Ultrahangos vastagságmérés a gépiparban

Ultrahangos vastagságmérés a gépiparban

Általában a vastagságmérés ultrahangos módszerét használják olyan fémszerkezetek helyén, amelyek mechanikus mérőeszközzel nem érhetők el vagy nehéz mérni. Különösen széles körben alkalmazzuk ezt a módszert a csövek, kazánok, edények falának vastagságának meghatározására, azaz zárt típusú vagy egyoldalas tárgyak vastagságának meghatározására. Általában a méréseket egyenlő távolságra (egyenlő távolságra egymástól) felületek vagy a felületek területein végezzük, bár elvben más mérések is lehetségesek.

A vastagság mérésére használt fizikai elvek szerint az akusztikus vastagságmérők visszhangra és rezonánsra vannak felosztva. Az elv a pulzáló ultrahangos vastagság eszközök mérésén alapul terjedési ideje az ultrahangos impulzus a termék vagy réteg és a megszorozva a mért idő egy tényező, amely figyelembe veszi a hang sebessége az anyag a termék. A rezonáns Műszerek vastagságának egy helyi rezonancia módszerrel vagy helyi módszerrel a szabad rezgések és az interferencia során felmerülő szaporítása akusztikus hullámok a termékben.

A rezonancia módszer lehetővé teszi a vastagság mérését a minimális értéktől

ahol c a hanganyag sebessége a tárgy anyagában; Az fmax a készülék maximális frekvenciája [1].

Ha a frekvencia 30 MHz-re nő, lehetséges az acéltermékek vastagságának mérése 0,1 mm-től. Az ilyen vastagságméréseket nem lehet végrehajtani az echo módszerrel. Az eljárás merítési verziójának alkalmazása a 3-4 mm átmérőjű vagy annál nagyobb átmérőjű csövek folyamatos megfigyelését biztosítja, amit egyéb módszerek is nehéz megadni; a hiba 1 - 2%. A rezonancia módszer a sima felületű termékek ellenőrzésére szolgál. A mérési zónában a vastagságváltozás nem haladhatja meg a 8% -ot, míg az átlagos vastagságot méri, és nem a legkisebb értéket. Ezek a funkciók meghatározott régió, a rezonancia primer használata Vastagság mérők vastagságának mérésére az automatikus vezérlés a kis átmérőjű, vékony falú csövek a merítés kiviteli alakban. A régió többi részében ultrahangos echo-impulzus vastagságmérőket alkalmaznak - egyszerűen működtethetők és kompakt készülékek, amelyek lehetővé teszik a mérési vastagság> 0,5 mm jó pontossággal.

A szabványokban megjegyezzük, hogy a vastagságmérést az egyedi mérések módszerével olyan helyeken alkalmazzák, amelyek mechanikai mérőeszközzel nem mérhetők. A termékek gyártása, működtetése, műszaki diagnosztikája és szakértői vizsgálata során történik. A méréseket diszkréten végezzük a tervezett pontokon az OK gombra. A gyártási tervdokumentációban meg kell határozni a vastagságmérések ultrahangos módszerrel történő elvégzésének szükségességét, a mérések térfogatát, a mérési pontokat és az eredmények értékelésére vonatkozó kritériumokat.

A modern vastagságmérők lehetővé teszik a folyamatos (folyamatos) vastagságmérést a megadott határértékek mért vastagságának jelzésével (vagy regisztrálásával). Az ilyen ellenõrzés technológiáját azonban nem a vizsgált dokumentumok tartalmazzák.

Az OST és a PNAE nem korlátozza a mért vastagságok tartományát. RD korlátozza a mért vastagságot a 2,5 - 60,0 mm tartományban. Ez a korlátozás a teheremelő gépek ténylegesen meglévő elemeinek vastagságához kapcsolódik.

Ábra. 1. Szabványos vállalati minta a hibaérzékelő beállításához a korróziógátló felület vastagságának mérésekor

TPOs és RD ROSEKO szabályozzák a vastagsága mérési monometallból elemek körét PNAE kiterjed ezenkívül a bimetál termékek, valamint a korróziógátló bevonat ausztenites acélok a termékek perlites acélok.

A vastagság mérésénél a defektoszkópok engedélyezettek, az adott iparágban hatályos szabályok szerint hitelesítve, és a vastagságmérés ipari szabványát tanulmányozták. A vastagság mérésére, a kivitelezés minőségének időszakos ellenőrzésére és az eredmények alapján történő következtetések megfogalmazására irányuló munka irányítása az iparágban hatályban lévő szabályokkal összhangban a műszaki és műszaki dolgozókra terjed ki.

