ГОСТ Р 50.05.02-2018. Национальный стандарт Российской Федерации. Система оценки соответствия в области использования атомной энергии. Оценка соответствия в форме контроля. Унифицированные методики. Ультразвуковой контроль сварных соединений и наплавленных покрытий

Приложение Ж

(обязательное)

 

МЕТОДИКА НАСТРОЙКИ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ ДЕФЕКТОСКОПА

 

Ж.1 Настройка чувствительности при УЗК СС толщиной менее 12 мм

Ж.1.1 Браковочный уровень

Ж.1.1.1 Устанавливают чувствительность, достаточную для обнаружения углового отражателя в НО.

Ж.1.1.2 Находят максимальный эхо-сигнал от соответствующего углового отражателя, перемещая ПЭП по образцу.

Ж.1.1.3 Уменьшают эхо-сигнал до принятого уровня на экране дефектоскопа. При этом запас чувствительности должен быть не менее 15 дБ.

Ж.1.2 Контрольный уровень

Ж.1.2.1 Повышают чувствительность дефектоскопа относительно браковочного уровня по Ж.1.1 на 6 дБ.

Ж.1.3 Поисковый уровень

Ж.1.3.1 Повышают чувствительность относительно браковочного уровня по Ж.1.1 на 12 дБ.

Ж.2 Настройка чувствительности при УЗК СС толщиной 12 мм и более

Ж.2.1 Настройку чувствительности при проведении УЗК с использованием АРД-диаграмм следует производить в соответствии со следующими примерами:

Ж.2.1.1 Работа с АРД-диаграммами при УЗК прямыми совмещенными ПЭП.

Пример 1

При УЗК прямым ПЭП (B2S) обнаружен отражатель.

Условие

Значение амплитуды эхо-сигнала от отражателя A = 36 дБ (рисунок Ж.1а).

 

 

а - измерение амплитуды эхо-сигнала от отражателя;

б - измерение амплитуды донного сигнала

 

Рисунок Ж.1 - Экран дефектоскопа

при измерении амплитуды эхо-сигнала

 

Глубина залегания отражателя - 130 мм.

Материал изделия - Ст20 (сталь перлитного класса).

Толщина изделия - 200 мм.

Использован прямой ПЭП B2S-E (2 МГц, 0°, d = 24 мм).

Необходимо определить эквивалентную площадь отражателя S_экв в плоскопараллельном изделии.

Решение

Находят значение донного сигнала на изделии: A_д.но = 30 дБ (здесь и далее все измерения эхо-сигналов проведены на уровне 50% высоты экрана) (рисунок Ж.1б).

Находят значение A_д.но на АРД-диаграмме (рисунок Ж.2) на глубине 200 мм:

 

A_д.но = 9 дБ.

 

 

Рисунок Ж.2 - АРД-диаграмма для ПЭП B2S

 

Амплитуда 9 дБ на АРД-диаграмме соответствует A_д.но = 30 дБ на изделии.

Находят разницу в значениях амплитуд эхо-сигнала от отражателя и донного сигнала:

 

.

 

Откладывают вниз 6 дБ от донного сигнала на глубине 200 мм (рисунок Ж.2).

От полученной точки проводят горизонтальную линию до пересечения с глубиной 130 мм (рисунок Ж.2).

Полученная точка соответствует S_экв(d_экв) для исследуемого отражателя.

Определяют S_экв с учетом близлежащих АРД-линий.

Ответ

 

d_экв = 10 мм;

 

S_экв = 78,5 мм².

 

Пример 2

Производят настройку чувствительности дефектоскопа для УЗК СС и зоны сплавления антикоррозионного наплавленного покрытия с металлом шва ГЦТ Ду850.

Условие

Толщина объекта контроля - 70 мм.

Использован прямой ПЭП B2S (2 МГц, 0°, d = 24 мм).

Браковочный и контрольный уровни для СС определяют по таблице 15 ПНАЭ Г-7-010:

S_бр = 7 мм² - для СС;

S_фикс = 3,5 мм² - для СС.

В соответствии с таблицей 17 ПНАЭ Г-7-010 определяют браковочный и контрольный уровни для наплавки:

S_бр = 20 мм² - для антикоррозионного наплавленного покрытия;

S_фикс = 10 мм² - для антикоррозионного наплавленного покрытия;

При настройке чувствительности по донному сигналу на биметаллической трубе поправкой на затухание в плакирующем слое пренебрегают.

Необходимо определить чувствительность дефектоскопа на браковочном, контрольном и поисковом уровнях.

Решение

I Для СС:

1 Определяют значение донного сигнала объекта контроля на дефектоскопе: A_д.но = 30 дБ (измеряют либо непосредственно на объекте контроля, либо на НО, изготовленном из фрагмента объекта контроля).

