Профессия «дефектоскопист» как она есть | Дефектоскопист.ру
Вернуться   Профессия «дефектоскопист» как она есть | Дефектоскопист.ру


Ультразвуковой толщиномер: назначение, принцип работы, типы, параметры подбора

Ультразвуковой толщиномер: назначение, принцип работы, типы, параметры подбора

Наравне с дефектоскопами при выполнении контроля методом УЗК широко применяются ультразвуковые толщиномеры. С их помощью решают обширный спектр задач при проведении технического диагностирования и экспертизы промышленной безопасности:
  • измеряют остаточную толщину стенки трубопроводов, отводов, сосудов, РВС и прочего ёмкостного оборудования, начиная фильтрами и заканчивая сепараторами;
  • проводят коррозионный мониторинг;
  • оценивают степень усталостного разрушения. Ультразвуковой толщиномер – один из основных инструментов обследования металлоконструкций, механизмов и узлов в процессе их эксплуатации. В том числе – для расчёта прочности;
  • в рамках входного и выходного контроля проверяют соответствие изделий паспортным значениям;
  • выявляют недопустимые утонения;
  • определяют толщину покрытий.
Последнее, правда, относится к ультразвуковым толщиномерам покрытий. Это отдельная категория приборов, которая заслуживает своего обзора. В этом же обзоре мы сосредоточимся на тех устройствах, которые измеряют толщину самой стенки основного металла и сварных соединений.

Ультразвуковой толщиномер УДТ-40

Принцип их работы основывается на том, чтобы измерять время, за которое короткий ультразвуковой импульс от преобразователя проходит через толщину материала. Узнав время, электронный блок производит математическую операцию: перемножает его на известную скорость распространения УЗК в материале и делит на количество прохождений импульса через стенку (1, 2 либо несколько раз). В зависимости от модификации ультразвуковой толщиномер может реализовать другие способы измерений и обработки данных. Как бы то ни было, в результате расчётов на дисплей выводится фактическое значение толщины в мм (или в дюймах). Точность результатов может достигать 0.1, 0.01 или даже 0.001 мм. Справедливости ради стоит отметить, что для большинства промышленных задач дискретность показаний 0.001 мм является избыточной. Тем не менее, благодаря современным цифровым технологиям многие приборы вполне могут демонстрировать такую точность.

Как и в случае с дефектоскопом, под ультразвуковым толщиномером чаще всего понимается электронный блок с подключённым при помощи кабеля и разъёмного соединения преобразователем. Хотя, конечно, встречаются модели (к примеру, KROPUS AIR), у которых датчик встроен в корпус. Как правило, это сверхкомпактные модели для экспресс-контроля. В остальных случаях речь именно о выносных преобразователях (П111, П112 и др.). Сами же приборы в обязательном порядке имеют дисплей, клавиатуру, автономное питание от встроенного аккумулятора. У некоторых устройств также предусмотрена беспроводная связь по Bluetooth, WLAN или даже Wi-Fi. Ещё один важный элемент, о котором нельзя не сказать, – это специальные чехлы, которые обеспечивают комфортное закрепление прибора на поясе, на руке, груди и пр. Но подробнее об этом чуть позже.

