Ультразвуковая дефектоскопия (УД) — один из основных методов неразрушающего контроля (НК). В обязательном порядке выполняется при производстве и подготовке к эксплуатации ответственных изделий. К ним относят рельсы, авиадвигатели, трубопроводы для энергоблоков ядерных реакторов и т.п. Позволяет осуществлять контроль сварных соединений.

Для проведения ультразвукового контроля используют пьезоэлектрические преобразователи (ПЭП). Применяются в качестве излучателя и приемника импульса. Принцип действия основан на прямом и обратном пьезоэлектрических эффектах. В качестве ПЭП чаще всего используют турмалин, кварц, керамику на основе титаната свинца или бария, а также цирконата свинца. Требования к преобразователям указаны в ГОСТ Р 55725-2013 и ГОСТ Р 55808-2013.

Из достоинств ультразвуковой дефектоскопии можно отметить:

• точность определения дефектов,
• безопасность для здоровья человека,
• низкую стоимость проведения,
• возможность оценки изделий из различных материалов,
• отсутствие повреждений при исследовании объекта,
• возможность выполнения дефектоскопии без нарушения технологического процесса.

Ультразвуковой метод контроля также имеет недостатки. Он не позволяет определять характер дефекта и его размер. Трудности возникают при попытке оценить состояние металла с крупнозернистой структурой, так как ультразвук затухает и рассеивается. Кроме того, при выборе данного метода НК нужно учитывать требования, предъявляемые к параметрам шероховатости и волнистости поверхности объекта.

К наиболее распространенным методам в практике УД относят импульсные и импедансный. Остановимся подробнее на их отличительных особенностях.

Импульсные

Также известны как методы прохождения и отражения. На практике чаще всего применяются теневой, зеркально-теневой, эхо-метод. Последний может использоваться при одностороннем доступе к объекту исследования. Принцип действия импульсных методов дефектоскопии заключается в направленном излучении в проверяемое изделие и улавливании отраженных ультразвуковых импульсов с помощью ПЭП. После чего специалисты проводят анализ полученных результатов, определяют наличие дефектов, их вид, форму, размер и другие параметры. В большинстве случаев применяется для проверки сварных соединений. Процедура регламентирована ГОСТ Р 55724-2013.

Импедансный

Метод основан на использовании зависимости импеданса исследуемого объекта от качества соединения его отдельных элементов. С помощью дефектоскопов и твердомеров можно обнаружить дефекты в различных соединениях, заполнителях. Метод ультразвукового контактного импеданса позволяет выявлять непроклеенные соединения, участки расслоения, а также измерять твердость изделий. Широко применяется для контроля трубопроводов, сосудов, промышленных заготовок, запчастей транспортных средств.

Ультразвуковой контроль и ультразвуковая толщинометрия

Данные методы НК позволяют измерять толщину исследуемых изделий и выявлять дефекты. Локальные нарушения внутреннего состояния объекта значительно снижают его ценность и негативно отражаются на его эксплуатационных свойствах. В некоторых случаях обнаруженные изъяны не позволяют использовать продукцию по назначению. Например, нарушения сварного соединения приводят к несплошности материала шва, что существенно ухудшает прочность и несущую способность металла.

Основные дефекты

Подробная информация о дефектах сварных соединений есть в ГОСТ 30242-97 — для металлов, и ГОСТ Р 54792-2011 — для термопластов. К наиболее часто встречающимся нарушениям относят:

• трещины,
• подрезы,
• прожоги,
• непровары,
• несплавления,
• шлаковые включения.

К наиболее сложным нарушениям относят стелс-дефекты. Они скрываются в металле шва или около этой области. Такие изъяны не всегда удается обнаружить с первого раза. Часто ультразвуковой импульс не возвращается, поэтому на экране не появляется информация о нарушениях. Для их выявления важны такие показатели, как угловая ориентация относительно ПЭП, состояние границы, ее размер, а также малая акустическая разница импедансов. К стелс-дефектам можно отнести:

• плоскостной трещиноподобный изъян,
• нарушение с рыхлой поверхностной окалиной,
• сильно сжатый непровар.

Из особо опасных дефектов отмечают трещины. Их наличие в сварных соединениях не допускается, потому что они неизбежно приводят к разрушению шва. Любая несплошность металла также считается опасным изъяном. Критичность повышается от объемной до плоскостной.

Преимущества ультразвуковой дефектоскопии

В отличие от рентгеновских методов контроля ультразвуковые обладают следующими достоинствами:

• мобильное оборудование позволяет выполнять исследование даже в труднодоступных местах;
• полученную информацию можно оценить в месте проведения контроля;
• ультразвуковые контроль и толщинометрия позволяют оценивать материалы большой толщины;
• цены на УД гораздо ниже, чем на рентгеновскую дефектоскопию;
• ультразвуковой контроль показывает отличные результаты при проверке на наличие трещин в сварных соединениях.

Ультразвуковая дефектоскопия проводится с учетом требований ГОСТ Р 55724-2013. Это гарантия надежного и достоверного обнаружения распространенных и опасных дефектов конструкций.

Перед проведением УД необходимо подготовить объект к проверке. Заказчик должен обеспечить доступ сотрудникам лаборатории неразрушающего контроля к изделию. Если оно находится в труднодоступном месте, необходимо организовать доставку, например, поставить подъемник. Сварной шов и зона вокруг него должны быть хорошо зачищены от ржавчины и других загрязнений. Кроме того, предварительно нужно оценить шероховатость поверхности объекта. Показатель не должен превышать Ra 6,3 (Rz 40).