2 Находят значение A_д.но на АРД-диаграмме (рисунок Ж.3) на глубине 70 мм:

 

A_д.но = 3 дБ.

 

 

Рисунок Ж.3 - Определение браковочного уровня

при УЗК ГЦТ Ду850

 

3 Амплитуда донного сигнала 3 дБ на АРД-диаграмме соответствует A_д.но = 30 дБ на дефектоскопе.

4 Находят значение амплитуды для отражателя с площадью поверхности размером 7 мм² (d = 3 мм) на АРД-диаграмме (рисунок Ж.3) на глубине 60 мм:

 

A = 26 дБ.

 

5 Находят разницу в значениях амплитуд отражателя размером 7 мм² (d = 3 мм) и донного сигнала на АРД-диаграмме:

 

.

 

6 Чувствительность дефектоскопа определяют следующим образом:

а) Значение амплитуды донного сигнала на дефектоскопе суммируют со значением : 30 + 23 = 53 дБ.

Это значение соответствует браковочному уровню на глубине 60 мм.

б) Для определения браковочного уровня на глубинах 40 и 20 мм необходимо найти пересечение АРД-кривой (для отверстия размером 7 мм²) с глубиной 40 и 20 мм соответственно (рисунок Ж.3).

в) На глубине 40 мм находят разницу в значениях амплитуд отражателя размером 7 мм² (d = 3 мм) и донного сигнала на АРД-диаграмме:

 

.

 

Таким образом, браковочный уровень на глубине 40 мм равен сумме донного сигнала на дефектоскопе и значения :

 

A_бр = 30 + 22 = 52 дБ.

 

г) На глубине 20 мм находят разницу в значениях амплитуд отражателя размером 7 мм² (d = 3 мм) и донного сигнала на АРД-диаграмме:

 

.

 

д) Значение A_бр на глубине 20 мм равно A_бр = 30 + 27 = 57 дБ.

е) Контрольный уровень устанавливают на 6 дБ выше браковочного.

ж) Поисковый уровень устанавливают на 12 дБ выше браковочного.

7 Сводят полученные данные в таблице Ж.1.

 

Таблица Ж.1

 

Глубина, мм	20	40	60
Браковочный уровень, дБ	57	52	53
Контрольный уровень, дБ	63	58	59
Поисковый уровень, дБ	69	64	65

 

8 При УЗК в случае обнаружения отражателя на глубине, отличной от 20, 40, 60 мм, необходимо определить значение амплитуды по АРД-кривой аналогично перечисленным глубинам.

II Для зоны сплавления антикоррозионной наплавки с основным металлом:

1 Находят значение донного сигнала объекта контроля: A_д.но = 30 дБ (измеряют либо непосредственно на объекте контроля, либо на НО, изготовленном из фрагмента объекта контроля).

2 Находят значение A_д.но на АРД-диаграмме (рисунок Ж.4) на глубине 70 мм:

 

A_д.но = 3 дБ.

 

 

Рисунок Ж.4 - Определение браковочного, контрольного

и поискового уровней при УЗК антикоррозионной наплавки

 

3 Амплитуда донного сигнала 3 дБ на АРД-диаграмме соответствует A_д.но = 30 дБ на объекте контроля.

4 Находят значение амплитуды для отражателя размером 20 мм² (d = 5 мм) на АРД-диаграмме (рисунок Ж.4) на глубине 62 мм:

 

A = 18 дБ.

 

5 Находят разницу в значениях амплитуд отражателя размером 20 мм² (d = 5 мм) и донного сигнала:

 

.

 

6 Чувствительность дефектоскопа определяют следующим образом:

а) Значение амплитуды донного сигнала на объекте контроля суммируют со значением : 30 + 15 = 45 дБ.

Это значение соответствует браковочному уровню на глубине 62 мм.

б) Контрольный уровень устанавливают на 6 дБ выше браковочного.

в) Поисковый уровень устанавливают на 12 дБ выше браковочного.

Ж.2.1.2 Работа с АРД-диаграммами при УЗК наклонными совмещенными ПЭП.

Пример 3

При УЗК СС из стали перлитного класса ПЭП MWB 45-2 выявлен отражатель.

Условие

Значение амплитуды эхо-сигнала от отражателя A = 48 дБ.

Глубина залегания отражателя - 50 мм.

Материал изделия - Ст20 (сталь перлитного класса).

Толщина изделия - 100 мм.

Использован наклонный ПЭП MWB 45-2 (2 МГц, 45°, размер пьезоэлемента - 8 x 9 мм).