A RD ROSEK az ultrahangos vastagságmérő eszközök használatát szabályozza a digitális vagy mutatós eredményjelzéssel a vastagságmérés céljából. Mint ismeretes a folyamatábrán valósul nyomtávú további viszonylag hibája blokkok, amelyek javítják a mérési pontosság (például, automatikus erősítésszabályozás, hogy stabilizálják az alján az első jel amplitúdó), vagy további követelményeket a blokkok (rövid és meredek szonda impulzus, szélessávú) [5]. Ezért a vastagságmérők használata vastagság-szabályozással akár 100 mm-ig is indokoltabb, mint a hibás detektorok. Azonban, a vastagság nagyobb, mint 100 mm-elemek, amelyek előfordulnak a hajó konstrukciók és a tipikus berendezés atomerőmű (NPP), az érzékenysége Vastagság mérők nem mindig elegendő, és a korróziógátló bevonat vastagsága mérési általában csak lehetséges hibája. Ezért az OCT és a PNAE technikában az ultrahanghiba detektorok szerepelnek a vastagságmérő eszközben.

Vastagságmérők használata esetén használjon piezoelektromos átalakítót (PET), amely a vastagságmérő csomagban található. Ezek leggyakrabban közvetlen külön-külön (PC) PET-ek, néha közvetlen kombinált PEP-kkel, késleltetéssel. A mérendő vastagságtól függően 2,0 - 10,0 MHz frekvenciájú PES-t használnak. A monometals és bimetals vastagságának mérésekor a defektoszkópok közvetlen kombinált PET-t használnak merev védővel. A korróziógátló bevonat vastagságát egyenes vonalban (a fő fém oldalról) vagy PC PEP-vel (a bevonó oldalon) mérjük. A frekvenciák 2,0 - 5,0 MHz.

A készülék beállításához az OK anyagból készített szokásos vállalati mintákat (SOP-okat) használják. A SOP alapkövetelményei: a hang sebességének, alakjának és állapotának reprodukálása az OK paramétereknek megfelelően. Tehát például, ha a feladat az objektum vastagságának mérése festék bevonattal történik, a mintának ugyanolyan technológiával készült bevonatnak kell lennie. Azokban az esetekben, amikor az UC van egy kis görbületi sugarú (kevesebb, mint 50 mm), egy komplex ívelt felület (gibytrub), meg kell alkalmazni SOP fragmensei a megfelelő termékeket. Általában ajánlatos a SOP minimális és maximális megengedett vastagságú lépcsőkkel. A korróziógátló burkolat vastagságának mérésére szolgáló SOP példát az 1. ábrán mutatjuk be. 1.

Az ellenőrzés eszközeit hitelesíteni kell, és át kell ellenőrizni a megállapított rendben.

Felkészülés az ellenőrzésre

A mérések elvégzése előtt be kell állítani a készüléket. Egyedi beállítási módszerek minden eszköz azonosított használati utasítás, de mindig van két művelet: a beállítás nulla (azaz bemenő nyomaték az ultrahangos impulzus QA), és meghatározzák a hangsebesség OK. A korszerű vastagságú gátak nullázása külső minták használata nélkül végezhető el. A hang sebességének beállítása az OK-ban a SOP hajtja végre. A beállítás pontosságát a mérési tartomány alsó és felső határán ellenőrizzük.

Egy monometal vagy bimetál vastagságának méréséhez készítsünk egy 30 x 30 mm 2-es padot a mérési ponton. Abban az esetben, vastagságának mérésére felületképző pad elkészített mérési 50 x 50 mm-es 2. A nagyobb méretű a helyén annak a ténynek köszönhető, hogy nem minden ponton QA nyerhető elkülönült visszhang a fúziós zóna az alapfém hegesztéssel. Néha ez megkívánja, hogy a PET kis mértékben elmozduljon a tervezett mérési pont közelében. Az előkészített területnek mentesnek kell lennie a szennyeződéstől, a hézagmérlegtől vagy a festéktől. Az ultrahangos vibráció bemeneti oldalán a felületi érdességnek R-nak kell lennie <6,3 мкм по ГОСТ 2789-73.

Minél pontosabban meg kell mérni a mérést, annál szigorúbb követelményeket támasztanak mindkét OC felületen. A hülyeség mérési hibát igényel 8 <0,1 мм на объекте с корродированной поверхностью.

