Ujian ultrasonik pada sambungan kimpalan, kaedah dan teknologi ujian

2024 Pengarang: Howard Calhoun | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2023-12-17 10:36

Secara praktikal tiada industri di mana kimpalan tidak dijalankan. Sebahagian besar struktur logam dipasang dan disambungkan melalui jahitan kimpalan. Sudah tentu, kualiti kerja seperti ini pada masa hadapan bukan sahaja bergantung pada kebolehpercayaan bangunan, struktur, mesin atau mana-mana unit yang sedang didirikan, tetapi juga pada keselamatan orang yang entah bagaimana akan berinteraksi dengan struktur ini. Oleh itu, untuk memastikan tahap prestasi yang betul bagi operasi sedemikian, ujian ultrasonik kimpalan digunakan, berkat yang memungkinkan untuk mengesan kehadiran atau ketiadaan pelbagai kecacatan di persimpangan produk logam. Kaedah kawalan lanjutan ini akan dibincangkan dalam artikel kami.

Sejarah kejadian

Pengesanan kecacatan ultrasonik seperti itu dibangunkan pada tahun 30-an. Walau bagaimanapun, peranti pertama yang benar-benar berfungsi hanya dilahirkan pada tahun 1945 terima kasih kepada Produk Sperry. Sepanjang dua dekad akan datang, teknologi kawalan terkini mendapat pengiktirafan di seluruh dunia, dan bilangan pengeluar peralatan tersebut meningkat secara mendadak.

UltrasonikPengesan kecacatan, harga yang hari ini bermula dari 100,000 -130,000 ribu rubel, pada mulanya mengandungi tiub vakum. Peranti sedemikian adalah besar dan berat. Mereka bekerja secara eksklusif daripada sumber kuasa AC. Tetapi sudah pada tahun 60-an, dengan kemunculan litar semikonduktor, pengesan kecacatan telah dikurangkan dengan ketara dalam saiz dan dapat beroperasi pada bateri, yang akhirnya membolehkan peranti itu digunakan walaupun dalam keadaan medan.

Langkah ke realiti digital

Pada peringkat awal, instrumen yang diterangkan menggunakan pemprosesan isyarat analog, kerana itu, seperti banyak peranti lain yang serupa, ia tertakluk kepada hanyut pada masa penentukuran. Tetapi sudah pada tahun 1984, Panametrics melancarkan pengesan kecacatan digital mudah alih pertama yang dipanggil EPOCH 2002. Sejak saat itu, unit digital telah menjadi peralatan yang sangat boleh dipercayai, dengan idealnya menyediakan penentukuran dan kestabilan pengukuran yang diperlukan. Pengesan kecacatan ultrasonik, yang harganya bergantung secara langsung pada ciri teknikalnya dan jenama pengeluar, turut menerima fungsi pengelogan data dan keupayaan untuk memindahkan bacaan ke komputer peribadi.

Dalam persekitaran hari ini, semakin banyak minat terhadap sistem tatasusunan berperingkat, yang menggunakan teknologi canggih berdasarkan elemen piezoelektrik berbilang elemen untuk menghasilkan rasuk arah dan mencipta imej keratan rentas yang serupa dengan pengimejan ultrasound perubatan.

Sferaaplikasi

Kaedah kawalan ultrasonik digunakan dalam mana-mana industri. Penggunaannya telah menunjukkan bahawa ia boleh digunakan dengan berkesan untuk menguji hampir semua jenis sambungan dikimpal dalam pembinaan, yang mempunyai ketebalan logam asas yang dikimpal lebih daripada 4 milimeter. Di samping itu, kaedah ini digunakan secara aktif untuk memeriksa sambungan saluran paip gas dan minyak, pelbagai sistem hidraulik dan air. Dan dalam kes seperti pemeriksaan jahitan tebal yang diperoleh hasil daripada kimpalan elektroslag, pengesanan kecacatan ultrasonik ialah satu-satunya kaedah pemeriksaan yang boleh diterima.

Keputusan muktamad sama ada bahagian atau kimpalan sesuai untuk diservis dibuat berdasarkan tiga petunjuk asas (kriteria) - amplitud, koordinat, dimensi bersyarat.

Secara umumnya, ujian ultrasonik adalah kaedah yang paling berkesan dari segi pengimejan dalam proses mengkaji jahitan (perincian).

Sebab permintaan

Kaedah pemeriksaan yang diterangkan menggunakan ultrasound adalah baik kerana ia mempunyai sensitiviti dan kebolehpercayaan petunjuk yang jauh lebih tinggi dalam proses mengesan kecacatan dalam bentuk retak, kos yang lebih rendah dan keselamatan yang tinggi dalam proses penggunaan berbanding dengan kaedah klasik pemeriksaan radiografik. Sehingga kini, ujian ultrasonik pada sambungan dikimpal digunakan dalam 70-80% kes pemeriksaan.