Необходимо определить эквивалентную площадь отражателя S_экв в изделии в случае получения донного сигнала на НО.

Решение

1 Так как АРД-диаграмма построена в зависимости от расстояния по лучу до отражателя, пересчитывают глубину 50 мм в расстояние по лучу (для этого глубину разделяют на косинус угла ввода):

 

.

 

2 Вычисляют значение донного сигнала на НО из того же материала, что и контролируемое изделие, на расстоянии 70 мм (рисунок Ж.5):

 

A_д.но = 32 дБ.

 

 

Рисунок Ж.5 - Получение донного сигнала на НО

 

3 Вычисляют значение A_д.но на АРД-диаграмме (рисунок Ж.6) для расстояния 70 мм:

 

A_д.но = 10 дБ.

 

 

Рисунок Ж.6 - Определение эквивалентной площади

по АРД-диаграммам с использованием НО

 

Амплитуда 10 дБ на АРД-диаграмме соответствует A_д.но = 32 дБ на изделии.

4 Вычисляют разницу в значениях амплитуд эхо-сигнала от отражателя и донного сигнала:

 

.

 

5 На АРД-диаграмме откладывают вниз 16 дБ от донного сигнала на расстоянии 70 мм (рисунок Ж.6).

6 Полученная точка соответствует S_экв(d_экв) для исследуемого отражателя.

7 Определяют S_экв с учетом близлежащих АРД-линий.

Ответ

 

d_экв = 3,5 мм;

 

S_экв = 9,6 мм².

 

Пример 4

При УЗК СС из стали перлитного класса ПЭП MWB 45-2 выявлен отражатель.

Условие

Значение амплитуды эхо-сигнала от отражателя A = 48 дБ.

Глубина залегания отражателя - 50 мм.

Материал изделия - Ст20 (сталь перлитного класса).

Толщина изделия - 100 мм.

Использован наклонный ПЭП MWB 45-2-E (2 МГц, 45°, размер ПЭ - 8 x 9 мм).

Необходимо определить эквивалентную площадь отражателя S_экв в изделии в случае получения донного сигнала на стандартном образце V1.

Решение

1 Определяют значение амплитуды сигнала на V1 от цилиндрической поверхности (рисунок Ж.7): A_V1 = 25 дБ (расстояние по лучу равно 100 мм).

 

 

Рисунок Ж.7 - Получение максимального сигнала на образце V1

 

2 Как правило, эхо-сигнал от цилиндрической поверхности более, чем от плоской поверхности, поэтому следует использовать поправку , учитывающую фокусировку поля отражения. На АРД-диаграмме на расстоянии 100 мм определяют значение A_д.но = 13 дБ и вычитают из него поправку (рисунок Ж.8):

 

.

 

 

Рисунок Ж.8 - Определение эквивалентной площади

по АРД-диаграммам с использованием образца V1

 

3 Амплитуда 3 дБ на расстоянии по лучу 100 мм на АРД-диаграмме соответствует эхо-сигналу с амплитудой A_V1 = 25 дБ на образце V1.

4 Вычисляют разницу в амплитудах между эхо-сигналом от отражателя в контролируемом изделии и сигналом на V1:

 

.

 

5 На АРД-диаграмме откладывают вниз 23 дБ от точки 3 дБ при расстоянии 100 мм (рисунок Ж.8).

6 От полученной точки проводят горизонтальную линию до пересечения с расстоянием 70 мм (рисунок Ж.8).

7 Полученная точка соответствует S_экв(d_экв) для исследуемого отражателя.

8 Определяют S_экв с учетом близлежащих АРД-линий.

Ответ

 

d_экв = 3,5 мм;

 

S_экв = 9,6 мм².

 

Пример 5

Настройка чувствительности дефектоскопа для УЗК СС ГЦТ Ду850 в случае настройки с помощью НО при использовании ПЭП MWB 45-2.

Условие

Толщина объекта контроля равна 70 мм.

Использован наклонный ПЭП MWB 45-2-E (2 МГц, 45°, размер ПЭ - 8 x 9 мм).

Браковочный и контрольный уровни для СС определяют по таблице 15 ПНАЭ Г-7-010:

S_бр = 7 мм²;

S_фикс = 3,5 мм².

Необходимо определить чувствительность дефектоскопа на браковочном, контрольном и поисковом уровнях.

Решение

1 Определяют значение донного сигнала на НО на глубине 50 мм (расстояние по лучу = 70 мм) (рисунок Ж.9) на дефектоскопе:

 

A_д.но = 30 дБ.

 

 

Рисунок Ж.9 - Настройка чувствительности дефектоскопа

с использованием АРД-диаграммы и НО

 

2 Вычисляют значение A_д.но на АРД-диаграмме (рисунок Ж.9) на расстоянии 70 мм:

 

A_д.но = 10 дБ.

 

3 Амплитуда донного сигнала 10 дБ на АРД-диаграмме соответствует A_д.но = 30 дБ на дефектоскопе.

4 Вычисляют значение амплитуды для отражателя размером 7 мм² (d = 3 мм) на АРД-диаграмме (рисунок Ж.9) на расстоянии 70 мм:

 

A = 29 дБ.

 

5 Вычисляют разницу значений амплитуд отражателя размером 7 мм² (d = 3 мм) на глубине 50 мм (расстояние по лучу = 70 мм) и донного сигнала на АРД-диаграмме:

 

.

 

6 Чувствительность дефектоскопа определяют следующим образом:

а) Значение амплитуды донного сигнала на дефектоскопе суммируют со значением : 30 + 19 = 49 дБ.

Это значение соответствует браковочному уровню на глубине 50 мм.

б) Для определения браковочного уровня на глубинах 60, 40, 30 и 20 мм необходимо установить пересечение АРД-кривой (для отверстия размером 7 мм²) с глубиной 60, 40, 30 и 20 мм (на расстоянии по лучу 85, 57, 42 и 28 мм соответственно) (рисунок Ж.9).

в) На расстоянии 57 мм (глубина 40 мм) вычисляют разницу значений амплитуд отражателя размером 7 мм² (d = 3 мм) и донного сигнала на АРД-диаграмме:

 

.

 

г) Таким образом, браковочный уровень на глубине 40 мм равен сумме донного сигнала на дефектоскопе и значения :

 

A_бр = 30 + 16 = 46 дБ.

 

д) На расстоянии 42 мм находят разницу значений амплитуд отражателя размером 7 мм² (d = 3 мм) и донного сигнала на АРД-диаграмме:

 

.

 

е) На глубине 30 мм A_бр = 30 + 12 = 42 дБ.

ж) На расстоянии 28 мм находят разницу значений амплитуд отражателя размером 7 мм² (d = 3 мм) и донного сигнала на АРД-диаграмме:

 

.

 

и) На глубине 20 мм A_бр = 30 + 7,5 = 37,5 дБ.

к) На расстоянии 85 мм находят разницу значений амплитуд отражателя размером 7 мм² (d = 3 мм) и донного сигнала на АРД-диаграмме:

 

.

 

л) На глубине 60 мм A_бр = 30 + 22 = 52 дБ.

м) Контрольный уровень устанавливают на 6 дБ выше браковочного.

н) Поисковый уровень устанавливают на 12 дБ выше браковочного.

7 Полученные данные приведены в таблице Ж.2.

 

Таблица Ж.2

 

Глубина, мм	20	30	40	50	60
Браковочный уровень, дБ	37,5	42	46	49	52
Контрольный уровень, дБ	43,5	48	52	55	58
Поисковый уровень, дБ	49,5	54	58	61	64

 

8 При УЗК в случае обнаружения отражателя на глубине, отличной от 20, 30, 40, 50 мм, необходимо вычислить значение амплитуды по АРД-кривой аналогично перечисленным глубинам.

Пример 6

Настройка чувствительности дефектоскопа для УЗК СС ГЦТ Ду850 в случае настройки с помощью КО V1 при использовании ПЭП MWB 45-2.

Условие

Толщина объекта контроля равна 70 мм.

Использован наклонный ПЭП MWB 45-2 (2 МГц, 45°, размер ПЭ - 8 x 9 мм).

Браковочный и контрольный уровни для СС определяют по таблице 15 ПНАЭ Г-7-010:

S_бр = 7 мм²;

S_фикс = 3,5 мм².

Необходимо определить чувствительность дефектоскопа на браковочном, контрольном и поисковом уровнях.

Решение

1 Определяют значение сигнала на V1 от цилиндрической поверхности (рисунок Ж.10):

A_V1 = 23 дБ (расстояние по лучу = 100 мм) (все измерения проводят на уровне 50% высоты экрана).

 

 

Рисунок Ж.10 - Получение максимального сигнала на образце V1

 

2 Вычисляют значение A_д.но на АРД-диаграмме (рисунок Ж.11) на расстоянии 100 мм:

 

A_д.но = 13 дБ.

 

 

Рисунок Ж.11 - Настройка чувствительности дефектоскопа

с использованием АРД-диаграммы и КО V1

 

3 Вычитают из A_д.но = 13 дБ поправку (рисунок Ж.11):

 

.

 

4 Амплитуда 3 дБ на расстоянии по лучу 100 мм на АРД-диаграмме соответствует эхо-сигналу с амплитудой A_V1 = 23 дБ на образце V1.

5 Вычисляют значения амплитуды для отражателя размером 7 мм² (d = 3 мм) на АРД-диаграмме (рисунок Ж.11) на глубине 50, 40, 30 и 20 мм (расстояния по лучу 70, 57, 42 и 28 мм соответственно):

 

A₅₀ = 29 дБ;

 

A₄₀ = 26 дБ;

 

A₃₀ = 22 дБ;

 

A₂₀ = 17,5 дБ.

 

6 Вычисляют разницу значений амплитуд отражателя размером 7 мм² (d = 3 мм) A₅₀, A₄₀, A₃₀, A₂₀ и сигнала от V1 на АРД-диаграмме:

 

;

 

;

 

;

 

.

 

7 Чувствительность дефектоскопа определяют следующим образом:

а) Значение амплитуды сигнала от V1 на дефектоскопе суммируют со значением : 23 + 26 = 49 дБ.

Это значение соответствует браковочному уровню на глубине 50 мм.

б) Браковочный уровень на глубинах 40, 30 и 20 мм определяют аналогично:

 

A_бр40 = 23 + 23 = 46 дБ;

 

A_бр30 = 23 + 19 = 42 дБ;

 

A_бр20 = 23 + 14,5 = 37,5 дБ.

 

в) Контрольный уровень устанавливают на 6 дБ выше браковочного.

г) Поисковый уровень устанавливают на 12 дБ выше браковочного.

8 При УЗК в случае обнаружение отражателя на глубине, отличной от 20, 30, 40, 50 мм, необходимо определить значение амплитуды по АРД-кривой аналогично перечисленным глубинам.

Пример 7

Настройка чувствительности дефектоскопа для УЗК СС сосуда в случае настройки с помощью НО с плоскодонными отверстиями с использованием ПЭП WB 45-2.

Условие

Толщина СС равна 200 мм.

Использован наклонный ПЭП WB 45-2-E (2 МГц, 45°, размер ПЭ: 20 x 22 мм).

Глубина залегания плоскодонного отверстия в НО составляет 150 мм.

Площадь плоскодонного отверстия - 7 мм².

Браковочный и контрольный уровни для СС определяют по таблице 15 ПНАЭ Г-7-010:

S_бр = 7 мм²;

S_фикс = 3,5 мм².

Необходимо определить чувствительность дефектоскопа на браковочном, контрольном и поисковом уровнях.

Решение

1 Определяют значение амплитуды сигнала от плоскодонного отверстия на НО на глубине 150 мм (расстояние по лучу равно 212 мм) (рисунок Ж.12) на дефектоскопе:

 

A_пл.д.но = 30 дБ.

 

 

Рисунок Ж.12 - Получение сигнала на НО

с плоскодонными отверстиями

 

2 Вычисляют значение A_пл.д.но на АРД-диаграмме (рисунок Ж.13) на расстоянии 212 мм:

 

A_пл.д.но = 34 дБ.

 

 

Рисунок Ж.13 - Настройка чувствительности дефектоскопа

с использованием АРД-диаграммы и НО

с плоскодонными отверстиями

 

3 Амплитуда сигнала от плоскодонного отверстия 34 дБ на АРД-диаграмме соответствует A_пл.д.но = 30 дБ на дефектоскопе.

4 Чувствительность дефектоскопа определяют следующим образом:

а) Браковочный уровень на глубине 150 мм:

 

A_пл.д.но = 30 дБ.

 

б) Для определения браковочного уровня на глубинах 200, 100 и 50 мм находят пересечение АРД-кривой (для отверстия размером 7 мм²) с глубинами 200, 100 и 50 мм (расстояние по лучу 283, 141 и 71 мм соответственно) (рисунок Ж.13).

в) Для расстояния 283 мм вычисляют разницу между амплитудой от отражателя размером 7 мм² (d = 3 мм) на глубине 150 мм (расстояние 212 мм) и амплитудой от отражателя размером 7 мм² на глубине 200 мм (расстояние 283 мм) на АРД-диаграмме:

 

.

 

Браковочный уровень на глубине 200 мм равен сумме значения амплитуды сигнала на дефектоскопе от плоскодонного отражателя на глубине 150 мм и значения :

 

A_бр = 30 + 4 = 34 дБ.

 

г) Для расстояния 141 мм вычисляют разницу значений амплитуд отражателя размером 7 мм² (d = 3 мм) на глубине 150 мм (расстояние 212 мм) и отражателя размером 7 мм² на глубине 100 мм (расстояние 141 мм) на АРД-диаграмме:

 

.

