Главная -> Словарь

Ультразвукового структурного

Центральной лабораторией физических методов исследования и контроля НИИхимаша в содружестве с другими институтами отрасли и заводами проведены обширные исследования, направленные на дальнейшее развитие методов и создание специальных средств неразрушающего контроля химической и нефтяной аппаратуры и внедрение их в производство. Например, разработанные приборы, такие, как альфа-фазометр, ферритометр ФА-1, ультразвуковой структурный анализатор ДСК-1 и другие, широко применяются не только на заводах отрасли, но и в других отраслях промышленности.

Для оценки структурного . Исследование затухания ультразвуковых колебаний в металле шва и околошовной зоне структурным анализатором дает возможность выбрать оптимальную частоту ультразвука, обеспечивающую наибольшую чувствительность контроля.

4. УЛЬТРАЗВУКОВОЙ СТРУКТУРНЫЙ АНАЛИЗ МАТЕРИАЛОВ И ИЗДЕЛИЙ

В пятидесятые годы в НИИхиммаше был разработан относительный метод ультразвукового структурного анализа, который значительно упростил контроль структуры металлов и изделий, повысил его надежность и производительность . В тот же период был создан первый широкодиапазонный ультразвуковой структурный анализатор с диапазоном частот от 0,7 до 11,2 МГц .

Относительный метод ультразвукового структурного анализа получил широкое применение в заводской практике и внесен в ГОСТ 5639—65 «Сталь. Методы выявления и определения величины зерна» и ГОСТ 6032—75 «Сталь. Методы испытания на межкристаллитную коррозию аустенитных, аустенитно-феррит-ных и аустенитно-мартенситных коррозионно-стойких сталей». Ультразвуковой структурный анализ некоторых материалов, например серых и высокопрочных чугунов, можно проводить и путем измерения скорости распространения ультразвуковых колебаний.

Ультразвуковой структурный анализатор ДСК-1 по сравнению с обычным дефектоскопом имеет ряд особенностей:

Для контроля мелкозернистых металлических материалой и изделий НИИхиммашем совместно с ВНИИНКом создан переносной ультразвуковой структурный анализатор АСК-1 с частотой ультразвука 10 и 20 МГц , предназначенный для контроля структуры металлов в лабораторных и производственных условиях. Для работы с прибором применяют прямые, наклонные и раздельно-совмещенные головки, а также блок иммерсионных головок с переменными углом и базой. Рабочие частоты головок 10 и 20 МГц . Основные размеры прибора 400X X 273X500 мм, масса 22 кг.

ВНИИНКом в содружестве с НИИхиммашем создан ультразвуковой структурный анализатор УС-12И для контроля структуры серых, высокопрочных чугунов и крупнозернистых материалов. Прибор работает в диапазоне частот от 0,25 до 5 МГц. Обеспечение необходимой точности и оперативности измерений коэффициента затухания достигается применением электронной схемы измерения логарифма отношения амплитуд двух импульсов и схемы автоматического деления этого отношения на толщину изделия. Измерение скорости УЗК осуществляется путем счета числа импульсов УЗК, многократно отраженных от плоскопараллельных граней изделия, вмещающихся в интервал времени, пропорциональный толщине изделия. Результат измерения индицируется на цифровом индикаторе. В приборе реализован разработанный НИИхиммашем относительный двухчастотный метод ультразвукового структурного анализа. Структурный анализатор выполнен на полупроводниковых приборах и микросхемах.

За рубежом ультразвуковой структурный анализ еще не получил широкого применения в промышленных условиях, хотя, по литературным и патентным данным, известны ряд приборов и установок, применяемых для этой цели. Так, дефектоскопы, производимые фирмами Карл Дойч Крауткремер и др., снабжены аттенюаторами для измерения затухания. В приведенных ниже работах зарубежных авторов описано в основном использование прибора УСИП-10В фирмы Крауткремер с диапазоном частот от 1 до 12 МГц. Этот прибор снабжен набором прямых и наклонных искателей для возбуждения продольных, сдвиговых и поверхностных ультразвуковых волн,

Для исследования использовали дефектоскоп УДМ-1 с частотами 0,8; 1,8; 2,5 и 5 МГц и ультразвуковой структурный анализатор-дефектоскоп УСАД-61 с частотами 0,65—-10 МГц. В процессе изучения способов ввода ультразвуковых колебаний в трубы применяли нормальные цилиндрические, а также наклонные призматические искатели, посылающие ультразвуковые колебания под некоторым углом к поверхности изделия.

Ультразвуковой структурный анализ слоистых материалов.

мической обработки, можно приблизительно оценить структуру металла и выбрать оптимальную частоту ультразвука. Величину зерна контролируемого металла можно определить с помощью ультразвукового структурного анализатора, например

Для контроля структуры материалов в большинстве случаев используют влияние структуры и фазового состава на затухание или скорость распространения ультразвуковых колебаний в металлах и сплавах. Предпосылкой возможности ультразвукового структурного анализа металлов явились теоретические и экспериментальные исследования процессов поглощения и рассеяния ультразвука в поликристаллических материалах, проведенные отечественными и зарубежными учеными . В тот же период был создан первый широкодиапазонный ультразвуковой структурный анализатор с диапазоном частот от 0,7 до 11,2 МГц .

Относительный метод ультразвукового структурного анализа получил широкое применение в заводской практике и внесен в ГОСТ 5639—65 «Сталь. Методы выявления и определения величины зерна» и ГОСТ 6032—75 «Сталь. Методы испытания на межкристаллитную коррозию аустенитных, аустенитно-феррит-ных и аустенитно-мартенситных коррозионно-стойких сталей». Ультразвуковой структурный анализ некоторых материалов, например серых и высокопрочных чугунов, можно проводить и путем измерения скорости распространения ультразвуковых колебаний.

Первый подобный прибор, названный ультразвуковым широкодиапазонным структурным анализатором, был разработан НИИ-химмашем в 1958 г. . Широкий диапазон частот ультразвука в новом приборе позволил значительно увеличить возможности ультразвукового структурного анализа металлов. Исследования опытного образца прибора показали, в частности, возможность контроля величины зерна в стали, величины и формы графитных включений в чугунах, глубины межкристал-литной коррозии и пр. не только на образцах, но и в изделиях непосредственно в цеховых условиях с достаточной для практики точностью .

Новый прибор отличался от применявшихся в тот период ультразвуковых дефектоскопов не только тем, что имел широкий диапазон частот, но и возможностью работы с одним искателем на нескольких частотах, что практически исключало влияние на результаты контроля качества акустического контакта при использовании относительного метода структурного анализа. Дальнейшее совершенствование этого прибора привело к созданию ультразвукового структурного анализатора УСАД-61, на базе которого В НИИН Ком совместно с НИИхиммашем был разработан первый промышленный образец прибора ДСК-1 с рабочей частотой УЗК 0,65; 1,25; 2,5; 5 и 10 МГц.

величины зерна в особотонко-стенных трубах изхромоникеле-вых аустенитных сталей в иммерсионном варианте с использованием нормальных волн . Дальнейшее развитие этих работ позволило ВНИИНКу создать ультразвуковую иммерсионную установку «Кристалл-1» для контроля величины зерна в особотонкостенных трубах. В настоящее время автоматизированные установки типа «Кристалл» применяют на трубных заводах. Диапазон рабочих частот УЗ К этих установок составляет 5—25 МГц. Вопросы автоматического ультразвукового структурного анализа в настоя-

ВНИИНКом в содружестве с НИИхиммашем создан ультразвуковой структурный анализатор УС-12И для контроля структуры серых, высокопрочных чугунов и крупнозернистых материалов. Прибор работает в диапазоне частот от 0,25 до 5 МГц. Обеспечение необходимой точности и оперативности измерений коэффициента затухания достигается применением электронной схемы измерения логарифма отношения амплитуд двух импульсов и схемы автоматического деления этого отношения на толщину изделия. Измерение скорости УЗК осуществляется путем счета числа импульсов УЗК, многократно отраженных от плоскопараллельных граней изделия, вмещающихся в интервал времени, пропорциональный толщине изделия. Результат измерения индицируется на цифровом индикаторе. В приборе реализован разработанный НИИхиммашем относительный двухчастотный метод ультразвукового структурного анализа. Структурный анализатор выполнен на полупроводниковых приборах и микросхемах.

Из табл. 7 видно, что разбраковку изделий с мелкозернистой структурой следует производить по коэффициенту / — по коэффициентам /Сз и /С2. Коэффициент К\ позволяет оценивать величину зерна в весьма крупнозернистых материалах . Особенности относительного метода ультразвукового структурного анализа были рассмотрены на примере контроля величины зерна в образцах из нержавеющей хромо-никелевой стали с использованием прибора без аттенюатора. При переходе от контроля образцов к контролю изделий необходима корректировка методики в зависимости от формы, размеров и материала изделия. Так как в условиях производства ста-. вится конкретная, но часто более узкая задача, то методика контроля значительно упрощается.

При относительном методе ультразвукового структурного анализа металлов частоты ультразвуковых колебаний выбирают в диапазоне, зависящем от размера структурных составляющих или от величины зерна металла. При массовом контроле труб, когда необходимо лишь определить соответствие величины зерна металла действующим техническим условиям, можно пользоваться двумя частотами ультразвука /\ и f2 - Эти частоты выбирают так, чтобы при соответствующем режиме работы прибора структурный коэффициент K.=Afz/Af1 был больше нуля при допустимой величине зерна и равен нулю при недопустимой величине зерна. Каждой величине зерна по шкале ГОСТ соответствуют ориентировочные границы среднего диаметра зерна .

На рис. 50 'представлены результаты исследования частотной зависимости затухания ультразвуковых колебаний в сером чугуне и стали СтЗ. Как видно из рис. 50, затухание ультразвука резко возрастает с увеличением частоты ультразвуковых колебаний, что позволяет применить относительный метод для ультразвукового структурного анализа чугунов . На рис. 51, а дана зависимость относительной скорости ультразвуковых колебаний от размера графитных