автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.11, диссертация на тему:Развитие методов и разработка средств и способов ультразвукового контроля изделий с криволинейной поверхностью

На правах рукописи УДК 620.179.16

Ушаков Валентин Михайлович

РАЗВИТИЕ МЕТОДОВ И РАЗРАБОТКА СРЕДСТВ И СПОСОБОВ УЛЬТРАЗВУКОВОГО КОНТРОЛЯ ИЗДЕЛИЙ С КРИВОЛИНЕЙНОЙ ПОВЕРХНОСТЬЮ

Специальность: 05.02.11 - «Методы контроля и диагностика в машиностроении»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Москва-2004

Работа выполнена в Федеральном государственном унитарном предприятии «Государственный научный центр Российской Федерации - Научно-производственное объединение по технологии машиностроения (ЦНИИТМАШ)» ФГУП «ЦНИИТМАШ»

Официальные оппоненты: Доктор технических наук Иванов

Ведущая организация:

ЗАО «Научно-исследовательский институт интроскопии МНПО «СПЕКТР»

диссертационного совета Д.217.042.03 ФГУП «ЦНИИТМАШ»

по адресу: 115088, г.Москва, ул. Шарикоподшипниковская, 4, ком.403

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГУП «ЦНИИТМАШ»

Доктор технических наук, профессор

Доктор технических наук

Юрий Викторович Шкуратник Владимир Лазаревич Бобров

Владимир Тимофеевич

Защита состоится декабря 2004г. на заседании

Автореферат разослан

2004г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор технических наук

В.Н.Данилов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

В диссертационной работе изложены научно обоснованные технические и технологические решения, внедрение которых вносит значительный вклад в развитие экономики страны. Работа направлена на обеспечение качества, надежности и безопасности технических объектов за счет применения ультразвукового (УЗ) неразрушающего контроля (НК), способствует повышению конкурентоспособности продукции, что весьма важно в условиях рыночной экономики. Диссертационная работа обобщает результаты исследований ультразвукового НК, выполненных в ЦНИИТМАШ автором с 1974 по 2004 годы. Результаты получены в процессе выполнения научно-исследовательских работ, проводившихся на основе Решений правительства и правительственных Комиссий, указаний ГКНТ, Миннауки РФ, и в рамках самофинансируемых инициативных НИОКР.

Актуальность работы. Повышение эффективности УЗК изделий ответственного назначения с криволинейной поверхностью является стратегически важной проблемой в рамках всей промышленности России по следующим причинам. Конечной целью НК является правильная оценка технического состояния изделий. На результаты оценки влияют многие факторы: конструктивные особенности изделия (в т.ч. криволинейная поверхность), выбор норм оценки обнаруженных дефектов, результаты расчетов на прочность (опять же на основе данных НК), уровень развития аппаратурных решений, квалификация опера-торов-дефектоскопистов и др. Криволинейная поверхность объекта контроля (ОК) в целом влияет на величину и параметры УЗ сигнала, фиксируемого дефектоскопом. Именно поэтому при НК контактную поверхность пьезоэлектрических преобразователей (ПЭП) сопрягают (механически обрабатывают) или применяют стабилизирующие опоры для того, чтобы акустический контакт с ОК был стабильным. Возникающие при этом эффекты: искажение акустического поля излучения-приема ПЭП, снижение чувствительности и точности измерения координат дефектов, особенности рассеяния УЗ волн на дефектах для частных конкретных случаях исследовали многие ученые: Ермолов И.Н, Голубев А.С., Паврос С.К., Алешин Н.П., Розина М.В., Щербинский В.Г., Белый В.Е., Данилов В.Н., Яблоник Л.М., за рубежом - Г. и Й. Крауткремер, А.Тинг, Д.Берике, С.Себариан и др. Однако многие проблемы УЗ контроля и эффекты, связанные с кривизной поверхности ОК, не были рассмотрены. К таким проблемам следует отнести:

> не исследованы варианты формирования акустических полей поперечных волн при наклонном вводе ультразвука в ОК через выпуклую сферическую и цилиндрическую поверхности;

> отсутствует анализ особенностей формирования акустических полей наклонных ПЭП при УЗК изделий с выпуклой сферической поверхностью с целью получения наименьших искажений: расширение диаграммы направленности (ДН) и смещение максимума излучения, уменьшение чувствительности контроля по сравнению с плоской поверхностью;

з

^ не показано влияние коэффициента прохождения (прозрачности) поперечных волн на акустический тракт (ослабление эхо-сигнала от дефекта) при близкритических углах (1 и 2-ой критические углы) падения УЗ лучей на сферическую поверхность;

не рассмотрены эффекты поляризации поперечных волн, влияние которых на результаты УЗК определяет именно кривизна поверхности OK, a именно: отражение и трансформация поперечных волн в продольные на дефектах, в т.ч. на трещиноподобных, эллипсообразных и объемной формы;

^ не решены проблемы УЗК сварных соединений ОК с цилиндрической поверхностью с диаметром более 25 мм и малой толщины (2,5-7,5 мм): необходимость снижения уровня поверхностной волны, создающей ложные сигналы, при углах ввода поперечных волн 65-75°.

Данная работа посвящена решению указанных проблем УЗК изделий с криволинейной поверхностью. Следует отметить, что изделий с криволинейной поверхностью (сферической и цилиндрической) составляет до 80% от общего количества ОК. Это - водо-и паропроводы, арматура (задвижки, вентили) тепловых и атомных электростанций, нефте-и газопроводы, цилиндрические элементы конструкций грузоподъемных механизмов, горно-шахтных машин и многих других. Поэтому актуальным является развитие методов и разработка средств и способов контроля изделий, параметры которых определяет кривизна внешней поверхности.

Цель и основные задачи исследований. Цель - разработка эффективных методов, средств и способов УЗК потенциально опасных объектов промышленности, имеющих элементы с криволинейной поверхностью.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи: ^ исследовать формирование акустических полей контактных наклонных ПЭП в изделиях со сферической и цилиндрической поверхностью;

найти методы снижения поверхностной волны при наклонном вводе поперечных волн (для углов 65-75°) вдоль образующей цилиндрической поверхности изделия;

разработать научные принципы и технологические приемы подавления поверхностной волны, излучаемой наклонными ПЭП с углами ввода 65-75° поперечных волн в изделия с цилиндрической поверхностью;

исследовать акустический тракт и проанализировать уменьшение амплитуды эхо-сигналов при УЗК изделий со сферической и цилиндрической поверхностью;

V изучить закономерности распространения линейно-поляризованных поперечных волн, обусловленные кривизной поверхности ОК;

^ экспериментально исследовать трансформацию SV-волн на трещиноподобных, эллипсообразных отражателях и отражателях округлой формы;

сформулировать научно-обоснованные принципы оптимизации методов и средств УЗК изделий с криволинейной поверхностью;

разработать способы и ПЭП УЗ контроля изделий со сферической и цилиндрической поверхностью.

Методы исследований. Теоретические исследования проводились с привлечением методов общей и прикладной акустики, методов математического анализа и асимптотических методов оценки интегралов. Экспериментальные исследования проводились с помощью поверенных приборов, экспериментальные данные обрабатывались статистическими методами обработки результатов эксперимента.

Научная новизна

1. Исследованы с использованием эвристической модели закономерности формирования акустических полей излучения-приема контактных совмещенных наклонных ПЭП в изделиях со сферической поверхностью в плоскости падения акустической оси и в азимутальной плоскости.

2. Получены количественные данные наименьшего искажения ДН ПЭП сферической поверхностью ОК при эхо-импульсном методе контроля:

- параметр кривизны :г</Я - задержка призмы ПЭП, R - радиус изделия) не более 0,2; угол призмы - 35-45°;

- при сопряжении призмы к изделию должно соблюдать равенство угла падения центрального луча и угла призмы;

3. Впервые обнаружены, теоретически и экспериментально подтверждены осциллирующие зависимости изменения эхо-сигналов в ОК для наклонных ПЭП, сопряженных с цилиндрической поверхностью вдоль образующей.

4. Найдены закономерности изменения коэффициента прохождения (прозрачности) поперечных волн на криволинейной границе раздела «призма наклонного ПЭП - поверхность изделия».

5. Впервые показано влияние поляризации поперечных волн (соотношение SV-и SH-компонент) при их отражении от дефектов изделий с криволинейной поверхностью на результаты неразрушающего УЗ контроля.

6. Обнаружен эффект превращения линейно-поляризованных поперечных волн в волны эллиптической поляризации при отражении от свободной (плоской донной) поверхности ОК и плоских отражателей; найдено условие достижения минимального коэффициента поляризации - угол падения и угол отклонения плоскости поляризации от плоскости падения центрального луча равны третьему критическому углу.

7. Экспериментально установлен эффект существования трансформированных продольных волн при закритических углах падения (больших третьего критического, для стали 33°) SV-волн на свободную поверхность и плоскостные отражатели.

8. Исследованы закономерности формирования полей отражения трансформированных продольных волн при закритических углах падения SV-волн на тре-щино-и эллипсоподобные отражатели (при различных соотношениях осей эллипса).

9. Экспериментально найдены соотношения амплитуд отраженных поперечных и трансформированных продольных волн на трещино-и эллипсоподоб-ных отражателях, для трещинноподобных это соотношение достигает 26 дБ, для эллипсоподобных - 5-9 дБ.

10. Разработаны для эхо-импульсного и дельта-метода УЗ контроля способы распознавания типов дефектов (плоскостной-объемный) в сварных соединениях ОК со сферической и цилиндрической поверхностью (новые технические решения защищены автор.свид. и патентами на изобретения - всего 18).

11. Предложен и исследован способ формирования акустического поля наклонного ПЭП с близкритическим углом ввода (второй критический) с помощью переменного демпфирования пьезоэлемента преобразователя.

Практическая ценность работы и ее реализация

1. Полученные результаты исследований акустического поля наклонных ПЭП развивают и дополняют существующие методы контроля и позволяют выбирать оптимальные параметры методов и ПЭП применительно к ОК со сферической и цилиндрической поверхностью.

2. Разработаны методические рекомендации выбора оптимальных методов УЗК и параметров наклонных ПЭП (углов ввода, волнового размера пьезоэле-мента, длительности эхо-импульса, амплитудно-частотной характеристики и чувствительности) при УЗК изделий со сферической поверхностью.

3. Предложены способы сопряжения контактной (рабочей) поверхности наклонных ПЭП при контроле изделий со сферической и цилиндрической поверхностью. Эти способы сопряжения уменьшают влияние криволинейной поверхности изделия, т.е. приводят к минимальной потере чувствительности УЗК, повышают точность нахождения дефектов, снижают «мертвую» зону.

4. Разработаны эхо-импульсный и дельта-метод УЗК с использованием схем прозвучивания сварных соединений ОК с криволинейной поверхностью, когда излучаемые в изделия SV-волны по отношению к плоскостным несплошностям (типа трещин, несплавлений и т.п.) являются волнами SH-поляризации или близкой к SH-поляризации. Результаты работы явились основой для разработки специальных раздельно-совмещенных ПЭП (типа хордовых или классических наклонных раздельно-совмещенных).

5. Исследованы методы и предложены способы УЗК изделий с криволинейной поверхностью с использованием трансформированных продольных волн на не-сплошностях при их озвучивании SV-волнами, способы наиболее эффективны при контроле изделий с криволинейной поверхностью, но и применимы и для изделий с плоской поверхностью.

6. Разработана технология УЗК сварных соединений сферических корпусов задвижек для трубопроводов атомных и тепловых электростанций.

7. На основе компьютерного эксперимента сформулированы принципы оптимизации и получен алгоритм расчета параметров наклонных ПЭП для контроля сварных соединений изделий с криволинейной поверхностью.

8. Разработаны, исследованы и внедрены наклонные ПЭП с переменным демпфированием пьезоэлементов, имеющих низкий уровень создающей ложные сигналы поверхностной волны при углах ввода, близких ко второму критическому (~70-75°)

9. Разработаны и внедрены наклонные ПЭП с композитными пьезопластинами без их демпфирования. Для ПЭП характерны низкий уровень реверберацион-

ных шумов, малая длительность и одновременно высокая чувствительность по сравнению с традиционными наклонными ПЭП.

Методы, способы и средства УЗК сварных соединений штампосварных сферических корпусов задвижек внедрены на Чеховском заводе энергетического машиностроения, г.Чехов Московской области. Методики и ПЭП с четвертьволновыми согласующими слоями и ПЭП с композитными пластинами для контроля трубных элементов ТЭС, а также методики и ПЭП для контроля ау-стенитных сварных соединений внедрены на ОАО ТКЗ «Красный котельщик», г.Таганрог Ростовской области, ОАО «Белгородский завод энергетического машиностроения», г.Белгород. Указанные ПЭП внедрены в системе РАО ЕЭС России: ОАО «Кузбассэнерго», ОАО «Самараэнерго», ОАО «Мосэнерго», ОАО «Саратовэнерго», ОАО «Дальэнерго» и многих других предприятиях. Объем производства разработанных ПЭП - более 1000 шт. ежегодно, стоимость внедренных ПЭП за 20 лет - более 1 млн долларов США. Способы и средства УЗК защищены авторскими свидетельствами и патентами на изобретения (всего — 18 а.с. и патентов). Основные результаты работы вошли в действующие нормативные документы: Правила и нормы в атомной энергетике - ПНАЭ Г-7-030-91 «Унифицированные методики контроля..., ч.2 Ультразвуковой контроль»; в тепловой энергетике - РД 34.17.302-97 (ОП 501ЦД-97) «Котлы паровые и водогрейные. Сварные соединения. Ультразвуковой контроль. Основные положения»; грузоподъемные машины - РД-РОСЭК-001-96 «Конструкции металлические. Контроль ультразвуковой. Основные положения»; в энергомашиностроении - ОСТ 108.958.03-96 «Поковки стальные для энергетического оборудования. Методика ультразвукового контроля». Основные результаты работы используются в учебном процессе при подготовке инженеров по специализации «Неразрушающий контроль и диагностика» в Московском государственном горном университете. Технико-экономический эффект от внедрения разработок заключается в предотвращении потенциальных аварий на опасных производствах, повышении качества и эксплуатационной надежности оборудования.

Защищаемые научные положения и основные результаты работы

1. Исследованные закономерности формирования акустических полей наклонных ПЭП в ОК со сферической внешней поверхностью.

2. Полученные зависимости изменения сигналов при эхо-методе УЗК наклонными ПЭП трубных элементов с цилиндрической поверхностью.

3. Экспериментальные исследования поляризации поперечных волн и обнаруженные эффекты изменения поляризации при отражении этих волн от не-сплошностей в изделиях с криволинейной поверхностью.

4. Исследованные эффекты отражения и трансформации поперечных волн в продольные на плоскости (свободной границе полупространства) и несплошно-стях при закритических (больше третьего критического) углах падения поперечных волн вертикальной поляризации ^^волн).

5. Научно обоснованные принципы разработки ПЭП для УЗК изделий с криволинейной поверхностью: наклонных совмещенных с согласующими слоями, с переменным демпфированием пьезоэлементов, с композитными пьезоэлемен-

тами и ПЭП для УЗК аустенитных сварных соединений цилиндрических элементов.

6. Принципы выбора методов УЗК, результаты разработки способов определения типа дефектов по дельта-методу и оптимизация параметров технологий и средств контроля изделий с криволинейной поверхностью.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на Международных, Всесоюзных и Российских научных конференциях по НК, семинаре в ФГУП «ЦНИИТМАШ», семинаре, организованном ВНИИ-ОФИ в Госстандарте РФ; работа докладывалась и получила одобрение в МГТУ им. Н.Э.Баумана, научно-исследовательском институте интроскопии МНПО «Спектр», научно-производственном центре «Эхо-плюс» при РНЦ «Курчатовский институт», Основные результаты опубликованы в журналах по НК: «Дефектоскопия», «В мире неразрушающего контроля», «Контроль. Диагностика».

Публикации: 53 научных работ, включая публикации в журналах по нераз-рушающему контролю, тезисы докладов научно-технических конференций, 18 авторских свидетельств и патентов на изобретения.

Объем и структура диссертации. Диссертация включает введение, 5 разделов, заключение, список литературы (131 наименование) и приложение. Объем диссертации составляет 195 страниц, включая 69 рисунков и 12 таблиц.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Во введении обосновывается актуальность задач исследований, кратко излагается содержание 5 разделов, приводятся основные научные положения, выносимые на защиту.

В первом разделе анализируется состояние и излагаются проблемы УЗК изделий с криволинейной поверхностью и их сварных соединений. Приводятся конкретные примеры изделий, подлежащих контролю: штампосварные корпуса запорной арматуры трубопроводов, имеющие сферическую внешнюю поверхность, стыковые сварные соединения трубных элементов малой толщины (2,57,5 мм) и малого диаметра (25-100 мм) и др. На рис.1 в качестве иллюстрации показаны корпус сферической задвижки и цилиндрическое стыковое сварное соединение с вариантами применения эхо-импульсного и дельта-метода УЗК, с учетом ориентации плоскости поляризации поперечных волн относительно плоскости дефекта. Например, в положении 1 ПЭП на сферической поверхности угол падения поперечных волн равен третьему критическому (33° для стали), тогда коэффициент отражения минимален, амплитуда эхо-сигнала уменьшается на величину 10-20 дБ, дефект может быть пропущен. Описаны характерные дефекты, подлежащие выявлению при НК, возникающие при ручной сварке электродами, автоматической под слоем флюса, электронно-лучевой. Приводятся фотографии типовых дефектов электронно-лучевой сварки, используемой при изготовлении запорной арматуры энергетических и нефтегазовых трубопроводов. Изложены основные трудности НК, возникающие из-за кривизны поверхности изделия, обоснована необходимость выбора параметров

метода и ПЭП, схем прозвучивания из-за влияния мешающих сигналов от проточек, подкладок, валика усиления шва и т.д.

В первом разделе дан обзор и анализ работ по исследованию акустического тракта дефектоскопа при УЗК изделий с криволинейной поверхностью. На основе обзора работ поставлена цель работы и сформулированы основные задачи исследований.

Во втором разделе проведено теоретическое и экспериментальное исследование акустического поля наклонного ПЭП с криволинейной границей раздела «призма ПЭП - поверхность ОК». Для сферической поверхности рассмотрены три возможных варианта — угол наклона р/ акустической оси меньше, равен или больше угла призмы ро (рис. 2). Расчет акустического поля в ОК со сферической поверхностью проводился так: сначала определяли поле продольных волн в призме, затем, с учетом влияния кривизны - в изделии для случая равенства угла наклона акустической оси и угла призмы (рис.2). Принималось, что акустическая ось пьезоэлемента совпадает с диаметральной плоскостью сферы. После нахождения поля по этой схеме оценивали влияние отклонения акустической оси ПЭП от диаметральной плоскости сферы на искажение поля. Затем находили акустическое поле для случаев: угол наклона больше или меньше угла призмы.

