В
В мире НК
Guest
Идентификационные признаки дефектов при УЗК
Об авторе:
Необходимо войти для просмотра
Цомук Сергей Роальдович
Генеральный директор ЗАО «Фирма Зонд»,
Санкт-Петербург, к. т. н.,
III уровень по акустическому виду НК
Ультразвуковой (акустический) метод НК позволяет измерить значительное число характеристик дефектов и по величине как самих характеристик, так и их соотношений (признаков дефектов) получить внушительный объем информации о выявленном дефекте. Высокая информативность УЗК - одно из основных достоинств данного метода.
По величине основных измеряемых характеристик (амплитуда сигнала, коэффициент выявляемости, координаты и условные размеры дефекта, эквивалентная площадь) производят разбраковку изделий, а по величине дополнительных измеряемых характеристик и соотношениям между измеряемыми характеристиками получают дополнительную информацию о виде, форме, ориентации, реальных размерах выявленных дефектов. Решение последней задачи особенно актуально вследствие наличия двух известных факторов:
1) потенциальная опасность плоскостного дефекта на 1 - 2 порядка выше, чем объемного;
2) количество имеющих место объемных дефектов зачастую значительно превосходит количество плоскостных.
Вследствие этих двух причин система разбраковки только по основным измеряемым характеристикам обычно приводит к неоправданным потерям на ремонтные работы. Именно поэтому в течение последних сорока лет ведутся активные исследования возможности оценки формы дефектов и разделения их на несколько классов - такую процедуру называют идентификацией дефектов. К настоящему моменту времени разработано и исследовано большое количество идентификационных признаков дефектов. Их можно разделить по:
- частотной характеристике (измерение параметров спектра сигнала или моночастотного сигнала);
- природе используемых волн (отраженные, дифрагированные);
- типу используемых волн (продольные, поперечные или те и другие);
- количеству ПЭП (от одного до трех), используемых в измерениях;
- типу используемых в измерениях ПЭП (типовой наклонный, с переменным углом ввода луча типа «Парус» и т. д.);
- углу между направлением озвучивания и приема волн и пр.
Весьма интересны и перспективны признаки, основанные на измерении характеристик спектра отраженного сигнала. Теория этой группы и вопросы ее применения на практике в нашей стране развиты в основном в работах НПО «ЦНИИТМАШ» [1, 2] и требуют использования специализированной аппаратуры, включая широкополосные ПЭП, с соответствующим ПО. В данном обзоре, не претендующем на анализ всех известных в настоящее время признаков, оставим за рамками рассмотрения как спектральные характеристики, так и широко известные методы акустической голографии с когерентной обработкой сигналов (например, [3]), линейный метод фокусированной синтезированной апертуры (SAFT) и пр. и ограничимся только признаками, которые можно измерить на типовой дефектоскопической аппаратуре для ручного контроля.
В современных публикациях по УЗК такие признаки обычно разделяют на три группы:
1. Основанные на измерениях условных размеров дефектов (эхо-метод);
2. Основанные на определении акустического коэффициента формы (эхозеркальный метод);
3. Основанные на регистрации сигналов, возникающих при дифракции ультразвуковых колебаний на дефекте (TOFD, дельта-метод, Ktl-метод).
Группа 1. Условные размеры дефекта являются параметрами огибающей амплитуд эхо-сигналов, измеренными на ее определенном уровне [4]. Наиболее широко известны и используются линейные условные размеры, мм, соответствующие расстоянию между двумя «крайними» положениями преобразователя, перемещаемого в плоскости падения луча или в дополнительной плоскости. Схема измерения условных ширины ΔХ, высоты ΔН и протяженности ΔL дефекта приведена на рис. 1.
Различают два способа определения «крайних» положений преобразователя, отличающихся по информативности: «относительный» и «абсолютный» [5].
Все признаки группы 1 базируются на сравнении измеренного на дефекте значения условного размера (обозначаются индексом «д») со значением, измеренным на отражателе с известной индикатрисой рассеяния (обозначаются индексом «0»). При использовании линейных условных размеров в качестве такого отражателя применяют боковое цилиндрическое отверстие, в качестве идентификационных признаков предлагают следующие:
Необходимо войти для просмотра
где условные размеры, как правило, измерены относительным способом.
С помощью признака KΔl оценивают не форму, а протяженность дефекта [5], и по его значению дефекты разделяют на компактные K Δl ≤1 ( Δlд ≤ L0 )и протяженные K Δl > 1 (ΔLд >ΔL0)
С помощью признака Кμ дефекты пытаются разделить на плоскостные и объемные, а также оценить ориентацию плоскостных дефектов. Очевидно, что для объемного дефекта величина Кμ постоянна, и измерения показывают, что она чуть больше двух. График зависимости имеет вид, показанный на рис. 2 [6]. К основным недостаткам этого признака относятся:
- низкая информативность для дефектов с зеркальной отражающей поверхностью;
- большие суммарные погрешности, обусловленные необходимостью измерения четырех величин;
- низкая разрешающая способность распознавания при b/Н < 0,2.
Об авторе:
Необходимо войти для просмотра
Цомук Сергей Роальдович
Генеральный директор ЗАО «Фирма Зонд»,
Санкт-Петербург, к. т. н.,
III уровень по акустическому виду НК
Ультразвуковой (акустический) метод НК позволяет измерить значительное число характеристик дефектов и по величине как самих характеристик, так и их соотношений (признаков дефектов) получить внушительный объем информации о выявленном дефекте. Высокая информативность УЗК - одно из основных достоинств данного метода.
По величине основных измеряемых характеристик (амплитуда сигнала, коэффициент выявляемости, координаты и условные размеры дефекта, эквивалентная площадь) производят разбраковку изделий, а по величине дополнительных измеряемых характеристик и соотношениям между измеряемыми характеристиками получают дополнительную информацию о виде, форме, ориентации, реальных размерах выявленных дефектов. Решение последней задачи особенно актуально вследствие наличия двух известных факторов:
1) потенциальная опасность плоскостного дефекта на 1 - 2 порядка выше, чем объемного;
2) количество имеющих место объемных дефектов зачастую значительно превосходит количество плоскостных.
Вследствие этих двух причин система разбраковки только по основным измеряемым характеристикам обычно приводит к неоправданным потерям на ремонтные работы. Именно поэтому в течение последних сорока лет ведутся активные исследования возможности оценки формы дефектов и разделения их на несколько классов - такую процедуру называют идентификацией дефектов. К настоящему моменту времени разработано и исследовано большое количество идентификационных признаков дефектов. Их можно разделить по:
- частотной характеристике (измерение параметров спектра сигнала или моночастотного сигнала);
- природе используемых волн (отраженные, дифрагированные);
- типу используемых волн (продольные, поперечные или те и другие);
- количеству ПЭП (от одного до трех), используемых в измерениях;
- типу используемых в измерениях ПЭП (типовой наклонный, с переменным углом ввода луча типа «Парус» и т. д.);
- углу между направлением озвучивания и приема волн и пр.
Весьма интересны и перспективны признаки, основанные на измерении характеристик спектра отраженного сигнала. Теория этой группы и вопросы ее применения на практике в нашей стране развиты в основном в работах НПО «ЦНИИТМАШ» [1, 2] и требуют использования специализированной аппаратуры, включая широкополосные ПЭП, с соответствующим ПО. В данном обзоре, не претендующем на анализ всех известных в настоящее время признаков, оставим за рамками рассмотрения как спектральные характеристики, так и широко известные методы акустической голографии с когерентной обработкой сигналов (например, [3]), линейный метод фокусированной синтезированной апертуры (SAFT) и пр. и ограничимся только признаками, которые можно измерить на типовой дефектоскопической аппаратуре для ручного контроля.
В современных публикациях по УЗК такие признаки обычно разделяют на три группы:
1. Основанные на измерениях условных размеров дефектов (эхо-метод);
2. Основанные на определении акустического коэффициента формы (эхозеркальный метод);
3. Основанные на регистрации сигналов, возникающих при дифракции ультразвуковых колебаний на дефекте (TOFD, дельта-метод, Ktl-метод).
Группа 1. Условные размеры дефекта являются параметрами огибающей амплитуд эхо-сигналов, измеренными на ее определенном уровне [4]. Наиболее широко известны и используются линейные условные размеры, мм, соответствующие расстоянию между двумя «крайними» положениями преобразователя, перемещаемого в плоскости падения луча или в дополнительной плоскости. Схема измерения условных ширины ΔХ, высоты ΔН и протяженности ΔL дефекта приведена на рис. 1.
Необходимо войти для просмотра
Рис. 1. Схема измерения линейных условных размеров дефекта
Рис. 1. Схема измерения линейных условных размеров дефекта
Различают два способа определения «крайних» положений преобразователя, отличающихся по информативности: «относительный» и «абсолютный» [5].
Все признаки группы 1 базируются на сравнении измеренного на дефекте значения условного размера (обозначаются индексом «д») со значением, измеренным на отражателе с известной индикатрисой рассеяния (обозначаются индексом «0»). При использовании линейных условных размеров в качестве такого отражателя применяют боковое цилиндрическое отверстие, в качестве идентификационных признаков предлагают следующие:
Необходимо войти для просмотра
где условные размеры, как правило, измерены относительным способом.
С помощью признака KΔl оценивают не форму, а протяженность дефекта [5], и по его значению дефекты разделяют на компактные K Δl ≤1 ( Δlд ≤ L0 )и протяженные K Δl > 1 (ΔLд >ΔL0)
Необходимо войти для просмотра
Рис. 2. Расчетные зависимости ц от характеристического размера отражателя, расположенного на глубине Н
Рис. 2. Расчетные зависимости ц от характеристического размера отражателя, расположенного на глубине Н
С помощью признака Кμ дефекты пытаются разделить на плоскостные и объемные, а также оценить ориентацию плоскостных дефектов. Очевидно, что для объемного дефекта величина Кμ постоянна, и измерения показывают, что она чуть больше двух. График зависимости имеет вид, показанный на рис. 2 [6]. К основным недостаткам этого признака относятся:
- низкая информативность для дефектов с зеркальной отражающей поверхностью;
- большие суммарные погрешности, обусловленные необходимостью измерения четырех величин;
- низкая разрешающая способность распознавания при b/Н < 0,2.