Практическая работа № 2

Методики расчета эквивалентной площади и размеров отражателей, коррекция чувствительности ультразвукового дефектоскопа

В ультразвуковом неразрушающем контроле существует целый ряд задач сопоставления норм браковки, размеров отражателей, дефектов, в которых необходимо выполнять расчеты эквивалентной площади, эквивалентных размеров или определять отношение амплитуд эхо-сигналов. Решение таких типичных задач представлено ниже.

Определение эквивалентной площади углового отражателя. Коррекция чувствительности ультразвукового дефектоскопа.

Эквивалентную площадь углового отражателя определяют по формуле, запишем ее еще раз:

S_N = N · (h · b).

Рассмотрим задачу определения размеров зарубки, которая реализует необходимую эквивалентную площадь. Данная проблема возникает при изготовлении стандартных образцов предприятия.

Предположим нужно сделать СОП для контроля стыковых сварных швов толщиной 16 мм по инструкции СТО Газпром 2-2.4-083-2006. Согласно этому документу контроль выполняется наклонным преобразователем П121-2,5-65, максимально допустимая эквивалентная площадь несплошностей 2,5 мм² (уровень качества «B» и «С»).

По графику на рис. 3 определяем, что для угла ввода ПЭП 65° коэффициент N = 0,5.

Теперь, из выражения S_N = N · (h · b) находим площадь вертикальной стенки зарубки:

Далее, учитываем ограничения на соотношение размеров зарубки h/b = 0,5 - 4,0 и выбираем h = 2,0 мм, b = 2,5 мм. В заключение нужно проверить, что размеры зарубки больше длины волны. Скорость поперечных волн в стали составляет С_т = 3260 м/с, частота преобразователя F = 2,5 МГц:

Иногда возникает проблема замены стандартных образцов с зарубками. Например, нужно выполнить контроль сварного шва толщиной 12 мм в грузоподъемном механизме по инструкции РД РОСЭК 001-96. В лаборатории НК нет образца по данный инструкции, зато есть СОП толщиной 12 мм с зарубками 2,0×1,5 мм², предназначенный для контроля других объектов.

Инструкция РД РОСЭК 001-96 предписывает проводить настройку браковочного уровня УЗД по эхо-сигналам от зарубок 2,5×2,0 мм². Воспользуемся свойством углового отражателя, что амплитуда эхо-сигнала от него пропорциональна площади вертикальной стенки. Найдем отношение амплитуд эхо-сигналов от зарубок 2,5×2,0 мм² и 2,0×1,5 мм²:

Выразим это отношение в децибелах:

Теперь понятно, как использовать имеющийся СОП. Необходимо провести настройку опорного уровня чувствительности по эхо-сигналам от зарубок 2,0×1,5 мм² в имеющемся образце, а затем нужно уменьшить чувствительность УЗД на 4 дБ и тогда получим браковочную чувствительность по РД РОСЭК 001-96.

Рассмотрим немного более сложный случай. Необходимо провести ультразвуковой контроль сварного шва толщиной 36 мм в трубопроводе острого пара (на электростанции). В наличие имеется СОП тоже толщиной 36 мм с зарубками 3,0×2,0 мм².

Теплоэнергетическое оборудование контролируют по инструкции РД 34.17.302-97 (ОП №501 ЦД-97), где указано, что в сварных швах толщиной от 26 до 40 мм допускаются несплошности с эквивалентной площадью не более 7 мм². Прозвучивание шва толщиной 36 мм обычно производится преобразователем П121-2,5-50.

Определим площадь зарубки, по которой должна выполняться настройка браковочного уровня. По графику рис. 3 находим N = 1,25. Найдем площадь вертикальной стенки зарубки:

В наличии имеет СОП с зарубками площадью 3,0×2,0 = 6,0 мм². Определим отношение амплитуд эхо-сигналов в децибелах:

Как и в предыдущем случае, можно использовать имеющийся СОП с зарубками 3,0×2,0 мм², настроить по нему опорный уровень чувствительности и потом установить нужный браковочный уровень увеличив чувствительность УЗД на 0,6 дБ.