Расчет акустического поля также как для плоского случая проведен с помощью метода, основанного на использовании преобразования Фурье и нахождении поля в виде суперпозиции плоских волн (метод Вейля-Бреховских). Для равномерного распределения амплитуды нормального напряжения под круглым пьезоэлементом, задании граничных условий в области контакта пье-зопластины с призмой, имеем:

Считаем также, что на поверхности с контролируемой средой выполняются условия скользящего контакта. В итоге получена эвристическая формула для расчета упругого смещения поперечных волн в изделии с учетом влияния кривизны в плоскости падения акустической оси ПЭП:

[<т„<Г""прих'2 + /2 < а2 [О при*'2 + У2 >а2

0)

ахУ = а/г. = 0 при 0 5 х'2 +у'2 <

оо

оАой.Р^а) 2!(х)

а сое «соя Д , +

(2)

Р\С2/г X

-/»/V2

Методы УЗ контроля и учет ориентации плоскости поляризации поперечных волн относительно плоскости дефекта а -диаметральные сварные швы корпусов задвижек:, 1-2 - положения преобразователя при эхо-импульсном методе, 3-4 - излучатель-приемник, I - диаметральный сварной шов, II - патрубки, III - плоскостной дефект, IV - плоскость поляризации падающих, V - плоскость поляризации отраженных волн, 5 - приемник продольных волн при дельта-методе контроля; б - цилиндрические стыковые кольцевые сварные швы: 3,6 - плоскость поляризации волн, 4 - отражатель (несплошность), 9,10 - излучатель-приемник, 11 - плоскость, перпендикулярная оси цилиндра, 112 - приемник продольных волн, 13 - плоскость, проходящая через отражатель и перпендикулярная плоскости 11

Угловое распределение поля в плоскости падения на далеких расстояниях от излучателя можно представить аналогично для плоского случая, рассмотренного Диановым Д.Б., в виде произведения трех сомножителей Ф(а)=Ф0(а)О|11г (а)Ф[(а). Причем, сомножитель

2/,{— -/2(а)зтД,]|

Ф„(а)=—¡-Ц,---1 (3)

(^«./»^Д/ад-д/»2 -/»зт РА

где f(a)=úrmsina+b -Jv-m2 sin2 а,

Рис. 2 Возможные варианты проточки рабочей грани призмы ПЭП

определяет направленность наклонного ПЭП при контроле сферических изделий, множитель Ф|(а) находится из выражения:

Ф1(а)=асо5асо8ро+/!д)со!!05'пД (4)

Vi ~/2(«)/v2

Аналогичные расчеты для варианта проточки |V<Po при выбранной эвристической модели показывают, что ДН в плоскости падения также описывается выражением (3), но величины f(a) и Vi имеют вид:

f(a) = msma+(L/R)ijvl-m2 sin2 а v, =1 + (L/R)2

где Ь равно отрезку 0203 (рис.2).

В формулах (1-5) приняты обозначения: а=1+2(/Я; ¿=(гчз1пРп)/П; го/Я -параметр кривизны, р0 - угол призмы, а - угол ввода поперечных волн; а0 -радиус пьезоэлемента, т^ - задержка (путь) ультразвука в призме (отрезок 002 на рис.2), Я- радиус внешней сферической поверхности, гп = С,1 /С,; - показатель

преломления поперечных волн, II - символ функции Бесселя первого порядка первого рода, 0(1](а)- коэффициент прохождения (прозрачности) по амплитуде

смещения, (а - круговая частота, кн - волновое число поперечных волн для изделия, от - амплитуда упругого напряжения на поверхности пьезопластины, р) - плотность материала призмы.

При гоЛ1—»<*> (в этом случае границей раздела является плоскость) формулы (3 и 4), переходят в формулы Дианова Д.Б. для плоской границы. На рис.3 представлены диаграммы направленности, построенные по формуле (3) для преобразователя диаметром 18 мм и с рабочей частотой 1,8 МГц, угол призмы 40° для различных значений т^К.

Анализ формул и графиков рис.3 показывает, что сферическая граница раздела искажает ДН больше, чем плоская граница.

Вариант проточки р|'<ро: наименьшее расширение ДН и изменение ее несимметричности относительно акустической оси. Однако, максимум излучения смещается в сторону меньших углов преломления (рис.3). Зависимость максимума излучения от угла р]'>Ро: 3 - 0,1; 4 - 0,3; р,'<р0: 5- ПРИЗМЫ, определяется соотношением: 0,1 ' 8тостах=[81п(ро-агс51пу)]/ш, (6)

Величина смещения максимума равна

Да-агс$т($Ш7/т), где у= г^я

Указанное смещение максимума излучения создает дополнительные погрешности при определении координат дефектов. Кроме того, уменьшение угла Р/ может привести к тому, что этот угол будет приближаться к первому критическому углу. Это даст, как будет показано ниже, к дополнительному расширению ДН за счет влияния коэффициента прозрачности. Вариант проточки Р1,=Ро: расширение ДН и несимметричность ее больше, чем для плоской границы и при варианте проточки Р/< Ро, но расширение и несимметричность незначительно отличаются от вышеуказанных вариантов при углах призмы от 30° до 45°, если величина 2</11 не превышает 0,2. Максимум излучения, так же как и для плоской границы, находится по закону Снеллиуса: $шс^,и=(5т|ЗфУт, т.е.

I « « *> «I М

Рис.3

Диаграммы направленности наклонного ПЭП в плоскости падения

1 - плоская граница, 2-5 сферическая граница

раздела, Р,-ро: 2 - ^=0,2;

углового смещения максимума в отличие от вариантов Р/< |Зо И Р/> Ро не наблюдается. Этот факт очень важен, так как угловое смещение ДН приводит к дополнительным трудностям при настройке чувствительности и определении координат дефектов. Вариант проточки ($/> fio- с увеличением угла призмы резко расширяется ДН и существенно увеличивается ее несимметричность. Происходит смещение минимума излучения в сторону больших углов преломления (рис.3). Паврос С.К. с соавторами получили выражение для расчета максимального излучения под углом

sinotm^l+zoCosPo/RXsinpoym (7)

а величина смещения Да находится из соотношения

При всех вариантах проточки для параметров кривизны не более 0,5 функция ®i(ct) является медленно меняющейся и поэтому, также как и для плоского случая, мало влияет на акустическое поле ПЭП. Таким образом, проведенный анализ показывает, что наименьшее искажено (расширение ДН, увеличение ее несимметричности и смещение максимума излучения) акустического поля в плоскости падения достигается при проточке контактной поверхности призмы, когда соблюдается условие

Итак, особенности формирования ДН и плоскости падения акустической оси следующие: увеличение ширины ДН преобразователя по сравнению с шириной ДН для плоской границы раздела, зависимость искажения ДН от способов сопряжения поверхности изделия и призмы, зависимость формирования ДН от параметра кривизны. Последний факт имеет простое физическое истолкование. Параметр Z(j/R может изменяться либо за счет изменения пути Zo УЗ лучей в призме, либо за счет R. Рассмотрим оба случая. Согласно рис.3 увеличение Z(/R приводит к расширению ДН. Параметр кривизны увеличивается при уменьшении радиуса R изделия (пусть постоянная величина), тогда угол падения на сферическую поверхность УЗ лучей в расходящемся падающем пучке увеличивается, соответственно увеличивается расходимость УЗ пучка в изделии. При уменьшении (пусть R - постоянная величина) снижается предел изменения углов падения на сферическую поверхность УЗ лучей в пучке, соответственно уменьшается расходимость пучка в изделии.

Рассмотрим ДН в азимутальной плоскости, т.е. в плоскости, перпендикулярной плоскости падения и проходящей через преломленную акустическую ось. Искомую ДН получим на основе простых физических соображений с учетом формул (3-5). Сечение сферы азимутальной плоскостью дает окружность радиуса R'=Rcc>SO(o, где Oto - угол преломления акустической оси. В азимутальной плоскости акустическая ось перпендикулярна касательной в точке ввода, т.е. направлена по радиусу Таким образом, искомую ДН находим введением поправочного коэффициента v' в формулу ДН для плоского случая, т.е. имеем:

2/, sin(^2

где у'^Нго/ЯсоБао)2, У=го/Ясо8(Хо - приведенный параметр кривизны, к,г- волновой вектор поперечных волн. Для плоской границы ДН в азимутальной плоскости не зависит от угла а. Для сферической границы раздела сред с возрастанием угла а увеличивается расширение ДН. Симметричность ДН в азимутальной плоскости относительно акустической оси сохраняется как и для плоского случая. В азимутальной плоскости, (т.е. плоскости А-А, см. рис.4), возможно отклонение акустической оси от диаметральной плоскости (т.е. плоскости рис.4), при этом точка а ввода переместится в точку Это достигается либо перемещением пьезоэлемента влево на расстояние Д=аа' (угол 5=0°), либо только наклоном плоскости пьезоэлемента на угол 8 (А=0), рис.4. Возможно одновременное перемещение и наклон пьезоэлемента. При Д=0 (точка ввода а ) математический расчет показывает, что в азимутальной плоскости для ДН аргумент функции Бесселя (см. формулу 8) примет вид:

где А=( 1 +2оС05Ро/Ксо80!о), остальные обозначения ясны из рис.4. Угол падения ц акустической оси на сферу в азимутальной плоскости больше угла 5 на величину Д/Ксобосо (в радианах), расширение ДН больше, чем при 8=Ц. Последнее достигается, если одновременно повернуть пьезоэлемент на угол 5 и сместить его вправо на величину Д. Расширение ДН уменьшается (но все равно больше, чем при 5=0°и Д=0), аргумент функции Бесселя в формуле (8) усложнится

где f(|x')=Amsin(i'+b' -^¡v'-rn1 sin2//', A=l+Zocospo/Rcosoco; b'=sin8/Rcosp0; v'=0+zo/Rcosoto)2.

Для плоской границы ДН в азимутальной плоскости не зависит от угла а. Для сферической границы раздела сред с возрастанием угла а увеличивается расширение ДН. Симметричность ДН в азимутальной плоскости относительно акустической оси сохраняется как и для плоского случая.

(10)

Рис.4

Схема ориентации акустической оси ПЭП относительно сферической поверхности изделия:

а - плоскость падения, б - азимутальная плоскость, в - рабочая (контактная) поверхность призмы ПЭП

При смещении пьезоэлемента влево на величину Д (точка ввода а'), угол наклона акустической оси равен З^Д/ШсобРо (в радианах), для нахождения ДН в формуле (10) вместо угла _ надо подставить угол 81. Для малых углов 8ш5|«(гь/1ОД;5, но т.к. 2о<Я, то 5[<5, т.е. при смещении пьезоэлемента расширение ДН меньше, чем при его повороте на угол 8. Смещение максимума излучения в азимутальной плоскости существенно зависит от угла поворота 8 пьезоэлемента и незначительно зависит от параметра кривизны х^/К. Смещение и поворот пьезоэлемента способствуют дополнительному расширению ДН, по сравнению с вариантом, при котором акустическая ось находится в диаметральной плоскости.

Итак, любые варианты отклонения акустической оси от плоскости падения приводят к расширению ДН в азимутальной плоскости и нарушают симметричность относительно акустической оси. Эти расчеты позволяют сформулировать основные требования к разработке наклонных ПЭП для контроля изделий со сферической контактной поверхностью, а именно:

положение пьезоэлемента на призме при приклейке должно быть строго фиксированным, любые отклонения пьезоэлемента от этого положения приводят к искажению диаграммы направленности ПЭП со сферической контактной поверхностью; ^ при сопряжении призм ПЭП с поверхностью ОК должно соблюдаться равенство угла наклона акустической оси и угла призмы ПЭП.

В практических случаях обработку контактной поверхности призмы удобно производить сверлами, режущие кромки которых заточены под сферу

радиуса R. Условие р1,=ро выполняется, если точку соприкосновения сверла с гранью совместить с точкой Ь (рис.4) и углубить в призму на величину Ь„р до пересечения с акустической осью. При этом ось сверла должна быть перпендикулярна плоскости рабочей грани. Если точкой соприкосновения сверла будет точка к (см. рис.4в), то акустическая ось отклонится от плоскости падения на угол если - точка соприкосновения, но грань повернута вокруг оси на угол 8, то угол отклонения акустической оси равен углу 8 и т.д. Важно подчеркнуть, что отклонение точки в меньшей степени искажает ДН, чем поворот рабочей грани относительно этой оси. Это надо учитывать также при обработке призм ПЭП для контроля продольных швов труб, сварных швов труб на поперечные трещины, гибов труб и т.д.

При контроле изделий с цилиндрической поверхностью контактную поверхность наклонного ПЭП также притирают. Ясно, что в процессе УЗК происходит «самопритирка» призм ПЭП. Чувствительность контроля изменяется за счет образующегося мениска, но в начале контроля поверхность призмы является плоской (такой случай допускается нормативными документами по УЗК). Возможен также и второй вариант, когда контактная поверхность ПЭП обрабатывается под цилиндрическую поверхность изделия. При этом применение эвристической модели аналогично случаю сферической поверхности, слишком приближенно и не учитывает ряда аспектов в физике явления. Поэтому для цилиндрической поверхности ОК совместно с Даниловым В.Н. на основе достаточно строгой модели получены теоретические результаты, проверенные экспериментально, по влиянию кривизны на изменение чувствительности при притирке призмы ПЭП вдоль образующей цилиндрической поверхности. Результаты показали, что при УЗК изделий с цилиндрической поверхностью вдоль образующей диаметром 2R=25-150 мм для частот наклонных ПЭП 5 и 10 МГц наблюдаются осцилляции, обусловленные достаточно сложным характером интерференции волн с различным фазовым набегом в призме, слое контактной жидкости и изделии. При этом общее уменьшение чувствительности для «И1=0,2 и/=10 МГц равно 18,8 дБ, а для_/=5 МГц равно 15,7 дБ. В процессе притирки (значение изменяется от 0 - начало притирки, до 1 - призма полностью притерта, - притертая часть призмы, - радиус пьезоэлемента) осцилляции чувствительности достигают 3-4 дБ для частоты 5 МГц, 5-6 дБ - 10 МГц. Указанный диапазон углов ввода и частот характерен для УЗК изделий рассматриваемых толщин - 2,5 - 7,5 мм. Существование осцилляции чувствительности приводят к соответствующему изменению оценки результатов УЗК, а именно: «недобраковка - перебраковка» сварного соединения цилиндрического изделия.

Поэтому для снижения осцилляции чувствительности необходима предварительная обработка призмы (т.е. получение оптимального соотношения в^Оо), при которой дальнейшая самопритирка призмы при УЗК слабо влияет на изменение чувствительности. Полученные результаты позволяют решить эту задачу. В качестве примера на рис.5 показана зависимость изменения относительной чувствительности от степени притирки, т.е. от соотношения а\/ао.

Первоначальную обработку призмы ПЭП следует проводить до получения первого максимума. При дальнейшей самопритирке призмы изменение чувствительности не превышает 3 дБ, см. рис.5, (т.е. не превышает погрешность измерения амплитуды эхо-сигнала при практическом УЗК).

На рис.5 сплошные кривые - теоретический расчет для монохроматического сигнала в режиме излучения, штриховые кривые для импульсного излучения в режиме «излучение-прием» - УЗК в совмещенном режиме, в таком режиме влияние цилиндрической поверхности удваивается и осцилляции несколько возрастают, хотя положение максимумов и минимумов совпадает для теоретического расчета и эксперимента.

В третьем разделе приведены результаты исследования акустического тракта ультразвукового дефектоскопа при контроле изделий с криволинейной поверхностью при отражении поперечных волн от различных моделей дефекта

(эхо-импульсный метод УЗК). Для плоскодонного отражателя, используемого наиболее часто для настройки чувствительности и оценки результатов УЗК, выражение для расчета ослабления эхо-сигнала при УЗК изделий с криволинейной поверхностью описывается формулой (11). Акустический тракт удобно рассматривать с использованием мнимого источника (излучателя), также как это сделано Ермоловым И.Н. для плоской границы.

Рис.5. Зависимость нормированной огибающей ТЦ сигнала от параметра притирки (для преобразователя с Гр=10 МГц) экспериментальная кривая 1=10 МГц, угол призмы=55°, диаметр пьезо-элемента 2ао=5 мм., диаметр трубы 2И=25 мм.

р' _ D^SJJcosa, / cosexp[-2(<g0 + Sr)] ^^

Рц Х\ (г + mz„ /+ mz0 cos2 а„ lvcos2 pu)(vv')1 где S и 8'- коэффициенты затухания продольных волн в призме и поперечных волн в изделии, г -расстояние от точки ввода до отражателя, D,h - коэффициент прозрачности границы «призма-изделие», So, S¡, - площади излучателя и отражателя соответственно, R, - коэффициент отражения поперечных волн от дефекта, Фч - индикатрисса рассеяния поперечных волн на отражателе (дефекте), Я,г - длина поперечных волн в материале изделия.

Для сферической границы раздела «призма-изделие» мнимый источник представляет собой эллипс, одна ось которого находится в плоскости падения и равна аоС082ао/усо52Ро, вторая ось, равная а</у' - в азимутальной плоскости. С учетом усредненного расстояния от точки ввода до центра мнимого источника выражение (11) примет вид:

Р', Д,,, УЛ (со5 а0 / со5 Д, )Я,ФЧ ехр[-2(&0 +3'г)]

Если го/Я—то V, V'—>1 и тогда формула (12) совпадает с известной формулой акустического тракта Ермолова И.Н. для плоскодонного отражателя и плоской поверхности ОК.

В формуле (12) множитель В п - коэффициент прозрачности по энергии.

Для совмещенной схемы эхо-метода коэффициент прозрачности по энергии поперечных волн равен произведению коэффициентов прозрачности по амплитуде при прохождении ультразвука через границу раздела призма-изделие в прямом и обратном направлении. Расчитаем В,л для параллельного пучка ультразвуковых лучей и слаборасходящегося (угол расхождения не более 10°). В первом случае сферическая граница находится в ближней зоне наклонного преобразователя, слаборасходящийся пучок характерен для дальней зоны. Угол преломления каждого луча параллельного пучка определяется соотношением:

япссг^Ро 7««2А>-(а,/Я)2 +ао/К], (13)

для слаборасходящего пучка зависимость угла падения луча имеет вид:

Р,=Ро+агс5т(а1/Ксо5Ро)+агс1§[(2о/а1+1а)"1] (14)

в формулах (13 и 14) р0 - угол падения центрального луча, р, и а, угол падения и угол преломления ¡-ого луча, а, - текущее значение координаты вдоль радиуса пьезоэлемента, излучающего ¡-ый луч, ао/Я - отношение радиусов пье-зоэлементов и внешней поверхности изделия.

