Повышение производительности и достоверности ульразвукового контроля возможно с применением малогабаритных установок, имеющих многоканальный дефектоскоп и многоэлементные акустические системы, а также при использовании методик экспресс-диагностики.
Постоянно возрастающие объемы неразрушающего контроля объектов и оборудования, имеющих критические сроки эксплуатации, требуют увеличения производительности контроля и повышение достоверности наиболее широко применяемых методов - рентгеновского и ручного ультразвукового. Преимущества и недостатки этих методов для контроля сварных соединений и основного металла трубопроводов, резервуаров, металлоконструкций и т.д. хорошо известны.
Ручной ультразвуковой контроль, проводимый с применением дефектоскопов общего назначения, как импортных, так и отечественных , имеет не только низкую производительность, но и недостаточную достоверность контроля [ 1 ].
Наличие субъективного фактора при расшифровке результатов контроля и отсутствие документа контроля всего сварного соединения ( импортные современные дефектоскопы выдают распечатки параметров настройки и эхо-импульсов ) также снижают достоверность метода. К тому же современные требования к проведению контроля включают в себя учет поправок чувствительности при изменении шероховатости и волнистости поверхности контролируемого изделия, со стороны которой ведется контроль, а также температуры окружающей среды и контролируемого изделия [ 2 ].
В этой связи разработка и применение новой аппаратуры и методик одновременно повышающих производительность и достоверность контроля, приобретает все большую актуальность.
Быстрое развитие электроники позволяет создать многоканальные дефектоскопы, имеющие небольшие габариты и вес, а наряду с применением многоэлементных акустических блоков, существенно расширить возможности ультразвукового контроля.
МНТП «АЛТЕС-лтд» на протяжении 5-ти лет разрабатывает и изготавливает малогабаритную установку ручного ультразвукового контроля, сочетающую в себе преимущества ручного контроля - малые габариты и вес аппаратуры, высокая оперативность и автоматического - выдача документа контроля. Установка предназначена для обнаружения и определения характеристик дефектов в сварных соединениях (стыковых, тавровых, нахлесточных) и основном металле трубопроводов и металлоконструкций с толщиной стенки 4...60 мм.
Установка имеет восьмиканальный электронный блок, который через информационный кабель соединен с механоакустическим блоком.
Электронный блок, имеющий электролюминесцентный экран, работает либо в режиме дефектоскопа общего назначения или толщиномера, либо в автоматическом режиме.
При контроле в автоматическом режиме используется специальный механоакустичекий блок, который состоит из механического приспособления (одностороннего - МАБ1 или двустороннего - МАБ2), акустических блоков с системой встроенных в них пьезопреобразователей (ПЭП) и датчика измерения пройденного пути (ДП).
МАБ2 имеет раздвижной корпус, что позволяет изменять расстояние между акустическими блоками (правым и левым) в зависимости от толщины изделия и ширины валика усиления. МАБ2 применяют для контроля стыковых и нахлесточных сварных соединений путем симметричной установки блоков по обе стороны от сварного шва.
МАБ1 применяют для контроля стыковых соединений ограниченного (одностороннего) доступа, тавровых, угловых соединений, стыковых продольных соединений трубопроводов, а также для определения остаточной толщины и обнаружения расслоений в основном металле.
Акустические блоки имеют возможность горизонтального и вертикального движения в процессе перемещения их вдоль сварного соединения, они снабжены выдвижными щечками, которые обеспечивают устойчивое положение блока на рабочей поверхности, имеющей кривизну, например, при контроле стыковых соединений трубопроводов.
Многоэлементный акустический блок (АБ) состоит из 3...10 ПЭП ( в зависимости от контролируемой толщины), прозвучивающих все сечение с двух или одной сторон шва по различным схемам и способам УЗК (совмещенным,"дуэт", "тандем", "спаренным", озвучивание под углом, трансформированных волн и др.) в 16-ти тактовом режиме. В зависимости от толщины сварных элементов применяются различные типы акустических блоков. Типы акустических блоков отличаются между собой различным расположением ПЭП внутри них, применением ПЭП с определенными углами ввода, а также различным расположением блоков с ПЭП относительно оси сварного соединения. Перемещение акустического блока по поверхности изделия (околошовной зоне) осуществляется вручную оператором со скоростью 1 м \ мин. При ручном сканировании АБ вдоль сварного соединения на каждом миллиметре пути автоматически проводится контроль акустического контакта, и осуществляется нормирование принятых амплитуд сигналов от дефекта относительно уровня соответствующих сигналов акустического контакта, а по измеренным амплитудам определяется высота и тип дефекта в соответствии с заложенным в микропроцессор алгоритмом. С помощью ДП измеряется пройденный путь и определяются координаты дефекта.
Контроль акустического контакта проводится путем переизлучения ультразвуковых волн в контролируемый объект от переднего преобразователя в задний внутри каждого акустического блока, таким образом, автоматически учитывается изменение шероховатости поверхности изделия, а с помощью встроенного в акустический блок датчика температуры вносится поправка чувствительности при изменении температуры окружающей среды и объекта контроля.
По окончании работы оператор просматривает результаты УЗК на экране дефектоскопа и распечатывает записанную информацию. На документе контроля указываются параметры дефектов (координаты, развитие по глубине и длине), их форма (объемные, плоскостные, объемно-плоскостные), ориентация плоскостных дефектов (вдоль или поперек сварного соединения) и введенные оператором данные (толщина, наименование объекта, изделия и т.д.). Результаты проведенного УЗК выводятся на цифропечать в виде построчечной таблицы на стандартный лист бумаги (формат А4).
Пример фрагмента распечатки приведен ниже:

КООР:	00024 00030    00049
В ТИП:
РАЗМ:
С ТИП:	---------#     #--##-
РАЗМ:	1111111111     112222
Н ТИП:	0
РАЗМ:	1

В верхнем слое дефектов нет.
В среднем слое два дефекта:
преимущественно плоскостной, протяженностью - 9 мм (начало - 25-ый мм, конец 33-ий мм), размер - "1"(высота дефекта) мм.
плоскостной, объемно-плоскостной, начало - 49-ый мм, конец - 54-ый мм, размер "1" и "2" мм.
В нижнем слое точечный дефект, объемный, диаметром "1" мм, координата - 24-й мм.
Установка «СКАРУЧ» сертифицирована, запатентована и хорошо зарекомендовала себя при эксплуатации на заводах металлоконструкций, предприятиях нефтегазового комплекса, энергетики и др.
Применение установки «СКАРУЧ» значительно повышает производительность (более чем 7 раз) и достоверность ультразвукового контроля сварных соединений.
Однако, статистика разрушений газопроводов показывает, что трещиноподобные протяженные дефекты развиваются не только в сварных швах, но и в основном металле. Основными, наиболее опасными, дефектами основного металла являются расслоения (ликвация) и развивающиеся от них трещины, а также продольно-ориентированные (осевые) трещины ( стресс-коррозионные).
В первом случае задача производительности ультразвукового контроля решается с помощью установки «СКАРУЧ» путем сканирования акустическим блоком (с захватом полосы » 100 мм), имеющим раздельно-совмещенные, прямые или наклонные ПЭП, которые определяют остаточную толщину или наличие расслоений по всей сканируемой площади.
Во втором случае 100 % - ый контроль основного металла трубопроводов возможен при применении экспресс-диагностики, т.е. при частичном удалении битумного или другого защитного покрытия в зенитной части трубопровода и использовании метода многократных отражений. Т.о. при продольном сканировании излучение ведется по радиусу, что позволяет обнаружить дефекты, имеющие ориентацию вдоль трубы. Во время испытаний на базе Севергазпрома в г. Ухте проводилась отработка подобной методики контроля на трубе диаметром 1420 мм толщиной 18 мм, имеющей битумное покрытие. В основном металле трубы были сделаны пазы глубиной 2...4 мм, длиной 50...60 мм, как с наружной, так и с внутренней стороны трубы. Один из семи подготовленных преобразователей отчетливо на уровне 20 дБ сигнал \ шум выявлял эти пазы с расстояния равным половине диаметра трубы, при этом ультразвуковые волны проходили и через продольный сварной шов. Подобная методика может применяться как с дефектоскопом общего назначения (на испытаниях использовался дефектоскоп USK-7D фирмы Крауткремер), но тогда трубу можно проконтролировать за два прохода, так и при использовании установки «СКАРУЧ» - тогда возможен один проход.
Подобная методика применима для контроля нефтепроводов для обнаружения «ручейковых» язвин, а также при контроле основного металла резервуаров, гибов и т.д.
При обнаружении дефектов уточнение и фиксация дефектов может уже проводится по типовой методике.



Литература:

1. И.Н.Ермолов, Н.П.Алешин и др. - Достижения акустических методов контроля за последние 5 лет - Тезисы докладов 14-ой Российской научно-технической конференции "Неразрушающий контроль и диагностика", Москва, 23-26 июня, 1996, с. 453.
2. РД 34.17.302-97 - Котлы паровые и водогрейные. Трубопроводы пара и горячей воды, сосуды. Сварные соединения. Контроль качества. Ультразвуковой контроль. Основные положения (ОП 501 ЦД - 97), Москва, НПП «Норма», 1997, с.135.