Transduser ultrasonik

TanpaPenggunaan peranti ini untuk ujian ultrasonik yang tidak merosakkan adalah tidak dapat difikirkan. Peranti digunakan untuk menjana pengujaan, serta menerima getaran ultrasound.

Unit adalah berbeza dan dikelaskan mengikut:

• Cara untuk membuat kenalan dengan item ujian.
• Kaedah menyambungkan elemen piezoelektrik ke litar elektrik pengesan kecacatan itu sendiri dan kehelan elektrod berbanding dengan elemen piezoelektrik.
• Orientasi akustik relatif kepada permukaan.
• Bilangan elemen piezo (tunggal, berganda, berbilang unsur).
• Lebar jalur frekuensi operasi (jalur sempit - jalur lebar kurang daripada satu oktaf, jalur lebar - jalur lebar lebih daripada satu oktaf).

Ciri-ciri kecacatan yang boleh diukur

GOST memerintah segala-galanya dalam dunia teknologi dan industri. Ujian ultrasonik (GOST 14782-86) juga tidak terkecuali dalam perkara ini. Piawaian menyatakan bahawa kecacatan diukur dengan parameter berikut:

• Kawasan kecacatan yang setara.
• Amplitud isyarat gema, yang ditentukan dengan mengambil kira jarak kepada kecacatan.
• Koordinat kecacatan pada titik kimpalan.
• Saiz konvensional.
• Jarak bersyarat antara kecacatan.
• Bilangan kecacatan pada panjang kimpalan atau sambungan yang dipilih.

Operasi pengesan kecacatan

Ujian tidak merosakkan, iaitu ultrasonik, mempunyai kaedah penggunaannya sendiri, yang menyatakan bahawa parameter diukur utama ialah amplitud isyarat gema yang diperolehilangsung dari kecacatan. Untuk membezakan isyarat gema mengikut amplitud, tahap kepekaan penolakan yang dipanggil ditetapkan. Ini, seterusnya, dikonfigurasikan menggunakan templat standard perusahaan (SOP).

Permulaan operasi pengesan kecacatan disertakan dengan pelarasannya. Untuk ini, sensitiviti penolakan ditetapkan. Selepas itu, dalam proses kajian ultrasound yang berterusan, isyarat gema yang diperoleh daripada kecacatan yang dikesan dibandingkan dengan tahap penolakan tetap. Jika amplitud yang diukur melebihi tahap penolakan, pakar memutuskan bahawa kecacatan sedemikian tidak boleh diterima. Kemudian jahitan atau produk ditolak dan dihantar untuk semakan.

Kecacatan yang paling biasa pada permukaan yang dikimpal ialah: kekurangan gabungan, penembusan tidak lengkap, retak, keliangan, kemasukan sanga. Pelanggaran inilah yang berkesan dikesan melalui pengesanan kecacatan menggunakan ultrasound.

Pilihan ultrasonik

Dari masa ke masa, proses pemeriksaan telah membangunkan beberapa kaedah yang berkuasa untuk memeriksa kimpalan. Ujian ultrasonik menyediakan sejumlah besar pilihan untuk pemeriksaan akustik bagi struktur logam yang dipertimbangkan, namun, yang paling popular ialah:

• Kaedah gema.
• Bayang.
• Kaedah bayang-cermin.
• Echo Mirror.
• Kaedah Delta.

Kaedah nombor satu

Lazimnya dalam industri dan pengangkutan kereta api, kaedah nadi gema digunakan. Terima kasih kepadanya bahawa lebih daripada 90% daripada semua kecacatan didiagnosis, yang menjadi mungkin disebabkan oleh pendaftaran dan analisis hampir semua isyarat yang dipantulkan dari permukaan kecacatan itu.

Kaedah ini sendiri adalah berdasarkan bunyi produk logam dengan denyutan getaran ultrasonik, diikuti dengan pendaftarannya.

Kebaikan kaedah ini ialah:

- kemungkinan akses sehala kepada produk;

- sensitiviti yang agak tinggi terhadap kecacatan dalaman;

- ketepatan tertinggi dalam menentukan koordinat kecacatan yang dikesan.

Namun, terdapat juga kelemahan, termasuk:

- rintangan rendah terhadap gangguan daripada pemantul permukaan;

- pergantungan kuat amplitud isyarat pada lokasi kecacatan.

Pengesanan kecacatan yang diterangkan membayangkan menghantar denyutan ultrasonik kepada produk oleh pencari. Isyarat tindak balas diterima olehnya atau oleh pencari kedua. Dalam kes ini, isyarat boleh dipantulkan secara langsung daripada kecacatan dan dari permukaan bertentangan bahagian, produk (jahitan).