Считая элементарную достаточно малую часть сферической поверхности плоской, на которую падает произвольный ¡-ый луч УЗ пучка, используя формулы для расчета коэффициента прозрачности В, поперечных волн при наклонном падении продольных волн на границу раздела, с учетом соотношений (13 и 14) были получены зависимости ЦА от ао/К для различных углов призмы Ро- Результаты для параллельного пучка практически совпадают для слаборасходящегося пучка: если при углах призмы 34° и 50° угол расхождения не превышает 5°, но при этом отношение радиуса пьезоэлемента к радиусу изделия -не более 0,05, что выполняется, например, при УЗК сферических корпусов задвижек с диаметром условного прохода Бу>100 мм. Результаты теоретического

расчета были проверены экспериментально для ПЭП с углами призмы 31, 42 и 50°, соответствующий угол ввода 37, 51 и 65°, получено удовлетворительное совпадение (разброс не более 3 дБ). На основе теоретико-экспериментальных исследований были найдены диапазоны углов призмы при различных углах расходимости УЗ пучка в зависимости от отношения адГК, при которых коэффициент прозрачности изменяется не более 3 дБ от максимума (табл. 1)

Таблица 1

Отношение радиуса ао Расходимость ультразвукового пучка в металле

пьезоэлемента к радиусу 0° 5 ю 15"

изделия R Углы призмы ßo, град

0,02 30-52 32-50 34-49 35-45

0,04 31-49 33,5-48 36-47 37-43

0,05 32-48 34-47 37-46 38-42

0,06 32,5-47 35-46 38-45 39-41,5

0,08 34-46 37-44,5 40-42 41

0,10 36-44 39-42 41 -

Рассмотрим сомножитель Rt в формулах (11), (12) - коэффициент отражения поперечных волн от несплошностей. При контроле наклонными ПЭП плоских изделий эхо-сигнал будет максимальным, если центральный луч нормален плоскости несплошности. Угол <рч падения волн на плоскостной отражатель отсчитывается в плоскости падения (рис.1). Для сварных швов сферических изделий угол фч изменяется в широких пределах (от 0 до угла 90-а, а -угол ввода). При выбранном (Хо существует такое отношение h/R (h - глубина дефекта), при котором угол равен третьему критическому, при этом Ri((Pq)=min

Рассмотрим коэффициент отражения, если плоскость падения излучателя 2 (рис.1) отклоняется от плоскости рис.1 на угол 0И, т.е. - от плоскости, перпендикулярной плоскости отражателя III. В этом случае коэффициент отражения в формулах (11), (12) является функцией двух переменных: углов (pq и 0„, т.е зависит от ориентации вектора поляризации поперечных волн относительно отражающей поверхности несплошности.

В данной работе решены три задачи. Во-первых, было исследовано, излучают ли наклонные ПЭП линейно-поляризованные волны. Во-вторых, установлено положение вектора поляризации относительно плоскости падения. В-третьих, изучено влияние криволинейной (на примере сферической) границы раздела «призма-изделие» на поляризацию волн.

Для количественной характеристики поляризации по аналогии с оптикой введем понятие «коэффициент поляризации поперечных волн»:

Р _ " 4™ (15)

Дни Д»ш

где - максимальная и минимальная амплитуды сигналов, измеряемых

при повороте приемника-анализатора (кварц У-среза или ЭМА-преобразователь) на 90° в плоскости фронта регистрируемых волн. Коэффици-

ент поляризации линейно-поляризованных волн равен единице, волн круговой поляризации - нулю, эллиптической поляризации - промежуточное значение. Для линейно-поляризованных волн направление колебаний частиц строго определено, т.е. колебания происходят в одной плоскости - плоскости поляризации, которая проходит через волновой вектор и перпендикулярный ему вектор поляризации.

Эксперименты показали, что для наклонных ПЭП с углами ввода 30,40 и 50° с плоской контактной поверхностью является линейно-поляризоваными с коэффициентом поляризации близким к единице (~0,98-0,99). Эксперимент проводили на клиновых стальных образцах с углом клина, равным углу ввода УЗ волн. Анализатором являлся прямой ПЭП поперечных волн с пьезопласти-ной из кварца У-среза. Контактной средой для прямых ПЭП служила неотвердевшая эпоксидная смола ЭД-6. Для наклонного ПЭП (частота 1,8 МГц) со сферической контактной поверхностью эксперимент проводился на полусферическом образце. Контактная поверхность ПЭП обрабатывалась с соблюдением условия Прямой приемник поперечных волн устанавливался на плоскую донную поверхность полусферического образца. Измерения проводились в положении наклонного ПЭП, когда акустическая ось перпендикулярна донной поверхности образца. Сферическая граница снижает, хотя и незначительно, коэффициент поляризации. Для параметра кривизны Zo/'R=O,2 он равен 0,88 (угол призмы 40°) и 0,86 (30°), что соответствует отношению осей эллипса в плоскости фронта волны 17:1 и 14:1. Итак, в сферическом изделии распространяются волны с поляризацией, близкой к линейной.

Вектор поляризации волнового пучка наклонных ПЭП лежит в плоскости падения акустической оси (вертикальная поляризация), так как максимальный эхо-сигнал наблюдался при когда плоскость поляризации приемника совпадает с плоскостью падения излучателя. Такие волны называют SV-волнами. Волны с ортогональной им плоскостью поляризации называются SH-волнами. Для сферической границы плоскость поляризации также совпадает с плоскостью падения, которая в данном случае лежит в диаметральной плоскости сферы, но на дефект поперечные волны падают при произвольной ориентации вектора поляризации относительно

0 20 45 (В 50 Рис.6

Зависимость коэффициента при отражении поперечных волн от плоской поверхности

1 - угол падения 10°; 2 - 20°; 3- 30°; 4 -40°, (дюралюминий) и 5 -30° (сталь)

плоскости несплошности. В этом и заключается необходимость исследования влияния поляризации волн на результат УЗК криволинейных изделий.

Произвольная ориентация плоскости поляризации относительно отражающей поверхности изучалась экспериментально на полуцилиндрических образцах. Использовались образцы из дюралюминия Д16Т радиусом 100 мм и шириной 80 мм. Один образец имел плоскую отражающую поверхность, в других были изготовлены искусственные отражатели: полоса шириной 8 мм, отверстие с плоским дном диаметром 8 мм, цилиндрическое отверстие диаметром 8 мм и отверстие со сферическим дном (полусфера) диаметром 10 мм. На цилиндрической поверхности образцов были отфрезерованы плоские площадки для установки прямых преобразователей поперечных волн (излучатель и приемник). Использовались ПЭП фирмы «Крауткремер» с частотами 1,0 МГц и 3,5 МГц. Произвольное положение плоскости поляризации относительно отражающей поверхности задавалось поворотом ПЭП вокруг акустической оси, при этом плоскость поляризации отклоняется от плоскости падения. Для излучателя угол отклонения обозначен 0„, для приемника - 0„, (рис.6). При угле 9П амплитуда сигнала на приемнике максимальна. При 9И=0° и произвольном угле падения (рч плоскость поляризации совпадает с плоскостью падения, это волны вертикальной поляризации. При повороте излучателя вокруг оси на 9О°(0И=9О0) поперечные волны относительно отражающей поверхности являются волнами горизонтальной поляризации. Сначала исследовалась зависимость коэффициента отражения от угла падения для крайних значений 0Я=О° и 0„=9О°. Для свободной поверхности в соответствии с теорией минимум коэффициента отражения ЗУ-волн наблюдается при угле, близком к третьему критическому. Для плоскостных отражателей также наблюдается минимум И,, но для них характерно плавное возрастание ^ при закритических углах падения: при изменении угла падения от 30° (3 -й критический) до 45° коэффициент отражения увеличивался на 8-10 дБ.

На рис.6 приведены зависимости относительной амплитуды, прямо пропорциональной коэффициенту отражения Л,(9и, <рч) для различных углов падения фч. Эксперимент проводили следующим образом. Вращением излучателя вокруг оси предварительно устанавливали угол 0„. Для заданного 9„ вращением приемника находили максимальную амплитуду эхо-сигнала. Амплитуду нормировали относительно амплитуды БН-волн так как коэффициент отражения этих волн равен единице. При изменении угла 0„ от 55...60 до 90° коэффициент отражения практически постоянен (изменение не более чем 2 дБ) и не зависит от угла фч. Этот результат весьма важен для практики контроля. При разработке наклонных раздельно-совмещенных ПЭП (или хордовых ПЭП) для УЗК изделий с цилиндрической поверхностью следует учитывать, что отклонение угла 9и вектора поляризации от отражающей плоскости несплошности на 30-35° практически не влияет на амплитуду эхо-сигнала от дефекта.

Исследование коэффициента поляризации при отражении волн от свободной поверхности проводилось экспериментально на полуцилиндрических

дюралевых образцах. Для каждого угла 9U отклонения плоскости поляризации излучателя от плоскости падения при вращении приемника вокруг оси фиксировали и измеряли амплитуды Атах и Am¡n. По формуле (15) рассчитывали коэффициент поляризации р отраженных волн. В результате установлено, что, во-первых, коэффициент поляризации р зависит от угла 0Ц, а именно: с увеличением 9U коэффициент р снижается и достигает минимума при 0„=фч (<pq- угол падения) При дальнейшем увеличении 0„ коэффициент р возрастает. Во-вторых, снижение р неодинаково для различных <рч: наименьшее значение Pm¡n=0,18 (что соответствует отношению осей эллипса в плоскости фронта волны 1,4:1), наблюдается при третьем критическом угле ф^.з, равном 30° (происходит "распо-ляризация" волн). Для других фч характерны большие значения pmin.

Аналогичные исследования были проведены для отражателей различного типа при угле падения фч=45°. Анализ полученных зависимостей коэффициентов поляризации показал, что для плоскодонного отражателя и полосы наименьший коэффициент поляризации наблюдается при фч=8и. Для сферического отражателя в пределах погрешности измерений p=const во всем диапазоне изменения угла 0U. Для бокового цилиндрического отражателя, ось которого нормальна плоскости падения р, занимает промежуточное положение. Следовательно, величина Ap=pmax(0u)-pinin(6u) может служить информативным признаком типа несплошности.

При падении поперечных волн на свободную плоскую поверхность перераспределение энергии отраженных поперечных и трансформированных продольных волн зависит от углов 0„ и фч. Теоретический расчет коэффициента трансформации приводит к выражению:

sin4ß„cos6„ .. „

R„(0„A) =-—-2-;--(16)

" ' " 2 sin cos a, sin 2<pq + (С, / С,) cos2 где di-угол отражения трансформированных продольных волн. При 0ц=О формула (16) совпадает с формулой Бреховских JI.M. (книга «Волны в слоистых средах», М., 1973) для SV-волн. Расчеты по формуле (16) проверялись экспериментом. Эксперимент проводится на полуцилиндрических образцах. Результаты показали, что, во-первых, амплитуда продольных волн изменяется слабо в диапазоне углов 0„ от 0° до 50°, во вторых, трансформированные продольные волны при закритических углах падения не исчезают. Эксперимент показывает снижение амплитуды трансформированных продольных волн на 1014 дБ при угле падения 40° (3-й критический для дюралюминия равен 30°). Это можно было бы объяснить расходимостью волнового пучка излучателя (произвольный луч диаграммы направленности падает под углом, близким к третьему критическому и порождает продольные волны). Однако для плоских отражателей ограниченного размера также не наблюдается исчезновение продольных волн при закритических углах. Для полосы, например, снижение амплитуды продольных волн составляет 8 дБ при фч=40° и 16 дБ при фч=50°по сравнению с

критическим углом. Для бокового цилиндрического отражателя характер изменения амплитуды продольных волн от угла 9Ц одинаков для ф1)=20°, 30°, 40° и 50°. Причем, для 8Ц=90° (БН-волны, плоскость поляризации параллельна оси

цилиндра) трансформация продольных волн не наблюдается. Для протяженных отражателей (полоса, цилиндрическое отверстие) амплитуда на приемном преобразователе снижается незначительно при изменении 0„ в диапазоне от 0° до 60°. Для плоскодонного отражателя при тех же углах падения наблюдается более монотонное изменение амплитуды продольных волн от угла 6„.

Тот факт, что при изменении 8Ц от 0° до 50° коэффициент трансформации практически незначительно зависит от угла в„ (уменьшается не более, чем на 4 дБ, что соизмеримо с погрешностью измерений ±2 дБ) в отличие от коэффициента отражения Л, (см. рис.6, уменьшается на 20 дБ), наводит на мысль применить дельта-метод контроля: дефекты криволинейных изделий озвучивать поперечными волнами, а принимать трансформированные продольные волны. Рассмотрим трансформацию на отражателях поперечных волн, излученных наклонными ПЭП, которые наиболее часто используются в практике УЗК. Данные ПЭП интересны еще и тем, что излучают именно ЗУ-волны.

Теоретическое исследование ослабления амплитуд эхо-сигналов с трансформацией волн на дефектах в общем виде довольно трудоемкая задача, хотя бы только потому, что требует сложного математического расчета коэффициента трансформации поперечных

к> во те ее

71«* «юда ,

Рис.7

Зависимость амплитуды продольных волн от угла ввода 8У-волн для угловых отражателей (пропилов)

1- пропил высотой Ь=2 мм; 2-4 мм; 3-8 мм; 4 -16 мм; 5 -32 мм

се.

_1

И N

\ \

V

\

УГй* В»оДй ОС

Рис.8

Зависимость амплитуды продольных волн от угла ввода вУ-волн

для пор диаметром 5 мм (кривые 1 и 3) и 3 мм (кривая 2), частота 1,8 МГц

волн в продольные и диаграмм отражения продольных волн на дефектах. Поэтому проводились экспериментальные исследования зависимости амплитуды эхо-сигналов от параметров ПЭП, изделия и отражателей. В экспериментах использовались плоскопараллельные стальные образцы с отражателями и наклонные ПЭП с переменным углом ввода. В одном образце высотой 90 мм были выполнены у донной поверхности плоские угловые отражатели (пропилы) размером (высотой Ич) 2; 4; 8; 16 и 32мм. Излучателем являлся ПЭП с переменным углом ввода на частоту 1,8 МГц, приемником - прямой ПЭП продольных волн на ту же частоту, установленный над отражателем, т.е. в экспериментах использовался дельта-метод УЗК. На рис.7 показана зависимость амплитуды от угла ввода вУ — волн. Для отражателей наблюдается максимум амплитуды продольных волн в диапазоне углов ввода

Нормировка проведена по максимальной амплитуде от отражателя Ь=32мм при Экспериментальный максимум амплитуды соответствует теории, однако, в отличие от теории при продольные трансформированные волны не исчезают, но амплитуда их плавно уменьшается.

Монотонное изменение амплитуды наблюдается для угловых отражателей малых размеров (2 и 4 мм), соизмеримых с длиной волны Я(=1,8 мм. Характерной особенностью является также следующее. Амплитуда продольных волн быстро растет при увеличении размера углового отражателя до 8 мм, при дальнейшем увеличении И рост амплитуды незначителен. Очевидно, в формировании поля трансформированных продольных волн участвует не вся площадь дефекта, а лишь ее часть.

Сравним результаты исследований для искусственных отражателей (типа полосы, плоскодонного отражателя и бокового цилиндрического) и реальных дефектов сварки (типа пор, несплавлений, трещин, эллипсообразных дефектов). На рис.8 показана амплитудная зависимость от угла ввода для реальных пор размером 5 мм (кривые 1 и 3) и 3 мм (кривая 2). Кривые 1 и 2 сняты для случая, когда излучатель и приемник расположены на одной поверхности, 3 - на противоположных поверхностях образца, нормировка производилась по эхо-сигналу максимальной амплитуды (эхо-импульс от поры 5 мм при а=40°). Поры получали нарушением техпроцесса автоматической дуговой сварки, затем выбирали образцы с указанными размерами пор, которые определялись по результатам радиографического контроля на пленке. Кривые на рис.8 показывают, что амплитуда продольных волн максимальна в диапазоне углов ввода 38°...45°.

Закономерность изменения этой амплитуды от угла ввода можно объяснить следующим образом. Уменьшение амплитуды при углах больших 38°...45° происходит за счет снижения коэффициента прозрачности и увеличения расстояния до дефекта. При меньших углах ввода в области первого критического угла влияние на амплитуду продольных волн оказывает резкое уменьшение коэффициента прозрачности. Сравнение кривых 1 и 3 показывает, что амплитуда продольных волн, рассеянных в сторону донной поверхности и поверхности ввода, примерно одинаковы.

Коэффициент трансформации Ru поперечных волн в продольные на цилиндрическом отверстии (модель объемных дефектов), если плоскость поляризации нормальна образующей цилиндра, не зависит от угла ввода а. Для плоскостных отражателей, наоборот, теория и эксперимент показывают, что коэффициент трансформации существенно зависит от угла ввода. Отсюда следует возможность распознавания типа дефектов путем сравнения амплитуд продольных волн при различных углах ввода поперечных волн. Разработаны соответствующие способы распознавания типа дефектов, защищенные авторскими свидетельствами на изобретения.

Максимальная амплитуда трансформированных волн наблюдается под углом приема в области (р=17°...30° относительно плоскости отражателя для широкого диапазона волновых размеров несплошностей. Представляет интерес оценить, насколько снижается амплитуда при установке прямого преобразователя непосредственно над дефектом при различных углах ввода а. Для этого были сняты диаграммы рассеяния трансформированных продольных волн на реальных дефектах сварки - несплавлениях, расположенных на глубине 45 мм, равной половине высоты образцов. Размер (высота) вертикальных несплавлений равен 3; 6; 9 и 18 мм. Схему эксперимента см. на рис.8. Для каждого размера несплавления при выбранных углах ввода излучателя

снимались диаграммы рассеяния на донной поверхности образцов точечным приемником (кривые 1) и наклонным ПЭП с призмой из оргстекла с переменным углом ввода (кривые 2). Кроме того, диаграммы рассеяния продольных волн при падении на несплавления SV-волн снимались точечным приемником на поверхности ввода (кривые 3). Частота излучателя и приемников - 1,8 МГц, диаметр пьезоэлементов - 18 мм. Эксперимент проводился с использованием прибора USIP-11. Результаты эксперимента в полярных координатах для несплавлений высотой 3 и 18 мм приведены на рис.9-10. Для несплавлений 6 и 9 мм кривые имеют подобный характер.

Анализ диаграмм рассеяния показывает, что для всех размеров несплавлений максимальные амплитуды наблюдаются при угле ввода 58°, который соответствует углу падения на несплавления равному третьему критическому. При других углах ввода происходит снижение амплитуды.

