Московское подразделение, Центральный офис
Кликните для просмотра информации о подразделении
Область поиска:Каталог продукции Сайт
ООО РДМ-контактООО РДМ Контакт
Неразрушающий контроль для железных дорог
тел. +7(968) 774-02-05
RU | EN
Главная          О компании          Продукция          Услуги          Информация          Обучение          Контакты
О Компании
О нас

Наши партнеры

Наши научные статьи


Регистрация эха

Бросалин Андрей

Руководитель Южного подразделения ООО «РДМ-контакт», кандидат технических наук

Петронюк Юлия

Научный консультант ООО «РДМ-контакт», кандидат физико-математических наук

Сегодня ни одно промышленное предприятие в своей системе обеспечения качества не обходится без ультразвуковых методов контроля. Одним из ключей к высокой эффективности УЗК является конструкция и качество ультразвуковых пьезопреобразователей.

В современной системе обеспечения качества необходимый ультразвуковой контроль производится на рельсосварочных предприятиях и в ходе эксплуатации рельсов, уложенных в пути. Преимуществом УЗ-метода по сравнению с другими является высокая скорость и неразруша-ющий способ контроля, и главное — возможность выявлять дефекты в объеме, определять их тип, расположение, размеры. В этой ситуации естественным является многообразие схем про-звучивания и конструкций датчиков, которые предлагают производители дефектоскопной техники для того, чтобы сделать процедуру контроля максимально эффективной.

В состав любого ультразвукового дефектоскопа входит ультразвуковой преобразователь — устройство, которое преобразует электрический (акустический) сигнал в акустический (электрический). Наиболее широко распространенные пьезоэлектрические преобразователи (ПЭП) работают на принципе пьезоэлектрического эффекта. По общепринятой классификации (ГОСТ 26266-90, [1]) ПЭП подразделяются на преобразователи общего назначения и специализированные, в зависимости от того, установлен или нет конкретный тип контролируемого изделия в технических условиях. Ультразвуковые пьезопреобразо-ватели, используемые на предприятиях железнодорожной отрасли, относятся к специализированным и предназначены для работы совместно с ультразвуковыми дефектоскопами различныхтипов. В связи с этим актуальным оказывается разделение ПЭП на ручные и сменные, встраиваемые в специализированные блоки дефектоскопов. При переходе к автоматизированным средствам контроля (РДМ-22, Авикон-11, АДМ) с целью обеспечения высокой скорости контроля и качества акустического контакта, из отдельных ПЭП формируется следящая система, обеспечивающая оптимальную схему про-звучивания, выполненная в виде блока преобразователей со встроенной подачей иммерсионной жидкости, защитой от истирания и тому подобного.

Следящая система ультразвукового дефектоскопа-тележки УДС2-РДМ-22 для сплошного контроля рельсов. Сменные пьезоэлектрические преобразователи с разными углами ввода встраиваются в блоки следящей системы, на каждый рельс приходится два блока по три ПЭП в каждом

По способу осуществления акустического контакта ПЭП подразделяются на контактные, иммерсионные и бесконтактные, в зависимости от наличия зазора между датчиком и объектом контроля и заполнения этого зазора иммерсионной (контактной) жидкостью. Как правило, пьезоэлектрические преобразователи, используемые для контроля рельсов, являются контактными. Такой способ ввода ультразвукового излучения обеспечивает высокую чувствительность контроля, меньший расход жидкости по сравнению с иммерсионными ПЭП, но требует чистой поверхности ввода (без грязи и коррозии).

По направлению ввода звуковых колебаний в исследуемый объект ПЭП подразделяются на прямые, наклонные и комбинированные. Прямые излучатели применяются в толщинометрии, при этом регистрируется эхо от донной поверхности, или для выявления дефектов, ориентированных параллельно поверхности ввода. Прямые преобразователи часто встраиваются в автоматизированные системы контроля, с их помощью можно с высокой точностью определять наличие акустического контакта между объектом и блоком преобразователей.

В рельсовой дефектоскопии почти всегда используются наклонные ПЭП, так как они позволяют выявлять наиболее опасные вертикальные плоскостные трещины и дефекты, расположенные под углом к поверхности ввода. Чем больше угол ввода, тем более близкие к поверхности дефекты можно выявлять, однако в контроле рельсов максимальный угол ввода наклонных ПЭП ограничивается 70°. Это ограничение определяется физикой распространения ультразвуковых волн на поверхности ввода. При вводе ультразвука в сталь возбуждаются как продольные, так и поперечные упругие колебания. Эффективность возбуждения того или иного типа волн зависит от угла ввода. Начиная с некоего «критического» угла ультразвуковая волна определенного типа перестает распространяться в объеме. Так, с угла ввода в 70° в стальном рельсе почти вся ультразвуковая энергия отражается обратно в тело датчика, частично распространяясь вдоль поверхности ввода. Таким образом, угол наклонных ПЭП варьируется от 40 до 70°, при этом в объекте контроля распространяются поперечные упругие волны. ПЭП на продольных волнах — это датчики с нулевым и близким к нулю углом ввода, возбуждение поперечных волн при котором малоэффективно.

По конструктивному исполнению ПЭП могут быть совмещенные, раздельные и раздельно-совмещенные. Совмещенные ПЭП содержат в своей конструкции одну или две пьезоэлектрические пластины (резонаторы), каждая из которых выполняет функцию излучателя и приемника. В раздельно-совмещенных ПЭП используется два разделенных пьезоэлектрических элемента: один из них служит для передачи зондирующих импульсов, а другой — для приема эхосигналов.

Табл.1
 
 
 
 
 

Наименование типа ПЭП

Значение угла ввода
и отклонение от номинального,
Эфф. частота импульса,
fэ, МГц
Коэфф-т
двойного
преобр-ния, Киuu ,
дБ не менее
Уровень шумов АDt,
мВ (зона контр.
dt, мкс), не более
Ширина диаграммы направленности,
Q, град.
П112-2,5-ПС
0
2,5 ±0,25
–45...–55
П111-2,5-ПС
П121-2,5-ПС
40...65 ±2
80 (10–200)
7...10 ±3
70 –2
8...11 ±3
П123-2,5-ПС
40/40... 58/58 ±2
–45...–50
50 (15–200)
7...11 ±3
П121-2,5-ПР
40...65 ±2
–42...–50
80 (10–200)
7...10 ±3
70 –2
П121-5,0-ПР
50...65 ±2
5,0 ±0,5
–60...–65
70 –2

Эти пьезоэлементы разделены акустическим экраном и установлены на отдельных линиях задержки. Благодаря высокой чувствительности раздельно-совмещенные ПЭП широко применяются для обнаружения коррозии или области локального уменьшения толщины на донной поверхности объекта контроля.

По форме рабочей поверхности ПЭП могут быть плоские и неплоские, в зависимости от того, какова поверхность ввода контролируемого объекта. Например, для контроля рельсов применяются датчики с плоской поверхностью, а для контроля осей колесных пар — притертые под радиус оси.

Тип ПЭП определяют сочетанием перечисленных выше признаков. Каждому типу ПЭП соответствует условное обозначение, структура которого приведена в табл. 2.

Табл.2
Структура условного обозначения ПЭП согласно ГОСТ 26266-90

Все пьезоэлектрические преобразователи маркируются в установленном порядке (ГОСТ 26266-90); кроме того, все ПЭП проходят проверку на соответствие их характеристик установленным нормам (ТУ, РЭ к дефектоскопам). Для универсальных ПЭП измерения выполняются в соответствии с ГОСТом 23702-90 [2]; для специализированных — в соответствии с утвержденными методиками [3].

ПЭП, предназначенные для рельсовой дефектоскопии, калибруются по следующим параметрам — эффективной рабочей частоте, углу ввода и отклонению угла ввода, импульсному коэффициенту двойного преобразования, ширине диаграммы направленности, уровню шумов в зоне контроля и некоторым другим. В табл. 1 приведены характерные значения перечисленных параметров, полученные опытным путем в ходе эксплуатации и по результатам многолетнего тесного сотрудничества с представителями служб нераз-рушающего контроля железнодорожной сети.

В настоящий момент ультразвуковая техника, предназначенная для контроля металлоконструкций и сварных соединений, активно развивается. Разрабатываются совершенно новые системы НК, в которых ультразвуковой пучок формируется с помощью принципов фазированной решетки [4]. Эта технология распространена в медицинской диагностике, а теперь начинает успешно внедряться в области промышленного неразруша-ющего контроля [5,6]. Принципы, на которых основана такая техника, позволяют электронным образом управлять ультразвуковым пучком — фокусировать на разном расстоянии, перемещать его в плоскости сканирования, поворачивать в широком диапазоне углов. Такая аппаратура становится все более востребованной, поскольку обладает рядом преимуществ и открывает широкие перспективы в будущем, такие как автоматизация процесса сканирования, процесса вторичногоконтроля и сбора информации для автоматической расшифровки результатов контроля; также оказывается возможным применять ПЭП одновременно в нескольких режимах. Очевидно,что применение новой техники, в томчисле ПЭП, выполненных в виде фазированной решетки, ставит перед специалистами в области НК много вопросов, а также необходимость разработки совершенно новой метрологической документации. Несмотря на это, уже сейчас разработчики трудятся над тем, чтобы внедрить методы на основе фазированной решетки в практику железнодорожной отрасли.

Использованная литература

  1. ГОСТ 23702-90. Контроль неразрушающий. Преобразователи ультразвуковые. Методы испытаний.
  2. ГОСТ 26266-90. Контроль неразрушающий. Преобразователи ультразвуковые. Общие технические требования.
  3. МК 07.56-2006. Преобразователи пьезоэлектрические для ультразвукового контроля объектов железнодорожного транспорта. Методика калибровки.
  4. Забродин А. Н., Кашин А. М. Пьезоэлектрическая фазированная решетка — это пьезопреобразователь с расширенными возможностями. Журнал «В мире НК», №2 (32) июнь, 2006, с. 46—49.
  5. Пасси Гарри. НК как компонент стратегии минимизации рисков и затрат на эксплуатацию и обслуживание потенциально опасных объектов. Журнал «В мире НК», №3 (37) сентябрь, 2007, с. 4—7.
  6. Портнов О. В., Зотов К. В., Прохоренко А. А. Опыт применения дефектоскопа X-32 на фазированной решетке. Журнал «В мире НК», №3 (37) сентябрь, 2007, с. 35—37.
adobe pdfСкачать статью в pdf, 467Кб

РСП-эксперт №3/2009


Вы можете задать нам свой вопрос Тел./Факс: +7(968) 774-02-05
E-mail: rdm at rdm-kontakt.ru, rdm-kontakt at other.org.mps
© 2006-2014 ООО "РДМ-Контакт"
у нас на сайте предлагается толщиномер . паллетные борта купить в москве для вас на pacm.ru . заказать картонную упаковку