В. А. Лукьянов , Е. В. Петрусенко - Ультразвуковая толщинометрия и дефектоскопия


l壱 Министерство образования Российской Федерации

РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕСИТЕТ
нефти и газа имени И.М.Губкина




• В.А. Лукьянов, Е.В.Петрусенко

УЛЬТРАЗВУКОВАЯ ТОЛЩИНОМЕТРИЯ И ДЕФЕКТОСКОПИЯ

• Методические указания к лабораторной работе
по курсу «Диагностика и контроль оборудования нефтегазопереработки»

l壱 Под редакцией проф. А.И. Владимирова










• Москва 2002


• УДК 532.529.5

l壱 В.А. Лукьянов, Е.В. Петрусенко
УЛЬТРАЗВУКОВАЯ ТОЛЩИНОМЕТРИЯ И ДЕФЕКТОСКОПИЯ.
М.: РГУ нефти и газа, 2002, 13 с.

Методические указания к лабораторной работе по курсу «Диагностика и контроль оборудования нефтегазопереработки» предназначены для ознакомления студентов с технологией ультразвуковой толщинометрии и дефектоскопии, с назначением и областью применения ультразвуковых преобразователей дефектоскопа. Они включают описание устройства, назначения и принципа действия ультразвуковых преобразователей, а также методики поиска внутренних дефектов с помощью прямого и наклонного преобразователя.
Методические указания предназначены для студентов, обучающихся по направлению 657300 «Оборудование и агрегаты нефтегазового производства» специальности «Оборудование нефтегазопереработки».

Рецензент – заведующий кафедрой транспорта и хранения нефти и газа РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина профессор, д.т.н. Писаревский В.М.







У Российский государственный университет нефти и газа им. И.М.Губкина, 2002


1. Цель лабораторной работы
1. Изучение технологии ультразвуковой толщинометрии и дефектоскопии с помощью прямого датчика-преобразователя.
2. Изучение технологии ультразвуковой дефектоскопии с помощью наклонного датчика-преобразователя.
3. Определение координат отверстий внутри металлических образцов.
2. Теоретические основы
2.1. Ультразвуковые преобразователи.
Для возбуждения и приёма ультразвуковых колебаний используют электроакустические преобразователи.
Генерация и регистрация ультразвуковых волн в электроакустических преобразователях основана на так называемом пьезоэлектрическом эффекте.
Прямой пьезоэлектрический эффект заключается в поляризации материала при воздействии на него растягивающими или сжимающими нагрузками. Обратный пьезоэлектрический эффект заключается в образовании сжимающих или растягивающих нагрузок при поляризации материала.
Иллюстрация возникновения прямого пьезоэлектрического эффекта приведена на рис. 1.


Рис. 1. Прямой пьезоэлектрический эффект.

Пьезоэлектрическими свойствами обладают некоторые керамические материалы, например, цирконат-титана свинца или титанат бария.
Поверхности пьезоэлемента металлизированы и являются электродами. При подаче на них электрического напряжения пластина изменяет свою толщину вследствие действия обратного пьезоэлектрического эффекта. Если напряжение знакопеременно, то пластина колеблется в такт этим изменениям, создавая в окружающей среде упругие колебания. При этом пластина работает как излучатель и частота её колебаний соответствует частоте прикладываемого напряжения.
Если пьезоэлектрическая пластина воспримет импульс давления, то на её обкладках, вследствие прямого пьезоэлектрического эффекта появятся заряды, величина которых может быть измерена. В этом случае пьезопластина работает как приёмник.
Конструкции основных типов ультразвуковых преобразователей представлены на рис. 2.
Различают прямые, излучающие в контрольный объект продольные волны нормально к поверхности (рис. 2 а, в), и наклонные (рис. 2 б), с помощью которых в изделии возбуждаются поперечные, поверхностные, нормальные и продольные волны.
По конструкции преобразователи подразделяют на раздельные, которые предназначены только для генерации или приёма ультразвуковых волн (рис. 2 а, б), совмещённые, у которых один пьезоэлемент служит излучателем и приёмником и раздельно-совмещённые, имеющие два пьезоэлемента в одном корпусе (рис. 2 в).
В зависимости от геометрических размеров объекта, искомых дефектов, типа материала, схемы контроля могут быть использованы наклонные преобразователи с углом ввода от 40° до 75° и рабочей частотой от 1 до 5 МГц. Эти преобразователи позволяют генерировать частотные колебания, являющиеся для объекта контроля источником поперечных ультразвуковых волн, --">