Что такое пэп дефектоскопия
Наклонный преобразователь для ультразвукового метода дефектоскопии сварных соединений
Контактный наклонный преобразователь (наклонный ПЭП) применяется для ультразвуковой дефектоскопии стыковых, угловых, нахлесточных и тавровых сварных соединений. При неснятом валике усиления прозвучивание стыкового шва прямыми ПЭП не представляется возможным (из-за неровной поверхности, чешуйчатости и межваликовых западаний). Поэтому схемы ультразвукового контроля сварных соединений предусматривают применение наклонных ПЭП с поперечно-продольным или продольно-поперечным сканированием перпендикулярно оси сварного шва. Впрочем, даже при снятом усилении – наклонные преобразователи также используются, например, для выявления поперечных трещин. Они также эффективны для УЗК поковок, литья, проката (трубы, рельсы, арматура, листы), штамповок и других объектов из металла и пластиков. В зависимости от угла ввода, частоты, размера пьезопластины, количества излучающих и/или принимающих элементов – можно подобрать наклонный преобразователь практически для любых типов волн – поперечных, продольных, нормальных, головных, поверхностных. Принцип работы наклонных преобразователей построен на прямом и обратном пьезоэффекте. Их назначение состоит в том, чтобы вводить в объект контроля (ОК) нужный тип ультразвуковой волны, принимать отражённые импульсы, преобразовывать их в электрические сигналы и передавать их на электронный блок дефектоскопа. Тот, производя их обработку, выводит на дисплей развёртку с отображением амплитуды, времени прихода эхо-сигналов и других параметров. Их «расшифровкой» уже занимается оператор, задача которого – понять, от донной ли это поверхности сигнал, или от неснятого усиления шва, подкладного кольца либо от дефекта. Но вся эта работа начинается с получения той первичной информацией, которая была собрана при помощи ПЭП (или, как его ещё называют, искателя).
Как устроен наклонный пьезоэлектрический преобразователь
Размер и форму призмы подбирают с таким расчётом, чтобы эхо-сигнал от поверхности ввода не возвращался на пьезопластину (и не создавал тем самым шумов при прозвучивании). Для этого призмы обычно имеют выступающую переднюю часть (но в пределах разумного – чтобы не мешать прозвучиванию всего сечения шва при неснятом валике усиления). Дополнительные вставки из материала с повышенным коэффициентом затухания («ловушки») и прочие конструктивные решения также практикуются производителями для того, чтобы обеспечить быстрое гашение повторных отражений импульсов в призме. Её материал и размеры должны быть выполнены таким образом, чтобы скорость продольных волн в ней была меньше скорости распространения поперечных волн в материале ОК.
Наконец, большинство топовых производителей предусматривают в датчиках встроенную память с параметрами ПЭП. Это нужно для корректного подключения к дефектоскопу, согласования с приёмно-усилительным трактом и упрощённой настройки. В том числе – для работы со встроенными АРД-диаграммами.
Требования к наклонным преобразователя для ультразвуковой дефектоскопии
На деле, конечно же, с одним прибором могут применяться разные ПЭП, в том числе других марок. Поэтому в большинстве лаборатории есть «родной» комплект датчиков, про которые вспоминают только тогда, когда дефектоскоп нужно отдать в поверку. Непосредственно для работы зачастую используются другие наклонные преобразователи – как оригинальные (от изготовителя прибора), так и не оригинальные. Первый вариант, конечно же, предпочтительнее. Небольшой ликбез на эту тему – правда, применительно к ультразвуковым толщиномерам – мы уже публиковали на форуме. С дефектоскопами всё немного иначе, потому что нужных ПЭП (с заданным углом ввода для схемы тандем и дуэт, например) у производителя может не оказаться в ассортименте. Но в любом случае – для контроля с такими датчиками должна быть утверждённая методика и операционная (технологическая) карта.
