Ультразвуковая толщинометрия

Ультразвуковой толщинометрией называется процесс анализа материала или изделия на предмет его толщины, скрытых дефектов или структурных нарушений. Получив широкое распространение ещё в середине XX века, сегодня этот способ - основной метод неразрушающего контроля благодаря его универсальности, точности, безопасности, простоте работы. Главное преимущество ультразвука - возможность сканировать как поверхностные, так и внутренние дефекты с результатами, недостижимыми другими методами НК. В этой статье рассмотрим тонкости УЗТ, какие приборы применяются и в чём состоит его принцип.

Когда и где применяется

Производство и эксплуатация авиационных двигателей, резервуаров-хранилищ химических веществ и газов, трубопроводов, ядерных и химических реакторов, сопровождаются тщательной проверкой на всех этапах. Выявить внешние дефекты не составляет труда, но скрытые визуальным анализом обнаружить не удастся. Поэтому для поиска пустот, трещин, несплошностей в материале используют ультразвуковую толщинометрию. С её помощью определяют толщину объекта и другие параметры, необходимые для изучения, устранения дефекта или замены изделия целиком.

Универсальность УЗК позволяет использовать его во всех сфера промышленности, от энергетической сферы и машиностроения до строительства и ремонта в Москве и других городах России. Дефектоскопы в различных конфигурациях с набором подходящих характеристик и функций активно используются при сварке для оценки качества швов и соединений.

Приборы для проведения ультразвуковой толщинометрии

Основной прибор для ультразвуковой толщинометрии - толщиномер или дефектоскоп. Его задача состоит в излучении ультразвуковых волн, отражающихся от любых инородных образований для составления дефектограммы. Таким образом исследуют толщину металлических и неметаллических изделий, определяя их прочностные характеристики и пригодность к эксплуатации.

Существует три вида дефектоскопов:

• ручные - для работы с ними требуется специалист или квалификация. Ручные модели дефектоскопов предоставляют минимум информации, на основе которой рассчитывают координаты залегания дефектов в толще металла;
• механические - намного проще в обращении, поскольку выполняют часть процессов без участия оператора. Однако они не умеют интерпретировать результаты, поэтому для составления дефектограммы требуется специалист и специальное программное обеспечение;
• автоматические - наиболее распространённые модели, значительно упрощающие проведение процедуры. Они выполняют все задачи встроенными модулями, предоставляя полную дефектограмму на выходе. 

Дефектоскопы различаются по числу каналов. Одноканальные имеют только один датчик, улавливающий ультразвуковые волны, поэтому он компактный и удобен для переноски. Двух- и многоканальные подключают сразу несколько датчиков. Несмотря на большие габариты, это ускоряет процесс толщинометрии, поскольку за то же время сканируется большая площадь.

Виды толщинометрии

Различают два метода ультразвуковой толщинометрии в зависимости от метода расчёта:

• резонансный - для него применяют импульсное или непрерывное излучение. Частота импульса меняется, когда толщина изделия содержит целое число полуволн - этот момент фиксируется дефектоскопом и измеряется до следующего срыва. Разница частот показывает толщину, глубину залегания дефектов, их масштабы. Резонансный метод применяется в автоматических системах и используется для контроля преимущественно трубопроводов с тонкими стенками;
• эхо-импульсный - измеряет интервал между первым и вторым опорным импульсом. Ими выступают зондирующие и донные эхо-импульсы. Преимущество метода состоит в высокой точности, но осуществить его можно не во всех условиях.

Данные методы применяют для контроля изделий с определёнными характеристиками.

Как измеряется толщина

Работа по измерению толщины начинается с ознакомления с документацией объекта, его характеристиками, особенностями внешней и донной поверхности. Его размечают на участки в зависимости от области работы дефектоскопа, затем поверхность покрывают контактной жидкостью. Это необходимо для установки ПЭП в минимально устойчивом состоянии. Экран устанавливается перпендикулярно трубе - это поможет получить точные сведения в процессе сканирования. Если результатов нет, причиной может быть сильная коррозия, плохой контакт или дефекты в месте измерения.

Издавая и улавливая отражённые ультразвуковые волны, прибор преобразовывает их в электрические сигналы. На их основе впоследствии строится расчёт и составляется дефектограмма. Отметим, что толщинометрия может проводиться как толщиномером, так и дефектоскопом при этом последние точнее и более универсальны.