Выборочный контроль неразрушающими физическими методами дефектоскопии. Ультразвуковая толщинометрия

Ультразвуковая толщинометрия (УЗТ) в настоящее время широко применяется при измерении толщины разнообразных объектов как при изготовлении, так и при их освидетельствовании. Однако, до настоящего времени в России не создано Государственного стандарта, определяющего основные требования к методике проведения таких работ и оценке полученных результатов. Наиболее полно и на современном уровне вопросы УЗТ отражены в ПНАЭГ-7–031 унифицированных методик контроля, действующих в ядерной энергетике.

Основные условия применения УЗТ:

– недоступность для измерения механическим измерительным инструментом;

– эквидистантность поверхности контроля и противоположной поверхности.

При диагностировании технического состояния длительно проработавших аппаратов измерение толщины всех стенок конструктивных элементов аппарата (обечаек корпуса, днища, патрубков штуцеров, горловины люков-лазов и др.) производится ультразвуковыми приборами, отвечающими требованиям ГОСТ 28702 «Контроль неразрушающий. Общие технические требования».

При наличии коррозии металла непосредственными замерами устанавливают степень ослабления сечения элементов. По уменьшению толщины стенки определяют также скорость протекания коррозионных процессов.

По результатам ультразвуковой толщинометрии (УЗТ) аппарат может быть допущен к эксплуатации, если толщина стенок несущих конструктивных элементов аппарата (обечаек и днищ корпуса, патрубков, штуцеров и люков и т.п.) не менее минимальной (отбраковочной) расчетной величины для этих элементов.

При достижении предельно-допустимого значения толщины стенок конструктивных элементов аппарата эти части заменяют, подвергают восстановлению ремонтом или снижают рабочее давление до величины, определенной поверочным расчетом на прочность.

Ультразвуковой метод неразрушающего контроля основан на способности ультразвуковых колебаний отражаться от внутренних неоднородностей контролируемой среды.

Для измерения толщины применяют обычно эхо-импульсный метод. При этом толщину стенки изделия определяют по длительности прохождения ультразвукового импульса t или по времени между повторно отраженными импульсами. Импульс упругих ультразвуковых колебаний, распространяясь в металле с определенной скоростью С, многократно отражается от противоположных поверхностей и при обратном ходе отдает пьезоэлементу часть энергии. Из-за поглощения и рассеяния ультразвуковых колебаний каждый последующий импульс несет меньшую энергию. Интервал времени между двумя последовательными импульсами прямо пропорционален измеряемой толщине.

Для измерения толщины металла конструктивных элементов аппарата применяют малогабаритные высокоточные эхо-импульсные толщиномеры для ручного контроля (в том числе автокалибрующиеся), представляющие собой портативные приборы массой 0,15–2,0 кг с автономным питанием и цифровыми индикаторами. Для расширения возможностей они комплектуются преобразователями различных типов с рабочими частотами от 2 до 25 МГц, в том числе для измерения при повышенных измеряемых температурах изделий. В них в основном применяют раздельно-совмещенные преобразователи различных конструкций и совмещенных специальных типов, имеющие малую мертвую зону. В толщиномерах часто предусматривают возможность запоминания результатов измерений с последующей распечаткой их на принтере.

На рисунке 1 дана схема аппарата с указанием мест замера толщины стенок. Полученные данные представлены в протоколе по ультразвуковой толщинометрии.