Файл: Хорбенко, И. Г. Ультразвук в машиностроении.pdf

на общей каретке, в результате чего сохраняется постоян­ ство их положения относительно друг друга и контроли­ руемого шва.

Электронная часть установки «Днестр-1» выполнена в виде двух идентичных систем: продольных и поперечных дефектов. Обе системы содержат однотипные узлы двух­ канального дефектоскопа: синхронизатор каналов, гене­ раторы, усилители, генератор стробимпульса, каскады совпадения типа «И» и автоматические сигнализаторы де­ фектов. Блок питания, блок автоматического слежения, осциллографический индикатор являются общими для обеих систем. Приборная часть установки выполнена на полупроводниковых элементах в виде отдельных функ­ циональных блоков.

Проведенные испытания макета установки в линии станка 820 Челябинского трубопрокатного завода пока­ зали, что установка обеспечивает надежное выявление в сварном шве таких дефектов, как непровары, трещины: неметаллические включения, поры и т. п., что подтверди­ лось сравнительными 1 0 0 %-ными испытаниями с помощью ультразвукового дефектоскопа УДМ-1М, а также выбо­ рочными рентгенографическими и металлографическими испытаниями.

Во ВНИИНКе разработан ультразвуковой трубный дефектоскоп типа «Винт-2», предназначенный для полу­ автоматического контроля паропроводных труб большого диаметра с толщиной стенки до 70 мм. Для обеспечения контроля наружной и внутренней поверхностей, а также

230

ния, что особенно важно при контроле труб с необра­ ботанной горячекатаной поверхностью.Локальная ванна, образованная корпусом искательной головки, вклады­

пользуется дефектоскоп УДМ-1М, к клеммам АСД кото­ рого подключены краскоотметчики и сигнальные лам­ почки световой сигнализации. Искательные головки и краскоотметчики крепятся на каретке.

Контроль трубы ведется по винтовой линии. Шаг контроля зависит от ширины захвата пьезоэлемента вкла­ дыша искательной головки и устанавливается для труб резных диаметров по шкале на передней панели каретки.

Импульсный метод ультразвуковой дефектоскопии применяется не только для выявления внутренних де­ фектов, но и для измерения толщины стенок труб, листов, резервуаров, обшивок и т. п. Так, например, ультразву­ ковые толщиномеры применяются для измерения толщины стенок разнообразной аппаратуры химической и нефте­ перерабатывающей промышленности в процессе эксплуа­ тации при доступе с одной стороны. Толщина стенок кон­ тролируется измерением интервала времени между послан­ ными ультразвуковым импульсом и первым его отраже­ нием от противоположной поверхности стенки. В инсти­ туте Мосгазпроект разработана методика освидетельство­ вания подземных резервуаров при помощи ультразвуко­ вых импульсных толщиномеров УИТ-Т9 и УИТ-ТТО, раз­ работанных и изготовленных конструкторским бюро Транснефтьавтоматика Главнефтеснаба РСФСР. Опыт ра­ боты с толщиномерами УИТ-Т9 и УИТ-Т10 показал, что они надежны в эксплуатации, просты в обращении и точны в работе. Применение их позволяет повысить качество периодических освидетельствоаний, а также дает воз­ можность выполнять эту операцию без прекращения снаб­ жения потребителей газом, намного сокращает сроки подготовительных работ. В настоящее время в Москов­ ской области переосвидетельствование подземных резер­ вуаров для хранения сжиженных газов выполняется

спомощью ультразвуковых толщиномеров. Ультразвуковой толщиномер ИРТ-2 (рис. 79) пред­

назначен для автоматизированного непрерывного контроля толщины стенки тонкостенных (0,15—0,20 мм) труб диа­ метром 6—24 мм. Пределы толщины могут быть расши-

231

рены при смене диапазона ультразвуковых частот. Тол­ щиномер работает по двухдатчиковой схеме с раздельным излучателем и приемником. В процессе контроля труба с помощью протяжного устройства пропускается через ванну с жидкостью, в которой установлены акустиче­ ские датчики. Измерение толщины основано на обнаруже­ нии минимумов в амплитуде отраженного от трубы ча- стотно-модулированного ультразвукового импульса и изменении соответствующей минимуму частоты. Прибор снабжен шкалой отсчета с постоянной ценой деления. Автоматизированный контроль осуществляется следя­ щей электронной системой по совпадению резонансного импульса и стробимпульса. Точность измерения 1—2% от измеряемой толщины. Время одного измерения не бо­ лее 200 мкс, диапазон частоты 6 —12 МГц.

При производстве листового проката скорость движе­ ния стальной полосы достигает нескольких десятков ме­ тров в секунду. Существующие толщиномеры и дефекто­ скопы практически не пригодны для контроля качества на таких скоростях ввиду трудности обеспечения постоян­ ного и надежного акустического контакта датчика с по­ верхностью листа.

ВНИИНКом разработана схема и изготовлен действу­ ющий макет бесконтактного дефектоскопа — толщино­ мера, позволяющего решить задачу скоростного контроля толщины и поиска дефектов типа расслоений. Макет тол­ щиномера состоит из серийного прибора ДУК-6 В, элек­ тромагнитного акустического преобразователя (рис. 80, а) и преобразующей приставки (рис. 80, б). Преобразователь возбуждает в контролируемом изделии ультразвуковые

Рис. 79. Ультра­ звуковой толщино­ мер ИРТ-2

232

Рис. 80. Бесконтактный ультразвуковой толщиномердефектоскоп:

а — электромагнитный акустический преобразователь: / — соленоид; 2 — сердечник; 3 — высокочастотная катушка; 4 — контролируемая деталь; б — преобразующая приставка; 1 — триггер; 2 —^счетная декада; *3 — формирующий кас­ кад; 4 — измерительный триггер; 5 — индикатор

импульсы и принимает их отражения. Сигналы с преобра­ зователя поступают на вход усилителя дефектоскопа ДУК-6 В. С выхода усилителя после каскада совпадения АСД детектированные сигналы, соответствующие серии отражений, подаются на вход преобразующей приставки, вырабатывающей э. д. с., пропорциональную толщине изделия.