Kaedah bayangan

Ia berdasarkan analisis terperinci tentang amplitud getaran ultrasonik yang dihantar daripada pemancar ke penerima. Dalam kes apabila terdapat penurunan dalam penunjuk ini, ini menunjukkan kehadiran kecacatan. Dalam kes ini, lebih besar saiz kecacatan itu sendiri, lebih kecil amplitud isyarat yang diterima oleh penerima. Untuk mendapatkan maklumat yang boleh dipercayai, pemancar dan penerima hendaklah diletakkan secara sepaksi pada sisi bertentanganobjek yang dikaji. Kelemahan teknologi ini boleh dianggap sensitiviti rendah berbanding dengan kaedah gema dan kesukaran untuk mengorientasikan PET (transduser piezoelektrik) berbanding rasuk pusat corak sinaran. Walau bagaimanapun, terdapat juga kelebihan, iaitu rintangan tinggi terhadap gangguan, pergantungan rendah amplitud isyarat pada lokasi kecacatan dan ketiadaan zon mati.

Kaedah bayang-cermin

Kawalan kualiti ultrasonik ini paling biasa digunakan untuk memeriksa sambungan rebar yang dikimpal. Tanda utama bahawa kecacatan telah dikesan ialah kelemahan amplitud isyarat, yang dipantulkan dari permukaan bertentangan (paling kerap dipanggil bahagian bawah). Kelebihan utama kaedah ini ialah pengesanan jelas pelbagai kecacatan, kehelan yang merupakan akar kimpalan. Selain itu, kaedah ini dicirikan oleh kemungkinan akses sebelah mata ke jahitan atau bahagian.

Kaedah cermin bergema

Cara paling berkesan untuk mengesan kecacatan menegak. Pemeriksaan dijalankan menggunakan dua probe, yang digerakkan di sepanjang permukaan berhampiran jahitan pada satu sisinya. Pada masa yang sama, pergerakan mereka dilakukan sedemikian rupa untuk membetulkan oleh satu siasatan isyarat yang dipancarkan daripada siasatan lain dan dipantulkan dua kali daripada kecacatan sedia ada.

Kelebihan utama kaedah: ia boleh digunakan untuk menilai bentuk kecacatan, saiznya melebihi 3 mm dan yang menyimpang dalam satah menegak lebih daripada 10 darjah. Yang paling penting -gunakan probe dengan sensitiviti yang sama. Versi pemeriksaan ultrasonik ini digunakan secara aktif untuk memeriksa produk berdinding tebal dan kimpalannya.

Kaedah Delta

Ujian ultrasonik yang ditentukan bagi kimpalan menggunakan tenaga ultrasonik yang dipancarkan semula oleh kecacatan. Kejadian gelombang melintang pada kecacatan sebahagiannya dicerminkan secara spekular, sebahagiannya berubah menjadi satu membujur, dan juga memancarkan semula gelombang terbeza. Akibatnya, gelombang PET yang diperlukan ditangkap. Kelemahan kaedah boleh dianggap sebagai pembersihan jahitan, kerumitan yang agak tinggi untuk mentafsir isyarat yang diterima semasa kawalan sambungan dikimpal dengan ketebalan sehingga 15 milimeter.

Kelebihan ultrasound dan kehalusan penggunaannya

Pemeriksaan sambungan dikimpal menggunakan bunyi frekuensi tinggi, sebenarnya, ujian tidak merosakkan, kerana kaedah ini tidak mampu menyebabkan sebarang kerosakan pada bahagian produk yang disiasat, tetapi pada masa yang sama menentukan dengan tepat kehadiran kecacatan. Juga, perhatian khusus patut diberi kos rendah bagi kerja yang dijalankan dan kelajuan tinggi pelaksanaannya. Ia juga penting bahawa kaedah itu benar-benar selamat untuk kesihatan manusia. Semua kajian logam dan kimpalan berdasarkan ultrasound dijalankan dalam julat dari 0.5 MHz hingga 10 MHz. Dalam sesetengah kes, adalah mungkin untuk menjalankan kerja menggunakan gelombang ultrasonik dengan frekuensi 20 MHz.

Analisis sambungan yang dikimpal melalui ultrasound mestilah disertakan dengan keseluruhan komplekslangkah persediaan, seperti membersihkan jahitan atau permukaan yang sedang dikaji, menyapu cecair sentuhan khusus pada kawasan terkawal (gel tujuan khas, gliserin, minyak mesin). Semua ini dilakukan untuk memastikan sentuhan akustik stabil yang betul, yang akhirnya memberikan gambar yang diperlukan pada peranti.

Tidak boleh digunakan dan keburukan

Ujian ultrasonik sama sekali tidak rasional untuk digunakan untuk memeriksa sambungan kimpalan logam dengan struktur berbutir kasar (contohnya, besi tuang atau kimpalan austenit dengan ketebalan lebih daripada 60 milimeter). Dan semuanya kerana dalam kes sedemikian terdapat penyebaran yang cukup besar dan pengecilan ultrasound yang kuat.

Ia juga tidak mungkin untuk mencirikan kecacatan yang dikesan dengan jelas (kemasukan tungsten, kemasukan sanga, dsb.).