мОб авторе

Е. Ф. Кретов 

Начальник ультразвукового отделения ЦЛ НМК ОАО 'Шорские заводы"

Ультразвуковой контроль сварных соединений лис­тов, труб, рельсов и других изделий проводят непосредст­венно по поверхности проката, после удаления с участков, где будет перемещаться преобразователь, брызг металла, отслаивающейся ржавчины и грязи; в отдельных случаях поверхность проката, поврежденную кавернами, подвер­гают механической обработке. Чистота поверхности после обработки согласно ГОСТ 14782 "Контроль неразрушающий. Соединения сварные. Методы ультразвуковые" должна быть не ниже 40 мкм по ГОСТ 2789.

Понятие "необработанная поверхность" не является определенным, поскольку не содержит количественных характеристик неровностей по­верхности, вида и толщины загрязняющего слоя. Поэтому, отвечая на вопрос о возможности конт­роля по необработанной ("черной") поверхности заготовок, необходимо учитывать ее подробную характеристику.

Эта проблема наиболее актуальна для поковок и от­ливок, когда имеется естественное стремление технологов получить информацию о качестве заготовки на наиболее ранней стадии, чтобы, в случае брака, не тратились деньги на механическую обработку и не было упущено время на запуск в производство новой заготовки.

Для того, чтобы дать более определенный ответ на поставленный вопрос, ограничимся рассмотрением наиболее распространенного в настоящее время контактного ручного эхо-импульсного метода ультразвукового контроля (УЗК).

Здесь необходимо иметь в виду:

1. Проблемы проведения УЗК воз­никают из-за резкого ухудшения или полного пропадания акустического кон­такта по причине отсутствия прилегания или неполного прилегания поверхности преобразователя к поверхности объекта контроля, либо из-за наличия между пре­образователем и поверхностью изделия слоя, не проводящего звук (например, рыхлой отслаивающейся окалины). След­ствием этого может быть невыявление зон ослабления донного сигнала и одиноч­ных дефектов, неблагоприятно ориенти­рованных по отношению к акустической оси прямого преобразователя или располо­женных в неконтролируемых зонах и др. Поэтому сдаточный УЗК по необрабо­танной поверхности не применяют для заготовок ответственного назначения. 
2. Даже на грубых кованых поверхностях всегда су­ществуют участки, где можно в той или иной мере ввести ультразвук, а следовательно, получить некоторую информа­цию о качестве материала под этим участком. Таким обра­зом, может существовать возможность неполного контроля или контроля по точкам.
3. Требования к состоянию поверхности заготовок неразрывно связаны с размерами минимально фиксируе­мого дефекта, то есть с предельно реализуемой чувствительностью: чем меньше размер дефекта, подлежащего вы­явлению в соответствии с нормативными требованиями, тем жестче требования к состоянию поверхности под УЗК.
4. Средства контроля не решают любую задачу конт­роля по необработанной поверхности, однако правильное сочетание типа дефектоскопа, преобразователя, контактной среды безусловно позволяют оптимизировать процесс конт­роля. Так, например, возможности УЗК по необработанной поверхности существенно расширяются при использовании преобразователей с мягкими протекторами.
5. Наклонные преобразователи гораздо чувствитель­нее к рельефу поверхности, чем прямые, поэтому обычно схема прозвучивания заготовок с необработанной поверх­ностью включает только прямые ПЭП.

На основании вышеизложенного можно высказать некоторые соображения:

1)    В любом случае для проведения УЗК с по­верхности объекта необходимо удалить отслаивающуюся рыхлую окалину и другие за­грязнения, непроводящие звук.

2)    При необходимости УЗК заготовок ответствен­ного назначения с целью обнаружения всех несплошностей небольшого размера (∅экв = 2-3 мм) поверхности сканирования должны быть механически обработаны и иметь пара­метр шероховатости R_z < 10 мкм по ГОСТ 2789­73 (рис. 1).

 Рис. 1. УЗК днища химического сосуда

Рис. 2. Кованая заготовка коленчатого вала

 3)    На цилиндрических поковках без механической обработки достаточно плоские и гладкие участки поверхности (грани) часто чере­дуются с ребрами (рис. 2). На стыке грани расположены под углом 120- 150° друг к другу. В отдельных местах имеются щербины диаметром 10-100 мм и глубиной до 5 мм. На такой заготовке возможно проведение УЗК прямым преобразователем с предельной чув­ствительностью 5-20 мм². Можно проверить до 80 % объема заготовки на гладких частях. На щербинах контроль невозможен. Может быть решена задача обнаружения дефектов, распределенных по значительной части объе­ма (флокены, осевые рыхлоты, скопления неметаллических включений), а также грубых дефектов (0 > 30 мм).

4)    Некоторые поковки имеют нерегулярную грубо волнистую поверхность со следами вмятин от окалины. Имеется достаточно много участков с локально-плоской поверхностью. В такой заготовке возможна общая оценка прозвучиваемости материала, а также определение загрязненности металла дефектами в случае их распределения в значительной части объе­ма (флокены, скопления неметаллических включений). Эти оценки возможны в отдельных точках или на небольших участках заготовкипрямым ПЭП. Предельная чувствительность может колебаться от 5 до 50 мм².

5)    В отдельных случаях для проведения выбо­рочного УЗК на кованой заготовке зачищают полосы или локальные участки с определен­ным шагом. Цель и возможности контроля та­кие же, как и в предыдущем случае.

6)    На литых заготовках, обработанных дробеструем (или пескоструем), могут быть многочисленные щербинки диаметром меньше 20 мм и глубиной меньше 1,0 мм. Возможен контроль прямым преобразователем с предельной чувствительностью 7-20 мм². Выявляются грубые дефекты размером более 20 х 20 мм.

 Итак, возможность УЗК по необработанной (черной) поверхности имеется. Однако, чем грубее неровности, тем грубее несплошно­сти, которые могут быть при этом надежно выявлены. Как правило, решается задача выявления грубых протяженных несплошностей или дефектов, распределенных в доста­точно большом объеме. Для заготовок ответственного назначения такой контроль следует рассматривать в качестве техноло­гического.