Настройка при работе с наклонными ПЭП
Настройка начинается с проверки точки выхода и стрелы наклонного преобразователя по СО-3 (либо СО-3Р, V1 или V2) и угла ввода по СО-2. По мере изнашивания призмы все эти параметры откланяются от первоначальных номинальных значений: увеличивается стрела, изменяется угол ввода. Меняется и задержка в призме. Проверять её чаще всего рекомендуется по СО-3.
После того, как установлена фактическая точка выхода, угол и задержка, можно переходить к настройке чувствительности. При работе с наклонными ПЭП её выполняют по угловым отражателям – двугранным углам, зарубкам и сегментам, а также по плоскодонным и боковым цилиндрическим отверстиям. Особенно популярны зарубки, которые используются для настройки чувствительности при работе с наклонными ПЭП, возбуждающими поперечные волны с углами ввода от 33,5 до 56,5 градусов. В зависимости от методики контроля необходимо также настроить ВРЧ (временная регулировка чувствительности), АРК (кривая «амплитуда-расстояние», или DAC-кривые) либо на АРД-диаграммы.
Если настройка была выполнена правильно, то при работе с наклонным ПЭП дефектоскоп будет корректно определять расстояние от точки ввода (в случае с контактным способом акустического контакта она обычно совпадает с точкой выхода), расстояние до дефекта по лучу и по поверхности ввода, а также глубину залегания отражателей. Некоторые документы (например, РОСЭК-004-97 для ОК толщиной до 50 мм) требуют проверять мёртвую зону, которая не является абсолютной величиной и зависит от частоты, размера призмы, чувствительности контроля, структуры материала (размер зерна и пр.). Проверяется мёртвая зона по СО-2.
Что такое пэп дефектоскопия
По углу ввода колебаний различают:
По способу размещения функций излучения и приема УЗ сигнала различают:
По частоте колебаний
По способу акустического контакта
По типу волны возбуждаемой в объекте контроля:
Выбор ультразвукового пьезоэлектрического преобразователя зависит от параметров контролируемого объекта, таких как материал, толщина, форма и ориентация дефектов и т.д.
Выбор ПЭП по углу ввода (прямой или наклонный) выбирают исходя из схемы прозвучивания конкретного объекта. Схемы прозвучивания содержатся в государственных и ведомственных стандартах, а так же технологических картах контроля. В общем случае угол ввода выбирают таким образом, что бы обеспечивалось пересечение проверяемого сечения акустической осью преобразователя (прямым или однократно отраженным лучем). Выявление дефектов выходящих на поверхность наиболее эффективно обеспечивается при падении поперечной волны под углом 45 °±5° к этой поверхности.
Выбор ПЭП по схеме включения (совмещенный или РС) выбирается в зависимости от толщины изделия или расстояния зоны контроля от поверхности ввода. Прямые совмещенные ПЭП обычно применяют при контроле изделий толщиной более 50мм, а прямые РС ПЭП для контроля изделий толщиной до 50мм включительно, или приповерхностного слоя до 50мм.
Наклонные РС ПЭП в основном используются по совмещенной схеме включения. Наклонные РС ПЭП с поперечной волной используют преимущественно для контроля сварных соединений тонкостенных (до 9мм) труб диаметром не более 400мм (хордовые преобразователи). Наклонные РС ПЭП с продольной волной применяют для контроля соединений с крупнозернистой структурой и высоким уровнем шумов (аустенитные швы).
Выбор ПЭП по частоте колебаний, выбирается в основном исходя из толщины ОК и требуемой чувствительности контроля. Благодаря более короткой волне, высокочастотные преобразователи позволяют находить дефекты меньшего размера, тогда как УЗ волны низкочастотных ПЭП глубже проникают в материал, т.к. коэффициент затухания уменьшается с частотой. Низкочастотные ПЭП применяются при контроле крупнозернистых материалов и материалов с высоким коэффициентом затухания.
При выборе частоты надо учитывать, что ее увеличение вызывает:
Подпишитесь на наш канал You Tube
Далее приведены основные типы и характеристики преобразователей, наиболее часто применяемых в процессе ультразвукового контроля.