Результаты обработки диаграмм рассеяния трансформированных продольных волн представлены в табл. 2. В ней приняты следующие обозначения: Фшах" угол приема, для которого максимальная амплитуда Am¡K на донной поверхности образцов. А/^о, AJ^o - амплитуды продольных волн при установке приемника под отражателем на донной поверхности и над отражателем.

Рис.9

Диаграммы рассеяния продольных волн на несплавлении высотой 3 мм с углами ввода излучателя 40,50,58 и 65*.

1 и 3 - точечный приемник, 2 - приемник с переменным углом приема.

Рис.10

Диаграммы рассеяния продольных волн на несплавлении высотой 18 мм с углами ввода излучателя 40,50,58 и 65°.

1 и 3 - точечный приемник, 2 - приемник с переменным углом приема

Четко выраженного максимума амплитуд в зависимости от угла приема фпр не наблюдается, несплавления рассеивают продольные волны в широком диапазоне углов ф„р. Максимальные значения амплитуд Ашах (табл. 2) наблюдаются при углах фшах, отличных от нуля. Обнаруженные особенности (широкий диапазон углов рассеивания, наличие фтах) указывают на то, что формирование полей продольных волн при падении на плоскостные отражатели-несплавления БУ-волн под третьим критическим углом аналогично образованию полей головных волн при падении продольных на границу раздела сред под первым критическим углом.

Амплитуда на приемниках, установленных над отражателем всего лишь на 1...4 дБ меньше максимальной амплитуды Атах, т.е. вместо наклонного приемника продольных волн можно применить прямой приемник, при этом потеря чувствительности на 1...4 дБ компенсируется более высоким коэффициентом прозрачности прямого приемника. Несовпадение кривых 1 и 2 можно объяснить направленными свойствами приемника размером 1x1x1 мм, что особенно проявляется при больших углах фпр.

_ Таблица 2

Высота Угол Точный прямой приемник Приемник-наклонный пре-

несплав ввода образователь

ления а, град. фтах» ■Ащах» А/,=о, <Ртх, Ащад!

Ьч> мм град дь ДБ ДБ град ДЬ ДБ

40 10 -48 49 -54 20...45 -60 -62

3 50 15...20 -44 -46 -54 25...45 -58 -59

58 15...20 -42 -46 -52 20...40 -58 -57

65 25...30 -46 -48 -52 20...35 -59 -61

40 20...30 -48 -50 -52 20...40 -58 -63

6 50 10...25 -42 -14 -49 10...30 -55 -58

58 10...20 -39 41 -49 10...20 -51 -53

65 0....20 -40 40 -50 0....30 -55 -55

40 15...30 38 -39 -53 5...35 -52 -52

9 50 10...20 -34 -35 -54 20...35 -47 -48

58 10...15 -30 -32 -54 10...30 -44 -46

65 15...25 -34 -36 -55 15...30 -46 -48

40 0...30 -34 -34 -53 15...40 48 -50

18 50 10...30 -30 -31 -52 15...50 43 45

58 15...25 -28 -32 -52 15...35 -42 -44

65 0....10 -30 -30 -48 0....25 -44 -44

Из графиков рис. 9-10 и табл. 2 следует, что для всех размеров несплавлений амплитуда А/ф=о волн, распространяющихся к донной поверхности больше амплитуды А/^ц) волн, распространяющихся к поверхности ввода. С увеличением высоты несплавлений увеличивается разность А/?_о - А/^. При угле ввода а=58°, при котором амплитуда на донной поверхности максимальна, с увеличением высоты до 9 мм амплитуда увеличивается примерно также, как и для плоских угловых отражателей (см. рис.7). Амплитуды для несплавления

высотой 9 и 18 мм примерно одинаковы (см. табл.2). Амплитуда продольных волн, переизлученных несплавлениями в сторону, поверхности ввода слабо зависит от размера отражателей и угла приема. Очевидно, эта амплитуда определяется в основном дифракцией на вершинах несплавлений. Расчеты показывают, что коэффициент прозрачности для прямых ПЭП имеет значение не

менее 0,95. Указанное значение больше в 4-5 раз коэффициента прозрачности наклонного приемника с призмой из оргстекла. С другой стороны, амплитуда меньше максимальной амплитуды Ащщ всего лишь на 1...4 дБ. Таким образом, в целом установка прямого ПЭП над дефектом дает увеличение эхо-сигнала.

В данной работе приводятся результаты исследования для вертикально ориентированных плоскостных дефектов. Влияние отклонения плоскости отражателя от вертикали исследовано Гребенниковым В.В. и Лебедевым Н.Е., которыми показано, что это отклонение влияет меньше на амплитуду принятого сигнала, чем в случае классического способа тандем. Очевидно, это связано с тем, что в большом диапазоне волновых размеров несплавления имеют широкие диаграммы рассеяния продольных волн.

Помимо экспериментов на образцах с плоскостными отражателями были проведены эксперименты на образцах с эллипсоподными отражателями (эллиптические полости) с различным соотношением осей эллипса. Модели отражателей в виде эллиптических цилиндров необходимо исследовать и применять так же, как известные модели в виде диска, полосы, сферы, кругового цилиндра, по следующим причинам.

Во-первых, большинство названных моделей можно представить как частный случай эллиптической модели. Например, круговой цилиндр - это эллиптический цилиндр с коэффициентом формы (2=Ь/21=0,5 (Ь, 1 - оси эллипса), а для диска и полосы Во-вторых, такое представление несплошностей по-

зволяет устанавливать связь между акустическими характеристиками дефекта и соотношением осей эллипса, который применяется при расчетах на прочность. Практически для дефекта любой формы и для падающей волны любого типа (продольной или поперечной) поле вокруг дефекта представляет собой суперпозицию полей рассеяния продольных и поперечных волн. В данной работе представлены результаты экспериментального исследования полей рассеяния продольных и поперечных волн на моделях дефектов типа бесконечного эллиптического цилиндра и гладких плоских отражателях (частный случай эллиптического цилиндра). Модели отражателей получали методом горячего деформирования образцов со сквозными цилиндрическими отверстиями различного диаметра. Большая ось эллипсов во всех образцах ориентирована перпендикулярно поверхности ввода. Глубина залегания отражателей - 45 мм, толщина образцов - 90 мм, ширина - 50 мм. Эксперименты проводили по схеме рис.9. Несплошности озвучивали импульсами поперечных волн ПЭП с углом ввода 45° и частотой 2,25 МГц. Приемником с переменным углом ввода на донной поверхности фиксировали и измеряли амплитуды импульсов рассеянных поперечных и продольных волн при дискретном изменении (через 2°) угла ввода приемника. Значения угла отсчитываются относительно нормали к донной

поверхности, проходящей через большую ось эллипса. Отрицательные значения угла ф соответствуют положению приемника правее указанной нормали. Угол ф=0 при положении приемника под отражателем, т.е. его акустическая ось совпадает с указанной нормалью. Использовали дефектоскоп иРБ-310 фирмы «Сонатест» с погрешностью измерения амплитуд ±1,0 дБ;

Рис. И

Диаграммы рассеяния поперечных(1)и продольных(2) волн на трещинах высотой:

а - 1,8мм; б - 4,2 мм и эллипсных отражателях с соотношением осей 0,8:2,4мм - дефект 1(в) и 2,1:4,5мм - дефект 2 (г); 3 и 4 - численный расчет К. Харуми с соавторами

На рис. 11-13 показаны диаграммы рассеяния поперечных и продольных волн на эллиптических отражателях и трещинах. Проведем анализ диаграмм рассеяния волн на дефектах эллиптической формы с соотношением осей (в мм): 0,8/2,4 (д=0,17) - дефект 1; 2,1/4,5 ^=0,23) - 2; 1,6/7,8 ^=0,1) - 3; 6,8/10,2 ^=0,337) - 4; 1,5/2,2 - 5; 3,0/4,4- 6; 2,2/3,2 - 7; 4,2/6,8 - дефект 8. Для сравнения представлены диаграммы рассеяния на гладких плоских отражателях -трещинах.

Для поперечных волн с уменьшением отношения осей эллипса (уменьшением р), то есть при приближении формы дефекта к плоской, диаграмма рассеяния сужается. Например, на уровне 6 дБ от максимума ширина 0( уменьшается с 47° до 25° для отражателя 8 (рис. 12) и 3 (рис. 11).

Для продольных волн характерна слабая зависимость ширины диаграммы рассеяния от высоты дефекта (для дефектов 1 и 3 уменьшается с 80 до 60°). Для указанных отражателей диаграмма рассеяния продольных волн шире, чем поперечных (волновой размер продольных волн меньше, чем поперечных). Эллипсоподобные дефекты 1, 2 и 3 имеют максимум диаграммы рассеяния поперечных волн при угле падения 45°, больший на 8-9 дБ максимума диаграммы рассеяния продольных волн.

Рис.12

Диаграммы рассеяния поперечных (1),продольных (2) волн на трещинах высотой:

а - 8,0мм; б - 10 мм и эллипсных отражателях с соотношением осей 1,6:7,8мм - дефект 3(в) и 6,8:10,2мм - дефект 4 (г)

Из рис.13 видно, что диаграммы рассеяния поперечных волн изменяются незначительно (от 50 до 42°) с увеличением вертикальной оси 1 (высоты). Ширина диаграммы рассеяния (на уровне 6 дБ) продольных волн в диапазоне заданных углов приема практически не изменяется. Максимумы диаграмм рассеяния поперечных и продольных волн отличаются не более чем на 5-9 дБ.

Диаграммы рассеяния волн на отражателях с коэффициентом р<0,07 уже по сравнению с соответствующими диаграммами эллипсных отражателей тех же размеров (по высоте, см. рис.11-13). С возрастанием высоты плоских отражателей разница между максимумами диаграмм рассеяния поперечных и продольных волн увеличивается. Согласно рис.11-12 для плоскостного дефекта высотой 1,8 мм максимум диаграммы рассеяния поперечных волн больше максимума продольных на 9 дБ, для плоскостного дефекта 10,0 мм - 19 дБ.

Сопоставим экспериментальные результаты данной работы с результатами численного расчета К.Харуми, Х.Окада и др. Для бесконечно протяженной трещины соотношение амплитуд попереч-

ных и продольных волн составляет 10 дБ, угол падения поперечных волн равен 40° (рис.11а) и 12 дБ при угле падения 50° (соответствующая диаграмма рассеяния на рис.11 не показана) Согласно рис. 11 а, эксперимент для трещины 1,8мм при частоте 2,25 МГц, к|1«4,3(угол падения 45°) дает соотношение указанных амплитуд 9 дБ; для трещин высотой 4,2 и 4,5 мм соотношение амплитуд для поперечных и продольных волн равно 10 дБ (рис.116)

Рис. 13

Диаграммы рассеяния поперечных (1) и продольных (2) волн на эллипсных отражателях с соотношением осей:

а - 2,2:3,2 - дефект 7; б - 4,2:6,8 - дефект 8; в -1,5:2,2 - дефект 5; г - 3,0:4,4 мм -дефект:

Численный расчет для трещины 4,5 мм при частоте 2,25 МГц и угле падения 40° дает соотношение 10 дБ, при угле падения 50° - 12 дБ (численный расчет для угла падения 45° не приводился). Диаграммы рассеяния для эллипсооб-разных полостей указанными авторами не приводятся. В этих работах дана лишь качественная картина рассеяния ультразвука на эллипсообразных полостях.

Теоретические расчеты диаграмм рассеяния продольных и поперечных волн на эллипсообразных несплошностях проведены Алешиным Н.П. с соавторами. На рис.14 показаны результаты этого расчета в сопоставлении с экспериментальными данными, полученными в данной работе.

Рис. 14

Диаграммы рассеяния волн на эллиптическом цилиндре:

а - 2а=2,4мм, 2Ь=0,8мм; б - 2а=2,2мм, 2Ь=1,5мм. 1 - поперечная волна, 2 - продольная волна (теоретический расчет Алешиным Н.П. с соавторами) "-поперечная волна, * - продольная волна (эксперимент)

Представленные результаты экспериментов позволяют найти соотношение амплитуд поперечных и продольных волн для трещин с раскрытием (размер Ь) в диапазоне 0,01-0,15мм (раскрытие измеряли с помощью микроскопа) и для эллипсных дефектов. Получено, что для эллипсных дефектов соотношение амплитуд практически не зависит от размеров дефектов, если коэффициент формы р>0,1. В то же время для плоскостных дефектов с р<0,07 уменьшается соотношение А/А1 в зависимости от высоты дефекта. Таким образом, соотношение амплитуд поперечных и продольных волн является информативной характеристикой отражающей поверхности и размера плоскостного дефекта. Получено соответствующее авторское свидетельство на способ УЗК по дельта-методу.

В четвертом разделе проведен анализ основных формул акустического тракта дефектоскопа при контроле изделий с криволинейной поверхностью и представлены разработанные технологии и средства контроля. Указаны границы применимости формул для расчета амплитуд эхо-сигналов. Также как для плоской поверхности изделий формулы выведены для отражателей, расположенных в дальней зоне наклонного ПЭП, размер отражателя меньше диаметра пьезоэлемента. Формула для плоскодонных отражателей справедлива, если радиус отражателя связан с длиной поперечных волн соотношением

Ькщ/4^1,5., Углы призмы далеки от критических углов согласно табл.1. Полученные уравнения справедливы для длинно импульсного излучения. Ограничения, накладываемые сферической поверхностью: параметр кривизны не превышает значения 0,2. Отношение радиусов пьезоэлемента и изделия не должно быть больше 0,05. Эти условия вполне приемлемы для реальных условий контроля изделий со сферической поверхностью, в частности, сферических корпусов арматуры. Формулы акустического тракта выведены для моделей дефектов, поэтому не оценивают влияния шероховатости, неправильности формы реальных дефектов. Оценка этих факторов показывает следующее: шероховатость дефектов определяется параметром Рэлея р=2к01,СО8ф, к - волновое число, 0|, -среднеквадратичное отклонение высоты неровностей от средней плоскости. Полезно отметить, что для совмещенных ПЭП выявляемость плоскостных дефектов с шероховатой поверхностью выше, чем дефектов с гладкой поверхностью, так как ослабляется эффект зеркального отражения, поэтому увеличивается амплитуда эхо-сигнала, распространяющегося к совмещенному ПЭП. Таким образом, полученные формулы описывают акустический тракт при наиболее трудном для практики контроля случае - наклонном падении и отражении волн от дефектов с гладкой поверхностью. Формулы не учитывают влияние волн, дифрагированных на краях плоских отражателей. Вклад поля этих волн в отраженное поле, фиксируемое приемником, весьма мал. При расчете амплитуды эхо-сигналов от бокового цилиндрического отражателя не учитывались неоднородные волны продольного, поперечного и релеевского типов, возникающих на цилиндрической поверхности отражателя. Анализ их возникновения и влияния на амплитуду эхо-сигналов подробно проведен в работах Ермолова И.Н., Вопилкина А.Х., Алешина Н.П..

Для настройки чувствительности дефектоскопов, оценки эквивалентных размеров дефектов используют АРД-диаграммы, которые предполагают нормальное падение поперечных волн на отражатель, например, плоскодонный. Анализ приведенных формул показывает, что характер изменения амплитуды эхо-сигналов при контроле сферических изделий отличен от соответствующей зависимости для плоских изделий. Сопоставим влияние на амплитуду коэффициента прозрачности по энергии ДЛ . В отличие от плоской границы для

сферической существует зависимость коэффициента прозрачности от соотношения радиусов пьезоэлемента и изделия (см. раздел 2) и сужается диапазон углов призмы, в котором коэффициент прозрачности является медленно меняющейся функцией. В противном случае его действие на амплитуду двояко. Во-первых, он искажает акустическое поле излучателя-приемника, то есть определяет совершенно другой закон изменения звукового давления на акустической оси, чем в полученных формулах. Во-вторых, он изменяет угол ввода и угловое положение максимума излучения ПЭП, что приводит к дополнительным погрешностям определения координат дефектов. Смещение максимума излучения за счет действия коэффициента прозрачности наблюдается, в отличие от плоской границы, уже при углах призмы 30° и 50°. Расстояние от точки ввода до центра мнимого излучателя по сравнению с плоской поверхностью уменыпается примерно в УУ' раз. Площадь мнимого излучателя меньше примерно в раз, чем в случае плоской поверхности.

Анализ разработанных АРД-диаграмм показывает, что с увеличением параметра кривизны 2о/Я при заданных: расстоянии г до дефекта, угле призмы, диаметре пьезоэлемента и частоте, амплитуда меньше по сравнению с соответствующей амплитудой А^ для плоской поверхности. Это объясняется увеличением расширения диаграммы направленности при возрастании параметра кривизны и соответствующим более быстрым падением амплитуды (по сравнению с плоской границей). Для практики УЗК важно знать, как отличаются амплитуды при различных параметрах ПЭП и расстоянии до дефекта. Отношение амплитуд для плоскодонного отражателя с учетом (11) и формул акустического тракта Ермолова^И.Н. равно:

При расчете предполагалось, что акустическая ось ПЭП перпендикулярна плоскодонному отражателю и коэффициент прозрачности есть медленно меняющаяся функция. Соотношение (17) справедливо для варианта проточки контактной поверхности призмы, когда угол наклона р/ акустической оси равен углу ро призмы. Для вариантов Р/>Ро и Р/<Ро правую часть выражения (17) следует умножить на коэффициент прозрачности О^Д/^/Д^ДД,), т.е. для указанных вариантов необходимо учитывать коэффициент прозрачности для центрального луча.

При расстоянии до дефекта 30...40 мм (это ближняя или переходная зоны) наблюдается резкое снижение При больших расстояниях отноше-

РОС. национальная!

виблиотека | 33

СПИ«Иук *

* О» Ю ж ]

ние Асф/Ащ, - практически постоянная величина, амплитуду эхо-сигналов в принципе можно рассчитывать по формулам Ермолова И.Н., внося соответствующую поправку на влияние кривизны, и настройку чувствительности производить по плоским образцам с учетом поправки. При этом необходимо знать ослабление эхо-сигналов за счет линзообразного контакта между призмой и плоской поверхностью образца.

Результаты исследований позволяют усовершенствовать эхо-импульсный и дельта-методы УЗК и определить их параметры. Рассмотрим эхо-метод контроля совмещенными наклонными ПЭП. Для сферических изделий метод имеет следующие особенности. С целью учета угла падения поперечных волн на плоскостные дефекты и для избежания пропуска дефектов диаметральных сварных швов сферических изделий угол ввода надо выбрать такой, чтобы угол падения на плоскостной дефект был больше третьего критического угла. Если указанное достигнуть невозможно, то рекомендуется поступать таким образом. При прозвучивании всего сечения шва совмещенным наклонным ПЭП (задается один угол ввода 01о) необходимо перемещать этот ПЭП в плоскости IV, которая должна составлять с плоскостью сварного шва угол 40°...50° (см. рис. 1). Тогда при изменении в этой плоскости угла падения на дефект от 0 до 33° коэффициент отражения уменьшается не более чем на 2,5 дБ. Снижение амплитуды за счет уменьшения апертуры отраженного поля при угле отклонения 0 (см. рис. 1) 40°...50° составит не более 4...5 дБ. Таким образом, общее снижение амплитуды эхо-сигнала при совмещенной схеме УЗК не превышает 6,5...7,5 дБ. Отметим, что указанная особенность справедлива и для контроля плоских изделий наклонными ПЭП при УЗК сварных швов на поперечные трещины по эхо-зеркальному методу контроля, когда излучатель и приемник размещены по разные стороны шва («стредл-схема»).

