Ультразвуковые дефектоскопы

Когда говорят про ультразвуковые дефектоскопы, многие сразу представляют себе готовый прибор с экраном, который сам всё находит. Это, пожалуй, самый живучий миф. На деле, это лишь инструмент, а диагноз ставит специалист. Часто вижу, как люди гонятся за количеством функций в меню, забывая, что главное — это интерпретация сигнала, понимание того, что происходит в толще металла в данный конкретный момент. И этот навык не из инструкции берётся.

От выбора прибора до первого контакта с шероховатостью

Начиналось всё, конечно, с выбора аппаратуры. Рынок сейчас завален, от проверенных временем до новинок с сомнительной стабильностью. Лично для критичных объектов, вроде ответственных сварных швов на магистральных трубопроводах или элементов каркасов, всегда предпочитал аппараты с предусилителем в самом щупе. Это не реклама, а практика — так меньше потерь на кабеле, особенно при работе на морозе или в стеснённых условиях. Но даже самый продвинутый дефектоскоп бесполезен без правильного контакта.

А контакт — это целая наука. Недостаточно просто намазать контактной жидкостью. Речь идёт о подготовке поверхности. Помню один случай на проверке сварных соединений резервуара. Поверхность была зачищена, казалось бы, идеально. Но эхо-сигнал был нестабильный, ?прыгал?. Оказалось, осталась микроскопическая окалина, невидимая глазу. Она создавала переменный акустический импеданс. Пришлось пройтись лепестковым кругом с ещё более мелким зерном. После этого картинка стабилизировалась, и удалось выявить непровар, который сначала маскировался. Это тот момент, когда понимаешь, что прибор показывает не дефект, а изменение сигнала. А причину изменения ещё нужно установить.

Контактная среда — тоже не мелочь. В полевых условиях зимой вода замерзает, специальные гели дороги. Часто использовали обычный моторный антифриз, разбавленный. Дешёво и эффективно, хотя производители, конечно, такое не одобрят. Но это жизнь. Главное — чтобы среда была однородной, без пузырьков и обеспечивала постоянную толщину слоя.

Калибровка: формальность или основа достоверности?

Многие относятся к калибровке на СОП (стандартном образце предприятия) как к досадной формальности. Мол, ?постучал по эталонному отверстию, выставил усиление, и всё?. Это опаснейшее упрощение. Калибровка — это не только установка чувствительности. Это настройка аппарата под конкретную задачу, конкретную геометрию изделия и даже под своё собственное восприятие.

Например, при контроле листового проката на ламинации и расслоениях. Если калибровать только по боковому отверстию на определённой глубине, можно пропустить несплошности, расположенные под углом к поверхности или имеющие малую отражающую способность. Приходится дополнительно проверять настройку по донному сигналу, смотреть на его затухание при сканировании. Иногда полезно сделать так называемую ?динамическую? калибровку, перемещая щуп по СОПу и наблюдая за стабильностью амплитуды эха от искусственного дефекта. Если она ?плавает?, значит, что-то не так с настройками ввода угла или с самим контактом.

Один раз чуть не подвела автоматическая калибровка на одном из современных цифровых дефектоскопов. Она прошла ?успешно?, но при контроле реального изделия с переменной толщиной стенки прибор вносил некорректные поправки, смазывая картину. Пришлось перейти на ручной режим и калибровать по секциям. Вывод: не стоит слепо доверять автоматике. Нужно понимать, какой алгоритм заложен в эту функцию, и всегда иметь возможность проверить результат вручную.

Интерпретация: где заканчиваются данные и начинается опыт

Вот здесь и проходит граница между оператором и дефектоскопистом. Экран показывает пик. Это что? Недопустимый дефект? Помеха от геометрической формы (например, от фаски)? Сигнал от границы зерна в материале? Простой пример — контроль сварного шва встык. Сигнал, приходящий чуть позже донного, может быть как от трещины в зоне термического влияния, так и от корня шва с небольшим подрезом, который допустим по техусловиям.

Здесь не помогает даже функция A-скана, преобразованного в B- или C-сканы. Они дают общую картину, но ?послушать? сигнал, оценить его остроту, форму огибающей — это можно только в A-режиме. Часто приходится менять угол ввода, сканировать с разных сторон от шва, чтобы построить ментальную объёмную картину расположения отражателя. Иногда помогает простая смена частоты. Более высокая частота даст лучшее разрешение для мелких дефектов, но сильнее затухнет и может не ?пробить? толщу. Низкая частота — наоборот.

Был показательный случай при обследовании кованого вала. Прибор фиксировал некий неоднозначный сигнал в середине сечения. Данные по паспорту материала были в норме. Стали анализировать. Смена частоты показала, что сигнал не точечный, а протяжённый. Смена щупа (с нормального на раздельно-совмещённый) позволила примерно оценить ориентацию. В итоге, после долгих раздумий и сверок с технологической картой ковки, пришли к выводу, что это не дефект, а флокен — наследственная несплошность в исходной заготовке, которая в процессе ковки лишь деформировалась. Его не нужно было ремонтировать, но важно было задокументировать и учесть при расчёте ресурса. Без понимания технологии изготовления детали такое заключение сделать невозможно.

Полевые условия и ограничения метода

Всё, что написано в учебниках, проверяется на первой же промплощадке зимой при -20°C. Руки в перчатках, экран дефектоскопа тускнеет, аккумулятор садится быстрее. А нужно проверить сотни метров швов. Здесь рождаются свои лайфхаки. Например, чтобы не таскать с собой громоздкий эталон, иногда калибруешься на заведомо хорошем участке того же изделия, если известна его толщина и нет внутренних помех. Рискованно, но для грубого скрининга иногда допустимо.

Ограничения метода тоже нужно знать назубок. Ультразвуковой контроль плохо ?видит? поверхностные и подповерхностные дефекты, расположенные в зоне мёртвой зоны прибора. