Приложение А (обязательное). Методика определения коэффициента затухания ультразвука

Приложение А
(обязательное)

Методика определения коэффициента затухания ультразвука

А.1 Общие требования

Определение коэффициента затухания в металле ОК следует проводить в зоне, свободной от несплошностей. Поверхность ОК должна быть разграничена на участки, в которых первый донный сигнал изменяется не более чем на 4 дБ. Определение амплитуды донного сигнала на каждом участке следует проводить не менее пяти раз и вычислять среднюю арифметическую величину амплитуды донного сигнала. В месте выполнения исследований поверхность ввода должна иметь параметр шероховатости R_a 2,5 мкм, донная - R_a 10 мкм.

А.2 Определение коэффициента затухания продольных волн

А.2.1 Следует установить ПЭП на участок ОК с плоскими параллельными поверхностями таким образом, чтобы получить два донных сигнала, причем первый донный сигнал должен иметь возможно большую амплитуду. Необходимо определить в децибелах амплитуду второго донного сигнала А₂.

А.2.2 Не меняя положения ПЭП, к донной поверхности ОК необходимо прижать второй, не присоединенный к дефектоскопу (балластный) ПЭП, идентичный присоединенному к дефектоскопу. Меняя положение и степень прижатия балластного ПЭП, следует добиться наибольшего ослабления первого донного сигнала. Следует определить его амплитуду А₁ в децибелах.

А.2.3 Необходимо вычислить коэффициент затухания по формуле

(А.1)

где r - толщина изделия, мм;

- амплитуда донного сигнала, дБ;

- амплитуда второго донного сигнала (для удвоенной толщины), дБ.

и определяют по АРД-диаграмме с коэффициентом затухания  = 0. Если r равно или более трех ближних зон преобразователя, то  -  = 6 дБ. Если величина в квадратных скобках менее 2 дБ, то затухание считается пренебрежимо малым и при контроле не учитывается.

Пример - Толщина изделия r = 100 мм. Используют ПЭП на частоту 2,5 МГц с диаметром пьезоэлемента D = 12 мм. Амплитуда второго донного сигнала A₂ = 37 дБ. Амплитуда первого донного сигнала после нагрузки балластным ПЭП А₁ = 27 дБ. Значения и по АРД-диаграмме равны минус 12,5 дБ и минус 18,5 дБ.

Поскольку длину ближней зоны ПЭП r_б вычисляют по формуле

(А.2)

и величина r/r_б = 100/15, 4 > 3, то  -  = 6 дБ.

Расчет по формуле следующий:

.

Если переводить в децибелы, то это составит дБ/мм.

А.2.4 При наличии планшета с вращающимся диском для АРД-диаграмм вместо вычисления по формуле следует отметить на кривой "Донный сигнал" точки А и В, соответствующие расстояниям r и 2r (см. рисунок А.1 с коэффициентом затухания  = 0), из точки А отложить вниз отрезок, равный A₂ - A₁ (получить точку С), повернуть диск планшета таким образом, чтобы одна из цветных линий проходила через точки В и С. Искомый коэффициент затухания указан на шкале "Затухание" планшета черной линией на диске.

Пример - Условия те же, что и в предыдущем примере. Построение изображено на рисунке A.1. Полученное значение  = 0,0023 Нп/мм.

Рисунок А.1 - Определение коэффициента затухания УЗ по двум донным сигналам (диаметр пьезопластины - 12 мм, длина волны - 2,36 мм, частота - 2,5 МГц, коэффициент затухания - 0)

А.2.5 Когда толщина ОК превосходит 500 мм, следует вычислять коэффициент затухания по номограмме, приведенной на рисунке А.2, В ней по оси ординат затухание выражено в неперах или децибелах на миллиметр, по горизонтальной оси - толщина изделия в месте определения затухания выражена в миллиметрах. Наклонные линии означают разницу в децибелах амплитуд первого донного сигнала при условии его демпфирования балластным преобразователем и второго донного сигнала  = А₂ - A₁.

Номограммой следует пользоваться следующим образом: определяют , дБ, и толщину r. Находят точку пересечения вертикальной линии с соответствующим значением r и наклонной линии с соответствующим значением . Проводят горизонтальную линию до пересечения с осью ординат и фиксируют значение координаты затухания.

Рисунок А.2 - Номограмма для определения коэффициента затухания

Пример - Величина А₂ - А₁ = 14 дБ. Толщина изделия r = 500 мм. Построение, показанное толстыми линиями, дает  = 0,0009 Нп/мм (0,008 дБ/мм).

А.3 Определение коэффициента затухания поперечных волн

А.3.1 Определение коэффициента затухания следует проводить путем сопоставления максимальных амплитуд сигналов, полученных при отражении от прямоугольного края плоскопараллельного изделия или образца (см. рисунок А.3). Необходимо использовать ПЭП с углами ввода от 45° до 52°.

1 - ПЭП; 2 - изделие; 3 - точка ввода

Рисунок А.3 - Определение коэффициента затухания совмещенным наклонным преобразователем

При определении коэффициента затухания необходимо получить максимальные значения амплитуды A₁ при отражении прямым лучом и определить расстояние Х₁ точки ввода ПЭП от края ОК. Далее следует сместить ПЭП в точку 2Х₁. При этом расстоянии следует определить амплитуду эхо-сигнала А₂, соответствующего однократно отраженному лучу, и разность А₂ - A₁ = . По номограмме (см. рисунок А.2) следует определить коэффициент затухания. В этом случае вместо толщины необходимо использовать расстояние по лучу r₁. При определении коэффициента затухания обязательно соблюдение условия r₁  3r_б.

А.3.2 Если не имеется возможности получить отражение от двугранного угла, как, например, при УЗК роторов, то определение коэффициента затухания производят в соответствии с тем, как показано на рисунке А.4. Необходимо использовать ПЭП с углом ввода 45°. Дефектоскоп следует включить по раздельной схеме. Излучатель и приемник следует расположить на расстоянии r₁, а затем увеличить его до расстояния r₂ = r₁. Затем необходимо определить соответствующие амплитуды сигналов А₁ и А₂ и найти разность А₂ - А₁ = , дБ, коэффициент затухания по номограмме, приведенной на рисунке А.2, и полученный результат умножить на 2, так как это определение коэффициента затухания выполнено по методу прохождения, а номограмма построена для эхо-метода.

1 - излучатель; 2 - приемник; 3 - ОК; 4, 5 - точки ввода

Рисунок А.4 - Определение коэффициента затухания в крупных изделиях раздельными ПЭП методом прохождения

А.4 Определение коэффициента затухания продольных и поперечных волн с использованием компьютерной системы "АРД-универсал"

Данный способ определения коэффициента затухания следует использовать для изделий сложной формы, когда получить второй донный сигнал невозможно. Суть этого способа состоит в следующем. По системе "АРД-универсал" строят АРД-диаграммы для донной поверхности для заданных дискретных значений коэффициента затухания. Затем экспериментально определяют амплитуды донных эхо-сигналов в изделии или настроечном образце. При этом если экспериментальные точки укладываются на АРД-кривую, имеющую соответствующее значение коэффициента затухания с разбросом не более  1,5 дБ, то это значение на АРД-кривой считают искомым.