A PET sérülésének eltávolítására szolgáló területek vastagságának mérésekor a termék felszínével párhuzamosan 15 mm átmérőjű helyet kell készíteni. A jelátalakítónak közel kell lennie a termék felületéhez. Bizonyos esetekben a mérés a mintával ellentétes oldalon történik. Ha a mintának olyan meredek profilja van, amely nem teszi lehetővé a PET behelyezésére szolgáló sík padot, akkor a vastagságot a minta körüli pontokon kell mérni. A minta mélységét mikrométer vagy indikátor mélységmérővel mérik. A mintavételi helyen a vastagság a minta környékének minimális vastagsága és a minta mélysége közötti különbség.

A PNAE szerint a környezeti levegő hőmérséklete és az OK-nak 5 - 40 ° C-n belül kell lennie. Az US-SE-797 szabvány szerint az egyes hőmérséklet-emelkedés 55 ° C az 1% -os acéllemez sebességének csökkenését jelenti [6].

A mérés megkezdése előtt meg kell olvasni a mért tárgy dokumentációját, és ha lehetséges, megismerni az alsó felület várható állapotát.

Minden megjelölt területre érintkező folyadék kerül alkalmazásra, a PET-t telepíti és óvatosan dörzsöli az OK felületére, minimális stabil értéket ér el. A csővezetékek vastagságának mérésekor a PET PC-képernyőjének a cső generátorára merőlegesnek kell lennie. Ennek oka az a bizonyíték hiánya lehet egy gyenge akusztikus csatolás (például miatt rossz minőségű az érintkező felület), az alsó felülete lyukkorróziós, hiányában ekvidisztáns felületek jelenlétében elem hegesztéssel az alsó felülethez, a jelenléte a anyaghibát a mérési helyen, és mások.

Az ultrahanghiba-detektorok vastagságának mérésekor mind a beállítást, mind a mérést az "on-edge" módban kell végrehajtani. A hiba csökkentése érdekében a beállítást és a mérést ugyanabban a visszhangmagasságban kell végrehajtani.

Amikor vastagságának mérésére helyeken fekély és foltos felületet belső felület korrózió eszköz rögzíti egyedi, gömb alakú forma egy gödör mérete nagyobb, mint 2,5 ch 3,0 mm. A legkisebb vastagságú terület meghatározásához kis lépésekkel kell elvégezni a méréseket (legfeljebb 3 mm-rel). A foltos vagy fekélyes korrózió jelenlétét a készülék kisugárzott mérései jelzik a mérések kis részében.

Olvassa el a mérési eredményt stabil és megbízható kijelzés után. Digitális eszköz esetében egy vagy két érték jellemzi, amely a készülék diszkrétségén belül változik. Utóbbi esetben írja be a mérettűréshez legközelebb eső értéket. Ha kétség merül fel a vastagságmérő leolvasásának helyességében, tanácsos ellenőrizni a mérési területet hibaérzékelővel.

Az a képesség, hogy mérni korróziós lerakódást vastagsága azon a tényen alapul, hogy az akusztikus ellenállása az alapfém és a hegesztés némileg eltérő korróziós (z1 = 4,6 x 10 7 kg - m

2 / c), ezért a fúziós határon egy visszavert ultrahangos hullám keletkezik, amelyet egy ultrahanghiba detektor detektál. Az alapfémekből történő mérésnél a felszíni réteg vastagságát a tárgy teljes vastagságának és az alapfém vastagságának (2.

Ábra. 2. Rendszer a korrózióvédő burkolat vastagságának mérésére az alapfém oldalán

A lerakódási oldalról történő mérést bonyolítja, hogy a felszíni anyag öntött ausztenites durva szemcsés szerkezet. Mivel a visszaverődési tényező az interfész-felszínre az alapfém elég kicsi (becsült koeffitsientbez számviteli diffúz szóródás Rp = 0,035), beállítása szükséges a magas érzékenységű fogadására a jelet a fúziós határok. Előfordulhat, hogy a felszíni térfogat szerkezeti zajja nem engedi meg a fúziós zónából származó jel felismerését. A mérés optimalizálása érdekében ebben az esetben válasszon egy PET-PC-t, amelynél a gyújtótávolság nagyobb, mint a felszíni vastagság (3. ábra).

