Nady
Дефектоскопист всея Руси
- Регистрация
- 06.08.2014
- Сообщения
- 2,454
- Реакции
- 221
Текст ниже не для опытных звукачей. В большинстве своем они и так знают, как работать с аустениными сталями.
Это для тех, кто впервые сталкивается с проблемами контроля нержавейки, в качестве пояснений к известным рекомендациям.
Для УЗК крупнозернистых сталей, даже оставив за кадром дендритные структуры и вероятные путешествия луча "налево", характерны 2 основные проблемы: высокое затухание и мощный шумовой поток обратного рассеяния ультразвука на структуре. И затухание, и уровень шума существенно зависят от частоты, вернее от длины волны: чем ближе длина волны к физическому размеру зерна, тем сильнее ограничивающие факторы. На пальцах в некоторой мере очевидно, что интенсивность шумового потока обратного рассеяния связана с тем объемом металла, который облучается ультразвуком в данный момент времени, т.е. с количеством зерен, которые участвуют в рассеянии. Оценить этот объем Vшум достаточно просто: он пропорционален площади сечения луча S помноженной на длину УЗ импульса в металле L, т.е.
Vшум=S*L,
где
S=(pi*D^2)/4 – D-диаметр луча;
L=C*T – C-скорость звука, Т-длительность импульса.
Посмотрев на формулу объема Vшум, делаем выводы:
1. Этот объем тем меньше, чем меньше диаметр луча.
2. Этот объем тем меньше, чем короче УЗ импульс.
3. Чем меньше объем, тем ниже уровень шума.
Вспоминаем связь диаметра луча с размером пьезоэлемента: чем больше диаметр пьезоэлемента, тем более узкий имеем луч. Отсюда вытекает практическая рекомендация: для минимизации объема металла, участвующего в "генерации шума" в конкретный текущий момент времени следует выбирать ПЭП с бОльшей пьезопластиной и использовать как можно более короткий импульс (сильно задемпфированный низкодобротный ПЭП). О частоте и длине волны уже говорили выше. Отдельно, рассматривая продольные колебания, отмечаем их преимущество в том, что на той же частоте они имеет примерно вдвое бОльшую длину волны.
Указанные факторы, между тем, действуют как известные лебедь, рак и щука. Так, уменьшая частоту, мы увеличивает расхождение луча и удлиняем импульс, увеличивая частоту – повышаем затухание и коэффициент рассеяния (примерно пропорционально 2…4 степени частоты), но уменьшаем расхождление луча.
Серьезно ограничивают объем Vшум преобразователи с фокусировкой луча и раздельно-совмещенные. Почему – думаю, понятно без пояснений.
Таким образом, для контроля эхо-методом крупнозернистых структур следует выбирать оптимальные датчики по следующим параметрам:
1. Большой размер пьезопластины;
2. Большая длина волны (низкая частота, продольная волна);
3. Короткий импульс (высокое демпфирование);
4. Фокусировка и/или разнесение излучателя и приемника.
Проблемы УЗК аустенитных св.швов дополнительно усугубляются ярко выраженной неоднородностью структуры и, как следствие, распределенными по сечению акустическими свойсвами металла, о чем уже упоминалось прежде.
Это для тех, кто впервые сталкивается с проблемами контроля нержавейки, в качестве пояснений к известным рекомендациям.
Для УЗК крупнозернистых сталей, даже оставив за кадром дендритные структуры и вероятные путешествия луча "налево", характерны 2 основные проблемы: высокое затухание и мощный шумовой поток обратного рассеяния ультразвука на структуре. И затухание, и уровень шума существенно зависят от частоты, вернее от длины волны: чем ближе длина волны к физическому размеру зерна, тем сильнее ограничивающие факторы. На пальцах в некоторой мере очевидно, что интенсивность шумового потока обратного рассеяния связана с тем объемом металла, который облучается ультразвуком в данный момент времени, т.е. с количеством зерен, которые участвуют в рассеянии. Оценить этот объем Vшум достаточно просто: он пропорционален площади сечения луча S помноженной на длину УЗ импульса в металле L, т.е.
Vшум=S*L,
где
S=(pi*D^2)/4 – D-диаметр луча;
L=C*T – C-скорость звука, Т-длительность импульса.
Посмотрев на формулу объема Vшум, делаем выводы:
1. Этот объем тем меньше, чем меньше диаметр луча.
2. Этот объем тем меньше, чем короче УЗ импульс.
3. Чем меньше объем, тем ниже уровень шума.
Вспоминаем связь диаметра луча с размером пьезоэлемента: чем больше диаметр пьезоэлемента, тем более узкий имеем луч. Отсюда вытекает практическая рекомендация: для минимизации объема металла, участвующего в "генерации шума" в конкретный текущий момент времени следует выбирать ПЭП с бОльшей пьезопластиной и использовать как можно более короткий импульс (сильно задемпфированный низкодобротный ПЭП). О частоте и длине волны уже говорили выше. Отдельно, рассматривая продольные колебания, отмечаем их преимущество в том, что на той же частоте они имеет примерно вдвое бОльшую длину волны.
Указанные факторы, между тем, действуют как известные лебедь, рак и щука. Так, уменьшая частоту, мы увеличивает расхождение луча и удлиняем импульс, увеличивая частоту – повышаем затухание и коэффициент рассеяния (примерно пропорционально 2…4 степени частоты), но уменьшаем расхождление луча.
Серьезно ограничивают объем Vшум преобразователи с фокусировкой луча и раздельно-совмещенные. Почему – думаю, понятно без пояснений.
Таким образом, для контроля эхо-методом крупнозернистых структур следует выбирать оптимальные датчики по следующим параметрам:
1. Большой размер пьезопластины;
2. Большая длина волны (низкая частота, продольная волна);
3. Короткий импульс (высокое демпфирование);
4. Фокусировка и/или разнесение излучателя и приемника.
Проблемы УЗК аустенитных св.швов дополнительно усугубляются ярко выраженной неоднородностью структуры и, как следствие, распределенными по сечению акустическими свойсвами металла, о чем уже упоминалось прежде.
Последнее редактирование:
