Ультразвуковой дефектоскоп: устройство, принцип работы и возможности прибора

Ультразвуковой дефектоскоп — это цифровой переносной или портативный прибор общего назначения для неразрушающего контроля материалов и изделий. Он генерирует ультразвуковые волны, принимает отраженные от неоднородностей сигналы и отображает их на экране. По параметрам полученного сигнала специалист определяет наличие дефекта, его расположение, глубину залегания и другие характеристики.

Как устроен дефектоскоп для ультразвукового контроля

Ультразвуковой дефектоскоп представляет собой портативный электронный прибор, работающий с пьезоэлектрическими преобразователями (ПЭП). В современных цифровых моделях основные функции контроля выполняет электронная часть прибора, а результаты отображаются на дисплее.

Основные элементы дефектоскопа:

• Синхронизатор — задает временную последовательность работы функциональных узлов прибора и формирует управляющие импульсы.
• Генератор зондирующих импульсов — вырабатывает электрические импульсы, которые возбуждают пьезоэлемент преобразователя и вызывают ввод ультразвуковых колебаний в объект контроля.
• Приемно-усилительный тракт — принимает электрические сигналы от преобразователя, усиливает их и подготавливает к дальнейшей обработке. В него входят: усилитель высокой частоты, детектор, видеоусилитель и другие элементы.
• Глубиномер — определяет координаты отражателя по времени между излучением зондирующего импульса и приемом отраженного сигнала.
• Система автоматической сигнализации дефектов (АСД) — отслеживает сигналы в заданной зоне контроля и подает световой или звуковой сигнал при достижении установленного порога.
• Память — хранит настройки прибора и результаты контроля, включая сохраненные сканы развертки.
• Система питания — обеспечивает работу от электросети или встроенного аккумулятора.
• Дисплей — отображает результаты контроля и рабочую информацию в виде развертки и измеряемых параметров.

Кроме аппаратной части, в современных дефектоскопах есть программное обеспечение и интерфейс управления, разъемы для проводного и беспроводного обмена данными с другими устройствами. Это позволяет переносить сохраненные настройки и результаты контроля на компьютер для дальнейшей обработки.

Возможности ультразвуковых дефектоскопов общего назначения

Основные возможности приборов:

• Выявление несплошностей. Дефектоскоп принимает отраженные эхо-сигналы и позволяет обнаруживать дефекты в контролируемом объекте.
• Определение положения дефекта. По времени прохождения ультразвука прибор рассчитывает глубину залегания отражателя, а также расстояние до него по лучу и по сканируемой поверхности.
• Оценка характеристик дефекта. Прибор измеряет амплитуду эхо-сигнала и позволяет определять условные размеры несплошности и ее пространственное положение.
• Настройка чувствительности. В зависимости от требований к контролю можно использовать временную регулировку чувствительности (ВРЧ), АРД-диаграммы или кривую амплитуда–расстояние (АРК, DAC).
• Настройка параметров контроля. Оператор может задавать тип ПЭП и его рабочую частоту, скорость ультразвука в материале, параметры развертки и другие характеристики, необходимые для проведения контроля.
• Визуализация сигналов. Дефектоскоп отображает результаты в виде различных типов разверток. Базовой является А-развертка, а в более функциональных приборах доступны B-, C-, D-, S- и другие виды визуализации.
• Автоматическая сигнализация. АСД позволяет задать зону контроля и порог срабатывания. Если амплитуда сигнала достигает установленного уровня, прибор подает световой и звуковой сигнал.
• Сохранение результатов. В памяти можно хранить настройки, сканы развертки и другие данные контроля. Сохраненные файлы затем можно передавать на компьютер через предусмотренные интерфейсы.
• Автономная работа. Переносные приборы могут работать от встроенного аккумулятора, что позволяет проводить контроль без постоянного подключения к электросети.
• Работа с разными ПЭП. Ультразвуковые дефектоскопы подключаются к пьезоэлектрическим преобразователям различных типов. Для совместимых ПЭП прибор может загружать заранее заданные параметры, после чего оператор проверяет их на калибровочном образце.
• Работа в разных режимах контроля. Современные приборы общего назначения могут применяться при ручном ультразвуковом контроле, а отдельные модели поддерживают механизированный и автоматизированный контроль.

Возможности конкретного ультразвукового дефектоскопа зависят от его комплектации и функциональности. При выборе прибора важно учитывать не только наличие отдельных функций, но и требования нормативной документации и операционной технологической карты для конкретного объекта контроля.

Сферы применения ультразвукового дефектоскопа

При проведении контроля на объектах повышенной опасности используют дефектоскопы, соответствующие установленным отраслевым требованиям. Прибор должен быть допущен к применению на соответствующих объектах и внесен в предусмотренный для них реестр средств неразрушающего контроля. Например, такие реестры существуют в «Газпроме», «РЖД» и других организациях.

Ультразвуковые дефектоскопы общего назначения применяют для неразрушающего контроля материалов, деталей, сварных соединений и конструкций. Конкретная область применения зависит от типа объекта, его материала и требований к контролю.

Основные сферы применения:

• Машиностроение — контроль деталей и узлов машин, поковок, отливок и других металлических изделий.
• Металлургия — проверка металлопроката и заготовок на внутренние несплошности.
• Сварочное производство — контроль сварных соединений для выявления трещин, непроваров, несплавлений и других дефектов.
• Строительство — контроль металлических конструкций и отдельных строительных элементов.
• Нефтегазовая отрасль — контроль трубопроводов, резервуаров и другого оборудования.
• Энергетика — проверка оборудования и конструкций, для которых требуется выявление внутренних дефектов без разрушения объекта.
• Транспортное машиностроение — контроль деталей и узлов транспортных средств.
• Ремонт и техническая диагностика — проверка эксплуатируемых деталей, оборудования и конструкций для обнаружения скрытых повреждений.

