Измерение толщин металла ультразвуковым способом 1 измерение это сколько

В статье описаны технологии и средства ультразвуковой толщинометрии основного металла и сварных соединений: сплошная ультразвуковая толщинометрия основного металла трубопроводов с применением антенных решеток, ультразвуковая толщинометрия сварных соединений по схеме TOFD (Time-of-flight diffraction) с применением антенных решеток, ультразвуковая толщинометрия сварных соединений методом цифровой фокусировки антенны с построением профиля донной поверхности. Технологии и средства контроля позволяют проводить толщинометрию объектов контроля с неэквидистантными поверхностями (на примере сварных соединений) с записью данных контроля. При толщинометрии сварных соединений проводится контроль в области сварных соединений, а также в околошовной зоне за один проход. По данным толщинометрии с применением специализированного программного обеспечения получают карты толщины объектов контроля. Приведены результаты измерений с применением разработанных технологий на испытательных образцах с искусственными дефектами, а также с реальным эрозионно-коррозионным износом. В статье описаны перспективы развития технологий толщинометрии основного металла и сварных соединений. Разработанные технологии позволяют своевременно обнаружить коррозионный износ, смещение кромок, утонения, провисания, разнотолщинность и т. д. при контроле объектов с неэквидистантными внешней и внутренней поверхностями, а также измерить геометрические параметры внутренней поверхности. Предлагаемые технологии могут найти широкое применение в ультразвуковой дефектоскопии трубопроводов и других металлоконструкций в атомной энергетике, инфраструктуре нефтегазового транспортного хозяйства, химическом машиностроении, судостроении при контроле основного металла и сварных соединений.

Трубопроводы в процессе эксплуатации подвержены эрозионно-коррозионному износу. Под воздействием теплоносителя происходит эрозионное разрушение защитной оксидной пленки на внутренней поверхности, что способствует протеканию процесса коррозии, возникновению коррозионных трещин, в результате чего происходит разрушение металла стенки трубопровода.

Для обеспечения надежной и безопасной эксплуатации трубопроводов необходимо использовать современные достижения технологий ультразвукового неразрушающего контроля и диагностики металла стенок и сварных соединений трубопроводов.

Одним из таких направлений является сплошная ультразвуковая толщинометрия основного металла и сварных швов с применением антенных решеток (АР).

В отличие от выборочной ультразвуковой толщинометрии применение автоматизированных сканирующих устройств (СУ) при контроле позволяет увидеть и зафиксировать полную картину состояния металла.

На рынке представлены различные средства для сплошной ультразвуковой толщинометрии на основе АР в режиме электронного сканирования (рис.

1), которые позволяют за один проход измерять толщину в полосе, ширина которой определяется количеством элементов в антенной решетке.

Применение электронного сканирования АР значительно экономит время по сравнению с механическим сканированием, что является важным фактором, в том числе для работы в условиях ионизирующего излучения.

• ООО «НПЦ «ЭХО+» были разработаны технологии и средства ультразвуковой толщинометрии. Работа велась по следующим направлениям:
• 1) сплошная ультразвуковая толщинометрия основного металла трубопроводов с применением антенных решеток;
• 2) ультразвуковая толщинометрия сварных соединений по схеме TOFD (Time-of-flight diffraction) с применением антенных решеток;
• 3) ультразвуковая толщинометрия сварных соединений методом цифровой фокусировки антенны с построением профиля донной поверхности.

Сплошная ультразвуковая толщинометрия основного металла трубопроводов

Объектами контроля (ОК) являются основной металл монометаллических трубопроводов, гибы и конусные переходы. Диапазон контролируемых толщин стенок трубопроводов составляет от 5,5 мм.

Измерение толщины проводится с использованием технологии ультразвуковых фазированных антенных решеток эхо-импульсным ультразвуковым методом с контактным способом ввода ультразвука с наружной поверхности трубопровода с использованием полуавтоматизированных сканирующих устройств.

Обеспечить относительно широкую полосу измерения толщины трубопровода позволила схема контроля, при которой АР движется вдоль оси трубопровода и ориентирована поперек направления сканирования (рис. 1). В процессе измерений применяются АР, установленные на плосковогнутые задержки, контактная поверхность которых имеет вогнутую форму (рис. 2).

При контроле используют продольную волну, сфокусированную на номинальную толщину ОК, и электронное сканирование, обеспечиваемое при подключении к дефектоскопу, поддерживающему технологию контроля фазированными антенными решетками (ФР).

Для проведения толщинометрии основного металла трубопроводов по предложенной схеме контроля было разработано механизированное двухкоординатное сканирующее устройство (СКУ) на магнитных колесах (рис. 3) с возможностью установки на трубопроводы с наружными диаметрами ∅ 159–426 мм, а также на гибы и конусные переходы.

1. Для работы с данными толщинометрии было разработано специализированное программное обеспечение (ПО), включающее следующие функции и возможности:
2. • построение карты толщины по данным толщинометрии;
3. • просмотр карты толщины по координатам X–Y и по срезу X/Y;
4. • значение толщины в каждой точке с формированием таблицы значений;
5. • возможность изменения сетки с соответствующим изменением количества столбцов/строк таблицы со значением толщины;
6. • поиск минимального значения толщины с фиксацией координат;
7. • возможность выдачи заключения;
8. • возможность применения фильтрации (медианная, сглаживающая);
9. • возможность объединения двух или нескольких файлов данных в один и просмотр общей карты толщины;
10. • представление карты толщины не зависит от метода сбора данных толщинометрии.

Интерфейс ПО представлен на рис. 4.

Для аттестационных испытаний метода был разработан образец диаметром 426 мм и толщиной стенки 25 мм, в котором были изготовлены плоскодонные отверстия, перпендикулярные поверхности образца, с различными диаметрами и высотами для определения. Погрешность измерений составила менее 0,2 мм (рис. 5).

Ультразвуковая толщинометрия сварных соединений (СС) по схеме TOFD (Time-of-flight diffraction) с применением антенных решеток

Объектом контроля по настоящему методу являются сварные соединения трубопроводов с наружными диаметрами от ∅ 159 мм и толщиной стенки от 5,5 мм.

Измерения проводятся с использованием технологий ультразвуковых фазированных антенных решеток ультразвуковым методом времяпролетной дифракции (TOFD), с контактным способом ввода ультразвука с наружной поверхности трубопровода с использованием полуавтоматизированных сканирующих устройств.

При контроле применяются АР и призмы, формирующие наклонный ввод продольной волны и обеспечивающие при подключении к дефектоскопу ФР режим электронного сканирования (рис. 6).

Одновременно проводятся измерения толщины в околошовной зоне с применением тех же АР, работающих в режиме электронного сканирования с углом ввода 0°, по времени прихода донного сигнала (рис. 7). Таким образом, обеспечивается широкая полоса измерения толщины.

Для перемещения антенных решеток используется однокоординатное сканирующее устройство с набором треков под диаметры ∅ 159; 219; 273; 325; 377 и 426 мм (рис. 8).

Для аттестационных испытаний метода в испытательном образце ∅ 426 х 25 мм были изготовлены имитации расточек сварных соединений.

Погрешность измерений в области околошовной зоны составила менее 0,6 мм, а в области сварного соединения – менее 1,0 мм (рис. 9).

По описываемому методу получают три карты толщины (околошовная зона с двух сторон СС и область СС), которые объединяют с помощью ПО и получают общую карту толщины.

Ультразвуковая толщинометрия сварных соединений методом цифровой фокусировки антенны с построением профиля донной поверхности

Для контроля толщины трубопроводов с неэквидистантными поверхностями разработана [1] технология построения профиля донной поверхности на основе ультразвукового метода с применением цифровой фокусировки антенны (ЦФА).

Метод основан на излучении в ОК ультразвуковых волн и регистрации этих ультразвуковых волн, отраженных от внутренних границ ОК, а также последующей цифровой обработке ЦФА [2] с формированием изображений из зарегистрированных сигналов.

Технология основана на применении двух антенных решеток (АР) с двумя одинаковыми призмами по двум схемам: по раздельной схеме и по совмещенной схеме (рис. 10).

Реализацию разработанной технологии построения профиля донной поверхности можно разделить на три основных этапа.

На первом этапе проводится сбор данных путем излучения и регистрации эхо-сигналов. Этот процесс называют методом двойного сканирования. Сканирование может выполняться как по раздельной, так и по совмещенной схеме.

При применении раздельной схемы одна из АР излучает эхо-импульсы в ОК каждым элементом независимо и последовательно. Вторая АР работает в режиме приемника всеми элементами одновременно.

В отличие от раздельной схемы при применении совмещенной каждая АР является и излучателем, и приемником, работающими аналогично.

• На втором этапе производится обработка принятых эхо-сигналов методом ЦФА и определяются шесть парциальных изображений, восстановленных по следующим акустическим схемам (рис. 10):
• 1) для поперечной волны – по раздельной схеме;
• 2) для продольной волны – по раздельной схеме;
• 3) для продольной волны, трансформировавшейся в поперечную при отражении от дна, – по раздельной схеме;
• 4) для поперечной волны, трансформировавшейся в продольную при отражении от дна, – по раздельной схеме;
• 5) для продольной волны – по совмещенной схеме;
• 6) для продольной волны – по совмещенной схеме.

На третьем этапе применяется алгоритм построения профиля донной поверхности. Здесь в качестве входных данных используются полученные на предыдущем этапе парциальные изображения.

Затем происходят их нормировка (выравнивание амплитуд относительно одного из изображений) и объединение в суммарное восстановленное изображение (рис. 11). Построенный профиль дна изображен на рис.

11 и наложен на суммарное восстановленное изображение.

На рис. 12 приведены примеры толщинометрии образцов с реальным эрозионно-коррозионным износом (ЭКИ) с построением карты толщины.

Заключение

1. Разработанные технологии позволяют своевременно обнаружить коррозионный износ, смещение кромок, утонения, провисания, разнотолщинность и т. д. при контроле объектов с неэквидистантными внешней и внутренней поверхностями, а также измерить геометрические параметры внутренней поверхности.

2. Предлагаемые технологии могут найти широкое применение в ультразвуковой дефектоскопии трубопроводов и других металлоконструкций в атомной энергетике, в инфраструктуре нефтегазового транспортного хозяйства, химическом машиностроении, судостроении при контроле основного металла, а также с неэквидистантными поверхностями объекта контроля.

3. Учет внутренней поверхности позволит повысить достоверность и эффективность автоматизированного эксплуатационного контроля ответственного оборудования за счет получения высококачественного изображения отражателей. Технология построения профиля донной поверхности даст импульс развитию автоматизированных методов распознавания и образмеривания несплошностей.

Ключевые слова: антенная решетка, цифровая фокусировка антенны, ультразвуковая толщинометрия сварных соединений, ультразвуковая толщинометрия сварных соединений методом TOFD, линейное сканирование, TOFD, ЦФА.

Авторы:

УДК 620.179.162:534.87В.В. Пронин, ООО «НПЦ «ЭХО+» (Москва, Россия).

Литература:

1. Патент RU № 2560754. Способ ультразвукового контроля профиля внутренней поверхности изделия с неровными поверхностями / Е.Г. Базулин, А.Х. Вопилкин, Д.С. Тихонов, В.В. Пронин. Патентообладатель: ООО «НПЦ «ЭХО+».

2. Базулин Е.Г., Коколев С.А., Голубев А.С. Применение ультразвуковой антенной решетки для регистрации эхосигналов методом двойного сканирования для получения изображений дефектов // Дефектоскопия. 2009. № 7. С. 18–32.

Ссылка для цитирования: Пронин В.В. Новые технологии ультразвуковой толщинометрии: от линейного сканирования до многосхемных методов цифровой фокусировки антенной решетки // Территория «НЕФТЕГАЗ». 2017. No 3. С. 28–33.

Ультразвуковая толщинометрия в Москве — СКБ Инжиниринг

Ультразвуковая толщинометрия – один из способов определения толщины стенок и других деталей объекта. На основании данного метода можно получить информацию о состоянии, остаточном ресурсе изделия, а также принять решение по обеспечению и поддержанию рабочего качества элемента.

Преимуществом ультразвуковой толщинометрии является высокая точность измерений, возможность исследования как металлических, так и не металлических изделий. Прибор позволяет проводить исследования в труднодоступных местах без вывода объекта из эксплуатации.

В нашей лаборатории есть все необходимое для проведения данных исследований: высокоточное оборудование и штат квалифицированных специалистов, которые осуществят анализ собранных данных и предоставят точный и независимый отчет.

Ультразвуковая толщинометрия – один из способов определения толщины стенок и других деталей объекта. На основании данного метода можно получить информацию о состоянии, остаточном ресурсе изделия, а также принять решение по обеспечению и поддержанию рабочего качества элемента. Преимуществом ультразвуковой толщинометрии является высокая точность измерений, возможность исследования как металлических, так и не металлических изделий. Прибор позволяет проводить исследования в труднодоступных местах без вывода объекта из эксплуатации.

В нашей лаборатории есть все необходимое для проведения данных исследований: высокоточное оборудование и штат квалифицированных специалистов, которые осуществят анализ собранных данных и предоставят точный и независимый отчет.

Лучшее оборудование

Вся работа лицензирована

Более 1000 клиентов

Квалифицированные специалисты

Ультразвуковая толщинометрия

от

Array
( [0] => Ультразвуковая толщинометрия [1] => 750
)

75 750

Адрес:

111141, г. Москва, ул. Плеханова д.7

Телефон:

+7 (495) 178-04-89

E-mail почта:

zakaz@skb-lab.ru

Ультразвуковая толщинометрия (УЗТ)

Ультразвуковая толщинометрия – основной метод, применяемый с целью оценки фактического значения толщины стенок элементов конструкций способом однократных измерений в местах, недоступных для измерения толщины механическим измерительным инструментом.

Приборы для проведения ультразвуковой толщинометрии

С помощью ультразвуковых толщиномеров может быть измерена толщина изделий из большинства конструкционных материалов, таких как металлы, пластики, керамика, композиты, эпоксидная смола и стекло, а также толщина слоя жидкости или биологических образцов.

Ультразвуковая толщинометрия имеет в настоящее время большое значение для получения информации о размерах объекта контроля – измерении толщины стенок труб, сосудов, резервуаров, корпусов морских и речных судов и других изделий, доступ к которым имеется только с одной стороны, а также принятии заключений об остаточном ресурсе эксплуатации изделий и управляющих решений по обеспечению качества продукции.

Основной способ измерения толщины – эхо-метод

Эхо-метод позволяет контролировать изделия при одностороннем доступе к ним. Это особенно ценно при проверке изделий, в которых отсутствует двусторонний доступ. Кроме того, чувствительность эхо-метода значительно выше теневого. В эхо-методе отражение даже 1 % энергии очень хорошо не только обнаруживается, но и измеряется.

Различают три вида задач при измерении толщины, которым соответствуют три группы приборов:

• Ручной контроль изделий с гладкими параллельными поверхностями, например изделий после их изготовления.
• Ручной контроль изделий с грубыми непараллельными поверхностями, например изделий, внутренняя поверхность которых поражена коррозией.
• Автоматический контроль в потоке (обычно труб).

Преобразователь – излучатель и приемник для целей ультразвукового контроля, действие которых основано на пьезоэлектрическом и электромагнитно-акустическом эффекте.

Виды преобразователей

Раздельные преобразователи в процессе контроля выполняют функции либо излучателя, либо приемника и их включают по раздельной схеме (пьезоэлемент подключен либо к генератору, либо к усилителю).

Совмещенные преобразователи включают по совмещенной схеме (пьезоэлемент соединен одновременно с генератором и усилителем) и они выполняют поочередно функции то излучателя, то приемника.

Раздельно-совмещенные преобразователи содержат два пьезоэлемента, включенных раздельно, но конструктивно объединенных в одном корпусе.

Раздельно-совмещенные преобразователи отличаются минимальным уровнем собственных шумов, очень малой мертвой зоной, высокой чувствительностью.

С их помощью можно добиться выравнивания чувствительности к дефектам, расположенным на разной глубине. Именно эти ПЭП наиболее часто Мы используем в работе по УЗТ.

Ультразвуковые толщиномеры: основные виды, производители, рекомендуемые модели

Ультразвуковые толщиномеры являются широко используемыми приборами неразрушающего контроля для высокоточного измерения толщины материала во всех сферах промышленности.

В отличие от микрометра и других механических измерительных приборов ультразвуковой толщиномер способен производить измерение толщины при одностороннем доступе к объекту. Ультразвуковые толщиномеры быстрые, надежные, компактные и универсальные.

Металлы, пластмассы, керамика, стекло и другие материалы легко могут быть измерены портативными ультразвуковыми толщиномерами с высокой точностью до 0,001 мм.

Ультразвуковой толщиномер – принцип измерения

Звуковая энергия может генерироваться в широком частотном спектре. Чем выше частота, тем выше уровень, который мы воспринимаем. Ультразвук представляет собой звуковую энергию на более высоких частотах, за пределами человеческого слуха.

Большинство ультразвуковых испытаний проводятся в диапазоне частот от 2,5 МГц до 15 МГц.

Какова бы ни была частота, звуковая энергия состоит из структуры организованных механических колебаний, проходящих через среду, такую как воздух или сталь, в соответствии с основными законами физики волн.

Ультразвуковые толщиномеры работают очень точно, измеряя, сколько времени требуется для звукового импульса, который был создан небольшим зондом, называемым ультразвуковым преобразователем, для прохождения через образец и отражения от внутренней поверхности или от дальней стены. Поскольку звуковые волны отражают границы между разнородными материалами, это измерение обычно выполняется с одной стороны в режиме «импульс / эхо».

Преобразователь содержит пьезоэлектрический элемент, который возбуждается коротким электрическим импульсом для генерации всплеска ультразвуковых волн. Звуковые волны проходят через тестовый материал пока не столкнутся с задней стенкой или другой границей. Затем отражения возвращаются к преобразователю, который преобразует звуковую энергию обратно в электрическую.

Прибор вычисляет толщину, основываясь на расчетах скорости прохождения звука, через испытуемый материал и выводит результат на экран. Существуют два типа преобразователей, которые могут использоваться в качестве ультразвукового толщиномера. Эти датчики представляют собой пьезоэлектрические и ЭМАП – датчики (ЭлектроМагнитно-Акустическое Преобразование).

Оба типа преобразователей излучают звуковые волны в материал при возбуждении. Обычно эти преобразователи используют заданную частоту, однако некоторые толщиномеры позволяют настраивать частоту, чтобы проверить более широкий диапазон материалов.

Стандартная частота, используемая ультразвуковым толщиномером, составляет 5 МГц.

Метод прямого контакта ультразвуковых толщиномеров типа импульсного / эхо-сигнала требует использования контактной жидкости, которая наноситься на исследуемый участок и устраняет зазор между преобразователем и тестируемой поверхностью объекта контроля, что обеспечивает передачу ультразвуковой волны в объект контроля.

В качестве контактной жидкости применяется вода, трансформаторное масло, пропиленгликоль, солидол и специализированные гели, не оставляющие жирных следов, так же можно использовать многие другие вещества и средства. 

Работа с ультразвуковыми толщиномерами отличается простотой настройки и использования, современные приборы имеют возможность сохранять результаты в памяти, выводить данные на компьютер и другие портативные устройства регистрации данных. 

Благодаря сочетанию удобного интерфейса меню и данных в памяти пользователи ультразвуковых толщиномеров имеют целый мир технологий, позволяющий получать высокоточные и экономичные измерения толщины для всех типов материалов.

Преимущества ультразвуковых толщиномеров

Ультразвуковые толщиномеры обладают множеством преимуществ по сравнению с механическими и оптическими методами измерения, они значительно улучшают контроль качества и мониторинг состояния объектов контроля экономичным и удобным для пользователей способом.

• Измерение с одной стороны: Ультразвуковые датчики требуют доступа только к одной стороне измеряемых объектов, таких как трубы, резервуары, полые отливки, большие металлические или пластиковые листы и другие объекты контроля, где другая сторона поверхности труднодоступна.
• Полностью неразрушающий метод: не требуется резка или разделение деталей, что позволяет значительно сократить затраты на измерение.
• Высокая надежность: современные цифровые ультразвуковые толщиномеры очень точные и надежные.
• Универсальность: все стандартные технические материалы могут быть измерены с помощью соответствующих установок калибровки, включая металлы, пластмассы, композиты, стекловолокно, керамика и резина. Некоторые модели ультразвуковых толщиномеров способны справляться с покрытиями, прокладками и т. п. Большинство приборов могут быть предварительно запрограммированы с несколькими настройками приложения.
• Широкий диапазон измерения: Ультразвуковые толщиномеры способны производить измерения в диапазоне с максимальным размером от 0,4 мм до 635 мм в зависимости от выбора материала и датчика. Точность качественных приборов может быть в пределах 0,01 мм.
• Простота в использовании: подавляющее большинство ультразвуковых толщиномеров используют простые предварительно запрограммированные установки и требуют минимального участия оператора. 
• Мгновенный ответ: измерения обычно занимают несколько секунд и отображаются как цифровое значение на экране прибора.
• Совместимость с программами регистрации данных и статистического анализа. Большинство современных ультразвуковых толщиномеров имеют как собственную память для результатов измерений, так и порты USB для переноса измерений на компьютер для ведения учета и дальнейшего анализа.
• Не требует лабораторных условий: большинство приборов имеют компактные размеры, автономное питание и могут использоваться в любых условиях.
• Относительно дешевое оборудование: цена на ультразвуковых толщиномеры доступна, на рынке присутствует большой выбор моделей на любой бюджет.

Сфера применения ультразвуковых толщиномеров

Ультразвуковые толщиномеры используется для контроля толщины металла во многих отраслях промышленности:

• Горная и трубопрокатная промышленность;
• Судостроительная промышленность — контроль толщины стали в различных местах судов и морских сооружений;
• Нефтегазовая сфера — мониторинг толщины стенок трубопроводов и резервуаров под давлением, подводных линий магистральных газопроводов, газовых и масляных резервуаров, а также насосных и клапанных корпусов различных сооружений;
• Строительство – для контроля толщины балок, опорных конструкций, на соответствие нормам;
• Автомобильная отрасль – контроль толщины деталей кузова и лакокрасочного покрытия;
• Авиастроение — измерение толщины стенок стальных деталей самолетов и иллюминаторов (окон) с односторонним доступом к испытуемому элементу;
• Другие отрасли промышленности.

Толщиномер металла ультразвуковой – особенности модельного ряда

Сегодня на рынке приборов неразрушающего контроля существует множество высокотехнологичных моделей ультразвуковых толщиномеров отечественного и зарубежного производства. В таком многообразии выбора моделей приборов потребителю бывает не просто выбрать модель, подходящую по набору функций и цене.

Каждая модель современного ультразвукового толщиномера обладает большим набором параметров. Для облегчения выбора нужной модели ультразвукового толщиномера была составлена сводная таблица некоторых популярных приборов и их ключевых параметров.

Обратившись в «Единый центр неразрушающего контроля» Вы можете быть уверены, что получите большой выбор качественных ультразвуковых толщиномеров по самым выгодным ценам, а также консультацию менеджера, который поможет выбрать прибор, оптимально подходящий под ваши задачи. У нас вы можете купить ультразвуковой толщиномер с гарантией или взять его в аренду, получить дополнительные услуги.  Чтобы заказать прибор Вы можете позвонить по телефонам, указанным в разделе «Контакты» или оформить заказ на сайте.

Мы осуществляем доставку по всей территории России, так же в 6 городах – Санкт-Петербурге, Москве, Казани, Екатеринбурге, Уфе и Красноярске есть возможность оперативно получить товар со склада или заказать доставку курьером в офис.

Возврат к списку

Гост р исо 16809-2015 контроль неразрушающий. контроль ультразвуковой. измерение толщины от 04 июня 2015

• ГОСТ Р ИСО 16809-2015
• ОКС 19.100
• Дата введения 2016-03-01
• 1 ПОДГОТОВЛЕН Федеральным государственным унитарным предприятием «Всероссийский научно-исследовательский институт оптико-физических измерений» (ФГУП «ВНИИОФИ») на основе собственного перевода на русский язык англоязычной версии международного стандарта, указанного в пункте 4
• 2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации N 371 «Неразрушающий контроль»
• 3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 4 июня 2015 г. N 555-ст

4 Настоящий стандарт идентичен международному стандарту ИСО 16809:2012* «Контроль неразрушающий. Ультразвуковое измерение толщины» (ISO 16809:2012 «Non-destructive testing. Ultrasonic thickness measurement», IDT).

________________

* Доступ к международным и зарубежным документам, упомянутым в тексте, можно получить, обратившись в Службу поддержки пользователей. — Примечание изготовителя базы данных.

Наименование настоящего стандарта изменено относительно наименования указанного международного стандарта для привидения в соответствие с ГОСТ Р 1.5-2012 (пункт 3.5).

При применении настоящего стандарта рекомендуется использовать вместо ссылочных международных стандартов соответствующие им национальные и межгосударственные стандарты, сведения о которых приведены в дополнительном приложении ДА

5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

6 ПЕРЕИЗДАНИЕ. Апрель 2019 г.

Правила применения настоящего стандарта установлены в статье 26 Федерального закона от 29 июня 2015 г. N 162-ФЗ «О стандартизации в Российской Федерации».

Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.gost.ru)

Стандарт ISO 16809:2012 Non-destructive testing — Ultrasonic thickness measurement был подготовлен Европейским комитетом по стандартизации (CEN) как EN 14127:2011 и принят подкомитетом SC 3 «Ультразвуковой контроль», технического комитета ISO/TC 135 «Неразрушающий контроль».

Настоящий стандарт устанавливает принципы ультразвукового измерения толщины металлических и неметаллических материалов на основе измерения времени прохождения ультразвуковых импульсов.

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты. Для датированных ссылок применяют только указанное издание ссылочного стандарта, для недатированных — последнее издание (включая все изменения).

ISO 5577, Non-destructive testing — Ultrasonic inspection — Vocabulary (Контроль неразрушающий. Ультразвуковой контроль. Словарь)

ISO 16811, Non-destructive testing — Ultrasonic testing — Sensitivity and range setting (Контроль не-разрушающий. Ультразвуковой контроль. Регулировка чувствительности и диапазона развертки)

EN 1330-4, Non-destructive testing. Terminology. Terms used in ultrasonic testing (Контроль неразрушающий. Терминология. Часть 4. Термины, используемые в ультразвуковом контроле)

1. В настоящем стандарте применены термины по ИСО 5577 и ЕН 1330-4.
2. Толщину детали или конструкции определяют путем измерения времени, необходимого для того, чтобы короткий ультразвуковой импульс, излучаемый преобразователем, прошел через толщину материала один, два или несколько раз.
3. Толщину материала вычисляют путем умножения известной скорости звука в материале на время прохождения и деления на количество прохождений импульса через стенку материала.
4. Этот принцип можно осуществить путем применения одного из следующих режимов (рисунок 1):
5. Режим 1: измерение времени прохождения от начального импульса возбуждения до первого эхо-сигнала, минус коррекция нуля для учета толщины протектора преобразователя, компенсации износа и слоя контактной среды (режим однократного эхо-сигнала).
6. Режим 2: измерение времени прохождения от конца линии задержки до первого донного эхо-сигнала (режим однократного эхо-сигнала линии задержки).
7. Режим 3: измерение времени прохождения между донными эхо-сигналами (многократные эхо-сигналы).
8. Режим 4: измерение времени прохождения импульса от излучателя до приемника в контакте с донной поверхностью (теневой метод).

•      А — передающий/принимающий преобразователь; А — передающий преобразователь; А — принимающий преобразователь; А — раздельно-совмещенный преобразователь; В — испытуемый объект; С — время прохождения акустического пути; D — отметка импульса передачи; Е-Е — донные эхо-сигналы; F — эхо-сигнал от границы раздела; G — задержка; Н — принятый импульс
•      Рисунок 1 — Режимы измерения
• Измерение толщины можно выполнить с помощью приборов следующих типов:
• a) ультразвуковые толщиномеры с цифровым дисплеем, на котором отображается измеренное значение;
• b) ультразвуковые толщиномеры с цифровым дисплеем, на котором отображается измеренное значение, и разверткой типа А (дисплей аналоговых сигналов);

c) приборы, предназначенные для обнаружения несплошностей с разверткой типа А. Прибор этого типа может содержать также цифровой дисплей для отображения значений толщины.

Выбор прибора ультразвукового измерения — согласно 6.4.

1. При ультразвуковом контроле используют преобразователи следующих типов, как правило, это преобразователи продольных волн:
2. — двухэлементные преобразователи (раздельно-совмещенные);
3. — одноэлементные преобразователи (совмещенные).

Выбор преобразователя — согласно 6.3.

Необходимо обеспечить акустический контакт между преобразователем(ями) и материалом, обычно такой контакт осуществляется с помощью жидкости или геля.

Контактная среда не должна оказывать неблагоприятного влияния на испытуемый объект, оборудование и не должна представлять опасности для оператора.

Информация о контактной среде, используемой в особых условиях измерения — согласно 6.6.

Необходимо выбрать такую контактную среду, которая подходит к состоянию поверхности и неровностям поверхности, чтобы обеспечить достаточный акустический контакт.

Ультразвуковой толщиномер калибруют на одном или нескольких настроечных образцах, представляющих измеряемый объект, т.е. с сопоставимыми размерами, материалом и конструкцией. Толщина настроечных образцов должна охватывать диапазон измеряемой толщины. Должна быть известна толщина настроечных образцов или скорость распространения звука в них.

Измеряемый объект должен обеспечить прохождение ультразвуковых волн через объект, а также иметь свободный доступ к каждому отдельному измеряемому участку. На поверхности измеряемого участка не должно быть грязи, смазки, ворсинок, окалины, сварочного флюса и брызг металла, масла или другого постороннего вещества, которое может мешать измерению.

Если на поверхности есть покрытие, оно должно хорошо прилипать к материалу. В противном случае его необходимо удалить.

При выполнении измерения через покрытие необходимо знать его толщину и скорость распространения звука в нем, если только не используется режим 3.

Оператор, выполняющий ультразвуковое измерение толщины в соответствии с настоящим стандартом, должен обладать базовыми знаниями в физике ультразвука, хорошим пониманием и подготовкой в области ультразвуковых измерений толщины. Кроме того, оператор должен иметь сведения об изделии (например, марку стали и т.д.).

Ультразвуковое измерение толщины должен выполнять квалифицированный персонал. Для подтверждения квалификации рекомендуется сертифицировать персонал в соответствии с ИСО 9712 или эквивалентным стандартом.

Применение режима эхо-импульсов означает, что ультразвуковой импульс должен пройти поверхность контакта между контролируемым объектом и преобразователем не менее двух раз: входя в объект и выходя из него.

Поэтому следует предпочесть чистый и ровный участок контакта размером не менее двукратного диаметра преобразователя. Плохой контакт приведет к потере энергии, искажению сигнала и акустического пути.

Для обеспечения ввода звука необходимо очистить поверхность и удалить отслаивающиеся покрытия с помощью щетки или шлифовки.

Нанесенные слои, такие как лакокрасочное покрытие, электролитическое покрытие, эмаль, могут оставаться на объекте, но лишь несколько типов измерительных приборов способны исключить эти слои из измерения.

Часто необходимо выполнять измерения толщины на корродированных поверхностях, например на резервуарах и трубопроводах. Для повышения точности измерения необходимо шлифовать контактную поверхность на участке размером не менее двух диаметров преобразователя. На этом участке не должно быть продуктов коррозии.

Следует принять меры предосторожности, чтобы не уменьшить толщину объекта ниже минимально допустимого значения (при этом шероховатость поверхности должна быть не хуже 40 мкм).