Ábra. 3. Rendszer PC-PET kiválasztására a fedőréteg vastagságának mérésére az átfedő oldalról: A a fényvisszaverő jelének amplitúdója egy sík formájában; r a bemeneti felülettől a reflektorig terjedő távolság

Úgy tűnik tehát, hogy az érzékenység a szondát a fúziós zóna mindig magasabb, mint a burkolat anyagát, ezért arra lehet számítani, hogy a szint a szerkezeti zajok válassza jelet a fúziós zónát.

Méréskor háromféle hiba léphet fel.

Szisztematikus - ezek azok a hibák, amelyek nagysága megegyezik vagy rendszeresen változik az ugyanazon módszerrel végzett összes mérés során ugyanazon eszközök segítségével. Ultrahangos vastagságméréssel az ilyen hiba akkor fordul elő, ha a nulla késés vagy az ultrahang sebessége helytelenül van beállítva.

Ez a kétféle hiba minimálisra csökkenthető a készülék óvatos beállításával, gondosan és pontosan elvégezhető mérésekkel és az eredmények rögzítésével. A legnehezebb csökkenteni a véletlenszerű hibák nagyságát, amelyek ugyanazon érték ismételt mérésekor véletlenszerűen változnak. Véletlenszerű hibák a következők miatt fordulnak elő:

- a technikai paraméterek elfogadható határokon belüli ingadozása;

- a PET elmozdulása annak ismételt beállításaival a mérési ponton;

- az érintkezési folyadék közbenső rétege vastagságának ingadozása a PET egyenetlen befogása miatt;

- a készülék működtetése a rádiós impulzus különböző oszcillációs periódusaira;

A véletlenszerű hiba nagyságát egy-egy ponton többszörös (3-5) méréssel lehet csökkenteni. A mérési hibát főként véletlenszerű hibák határozzák meg. A mérési hiba kísérleti meghatározása a többszörös mérések statisztikai feldolgozásán alapul, és összehasonlítja a mérési eredményeket valós vastagsággal [2]. Általánosságban a gépészeti mérési hibát H + 20 mm-re és 0,01 N vastagságban, 20 mm-nél nagyobb vastagságban + + - - 0,2 mm-rel vesszük. A mérési hiba további csökkentése:

- a vastagság legkisebb értékének legfeljebb 2-nél nagyobb arányú mérést végezni;

- Használat a SOP két lépcsőből az OK anyagból történő beállításhoz: egy - a legnagyobb, a második - a megengedett legkisebb vastagsággal;

- A készüléknek az OK pontra történő beállításához, amelyben az adott vastagság érték ismeretes.

Ilyen körülmények között lehetséges mérési hiba elérése, amely megegyezik a műszeres mérések diszkrétségével.

A mérési hiba korróziógátló bevonat vastagsága kapcsolatban nem a műszaki paramétereit a készülék vagy folyamat jellemzői a mérési folyamat, és fixáló zóna helyzetét belüli eltérések a gerendát a baleset ultrahang, más szóval -, hogy végre felszínre technológia maga. A szalagelektródák által létrehozott korróziógátló felület vastagságának mérésénél megállapított hiba + (-) 1,0 mm [3].

A mérési eredménye rekordja

A mérési eredményt a következőképpen kell bemutatni:

x. d dn-től dv-ig; Ahol x. mm - a mérési eredmény névleges értéke; DH. dв - a mérési hiba alsó és felső határértékei; P a valószínűsége, amellyel a hiba e határokon belül van.

Példa: 22,3 mm + (-) 0,2 mm; P = 0,972.

A bizalmi valószínűség értéke nem adható meg, ha P = 0,95.

Ha ugyanazon körülmények között végzett többféle mérés eredményeit ugyanolyan pontossággal (d és P) állítja be, akkor minden mérési eredményre egyszerre jelennek meg.

1. Ermolov IN Lange Yu.V Ultrahangos ellenőrzés. - A könyvben. NEMZETKÖZI VIZSGÁLATOK / Kézikönyv // Összesen. Ed. V. V. Klyuyeva. T. 3.

2. OST 5P.5550-85. Ipari szabvány. Roncsolásmentes vizsgálat. Félkész termékek és fémtermékek. Ultrahangos módszer a vastagság mérésére. - M. Izd-vo standards, 1985.

4. RD-ROSEC-006-97. M. Teheremelő gépek. Fémszerkezetek. A vastagságmérő ultrahangos. Alapvető rendelkezések.

5. Aleshin, NP et al., A fémek akusztikus kontrolljának módszerei. - M. Machine Building, 1989. - 456 p.