Сравнительная выявляемость плоскостных протяженных дефектов листового проката методами отражения и прохождения

Введение. В настоящее время листовой прокат является основным конструкционным материалом многоцелевого назначения. Актуальной задачей промышленности является повышение качества толстолистового проката. Это позволяет в дальнейшем обеспечивать необходимую надежность конструкций и изделий особо ответственного назначения. Действующие в настоящее время нормативные документы допускают проведение ультразвукового контроля листового проката методами отражения или прохождения. В силу отсутствия конкретных рекомендаций по применению того или иного метода становится неочевидным, какой из методов использовать предпочтительней.

Цель работы. Оценка предельной выявляемости плоскостных несплошностей толстолистового проката методами отражения (эхометод) и методами прохождения (теневой и зеркально-теневой методы).

Материалы и методы. На основании анализа уравнений акустических трактов определены соотношения, позволяющие оценивать предельную выявляемость плоскостных несплошностей толстолистового проката эхо-, теневым и зеркально-теневым методами с использованием продольных волн. Теоретические исследования проводились компьютерным моделированием с использованием математического пакета Mathcad.

Результаты. Получены интегральные выражения для расчета амплитуд эхосигнала от плоскостного дефекта, донного сигнала на бездефектном и дефектном участках и их соотношение для эхометода. Определены выражения для расчета амплитуд прошедших и донных сигналов на дефектном и бездефектном участках и их соотношение для теневого и зеркально-теневого методов. На основе численного анализа выполнена оценка предельной выявляемости плоскостных дефектов листового проката: методами отражения возможно выявление дефектов раскрытием 5 мкм, методами прохождения - более 100 мкм.

Заключение. Установлено, что методы отражения обладают лучшими возможностями по выявлению плоскостных дефектов продольными волнами. Определены условия уменьшения толщины эквивалентной прослойки, связанные с увеличением волнового размера преобразователей. Показано, что с целью выявления дефектов с малым раскрытием при контроле листового проката целесообразнее отдавать предпочтение эхометоду ультразвукового контроля.

1. Ахмадиев Р. Р., Афанасенко В. Г. Ультразвуковой контроль границы сплавления двухслойного листового проката // Теория. Практика. Инновации. 2017. № 12 (24). С. 88-94.

2. Яцышен В. В., Слюсарев М. В. Ультразвуковая диагностика дефектов зоны сплавления в слоистых композиционных материалах // Физика волновых процессов и радиотехнические системы. 2011. Т. 14, № 4. С. 103-105.

3. Розина М. В., Трофимова Г. А. Некоторые "болезненные" вопросы ультразвукового контроля традиционными методами // В мире неразрушающего контроля. 2013. № 2. С. 18-20.

4. Мобильная многоканальная установка "ЛИСТ-4" для ультразвукового контроля листа / В. Г. Щербин-ский, С. А. Артемьев, Н. М. Антонова, К. В. Панферов, А. Ю. Грачев, А. П. Копылов, А. Ф. Захаров, С. А. Ми-рошин // Дефектоскопия. 2014. № 5. С. 3-8.

5. Мелешко Н. В., Петров А. А. Зарубка и боковое цилиндрическое отверстие // MEGATECH. Новые технологии в промышленной диагностике и безопасности. 2013. № 1. С. 68-71.

6. Баев А., Майоров А., Коновалов Г. Ультразвуковой контроль объектов со слоистой и неоднородной структурой // Наука и инновации. 2015. № 2 (144). С. 14-18.

7. Гурвич А. К., Кириков А. В. О чувствительности ультразвукового контроля листового проката // В мире неразрушающего контроля. 2004. № 1. С. 43-46.

8. Паврос С. К., Лапин Ю. В., Иванова Т. А. Ультразвуковой контроль листового проката при высоких температурах // В мире неразрушающего контроля.

9. L. Qin, J. Liu, B. Jiang. Simulation and Experimental Research of Sheet Metal Defect Detection based on Ultrasonic Lock-In Thermography // Advanced Materials Research. 2013. Vol. 602-604: Progress in Materials and Processes. P. 2283-2286. doi: 10.4028/www.scientific.net/AMR.602-604.2283

10. Ultrasonic Based Non-destructive Testing Technique for Predicting Shape Defects in Rolled Steel Sheets / S. S. Rajendran, S. S. Indimath, B. Sriniwasagan, M. Dutta, A. Pandit // ISIJ International. 2019. Vol. 59, № 1. P. 93-97. doi: 10.2355/isijinternational.ISIJINT-2018-499

11. Murashov V. Non-destructive testing and evaluation designs by the acoustic methods. Saarbrucken: Lambert Academic Publishing, 2017. 167 p.

12. Данилевич С. Б., Третьяк В. В. Метрологическое обеспечение достоверности результатов контроля // Контроль. Диагностика. 2018. № 7. С. 56-60. doi: 10.14489/td.2018.07.pp.056-060

13. Паврос С. К., Паврос К. С., Романович В. А. Анализ дифракционных погрешностей при измерении коэффициентов затухания продольных и поперечных волн в твердых телах // Изв. СПбГЭТУ "ЛЭТИ". 2002. №1. С. 25-32.

14. Паврос К. С., Сидоренко И. Г. Предельная вы-являемость плоскостных дефектов листового проката зеркально-теневым методом // Вестник современных исследований. 2017. №10-1 (13). С. 95-100.

15. Паврос К. С., Сидоренко И. Г. О предельной выявляемости плоскостных дефектов листового проката методами отражения // Изв. СПбГЭТУ "ЛЭТИ". 2013. № 6. С. 103-109.