6.2.1 Общие положения

• Задачу ультразвукового измерения толщины можно разделить на две области применения:
• — измерение в процессе производства;
• — измерения остаточной толщины стенки в процессе эксплуатации.
• Каждая из этих областей применения характеризуется своими особыми условиями, требующими специальных методов измерения:
• a) в зависимости от толщины материала, следует использовать частоты от 100 кГц при прохождении через материалы с сильным затуханием до 50 МГц для тонких металлических листов;
• b) в случае использования раздельно-совмещенных преобразователей необходимо компенсировать время задержки в призме;
• c) на объектах с криволинейной поверхностью диаметр участка контакта преобразователя должен быть значительно меньше диаметра испытуемого объекта;
• d) точность измерения толщины зависит от того, насколько точно можно измерить время прохождения ультразвукового импульса, в зависимости от режима измерения времени (переход через нуль, между фронтами, между пиками), в зависимости от выбранного режима (с многократными эхо-сигналами, режим 3, точность выше, чем в режимах 1 и 2), в зависимости от частот, которые можно использовать (более высокие частоты обеспечивают более высокую точность, чем более низкие частоты, поскольку обеспечивают более точное измерение времени).

Ультразвуковой толщиномер – принцип работы, функции, покупка + видео

Ультразвуковой толщиномер считается самым популярным видом подобных устройств, благодаря своей доступности и простоте использования. Причем модификаций его существует множество, а значит, для себя найдут модель и профессионалы, и обыватели. Разберемся в особенностях этого прибора вместе с вами.

Ультразвуковой толщиномер – принцип измерения

Само название устройства уже намекает на то, что основным рабочим инструментом является звуковая волна УЗ-частот. Процесс измерения происходит довольно быстро, и описать его можно следующим образом.

На корпусе прибора имеется датчик, который чувствителен к ультразвуку, он встроен в зонд, который и приставляется к исследуемой поверхности.

Выбирается место, в котором нужно померить толщину покрытия, например, ЛКП, прижимаем зонд к выбранной точке, даем команду прибору нажатием кнопки.

Зонд испускает ультразвуковую волну, она проходит через покрытие, достигает поверхности, которая находится под ним, и отражает импульс обратно.

Обычно таким материалом является металл, очень часто это основное условие, предъявляемое к подложке, для удачного измерения. Отраженная волна попадает на датчик зонда, своеобразное эхо, и преображается в электрический импульс.

Дальше электроника оцифровывает его и анализирует, посредством формул вычисляет путь, т.е. толщину покрытия, которую успел пройти УЗ.

Этот принцип работает не только для покрытий с металлической подложкой, но и для измерения толщины самого металла. Просто анализируется импульс до тех пор, пока он не перестанет отражаться, это значит, что он прошел металл насквозь, отсюда и выдается результат.

А в целом, такие толщиномеры измеряют практически все популярные в быту и промышленности материалы: керамика, пластик, стекло и прочее.

Разрешение метода не допускает только измерение бумаги, дерева, пенопласта или бетонного слоя, потому что это либо слишком тонкие образцы, либо слишком широкие.

Примерный диапазон измерения начинается от 0,08 мм и достигает толщины 635 мм, точность самых лучших приборов находится в районе 0,001 мм. Все приборы такого класса редко совершают ошибку, которая превышает 3 %, даже самые бюджетные.

Специфика ультразвукового толщиномера

Первым и самым броским его достоинством считается неразрушающий способ снятия показаний. Сегодня крайне редко, кроме особых лабораторных условий, у нас есть возможность препарировать образец для исследования.

Мы не можем надрезать, стирать или процарапывать покрытие в глубину, чтобы потом замерять толщину повреждения. Именно поэтому УЗ-прибор стал настолько популярным во многих сферах.

Но он не единственный, кто не разрушает покрытие при измерении, чем же еще он привлек пользователей?

Читайте еще:   Переносная лампа для гаража – помощник при ночном ремонте

Действительно, это далеко не единственная его прелесть, и только благодаря другим достоинствам он стал, может не всегда лучшим, но оптимальным прибором как бюджетного класса (особенно популярен в этом потребительском диапазоне), так и многих профессиональных сфер. Например, еще одним существенным аргументом в его пользу является возможность измерять толщину покрытия или металла там, где доступна только одна сторона образца, то есть его нельзя зажать между измерительными болтами. Допустим, нам нужно измерять толщину трубы, естественно, приложить измерительные стержни с внешней стороны, а потом с внутренней, и снять измерение, мы не можем. Как раз с помощью УЗ толщиномера проблема решается, так как только внешней стороны нам вполне достаточно.

Двигаемся дальше, если вы уже просмотрели хоть один каталог измерительных приборов для толщины покрытий, то оценили компактность ультразвуковых толщиномеров. Самые простые, для хозяйственных нужд, вообще выглядят, как калькуляторы, и легко помещаются в кармане.

Редко вы встретите такую миниатюрность в линейке устройств с другим принципом действия. К тому же, вы уже догадались, что замеры делаются быстро, а грубой физической силы тут вовсе не понадобится, значит, измерить сможет даже девушка, никогда не специализировавшаяся в данной области исследований.

Отсутствие физических затрат и экономия времени записывается в очередные плюсы.

Да, самые простые толщиномеры не требуют навыков по обращению, но как же быть профессионалам, им вряд ли хватит минимальных запрограммированных функций.

В этом случае нужно купить более “умный” прибор, который имеет функции программирования на различные режимы и установки. И выбор таких приборов действительно велик, именно поэтому универсальность УЗ подхода в измерении является еще одним достоинством.

И, несмотря на заумность настройки профессионального прибора, снять измерения можно будет все также – буквально за секунду.

И последним приятным обстоятельством является возможность синхронизации с более организованными устройствами для обработки массивов данных, также часто встречается неплохой запас памяти и минимальные способности сбора статистики и в самом толщиномере. Но вывод и сбор результатов на компьютер, например, чтобы быстро обработать статистические данные, это существенный плюс. И хотя УЗ устройства не единственные с этой способностью, но, не обладай они ею, их популярность бы поубавилась.

