых дефектов. Ультразвуковые дефектоскопы с фазированной антенной решеткой (ФАР) позволяют получать эту информацию.

1. Постановка задачи.

Принципы задания нормативных требований при проведении ультразвукового контроля не меняются с годами. Большинство отечественных отраслевых нормативных документов, регламентирующих требования к качеству продукции по результатам ультразвукового контроля, сформировались еще в 1960-1970 годах. При формировании нормативных требований в то время опирались на возможности и параметры существующих дефектоскопов.
Возможности большинства коммерчески доступных портативных дефектоскопов ограничиваются использованием преобразователей с фиксированным углом ввода. Применение дефектоскопов с фазированной антенной решеткой позволило излучать в объект контроля качающийся в плоскости падения ультразвуковой волны ультразвуковой луч, фокусировать и получать изображения контролируемого объема изделия. В результате контроля формируется секторная развертка области сканирования S-скан, на котором амплитуда эхо-сигнала от отражателя кодируется цветом [3]. Для многих отечественных объектов контроля в разных отраслях промышленности и энергетике разрабатываются методики с использованием дефектоскопов с фазированными антенными решетками. Разработка методик основывается на возможностях дефектоскопов с ФАР по выявлению и оценке параметров отражателей. Авторами был проведено исследование данных возможностей дефектоскопом Harfang X-32 на образцах с имитаторами отражателей различного вида.

2. Эксперимент
В эксперименте применялся ультразвуковой дефектоскоп Harfang X-32 (с ФАР) со следующими параметрами:

количество активных каналов ФАР: 32;
частота ФАР: 7,5 МГц;
форма зондирующего импульса: прямоугольная;
ширина зондирующего импульса: 60 нс;
напряжение зондирующего импульса: 50 В;
фокусировка скана: постоянная глубина;
фокусное расстояние: толщина изделия (глубина залегания предполагаемых отражателей);
угол наклона призмы: 35°

При проведении эксперимента были использованы образцы из алюминиевого сплава с 3-мя типами отражателей: «проточка», «прорезь», «выступ».
Контроль отражателя типа «проточка» проводился на пластинах (рис. 1, 2) с различной толщиной; 4, 8, 16, 32 мм, на каждом образце нанесены 8 искусственных отражателей типа «проточка» глубиной 0,5 мм и шириной 2 мм на разных расстояниях друг от друга.

 

v01

Рисунок 1 Образец с дефектом типа «проточка»

 

При попадании отражателя типа «проточка» в рабочую зону акустического поля ФАР будет наблюдаться изображение отражателя в виде цветовых (фокусных) пятен (рис. 2). Экспериментальным путем установлено, что большое пятно А получено сигналами от угла 1 (рис. 3) и поверхностной волной, а маленькое пятно В получено отражением от угла 3.

v02

Рисунок 2 S-скан от дефекта типа «проточка»

 

v03

Рисунок 3 Увеличенное сечение образца с дефектом типа «проточка»

Ширина проточки определялась как расстояние по горизонтали между двумя фокусными пятнами А и В (рис. 2). Погрешность измерения параметров отражателя составила не более 5% для образцов толщиной до 16 мм, и 15% для образцов толщиной свыше 16 мм. Измерить глубину проточки по расстоянию между центрами двух фокусных пятен по вертикали не представляется возможным, т.к. фокусные пятна сливаются.
Контроль отражателей типа «прорезь» проводился на образце толщиной 8 мм. На поверхности образца выполнены искусственные парные прорези глубиной от 0,4 до 1,3 мм и расстоянием между ними 1, 2, 3 и 4 мм (рис. 4, 5) соответственно.

v04

Рисунок 4 Образец с дефектами типа «прорезь»

Расстояния между каждой парой прорези измерялись по S-скану как расстояния по горизонтали между центрами двух фокусных пятен (рис. 5). Все расстояния были измерены с погрешностью не более 15%.

v05

Рисунок 5 S-скан от пары дефектов типа «прорезь»

Глубина прорези определяется как расстояние по вертикали между фокусными пятнами на S-скане. При высоте прорези до 0,6 мм измерения невозможны, т.к. фокусные пятна от начала и конца прорези сливаются; измерение возможно проводить при высоте прорези от 0,6 мм (рис. 6, 7).