Возможен также послойный контроль сварных швов сферических изделий. Для этого изменяют угол ввода ССо по зависимости silKXo=l-h/R, где h -глубина контролируемой зоны (с соблюдением условия D„ = const), при котором акустическая ось наклонного ПЭП нормальна плоскости дефекта III (положение преобразователя 2, см. рис.1). При контроле раздельными ПЭП акустическая ось должна быть отклонена на угол (положение 3 преобразователя). Тогда волны, плоскость поляризации которых проходит через акустическую ось и радиус изделия, по отношению к отражающей поверхности дефекта III являются SH-волнами, рис.1. После отражения от дефекта эти волны принимаются наклонным ПЭП 4. В процессе УЗК сферических изделий по раздельной схеме можно определить тип обнаруженных дефектов. Для этого кроме наклонных ПЭП 3 и 4 дополнительно на сварной шов устанавливают прямой преобразователь 5 для приема продольных волн, трансформированных на дефекте. Если обнаружен объемный дефект, то прямой преобразователь фиксирует эхо-сигнал продольных волн. При этом на экране дефектоскопа одновременно регистрируется два сигнала: первый - эхо-сигнал продольных волн, второй - эхо-сигнал поперечных волн, принятый наклонным ПЭП 4. При обнаружении плоскостного дефекта на экране возникает только второй сигнал (SH-волны на

плоскостных дефектах не трансформируются в продольные волны). На этот способ определения типа дефектов сферических изделий получено авторское свидетельство на изобретение №1067432.

Рассмотрим другие варианты применения дельта-метода. Сущность первого варианта контроля заключается в следующем. Наклонным ПЭП в изделие излучают SV-волны под углом 57°...60° (для плоских изделий), регистрируют и измеряют амплитуду Ai продольных трансформированных волн прямым ПЭП, установленным над дефектом, измеряют амплитуду А2 продольных волн при угле ввода, отличающимся от 57°...60° (например, 37°...40° для плоских изделий) и сравнивают амплитуды А[ и А2. Для плоскостных дефектов амплитуда Ai больше или соизмерима с амплитудой А2. Для объемных - амплитуда Ai меньше амплитуды А2. Для сферических изделий дельта-метод контроля реализуется сложнее. Сложность заключается в определении углов Оо ввода и положения ПЭП на изделии. При падении SV-волн на плоскостной дефект под произвольным углом падения <pq значение угла ско ввода находится из соотношения sinoto=cos<pq(l-h/R). Расстояние 1Сф (по сфере) от точки ввода до проекции дефекта на поверхность (место установки прямого ПЭП) определяется соотношением:

г . . sinfl» . , / [aresinC-——fi)-aa]

— =-- (18)

R 180° v '

Для удобства и упрощения проведения контроля построена номограмма для оптимального диапазона углов ссо от 40° до 60°.

Контроль проводят так. Устанавливают наклонный и прямой ПЭП на изделие и измеряют амплитуду Ai продольных волн. Находят по соответствующей номограмме угол ввода, соответствующий закритическому углу падения <pq. Находят также расстояние 1сф. Пример: h/R=0,15; <pq=40°; oto=40°; lctj/R~0,17. Измеряют амплитуду A2 при угле oto. Сравнивают амплитуды Ai и А2 и по результатам сравнения, так же как и для плоских изделий, судят о типе дефекта. Вышеописанный вариант контроля защищен авторским свидетельством № 989472. Второй вариант контроля основан на том, что при падении на плоскостной дефект под третьим критическим углом основная доля энергии SV-волн трансформируется в продольные волны, которые распространяются в направлении к донной поверхности. Для объемного дефекта амплитуда продольных волн, распространяющихся к донной поверхности, соизмерима с амплитудой волн, распространяющихся к поверхности ввода. УЗК осуществляется следующим образом. По номограмме определяют угол «о, при котором угол падения на дефект равен третьему критическому углу. Наклонным ПЭП с найденным углом ввода Оо вводят поперечные волны в изделие. Прямьм ПЭП, установленным на сварной шов над дефектом, принимают первый по времени эхо-сигнал от дефекта и эхо-сигнал от дефекта зеркально отраженной от донной поверхности. Измеряют и сравнивают амплитуды этих сигналов, по результатам сравнения судят о типе дефекта: если амплитуда второго эхо-сигнала больше амплитуды первого, то дефект плоскостной.

Оптимальный метод акустического контроля выбирают в такой последовательности. По номограмме определяют, можно ли применить эхо-метод контроля по совмещенной схеме, чтобы все сечение сварного шва прозвучивать так, что угол <рч находился в закритической области. Если это условие выполняется, то выбирают угол ввода ОСд и угол призмы р„. В зависимости от толщины сварного шва выбирают частоту f излучения. Волновой размер ар? пьезоэле-мента должен обеспечивать наименьшую расходимость УЗ пучка, при этом можно принять, что расходимость не превышает 5°, если сферическая граница призма-изделие находится в ближней зоне излучателя, примерно равной

Буя^ , где - длина продольных волн в призме. Полученные параметры:

угол призмы волновой размер пьезоэлемента и отношение радиусов пьезо-элемента и сферической поверхности должны удовлетворять требованиям табл.1. Тип обнаруженных дефектов оценивают с помощью дельта-метода.

Если угол фч равен докритическому или третьему критическому углу, то сварной шов рекомендуется контролировать эхо-методом двумя наклонными ПЭП или одним - с переменным углом ввода. Угол ввода ССо одного из преобразователей выбирают таким образом, чтобы при контроле нижней (корневой) части шва угол был близок или равен Параметры ПЭП находят, как указано выше. В рассмотренном случае можно применять совмещенную или раздельную схемы контроля. При использовании ПЭП с переменным углом ввода целесообразно проводить послойный контроль. Для оценки типа дефектов рекомендуется использовать дельта-метод. Верхнюю часть сварного шва контролируют совмещенным преобразователем, параметры которого выбирают из условия, чтобы угол фч был больше третьего критического угла. Сканирование во всех рассмотренных случаях производят в перпендикулярном к сварному шву направлении.

При эхо-методе можно использовать и один ПЭП, но тогда надо проводить дополнительное сканирование ПЭП под углом к сварному шву примерно равным 40°...50° (с двух сторон шва). В общем случае, выбор метода контроля, количества и параметров ПЭП, схем сканирования, необходимость определения типа дефектов зависят от условий УЗК.

Для проведения УЗК сварных соединений сферических корпусов арматуры была разработана технология контроля с использованием наклонных ПЭП эхо-импульсным методом по совмещенной схеме. Разработаны стандартные образцы предприятия, которые представляют собой элементы корпусов задвижек с плоскодонными отражателями на различной глубине. Контактная поверхность призм ПЭП обрабатывается сверлом, режущие кромки которого имеют радиус кривизны равный радиусу сферической поверхности корпуса задвижки. УЗК осуществляют прямым лучом с двух сторон сварных соединений ПЭП с углом ввода 40 и 50° на частоте 2,5 МГц. Полное описание технологии контроля изложено в Унифицированных методиках контроля атомной энергетики ПНАЭ Г-7-030-91.

Валик усиления сварных соединений ОК с криволинейной поверхностью, как правило, удаляется, и при контроле прямым лучом к ПЭП предъявляются дополнительные требования: минимально возможная «мертвая зона», высокая чувствительность, малая длительность импульса. Возникает задача разработки соответствующих ПЭП. Цель достигалась за счет оптимальной геометрии призмы и акустического согласования пьезопластины с призмой и демпфером. Для получения нужной реверберационно-шумовой характеристики (РШХ), высокой чувствительности для ПЭП с частотами от 1,8 до 10,0 МГц наиболее соответствует оргстекло, дополнительно для ПЭП на частоту 10,0 МГц использовался полистирол.

Для демпферов и звукопоглотителей ПЭП были разработаны материалы (рецептура приготовления материалов защищена а.с. на изобретение), которые удовлетворяют основным требованиям: имеют акустический импеданс, примерно равный импедансу оргстекла, высокий коэффициент затухания (в 8-10 раз выше, чем в оргстекле) и достаточно высокую адгезию к оргстеклу.

Известно, что демпфирование пьезопластины в наклонных ПЭП незначительно уменьшает длительность эхо-сигнала (4-5 колебаний в импульсе), так как противоположная поверхность пьезопластины нагружена на оргстекло, имеющее довольно низкий акустический импеданс 3,2-106 кГ-М^с'1. В разработанных ПЭП обеспечено акустическое согласнование пьезопластины с нагрузкой (призмой и демпфером). Для этого использованы переходные четвертьволновые согласующие слои между пьезопластиной и призмой, пьезопластиной и демпфером. В этом случае пьезопластина работает в оптимальном режиме и эффективность демпфирования увеличивается, а длительность сигнала на выходе ПЭП снижается до 2,0-2,5 периода колебаний (на уровне 0,1 от максимума эхо-сигнала).

Расчеты АЧХ и чувствительности наклонных ПЭП проводились на компьютере методом перебора параметров ПЭП (толщины и импеданса согласующих слоев, импеданса демпфера, призмы и углов ввода). Компьютерным экспериментом назовем указанный перебор вариантов и анализ полученных результатов. При расчете использовались те значения параметров ПЭП, которые можно реализовать при изготовлении ПЭП. На первом этапе расчеты проводили без учета электрической добротности, затем изготавливали и экспериментально исследовали соответствующие макеты наклонных ПЭП. Подбором параметров электрического контура оценивали их влияние на АЧХ. На втором этапе, используя расчетную модель Данилова В.Н., получали теоретическую АЧХ с учетом электрической добротности. Компьютерный эксперимент позволил найти параметры и количество согласующих слоев, реализация которых не усложняет технологию изготовления ПЭП. Наиболее просты в изготовлении два варианта многослойной системы: «призма - слой клея - пьезопластина - согласующий слой - демпфер» и «призма - согласующий слой - пьезопластина - демпфер». Клеевая прослойка в расчетах не учитывалась, т.к. она имеет акустический импеданс, близкий импедансу оргстекла. Для сравнения используемых расчетных моделей параметры согласующих слоев и демпфера проверялись экспериментально на макетах ПЭП. Результаты оформлялись в виде графиков - АЧХ ПЭП.

Данные обработки графиков по первому варианту согласования представлены в табл.4. Импеданс пьезопластины принимался равным 32-Ю6 кг-м"2с"' (пьезоке-рамика ЦТС-19). Здесь и далее полосу пропускания определяли на уровне 6 дБ от максимума АЧХ.

Как видно из табл.3, при заданном импедансе согласующего слоя и толщине, равной четверти длины волны, существует диапазон значений импедан-сов демпфера, в котором слабо изменяется полоса пропускания (не более чем на 0,2 МГц) и чувствительность ПЭП (не более чем на 3 дБ). Согласование пье-зопластины дает расширение АЧХ почти в 2 раза по сравнению с несогласованной пьезопластиной.

Таблица 3

Импеданс Ъ\, согласующего слоя между пьезоэлементом и демпфером, 106и-м"1-с'1 2,7 4,0 5,5 7,0

Оптимальный диапазон импеданса Ъ\\ демпфера, 106кгм"2'с"' 0,7-1,1 1,3-1,9 2,4-3,1 2,9-4,3

Полоса пропускания МГц 0,77-0,75 0,75-0,73 0,69-0,67 0,65-,63

Коэффициент преобразования К, дБ 23-26 21-24 20-23 19-21

АЧХ существенно зависит от толщины согласующего слоя, обнаружено смещение максимума АЧХ в область низких частот при толщине слоя (ёщ - толщина, равная четверти длины волны в слое) и в область высоких частот - при Чем больше импеданс слоя и меньше импеданс демпфера (в пределах значений, принятых в расчете), тем больше смещение максимума АЧХ. Эффект смещения максимума АЧХ был подтвержден экспериментом.

Вывод: при изготовлении ПЭП за счет изменения толщины согласующего слоя отклонение частоты от номинальной может превысить допустимый предел (10% согласно требованиям ГОСТ 14782-86). Поэтому толщина согласующего слоя не должна отличаться от четвертьволновой более чем на ±0,02 мм. Основные результаты, описанные для частоты 1,8 МГц, характерны для частот 2,510,0 МГц.

Автором разработаны клеевые композиции для ПЭП, приспособление для изготовления слоев заданной толщины с погрешностью ±0,01 мм, материалы демпфера для наклонных ПЭП. Указанные клеевые составы и демпферы реализованы в наклонных преобразователях ЦНИИТМАШ типа ПНЦ. На клеевые композиции получены авт.свид. на изобретения.

Для ПЭП по второму варианту согласования «призма (оргстекло) - согласующий слой - пьезопластина - демпфер» результаты представлены в табл.4. Из табл.4 следует, что импеданс 1ц согласующего слоя находится в пределах от

6,0106 до 7,5 кг м"2-спри котором изменение импеданса демпфера от 3-Ю6 до 9'10 практически не влияет на полосу пропускания и коэффициент преобразования (чувствительность) наклонного ПЭП.

Таблица 4

Импеданс Ъг, согласующего слоя,106кгм"2с'' 2,7 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0 8,5

Оптимальный диапазон импеданса демпфера •106кгм'2с"' 3,5-4,5 3,0-5,0 3,0-8,0 2,9-9,5 2-10 4,5-8,5 6,0-7,0

Полоса пропускания МГц 0,400,42 0,550,57 0,650,67 0,800,90 0,870,92 0,951,0 0,920,98

Коэффициент преобразова-ния К, дБ 23-26 22-25 21-24 20-23 18-20 17-19 16-18

Сравнение вариантов акустического согласования пьезопластины с нагрузкой дает следующие результаты. Полоса пропускания для второго варианта шире в 1,2-1,6 раза (табл.3 и 4). Длительность эхо-сигнала равна примерно двум периодам колебаний в импульсе, что вполне достаточно для практики УЗ дефектоскопии.

Для метрологической аттестации ПЭП автором разработаны методики выполнения измерений (МВИ), согласованные с Госстандартом РФ. Разработан также алгоритм расчета параметров ПЭП.

Итак, разработанные ПЭП позволяют выявлять дефекты, залегающие под криволинейной поверхностью изделий прямым лучом. Чувствительность этих ПЭП такова, что обеспечивается выявление минимально фиксируемых не-сплошностей (контрольный уровень) в ОК толщиной до 80 мм, «мертвая зона» таких преобразователей близка к нулю.

Для УЗ К стыковых сварных соединений цилиндрических элементов толщиной 2,5-7,5 мм используют ПЭП с углом ввода 70-75° на частоту 5-10 МГц. Опыт показывает, что при близкритическом угле ввода (второй критический угол) существует значительный уровень поверхностной волны, мешающей выявлению несплошностей и расшифровке результатов УЗК в целом. Диаграмма направленности ПЭП расширяется, что также вносит искажения в процесс УЗК. Сужение ДН в данной работе достигнуто за счет применения специально изготовленного демпфера с переменным характеристическим импедансом, при этом переменное демпфирование пьезопластины приводит к неравномерному распределению давления на излучающий поверхности пьезопластины. Автором были предложены и изготовлены демпферы, создающие соответствующее распределение давления по поверхности пьезоэлемента, в результате ДН сужается

и снижается уровень поверхностной волны. С целью исследования общих закономерностей формирования ДН преобразователей с неравномерным распределением давления (неоднородным по их поверхности упругим напряжением) были проведены совместно с Даниловым В.Н. исследования, которые позволили оценить ДН наклонных ПЭП. Численные расчеты проводились для ПЭП с углом призмы Р=550, с задержкой в призме из оргстекла 10 мм, расстояние от точки ввода в стали - 20 мм. Основные выводы: линейное изменение давления по поверхности пьезопластины не дает в пределах первого лепестка никакого эффекта, и лишь распределение давления по параболическому закону дает увеличение чувствительности по сравнению с равномерным распределением давления до 9 дБ; раскрытие ДН существенно не меняется, но за счет уменьшения бокового излучения увеличивается отношение амплитуд излучаемого сигнала на центральной оси Д Н (при <Х=73°) к ее величине п и по сравнению с

равномерным распределением дает увеличение чувствительности на 7 дБ, и в результате снижается уровень поверхностной волны. Получен также еще один весьма важный для практики изготовления ПЭП вывод. Закон изменения давления по параболе должен сохраняться по всей поверхности пьезопластины и качественно он не изменяет характер ДН, хотя и несколько влияет количественно. Принятый при расчете закон изменения давления по пластине реализовать весьма сложно. Но даже приблизительная реализация с помощью переменного демпфирования дает заметный положительный эффект.

Одним из направлений снижения реверберационных шумов, длительности эхо-импульса с одновременным повышением чувствительности контроля является использование композитных пьезопластин в ПЭП. Композитная пье-зопластина представляет собой разрезанную на части пластину из пьезокерами-ки (например, ЦТС). Промежутки между элементами заливаются компаундом (эпоксидной смолой). Отмеченные выше положительные эффекты достигаются только для наклонных ПЭП. Теоретические расчеты показали, что применение в наклонном ПЭП с композитной пьезопластиной приводит к сокращению длительности импульсов и в некоторых случаях также к увеличению чувствительности.

Основная причина описанного явления - улучшение акустического согласования пьезопластины с преломляющей призмой. Волновое сопротивление композитного материала по сравнению с пластиной из чистого ЦТС уменьшается и приближается к волновому сопротивлению материала призмы ПЭП из оргстекла. Возможность устранения демпфера в наклонном ПЭП с композитной пьезопластиной позволяет дополнительно увеличить чувствительность с сохранением малой длительности импульса. Автором была проведена экспериментальная проверка эффективности использования композитных пьезопластин в наклонных ПЭП. Были использованы композитные пьезопластины на частоты 2,5 и 5 МГц с различным процентным содержанием эпоксидной смолы в промежутках между элементами. Призмы ПЭП изготавливались из оргстекла. В некоторых ПЭП пластины демпфировались. Расчеты на компьютерной модели выполнялись для тех же условий, что и при экспериментах. Проверка подтвердила,

что применение в наклонном ПЭП композиционных пьезопластин приводит к сокращению длительности импульсов, увеличению чувствительности до 6 дБ и снижению реверберационных шумов.