При подаче в высокочастотную катушку радиоимпульса в контролируемом изделии наводится вихревой ток,

врезультате взаимодействия которого с магнитным полем соленоида возникают сдвиговые ультразвуковые колеба­ ния. Отражаясь от противоположной стороны изделия, они возвращаются к поверхности, находящейся под вы­ сокочастотной катушкой, вызывая периодические пере­ мещения металла в постоянном магнитном поле соленоида,

врезультате которых возникает вихревой ток, наводящий э. д. с. в высокочастотной катушке. Положение высоко­ частотной катушки относительно сердечника подбирается экспериментально по максимуму отраженного сигнала, затем катушка закрепляется в выбранном положении. Для повышения амплитуды принимаемых сигналов па­ раллельно высокочастотной катушке подключается емкость, обеспечивающая электрический резонанс на рабочей частоте. Схема регистрации толщины и дефектов

233

выбирается в зависимости от скорости протяжки сталь­ ной ленты и от требуемой локальности измерения тол­ щины или допустимого размера дефекта.

Проведенные испытания показали, что измерительная схема обеспечивает надежное измерение толщины более 3 мм при зазоре между датчиком и полосой до 1 мм. При­ бор позволил фиксировать изменения толщины в про­ цессе прокатки ±1,5—2% от толщины полосы.

Для определения толщин стенок магистральных турбо­ проводов металлических резервуаров при одностороннем доступе без изменения технологического процесса пред­ назначен ультразвуковой импульсный толщиномер «Кварц-6 ». Он состоит из электронной схемы и датчика с соединительными кабелями и источниками питания. Прибор собран на транзисторах; питается от 10 последо­ вательно соединенных элементов 373 «Марс». Потребляе­ мая толщиномером мощность 1,5 Вт. Диаметр измеряемых труб более 40 мм, толщина стенки в интервале 2—5 мм.

ЦНИИТМАШем разработана ультразвуковая дефекто­ скопическая аппаратура УДЦ-25М1, предназначенная для контроля прутков диаметром 10—50 мм из конструк­ ционных и жаропрочных сталей. Прибором контроли­ руется осевая зона прутка, в результате чего выявляются дефекты типа неметаллических включений и т. д. Ско­ рость контроля 18 м/мин, рабочая частота 5 МГц.

Ультразвуковые дефектоскопы находят промышлен­ ное применение во многих технологических процессах. За последние годы появились новые области применения ультразвуковых методов контроля, которые намного рас­ ширяют возможности импульсных дефектоскопов.

В МВТУ им. Баумана разработан новый метод кон­ троля различных продольно-прессовых соединений при помощи ультразвука. Сущность его такова. При «прозвучивании» сопряжения часть ультразвуковой энергии проходит через него, а другая часть отражается. Чем меньше зазор в сопряжении, тем больше прохождение ультразвука и меньше отраженное «эхо». Размер зазора зависит от контактного давления, величину которого нетрудно определить по величине отражаемой энергии. Определять величину контактного давления таким мето­ дом можно как для продольно-прессовых соединений, так и соединений с тепловыми посадками. На контроль­ ном стенде энергия проходящего через зазор ультразвука преобразуется в электрическую с помощью дефектоскопа,

234

выходной сигнал которого затем усиливается, и результат измерений показывает проградуированный определенным образом миллиамперметр. Используя ультразвук, можно контролировать относительную неравномерность распре­ деления контактного давления по длине и окружности сопряжения, а также определять величину контактного давления в сопряжении. В первом случае контролируемое изделие перемещают или вращают относительно щупа, излучающего ультразвук определенной частоты. При этом отмечают наибольшее и наименьшее относительные зна­ чения отраженной ультразвуковой энергии. Во втором случае необходимо составить график зависимости отра­ женной энергии от величины контактного давления. Затем, «прозвучивая» изделие так же, как и в прерыдущем случае, по этому графику находят значение давления.

На Одесском судоремонтном заводе № 1 им. 50-летия Советской Украины применили ультразвуковой эхо-метод для контроля качества заливки вкладыщей подшипников. Для этого изготовлено специальное приспособление, со­ стоящее из трех частей: универсального держателя для установки датчика ультразвуковых колебаний, подставки Для установки и проворачивания вкладыша и масляной ванны для акустического контакта. Держатель имеет разъем для присоединения датчика ультразвуковых коле­ баний к высокочастотному кабелю. Датчик перемещается относительно поверхности вкладыша и контролирует качество заливки. Вкладыш помещается на ролики, по­ груженные в масляную ванну, уровень масла в которой достигает нижней поверхности баббита вкладыша. Это дает непрерывный акустический контакт с баббитом при перемещении поверхностей.

Недавно ультразвук применили для контроля одно­ родности структуры и различных поверхностных повреж­ дений прутков стальной проволоки небольшого диаметра. Метод контроля основан на свойстве распространения волн при косом (относительно оси прутка) облучении про­ волоки ультразвуковыми волнами, состоящими из про­ дольных, поперечных и крутильных колебаний. Эти волны очень чувствительны к мельчайшим дефектам как на по­ верхности, так и внутри проволоки. Облучение ведется через контактную жидкость — трансформаторное масло. Ультразвуковые колебания, встречая дефект, отражаются от него и появляются в виде вплесков на экране ультра­ звукового дефектоскопа. На контролируемых участках

235