v06

Рисунок 6 S-скан от дефекта типа «прорез» глубиной 0,9 мм

v07

Рисунок 7 S-скан от дефекта типа «прорезь» глубиной 0,6 мм

Контроль отражателей типа «выступ» проводился на образце толщиной 8 мм. Выступы шириной 1,4 мм и высотой от 0,4 до 1,2 мм (рис. 8).

v08

Рисунок 8 Образец с дефектами типа «выступ»

Высоту «выступа» измеряли по расстоянию между двумя фокусными пятнами от начала и конца выступа по вертикали. Измерения высоты возможно проводить при высоте выступа от 0,7 мм (рис. 9), при меньшей высоте фокусные пятна сливаются (рис. 10) и измерение высоты не представляется возможным.

v09

Рисунок 9 S-скан образца с дефектом типа «выступ» высотой 0,7 мм.

 

v10

Рисунок 10 S-скан образца с дефектом типа «выступ» высотой 0,6 мм.

 

3. НАСТРОЙКА СКОРОСТИ
При проведении ультразвукового контроля с использованием дефектоскопов с ФАР важным фактором четкости изображений от отражателей на S-скане является правильная установка скорости ультразвуковых волн. В случае не корректной установки скорости в приборе изображения от отражателей выглядят «размытыми» и определение параметров отражателей не представляется возможным.
В результате исследования был выработан алгоритм установки скорости поперечных волн в объекте контроля при работе дефектоскопом X-32:

  • произвести настройку основных параметров используемых призмы и ФАР в соответствии с инструкцией на эксплуатацию;
  • изготовить образец с несколькими отражателями (например, цилиндрические отверстия диаметром 1-2 мм) одинакового размера, расположенных на одной глубине, из материала объекта контроля;
  • после размещения преобразователя на поверхности образца и получения изображения (S-скана) можно оценить правильность установки скорости ультразвуковых волн. В случае если отражатели, расположенные дальше от антенной решетки, определяются как расположенные глубже фактической глубины залегания, то скорость, установленная в приборе, занижена. Если ближе к поверхности, то скорость завышена;
  • в случае невозможности изготовить описанный выше образец, можно использовать образец с одним отражателем и, изменяя расстояние между отражателем и преобразователем, фиксировать изменение выявленной глубины залегания отражателя, обнаруженного под разными углами;
  • дополнительным критерием, позволяющим точно подстроить значение скорости, является оценка размытости границы изображение от отражателя. Чем четче изображение, тем более корректно установлена скорость.

4. ВЫВОДЫ
Рассмотрена возможность определения реальных размеров отражателей типа «проточка», «прорезь», «выступ» с помощью ультразвуковых дефектоскопов с ФАР на примере Harfang X-32. Показано, что минимальные размеры высоты «выступа» и глубины «прорези», которые можно измерить по фокусным пятнам на S-скане, равны 0,6÷0,7 мм. Отражатели на образцах, находящихся на расстояниях более 1 мм друг от друга, разрешались и измерялись удовлетворительно. Разработан алгоритм установки скорости ультразвука в дефектоскопе Harfanf X-32.

Литература:

  1. Report on the situation of INSTITUTE DR.FORSTER. Information for customer and friends of INSTITUTE DR.FORSTER, N 12/Dec, 1993.
  2. Бадалян В.Г., Базулин Е.Г., Вопилкин А.Х. и др. Ультразвуковая дефектометрия металлов с применением голографических методов. Под ред. А.Х. Вопилкина. – М. Машиностроение, 2008. – 368 с.
  3. Introduction to Phased Array Ultrasonic Technology Applications: R/D Tech Guideline. – Quebec: R/D Tech Inc., 2004. – 368 p.
Запись опубликована в рубрике методики контроля, статьи с метками , . Добавьте в закладки постоянную ссылку.

6 комментариев на «Обнаружение и оценка размеров отражателей различного типа дефектоскопами с фазированными антенными решетками»

  1. Tueillcauby говорит:

    I had words with my coworker today because he used my computer again.
    Everything will be all right!
    Badly written, but. Do you like diving?

  2. Ulona .lTwels говорит:

    He is in charge of marketing. http://www.necm.ru/news/2014/1868/
    Horrible!

    Not bad , I would say. Are you a handy person?

  3. Ulona .lTwels говорит:

    Come in please. Make yourself at home. http://ansidata.ru/posting.php?mode=quote&f=6&p=224632
    Asking not to worry.

    Not bad , I would say. Have you ever been in a car accident?

  4. Prokofev7Set говорит:

    Стaбильный заpаботoк от 8000р в день! Гaрантиpованнo!
    Этo oтличная возможность oбpести финaнсовую независимoсть!

    Подрoбнee: http://webcrasty.ru/zarabotok/

    [img]https://pp.userapi.com/c636829/v636829390/67dcb/I2jHnXyu7KY.jpg[/img]

  5. KrasnovK говорит:

    Увеличиваем возраст юного интернет-сайта. Ежели у вас юный, однако высококачественный СДЛ, сможете пользоваться моим советом сообразно увеличению траста. Отыщите старенькый, издавна проиндексированный домен, и склейте его со собственным интернет-сайтом. Насколько ещё проработает таковой способ – непонятно, однако покуда что он работает. [url=http://webcrasty.ru/prodvizhenie-sajtov-raskrutka/sankt-peterburg]раскрутка сайта в google[/url] Для говносайтов сможете этак не пытаться – всеравно не несомненно поможет Делаем ссылочную массу натуральной. Имеется отлично авралящий способ наращивания естественых ссылок, в который почему-либо не достаточно веруют – хороший контент. Это может существовать информация, сервис, акция, конкурс, голосовани и т. д. [url=https://vk.com/prodvizhenie_sajtov_raskrutka]продвижение сайта хабаровск[/url] необходимо увеличивать глубину просмотра и длину сессии?принято полагать, что чем более страничек просматривает любой юзер, тем больше показатель пф.

    Ссылаемся лишь на высококачественные сайты. Здесь без вариантов. 6. [url=http://webcrasty.ru/prodvizhenie-sajtov-raskrutka/samara]раскрутка сайта в google[/url]

    Как не насолить трасту собственного интернет-сайта К огорчению, доверие разрешено не лишь захватить, однако и утратить. [url=http://webcrasty.ru/prodvizhenie-sajtov-raskrutka/izhevsk]продвижение сайта в яндекс[/url]

  6. KrasnovK говорит:

    Однако крупная бездна просмотра может в одинаковой ступени произносить как о том, что интернет-сайт увлекательный, этак и о том, что на нем тяжело что-либо отыскать, не пролистав половину страничек. Это что же выходит – чем поглубже подходящая информация спрятана от гостя и чем более страничек он просмотрит и времени растеряет, покуда отыщет то, что находил – тем лучше?Не так давно один возможный заказчик практически обвинил меня в невежестве, когда я предложила уменьшить путь от ключевой странички по карточки продукта от 5 кликов желая бы по 3 –оказывается, он читал «в одной аналитической статье», что из- за понижения глубины просмотра имеют все шансы свалиться позиции интернет-сайта. С моей точки зрения, бездна просмотра и длина сессии – таковой же малоинформативный показатель для оценки ПФ, как и процент отказов. [url=http://webcrasty.ru/prodvizhenie-sajtov-raskrutka/rostov-na-donu]раскрутка сайта в Ростове на Дону[/url] Какие же ПФ воздействуют на позиции?Сообразно моим надзорам и моему собственному понятию, которое я, упаси Господь, никому не навязываю, на позиции интернет-сайта воздействуют такие ПФ: 1. CTR интернет-сайта в итогах розыска. Маленький процент переходов на интернет-сайт из итогов лучшой выдачи произносит о том, что юзерам довольно только посмотреть на тайтл и сниппет интернет-сайта, чтобы взять в толк, что на его посещение не стОит растрачивать время. [url=https://vk.com/prodvizhenie_sajtov_raskrutka]продвижение сайта архангельск[/url] о доменных пузомерках.

    Это означает, что интернет-сайт не подходит запросу и делать ему в топе нечего. Практическое продвижение значениями для конкретной позиции: ежели мощное аномалия книзу – минус за несоответствие запросу, мощное аномалия кверху – минус за возможность накрутки. Может быть, CTR элементарно сравнивается с соседями сообразно топу. [url=http://webcrasty.ru/prodvizhenie-sajtov-raskrutka/nizhnij-novgorod]раскрутка сайта в Нижнем Новгороде[/url]

    Кстати, сообразно тем трем запросам с огромным процентом отказов, сообразно которым переходят на мой блог, CTR довольно высочайший. К примеру, сообразно запросу «добавить статью бесплатно»(222 пок. /мес. [url=http://webcrasty.ru/prodvizhenie-sajtov-raskrutka/omsk]продвижение сайта в яндекс[/url]

Добавить комментарий