Эталонирование (измерение) чувствительности можно проводить двумя путями: прямым — с помощью тест-образцов и косвенным — с помощью АРД-диаграмм. Прямым способом можно эталонировать чувст­вительность дефектоскопа любой конструкции. При этом способе автома­тически учитываются многие параметры акустического тракта. Способ достаточно прост, но весьма дорог, так как требуется иметь набор стан­дартных и тест-образцов с различными отражателями.

Эталонирование по тест-образцам. Тест-образцы обычно изготовляют той же толщины, кривизны и из той же марки материала, что и контро­лируемое изделие. Обязательно также соблюдать соответствие качества поверхности тест-образца и изделия.

Размеры тест-образца должны быть такими, чтобы на опорный эхо-сиг­нал отражателя не накладывались ложные сигналы от стенок и углов об­разца. Эти ложные сигналы должны по развертке ЭЛТ быть значительно дальше опорного сигнала.

На тест-образце, не ближе 20 мм от краев, изготовляют искусствен­ные эталонные отражатели, по эквивалентной площади соответствующие требуемому уровню чувствительности. Эталонировать чувствительность по тест-образцам с реальными дефектами, как правило, невозможно, по­скольку точное измерение реальных дефектов и их воспроизводимость при тиражировании образцов крайне затруднены.

Основные три вопроса выбора тест-образцов обусловлены: типом и глубиной расположения отражателя, а также необходимостью наличия шва в тест-образце.

Тип отражателя выбирают исходя из акустических свойств, техноло­гичности и воспроизводимости изготовления отражателя. На практике нашли применение четыре типа эталонных отражателей: плоскодонное сверление, угловой (зарубка), сегмент и боковой цилиндрический (бо­ковое сверление).

Плоскодонное сверление (см. рис 4.16,а) имеет по отношению к остальным отражателям существенное достоинство — наличие крутой мо­нотонной зависимости амплитуды эхо-сигнала от диаметра отражателя. Но этот отражатель весьма трудно изготовить под заданным углом, с плос­кой и гладкой отражающей поверхностью. Поэтому технологичность и воспроизводимость его изготовления самые низкие.

Боковое сверление (см. рис. 4.16,6) — самый технологичный и воспроизводимый тип отражателя. Однако разброс значений его отражатель­ных свойств больше, чем у "плоскодонки", и зависит от многих факто­ров. Например, существенно влияет боковая грань тест-образца, близость его нижней поверхности к сверлению и т. п.

Зарубка (см. рис. 4.16,в) хорошо имитирует выходящие на поверх­ность трещины и непровары и хорошо заменяет плоскодонное отверстие. Ее выдавливают на заданную глубину на образце или непосредственно на изделии специально заточенным инструментом - бойком с помощью тис­ков или пресса. Глубину зарубки проверяют индикатором с игольчатым нутромером или остро заточенным-глубиномером штангенциркуля. Пос­ле контроля зарубку удаляют абразивом.

"Сегмент" (см. рис. 4.16,г) уступает плоскому дну и примерно рав­ноценен зарубке по отражательным свойствам. Изготавливают "сегмент" с помощью фрезы, желательно на координатно-расточном станке со шли­фовкой.

Необходимость шва в тест-образце зависит: от разницы в затухании УЗК между основным металлом и металлом шва, а также от ширины ва­лика усиления шва.

Для соединений с толщиной листов до 30 мм, сваренных в один про­ход, разница в затухании обычно мала. Для δ > 30 мм разница может быть значительной (из-за многослойности) и ее следует оценивать. Если разни­ца в затухании велика, то тест-образец следует изготовлять со швом. При этом необходимо обеспечить его бездефектность. Термообработка образ­ца и швов должна быть идентичной.

Валик шва может ограничивать передвижение искателя вперед при сканировании. Для зарубки у корня шва слишком широкий валик может приводить к эталонированию не по центральному, а по боковому лучу диаграммы направленности. Это приводит к искажению фактической чув­ствительности. Поэтому в подобных случаях необходимо иметь в тест-образце либо шов с усилением, либо имитирующую накладку.

Предельную чувствительность дефектоскопа с искателем измеряют, пользуясь испытательными (тест-) образцами по ГОСТ 14782-76. Допус­кается вместо отверстий с плоским дном применять сегментные или уг­ловые отражатели.

При наличии аттенюатора в дефектоскопе целесообразно использо­вать тест-образец с боковым сверлением. Чувствительность S_П здесь рас­считывают согласно прил. 2 ГОСТ 14782-76. Для сварных соединений тол­щиной более 15 мм глубина расположения бокового сверления диаметром D = 6 мм составляет Н = 44 мм. Для меньших толщин размеры D и Н ого­варивают особо.