В пятом разделе приведены результаты внедрения в производство технологий и средств контроля изделий с криволинейной поверхностью. В частности, внедрены технология и ПЭП для контроля сварных швов сферических корпусов арматуры на Чеховском заводе энергомашиностроения (ЧЗЭМ). В задачу разработки технологии и преобразователей входили: выбор и реализация метода контроля, способа обработки контактной поверхности призмы, выбора угла и задержки призмы, волнового размера пьезоэлемента, оптимальной конструкции призмы ПЭП, схем прозвучивания. Была разработана конструкция стандартных образцов с плоскодонными отражателями, выбрана корректировка чувствительности в зависимости от кривизны поверхности, разработаны способы определения типа обнаруженных дефектов по дельта-методу.

ПЭП с согласующими слоями внедрены для УЗК сварных соединений цилиндрических трубных элементов на заводах ТКЗ «Красный котельщик», г.Таганрог; Белгородском заводе энергомашиностроения; на предприятиях РАО «ЮС России» (ОАО «Кузбассэнерго», ОАО «Самараэнерго», ОАО «Мосэнерго»; ОАО «Саратовэнерго»; ОАО «Дальэнерго» и многих др.). В каждом из перечисленных предприятий применяется не менее 150 штук ПЭП, в которых использованы результаты данной работы. Наклонные ПЭП с композитными пьезо-элементами (40 шт.) внедрены на ТЭЦ ОАО «Хабаровскэнерго» и ТКЗ «Красный котельщик» (200шт).

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Получили развитие методы неразрушающего ультразвукового контроля: эхо-импульсный и дельта-метод для изделий с криволинейной поверхностью.

2. Исследованы с использованием эвристической модели закономерности формирования акустических полей контактных наклонных преобразователей при их сопряжении со сферической поверхностью объектов контроля.

3. Найдены условия и получены количественные данные наименьшего искажения диаграммы направленности наклонных ПЭП сферической поверхностью изделия.

4. Разработаны технологические решения для реализации указанных результатов в методах УЗК диаметральных сварных швов сферических корпусов энергетической арматуры; разработаны соответствующие ПЭП.

5. Обнаружен, теоретически и экспериментально подтвержден осциллирующий характер амплитуды эхо-сигнала наклонных ПЭП при сопряжении призм ПЭП и внешней цилиндрической поверхности ОК вдоль образующей.

6. Найдены параметры ПЭП и изделий, для которых коэффициент прохождения не влияет на формирование поля поперечных волн в ОК; в частности, при соотношении радиусов пьезоэлемента ПЭП и изделия не более 0,08, углов призм 32-45° и расходимости УЗ пучка не более 5°

7. Впервые установлено, что при УЗК изделий с цилиндрической и сферической поверхностью необходимо учитывать поляризацию поперечных волн.

8. Обнаружено и исследовано явление превращения линейно-поляризованных поперечных волн в волны эллиптической поляризации на плоских отражателях; найдено условие наибольшего изменения поляризации волн - угол падения и угол отклонения плоскости поляризации от плоскости падения центрального луча ПЭП равны третьему критическому углу; при отражении волн от объемных отражателей линейная поляризация сохраняется.

9. Экспериментально установлен при углах падения волн вертикальной поляризации (8У-волн), больших третьего критического, эффект существования трансформированных продольных волн на свободную поверхность и плоскостные отражатели.

10. Экспериментально изучены закономерности формирования полей отражения трансформированных продольных волн при закритических углах падения 8У-волн на трещино- и эллипсоподобные отражатели.

11. Разработаны способы УЗК по распознаванию типа дефектов в изделиях со сферической и цилиндрической внешней поверхностью при использовании дельта-метода контроля.

12. Предложен и исследован способ изменения акустического поля наклонного ПЭП для близкритических углов ввода (второй критический) с целью подавления поверхностной волны с помощью переменного демпфирования пьезо-элемента; разработаны и внедрены соответствующие ПЭП.

13. Исследованы, разработаны и внедрены наклонные ПЭП с четвертьволновыми согласующими слоями, а также с композитными пьезопластинами.

14. Основные результаты работы вошли в нормативные документы по нераз-рушающему УЗК: оборудования атомных электростанций РФ (ПНАЭ Г-7-030-91), оборудования тепловых электростанций РФ - (РД 34.17.302-97 - ОП 501ЦД-97), продукции энергомашиностроительных заводов (ОСТ 108.958.0396), грузоподъемных машин и механизмов (РД РОСЭК 001-96). Разработанные технологии, способы и средства контроля внедрены на энергомашиностроительных заводах, ТЭЦ, АЭС и др. предприятиях.

СПИСОК ОСНОВНЫХ ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Щербинский В.Г, Ушаков В.М. Некоторые факторы, влияющие на свойства клеевых слоев ультразвуковых преобразователей. - Дефектоскопия,

1981,№4,с.50-55.

2. Щербинский В.Г, Ушаков В.М, Шмелев Н.Г. Экспериментальное исследование отражения поляризованных сдвиговых волн от моделей дефектов. — Дефектоскопия, 1981, №7, с.109-112.

3. Ушаков В.М., Щербинский В.Г. Способ ультразвукового контроля изделий. - Авт.свид. (СССР), №930108 от 23.05.82, Бюл.изобр.1982, №19.

4. Ушаков В.М., Щербинский В.Г. Исследование акустического поля наклонного искателя со сферической границей раздела сред. - Дефектоскопия,

1982,№1,с.16-21.

5. Shcherbinskiy V., Beliy V., Blumen A., Rasigraev N., Samorodskiy V., Ushakov V. Binary dynamic acoustic systems for ultrasonic nondestructive testing of weld joints. - В сб.трудов 10 Международной конференции по неразрушающему контролю, т.7, доклад 4-23 -М., 1982, с.356-361.

6. Ушаков В.М, Щербинский В.Г., Вопилкин А.Х., Ермолов И.Н., Рыжов-Никонов В.И. Способ ультразвукового контроля сварных соединений изделия. - Авт.свид. (СССР), №989472 от 14.09.82г., Бюл.изобр., 1983, №2.

7. Вопилкин А.Х., Ушаков В.М., Ермолов И.Н., Щербинский В.Г. Способ ультразвукового контроля изделий. — Авт.свид. (СССР), №996934 от 14.11.82г., Бюл. изобр., 1983, №6.

8. Ушаков В.М., Щербинский В.Г., Перевалов СП. Отражение и трансформация линейно-поляризованных сдвиговых волн на плоскости (свободной границе полупространства) и дефектах. -Дефектоскопия, 1983, №7, с.70-75.

9. Ушаков В.М., Вопилкин А.Х., Щербинский В.Г. Способ ультразвукового контроля. - Авт.свид. (СССР), №1051418 от 1.07.83г., Бюл.изобр., 1983, №40.

Ю.Ушаков В.М., Щербинский В.Г., Вопилкин А.Х. Отражение и трансформация линейно-поляризованных сдвиговых волн на дефектах. - Дефектоскопия, 1983, №9, с. 17-22.

11 .Ушаков В.М., Щербинский В.Г., Алексеев В.М. Способ ультразвукового контроля изделий со сферической и цилиндрической поверхностью. -Авт.свид. (СССР), №SU 1067432 от 26.10.82, Бюл.изобр., 1984, №2.

12.Ушаков В.М., Щербинский В.Г., Семыкин И.В. Особенности формирования акустических полей наклонных преобразователей при контроле изделий со сферической поверхностью. -Дефектоскопия, 1985, № 1, с.34-39.

П.Уманец В.А., Рябоконь А.А., Семыкин И.В., Ушаков В.М., Щербинский В.Г. Автоматизация ультразвукового контроля сварных соединений корпусов арматуры. - Энергомашиностроение, 1985, №1, с.16-18.

14. Вопилкин А.Х., Ермолов И.Н., Жуков О.Н., Стасеев В.Г., Винников Г.А., Наумов М.С., Ушаков В.М. Об определении коэффициента концентрации напряжений дефектов различной формы ультразвуковым методом. - Дефектоскопия, 1985, №6, с.3-9.

15.Ушаков В.М. Особенности акустического тракта дефектоскопа при контроле сферических изделий наклонными преобразователями. Дефектоскопия, 1985, №6, с. 15-21.

16. Ушаков В.М. О выборе схемы прозвучивания при ультразвуковом контроле диаметральных сварных швов сферических изделий. - Дефектоскопия, 1985,№7,с.88-89.

17.Белый В.Е., Ушаков В.М., Семыкин И.В. Об использовании донных сигналов продольной волны при контроле наклонным искателем. - Сб. докладов VI научно-технической конференции по неразрушающим методам контроля. Иркутск, 1985, с.5-6.

18.Ушаков В.М. Ультразвуковой контроль соединений, выполненных электронно-лучевой сваркой (ЭЛС) - Сб. докладов VI научно-технической конференции по неразрушающим методам контроля. Иркутск, 1985, с.6-7.

19.Алексеев Г.А., Щербинский В.Г., Ушаков В.М., Белый В.Е. Устройство для ультразвукового контроля с криволинейной поверхностью. - Авт.свид. (СССР), SU №1241124 от 1.03.86г., Бюл.изобр., 1986, №24

20.Ушаков В.М., Семыкин И.В. Композиция для ультразвуковых преобразователей. - Авт.свид. (СССР), SU №1265602 от 22.06.86г., Бюл.изобр., 1986, №39.

21.Ушаков В.М., Семыкин И.В. Поглотитель для ультразвукового преобразователя. Авт.свид. (СССР), SU №1272224 от 22.07.86г., Бюл.изобр., 1986, №43.

22.Семыкин В.М., Ушаков В.М. Ультразвуковой контроль сварных соединений трубопроводов с укороченной внутренней расточкой. - Сб. трудов ЦНИИТМАШ «Новые технологические процессы и исследование свойств материалов для энергетического машиностроения». Москва, 1986, с. 140-142.

23.Ушаков В.М., Щербинский В.Г. Способ ультразвукового контроля сварных соединений. - Авт.свид.(СССР), SU №1296928 от 15.11.86г.,. Бюл.изобр., 1987, №10.

24.Ушаков В.М., Белый В.Б., Вопилкин А.Х. Экспериментальное исследование акустических полей рассеяния продольных и поперечных волн на эллиптических полостях. - Дефектоскопия, 1987, №3, с.51-57.

25.Ушаков В.М., Красковский А.С., Щербинский В.Г. Ультразвуковой наклонный преобразователь. Авт.свид. (СССР), SU №1329371 от 8.04.87г., публикации в открытой печати не подлежит.

26.Щербинский В.Г., Ушаков В.М., Красковский А.С., Блюмен АЛ., Самедов Я.Ю. Ультразвуковые наклонные преобразователи. - Дефектоскопия, 1987,№6,с31-34.

27.Ушаков В.М., Самедов Я.Ю., Щербинский В.Г. Способ ультразвукового контроля шероховатости изделий. Авт.свид.(СССР), SU №1310339 от 15.01.87г., Бюл.изобр., 1987, №18.

28.Ушаков В.М., Вопилкин А.Х., Белый В.Е. Способ ультразвукового контроля изделий. - Авт.свид. (СССР) SU №1293638 от 1.11.86г., Бюл. изобр., 1987,№8.

29.Щербинский В.Г., Ушаков В.М., Рулева Э.Я., Белый В.Д. Устройство для ультразвукового контроля изделий из ферромагнитных материалов. Авт.вид. (СССР), SU №1326988 от 1.04.87г., Бюл.изобр, 1987, №28.

30.Щербинский В.Г., Ушаков В.М. Азимутальная выявляемость дефектов ультразвуковым дельта-методом. - Дефектоскопия, 1988, №12, с. 81-83.

31.Ушаков В.М., Красковский А.С., Щербинский В.Г., Белый В.Е. Наклонный ультразвуковой преобразователь - Авт.свид. (СССР), SU №1394913 от 29.07.1986, публикации в открытой печати не подлежит.

32.Ушаков В.М., Красковский А.С., Щербинский В.Г., Овсянников В.В. Способ настройки ультразвукового призматического преобразователя с пьезо-пластиной. - Авт.свид. (СССР), SU №1381386 от 15.11.87г., Бюл.изобр., 1988, №10.

33. Блюмен АЛ., Ушаков В.М.,Щербинский В.Г., Заборцев С.А., Крас-ковский А. С. Устройство для ультразвуковой дефектоскопии изделий. -Авт.свид. (СССР), 8и №1404928 от 22.04.88г„ Бюл.изобр., 1988, №23.

34. Ушаков В.М., Щербинский В.Г., Красковский А.С., Миргазов В.А.

Оптимация параметров наклонных преобразователей с согласующими слоями на основе компьютерного эксперимента. - Дефектоскопия, 1989, №8, с.3-8.

35.Белый В.Е., Алексеев Г.А., Ушаков В.М., Фещенко О.В. Способ определения конфигурации дефекта в изделии. - Автор.свид. (СССР), 8и №1516958 от 22.06.89г., Бюл.изобр., 1989, №39.

36. Щербинский В.Г., Красковский А.С., Ушаков В.М. Способ определения диаграммы направленности ультразвукового преобразователя в твердом теле. - А.с. (СССР), 8и №1578847 от 15.03.90г., опубликовано 15.07.90. Б.И. №26.

37. Ушаков В.М. Методика контроля сварных соединений сферических корпусов задвижек трубопроводов. - Правила и нормы в атомной энергетике (ПНАЭ Г-7-030-91). Унифицированные методики контроля основных материалов (полуфабрикатов), сварных соединений и наплавки оборудования и трубопроводов атомных энергетических установок. Ультразвуковой контроль. Часть II. Контроль сварных соединений и наплавки, М., ЦНИИатоминформ, .1992, с.94-99.

38.Белый В.Е., Щербинский В.Г., Щедрин И.Ф., Ушаков В.М. Методика настройки чувствительности дефектоскопа. - Правила и нормы в атомной энергетике (ПНАЭ Г-7-030-91). Унифицированные методики контроля основных материалов (полуфабрикатов), сварных соединений и наплавки оборудования и трубопроводов атомных энергетических установок. Ультразвуковой контроль. Часть II. Контроль сварных соединений и наплавки, М., ЦНИИатоминформ, 1992, с.71-89.

39. Ушаков В.М., Заплотинский И.А., Щербинский В.Г. Наклонный преобразователь для ультразвукового контроля цилиндрических изделий. Патент (РФ), Яи №2024012, опубликовано 30.11.94 в Б.И.1994, №22.

40. Воронков В.А., Ермолов И.Н., Ушаков В.М. Отраслевой стандарт. Поковки стальные для энергетического оборудования. Методика ультразвукового контроля. ОСТ 108.958.03-96 (РД 2728.001.01-96), М., 1996, 86 с.

41. Ушаков В.М. Методика контроля сварных швов сферических корпусов задвижек трубопроводов ТЭС. - Руководящий документ «Котлы паровые водогрейные. Трубопроводы пара и горячей воды, сосуды. Сварные соединения. Контроль качества. Ультразвуковой контроль. Основные положения». РД 34.17.302-97 (ОП 501 ЦЦ-97), с.95.

42. Белый В.Е., Щедрин И.Ф., Щербинский В.Г., Воронков В.А.,Ушаков В.М АРД-шкалы для настройки чувствительности и оценки обнаруженных несплошностей при контроле сварных соединений толщиной 12 мм и более. - Руководящий документ «Котлы паровые водогрейные. Трубопроводы пара и горячей воды, сосуды. Сварные соединения. Контроль качества. Ультразвуковой контроль. Основные положения». РД 34.17.302-97 (ОП 501 ЦЦ-97), с.95.

43.Ушаков В.М., Данилов В.Н. Формирование диаграмм направленности преобразователей с неравномерным распределением давления по излучающей поверхности пьезопластин. - Дефектоскопия, 1997, №5, с. 14-26.

44. Данилов В.Н., Ушаков В.М. К вопросу о стабилизации акустического контакта прямых преобразователей с использованием эластичных прокладок. — Дефектоскопия, 1997, №9, с. 71-78.

45. Ушаков В.М., Данилов В.Н. Оценка влияния цилиндрической поверхности изделия на акустическое поле наклонного преобразователя. - Дефектоскопия, 1997, №12, с. 12-23.

46. Данилов В.Н., Ушаков В.М. О влиянии цилиндрической поверхности изделия при ультразвуковом контроле наклонным преобразователем. - Дефектоскопия, 1998, №8, с. 13-19.

47.Данилов В.Н., Ермолов И.Н., Ушаков В.М. Преобразователь с композиционной пьезопластиной. - Контроль. Диагностика, 1999, №10, с.32-34.

48.Ушаков В.М., Гребенник ИЛ. Анализ состояния метрологического обеспечения средств ультразвукового контроля. - Тезисы докладов «Метрологическое обеспечение в области неразрушающего контроля», Москва, 2000,

49.Ушаков В.М., Гребенник ИЛ. Основные положения проекта ГОСТ на образцы неразрушающего акустического контроля. - В сб.докладов «XVII Петербургская конференция «Ультразвуковая дефектоскопия металлоконструкций. УЗДМ-2001», с. 188-193

50. Ушаков В.М. О понятиях «средство измерений» и «средство контроля» в ультразвуковой дефектоскопии. - Контроль. Диагностика, 2003, №5, с.64-65.

51. Ушаков В.М. Особенности применения наклонных ПЭП для дефектоскопии аустенитных сварных соединений. - В мире неразрушающего контроля, 2003, №1(19), с.19-21.

52. Ушаков В.М. Методические рекомендации для ультразвукового контроля стыковых сварных соединений газопроводов. И 27.28.05.001-2003, М., ЦНИИТМАШ,2003,с.П.

с.14.

il

119245

РНБ Русский фонд

2005-4 16202

ВВЕДЕНИЕ.

СПИСОК ОСНОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ.

1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1 Проблемы ультразвукового контроля изделий с криволинейной поверхностью и их сварных соединений.

1.2 Обзор и анализ работ по исследованию акустического тракта дефектоскопа при УЗК изделий с криволинейной поверхностью.

1.3 Формулировка задач исследования.

2 ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ФОРМИРОВАНИЯ АКУСТИЧЕСКОГО ПОЛЯ НАКЛОННЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ В ИЗДЕЛИЯХ С КРИВОЛИНЕЙНОЙ ПОВЕРХНОСТЬЮ.

2.1 Выбор метода расчета акустического поля преобразователя со сферической границей «призма-изделие».

2.2 Диаграмма направленности в плоскости падения акустической осн наклонного преобразователя со сферической контактной поверхностью.

2.3 Особенности формирования диаграммы направленности в азимутальной плоскости наклонного преобразователя со сферической контактной поверхностью.

2.4 Диаграмма направленности при отклонении акустической оси от диаметральной плоскости Ф сферы

2.5 Оценка влияния цилиндрической поверхности изделия на акустическое поле наклонного преобразователя.

