Основы диагностики и ремонта химического оборудования. Кормильцин Г.С. - 15 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

7. Какие способы детектирования при радиационном контроле Вы знаете?
8. В чем заключаются преимущества радиографического метода детектирования перед другими?
9. Назовите два вида вредного воздействия радиационного излучения на организм человека?
10. Суммируются ли человеческим организмом поглощенные дозы радиационного облучения?
1.3. АКУСТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ
Физические основы акустических методов. Акустические методы неразрушающего контроля нашли широкое распро-
странение во многих отраслях промышленности благодаря их следующим качествам:
− высокая чувствительность к мелким дефектам;
− большая проникающая способность;
− возможность определения размеров и места расположения дефектов;
− оперативность индикации дефектов;
− возможность контроля при одностороннем доступе к объекту;
− высокая производительность;
− безопасность работы оператора и окружающего персонала.
Акустические методы контроля имеют и недостатки: необходимость высокой чистоты обработки поверхности контро-
лируемого объекта; наличие мертвых зон, которые снижают эффективность контроля; необходимость разработки специаль-
ных методов контроля для отдельных сложных объектов [3].
Разработано большое количество методов акустического контроля изделий, авторы работы [2] их насчитывают 22.Чаще
всего в промышленности акустические методы используют для следующих целей:
− определение толщины объекта;
− контроль сплошности;
− определение физико-химических свойств материала объекта, а также изучение кинетики разрушения изделия, что
позволяет прогнозировать их надежность [2, 8].
Акустические методы контроля основаны на распространении и отражении упругих волн в упругих средах. При этом
частицы среды не переносятся, а совершают колебания c определенной частотой f относительно точек равновесия. Если в
объекте возбудить с помощью источника колебание, то оно будет распространяться от частицы к частице в материале объек-
та со скоростью с. Расстояние между частицами, которые колеблются в одинаковой фазе, называется длиной волны λ. Часто-
та колебаний f, скорость с и длина волны λ связаны следующей зависимостью:
λ = с / f.
Для реализации акустических методов используют упругие колебания в звуковом диапазоне с частотой от 20 до 2 × 10
4
Гц и в ультразвуковом от 2 × 10
4
до 1 × 10
9
Гц [3]. Чаще всего в промышленности используют ультразвуковой диапазон, по-
этому эти методы называют ультразвуковыми методами контроля (УЗК).
При ультразвуковом контроле колебания передаются от внешнего источника частицам материала объекта. Если на-
правление колебания этих частиц совпадает с направлением распространения волны, то такая волна называется продольной.
Продольная волна возбуждается источником колебаний в твердой, жидкой и газообразной среде.
В твердом теле направление колебания частиц может быть перпендикулярно направлению продольной волны, т.е. воз-
никают поперечные волны, что объясняется способностью твердого тела (в отличие от жидкого и газообразного) упруго со-
противляться деформации сдвига. В твердом теле на его свободной поверхности можно возбудить поверхностные волны
(волны Рэлея), в которых частицы колеблются по эллипсам [3]. По мере удаления от свободной поверхности амплитуда ко-
лебаний этих частиц убывает по экспоненте, поэтому такая волна существует в тонком поверхностном слое толщиной от 1
до 1,5 длины волны λ.
В тонких листах постоянной толщины и проволоке, когда поперечное сечение их во много раз меньше длины волны,
можно возбудить так называемые нормальные волны (волны Лэмба), которые связаны со спецификой механизма распро-
странения ультразвуковых волн [2, 3, 6].
Энергия ультразвуковых колебаний в процессе их распространения постепенно убывает, что обусловлено геометриче-
ским расхождением лучей, а также тем, что часть ее, поглощаясь средой, переходит в тепловую энергию, а часть рассеивает-
ся зернами металла в результате повторных отражений (структурная реверберация).
Оперативность и точность ультразвуковых методов контроля зависят не только от вида и скорости распространения
волн, но и от свойств контролируемых объектов (удельное волновое сопротивление материала, плотность, размеры и форма
тела).
Для возбуждения ультразвуковых колебаний чаще всего для контроля используют пьезоэлектрические преобразовате-
ли, которые изготавливают из монокристалла кварца или пьезокерамических материалов: титаната бария, цирконат-титаната
свинца и др. Из таких материалов делают пластину, на параллельные поверхности которой наносят тонкие слои серебра,
служащие электродами. Затем пластину поляризуют в постоянном электрическом поле, после чего такое изделие приобрета-
ет пьезоэлектрические свойства (рис. 1.14).
Если к электродам приложить переменное электрическое напряжение, то пластина будет совершать вынужденные ко-
лебания, растягиваясь и сжимаясь, с частотой приложенного электрического напряжения (обратный пьезоэффект). Если на
пластину воздействовать упругими механическими колебаниями, то на электродах ее возникает переменное электрическое
напряжение с частотой приложенных механических колебаний (прямой пьезоэффект).

Страницы