Что такое ультразвуковой контроль?

18 мая 2020
Что такое ультразвуковой контроль?
Ультразвуковой контроль материалов

Ультразвуковой контроль (УЗК) — группа методов неразрушающей диагностики, применяемых для выявления дефектов и оценки свойств материалов без их повреждения. Принцип основан на прохождении звуковых волн через объект. Импульс, введённый в материал, отражается от границ или неоднородностей, а затем фиксируется прибором. По параметрам отражённого сигнала определяют наличие, расположение и размеры дефектов, а также физические характеристики изделия.

В сферу УЗК входит ультразвуковая дефектоскопия — направление, ориентированное на обнаружение и измерение параметров нарушений сплошности. Основоположником метода считается С. Я. Соколов, который ещё в 1928 году запатентовал способ выявления дефектов в металлах и разработал первые дефектоскопы.

Методы контроля

УЗК относится к неразрушающим видам диагностики, так как не требует вскрытия или нарушения целостности объекта. Кратковременное воздействие звуковых колебаний не изменяет структуру материала. В работе применяются волны высокой частоты — от 20 кГц до десятков мегагерц, не воспринимаемые слухом человека.

Преимущества и ограничения

Преимущества:

  • отсутствие повреждения контролируемого изделия;
  • безопасность для оператора по сравнению с радиационными методами;
  • возможность проверки большинства твёрдых материалов: металлов, пластмасс, композитов;
  • портативность оборудования — малые размеры и автономное питание позволяют работать в полевых условиях.

Ограничения:

  • необходимость очистки и подготовки поверхности, использование контактной жидкости;
  • оценка условных размеров дефектов, требующая специальных методик интерпретации;
  • требуется профессиональная подготовка оператора, действуют три уровня аттестации дефектоскопистов.

Основные виды УЗК

  • Дефектоскопия — поиск и измерение дефектов для оценки их влияния на прочность изделия;
  • Толщинометрия — измерение остаточной толщины металла, подверженного коррозии;
  • Контроль свойств — оценка твёрдости, шероховатости, акустическая микроскопия и др.

Каждое направление регламентируется ГОСТами и отраслевыми инструкциями. Аппаратура УЗК включает дефектоскоп, преобразователь, соединительные кабели, образцы для калибровки и контактные смазки.

  • Дефектоскоп — прибор, который формирует и принимает импульсы, обрабатывает сигнал и отображает результат;
  • Преобразователь — датчик, передающий и принимающий ультразвук, преобразуя его в электрические сигналы. Существуют пьезоэлектрические и электромагнитно-акустические типы;
  • Кабели — соединяют преобразователь с прибором;
  • настроечные образцы — эталонные детали с искусственными дефектами для калибровки;
  • Контактные гели — улучшают передачу сигнала между датчиком и поверхностью;
  • сканирующие устройства — обеспечивают равномерное перемещение датчика по объекту.

Объекты контроля

Метод применяют для проверки металлических, пластиковых, композитных и бетонных конструкций. Ограничением являются природные неоднородности материала, которые могут искажать сигнал. Для таких случаев подбирается оптимальная частота волны, позволяющая отличать внутренние дефекты от структуры самого материала.

Сварные соединения

Контроль сварных швов выполняется на трубопроводах, резервуарах, элементах машин и других ответственных конструкциях. УЗК выявляет трещины, непровары, поры и свищи, снижая риск аварий.

Заготовки и поковки

Проверка литья и проката позволяет выявлять раковины, расслоения и пористость на ранних стадиях. Это снижает затраты на последующую обработку дефектных деталей.

Листовой прокат

Контроль листов направлен на выявление расслоений и внутренних дефектов. Метод активно применяется на металлургических предприятиях на автоматизированных линиях.

Железнодорожные элементы

Рельсы, колёса и оси испытывают циклические нагрузки, что приводит к образованию трещин. Для их выявления используют тележки и автоматизированные дефектоскопные вагоны.

Бетон и железобетон

УЗК прочности бетона — безопасная альтернатива разрушающим испытаниям. Он позволяет оценить качество монолита и определить наличие внутренних пустот.

Нормативные документы

Методы, оборудование и порядок проведения контроля регламентируются государственными стандартами. Ниже приведены основные документы: