Ультразвуковой метод контроля.

Ультразвуковой метод контроля.

Общие положения

Ультразвуковая дефектоскопия основана на использовании упругих колебаний, главным образом ультразвукового диапазона частот. Основные виды -теневой, резонансный, свободных колебаний и эхо-метод.

Ультразвуковой метод относится к акустическому виду НК. При неразрушающем контроле колесных пар применяется эхо-метод. Эхо-метод основан на свойстве ультразвуковых колебаний при распространении их в объекте отражаться от находящихся в нем дефектов (трещин, раковин, расслоений, неметаллических включений и т.д.). Колебания, достигающие противоположной стороны объекта, отражаются от его «дна».

Ультразвуковая дефектоскопия для обнаружения дефектов использует упругие колебания и волны.

Акустические колебания - это механические колебания частиц среды вокруг своего положения равновесия, а акустические волны - распространение в этой среде механического возмущения (деформации).

Упругие волны могут возникать в любой среде:

твердой (металлы, органическое стекло, грунт);

жидкой (вода, масло, спирт и т.д.);

газообразной (воздух).

Основное свойство упругих волн состоит в том, что в волне осуществляется перенос энергии без переноса вещества. Упругие волны характеризуются следующими параметрами:

длиной волны ά , м, мм

частотой f, Гц, МГц,

скоростью распространения с, м/с, мм/мкс.

Они связаны между собой простым соотношением:

ά = c/f

В зависимости от упругих свойств среды, в ней могут возникать упругие волны различных видов, отличающиеся направлением смещения колеблющихся частичек. В связи с этим различают:

продольные;

поперечные (или сдвиговые);

поверхностные;

нормальные и другие волны.

В ультразвуковой дефектоскопии чаще всего используют продольные и поперечные волны.

Если колебания частичек среды совпадают с направлением распространения волны, то волна называется продольной.. Такая волна может быть возбуждена в твердом теле, жидкой и газообразной средах.

Если колебания частичек среды перпендикулярны направлению распространения волны, то такая волна называется поперечной. Она может быть возбуждена только в твердом теле, которое способно упруго сопротивляться деформации сдвига.

При ультразвуковой дефектоскопии металлоконструкций используются звуковые волны частотой 0,5-10 МГц.

Введение ультразвука в объект осуществляется с помощью элементов, которые обладают способностью преобразовывать подводимое к ним электрическое напряжение в механические колебания и наоборот. Такое свойство называется пьезоэлектрическим эффектом, а сами элементы называются пьезоэлементами.

При введении звуковых колебаний в объект между искателем и объектом должен быть хороший акустический контакт, что осуществляется смазыванием контактирующих поверхностей маслом, так как даже самая тонкая прослойка воздуха препятствует проникновению волн за счет эффекта преломления.

К средствам, которые используются при УЗК, относятся:

- ультразвуковые дефектоскопы;

- стандартные образцы для настройки дефектоскопа;

- вспомогательные приспособления.

Для УЗК используются дефектоскопы, укомплектованные прямыми (нормальными) и наклонными пьезоэлектрическими преобразователями с различным углом ввода ультразвукового луча, работающие на частоте более 0,16 Мгц.

Стандартные образцы СО-2 и СО-3Р применяются для измерения и проверки основных параметров аппаратуры.

СО-2 и СО-3Р изготовлены из стали 20 используются для определения:

- условной чувствительности;

- величины мертвой зоны;

- погрешности глубиномера;

- угла ввода луча;

- ширины основного лепестка диаграммы направленности.

Основными измеряемыми характеристиками выявленного дефекта являются:

• эквивалентная площадь дефекта или амплитуда эхо-сигнала от дефекта с учетом расстояния до него;

• координаты дефекта;

• условный размер дефекта;

• условное расстояние между дефектами;

• количество дефектов на единицу длины.

Эквивалентная площадь дефекта определяется по амплитуде эхо-
сигнала путем сравнения ее с амплитудой эхо-сигнала от искусственного дефекта в образце.

Условными размерами выявленного дефекта являются:

- условная протяженность L;

- условная ширина X;

- условная высота Н.

УЗК колесных пар проводиться в соответствии с Руководством РД 07.09-97 и изменения №№1,2,3; РД32.174-2001 «Неразрушающий контроль деталей вагонов. Общие положения»; технологических инструкции по ультразвуковому контролю колесных пар вагонов программируемым дефектоскопом «Пеленг» УД2-102; технологических инструкции по ультразвуковому контролю колесных пар вагонов дефектоскопом-томографом УД – 4Т.

Процесс ультразвуковой дефектоскопии происходит с помощью излучения в проверяемое изделие и обратного приема отраженных или рассеянных упругих волн. Излучение и прием ультразвуковых волн осуществляется с помощью устройств, осуществляющих преобразование электрических ультразвуковых сигналов в механические упругие колебания и обратно. Устройства, выполняющие такие преобразования, называют электроакустическими преобразователями.

К проведению ультразвукового контроля (УЗК) допускаются дефектоскописты 5-6 разряда, на которых возложена ответственность за выполнение и оформление результатов УЗК.

В вагонном ремонтном депо Поворино применяют следующие ультразвуковые дефектоскопы и вспомогательные устройства: УД2-102 «Пеленг», УДС2-32, УД4-Т, УСК-4, УСК4-Т. Для проведения контроля колесных пар и их элементов дефектоскоп должен быть укомплектован следующим оборудованием:

-источником питания для подзарядки встроенной батареи;

-переходными кабелями для подключения ПЭП; специализированным кабелем для подключения дефектоскопа к ПЭВМ;

-специализированной программой «Рапорт» для распечатки результатов контроля;

-комплектом ПЭП.

Для получения достоверных результатов ультразвукового контроля важно знать и правильно установить рабочие режимы дефектоскопа. Для определения уровней браковочной чувствительности при работе дефектоскопа с используемыми экземплярами ПЭП на участке дефектоскопирования есть контрольный образец (КО) осей 07.09.01-РУ-1 и 07.09.01-РУ-1Ш, КО колес 07.09.02, КО 07.09.03 которые изготовлены в соответствии Руководства РД-07.09-97. КО аттестованы и ежегодно поверяются.

В качестве материалов и вспомогательного инструмента при проведении УЗК элементов колесных пар применяется:

- гипоидная смазка по ГОСТ 23652-79, масло индустриальное, машинное масло или любые жидкие среды без примесей;

-рулетка металлическая, линейка металлическая;

-щетка металлическая, щетка волосяная, скребок;

-обтирочный материал;

-шлифовальная шкурка;

-мелки или краска;

-переносная лампа напряжением 36В.

На позиции дефектоскопирования обеспечен удобный доступ к участкам колесной пары, подлежащим осмотру и контролю. Для перемещения колесных пар внутри цеха используются кран-балки, поворотные устройства.

На рабочем месте дефектоскописта находятся техкарты на контроль элементов колесных пар. Рабочие места оборудованы шкафами для хранения дефектоскопов, устройств, пьезоэлектрических преобразователей (ПЭП), материалов, вспомогательного инструмента.

УЗК осей колесных пар с демонтажем буксового узла со снятыми кольцами включает в себя УЗК средней части и дальней подступичной части, кроме зоны под внешней кромкой ступицы (выполняют путем сканирования комбинированным ПЭП или прямым – частота -2,5 МГц, угол ввода -0º по торцу (зарезьбовой канавке) оси, браковочная чувствительность соответствует выявлению эталонного отражателя - поперечного пропила глубиной 4мм на расстоянии 1710-1770мм от поверхности сканирования); УЗК ближней шейки и предподступичной части (выполняют путем сканирования комбинированным или прямым ПЭП – частота -2,5 МГц, угол ввода -0º по торцу (зарезьбовой канавке) оси, браковочная чувствительность соответствует выявлению эталонного отражателя и - поперечного пропила глубиной 1мм на расстоянии 150-165мм от поверхности сканирования); УЗК подступичной части оси в зоне под внешней кромкой ступицы (выполняют путем сканирования наклонным ПЭП – частота -2,5 МГц, угол ввода -50º по цилиндрической поверхности шейки оси, браковочная чувствительность соответствует выявлению эталонного отражателя- поперечного пропила глубиной 1,5мм) подтверждающий контроль шейки оси преобразователь 0˚ частота 5 МГц, зона под внутренней кромкой ступицы, при этом ПЭП устанавливают на цилиндрическую поверхность средней части оси.

УЗК осей колесных пар без демонтажа буксового узла включает в себя УЗК средней части и дальней подступичной части, кроме зоны под внешней кромкой ступицы (выполняют путем сканирования комбинированным ПЭП или прямым – частота -2,5 МГц, угол ввода -0º по торцу (зарезьбовой канавке) оси, браковочная чувствительность соответствует выявлению эталонного отражателя - поперечного пропила глубиной 4мм на расстоянии 1710-1770мм от поверхности сканирования); УЗК ближней шейки и предподступичной части (выполняют путем сканирования комбинированным или прямым ПЭП – частота -2,5 МГц, угол ввода -0º по торцу (зарезьбовой канавке) оси, браковочная чувствительность соответствует выявлению эталонного отражателя- поперечного пропила глубиной 1мм на расстоянии 150-165мм от поверхности сканирования); УЗК ближней подступичной части оси в зоне под внешней кромкой ступицы (выполняют путем сканирования наклонным или комбинированным ПЭП – частота -2,5 МГц, угол ввода -18º по зарезьбовой канавке ( ось РУ-1) или по торцу оси (ось РУ-1Ш), браковочная чувствительность соответствует выявлению эталонного отражателя- поперечного пропила глубиной 3мм на расстоянии 280-330мм от поверхности сканирования);

УЗК ободьев колес с целью выявления приповерхностных дефектов выполняют путем установки наклонного ПЭП- частота -0,4 МГц, угол ввода -90º на поверхность катания колеса, браковочная чувствительность соответствует выявлению эталонного отражателя- отверстия Ø7мм глубиной 3мм, расположенного на поверхность катания колеса;

УЗК ободьев колес, с целью выявления внутренних дефектов, выполняют путем сканирования наклонным ПЭП - частота -2,5 МГц, угол ввода -40º, внутренней боковой поверхности обода, контрольный отражатель - для юстировки ПЭП П121-2,5-40 засверловка Ø4±0,3мм глубиной 5±0,3мм, расположенный на внутренней поверхности боковой грани обода на расстоянии 50±3мм от вершины гребня. Контрольный отражатель для проверки работоспособности ПЭП П121-2,5-40-пропил глубиной 3±0,5мм, расположенный на сопряжении поверхности катания с внешней боковой гранью обода.

УЗК приободной зоны дисков цельнокатаных колес выполняют путем сканирования наклонным ПЭП - частота -1,25 МГц, угол ввода -90º по внутренней поверхности диска колеса. Юстировка положения ПЭП в устройстве УСК и проверка работоспособности аппаратуры проводится на участке цельнокатаного колеса, подготовленного к контролю при отсутствии дефектов в приободной зоне диска колеса.

Ультразвуковой метод контроля включает следующие основные технологические операции:

-подготовка к проведению контроля (подготовка дефектоскопа; подготовка деталей к контролю);

-проведение контроля (сканирование зоны контроля с помощью пъезоэлектрического преобразователя (ПЭП) по заданным траекториям, расшифровку результатов контроля).

- оценка и оформление результатов контроля.

Подготовка дефектоскопов включает в себя внешний осмотр, проверку работоспособности и настройку с помощью КО и СОПов.

Подготовка деталей к контролю. Детали должны быть очищены от загрязнений до металла с помощью металлических или волосяных щеток или с применением моечных машин. Детали, подвергавшиеся машинной мойке, дополнительно очищают вручную, если на подлежащей контролю поверхности этих деталей остаются загрязнения.

Для очистки поверхностей диска рекомендуется использовать дробеструйный метод.

Перед проведением ультразвукового контроля проводят осмотр деталей с целью выявления рисок, задиров, электроожоги, забоины, при необходимости применяют лупы с кратностью увеличения не менее четырех. Выявленные при визуальном осмотре дефекты устраняют зачисткой или другими методами в соответствии с НТД по техническому обслуживанию и ремонту вагонов и их составных частей.

Детали с обнаруженными при осмотре недопустимыми дефектами ультразвуковому контролю не подлежат. Оси колесных пар с электроожогом в любо части подлежат исключению из инвентаря.

Перечень элементов колесных пар и методик их ультразвукового контроля указан в таблице

Наименование детали элемента

Зона контроля Дефекты, подлежащие выявлению

Виды работ при которых проводится контроль

Метод схема прозвуч.

Нормы на отбраковку эталонный отражатель

Дефектоскоп, уст-во

12 Следующая ⇒