Пэп иных типов

Вопрос 15. Пэп иных типов

Наклонные РС-ПЭП можно условно разделить на две группы: в одну входят ПЭП с излучателем и приемником, расположенными рядом (рис. 9.8, а), в другую — один за другим (рис. 9.8, б). Первую схему называют «Дуэт», вторую «Тандем».

Рис.9.8 Наклонные РС-ПЭП а) с излучателем и приемником, расположенными рядом, б) с излучателем и приемником, расположенными один за другим

В зависимости от траектории распространения ультразвукового пучка отно­сительно поверхности скани­рования, РС-ПЭП типа «Дуэт» называют хордовыми и угловы­ми (рис. 9.9, а, б). Применение хордовых РС-ПЭП возможно только для контроля изделий с большой кривизной поверхно­сти (прежде всего труб с диамет­ром  мм). Принципиаль­ная особенность этих ПЭП — прозвучивание дефекта гори­зонтально поляризованной волной, распространяющейся параллельно стенке трубы. Такие условия распространения ультразвукового пучка выполняются, если расстояние по хорде между точками выхода излучателя И и приемника П  ( — толщина стенки трубы), а призмы наклонены под определенными углами. С целью уменьшения интенсивности поверхностной волны и выравнивания чувствительности по толщине изделия применяют фокусирующие линзы или многослойные призмы с неравномерной скоростью по сечению, перпендикулярному падающему лучу. Благодаря этому при контроле не требуется поперечного сканирования ПЭП, при­чем уровень полезного сигнала таких ПЭП более высокий по срав­нению с известными, что обеспечивает выявление небольших объ­емных и плоскостных дефектов. Например, при прозвучивании шва отраженным от плоскодонного отражателя диаметром  мм лучом на глубине 2 мм уровень полезного сигнала равен 10 ... 12 дБ. Угол призмы данных ПЭП равен 50°, частота 5 МГц, диаметр пьезоэлемента б мм. Радиус кривизны рабочей поверх­ности ПЭП должен быть равен радиусу кривизны наружной поверхности трубы или превышать его на 1 мм.

Рис.9.9 РС-ПЭП типа «Дуэт» а) хордовый, б) угловой

Для контроля тонкостенных изделий ( мм) с небольшой кривизной поверхности  или плоских более эффек­тивны РС-ПЭП с угловым вводом и выравненной чувствительно­стью по высоте и ширине (рис. 9.10). Выравнивание чувствитель­ности обеспечивают выбором угла разворота  таким образом, чтобы средняя и верхняя части шва прозвучивались однократно отраженным центральным лучом, а нижняя часть — прямым периферийным лучом, падающим на дефект под углом . При этом эхо-сигналы от одного и того же отражателя, расположенного в верхней и нижней части шва, должны быть равны. Это условие можно обеспечить выбором соответствующей диаграммы направ­ленности при определенных углах ввода. В соответствии с сформу­лированными условиями разработан алгоритм расчета параметров наклонного РС-ПЭП с выравненной (не хуже ±1,5 дБ) чувстви­тельностью по высоте и ширине шва. Установлено, что подобные ПЭП эффективны для контроля сварных соединений без нижнего валика шва высотой 4 ... 16 мм и шириной 8 ... 18 мм. При этом необходимо использовать всего лишь один ПЭП с параметрами: . Применение такого ПЭП, как и хордового, не требует сканирования поперек шва.

Рекомендуемые материалы

Рис.9.10 РС-ПЭП с угловым вводом и выравненной чувствительно­стью по высоте и ширине

Помимо ПЭП с описанной выше схемой прозвучивания часто используют преобразователи, один пьезоэлемент которых излу­чает, а второй принимает отраженные от дефекта колебания, до­стигающие дефекта и приемника без отражения от внутренней по­верхности. Такие ПЭП называют симметричными.

Рис.9.11 Симметричные ПЭП

ПЭП, один пьезоэлемент которых озвучивает дефект прямым лучом, а второй принимает колеба­ния, отраженные от дефекта и донной поверхности, называют асимметричными.

Рис.9.12 Асимметричные ПЭП

 Связь между конструктивными параметрами (углы  и ) и акустическими (углы  и ) сим­метричного РС-ПЭП определяют согласно выражениям:

                 (9.1)

Для асимметричного преобразователя

                (9.2)

Результаты расчета параметров по выражениям (9.1) и (9.2) приведены на рис. 9.12, а, 6 (сплошные и штриховые линии — соответственно  и ).

На основании полученных данных нетрудно выбрать оптималь­ные значения углов. Критерием выбора является максимум от­ношения . Как следует из анализа зави­симостей, для преимущественного формирования горизонтально поляризованной волны в симметричных ПЭП угол разворота  необходимо уменьшать, а в асимметричных — увеличивать.

Симметричные РС-ПЭП, возбуждающие поперечные и продоль­ные волны, достаточно эффективны при контроле изделий с круп­нозернистой структурой, в первую очередь аустенитных сварных швов. Наклонные РС-ПЭП для возбуждения поверхностных волн являются практически единственным устройством для обнаруже­ния поверхностных и подповерхностных дефектов в тонкостенных анизотропных металлах и сплавах. Применение для этих целей наклонного совмещенного ПЭП крайне затруднено вследствие большого уровня помех, вызванных интерференцией основного и бокового лепестков диаграммы направленности. Для обеспечения максимально возможной чувствительности при выявлении поверхностных дефектов разработаны специальные РС-ПЭП на частоту 5 МГц с углом призмы, равным , и менисковым контактом.

Рис. 9.12

Лекция "7 Технология приготовления блюд азербайджанской кухни" также может быть Вам полезна.

При их применении удается уверенно обнаруживать все плоскост­ные и объемные дефекты, линейные размеры которых 0,7 ... 0,15 мм, выходящие наружу или залегающие на глубине до 1,5 мм.

С целью обнаружения подповерхностных дефектов наиболее эффективно использовать РС-ПЭП типа «Дуэт» для возбуждения головных волн. Требования к размерам пьезоэлементов и призмы аналогичны рассмотренным выше, однако для повышения амплитуды полезных сигналов необ­ходимо увеличить размеры пьезоэлементов и, как следствие, раз­меры призм.

С целью повышения вероятности обнаружения вертикально ориентированных плоскостных дефектов и оценки их формы при контроле толстостенных изделий ( 40 мм) разработан ряд РС-ПЭП типа «Тандем». В этих преобразователях излучающий и приемный пьезоэлементы, будучи кинематически связанными между собой, совершают взаимно противоположное поступательное симметричное движение.

Рис.9.13

Разнообразие в конструкцию ПЭП вносит типораз­мер и конфигурация изделия, различного рода выступы, галтели, буртики, выпуклость и ширина сварного шва, доступность к месту контроля и т. д. Эти особенности обусловливают необходимость до­работки и усовершенствования существующих ПЭП или создания новых конструкций.