ультразвуковий контроль
Ультразвукові п'єзоелектричні перетворювачі (УЗ ПЕП)
П'єзоелектричні перетворювачі (ПЕП) застосовуються в ультразвуковому НК, виступаючи в якості випромінювача і приймача ультразвукового імпульсу оброблюваного УЗ дефектоскопом. Принцип дії ПЕП заснований на п'єзоелектричного ефекту - явище виникнення електричної поляризації під дією механічної напруги.
За кутку введення коливань розрізняють:
- Прямі перетворювачі вводять і (або) приймають коливання по нормалі до поверхні об'єкта контролю в точці введення.
- Похилі перетворювачі вводять і (або) приймають коливання в напрямках відмінних від нормалі до поверхні об'єкта контролю.
За способом розміщення функцій випромінювання і прийому УЗ сигналу розрізняють:
- Суміщені ПЕП де один і той же п'єзоелемент, працює як в режимі випромінювання так і в режимі прийому.
- Роздільно-суміщені перетворювачі де в одному корпусі розміщені два і більше пьезоелемента, один з яких працює тільки в режимі випромінювання, а інші в режимі прийому.
За частотою коливань
- Високочастотні УЗ ПЕП умовно можна обмежити діапазоном 4-5 МГц, таку частоту зазвичай застосовують при контролі дрібнозернистих заготовок невеликої товщини (зазвичай менше 100 мм) і зварних з'єднань товщиною менше 20мм.
- Середньочастотні УЗ ПЕП з діапазоном частот 1,8-2,5 МГц. Перетворювачі з даними діапазоном частот застосовуються для контролю виробів більшої товщини і з великим розміром частинок.
- Низькочастотні УЗ ПЕП з діапазоном частот 0,5-1,8 МГц, використовуються для контролю заготовок з крупнозернистою структурою і високим коефіцієнтом загасання, наприклад чавуну, бетону або пластику.
За способом акустичного контакту
- Контактні ПЕП де робоча поверхня стикається з поверхнею ОК або знаходиться від неї на відстані менше половини довжини хвилі в контактній рідини.
- Імерсіонні які працюють при наявності між поверхнями перетворювача і ОК шару рідини товщиною більше просторової протяжності акустичного імпульсу.
За типом хвилі порушуємо в об'єкті контролю:
- Поздовжні хвилі - коливання яких відбувається уздовж осі поширення;
- Зсувні (поперечні) хвилі - коливання яких відбувається перпендикулярно осі поширення;
- Поверхневі хвилі (хвилі Реллея) - поширюються уздовж вільної (або слабонагруженном) кордону твердого тіла і швидко затухаючі з глибиною.
- Нормальні ультразвукові хвилі (хвилі Лемба) - ультразвукові хвилі, які розповсюджуються в пластинах і стрижнях. Існують симетричні і антисиметричні хвилі.
- Головні хвилі - савокупность акустичних хвиль порушуваних при падінні пучка поздовжніх хвиль на границю розділу 2 твердих середовищ під першим критично кутом.
Дивіться також статті:
Вибір ультразвукового п'єзоелектричного перетворювача
Вибір перетворювача, залежить від параметрів контрольованого об'єкта, таких як матеріал, товщина, форма і орієнтація дефектів і т.д.
Вибір ПЕП по куту введення (прямий або похилий) вибирають виходячи зі схеми прозвучиванія конкретного об'єкта. Схеми прозвучиванія містяться в державних і відомчих стандартах. а так же технологічних картах контролю. У загальному випадку кут введення вибирають таким чином, що б забезпечувалося перетин перевіряється перетину акустичної віссю перетворювача (прямим або одноразово відбитим променем). Виявлення дефектів виходять на поверхню найбільш ефективно забезпечується при падінні поперечної хвилі під кутом 45 ° ± 5 ° до цієї поверхні.
Вибір ПЕП за схемою включення (суміщений або РС) вибирається в залежності від товщини виробу або відстані зони контролю від поверхні введення. Прямі суміщені ПЕП зазвичай застосовують при контролі виробів товщиною більше 50мм, а прямі РС ПЕП для контролю виробів товщиною до 50мм включно, або приповерхневого шару до 50мм.
