Ультразвуковой неразрушающий контроль

УЗ контроль – методика неразрушающего контроля для проверки качества выполнения сварных соединений, физико-механических дефектов внутри строительных материалов и конструкций, отклонений химического состава сырья от надлежащих норм. Это действенный способ поиска воздушных пустот в бетонных деталях, выявления шлаковых элементов в металлических модулях. Диагностика посредством ультразвукового излучения не требует разрезов, разломов, разборки на составляющие части и может проводиться на подготовительном этапе, любой стадии строительства и на объектах, сданных в эксплуатацию.

Сферы применения ультразвукового контроля качества

  • Исследование металлоконструкций в полевых условиях и лаборатории.
  • Анализ состояния узлов и агрегатов.
  • Диагностика оборудования и ёмкостей в теплоэнергетике и атомной промышленности.
  • Изучение состояния котлов, труб, цистерн в химическом и нефтегазовом производстве.
  • Установка оборудования и конструкций, подвергающихся воздействию высоких температур, эксплуатирующихся в агрессивных средах или под постоянным высоким давлением.
  • Экспертиза сварочных швов в изделиях со сложными геометрическими формами.
  • Определение уровня износа труб центральной магистрали.
  • Дефектоскопия соединений и деталей из крупнозернистого металла.

Сильные стороны УЗК

Проведение ультразвукового неразрушающего контроля имеет ряд преимуществ:

  • Доступные цены.
  • Безопасное использование оборудования.
  • Возможность проводить диагностику, не нарушая рабочий процесс.
  • Объект исследования не претерпевает изменений или разрушений.
  • Высокая чувствительность к различным дефектам обеспечивает высокий результат экспертизы.
  • Позволяет изучать состояние элементов из металлов, бетона и других материалов.

Недочёты УЗК

Диагностика посредством ультразвука имеет свои слабые стороны

  • Сложно оценить реальную величину дефекта и характер погрешности.
  • Металл с крупнозернистой основой рассеивает сигнал и происходит затухание импульса, что может вызвать погрешности показателей.
  • Поверхность должна быть ровной. Согласно регламенту РД 03-606-03, структура ребристости и шероховатости объекта для получения достоверных данных равна Ra 6,3 / Rz 40.

Исследовательское ультразвуковое оборудование

Ультразвуковой контроль в рамках экспертизы осуществляется с применением специальных приборов и инструментов. Для поиска внутренних погрешностей применяют УЗ дефектоскоп, который включает в себя транслятор и преобразователь ультразвукового сигнала, функционирующий благодаря ПЭП. Для создания контактной среды на объект наносят ультрагель. Аналогичным образом функционирует и толщиномер.

Для сбора достоверных показателей аппаратуру предписано регулярно калибровать и настраивать. Для этого в арсенале лаборантов имеются стандартные образцы предприятия. ГОСТ предусматривает 4 базовых варианта образчиков для ультразвуковой диагностики: СО-1, СО-2, СО-3, СО-4, применяемые для определения работоспособности исследовательской аппаратуры.

Ультразвуковой контроль материалов невозможен без создания контактной среды. Она позволяет сформировать идеальный контакт между датчиком и исследуемой поверхностью. С этой целью специалист наносит на объект особую жидкость или гель. Компонент подбирается согласно требованиям к химическому составу и должен соответствовать типу поверхности, температуре окружающей среды, техногенным условиям:

  • Для работы с арматурой, объёмными сварными стыками, ребристыми деталями используют густой гель с большой степенью вязкости.
  • Диагностику объектов с нагревающейся поверхностью выполняют с помощью лёгких гелей на водной основе.
  • Изучение материалов, располагающихся в условиях низкой температуры, происходит с участием пропиленгликоля. Компонент способен выдержать до -60ºC.
  • Экспертиза оборудования для космической и ядерной промышленности предусматривает наличие контактной среды с низким содержанием галогенов и серы.

Ещё один важный инструмент, без которого не обходится ультразвуковой неразрушающий контроль – пьезоэлектрические преобразователи. Они выполняют роль излучателя УЗ волн, а также приёмника и передатчика на обрабатывающие датчики дефектоскопа или толщиномера.

Принцип действия ПЭП опирается на свойства прямых и обратных эффектов пьезоэлектрика. Если материал обладает способностью формировать электрические заряды в момент механической нагрузки – возникает прямой пьезоэффект. Когда происходит изменение геометрических пропорций предмета или силы механического напряжения из-за воздействия микротоками, речь идёт об обратном эффекте.  В качестве пьезоэлектриков выбирают натуральный турмалин и кварц. Из искусственных материалов применяют керамику с частицами цирконата свинца, титанатов бария и свинца.

Главное требование к УЗ диагностике объектов и материалов – предоставление достоверной информации и наличие единой схемы действий. Обеспечение безопасной эксплуатации объектов, имеющих высокий уровень опасности. Для этого специалисты проводят систематические проверки оборудования, настройку и юстировку аппаратов перед началом обследования с использованием тестовой шкалы и специальных образцов. Для регулирования работоспособности аппаратов разработаны две категории образцов: настроечные – стандартные образцы предприятия, калибровочные.

Толщинометрия в ультразвуковой диагностике: импульсный и резонансный методы обследования

Ультразвуковой контроль материалов опирается на методику толщинометрии в тех ситуациях, когда замер толщины объекта невозможен обычными механическими инструментами. Она обеспечивает достоверные показатели при измерении конструкций замкнутого типа или объектов с односторонним доступом:

  • стенки котлов
  • толщину труб
  • объекты судостроительной отрасли
  • герметичные ёмкости для хранения опасных веществ.

Ультразвуковые толщиномеры последнего поколения с лёгкостью замеряют пространство от 1 мм до 5 см. Точность показателей колеблется в пределах ±0,001 мм.

Акустические приборы для измерения толщины материалов подразделяют на: эхо-импульсные приборы и резонансные.

Метод резонансного контроля опирается на анализ одноимённых колебаний, распространяющихся в толще материала. Для проведения исследования необходимо обеспечить доступ оборудования к одной из сторон изделия. Данный способ подходит для диагностики металлов, стела, керамических изделий. С его помощью можно выявить участки коррозионного поражения, нарушение герметичности паечного стыка, расслоение биметаллических элементов. Однако резонансные методики остаются позади, так как уступают в точности импульсным.

Методика импульсного контроля осуществляется по тем же принципам, что и резонансная, только обеспечивает максимальную точность получаемых данных. Поэтому она является более востребованной в современной экспертизе.

УЗ контроль состояния распространяется на такие объекты

  • Теплоцентраль, отопительное оборудование.
  • Узлы газораспределения и сети газоснабжения.
  • Объекты нефтяной и химической отрасли.
  • Гидротехнические сооружения специального назначения.
  • Объекты металлургической промышленности.
  • Металл каркасы.
  • Стальные опоры мостов.
  • Арматура, пруты, трубки.
  • Металлические листы и листовые изделия.
  • Образцы сварочных изделий, требующие допуска в эксплуатацию.
  • Полиэтиленовые трубопроводы.

Позволяет контролировать следующий список материалов:

  • Алюминий
  • Титан
  • Алюминиево-титановые сплавы
  • Низкоуглеродная сталь
  • Сталь, устойчивая к коррозийному поражению
  • Нержавеющие сплавы
  • Низколегированная сталь
  • Молибден
  • Медь
  • Молибденово-медные сплавы.