Ультразвуковой толщиномер 38 DL Plus

Типы ультразвуковых толщиномеров

В зависимости от того, какой признак берётся за основу, данные приборы можно классифицировать на несколько групп:
  • для ручного и автоматизированного контроля. В первом случае речь идёт о портативных приборах, во втором – о стационарных промышленных системах. Переносные устройства могут применяться как в полевых, так и в цеховых условиях. Толщиномеры автоматизированного контроля рассчитаны на пошаговое или сплошное сканирование, чаще всего – при поточном производстве. Например, при изготовлении труб, листового проката, лент и прочей металлопродукции. Ручные измерения предполагают активное участие оператора. При автоматизированном подходе человеческий фактор сведён к минимуму – все показания передаются на единый диспетчерский пункт;
  • ультразвуковые толщиномеры общего назначения и специализированные приборы. Первые могут использоваться на самых разных объектах, вторые же «заточены» под конкретные, узкопрофильные задачи;
  • для контроля объектов с шероховатостью поверхностью менее 40 мкм (Rz) или, наоборот, более 40 мкм. Такая градация содержится в ГОСТ 28702-90. В зависимости от того, к какой из этих двух категорий относится прибор, он допускается или не допускается к обследованию корродированных, эродированных, грубо обработанных поверхностей;
  • по диапазону измерений. Одно дело – ультразвуковой толщиномер для нефте- и газопроводов, сосудов в нефтехимической промышленности. Другое – для производства листового проката в металлургии. Третье – приборы для атомной промышленности с большим количеством толстостенных объектов. Тут, конечно, многое зависит от того, какой выбран преобразователь. Многое, но не всё, так как сам электронный блок изначально может быть спроектирован под конкретный диапазон. Чёткие границы тут обозначить сложно, так как у каждой модификации – свои значения. У 38 DL Plus, например, 0,08–635 мм, УДТ-40 – от 0 до 400 мм, УТ-111 – от 0,6 до 500 мм, UDT-RF – от 0,7 до 300 мм. И так далее;
  • по способу отображения результатов. Самый простой вариант – числовое значение. У наиболее продвинутых ультразвуковых толщиномеров дополнительно предусмотрена поддержка А- и Б-сканов. Последний вариант, пожалуй, самый наглядный, поскольку позволяет увидеть поперечный профиль объекта. Расшифровка результатов, особенно при сплошном сканировании, становится проще. Преимущество А-сканов в том, что позволяют проводить контроль, избегая неточностей, связанных с имеющимися неоднородностями в материале. Другой вопрос – стоимость таких устройств и целесообразность этих затрат, учитывая, что далеко не во всех методиках требуется такая развёртка;
  • по дискретности (точности) показаний. Чаще всего она указывается в абсолютных значениях – 0.1, 0.01, 0.001 – и может выбираться пользователем в зависимости от методики. Другое дело – погрешность измерений. Её обычно указывают в виде формулы, где в качестве переменного значения фигурирует фактическая толщина. То есть в зависимости от диапазона контроля погрешность может варьироваться;
  • по типу доступных преобразователей. Одни ультразвуковые толщиномеры могут работать только с одноэлементными совмещёнными, другие – ещё и с двухэлементными раздельно-совмещёнными датчиками.

Ультразвуковой толщиномер UDT-RF фирмы «АКА-Скан»

Ещё один важный параметр – это режим/метод измерений. В ГОСТ Р ИСО 16809-2015 описано четыре основных режима:
1) режим однократного эхо-сигнала. Заключается в том, чтобы измерять время прохождения от начального импульса возбуждения до первого эхо-сигнала, за вычетом коррекции нуля для учёта толщины протектора ПЭП, компенсации его износа и слоя контактной среды;
2) режим однократного эхо-сигнала линии задержки. Ультразвуковой толщиномер измеряет время прохождения от конца линии задержки до первого донного эхо-сигнала;
3) режим многократных эхо-сигналов. Состоит в том, чтобы измерять время прохождения между донными эхо-сигналами;
4) теневой метод. Заключается в том, чтобы измерять время прохождения импульса от излучателя до приёмника при контакте с донной поверхностью.
Выбор между ними зависит от затухания и толщины исследуемых материалов.

Что касается марок ультразвуковых толщиномеров, то на российском рынке широко представлена продукция отечественных и импортных производителей. В их числе – НПЦ «Кропус», НПК «ЛУЧ», Olympus, НПГ «Алтек», «Константа», GE (Krautkramer), Karl Deutsch, «Физприбор» и многие другие. Так, среди популярных моделей – УДТ-40, 27MG, 38 DL Plus, ТУЗ-2, DM5E, УТ-111 и пр. Что касается систем для автоматизированного контроля, то зачастую они проектируются индивидуально под конкретные условия производства.