Для контроля разных объектов используют подходящие преобразователи и режимы работы дефектоскопа.

Как настроить ультразвуковой дефектоскоп для РУЗК эхо-методом

Точный порядок настройки глубиномера и чувствительности определяется нормативной технической документацией и операционной технологической картой для конкретного объекта.

После подключения ПЭП общий алгоритм настройки дефектоскопа для ультразвукового контроля выглядит так:

1. Выбрать тип развертки и режим детектирования сигнала. При работе с А-сканом выбирают способ обработки принимаемого сигнала: отрицательное, положительное или полное детектирование. Также может использоваться радиорежим без специального детектирования.
2. Выбрать измеряемые параметры. В зависимости от задачи прибор может показывать амплитуду эхо-сигнала, глубину залегания несплошности, расстояние по поверхности ввода, путь по лучу, эквивалентную площадь и другие характеристики.
3. Настроить шкалу развертки. Выбирают единицу измерения — глубину, путь по лучу или время — и задают длительность и задержку развертки в соответствии со схемой прозвучивания. При необходимости эти параметры корректируют по ходу настройки и контроля.
4. Ввести скорость ультразвука в материале объекта контроля. В прибор задают скорость распространения ультразвука с учетом материала объекта. Конкретное значение зависит не только от материала, но и от технологии его изготовления, анизотропии и толщины. Для более точной настройки некоторые приборы позволяют выполнить автоматическую калибровку скорости.
5. Выбрать тип ПЭП и рабочую частоту. В зависимости от задачи используют совмещенный, раздельно-совмещенный или раздельный преобразователь и задают его рабочую частоту.
6. Определить параметры ПЭП на калибровочном образце. Для прямого ПЭП проверяют время задержки в протекторе, для раздельно-совмещенного — время задержки в призмах. Для наклонного ПЭП дополнительно определяют точку выхода, стрелу, время задержки в призме и угол ввода.
7. Настроить чувствительность. В зависимости от требований НТД и ОТК используют ВРЧ, АРД-диаграммы или АРК (DAC). Там же устанавливают предусмотренные методикой уровни чувствительности — например, поисковый и контрольный.
8. Сохранить сканы развертки и параметры настройки. Сохраняют изображения развертки, на которых видны установленные параметры. Если этого требует нормативная документация, файлы прикладывают к заключению по результатам УЗК. Настройки также можно сохранить в памяти дефектоскопа.

Настройку дефектоскопа и определение параметров ПЭП проводят при той же температуре, при которой будет выполняться контроль. Изменение температуры влияет на скорость ультразвука и, в случае наклонных ПЭП, может привести к отклонению фактического угла ввода от номинального.

Важно! В этом разделе описаны общие рекомендации. Для точной настройки ультразвукового дефектоскопа изучите инструкцию, паспорт прибора. При необходимости обратитесь в службу технической поддержки производителя.

Как выбрать ультразвуковой дефектоскоп

Выбор начинают не с характеристик конкретного прибора, а с требований к контролю. Один и тот же прибор может подходить для одной задачи и не соответствовать требованиям другой. Сначала определяют, что именно предстоит контролировать и по какой нормативной документации.

При выборе стоит проверить:

1.  Соответствие НТД и ОТК. Прибор должен обеспечивать параметры, предусмотренные для конкретного объекта и метода контроля.

2.  Поддерживаемые ПЭП. Проверьте, можно ли подключить преобразователи, которые предусмотрены вашей методикой контроля.

3.  Необходимые виды развертки. Для разных задач могут потребоваться А-, B-, C-, D-, S- и другие виды визуализации. Не стоит переплачивать за функции, которые не используются в работе.

4.  Документирование результатов. Если результаты контроля нужно сохранять, проверьте объем памяти, возможность сохранять сканы и настройки, а также переносить файлы на компьютер.

5.  Условия эксплуатации. Для выездного контроля имеют значение время автономной работы, масса и габариты прибора, прочность корпуса и степень защиты от пыли и влаги.

6.  Метрологическое обеспечение и допуск к работе. Перед покупкой нужно проверить соответствие прибора отраслевым требованиям и наличие его в необходимых реестрах. Для отдельных организаций действуют собственные реестры средств НК.

7.  Техническая поддержка и сервис. Узнайте, где находится сервисная служба, как организованы гарантийный и послегарантийный ремонт и доступны ли запасные части.

8.  Опыт эксплуатации. Перед покупкой полезно узнать мнение дефектоскопистов, которые уже работают с выбранной моделью. Это помогает оценить прибор не только по заявленным характеристикам, но и по удобству практической работы.

Прибор должен соответствовать конкретным задачам контроля и требованиям документации, по которой этот контроль проводится.

Обучение работе с ультразвуковым дефектоскопом

Для начинающих дефектоскопистов особенно важна практика под руководством опытного наставника. При работе с разными объектами, материалами, нормативной документацией и технологическими картами специалист постепенно осваивает программное обеспечение прибора, быстрее находит нужные настройки и учится правильно сохранять и обрабатывать результаты контроля.

При возникновении вопросов можно обратиться за помощью к службе технической поддержки производителя. Многие производители также проводят дополнительное обучение дефектоскопистов, семинары, мастер-классы и вебинары.

Важно учитывать, что само знакомство с прибором не заменяет практический опыт проведения УЗК. Навыки работы формируются по мере выполнения контроля на разных объектах и освоения различных методик.