Похилі РС ПЕП в основному використовуються за сумісною схемою включення. Похилі РС ПЕП з поперечною хвилею використовують переважно для контролю зварних з'єднань тонкостінних (до 9мм) труб діаметром не більше 400 мм (хордові перетворювачі). Похилі РС ПЕП з поздовжньою хвилею застосовують для контролю з'єднань з крупнозернистою структурою і високим рівнем шумів (аустенітні шви).
Вибір ПЕП по частоті коливань. вибирається в основному виходячи з товщини ОК і необхідної чутливості контролю. Завдяки більш короткій хвилі, високочастотні перетворювачі дозволяють знаходити дефекти меншого розміру, тоді як УЗ хвилі низькочастотних ПЕП глибше проникають в матеріал, тому що коефіцієнт загасання зменшується з частотою. Низькочастотні ПЕП застосовуються при контролі крупнозернистих матеріалів і матеріалів з високим коефіцієнтом загасання.
При виборі частоти треба враховувати, що її збільшення викликає:
- збільшення ближньої зони
- зменшення мертвої зони, пов'язане зі зменшенням тривалості вільних коливань пьезоелемента;
- поліпшення променевої і фронтальної роздільної здатності;
- звуження характеристики спрямованості;
- збільшення коефіцієнта загасання і пов'язане з ним падіння чутливості на великих товщинах
- збільшення рівня структурних шумів в крупнозернистих матеріалах; зменшення рівня власних шумів ПЕП, пов'язане зі збільшенням загасання звукової хвилі в елементах ПЕП при зростанні частоти;
Далі наведені основні типи і характеристики перетворювачів, найбільш часто вживаних в процесі ультразвукового контролю.
П111 - Прямі суміщені перетворювачі
Перетворювачі типу П111 використовуються для дефектоскопії і товщинометрії виробів поздовжніми хвилями. На практиці, прямі суміщені перетворювачі застосовуються для контролю листів, плит, валів, виливків, поковок, а також для пошуку локальних стоншування в стінках виробів. Перетворювачі П111 використовуються для виявлення об'ємних і площинних дефектів - пір, волосовин, розшарувань і т.д. Характеристики ПЕП типу П111 наведені в таблиці:
Позначення УЗ ПЕП
Ефективна частота, МГц
П112 - прямі роздільно-суміщені перетворювачі
Контактні роздільно-суміщені перетворювачі. типу П112, як правило використовуються для застосовуються для визначення залишкової товщини стінки виробів і для пошуку дефектів, розташованих на відносно невеликих глибинах під поверхнею. Товщина контрольованих П 112 об'єктів, як правило, знаходиться в діапазоні від 1 до 30мм. Характеристики П112 наведені в таблиці:
Позначення УЗ ПЕП
Ефективна частота, МГц
Діапазон контролю за стали 40х13, мм
Діаметр відбивача, мм
Розміри робочої поверхні, мм
Габаритні розміри, мм
П121 похилі суміщені перетворювачі
Похилі перетворювачі. типу П121, широко застосовуються в задачах контролю зварних з'єднань, листів, штамповок, поковок і інших об'єктів. Перетворювачі П121 дозволяють виявляти тріщини, об'ємні дефекти, такі як неметалеві включення, пори, непровари, усадочні раковини і т.п. За допомогою перетворювачів типу П121, як правило, визначаються характеристики вертикально орієнтованих дефектів. Характеристики та можлива маркування П 121 одного з виробників наведені в таблиці:
Кут введення за зразком СО-2, град
Діапазон контролю за стали, мм
Ефективна частота, МГц
Розмір робочої поверхні, мм
Габаритні розміри, мм
П122 - похилі роздільно-суміщені перетворювачі
Хордові перетворювачі типу П122 в основному застосовують для контролю кільцевих зварних швів трубних елементів з сталей і поліетилену діаметром від 14 до 219 мм. з товщиною стінки від 2 до 6 мм. використовуються контактні роздільно-суміщені хордові перетворювачі. Застосування перетворювачів хордової типу особливо ефективно для контролю тонкостінних зварних швів від 2 до 4 мм.