Поверка ультразвуковых толщиномеров

Как и многие другие средства для неразрушающего контроля, ультразвуковые толщиномеры по сути своей – это средства измерения. Как и другие типы СИ, они подлежат регистрации в Государственном реестре и нуждаются в регулярном подтверждении своих метрологических характеристик. Эксплуатация прибора разрешена лишь при наличии соответствующего свидетельства о первичной и/или периодической поверке. Для этого ультразвуковой толщиномер нужно время от времени отправлять в аккредитованный метрологический центр. В соответствии с ГОСТ Р 8.862-2013 процедура поверки состоит из четырёх основных этапов:
1) внешнего осмотра. Включает проверку маркировки электронного блока и датчиков, отсутствия механических повреждений, целостности клейма, состояния разъёмов, кабелей и так далее;
2) опробования. Предполагает проведение серии измерений на эталонных мерах толщины, которые подбираются в зависимости от рабочего диапазона. Процедура направлена на то, чтобы убедиться, что ультразвуковой толщиномер можно настроить на нормированные значения скорости УЗК;
3) определения основной абсолютной погрешности. Причём – для всех диапазонов измерений и для всех работоспособных преобразователей, которые идут в комплекте с прибором;
4) определения абсолютной погрешности для влияющих величин (там сложно, и нужно знать формулы).
Помимо мер толщины из стали либо алюминия, дополнительно используются меры радиуса кривизны, шероховатости, диаметра искусственного отражателя, не-параллельности рабочей и отражающей поверхностей. По завершении поверки оформляется протокол. Если ультразвуковой толщиномер успешно прошёл все процедуры, выдаётся свидетельство, в котором перечисляются номера преобразователей, использованных при измерениях (не исключая те, что были забракованы). На электронный блок наносят клеймо – для защиты от несанкционированного доступа внутрь прибора.

Если же он не прошёл поверку, то все клейма гасят, а вместо свидетельства на руки выдают извещение о непригодности. Дальше – либо ремонт, либо утилизация.

Ультразвуковой толщиномер УТ-111

Выполнение ручных измерений при помощи ультразвукового толщиномера

В наиболее общем виде процесс проведения УЗ-толщинометрии включает в себя следующие этапы и процедуры:
  • подготовку. Для начала – нужно собраться на объект: зарядить аккумуляторы, взять необходимые ПЭП, кабели, контактную жидкость (гель). Сам прибор – подключить к нему нужный датчик, проверить на настроечном образце. Особое внимание уделяется зачистке поверхности – от грязи, ржавчины, шелушащейся краски и иных отслаивающихся покрытий. Участок под контроль должен минимум в 2 раза превышать по площади диаметр преобразователя. Тщательная очистка является необходимым условием для стабильного контакта, защиты от искажений сигнала и потери энергии. На этом же этапе подбирается метод (режим, способ) измерений – в зависимости от площади контроля, толщины стенки, затухания материала, шероховатости поверхности, радиуса кривизны, марки сплава и прочих факторов;
  • собственно, проведение измерений при помощи ультразвукового толщиномера. Результаты сохраняются в памяти прибора, плюс оператор может вносить значения с привязкой к конкретным точкам на рабочем чертеже (эскизе);
  • оформление результатов. В протоколе должны быть указаны ФИО специалиста УЗТ, сведения о его квалификации, тип и серийный номер прибора, сведения о настройках, методе измерений. Должна содержаться информация об объекте, состоянии поверхности, контактной среде, допусках. Результаты измерений оформляются в виде таблицы и/или диаграммы. Попутно могут содержаться отметки о начальной толщине, её фактическом или процентном уменьшении. Протокол также снабжается чертежами и эскизами для обозначения несплошностей, замечаний по визуальному осмотру и так далее. Как и положено в неразрушающем контроле, специалист УЗТ ставит свою подпись под протоколом и несёт ответственность за достоверность результатов.

Как выбрать ультразвуковой толщиномер для ручных измерений

Начнём с главного – с документации на контроль. В каждой методике, инструкции, карте есть требования к аппаратуре. Кроме того, предпочтение стоит отдавать тем приборам, которые внесены в Госреестр средств измерений и к которым прилагается копия свидетельства об утверждении типа СИ. Это особенно важно, если лаборатория хочет выполнять подряды в рамках технического диагностирования, освидетельствования и экспертизы промышленной безопасности. Кроме того, есть реестры ОАО «РЖД», «Газпрома», «Транснефти», в которых тоже может быть информация о допущенных к эксплуатации средствах толщинометрии.

Ультразвуковой толщиномер АТ-17

Помимо вышеперечисленных параметров, прежде чем купить ультразвуковой толщиномер, рекомендуем обращать внимание на следующие характеристики и опции:
  • доступные способы измерения. Так, для определения толщины стенки под лакокрасочным покрытием может потребоваться режим измерений между двумя максимальными сигналами в стробах. Для наибольшей точности результатов в некоторых моделях доступны измерения по переходу через «ноль», измерение времени между сигналами «эхо-эхо». Как уже отмечалось выше, цифровые микропроцессорные технологии вкупе с возможностями современного софта позволяют приборостроителям выпускать всё более совершенные ультразвуковые толщиномеры, с более «ветвистым» функционалом, с лёгким переключением между режимами и мощным интерфейсом по визуализации процесса измерений;
  • шероховатость и температура поверхности объекта контроля. В ряде случаев может задержка – для создания дополнительного теплового барьера. Для измерений при температуре ниже -20 градусов могут и вовсе потребоваться специализированные преобразователи. Для грязных, корродированных, плохо зачищенных и окрашенных поверхностей наиболее эффективными могут оказаться ЭМА-преобразователи. С электромагнитно-акустическими датчиками работают, к примеру, ультразвуковые толщиномеры УДТ-40 и А1270;
  • площадь контроля. Или – требования к производительности. Чем крупнее объекты контроля, тем разумнее выбирать прибор с поддержкой А- и Б-сканов;
  • доступные для измерения материалы. Одни приборы могут работать только по стали, другие подходят для толщинометрии объектов из чугуна, пластика, полиэтилена, керамики, алюминиевых и других сплавов;
  • наличие цветовой и/или звуковой автоматической сигнализации брака (либо виброотклика) – при получении показаний (недопустимых утонений), которые не укладываются в заданный пользователем диапазон. Оператор может ввести пороговые значения (минимум и максимум), которые будут, по сути, являться браковочным уровнем. Кроме того, в некоторых приборах есть такая удобная опция, как вычисление в % остаточной толщины – по сравнению с предварительно указанным исходным значением;
  • удобство подключения разных преобразователей. В одних ультразвуковых толщиномерах предусмотрена автоматическая калибровка «нуля», коррекция V-образности и другие полезные опции, благодаря которым можно быстро сменять ПЭП без лишней мороки;
  • объём внутренней памяти, возможность группировать, перезаписывать данные;
  • ёмкость и скорость подзарядки аккумулятора;
  • размер дисплея. Цветной экран – стал нормой для современных моделей. Но если к визуализации результатов нет особых требований, то можно обойтись более бюджетным вариантом. У большинства сверхкомпактных и миниатюрных приборов со встроенным датчиком дисплей тоже монохромный. Вполне адекватный вариант для точечных измерений;
  • удобство и прочность чехла, кейса, ремней для закрепления на руках, на груди, поясе. Чем эргономичнее эти аксессуары, тем больше удовольствия от работы.
На форуме «Дефектоскопист.ру» зарегистрированы тысячи специалистов УЗТ. В разделе «Ультразвуковой контроль» вы можете прямо сейчас задать вопрос по выбору ультразвукового толщиномера, репутации разных производителей, ценам на новые и б/у приборы.

Где купить ультразвуковой толщиномер

Вы можете обратиться к проверенным производителям и официальным дистрибьюторам – партнёрам форума «Дефектоскопист.ру».