Преобразователи типа П111 используются для дефектоскопии и толщинометрии изделий продольными волнами. На практике, прямые совмещенные преобразователи применяются для контроля листов, плит, валов, отливок, поковок, а также для поиска локальных утонений в стенках изделий. Преобразователи П111 используются для выявления объемных и плоскостных дефектов – пор, волосовин, расслоений и т.д. Характеристики ПЭП типа П111 приведены в таблице:
Контактные раздельно-совмещенные преобразователи, типа П112, как правило используются для применяются для определения остаточной толщины стенки изделий и для поиска дефектов, расположенных на относительно небольших глубинах под поверхностью. Толщина контролируемых П 112 объектов, как правило, находится в диапазоне от 1 до 30мм. Характеристики П112 приведены в таблице:
П121 наклонные совмещённые преобразователи
Наклонные преобразователи, типа П121, широко применяются в задачах контроля сварных соединений, листов, штамповок, поковок и других объектов. Преобразователи П121 позволяют выявлять трещины, объемные дефекты, такие как неметаллические включения, поры, непровары, усадочные раковины и т.п. С помощью преобразователей типа П121, как правило, определяются характеристики вертикально ориентированных дефектов. Характеристики и возможная маркировка П 121 одного из производителей приведены в таблице:
| Условное обозначение | Угол ввода по образцу СО-2, град | Диапазон контроля по стали, мм | Эффективная частота, МГц | Стрела, мм | Размер ПЭ, мм | Размер рабочей поверхности, мм | Габаритные размеры, мм |
| П121-1,8-40-М-002 | 40+-1,5 | 1…50 | 1,8+-0,18 | 9 | 8х10 | 24х12 | 33х16х25 |
| П121-1,8-50-М-002 | 50+-1,5 | 1…50 | 1,8+-0,18 | 10 | 8х12 | 30х16 | 33х16х25 |
| П121-1,8-65-М-002 | 65+-1,5 | 1…45 | 1,8+-0,18 | 12 | 8х12 | 32х16 | 33х16х24 |
| П121-2,5-40-М-002 | 40+-1,5 | 0,7…50 | 2,5+-0,25 | 8 | 8х12 | 30х16 | 33х16х25 |
| П121-2,5-45-М-002 | 45+-1,5 | 0,7…50 | 2,5+-0,25 | 8 | 8х12 | 30х16 | 33х16х25 |
| П121-2,5-50-М-002 | 50+-1,5 | 0,7…50 | 2,5+-0,25 | 8 | 8х12 | 30х16 | 33х16х25 |
| П121-2,5-65-М-002 | 65+-2 | 0,7…45 | 2,5+-0,25 | 10 | 8х12 | 32х16 | 33х16х25 |
| П121-2,5-70-М-002 | 70+-2 | 0,7…35 | 5+-0,5 | 12 | 8х12 | 32х16 | 33х16х25 |
| П121-5-40-М-002 | 40+-1,5 | 0,7…50 | 5+-0,5 | 5 | 5х5 | 20х16 | 20х16х16 |
| П121-5-45-М-002 | 45+-1,5 | 0,7…50 | 5+-0,5 | 5 | 5х5 | 20х16 | 20х16х16 |
| П121-5-50-М-002 | 50+-1,5 | 0,7…50 | 5+-0,5 | 5 | 5х5 | 20х16 | 20х16х16 |
| П121-5-65-М-002 | 65+-2 | 0,7…40 | 5+-0,5 | 6 | 5х5 | 20х16 | 20х16х16 |
| П121-5-70-М-002 | 70+-2 | 0,5…25 | 5+-0,5 | 7 | 5х5 | 20х16 | 20х16х16 |
П122 – наклонные раздельно-совмещенные преобразователи
Хордовые преобразователи типа П122 в основном применяют для контроля кольцевых сварных швов трубных элементов из сталей и полиэтилена диаметром от 14 до 219 мм. с толщиной стенки от 2 до 6 мм., используются контактные раздельно-совмещенные хордовые преобразователи. Применение преобразователей хордового типа особенно эффективно для контроля тонкостенных сварных швов от 2 до 4 мм.