Перетворювачі типу П122 призначені для контролю тонкостінних зварних швів, як правило з нержавіючих, маловуглецевих сталей і сплавів алюмінію Характерна особливість ПЕП - мінімальна мертва зона і фокусування УЗ поля в певному діапазоні товщини. Характеристики П 121 представлені в таблиці:
Фокусна відстань по осі Y (глибина)
Фокусна відстань по осі X
УЗК зварних швів товщиною
Під замовлення можлива поставка спеціальних перетворювачів:
- для контролю деталей залізничного рухомого складу;
- похилі контактні суміщені ПЕП типу П121 для контролю вигинів труб;
- фокусують і з плоскою випромінюючої поверхнею для иммерсионного контролю дисків з титанових сплавів та інших деталей і заготовок;
- для контролю лопатей літальних апаратів;
- широкозахватні;
- на фазованих решітках
- для контролю дифракційно-тимчасовим методом TOFD
- електромагнітно-акустичних перетворювачів (ЕМАП)
Для основних типів ПЕП вУкаіни прийнято буквено-цифрове позначення, яке формується в такий спосіб:
- перший знак - буква П - Перетворювач;
- перша цифра - 1 - контактний, 2 - іммерсійний, 3 - контактно-іммерсійний;
- друга цифра - 1 - прямий, 2 - похилий;
- третя цифра - 1 - суміщений, 2 - роздільно-суміщений, 3 - роздільний;
- крім цього виробники зазвичай вказують частоту, кут введення, розмір пьезоелемента.
Схема позначення ультразвукових перетворювачів приведена нижче
Хімічна та нафтохімічна промисловість
Трубопроводи пари та гарячої води
Магістральні і промислові газо-і нафтопроводи
Устаткування атомних енергетичних установок
Контроль поковок, литих деталей і заготовок
Купити ультразвукові п'єзоелектричні перетворювачі та інші прилади неруйнівного контролю можна за офіційною ціною виробників з доставкою до дверей в наступних містах: Київ, Харків, Запоріжжя, Суми. Амурська, Ангарськ, Ніжин, Сєвєродонецьк, Чернівці, Бровари, Бійськ, Артемівськ, Черкаси, Великий Новгород, Кременчук, Калуш, Сміла, Полтава, Волгодонськ, Ковель, Торез, Хмельницький, Ромни, Кривий Ріг, Конотоп, Дрогобич, Бердянськ, Костянтинівка, Лозова, Житомир, Горлівка, Олександрія, Алчевськ, Магадан, Умань, Харцизьк, Муром, Ужгород, Нальчик, Нікополь, Нарьян-Мар, Фастів, Одеса, Нефтекамськ, Нефтеюганськ, Новочеркаськ, Нижньокамськ, Норильськ, Львів, Обнінськ, Маріуполь, Шахтарськ, Мелітополь, Оха, Слов'янськ, Чернігів, Лубни, Петропавловськ-Камчатський, Псков, Рж їв, Ростов, Павлоград, Миколаїв, Сніжне, Дружківка, Сочі, Сиктивкар, Марганець, Коростень, Мукачево, Тобольськ, Дніпродзержинськ, Лисичанськ, Єнакієве, Константіновкаоград, Рівне, Херсон, Ханти-Мансійськ, Стаханов, Луганськ, Антрацит, Еліста, Луцьк та інші міста. А так же Республіки Казахстан, Білорусія та інші країни СНД.
Похилі контактні суміщені типу П121 для дефектоскопії труб малих діаметрів
Приклад позначення при замовленні:
П121-5-53 ° -d89-002 - перетворювач з кутом призми 53 ° для діаметра труби 89 мм для УД2-12.
П121-5-53 ° -d89-003 - перетворювач з кутом призми 53 ° для діаметра труби 89 мм для УД2-70.
1. Ультразвукові резонатори до рейковим дефектоскопії типу "ПОШУК".
Номінальні значення кутів введення: 0 °, 45 °, 50 °, 55 °, 60 °, 65 °.