Научно-производственный центр «Кропус». Один из самых авторитетных российских разработчиков, созданный в 1989 году на базе знаменитого советского НИИ приборов. Компания сертифицирована по международным стандартам ISO 9001:2015, прошла аудит в системе АО «РосНИТИ» и одобрена в качестве поставщика ПАО «Трубная металлургическая компания». На сегодняшний день НПЦ «Кропус» выпускает несколько портативных моделей: УДТ-40 (с А- и В-сканом), компактный УДТ-08, KROPUS AIR (с поддержкой ЭМА-метода), УДТ-20 (новинка 2019 года с цветным дисплеем, А- и В-сканом). Все приборы внесены в Госреестр СИ РФ. Для покупки ультразвукового толщиномера в НПЦ «Кропус» свяжитесь с производственной базой в Ногинске: +7 (800) 500-62-98, sales@kropus.com.
Olympus. Официальное представительство в России и СНГ также предлагает широкий модельный ряд – 26MG (базовый прибор для точечных измерений при одностороннем доступе), 45MG (более продвинутая версия с расширенным функционалом, включая поддержку А- и В-сканов), 38DL Plus (универсальный прибор с максимально богатым набором опций), Magna-Mike 8600 (для немагнитных материалов) и др. Бренд Olympus известен во всём мире и славится своими инновационными решениями. Конкретный пример – презентованный в 2019 году сетевой адаптер 38-Link для беспроводной передачи результатов измерений по Bluetooth или WLAN. В российском реестре СИ приборы тоже зарегистрированы. Купить ультразвуковой толщиномер Olympus можно у официальных дилеров либо связаться с самим представительством в РФ: +7 (495) 956-66-91.
NDT Club. В 2018 году российская фирма выпустила два новых прибора для УЗ-толщинометрии – UDT RF (бюджетная версия) и UDT-RF pro (более продвинутая модификация с А- и В-сканом, режимом «эхо-эхо» и возможностью подключить любой прямой ПЭП). Оба прибора внесены в Госреестр СИ РФ, оснащены цветными дисплеями и отличаются скромными габаритами. Бесплатный звонок в NDT Club: +7 (800) 600-40-18. E-mail: info@ndt-club.com.
SIUI NDT. Один из ведущих китайских разработчиков, продукция которого широко известна далеко за пределами КНР. Для толщинометрии УЗ-методом SIUI NDT предлагает приборы CTS 30A (измерения толщины стенок металлов и неметаллов), CTS 30B (измерения даже через покрытия), Smartor (сочетает в себе функции дефектоскопа – DAC-кривые, ВРЧ, возможность подключения энкодера и прочее). Все перечисленные ультразвуковые толщиномеры внесены в российский Госреестр СИ, поэтому их можно смело покупать для работы на объектах, подведомственных Ростехнадзору. Официальное представительство SIUI NDT в СНГ: +7 (495) 997-23-45, info@siui-ndt.ru.
Научно-промышленная компания «ЛУЧ». Ещё один российский производитель с очень богатой историей (существует с 1997 года). На сегодняшний день для УЗТ выпускается два прибора – ТУЗ-2 и УТ-111. Первый – попроще и подешевле (в нём, например, нет внутренней памяти). УТ-111 – более продвинутый прибор с 5 режимами работы, регулируемой чувствительностью и возможностью подключать совмещённые и высокотемпературные датчики. НПК «ЛУЧ» базируется в Балашихе (Московская область): +7 (498) 520-77-99, luch@luch.ru.
«ИНДУМОС». Как официальный дистрибьютор GE Sensing & Inspection Technologies, компания поставляет всю линейку GE – DMS Go+ (очень умный прибор с возможностью обновления ПО до дефектоскопа), PocketMike (устройство со встроенным преобразователем для измерений одной рукой). Офис и демонстрационный зал «ИНДУМОС» находится в Москве: +7 (495) 675-85-13, indumos@df.ru.
Научно-производственная фирма «АВЭК». Ещё один официальный дистрибьютор GE Sensing & Inspection Technologies, но базируется в Екатеринбурге (хотя в Москве тоже есть филиал). Помимо продукции GE, в каталоге есть приборы и других производителей – как российских, так и зарубежных. Координаты отдела продаж: +7 (343) 217-63-84, info@avek.ru.
Надеемся, статья была полезна для вас – и теперь вы чётко понимаете, какой именно ультразвуковой толщиномер вам нужен.
VK Defektoskopist OK Defektoskopist Facebook Defektoskopist Instagram Defektoskopist YouTube Defektoskopist


Текущее время: 08:40. Часовой пояс GMT +3. Copyright ©2000 - 2020. Перевод: zCarot.
Внимание, коллеги! В целях нормальной работы форума администрация оставляет за собой право на обработку персональных данных зарегистрированных пользователей. В случае вашего несогласия просьба написать жалобу на defektoskopist.ru@gmail.com