При механизированном и автоматизированном контроле сварных соединений и наплавки, чаще всего используют щелевой (полуиммерсионный) ввод УЗ-колебаний и прием отраженных сигналов через локальную жидкостную ванну. Для создания такой ванны в зазоре (щели) между преобразователем и поверхностью изделия применяют уплотняющие устройства всевозможных конструкций. Преобразователи, снабженные устройствами для создания щелевого зазора и локализации контактной жидкости, получили название ультразвуковых искательных головок. Такая искательная головка обеспечивает возможность контроля сварных соединений с прямолинейной, вогнутой, выпуклой или переменного профиля поверхностью без подгонки и притирки уплотняющего элемента по изделию.
По уровню механизации оборудование можно подразделить на средства малой механизации и автоматизированные системы. К средствам малой механизации относится тележка-дефектоскоп НК-120 для УЗК сварных швов полотнищ из листовой стали (например, заготовок рулонированных резервуаров). Тележка представляет собой платформу с расположенными по продольной оси катками, профиль которых зеркально повторяет профиль валика усиления сварных швов сваренного полотнища. Перемещаясь по сварному шву, дефектоскоп контролирует его с помощью двух или четырех преобразователей, расположенных по обе стороны от валика усиления.
Примером автоматизированной установки является установка НК-106, предназначенная для ультразвукового контроля сварных швов газонефтепроводных труб большого диаметра в потоке сварочных станов. Отличительными особенностями установки НК-106 являются: система отслеживания поверхности трубы; механоакустический блок, обеспечивающий возможность осуществлять контроль по прямой, К-образной и Ж-образной схемам. Контроль проводится при расположении сварных швов в горизонтальной плоскости за один проход.
Для контроля качества сварки взрывом биметаллических труб и три металлических колец созданы автоматизированные установки НК с раздельно-совмешенными преобразователями. Контроль осуществляется при вращении изделий и прямолинейном движении искательной головки, т. е. при относительном перемещении головки по спиральной траектории с шагом 8 мм. Компьютер, согласно заданной программе, управляет работой приводов, обрабатывает и выдает на экране дисплея информацию о качестве акустического контакта, наличии дефектов и их координатах, осуществляет распечатку информации в цифровом виде и управляет работой отметчика дефектов.
Ультразвуковой контроль наплавки чаще всего применяется в энергетическом машиностроении и для контроля элементов буровой техники. При контроле наплавки контролируется зона сплавления основного и наплавленного металла и непосредственно наплавленный слой изделия. При ультразвуковом контроле наплавки обычно применяют прямые или раздельно-совмещенные преобразователи.
Контроль проводится как со стороны основного металла, так и со стороны наплавленного слоя. Например, в Институте электросварки им. Е. О. Патона разработаны установка и технология автоматизированного ультразвукового контроля цапф лап буровых долот.
Для контроля кольцевых швов сваренных газо- и нефтепроводов диаметром 720… 1420 мм в полевых условиях предназначено полуавтоматическое устройство НК-143 “Спутник” , транспортная часть которого разработана на базе устройства для газовой резки труб “Ор-бита-2″. Устройство устанавливается на трубу и крепится с помощью разъемных поясов, являющихся направляющими для самоходного механоакустического блока. Два многоэлементных преобразователя подвешены шарнир-но в вилках амортизаторов и располагаются по обе стороны сварного стыка.
Одним из видов неразрушающего контроля является сопоставление скоростей звука с целью определения напряженного состояния материала. Так, прибор НЗМ001 предназначен для ручного контроля эхо-импульсным методом механических напряжений или механических усилий. Этим прибором проверяются детали с диаметром не менее 8 мм и длиной 20…4500 мм. Отношение длины к диаметру должно быть не более 7. Контроль напряжений осуществляется от 7 МПа до предела текучести материалов со скоростями распространения продольных ультразвуковых колебаний 2500…7000 м/с, с затуханием не более 0,3 дБ/см на частоте 5 МГц.
Определение механических напряжений проводится путем измерения приращения или относительного изменения времени распространения УЗК, вызванного изменением прикладываемых механических усилий. Блок с индикацией аналогового сигнала и цифровой информации позволяет обеспечивать большую точность и воспроизводимость результатов измерений. Микропроцессорный блок обеспечивает обработку измерений и их запоминание. В памяти могут храниться параметры упругих характеристик материалов, тариро-вочные данные и другие характеристики, необходимые для обработки результатов акустических измерений. Объем памяти позволяет запоминать данные не менее, чем для 128 материалов.
Наличие встроенного аналого-цифрового преобразователя позволяет автоматически учитывать в процессе контроля влияние различных внешних воздействий, например: геометрических размеров, температуры. Имеется возможность подключения к прибору внешних регистрирующих, запоминающих устройств и ЭВМ.
Магнитный и вихретоковый контроль. Оборудование для магнитного и вихретокового контроля характеризуется наличием полеза-дающих устройств и средств обнаружения магнитного поля рассеяния дефекта. При этом используется широкий спектр частот, начиная от постоянного магнитного поля до переменных полей с частотами десятков мегагерц.
Магнитные дефектоскопы предназначены для контроля качества сварных соединений изделий из ферромагнитных материалов. По способу регистрации дефектов их можно разделить на магнитопорошковые, магнитографические, фсррозондовые, индукционные и др. Намагничивание изделий при контроле производится в результате приложения внешнего магнитного поля или пропускания через деталь электрического тока. К. основным узлам дефектоскопов для магнитопорошкового контроля относятся: источники тока; устройства подвода тока, полюсного намагничивания (соленоиды, электромагниты); средства нанесения на контролируемую деталь суспензии; осветительные устройства; измерители тока.
Набор средств, имеющихся в стационарных универсальных установках, позволяет производить циркулярное, полюсное и комбинированное намагничивание, что обеспечивает надежный магнитопорошковый контроль как в приложенном поле (для деталей из магнито-мягких материалов), так и способом остаточной намагниченности (для изделий из маг-нитотвердых материалов).
Для магнитопорошкового контроля изделий из ферромагнитных материалов широкое распространение получили переносные и передвижные дефектоскопы, например, ПМД-70, МД50 и др. В качестве индикаторных средств используются как магнитные, так и магнито- люминесцентные порошки, пасты и суспензии. Эффективно применение для экспресс-контроля магнитопорошковых дефектоскопов типа “МАГЭКС”, в комплект которых входят малогабаритные намагничивающие устройства, источником магнитной энергии в которых служат высокоэффективные постоянные магниты. Масса таких устройств 1…2 кг, они позволяют намагничивать изделия по участкам, непрерывно протяженные участки , например, протяженные стыковые сварные соединения, а также изделия сложной геометрической формы с возможностью независимой регулировки межполюсного расстояния и напряженности магнитного поля.