Высота h сегментного отражателя должна быть больше длины  l_t по­перечной ультразвуковой волны, а отношение h / b должно быть более 0,4.

Ширина b и высота h углового отражателя должны быть больше l_t, отношение h / b должно быть более 0,5 и менее 4,0.

Предельную чувствительность S _П, измеренную по угловому отражате­лю площадью S ₁, вычисляют по формуле

S _п = NS ₁,

Таким образом чувствительность УЗ-контроля может быть измерена по тест-образцам: по эквивалентной площади искусственных плоских от­ражателей разного типа, мм², по глубине расположения боковых сверле­ний в эталоне № 1, мм, и, наконец, как отношение амплитуд измеренного и опорного (исходного) сигналов в децибелах.

Значения предельно допустимых площадей дефектов (браковоч­ный уровень) зависят от толщины элементов и категории соединений (табл. 4.4).

ИЗМЕРЕНИЕ ДЕФЕКТОВ

Основными измеряемыми характеристиками дефектов при УЗ-контроле служат: наибольшая амплитуда сигнала, координаты (глубина Н, расстояние L ) дефекта, условные размеры (длина, ширина, высота) де­фекта, число дефектов (на шов, стык и т. п.), параметры формы дефекта.

Измерение амплитуды сигнала

Амплитуду А эхо-сигнала измеряют обычно двумя способами: по тест-образцам и по АРД-диаграммам.

В тест-образцах, вместо реальных дефектов используют эквивалент­ные модели — эталонные отражатели правильной цилиндрической формы. Обычно это диск или цилиндр. Амплитуду эхо-сигнала от дефекта А_а срав­нивают с амплитудой А₀ от эталонного отражателя с помощью аттенюато­ра дефектоскопа или непосредственно используя тест-образцы.

 Амплитуда А_Д сигнала от дефекта обычно связана (коррелирована) с площадью S_min наименьшего выявляемого дискового отражателя, рас­положенного на той же глубине. Поэтому по амплитуде А₀ эхо-сигнала от диска можно, судить о площади реального дефекта, имеющего близкую к диску отражательную способность. Площадь S_min диска, например плос­кодонного отражателя, называют эквивалентной S _экв площадью дефекта.

Для оценки S _ЭКВ нужны тест-образцы с набором плоскодонных отра­жателей разной площади и на разных глубинах.

Координаты дефекта

Расстояние от точки ввода до дефекта по ходу луча определяют из соотношения

r = C_t ( t -2 t _пр )/2.

Здесь t, t _пр , — время распространения колебаний: от пьезопластины до де­фекта и обратно и в призме преобразователя (рис. 4.19).Линейная зависимость расстояния от времени позволяет реализовывать достаточно простые глубиномерные устройства. Например, применяют калиброванные линейные разверт­ки с подвижными метками, механически связанными с движками соот­ветствующих шкал.

Рис. 4.12. Координаты дефекта Н, L при УЗ-контроле прямым (а) и наклонным (б) искателем

Важно также расположение дефекта в наплавленном металле, т. е. его координаты HL (рис. 4.12):

Н =rcos a ; L=sin a ..

Условные размеры дефектов

Условными размерами называют параметры дефектов, измеренные как расстояния между так называемыми "пороговыми" положениями УЗ-преобразователя при его движениях вдоль или поперек сварного шва. Различают условную протяженность  D L , условную ширину D x и условную высоту D Н дефекта.

Условная ширина D х — это расстояние при перемещении преобразо­вателя поперек шва от первого порогового положения — момента превы­шения амплитудой А эхо-сигнала дефекта некоторого заданного уровня А₀ до второго порогового положения - момента уменьшения амплитуды А ниже уровняло (рис. 4.20и4.21,а).

а)                                                         б)

Рис. 4.13. Схема определения условных размеров дефектов: а) – условной ширины Δх и высоты ΔН; б) – условной протяженности Δ L

Условная протяженность D L — это разность расстояний между порого­выми положениями преобразователя при его перемещении вдоль оси шва (рис. 4.21,6).

Условную высоту D Н измеряют (по глубиномеру прибора) как раз­ность глубин залегания дефекта при перемещении преобразователя между его пороговыми положениями перпендикулярно шву.

Применяют два способа задания пороговых положений:

1)  фиксируют заданное отношение А_тах/А₀ наибольшей амплитуды
А_тах эхо-сигнала от дефекта к ее наименьшему уровню А₀ =Аmin Обыч­но принимают А_тах/А ₀ = const = 1/2, что соответствует 6 дБ.

Границы дефекта в этом случае примерно совпадают с осями преоб­разователя в его пороговых положениях;

2) регламентируют наименьшую амплитуду А₀ эхо-сигнала А₀ =