 

д) Поскольку отражатель на глубине 100 мм находится выше по АРД-кривой, чем отражатель на глубине 150 мм, браковочный уровень для глубины 100 мм равен разности значения амплитуды сигнала на дефектоскопе от плоскодонного отражателя на глубине 150 мм и значения :

 

A_бр = 30 - 6 = 24 дБ.

 

е) Для расстояния 71 мм вычисляют разницу значений амплитуд отражателя размером 7 мм² (d = 3 мм) на глубине 150 мм (расстояние 212 мм) и отражателя размером 7 мм² на глубине 50 мм (расстояние 71 мм) на АРД-диаграмме:

 

.

 

ж) На глубине 50 мм A_бр = 30 - 9 = 21 дБ.

и) Контрольный уровень устанавливают на 6 дБ выше браковочного.

к) Поисковый уровень устанавливают на 12 дБ выше браковочного.

5 Полученные данные приведены в таблице Ж.3.

 

Таблица Ж.3

 

Глубина, мм	50	100	150	200
Браковочный уровень, дБ	21	24	30	34
Контрольный уровень, дБ	27	30	36	40
Поисковый уровень, дБ	33	36	42	46

 

6 При УЗК в случае обнаружение отражателя на глубине, отличной от 200, 150, 100, 50 мм, необходимо определить значение амплитуды по АРД-кривой аналогично перечисленным глубинам.

Ж.2.2 АРД-шкалы и работа с ними

Один из способов настройки чувствительности дефектоскопа - АРД-шкалы. АРД-шкала представляет собой АРД-диаграмму, на которой зависимости между амплитудой, расстоянием и диаметром представлены в виде горизонтальных параллельных линий. При этом амплитудное значение эхо-сигнала определяют как разность между опорным сигналом и сигналом от отражателя. В качестве опорного сигнала выбрана амплитуда эхо-сигнала от бокового цилиндрического отверстия d = 6 мм в СО-2. АРД-шкала построена для конкретных типов ПЭП с учетом ранее представленных формул акустического тракта и их экспериментальной проверки.

Пример 8

Настройка чувствительности дефектоскопа на СО-2 с использованием ПЭП ПНЦ-1,8-50°.

После настройки при УЗК СС выявлен отражатель.

Условие

Браковочный уровень S_бр = 10 мм².

Использован наклонный ПЭП ПНЦ-1,8-50° (1,8 МГц, 50°, размер d = 18 мм).

Амплитуда эхо-сигнала от отражателя A = 42 дБ.

Глубина залегания отражателя - 70 мм.

Материал изделия - Ст20 (сталь перлитного класса).

Толщина изделия - 100 мм.

Необходимо определить чувствительность дефектоскопа на браковочном, контрольном и поисковом уровнях, в случае настройки на СО-2 и эквивалентную площадь отражателя.

Решение

1 С помощью дефектоскопа определяют значение опорного сигнала на СО-2 от отверстия с d = 6 мм на глубине 44 мм:

 

A_оп = 40 дБ.

 

2 По АРД-шкале (рисунок Ж.14) вычисляют разность между опорным и браковочным уровнем на глубине 100 мм для площади 10 мм²:

 

.

 

 

Рисунок Ж.14 - Разность между опорным (по СО-2)

и браковочным уровнями чувствительности, ПНЦ-1,8-50°

 

3 Чувствительность дефектоскопа устанавливают равной сумме амплитуд опорного сигнала и значения :

 

.

 

Это браковочный уровень на глубине 100 мм.

4 Для определения браковочного уровня на меньших глубинах необходимо по АРД-шкале вычислить разность между опорным и браковочным уровнем на нужной глубине, затем сложить опорный уровень с полученным значением разности. Полученная величина будет браковочным уровнем на нужной глубине.

5 Для определения размера отражателя необходимо вычислить разницу между опорным уровнем и амплитудой сигнала от отражателя:

 

.

 

6 На АРД-шкале вычисляют значение +2 дБ (нижний знак) на глубине 70 мм и эквивалентную площадь отражателя: S_экв = 15 мм².

Ответ

 

S_экв = 15 мм².

 

Ж.2.3 Работа с АРД-диаграммами при УЗК РС ПЭП

Пример 9

УЗК зоны сплавления антикоррозионной наплавки с металлом СС сосуда со стороны наплавки выявил несплошность.

Условие

Толщина СС равна 100 мм.

Использован РС ПЭП SEB 2H (2 МГц, 0°, размер ПЭ - 7 x 18 мм).

Толщина НО - 24 мм.

Глубина залегания плоскодонного отверстия в НО составляет 9 мм (рисунок Ж.15).

 

 

Рисунок Ж.15 - НО для УЗК антикоррозионного

наплавленного покрытия с плоскодонным отверстием

 

Площадь плоскодонного отверстия - 20 мм².

Браковочный уровень и контрольный уровень для СС определяют согласно таблице 17 ПНАЭ Г-7-010:

S_бр = 20 мм²; S_фикс = 10 мм².

Необходимо определить эквивалентную площадь отражателя.

Решение

1 Определяют значение сигнала от плоскодонного отверстия на НО:

 

A_пл.д.но = 20 дБ.

 

2 Вычисляют значение амплитуды на АРД-диаграмме для отражателя размером 20 мм² (d = 5 мм) (рисунок Ж.16) на глубине 9 мм A_пл.д.но = 13,5 дБ.

 

 

Рисунок Ж.16 - Определение эквивалентной площади

несплошности по АРД-диаграммам с использованием НО

 

3 Значение амплитуды сигнала от плоскодонного отверстия 13,5 дБ на АРД-диаграмме соответствует A_пл.д.но = 20 дБ на дефектоскопе.

4 Значение амплитуды 20 дБ на дефектоскопе является браковочным уровнем.

5 Поскольку амплитуда сигнала от несплошности превышает браковочный уровень на 2 дБ, необходимо на АРД-диаграмме отложить вверх 2 дБ от найденного значения амплитуды 13,5 дБ на глубине 9 мм (рисунок Ж.16). Таким образом, результирующее значение амплитуды сигнала от несплошности на АРД-диаграмме:

 

13,5 - 2 = 11,5 дБ.

 

6 С учетом близлежащих АРД-линий вычисляют S_экв.

Ответ

 

d_экв ~= 6 мм,

 

S_экв ~= 28,3 мм².

 

Пример 10

При УЗК зоны сплавления антикоррозионного наплавленного покрытия с металлом СС сосуда со стороны наплавки выявлена несплошность.

Условие

Толщина СС равна 100 мм.

Использован РС ПЭП SEB 2-E (2 МГц, размер ПЭ - 7 x 18 мм).

Толщина НО - 20 мм.

 

 

Рисунок Ж.17 - НО для УЗК антикоррозионной наплавки

 

Браковочный уровень и контрольный уровень для СС определяют по таблице 17 ПНАЭ Г-7-010:

S_бр = 20 мм²; S_фикс = 10 мм².

Необходимо определить браковочный уровень в децибелах и эквивалентный размер несплошности.

Решение

1 Определяют значение донного сигнала НО на дефектоскопе:

 

A_д.но = 25 дБ.

 

2 Вычисляют значение A_д.но на АРД-диаграмме (рисунок Ж.18) на глубине 20 мм:

 

A_д.но = 0 дБ.

 

 

Рисунок Ж.18 - Настройка чувствительности и определение

эквивалентной площади несплошности по АРД-диаграммам

с использованием НО

 

3 Амплитуда донного сигнала 0 дБ на АРД-диаграмме соответствует A_д.но = 25 дБ на дефектоскопе.

4 Вычисляют значение амплитуды для отражателя размером 20 мм² (d = 5 мм) на АРД-диаграмме (рисунок Ж.18) на глубине 9 мм:

 

A = 13,5 дБ.

 

5 Вычисляют разницу значений амплитуд отражателя размером 20 мм² (d = 5 мм) и донного сигнала на АРД-диаграмме:

 

.

 

6 Таким образом, браковочный уровень равен сумме амплитуды донного сигнала на НО и :

 

A_бр = 25 + 13,5 = 38,5 дБ.

 

7 Для определения эквивалентного размера несплошности необходимо на АРД-диаграмме отложить 2 дБ вверх от отражателя размером 20 мм² (d = 5 мм) (рисунок Ж.18) на глубине 9 мм. Результирующее значение амплитуды сигнала от несплошности на АРД-диаграмме:

 

13,5 - 2 = 11,5 дБ.

 

8 С учетом близлежащих АРД-линий определяют S_экв.

Ответ

 

d_экв ~= 6 мм;

 

S_экв ~= 28,3 мм².

 

Ж.2.4 Связь АРД-диаграмм для бокового цилиндрического и плоскодонного отверстий

На практике в некоторых случаях необходимо сравнить эхо-сигналы от плоскодонных и боковых цилиндрических отражателей. В частности, перерасчет может быть использован для сравнения норм УЗК: федеральных норм и правил в области использования атомной энергии, устанавливающих правила контроля основного металла, СС и наплавленных поверхностей и кода ASME. В коде ASME рекомендуется устанавливать чувствительность по эхо-сигналам от боковых цилиндрических отражателей.