Преобразователи типа П122 предназначены для контроля тонкостенных сварных швов, как правило из нержавеющих, малоуглеродистых сталей и сплавов алюминия Характерная особенность ПЭП – минимальная мертвая зона и фокусировка УЗ поля в определенном диапазоне толщин. Характеристики П 121 представлены в таблице:
Под заказ возможна поставка специальных преобразователей:
Для основных типов ПЭП в России принято буквенно-цифровое обозначение, которое формируется следующим образом:
Схема обозначения ультразвуковых преобразователей фирмы АКС приведена ниже
 |
Помимо ГОСТ Р 55725-2013 и ГОСТ Р 55808-2013, ультразвуковым преобразователям посвящен ряд методических отраслевых документов, перечисленных в следующей таблице.
| Отрасль промышленности | Норматив |
| Химическая и нефтехимическая промышленность | СТО 00220256-005-2005 |
| СТО 00220256-014-2008 | |
| РДИ 38.18.016-94 | |
| Трубопроводы пара и горячей воды | РД 34.17.302-97 (ОП-501) |
| РД 153-34-1-003-01 (РТМ-1с-2002) | |
| Магистральные и промысловые газо и нефтепроводы | СТО Газпром 2-2.4-083-2006 |
| Грузоподъемные механизмы | РД РОСЭК-001-96 |
| Гибы трубопроводов | РД 34.17.418 (И№23 СД-80) |
| Оборудование атомных энергетических установок | ПНАЭ Г-7-030(031, 032)-91 |
| Контроль поковок, литых деталей и заготовок | ОСТ 5.9675-88 |
В данном описании использованы материалы монографии Е.Ф.Кретова «Ультразвуковая дефектоскопия в энергомашиностроении» и учебного пособия для подготовки и аттестации контролеров по неразрушающим и разрушающим методам контроля.
Дополнительные материалы:
Купить ультразвуковые пьезоэлектрические преобразователи и другие приборы неразрушающего контроля можно по официальной цене производителей с доставкой до двери в следующих городах: Москва, Санкт-Петербург, Екатеринбург, Саратов. Амурск, Ангарск, Архангельск, Астрахань, Барнаул, Белгород, Бийск, Брянск, Воронеж, Великий Новгород, Владивосток, Владикавказ, Владимир, Волгоград, Волгодонск, Вологда, Иваново, Ижевск, Йошкар-Ола, Казань, Калининград, Калуга, Кемерово, Киров, Кострома, Краснодар, Красноярск, Курск, Липецк, Магадан, Магнитогорск, Мурманск, Муром, Набережные Челны, Нальчик, Новокузнецк, Нарьян-Мар, Новороссийск, Новосибирск, Нефтекамск, Нефтеюганск, Новочеркасск, Нижнекамск, Норильск, Нижний Новгород, Обнинск, Омск, Орёл, Оренбург, Оха, Пенза, Пермь, Петрозаводск, Петропавловск-Камчатский, Псков, Ржев, Ростов, Рязань, Самара, Саранск, Смоленск, Сочи, Сыктывкар, Таганрог, Тамбов, Тверь, Тобольск, Тольятти, Томск, Тула, Тюмень, Ульяновск, Уфа, Ханты-Мансийск, Чебоксары, Челябинск, Череповец, Элиста, Ярославль и другие города. А так же Республики Казахстан, Белоруссия и другие страны СНГ.