3 ИССЛЕДОВАНИЕ АКУСТИЧЕСКОГО ТРАКТА УЛЬТРАЗВУКОВОГО ДЕФЕКТОСКОПА ПРИ КОНТРОЛЕ ИЗДЕЛИЙ СО СФЕРИЧЕСКОЙ ПОВЕРХНОСТЬЮ.

3.1 Расчет амплитуды эхо-сигнала при отражении от искусственных отражателей и донной поверхности.

3.2 Теоретическое исследование коэффициента прозрачности по энергии криволинейной границы оргстекло-сталь.

3.3 Экспериментальная проверка формул акустического тракта.

4 3.4 Факторы, определяющие коэффициент отражения поперечных волн.

3.5 Исследование коэффициента поляризации поперечных волн при их отражении от свободной поверхности и поверхности плоских отражателей.

3.6 Исследование коэффициента трансформации поперечных волн в продольные в зависимости от ориентации вектора поляризации относительно отражающей поверхности.

3.7 Зависимость амплитуды трансформированных продольных волн при падении SV-волн на плоскость (свободную границу полупространства) и несплошности.

3.8 Экспериментальное исследование трансформации поперечных волн в продольные на реальных дефектах.

4 АНАЛИЗ ОСНОВНЫХ ФОРМУЛ АКУСТИЧЕСКОГО ТРАКТА И РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ И СРЕДСТВ УЗ КОНТРОЛЯ ИЗДЕЛИЙ С

КРИВОЛИНЕЙНОЙ ПОВЕРХНОСТЬЮ.

4.1 Оценка н сравнительный анализ формул акустического тракта при контроле изделий с плоской и криволинейной поверхностью.

4.2 Сравнение формул акустического тракта дефектоскопа при контроле изделий с плоской и сферической поверхностью.

4.3 Разработка технологии и пьезопреобразователей эхо-метода контроля сферических корпусов задвижек для атомных и тепловых электростанций.

4.4 Оптимизация параметров наклонных преобразователей с переходными согласующими слоями на основе компьютерного эксперимента.

4.5 Принципы разработки наклонных ПЭП для контроля изделий со сферической поверхностью.

4.6 Исследование наклонных преобразователей с переменным демпфированием для УЗК сварных соединений тонкостенных цилиндрических элементов.

4.7 Исследование наклонных пьезопреобразователей с композиционной пьезопластиной.

4.8 Стабилизация акустического контакта прямого преобразователя с использованием эластичных подкладок.

5 ВНЕДРЕНИЕ В ПРОИЗВОДСТВО ТЕХНОЛОГИЙ И ПЬЕЗОПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ УЛЬТРАЗВУКОВОГО КОНТРОЛЯ ИЗДЕЛИЙ С КРИВОЛИНЕЙНОЙ ПОВЕРХНОСТЬЮ. ПРАКТИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ.

5.1 Разработка методов и технологии ультразвукового контроля сварных швов сферических корпусов арматуры.

5.2 Внедрение наклонных преобразователей для дефектоскопии аустенитных сварных соединений трубных элементов.

Эффективность применения неразрушающего ультразвукового контроля (УЗК) изделий с криволинейной поверхностью является стратегически важной проблемой в рамках всей промышленности России. Эта проблема обусловлена множеством трудностей, которые возникают именно из-за кривизны контролируемых изделий. Качество проведения неразрушающего ультразвукового контроля при изготовлении, монтаже, ремонте, эксплуатации и технической диагностике (проводимой с целью продления ресурса оборудования) во многом определяет безаварийность работы изделий в целом.

К изделиям с криволинейной поверхностью (сферической и цилиндрической) относятся до 80% изделий от общего количества объектов контроля. Это водо-и паротрубопроводы тепловых и атомных электростанций (в т.ч. трубы малого диаметра поверхностей нагрева), стальные нефте- и газотрубопроводы в нефтехимической и газовой промышленности, цилиндрические трубки несущих конструкций грузоподъемных механизмов и горно-шахтного оборудования. В связи с этим является актуальной задачей исследования акустического тракта, параметры которого определяет кривизна контролируемых изделий, и разработка на основе этого исследования эффективных и ресурсосберегающих методов, технологий, средств и способов УЗК.

В первом разделе проанализированы основные проблемы ультразвукового НК, связанные с влиянием криволинейной поверхности на акустический тракт и, в конечном счете, на результаты УЗК и общую оценку технического состояния изделия. Рассмотрены характерные дефекты, возникающие в указанных изделиях, при использовании электродуговой, электрошлаковой и электронно-лучевой сварки.

Проведен обзор и анализ работ по теме диссертации. Сформулированы основные задачи научных исследований работы.

Во втором разделе дан теоретический расчет акустического поля наклонного пьезоэлектрического преобразователя (ПЭП) со сферической границей раздела сред «призма-изделие» при различной ориентации акустической оси ПЭП относительно сферической поверхности изделия. Получены количественные данные изменения угла ввода, ширины диаграммы направленности ПЭП в зависимости от соотношения угла наклона акустической оси (угла падения) и угла призмы при различных параметрах кривизны Zq/R; Zq - путь в призме ПЭП, R - радиус внешней сферической поверхности. Для сферической поверхности сформулированы особенности формирования диаграммы направленности в азимутальной плоскости (плоскости, перпендикулярной плоскости падения) наклонного ПЭП. Для цилиндрической поверхности проведена оценка искажения акустического поля наклонного преобразователя. Установлен и

Ф экспериментально подтвержден осциллирующий характер эхо-сигналов при притирке призмы наклонного преобразователя к цилиндрической поверхности изделия диаметром от 25 до 100 мм. Даны практические рекомендации для поправки чувствительности дефектоскопа при УЗК изделий с цилиндрической поверхностью.

В третьем разделе приводятся результаты исследования и анализа формул акустического тракта ультразвукового дефектоскопа при эхо-импульсном методе контроля изделий со сферической поверхностью. Оценено влияние коэффициента прозрачности по энергии поперечных волн криволинейной (сферической) границы «оргстекло-сталь» на амплитуду эхо-сигнала в зависимости от угла ввода для различных значений ao/R (ао - радиус пьезоэлемента наклонного ПЭГТ, R - внешний радиус сферической поверхности ОК). Проведена экспериментальная

Ф оценка применимости формул акустического тракта и даны практические рекомендации по выбору угла ввода для различных соотношений ao/R.

Впервые обнаружено влияние вектора поляризации поперечных волн на коэффициент отражения от несплошностей при УЗК изделий с криволинейной поверхностью. Экспериментально показано, что наклонные ПЭП излучают поперечные волны с линейной поляризацией, коэффициент поляризации которых равен 0,95-0,98. Сферическая поверхность снижает коэффициент поляризации до 0,86, т.е. в сферическом изделии распространяются волны с поляризацией, близкой к линейной (точнее - волны остро-эллиптической поляризации). Исследован коэффициент поляризации при отражении линейно-поляризованных волн на свободную границу раздела сред и различные типы отражателей. Исследован и получил развитие дельта-метод контроля, показана зависимость коэффициента трансформации поперечных волн в продольные от ориентации вектора поляризации относительно отражающей поверхности. В результате установлено существование продольных волн, трансформированных на плоскостных отражателях при падении поперечных волн вертикальной поляризации (SV-волн) под углом, большем третьего критического угла (для стали 33°). Экспериментально исследованы поля рассеяния трансформированных продольных, а также поперечных волн при падении SV-волн на несплошности типа бесконечного эллиптического цилиндра и типа трещин. В данном разделе приводится обнаруженные закономерности распределения амплитуд этих волн на указанных отражателях.

В четвертом разделе на основе обнаруженных явлений распростанения и отражения поперечных волн на несплошностях с учетом влияния криволинейной поверхности ОК приведены разработанные технологии, средства и способы контроля с использованием эхо-импульсного и дельта-метода. Приведены особенности разработки и конструирования наклонных преобразователей для УЗК изделий с криволинейной поверхностью с целью улучшения характеристик: реверберационно-шумовой (РШХ), амплитудно-частотной (АЧХ), • длительности импульса и др. Приведены результаты работ по метрологической аттестации основных характеристик ПЭП для контроля изделий не только с криволинейной, но и с плоской поверхностью. Разработаны методики выполнения измерений (МВИ) основных параметров ПЭП в соответствии с требованиями нормативных документов Госстандарта РФ. Приведены результаты по разработке наклонных преобразователей с переменным демпфированием с учетом особенностей УЗК стыковых сварных соединений цилиндрических элементов. Впервые разработаны и внедрены наклонные преобразователи с композитными пьезопластинами для контроля изделий с криволинейной поверхностью.

В пятом разделе описаны результаты внедрения в производство 4 технологии и пьезопреобразователей, в частности, технологии ультразвукового контроля сварных швов сферических корпусов арматуры % для атомных и тепловых электростанций. Приведены параметры эхоимпульсного и дельта-методов, характеристики ПЭП, схема прозвучивания и сканирования, способы определения типа несплошностей (плоскостные-объемные). Наклонные пьезопреобразователи, включая преобразователи с применением композитных пьезопластин, внедрены для УЗК стыковых сварных соединений цилиндрических труб теплообмена, гибов труб на ТЭС в системе РАО «ЕЭС России», на предприятиях по изготовлению изделий энергомашиностроения.

Основные научные положения, выносимые на защиту:

1. Исследованные закономерности формирования акустических полей наклонных ПЭП в ОК со сферической внешней поверхностью.

2. Полученные зависимости изменения сигналов при эхо-методе УЗК наклонными ПЭП трубных элементов с цилиндрической поверхностью.

3. Экспериментальные исследования поляризации поперечных волн и обнаруженные эффекты изменения поляризации при отражении этих волн от несплошностей в изделиях с криволинейной поверхностью.

4. Исследованные эффекты отражения и трансформации поперечных волн в продольные на плоскости (свободной границе полупространства) и несплошностях при закритических (больше третьего критического) углах падения поперечных волн вертикальной поляризации (SV-волн).

5. Научно обоснованные принципы разработки ПЭП для УЗК изделий с криволинейной поверхностью: наклонных совмещенных с согласующими слоями, с переменным демпфированием пьезоэлементов, с композитными пьезоэлементами и ПЭП для УЗК аустенитных сварных соединений цилиндрических элементов. б

6. Принципы выбора методов УЗК, результаты разработки способов определения типа дефектов по дельта-методу и оптимизация параметров технологий и средств контроля изделий с криволинейной поверхностью.

Новизна разработок подтверждается 18-ю авторскими свидетельствами и патентами на изобретения.

СПИСОК ОСНОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

- частота максимума излучения пьезопреобразователя;

Ро - угол призмы наклонного преобразователя;

Pi' - угол наклона акустической оси преобразователя;

Ii — символ функции Бесселя первого рода первого порядка;

Di< Di коэффициенты прозрачности по амплитуде и энергии lit 2 поперечных волн при падении на границу раздела продольных волн; р^ - скалярный потенциал продольных волн в призме преобразователя; - упругое смещение поперечных волн в изделии; ti

J Q - скорости продольных и поперечных волн в материале призмы

И 11 преобразователя;

Jt - скорости продольных и поперечных волн в материале контролируемого изделия;

Р, а - углы падения продольных и преломления поперечных волн соответственно;

Pt, Pi - углы отражения поперечных и продольных волн ^ соответственно;

Pi, р2- плотности материалов призмы и изделия соответственно; fcj - волновые числа продольных волн в призме и поперечных волн в изделии соответственно;

Zo - путь ультразвука (задержка) в призме вдоль акустической оси; г, R - расстояние от точки ввода до центра отражателя и радиус изделия соответственно;

Y=zo/R - параметр кривизны;

А А v=(l+zo/R) , v'=(l+ Zo/Rcosa) - приведенные параметры кривизны; Фо(а) - диаграмма направленности наклонного преобразователя в плоскости падения акустической оси;

Ф(\у2) - диаграмма направленности наклонного преобразователя в азимутальной плоскости; m = QJC - показатель преломления по поперечным волнам;

5, 5' - коэффициенты затухания продольных волн в материале призмы и поперечных волн в материале изделия;

Р - коэффициент поляризации поперечных волн; (pg - угол падения поперечных волн на плоскостные дефекты; 6И, 6П- углы отклонения плоскости поляризации от плоскости падения акустической оси излучателя и приемника соответственно;

SV, SH - поперечные волны вертикальной и горизонтальной поляризации соответственно;

E)i2 ij- коэффициент прозрачности по амплитуде продольных волн на границе «изделие-призма приемника»;

Rti - коэффициент трансформации поперечных волн в продольные на свободной плоской поверхности;

- коэффициент отражения продольных волн на сферической

I Сф донной поверхности;

0 , olt - углы наклона и преломления для излучателя (приемника) продольных волн; kti - коэффициент трансформации поперечных волн в продольные на отражателе; co=27tf- круговая частота максимума излучения преобразователя; Тгтг- упругое напряжение в цилиндрическом изделии, создаваемое наклонным преобразователем;

Тг\ - относительное упругое напряжение поперечных волн в цилиндрическом изделии; аг!а\ - параметр притирки ПЭП для цилиндрического изделия (а2 -часть призмы, сопряжения с поверхностью изделия, а\ - радиус пьезоэлемента наклонного ПЭП).

14. Основные результаты работы вошли в нормативные документы по неразрушающему УЗК: оборудования атомных электростанций РФ (ГШАЭ Г-7-030-91), оборудования тепловых электростанций РФ - (РД 34.17.302-97 - ОП 501ЦД-97), продукции энергомашиностроительных заводов (ОСТ 108.958.03-96), грузоподъемных машин и механизмов (РД РОСЭК 001-96). Разработанные технологии, способы и средства контроля внедрены на энергомашиностроительных заводах, ТЭЦ, АЭС и др. предприятиях.

1. Гуревич Л.Ф, Ширяев В.В., Пайкин И Ф., Гольдштейн И.М. Арматура ядерных энергетических установок. М.: Атомиздат, 1978. - 352 с.

2. Оборудование и трубопроводы атомных энергетических установок сварных соединений и наплавки. Правила контроля ПНАЭ Г-7-010-89, М., Энергоатомиздат, 1991. 127 с.

3. Руководящий документ РД-153-34.1-003-01. Сварка термообработка и контроль трубных систем котлов и трубопроводов при монтаже и ремонте энергетического оборудования, РТМ-1С, М., ПИООБТ, 2001. — 399с.

4. Сварка в машиностроении. Под ред. докт. техн. наук Н.А.Ольшанского: Справочник в 4 томах. Том 1. М.: Машиностроение, 1978. - 502 с.

5. Сварка в машиностроении. Под ред. докт. техн.наук А.И. Акулова: Справочник в 4 томах. Том 2. М.: Машиностроение, 1978. - 462 с.

6. Прохоров Н.Н. Горячие трещины при сварке. М.: Машгиз, 1952. -220с.

7. Щербинский В.Г. Технология ультразвукового контроля сварных соединений. — М.: Тиссо, 2003. 326 с.

8. Контроль качества сварки. Под ред. докт. техн. Наук В.Н.Волченко. -М.: Машиностроение, 1975. 328 с.

9. Технология электрической сварки металлов и сплавов плавлением. Под ред. Академика Б.Е. Патона. -М.: Машиностроение, 1974.-768с.

10. Кретов Е.Ф. Ультразвуковая дефектоскопия в энергомашиностроении. С-П.: Радиоавионика, 1995. - 328 с.

11. Гульнешин В.М. Перетятько В.Н., Гульнешина В.А. Влияние непроваров и подрезов на напряженное состояние в сварных стыковых соединениях.-Автоматическая сварка. 1980,№8,с. 14-16, 29.

12. Сирчо А. О влиянии дефектов на несущую способность сварных соединений. Автоматическая сварка, 1981, №5, с. 13-14.

13. Бабаев А.В. Влияние пор на сопротивление усталости сварных соединений. Автоматическая сварка, 1980, №10, с.6-10.

14. Руководящий документ. Котлы паровые и водогрейные. Трубопроводы пара и горячей воды, сосуды. Сварные соединения. Контроль качества. Ультразвуковой контроль. Основные положения. РД 34.17.302-97 (ОП 501ЦД-97).- М.: НПП «Норма», 1997.- 134 с.

15. Райхман А.З., Чистяков С.Н. Обнаружение дефектов в корневой части тонкостенных швов, доступных с одной поверхности. -Дефектоскопия, 1972, №5, с.76-82.

16. Зыбко И.Ю., Гейкин В.А., Чертков Н.А. Электронно-лучевая сварка корпусов арматуры. Автоматическая сварка, 1982, №5, с.57-59.

17. Патон Б.Е., Лесков ГИ., Живага Л.И. Специфика образования шва при ЭЛС. Автоматическая сварка, 1976, №3, с.3-5.

18. Живага Л.И., Ковбасенко С.Н., Лесков Г.И., Назаренко O.K. Геометрия и основные дефекты швов, выполненных однопроходной электроннолучевой сваркой сталей толщиной 20-50 мм. Автоматическая сварка, 1973, №3, с. 55-58.

19. Зыбко И.Ю., Гейкин В.А., Кривко М.А. Некоторые вопросы металлургической свариваемости перлитных теплоустойчивых сталей при ЭЛС. В кн.: Электронно-лучевая сварка. -М.: МДНТП, 1978, с.5-9.

20. Назаренко O.K. Отклонение пучка электронов при электронно-лучевой сварке (обзор). Автоматическая сварка, 1982, №1, с.33-39.

21. Николаев Г.А., Ольшанский П.А. Специальные методы сварки. М.: Машиностроение, 1975. - 232 с.

22. Агарков В.Я. Пористость швов при электронно-лучевой сварке. -Автоматическая сварка, 1982, №2, с.63-68.

23. Гурвич А.К., Ермолов И.Н. Ультразвуковой контроль сварных швов.Киев: Техника, 1972. 460 с.

24. Щербинский В.Г., Белый В.Е. Эхо-зеркальный ультразвуковой метод обнаружения и распознования дефектов сварных швов. М.: Машиностроение, 1980. - 40 с.

25. Lavelace I.F. Polarization effect in shear wave testing. Materials Evaluation, 1980, V 38, №12, p. 61-67.

26. Ермолов И.Н. Теория и практика ультразвукового контроля. М.: Машиностроение, 1981. -240 с.

27. Krautkramer I., Krautkramer Н Werkstoffprufunq mit ultraschall. -Sprinqer Verlaq, Berlin-New Iork. -1975, 669 s.

28. Ушаков B.M., Семыкин И.В. Композиция для ультразвуковых преобразователей. авт.свид. (СССР), SU №1265602 от 22.06.86г.; Бюл.изобр.; 1986, №39.

29. Ушаков В.М., Щербинский В.Г., Алексеев В.М. Способ ультразвукового контроля изделий со сферической и цилиндрической поверхностью. Авт.свид. (СССР) №SU №1067432 от 26.10.82, Бюл. изобр., 1984., №2.

30. Розина М.В. Некоторые особенности ультразвукового контроля тел вращения. Дефектоскопия, 1966, №4, с. 16-21.

31. Паврос С.К. О выборе оптимальной рабочей частоты для ультразвукового контроля эхо-методом изделий с цилиндрической грубообработанной поверхностью. Дефектоскопия, 1969, №4, с.53-58.

32. Jinq A, Bendry R. A theoretical approach to the evaluation of ultrasonically detected flaw in rotor forqinqs. ASME Paper 62-WA-175. Presented on winter annual ncetinq, v/25-30, 1962.

33. Birchak J., Sebarian S. calilration of ultrasonic systems for inspection from curved surfaces. Materials Evaluation, 1978, v. 36, №1, p. 39-44.

34. Румянцев А.П. Тарароева А.Д. Исследование акустической прозрачности системы вода-цилиндрическое тело. Заводская лаборатория, 1968,. 34, №5, с. 548-551.

35. Моисеева Н.Н., Щукин В.А., Яблоник JI.M. Ультразвуковой контроль продольных сварных швов цилиндрических изделий. Дефектоскопия, 1978, №4, с. 15-20.

36. Голубев А.С., Паврос С.А. Об искажении характеристики направленности нормального искателя по криволинейной поверхности контактным способом. Изв. ЛЭТИ, 1970, вып. 89, с. 92-99.

37. Голубев А.С. Паврос С.К. Расчет акустического тракта эхо-дефектоскопа при контроле изделий с криволинейной поверхностью контактным способом. Изв. ЛЭТИ, 1970, вып. 89, с.78-91.

38. Паврос С.К. Исследование акустического тракта ультразвукового эхо-дефектоскопа при контроле изделий с криволинейными игрубообработанными поверхностями. Диссертация канд.техн.наук. Ленинград, 1969. - 198 с.

39. Гребенник И.Л. Уравнение акустического тракта эхо-дефектоскопа при наклонном вводе лучей в цилиндрическое изделие. Дефектоскопия, 1975, №2, с. 81-88.

40. Паврос С.К., Перелыитейн Л.П., Щукин В.А. О характеристике направленности призматического искателя ультразвукового дефектоскопа при контроле по сферической поверхности. Изв. ЛЭТИ, 1978, вып.201, с.53-59.

41. Алешин Н.П. Оценка велечины дефектов раздельно-совмещенными искателями. Дефектоскопия, 1972, №6, с. 114-116.

42. Алешин Н.П., Могильнер И.Ю. Повышение уровня отношения сигнал/помеха при ультразвуковом контроле сварных соединений труб. -Дефектоскопия, 1975, №1, с 119-122.

43. Алешин Н.П., Могильнер И.Ю. Определение оптимальных углов наклона пьезопластин призматических раздельно-совмещенных искателей для контроля сварных стыков труб. Дефектоскопия, 1977, №3, с.58-64.

44. Апахов М.И., Райхман А.З., Новиков М.П. Контроль сварных соединений специальными искательными системами. Дефектоскопия, 1978, №3, с. 14-18.

45. Скучик Е. Основы акустики, том 2. М.: Мир, 1976. - 542 с.

46. Бреховских Л.М. Волны в слоистых средах. М.: Наука, 1957. -502 с.

47. Дианов Д.Б. Исследование направленности призматических преобразователей. Дефектоскопия, 1965, №2, с. 8-22.

48. Басацкая Л.В., Воронков В.А., Данилов В.Н., Стасеев В.Г. Теоретическое исследование акустического тракта прямого преобразователя для изделий с цилиндрической поверхностью. — Дефектоскопия, 1993, №10, с.12-17.

49. Данилов В.Н. К вопросу о влиянии цилиндрической границы изделия на поле излучения прямого преобразователя. Дефектоскопия, 1994, №3, с.72-81.

50. Басацкая Л.В., Ермолов И.Н. Поле преобразователей с углами наклона, близкими к критическим. Дефектоскопия, 1985, №4, с.3-11.

51. Ушаков В.М., Данилов В.Н. Оценка влияния цилиндрической поверхности изделия на акустическое поле наклонного преобразователя. Дефектоскопия, 1997, №12, с.12-24.

52. Данилов В.Н. К расчету электроакустического тракта, прямого преобразователя дефектоскопа в режиме излучения. Дефектоскопия, 1996, №1, с. 17-26.

53. Данилов В.Н., Изофатова Н.Ю. К вопросу о различии результатов расчетов по двух- и трехмерной моделям излучающего прямого преобразователя. Дефектоскопия, 1996, №9, с.28-36.

54. Щербинский В.Г. Износ призм наклонных преобразователей при контроле труб и его влияние на достоверность ультразвуковой дефектоскопии. В мире неразрушающего контроля, 2000, №2(8), с.26-28.

55. Инструкция по настройке чувствительности ультразвукового дефектоскопа. РД 34.10.133-97. ОКСТУ 1209. Группа 1309, ОАО «Энрегомонтажпроект», 1997, с. 170.

56. Ушаков В.М., Заплотинский И.А., Щербинский В.Г. Наклонный преобразователь для ультразвукового контроля цилиндрических изделий. Патент РФ №2024012, Опубл. в БИ №22 30.11.94г.

57. Ермолов И.Н. Исследование акустического тракта наклонного искателя при ультразвуковой дефектоскопии. Заводская лаборатория, 1968, т.34, №5, с.543-546.

58. Ермолов И.Н., Щербинский В.Г. Об использовании АРД-диаграммы при контроле наклонными искателями. Дефектоскопия, 1970, №6, с.41-46.

59. Ермолов И.Н. Методы расчета акустического тракта ультразвукового дефектоскопа. 2. Акустический тракт для отражения от дискообразного дефекта и бесконечной плоскости. Дефектоскопия, 1967, №4, с. 15-23.

60. Гельчинский Б.Я. Отражение и преломление упругой волны произвольной формы в случае криволинейной границы раздела. -Доклады Академии наук, 1958, т.118, №3, с. 458-460.

61. Дианов Д.Б. К вопросу о перходе ультразвуковых волн через границу раздела двух твердых сред. Труды семинара по физике и применению ультразвука. - ЛЭТИ, 1958, с.63-75.

62. Щербинский В.Г. Обнаружение и распознавание трещин сварных швов. Заводская лаборатория, 1982, т.48, №2, с.75-80.

63. Бреховских Л.М. Волны в слоистых средах. -М.: Наука, 1973.- 344 с.

64. Шишловский А.А. Прикладная физическая оптика. М.: Физматгиз, 1961.-822с.

65. Горелик B.C. Колебания и волны. Введение в акустику, радиофизику и оптику. М.: Гостехиздат, 1959. - 472 с.

66. Виноградова М.Б., Руденко О.В., Сухоруков А.П. Теория волн. М.: Наука, 1979. - 384 с.

67. Рихтер X., Фишер К. Некоторые свойства поляризованных поперечных волн. В сб.трудов 10-й Международной конференции по неразрушающему контролю, доклад 1А-37, т.З. - М.: 1982, с.396-402.

68. Шрайбер Д.С. Ультразвуковая дефектоскопия. М.: Металлургия, 1965.-391 с.

69. Буденков Г.А., Никифоренко Ж.Г., Школьник И.Э. К вопросу оценки напряженного состояния материалов при помощи ультразвука. -Заводская лаборатория. 1966, №8, с.962-965.

70. Буденков Г.А., Никифоренко Н.Г. Использование поляризованного ультразвука для определения внутренней упругой анизотропии материалов. Дефектоскопия, 1967, №3, с.59-63.

71. Нилендер Ю.А., Буденков Г. А., Почтовик Г.Я. Определение механических напряжений в твердых телах частотным ультразвуковым поляризованным методом. ДАН СССР, Техн. Физика, 1967, 174, №5, с. 1065-1067.

72. Приборы для неразрушающего контроля материалов и изделий. Под ред.докт.техн.наук В.В.Клюева: Справочник в 2 томах. Том.2. М.: Машиностроение, 1976. - 326 с.

73. Дефектоскопия металлов. Под ред.докт.техн.наук Д.С.Шрайбера: Сборник статей. М.: Оборонгиз, 1959. - 460 с.

74. Fireston F., Frederick J. Refinements in supersonic reflektoscopy. Polarized sound. JASA, 1946, v.18, №1,3.200-211.

75. Kupperman D.S., Reimann K. J., Fiore N. F. Role of microstructure in spectability of austenic stainless steel welds. Materials Evaluation, 1978, v.36, №5, 3.70-74, 80.

76. Kupperman D.S., Reimann K. J. Effect of shear-wave polarization on defect detection in stainless steel weld metal. Ultrasonics, 1978, v. 16, №1, p.21-27.

77. Haller P., Gebhardt W., Miiller W. Erkennunq ripartiger Fehler und Bestimmunq der Ripparameter bei Zerstorunqsfreien Priifunqen mit Ultraschall. Materialpriifunq, 1980, №1, s.32-39.

78. Голубев A.C. Отражение плоских волн от цилиндрического дефекта. -Акуст.журнал, 1961, т.7, вып. 2, с. 174-180.

79. Гребенников В.В., Лебедев Н.Е. Эхо-зеркальный способ ультразвукового контроля с трансформацией упругих волн. -Дефектоскопия, 1979, №10, с.73-78.

80. Gross В., Hannach К., Tooley W., Birks A. Delta technique extends the capability of welds quality assurance. British Journal of NDT, 1969, v.4, №11,3.62-77.

81. Кондрацкий В.Я., Гитис М.Б. Исследование рассеяния упругих волн на пустотелых неоднордностях в твердой среде. Дефектоскопия, 1982, №5, с. 11-16.

82. Ермолов И.Н., Разыграев Н.П., Щербинский В.Г. Использование акустических волн головного типа для ультразвукового контроля. -Дефектоскопия. 1978, №1, с.33-40.

83. Басацкая J1.B., Вопилкин А.Х., Ермолов И.Н., Иванов В.И. Шишов А.П. К вопросу о распространении ультразвуковых продольных волн вблизи поверхности твердого тела. Акуст.журнал, 1978, т. 24, вып. 1, с. 1520.

84. Басацкая Л.В., Ермолов И.Н. Теоретическое исследование ультразвуковых продольных подповерхностных волн в твердых телах. -Дефектоскопия, 1980, №7, с.58-65.

85. Юозонене Л.В. Упругие поверхностно-продольные волны и их применение для неразрушающего контроля. Дефектоскопия, 1980, №8, с. 29-38.

86. Никифоров Л.А., Харитонов А.В. Исследование параметров продольных подповерхностных волн, возбуждаемых клиновыми преобразователями. Дефектоскопия, 1981, №6, с. 80-85.

87. Smith S. Pesponse of picso electrick elements in phased array ultrosound scanners. JEEE Transactions on sonics and ultrasonics, 1979, V.SU-26, №3, p.185-190.

88. Щербинский В.Г., Белый B.E. Обнаружение дефектов сварных швов при ультразвуковом контроле системой «тандем». Дефектоскопия, 1974, №5, с. 23-29.

89. Ермолов И.Н., Вятсков И.А. Особенности отражения от бокового цилиндрического отверстия при дефектоскопии импульсным эхо-методом. Дефектоскопия, 1973, №2, с. 66-72.

90. Буденков Г.А., Хакимова Л.И. Измерение диаметров сферических и цилиндрических дефектов. Дефектоскопия, 1981, №7, с.63-70.

91. Алешин Н.П., Могильнер Л.Ю. Анализ упругого поля ультразвуковых волн, рассеянных на цилиндрической полости. Дефектоскопия, 1982, №12, с.18-30.

92. Белый В.Е. Исследование и разработка ультразвукового эхо-зеркального метода обнаружения и распознования дефектов толстостенных сварных швов энергетического оборудования. -Диссертация канд.техн.наук Москва, 1978. - 188 с.

93. Ушаков В.М., Щербинский В.Г., Вопилкин А.Х., Ермолов И.Н., Рыжов-Никонов В.И. Способ ультразвукового контроля сварных соединений изделия. Авт.свид. (СССР) №989472.,-Бюл.изобр., 1983, №2.

94. Вопилкин А.Х, Ушаков В.М., Ермолов И.Н., Щербинский В.Г. Способ ультразвукового контроля изделий. Авт.свид. (СССР) №996934., Бюл. изобр. 1983, №6.

95. Ушаков В.М., Белый В.Е., Вопилкин А.Х. Экспериментальное исследование акустических полей рассеяния продольных и поперечных волн на эллиптических полостях. Дефектоскопия, 1987, №3, с.51-56.

96. Гитис М.Б. Преобразователи для импульсной ультразвуковой дефектоскопии. Конструирование преобразователей. Дефектоскопия, 1981, №2, с.62-82.

97. Данилов В.Н., Ушаков В.М. О влиянии цилиндрической поверхности изделия при ультразвуковом контроле наклонным преобразователем. -Дефектоскопия, 1998, №8, с. 13-19.

98. Меркулов Л.Г., Яблоник Л.М. Работа демпфированного пьезопреобразователя при наличии нескольких промежуточных слоев. Акуст. Журнал, 1963, 9, с.449-459.

99. Меркулов Л.Г., Яблоник Л.М. Теория акустически согласованного многослойного пьезопреобразователя.-Дефектоскопия,1966,№5, с.3-11.

100. Меркулов Л.Г., Яковлев Л.А., Яблоник Л.М. Согласованный пьезопреобразователь с составным демпфером. Дефектоскопия, 1968, №4, с.67-72.

101. Домаркас В.И., Кажис Р.-И.Ю. Влияние электрических цепей на частотные характеристики пьезоизлучателей с переходным слоем. -Дефектоскопия, 1971, №3, с.80-87.

102. Ермолов И.Н. Электрофизические методы автоконтроля. Ч.И. М.: МЭИ, 1977.-92 с.

103. Щербинский В.Г., Ушаков В.М. Некоторые факторы, влияющие на свойства клеевых слоев ультразвуковых преобразователей. -Дефектоскопия, 1981, №4, с.50-55.

104. Методические указания РД 50-407-83. Основные параметры преобразователей наклонных для УЗ контроля сварных соединений на частоту 1,25-5 МГц с углами призмы 30-55°. М.: Госстандарт, 1983.-17с.

105. Ушаков В.М., Данилов В.Н. Формирование диаграммы направленности преобразователей с неравномерным распределением давления по излучающей поверхности пьезопластин. Дефектоскопия, 1997, №5, с. 14-26.

106. Newnham R. et al. Composite piezoelectric transdusers. Mat. Eng. Bd. 2, S. 93-106(1980)

107. Shlitt G. Piezocomposite transdusers a milstone for ultrasonic testing. 7th European conference on NDT, V. 3. P. 2965-2970.

108. Данилов В.Н. Расчет акустического тракта дефектоскопа с прямым круглым преобразователем. Дефектоскопия, 1997, №12. с.3-12

109. Данилов В.Н. Расчет электроакустического тракта дефектоскопа с совмещенным наклонным преобразователем. Дефектоскопия, 1998, №8. с.20-27.

110. Данилов В.Н., Изофатова Н.Ю., Воронков В.А. Сравнение теоретического и экспериментального результатов исследования работы прямых совмещенных преобразователей. Дефектоскопия. 1997, №6. с.39-49.

111. Гребенников В.В., Гурвич А.К. Состояние и проблемы ультразвукового контроля аустенитных сварных швов. -Дефектоскопия. 1985. №9. с.3-12.

112. Алешин Н.П. Вадковский Н.Н., Волкова Н.Н. Ультразвуковой контроль аустенитных сварных швов: анализ способов и рекомендаций по повышению надежности. Дефектоскопия. 1988. №2. с. 43-59.

113. Гребенников Д.В., Гребенников В.В., Бадалян В.Г., Вопилкин А.Х., Тихонов Д.С. УЗК аустенитных сваррных соединений. В мире НК. 2003. №1(19). с. 10.

114. Гребенников Д.В., Гребенников В.В., БадалянВ.Г., Вопилкин А.Х. Голографические методы УЗК аустенитных сварных швов. В мире НК. 2001. №4(14). с. 36-38.

115. Основные положения по ультразвуковой дефектоскопии сварных соединений котлоагрегатов и трубопроводов тепловых электростанций/ОП №501 ЦД-75 М.: ЦНИИТМАШ, 1977.

116. Okada Н., Harumi К., Watanabe S. Reflection of elastic waves by aninfinitely long ribbon crack. Tenth world conference on nondestructive testing. Moscow, 1982, V. 3, 1A, p. 378-387.

117. Алешин Н.П., Гусаров B.P., Могильнер Л.Ю. Количественное исследование рассеяния продольных и поперечных волн на эллиптических цилиндрах. Дефектоскопия, 1988, №12, с. 13-18.

118. Гурвич А.К., Дымкин Г.Я., Цомук С.Р. Новый информационный признак формы дефекта. Дефектоскопия, 1990, №11, с. 3-6.

119. Басацкая Л.В., Воронков В.А., Данилов В.Н., Стасеев В.Г. Теоретическое исследование акустического тракта прямого преобразователя для изделий цилиндрической формы. -Дефектоскопия, 1993, №10, с.12-17.

120. Данилов В.Н. К вопросу о влиянии цилиндрической границы изделия на поле излучения прямого преобразователя. — Дефектоскопия, 1994, №3, с.72-81.

121. Данилов В.Н., Ушаков В.М. К вопросу о стабилизации акустического контакта прямых преобразователей с использованием эластичных прокладок. Дефектоскопия, 1997, №9, с.71-78.

122. Данилов В.Н., Изофатова Н.Ю., Воронков В.А. Сравнение теоретических и экспериментальных результатов исследования работы прямых совмещенных преобразователей. Дефектоскопия, 1997, №6, с.39-49.

123. Форсайт Дж., Малькольм М., Моулер К. Машинные методы математических вычислений. М.: Мир, 1980 - 280с.

124. Данилов В.Н., Ермолов И.Н., Ушаков В.М. Преобразователь с композиционной пьезопластиной. Контроль. Диагностика, 1999, №10, с.32-34.

125. Ермолов И.Н. Контроль аустенитных сварных соединений. В мире неразрушающего контроля , 2003, №1 (19), с.4-9.128. 15-ая Международная конференция по неразрушающему контролю, Рим (Италия), 15-21 октября 2000г.

126. Ушаков В.М., Семыкин И.В. Поглотитель для ультразвукового преобразователя. Авт.свид. (СССР), SU №1272224 от 22.07.86г., Бюл.изобр., 1986, №43.

127. Данилов В.Н. К вопросу о расчете акустического поля прямого преобразователя с пьезопластинами различных форм. Дефектоскопия, 2004, №2, с. 3-13

128. Хенл X., Мауэ А., Вестпаль К Теория дифракции. М.: МИР, 1964, с.428.