Эхо-сигналы P и P' от плоскодонного и бокового цилиндрического отверстий вычисляют по формулам акустического тракта:

- для плоскодонного отверстия:

 

; (Ж.1)

 

- для бокового цилиндрического отверстия:

 

. (Ж.2)

 

Выполняют расчет для дефектов, расположенных на одинаковых расстояниях (глубинах).

Пересчет плоскодонного отражателя в боковое цилиндрическое отверстие, расположенных на одинаковом расстоянии, производят по следующему алгоритму:

- приравнивают формулы акустических трактов для плоскодонного и бокового цилиндрического отражателей:

 

; (Ж.3)

 

; (Ж.4)

 

, (Ж.5)

 

где S_п - площадь плоскодонного отверстия, мм²;

d_ц - диаметр бокового цилиндрического отверстия, мм;

r - путь по лучу до дефекта, мм;

r_з - путь в призме, мм.

Полученная зависимость справедлива для отражателей расположенных на одинаковом расстоянии.

Расчет для дефектов расположенных на разных расстояниях, производят по следующему алгоритму:

- приравниваем формулы акустических трактов:

 

; (Ж.6)

 

; (Ж.7)

 

, (Ж.8)

 

где r_б - расстояние от поверхности до бокового цилиндрического отражателя, мм;

r_п - расстояние от поверхности до плоскодонного отверстия, мм.

Пример 11

Определение размера бокового цилиндрического отверстия для настройки требуемого уровня чувствительности.

Условие

Толщина сварного соединения H = 70 мм.

Браковочный уровень равен S_бр = 15 мм².

Задержка в призме составляет 15,5 мм.

Использован наклонный ПЭП WB 45-2 (2 МГц, 45°, размер ПЭ - 20 x 22 мм).

Необходимо определить размер бокового цилиндрического отверстия для настройки чувствительности.

Решение

Вычисляют длину волны по формуле

 

, (Ж.9)

 

где c_t - скорость поперечной волны (3240 м/с);

f - номинальная частота ПЭП.

Вычисляют расстояние r по формуле

 

. (Ж.10)

 

Затем подставляют полученные значения в формулу для отражателей, расположенных на одинаковом расстоянии, по формуле

 

. (Ж.11)

 

Таким образом, боковое цилиндрическое отверстие, расположенное на глубине 70 мм диаметром d_ц = 6 мм, имеет такую же отражательную способность, как и плоскодонное отверстие площадью S_экв = 15 мм² (d = 4,4 мм).

Ответ

 

d = 6 мм.

 

Для определения размера бокового цилиндрического отверстия, эхо-сигнал от которого равен эхо-сигналу от плоскодонного отверстия с известным размером и расположенного на той же глубине, можно использовать соотношения, построенные для конкретного ПЭП (рисунок Ж.19).

 

 

Рисунок Ж.19 - Соотношения между диаметрами

бокового цилиндрического и плоскодонного отверстий

при различной глубине залегания для ПЭП WB 45-2

 

Ж.2.5 Пересчет плоскодонного отражателя в зарубку

Пример 12

Определение размера зарубки для настройки чувствительности СС заданной толщины.

Условие

Толщина СС H = 12 мм.

Браковочный уровень равен S_бр = 7 мм².

Использован наклонный ПЭП MWB70-4 (4 МГц, 70°, размер ПЭ - 8 x 9 мм).

Необходимо определить размер зарубки для настройки чувствительности.

Решение

Необходимо определить, в какой зоне находится отражатель. Вычисляют длину волны и длину ближней зоны по формуле

 

(Ж.12)

 

где S - площадь пьезопластины ПЭП.

 

.

 

Минимальное расстояние от ПЭП-отражателя:

 

.

 

Таким образом, отражатель расположен в дальней зоне (рисунок Ж.20).

 

 

Рисунок Ж.20 - Настройка на НО с зарубкой

 

Эхо-сигналы P и P' от плоскодонного отверстия вычисляют по формуле акустического тракта (Ж.1)

 

. (Ж.13)

 

Эхо-сигналы P и P' от зарубки вычисляют по формуле

 

. (Ж.14)

 

Эти сигналы должны быть равны, следовательно

 

S_П = N·S_з, (Ж.15)

 

где N - коэффициент для стали, алюминия и его сплавов, титана и его сплавов, зависящий от угла ввода (рисунок Ж.21).

 

 

 

Рисунок Ж.21 - Зависимость 

для стали, алюминия и его сплавов, титана и его сплавов

 

По зависимости вычисляют коэффициент N = 0,65.

Таким образом, площадь зарубки равна:

 

(Ж.16)

 

Принимают высоту зарубки h = 3,6 мм, тогда длина зарубки составляет l = 3 мм. Отношение не должно быть менее 0,5 и более 4.

 

.

 

Ответ

Размеры зарубки - 3 x 3,6 мм².