Еще раз о влиянии шероховатости поверхности изделия на результаты УЗК прямыми ПЭП

Еще раз о влиянии шероховатости поверхности изделия на результаты УЗК прямыми ПЭП

Об авторах


Дымкин Григорий Яковлевич
Директор НК-Центра НИИ мостов и дефектоскопии,
Санкт-Петербург, д. т. н.,
III уровень по акустическому виду НК.


Лохов Вячеслав Петрович
Доцент кафедры МПНК ПГУПС, к. т. н.


Широкий круг задач ультразвуковой дефектоскопии [1 - 3] (контроль поковок, сортового и листового проката, валов и осей и др.) предполагает использование прямых ПЭП и настройку чувствительности по донному сигналу в стандартном образце. При этом шероховатости поверхностей стандартного образца и объекта контроля (ОК) могут существенно различаться. Чувствительность прямых ПЭП сильно зависит от шероховатости контактной поверхности [4]. Степень влияния шероховатости не регламентирована нормируемыми [5] и, соответственно, поверяемыми параметрами ПЭП. Данные работы [6] подтверждают важность учета влияния состояния поверхности сканирования на результаты контроля.

В настоящее время многие фирмы-производители поставляют ПЭП в комплектах дефектоскопов и по отдельным заказам. При этом часто в рекламных материалах и даже в эксплуатационной документации указывается, что данный ПЭП может быть использован с любым типом дефектоскопа по существующим для конкретного объекта методикам. Опуская в этой статье ограничения в применении ПЭП, связанные с их электрическим согласованием с электронным блоком дефектоскопа, заметим весьма важную разницу в материале протектора (бериллий и другие твердые сплавы, различные составы керамики, органическое стекло, полимерные пленки) и оценим ее влияние на возможности применения ПЭП.

Экспериментальные исследования зависимости амплитуды донного эхо-сигнала от шероховатости контактной поверхности выполнены с ПЭП различного типа, которые взяты из комплектов поставки дефектоскопов или приобретены по отдельным заказам. В таблице приведены фирмы-производители, а также номинальные (по паспортным данным) и измеренные значения характеристик ПЭП, в том числе: радиус пьезопластины a, рабочая частота f и угол раскрытия диаграммы направленности ϕp0.5 на уровне 6 дБ. Измерения проводились дефектоскопами типов УД2 - 12, УД2-102 и А1212. Значимого отличия результатов измерений разными дефектоскопами не выявлено.

Рис. 1. Тест-образец с участками поверхности шероховатостью Rz

Для измерений изготовлен тест-образец из малоуглеродистой низколегированной стали с площадками, имеющими различную шероховатость (рис. 1). Значения шероховатости определялись по результатам измерений профилографом.

Измерения амплитуды донного эхо-сигнала выполняли в 10 - 15 точках каждой площадки. В качестве контактной смазки использовали трансформаторное масло по ГОСТ 982-80 «Масла трансформаторные. Технические условия». После проверки однородности выборки рассчитывали среднее значение Uд и погрешность в доверительном интервале 0,95. Данные для каждого ПЭП нормировали по амплитуде U0 донного эхо-сигнала в СО-2: Nд = Uд / U0.

Полученные результаты представлены на рис. 2 в виде зависимостей Nд (Rz/ʎ). Анализ этих зависимостей привел к следующим результатам:

• подтверждена спадающая зависимость коэффициента прозрачности границы прямого ПЭП с изделием от шероховатости контактной поверхности и влияние на эту зависимость материала протектора ПЭП;

• показано, что для серийных прямых ПЭП в диапазоне изменения шероховатости от Rz/ʎ ~ 0,005 до Rz/ʎ ~ 0,06 - 0,13 амплитуда донного эхо-сигнала уменьшается: для ПЭП с керамическими протекторами на 30 - 35 дБ; для ПЭП с протекторами или пленкой из полиуретана на 10 - 15 дБ;

• с точки зрения снижения влияния шероховатости контактной поверхности на чувствительность УЗК наилучший эффект достигается при иммерсионном контроле, целесообразно также применять преобразователи с полиуретановым протектором или использовать промежуточный контактный слой из полиуретановой пленки толщиной приблизительно 0,3 мм;

• в случае применения контактных прямых ПЭП с твердыми протекторами необходимо при настройке чувствительности учитывать поправочный коэффициент, равный отношению амплитуд эхо-сигналов, измеренных на эталонном образце, и аналогичном ему тест-образце, изготовленном из контролируемого объекта с присущей ему шероховатостью поверхности, по которой проводится контроль. Этот коэффициент должен определяться опытным путем для преобразователя данного типа и указываться в технологической документации (картах контроля).

Литература

1. ГОСТ 21120-75. Прутки и заготовки круглого, квадратного и прямоугольного сечений. Ультразвуковой контроль эхо-методом.

2. ГОСТ 24507-80. Контроль неразрушающий. Поковки из черных и цветных металлов. Методы ультразвуковой дефектоскопии.

3. СТО РЖД 1.11.001-2005. Методические указания по приемочному ультразвуковому неразрушающему контролю осей колесных пар подвижного состава.

4. Щербинский В. Г. Технология ультразвукового контроля сварных соединений. - М.: Тиссо, 2003.

5. ГОСТ 26266-90. Контроль неразрушающий. Преобразователи ультразвуковые. Общие технические требования.

6. Дымкин Г. Я., Бочарова И. В., Пудовиков С. А., Шевелев А. В. Методические принципы и технологии приемочного ультразвукового контроля осей колесных пар. - Дефектоскопия. 2006. № 3. C. 13-27.

[admin]

Дымкин Г.Я., Лохов В.П. Еще раз о влиянии шероховатости поверхности изделия на результаты УЗК прямыми ПЭП. − В мире НК. – Март 2007 г. − № 1 (35). − С. 25–26. Статья любезно предоставлена редакцией журнала «В мире НК» (http://www.ndtworld.com). Наиболее точная и достоверная версия – в прикрепленном файле.