Толщиномер металла ультразвуковой – особенности модельного ряда

Выбирая толщиномер металла ультразвуковой, можно немного запутаться, поэтому постараемся проследить эволюцию сложности приборов на линейке металлических измерителей.

Возможно, это упростит ход ваших рассуждений при покупке и поможет найти оптимальное соотношение нужного набора функций и цены. Начнем с самого простого представителя, серии А1207. Этот “малыш” самый доступный по цене, обладает минимальным набором функций, очень портативный.

Измеряет толщину стенок с довольно демократичными требованиями к их качеству, оценивается оно обычно шероховатостью и радиусом кривизны.

Его собратья серий A1208-1210 получают немного более широкий набор функций, это чаще заключается в разнообразии измеряемых материалов.

А модели еще более высокой пробы типа А1270 становятся умнее, приобретают в помощь от производителя специальные анализаторы, а также предъявляют к поверхности еще меньшие требования по качеству, даже могут потерпеть наличие зазора или ненужного для измерения покрытия. А значит, вам не нужно начисто вычищать и освобождать поверхность. Толщиномеры Булат 1S и Microgage обладают дополнительными функциями не только в измерении, но и в устройстве корпуса или расширенной комплектации, например, первый вариант имеет несколько датчиков, а вторая модель имеет защищенный корпус, что немаловажно для электроники, если работать приходится не в очень сухом помещении.

Читайте еще:   Нейлер – строительная экзотика!

Есть приборы не только высокой точности, но и с функцией А-скана, которая позволяет построить график исследования поверхности, например, серия 35.

 Так можно узнать и остаточную прочность металла, подверженного коррозии.

Еще более сложные приборы обладают собственными “мозгами”, способными собирать статистику и ее обрабатывать, хранить результаты, отличаются высокой точностью и широтой исследуемых материалов, например, 37DL PLUS, но и стоимость их довольно “кусачая”.

• Менеджер Андрей
• Распечатать

Ультразвуковая толщинометрия

Ультразвуковая толщинометрия основной метод, применяемый с целью оценки фактического значения толщины стенок элементов конструкций способом однократных измерений в местах, недоступных для измерения толщины механическим измерительным инструментом.

Наиболее часто используемые приборы ультразвуковые толщиномеры, которые измеряют время прохождения ультразвукового импульса от излучателя до противоположной поверхности объекта контроля и обратно к преобразователю.

Для проведения таких измерений доступ к противоположной поверхности объекта контроля не требуется.

Благодаря этому, если противоположная поверхность объекта контроля является труднодоступной или полностью недоступной, необходимость разрезать объект контроля (что требуется при использовании микрометра или штангенциркуля) отсутствует.

С помощью ультразвуковых толщиномеров может быть измерена толщина изделий из большинства конструкционных материалов, таких как металлы, пластики, керамика, композиты, эпоксидная смола и стекло, а также толщина слоя жидкости или биологических образцов.

Ультразвуковая толщинометрия имеет в настоящее время большое значение для получения информации о размерах объекта контроля измерении толщины стенок труб, сосудов, резервуаров, корпусов морских и речных судов и других изделий, доступ к которым имеется только с одной стороны, а также принятии заключений об остаточном ресурсе эксплуатации изделий и управляющих решений по обеспечению качества продукции.

Существуют два способа измерения толщины эхо-метод и теневой метод.

Эхо-метод позволяет контролировать изделия при одностороннем доступе к ним, что не возможно выполнить теневым методом измерения, так как излучатель и приемник располагаются друг на против друга на противоположных сторонах объекта измерения.

Поэтому применение эхо-метода особенно ценно при проверке изделий, в которых отсутствует двусторонний доступ. Кроме того, чувствительность эхо-метода значительно выше теневого.

• Для измерения толщины применяется три типа преобразователей раздельный, совмещенный, раздельно-совмещенный.
• — Раздельные преобразователи в процессе контроля выполняют функции либо излучателя, либо приемника и их включают по раздельной схеме (пьезоэлемент подключен либо к генератору, либо к усилителю).
• — Совмещенные преобразователи включают по совмещенной схеме (пьезоэлемент соединен одновременно с генератором и усилителем) и они выполняют поочередно функции то излучателя, то приемника.

— Раздельно-совмещенные преобразователи содержат два пьезоэлемента, включенных раздельно, но конструктивно объединенных в одном корпусе. Чаще всего для толщинометрии используются раздельно-совмещенные преобразователи они отличаются минимальным уровнем собственных шумов, очень малой мертвой зоной и высокой чувствительностью.

Специалистами ГБУ «ЦЭИИС» применяются ультразвуковые толщиномеры с раздельно-совмещенными преобразователями в рамках работы 1.3.

1 «Оценка соответствия сварных соединений конструкций требованиям технических регламентов и проектной документации» для измерения толщины закладных деталей, стенок труб, полок двутавров и др.

Данные о толщине свариваемых деталей необходимы для определения геометрических параметров сварного шва, при оценке соответствия сварных соединений конструкций требованиям технических регламентов и проектной документации.

Тем самым повышая качество и объективность контроля ГБУ «ЦЭИИС» выявляет узлы металлоконструкций с отклонениями от проектной документации приводящие к ослаблению прочности изделий и их возможному разрушению в процессе эксплуатации.

Автор статьи:

Инженер-эксперт С.В.Митин

Версия для печати