Что такое пэп дефектоскопия
НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ УЛЬТРАЗВУКОВЫЕ ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ
Общие технические требования
Non-destructive testing. Piezoelectric ultrasonic transducers. General technical requirements
* По данным официального сайта Росстандарт
Дата введения 2015-07-01
Предисловие
1 РАЗРАБОТАН Обществом с ограниченной ответственностью «Акустические Контрольные Системы» (ООО «АКС»)
2 ВНЕСЕН Техническим комитетом ТК 371 «Неразрушающий контроль»
3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 8 ноября 2013 г. N 1411-ст
5 ПЕРЕИЗДАНИЕ. Январь 2019 г.
Введение
Стандарт устанавливает основные параметры и характеристики ультразвуковых пьезоэлектрических преобразователей, которыми определяется их назначение и область применения.
Целью данного стандарта является обеспечение взаимозаменяемости и совместимости ультразвуковых пьезоэлектрических преобразователей, выпускаемых различными изготовителями.
1 Область применения
Настоящий стандарт не распространяется на специализированные ПЭП, не относящиеся к типам, приведенным в разделе 0, а также на ПЭП, которые были разработаны и выпущены до введения его в действие.
2 Нормативные ссылки
В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:
ГОСТ 12.1.001 Система стандартов безопасности труда. Ультразвук. Общие требования безопасности
ГОСТ Р 55808 Контроль неразрушающий. Преобразователи ультразвуковые. Методы испытаний
3 Термины и определения
В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями.
3.1 пьезоэлектрический преобразователь: Устройство, предназначенное для преобразования акустического сигнала в электрический и обратно, основанное на применении прямого и обратного пьезоэлектрических эффектов и применяемое для работы в составе средств неразрушающего контроля.
3.2 ПЭП общего назначения: ПЭП, в технических условиях на который не установлен конкретный тип контролируемого изделия или группы изделий.
3.3 специализированный ПЭП: ПЭП, в технических условиях на который установлен конкретный тип контролируемого изделия или группы изделий.
3.4 калибровочный образец (мера): Образец из материала определенного состава с заданными физико-механическими и геометрическими характеристиками, предназначенный для калибровки (поверки) и определения параметров ПЭП и ультразвуковых приборов неразрушающего контроля. Для иммерсионных преобразователей в качестве калибровочного образца используют конструкцию, в состав которой входит иммерсионная ванна.
3.5 номинальная частота: Частота, выбранная изготовителем из стандартизованного ряда, указанного в приложении Б, и применяемая для идентификации ПЭП по основной области его применения.
3.6 испытательный возбуждающий сигнал: Импульс напряжения заданной формы, подаваемый на ПЭП для возбуждения акустических колебаний.
3.7 измерительный эхоимпульс: Временная зависимость напряжения на ПЭП, регистрируемая от стандартизованного отражателя, являющего частью калибровочного образца (меры), после подачи испытательного возбуждающего сигнала и применяемая для определения параметров ПЭП.
3.8 амплитуда эхоимпульса: Максимальное значение огибающей измерительного эхоимпульса.
3.9 длительность эхоимпульса: Интервал времени, в течение которого амплитуда эхоимпульса превышает уровень минус 20 дБ от ее максимального значения.
3.10 частотная передаточная функция: Отношение Фурье-спектра измерительного эхоимпульса к Фурье-спектру испытательного возбуждающего сигнала.
3.11 амплитудно-частотная характеристика: Модуль передаточной функции.
3.12 частота максимума амплитудно-частотной характеристики : Частота, соответствующая максимальному значению амплитудно-частотной характеристики.
3.13 нижняя частота амплитудно-частотной характеристики : Нижняя частота среза амплитудно-частотной характеристики по уровню минус 6 дБ от ее максимального значения.
3.14 верхняя частота амплитудно-частотной характеристики : Верхняя частота среза амплитудно-частотной характеристики по уровню минус 6 дБ от ее максимального значения.
3.16 рабочая частота : Среднеарифметическое значение нижней и верхней частот амплитудно-частотной характеристики.
3.17 относительная полоса пропускания : Отношение полосы пропускания к рабочей частоте, выраженное в процентах.
3.18 коэффициент преобразования : Значение модуля передаточной функции на номинальной частоте.
