Можно ли проводить УЗК по необработанной поверхности?
мОб авторе
Е. Ф. Кретов
Начальник ультразвукового отделения ЦЛ НМК ОАО 'Шорские заводы"
Ультразвуковой контроль сварных соединений листов, труб, рельсов и других изделий проводят непосредственно по поверхности проката, после удаления с участков, где будет перемещаться преобразователь, брызг металла, отслаивающейся ржавчины и грязи; в отдельных случаях поверхность проката, поврежденную кавернами, подвергают механической обработке. Чистота поверхности после обработки согласно ГОСТ 14782 "Контроль неразрушающий. Соединения сварные. Методы ультразвуковые" должна быть не ниже 40 мкм по ГОСТ 2789.
Понятие "необработанная поверхность" не является определенным, поскольку не содержит количественных характеристик неровностей поверхности, вида и толщины загрязняющего слоя. Поэтому, отвечая на вопрос о возможности контроля по необработанной ("черной") поверхности заготовок, необходимо учитывать ее подробную характеристику.
Эта проблема наиболее актуальна для поковок и отливок, когда имеется естественное стремление технологов получить информацию о качестве заготовки на наиболее ранней стадии, чтобы, в случае брака, не тратились деньги на механическую обработку и не было упущено время на запуск в производство новой заготовки.
Для того, чтобы дать более определенный ответ на поставленный вопрос, ограничимся рассмотрением наиболее распространенного в настоящее время контактного ручного эхо-импульсного метода ультразвукового контроля (УЗК).
Здесь необходимо иметь в виду:
- Проблемы проведения УЗК возникают из-за резкого ухудшения или полного пропадания акустического контакта по причине отсутствия прилегания или неполного прилегания поверхности преобразователя к поверхности объекта контроля, либо из-за наличия между преобразователем и поверхностью изделия слоя, не проводящего звук (например, рыхлой отслаивающейся окалины). Следствием этого может быть невыявление зон ослабления донного сигнала и одиночных дефектов, неблагоприятно ориентированных по отношению к акустической оси прямого преобразователя или расположенных в неконтролируемых зонах и др. Поэтому сдаточный УЗК по необработанной поверхности не применяют для заготовок ответственного назначения.
- Даже на грубых кованых поверхностях всегда существуют участки, где можно в той или иной мере ввести ультразвук, а следовательно, получить некоторую информацию о качестве материала под этим участком. Таким образом, может существовать возможность неполного контроля или контроля по точкам.
- Требования к состоянию поверхности заготовок неразрывно связаны с размерами минимально фиксируемого дефекта, то есть с предельно реализуемой чувствительностью: чем меньше размер дефекта, подлежащего выявлению в соответствии с нормативными требованиями, тем жестче требования к состоянию поверхности под УЗК.
- Средства контроля не решают любую задачу контроля по необработанной поверхности, однако правильное сочетание типа дефектоскопа, преобразователя, контактной среды безусловно позволяют оптимизировать процесс контроля. Так, например, возможности УЗК по необработанной поверхности существенно расширяются при использовании преобразователей с мягкими протекторами.
- Наклонные преобразователи гораздо чувствительнее к рельефу поверхности, чем прямые, поэтому обычно схема прозвучивания заготовок с необработанной поверхностью включает только прямые ПЭП.
На основании вышеизложенного можно высказать некоторые соображения:
1) В любом случае для проведения УЗК с поверхности объекта необходимо удалить отслаивающуюся рыхлую окалину и другие загрязнения, непроводящие звук.
2) При необходимости УЗК заготовок ответственного назначения с целью обнаружения всех несплошностей небольшого размера (∅экв = 2-3 мм) поверхности сканирования должны быть механически обработаны и иметь параметр шероховатости Rz < 10 мкм по ГОСТ 278973 (рис. 1).
Рис. 1. УЗК днища химического сосуда
Рис. 2. Кованая заготовка коленчатого вала
3) На цилиндрических поковках без механической обработки достаточно плоские и гладкие участки поверхности (грани) часто чередуются с ребрами (рис. 2). На стыке грани расположены под углом 120- 150° друг к другу. В отдельных местах имеются щербины диаметром 10-100 мм и глубиной до 5 мм. На такой заготовке возможно проведение УЗК прямым преобразователем с предельной чувствительностью 5-20 мм2. Можно проверить до 80 % объема заготовки на гладких частях. На щербинах контроль невозможен. Может быть решена задача обнаружения дефектов, распределенных по значительной части объема (флокены, осевые рыхлоты, скопления неметаллических включений), а также грубых дефектов (0 > 30 мм).
4) Некоторые поковки имеют нерегулярную грубо волнистую поверхность со следами вмятин от окалины. Имеется достаточно много участков с локально-плоской поверхностью. В такой заготовке возможна общая оценка прозвучиваемости материала, а также определение загрязненности металла дефектами в случае их распределения в значительной части объема (флокены, скопления неметаллических включений). Эти оценки возможны в отдельных точках или на небольших участках заготовкипрямым ПЭП. Предельная чувствительность может колебаться от 5 до 50 мм2.
5) В отдельных случаях для проведения выборочного УЗК на кованой заготовке зачищают полосы или локальные участки с определенным шагом. Цель и возможности контроля такие же, как и в предыдущем случае.
6) На литых заготовках, обработанных дробеструем (или пескоструем), могут быть многочисленные щербинки диаметром меньше 20 мм и глубиной меньше 1,0 мм. Возможен контроль прямым преобразователем с предельной чувствительностью 7-20 мм2. Выявляются грубые дефекты размером более 20 х 20 мм.
Итак, возможность УЗК по необработанной (черной) поверхности имеется. Однако, чем грубее неровности, тем грубее несплошности, которые могут быть при этом надежно выявлены. Как правило, решается задача выявления грубых протяженных несплошностей или дефектов, распределенных в достаточно большом объеме. Для заготовок ответственного назначения такой контроль следует рассматривать в качестве технологического.