Содержание
1.Макроструктура металла 3
2.УЗ дефектоскопия 5
3.Установка UTS-750 7
4.Выявление дефекта и его размеров 10
5.Экономическая составляющая 11
6. Вывод 12
Макроструктура металла
В этом докладе описана методика проведения ультразвукового испытания и оценки методом погружения и обнаружения макродефектов на стальных образцах (прутках).
Для начала, узнаем, что такое макроструктура.
Макроструктура металла (от макро... и лат. stuctura - строение), строение металла, видимое невооружённым глазом или с помощью лупы, то есть при увеличениях до 25 раз. М. изучают на плоских образцах - темплетах, вырезанных из изделия или заготовки, а также на изломах изделия. Для выявления М. поверхность темплета тщательно шлифуют, затем травят растворами кислот или щелочей.
При исследовании Макроструктуры можно обнаружить нарушения сплошности металла (раковины, рыхлость, газовые пузыри, расслоения, трещины и т.д.), выявить распределение примесей и неметаллических включений, форму и расположение кристаллитов (зёрен) в разных частях изделия, а иногда даже особенности строения отдельных зёрен металла (см. Металлография). Изучение М. позволяет сделать заключение о качестве заготовки и правильности ведения технологического процесса при литье, обработке давлением или сварке изделия. В некоторых случаях качество металла характеризуется видом излома, позволяющим установить, как проходит поверхность разрушения (по телу или по границам зёрен), выяснить причины разрушения и т.д.
Микроструктура металла (от микро... и лат. structura - строение), строение металла, выявляемое с помощью микроскопа (оптического или электронного). Металлы и сплавы состоят из большого числа кристаллов неправильной формы (зёрен), чаще всего неразличимых невооружённым глазом. Зёрна имеют округлую или вытянутую форму, могут быть крупными либо мелкими и располагаться друг относительно друга в определённом порядке или случайно. Форма, размеры и взаимное расположение, а также ориентировка зёрен зависят от условий их образования. Часть микроструктуры металла, имеющая однообразное строение, называемое структурной составляющей (например, избыточные кристаллы, эвтектика, эвтектоид, в частности для железоуглеродистых сплавов аустенит, феррит, цементит, перлит, ледебурит, мартенсит). Количественное соотношение структурных составляющих сплава определяется его химическим составом и условиями нагрева и охлаждения.
стабильность химического состава стали и макроструктуры по сечению непрерывнолитого слитка; - снижение содержания вредных примесей; - снижение количества “опасных” неметаллических включений и минимизация поверхностных дефектов.
УЗ дефектоскопия
Далее узнаем, что такое УЗ дефектоскопия:
Ультразвуковой контроль в промышленности используется с 50 годов прошлого века.В то время инструментами для диагностики и обнаружении дефектов служили ламповые дефектоскопы и УЗК преобразователи на основе пьезоэлектрических элементов. За прошедшие более чем 60 лет накоплен богатый опыт применения УЗК, появились новые цифровые дефектоскопы и новые методы НК.
Ультразвуковая дефектоскопия представляет собой совокупность методов неразрушающего контроля, использующих для нахождения дефектов в изделиях ультразвуковые волны. Полученные данные затем анализируются, выясняются формы дефектов, размер, глубина залегания, и другие характеристики.
Позволяет надежно и эффективно проверять качество стального литья, сварных соединений, литых заготовок. Применяется при изготовлении и эксплуатации железнодорожных рельс, частей авиационных двигателей, трубопроводов в атомных реакторах и контроля иных ответственных изделий. Самый совершенный инструмент диагностики-дефектоскоп на фазированных решетках.
В промышленности металлы, как правило, проверяют ультразвуком с частотой от 0,5МГц до 10МГц. В определенных случая сварные швы обследуют волнами, имеющими частоту 20МГц. Благодаря этому можно выявлять дефекты весьма небольшого размера. Объекты значительной толщины, в частности отливки, поковки, сварные соединения, сделанные электрошлаковой сваркой, а так же металлы крупнозернистого строения,например чугун и некоторые виды стали проверяют УЗК с низкими частотами.
Для всего этого используются пьезоэлектрические преобразователи,которые возбуждают и принимают ультразвуковые волны. Преобразователи делятся по способу угла ввода колебаний (Прямые ПЭП, наклонные и комбинированные); По способу излучения и приему ультразвукового сигнала: контактные, совмещенные,раздельно-совмещенные, контактно-иммерсионные и др.. Существует несколько способов контроля с помощью ультразвука: Эхо-импульсный способ и Эхо-зеркальный. Плюсы ультразвуковой дефектоскопии:
-Проверяемую деталь не требуется повреждать или разрушать;
-Работа проводится очень быстро и недорого стоит;
-В сравнении с некоторыми другими видами дефектоскопии например ренгеновской не представляет такой большой опасности для человека.
-Возможность проводить контроль как металлических, так и не металлических образцов.
-Благодаря высокой мобильности УЗ дефектоскопы для проверки необходимого объекта можно доставить практически в любое место.
Недостатки УЗК:
- Требуется тщательная подготовка поверхности проверяемого изделия, чтобы между ней и прибором не было малейшего воздушного зазора.
- Во многих случаях этот метод контроля не позволяет получить информацию об истинных размерах дефекта.
- Большие трудности представляет контроль изделий сложной формы и малых размеров.
В качестве сравнительного испытания ультразвуковое испытание позволяет сделать вывод о внутренних несплошностях с точки их положения, размера, протяженности и частоты. Испытание проводится с помощью отдельных зондов с ультразвуковыми наклонными преобразователями (продольные волны),используя метод импульсной эхолокации. Наряду с синеломкостью и ступеньчатыми испытаниями, этот вид испытания предостовляет возможность определения макроскопической степени чистоты.
Установка UTS-750
На нашем предприятии: ОАО «Белорусский металлургический завод-Управляющая компания холдинга «Белорусская металлургическая компания» для испытания и оценки методом погружения и обнаружения макродефектов на стальных образцах(прутках и пластинах) используется ультразвуковая система испытаний UTS-750 фирмы GI.
Установка предназначена для неразрушающего контроля материала с помощью ультразвука методом погружения.
Бак УЗ установки оснащен двумя моторизованными осями Х и У, а также одной осью Z с моторизированным приводом и позволяет выполнять контроль цилиндрических, плоских и кольцевых деталей. С помощью опционального вращательного механизма, который может быть реализован в виде вращающегося диска, роликовой опоры или передней и задней бабок, можно выполнятся контроль цилиндрических деталей.
В качестве ультразвукового устройства используется многоканальный дефектоскоп USIP 40 в блочном исполнении. Программирование прибора, а также весь процесс испытания осуществляется через ПК.
Испытания выполняется с использованием обычного погружного пьезоэлектрического элемента(преобразователя). В качестве контактной среды используется вода, которая находится в резервуаре.
Исследуемые детали помещаются в наполненный водой резервуар таким образом, чтобы проверяемые зоны полностью оказались в воде.
При использовании контрольных преобразователей, направляющих пучок ультразвуковых волн вертикально вниз, достаточно погрузить в воду только нижнюю часть преобразователя. При этом необходимо следить за тем, чтобы под преобразователем не образовался пузырек воздуха.
Для настройки контрольных преобразователей установки ультразвукового контроля необходимы эталонные объекты. Успех последующих испытаний напрямую зависит от качества выполненной на установке ультразвукового контроля настройки. Поэтому к качеству эталонных объектов предъявляются особенно высокие требования. Свойства поверхности и параметры геометрии эталонных объектов должны соответствовать более высоким требованиям, чем тестируемые впоследствии производственные объекты.
Информация, полученная в результате ультразвуковых испытаний, имеет отношение только к тем частям объекта испытаний, которые находились непосредственно в области звукового пучка используемого преобразователя. Любые выводы, основанные на результатах испытанных областей, должны с особой осторожностью переноситься на неиспытанные области объекта испытаний. Получение таких выводов, как правило, возможно только в случаях, когда имеется большой опыт и доступны надежные методы анализа статистических данных. Звуковой пучок может полностью отражаться от граничных поверхностей в объекте испытаний, поэтому дефекты и точки отражения, находящиеся глубже, остаются не выявленными. Поэтому важно убедиться, что все участки, подлежащие испытанию в объекте испытания, охвачены звуковым пучком.
Если материал контролируемого объекта имеет неоднородную структуру, то в разных областях объекта ультразвук может распространяться с различной скоростью. Для калибровки дальности следует принять во внимание среднее значение скорости звука. Это достигается при помощи эталонного блока, скорость распространения ультразвука в котором соответствует средней скорости распространения ультразвуковых волн в контролируемом объекте.
Оценка дефектов по результатам ультразвукового контроля
В современной практике испытаний существует два различных метода оценки дефектов:
1.Если диаметр звукового пучка меньше протяженности дефекта, то ультразвуковым лучом сканируют границы дефекта и определяют его площадь.
2.Однако если диаметр ультразвукового пучка больше протяженности дефекта, то сравнивают максимальную амплитуду отраженного от дефекта сигнала с максимальной амплитудой отражения от искусственного дефекта, используемого для сравнения.
Метод сканирования
Чем меньше диаметр ультразвукового пучка преобразователя, тем более точно будут определены границы дефекта (а вместе с тем и его площадь) методом сканирования. При относительно широком ультразвуковом пучке площадь дефекта, определенная при сканировании, может существенно отличаться от её реальных размеров. Поэтому, выбирая преобразователь, следует обращать внимание на то, чтобы диаметр ультразвукового пучка в месте выявления дефекта был достаточно малым.