3.19 реверберационно-шумовая характеристика (РШХ): Временная зависимость электрического напряжения на акустически ненагруженном ПЭП, нормированная на амплитуду испытательного возбуждающего сигнала, поданного на ПЭП.
3.20 нормированная диаграмма амплитуда-расстояние-диаметр (АРД): Семейство зависимостей амплитуды измерительного эхоимпульса на ПЭП от расстояния между ним и дисковым отражателем, построенных для отражателей различных диаметров, и нормированных на амплитуду возбуждающего сигнала.
3.21 акустическая ось: Прямая, проходящая через две точки максимальной амплитуды акустического поля в дальней зоне ПЭП.
3.22 точка выхода: Точка пересечения акустической оси с рабочей поверхностью ПЭП.
3.23 стрела ПЭП: Расстояние от точки выхода наклонного ПЭП до внешней поверхности передней стенки корпуса.
3.24 время задержки в ПЭП: Общее время задержки акустического сигнала при его прохождении через конструктивные элементы ПЭП при излучении и приеме.
3.25 диаграмма направленности ПЭП: Зависимость амплитуды акустического поля ПЭП в дальней зоне от направления относительно точки выхода при неизменном расстоянии от этой точки.
3.26 ширина диаграммы направленности: Угловой размер сектора диаграммы направленности ПЭП в плоскости, проходящей через акустическую ось, в пределах которого значения диаграммы направленности падают не более чем на 3 дБ по отношению к ее значению на акустической оси.
3.27 угол акустической оси: Угол между акустической осью и нормалью к рабочей поверхности преобразователя.
3.28 угол ввода: Угол между нормалью к поверхности меры, на которую установлен преобразователь, и линией, соединяющей ось бокового цилиндрического отражателя в мере с точкой выхода при установке преобразователя в положение, при котором амплитуда эхосигнала от отражателя наибольшая.
3.29 номинальный угол ввода: Угол ввода, выбранный изготовителем из стандартизованного ряда, приведенного в приложении Б, и применяемый для идентификации ПЭП по направленности его акустического поля.
3.30 угол скоса: Угол отклонения проекции акустической оси наклонного ПЭП на его рабочую поверхность от конструктивно заданного направления.
3.31 фокусное расстояние: Расстояние от точки выхода до точки, находящейся на акустической оси, в которой амплитуда акустического поля фокусирующего ПЭП максимальна.
3.32 размеры фокальной области: Продольный (вдоль акустической оси) и поперечный размеры пространственной области вблизи фокуса, на границах которой амплитуда акустического поля падает на 3 дБ по отношению к амплитуде в фокусе.
3.33 диапазон рабочих температур: Диапазон температур, в котором отклонения характеристик ПЭП не выходят за пределы значений, заданных в технических условиях на ПЭП конкретного типа.
4 Классификация ПЭП
4.1 ПЭП классифицируют по следующим признакам:
4.1.1 Классификация по способу осуществления акустического контакта:
4.1.2 Классификация по направлению ввода акустических волн в исследуемый объект:
4.1.3 Классификация по электроакустическому исполнению:
4.1.4 Классификация по наличию фокусировки:
4.1.5 Классификация по основному типу применяемых волн:
4.2 Тип ПЭП определяют сочетанием перечисленных выше признаков.
4.3 Каждому типу ПЭП соответствует условное обозначение, рекомендуемая структура которого приведена в приложении А. Допускается применение других условных обозначений, принятых изготовителем.
5 Технические требования
5.1 ПЭП должны быть изготовлены в соответствии с требованиями настоящего стандарта и технических условий на ПЭП.
5.2 На боковой плоской поверхности наклонных ПЭП, предназначенных для ручного контроля, должна быть нанесена метка или шкала с меткой для обозначения точки выхода.
5.3 На ПЭП должна быть нанесена маркировка согласно приложению А. Маркировка и покрытие ПЭП должны быть стойкими к износу и воздействию контактных жидкостей.