Ультразвуковой контроль (УЗК), один из наиболее распространённых методов неразрушающего контроля, применяемый для выявления внутренних и поверхностных дефектов в материалах, сварных соединениях, отливках, поковках и других изделиях. Метод основан на распространении ультразвуковых колебаний в контролируемом объекте и анализе отражённых или прошедших сигналов.

Настоящее методическое пособие предназначено для специалистов, осваивающих основы ультразвуковой дефектоскопии, а также для подготовки к аттестации по методу УЗК.

Физические основы метода

Природа ультразвука

Ультразвук, это упругие колебания с частотой выше 20 кГц, неслышимые человеческим ухом. В неразрушающем контроле обычно используются частоты от 0,5 до 10 МГц.

Типы волн

• Продольные волны, частицы среды колеблются вдоль направления распространения волны. Скорость в стали около 5900 м/с.
• Поперечные волны — частицы колеблются перпендикулярно направлению распространения. Скорость в стали около 3230 м/с. Не распространяются в жидкостях и газах.
• Поверхностные волны (волны Рэлея) — распространяются вдоль поверхности изделия.
• Волны Лэмба — распространяются в тонких пластинах и трубах.

Основные явления

При прохождении границы раздела сред ультразвуковая волна испытывает отражение, преломление и трансформацию типов волн. Именно отражение от дефектов (трещин, раковин, непроваров) лежит в основе эхо-метода контроля.

Методы ультразвукового контроля

Эхо-метод

Наиболее распространённый метод. Преобразователь излучает импульс и принимает отражённые сигналы от дна изделия и дефектов. По времени прихода эхо-сигнала определяется глубина залегания дефекта.

Теневой метод

Излучатель и приёмник расположены с противоположных сторон изделия. Наличие дефекта вызывает ослабление или исчезновение прошедшего сигнала.

Эхо-теневой (зеркально-теневой) метод

Комбинация эхо- и теневого методов, применяется для контроля сварных соединений.

Дельта-метод

Используется для выявления дефектов, плохо отражающих волну в направлении преобразователя (например, вертикальных трещин).

Оборудование

Дефектоскопы

Современные ультразвуковые дефектоскопы бывают аналоговыми и цифровыми. Цифровые приборы позволяют сохранять результаты, строить АРД-диаграммы и передавать данные на компьютер.

Преобразователи (ПЭП)

• Прямые — вводят продольные волны перпендикулярно поверхности.
• Наклонные — вводят поперечные волны под углом (40°, 50°, 65°, 70°).
• Совмещённые — излучатель и приёмник в одном корпусе, разделённые акустически.
• Раздельно-совмещённые (РС) — для контроля приповерхностной зоны.

Стандартные образцы

Для настройки аппаратуры применяются стандартные образцы СО-1, СО-2, СО-3, СО-2Р, СО-3Р, а также образцы предприятия (ОП) с искусственными отражателями.

Контактные среды

Для акустического контакта используются глицерин, машинное масло, вода, специальные гели.

Подготовка к контролю

1. Изучение технической документации на объект контроля (чертежи, технологические карты).
2. Подготовка поверхности: очистка от окалины, ржавчины, краски, зачистка шва и околошовной зоны.
3. Проверка работоспособности дефектоскопа и преобразователей.
4. Настройка прибора по стандартным образцам: установка глубиномера, определение угла ввода и точки выхода луча.
5. Построение АРД-диаграммы (амплитуда–расстояние–диаметр) для оценки чувствительности.

Проведение контроля сварных соединений

Схемы сканирования

При контроле стыковых сварных соединений наклонным преобразователем применяют:

• Продольно-поперечное перемещение — для выявления поперечных трещин;
• Поперечно-поперечное перемещение — основная схема для выявления продольных дефектов;
• Качающееся перемещение — для оценки формы и ориентации дефекта.

Оценка дефектов

При обнаружении эхо-сигнала определяют:

• координаты дефекта (глубину, расстояние по оси шва);
• амплитуду эхо-сигнала;
• условные размеры (протяжённость, высоту, ширину);
• характер дефекта (объёмный или плоскостной) — по форме сигнала и поведению при перемещении преобразователя.

Типичные дефекты сварных соединений

• трещины (горячие, холодные);
• непровары и несплавления;
• поры и поровые скопления;
• шлаковые включения;
• подрезы.

Оформление результатов

Результаты контроля оформляются в виде заключения (протокола), в котором указываются:

1. наименование объекта и его характеристики;
2. применённое оборудование и настройки;
3. нормативные документы, по которым проводился контроль;
4. схема контроля;
5. обнаруженные дефекты с координатами и характеристиками;
6. вывод о качестве (годен/брак) согласно критериям приёмки;
7. подпись дефектоскописта с указанием уровня квалификации.

Нормативная база

Основные документы, регламентирующие ультразвуковой контроль:

• ГОСТ 14782 «Соединения сварные. Методы ультразвуковые»;
• ГОСТ 18576 «Контроль неразрушающий. Сварные соединения. Методы ультразвуковые»;
• ГОСТ Р 55724, ГОСТ Р 56512 и другие стандарты серии по УЗК;
• отраслевые правила и руководящие документы (ПНАЭ, РД и др.).

Требования к персоналу и безопасность

К проведению ультразвукового контроля допускаются специалисты, аттестованные по системе неразрушающего контроля (уровни I, II, III). При работе необходимо соблюдать общие требования охраны труда, электробезопасности, а при контроле на высоте и в замкнутых пространствах, соответствующие специальные требования.

Ультразвуковой контроль — высокочувствительный, мобильный и безопасный метод диагностики, позволяющий выявлять дефекты на значительной глубине. Качество контроля напрямую зависит от квалификации дефектоскописта, правильной настройки оборудования и строгого соблюдения методик, установленных нормативными документами.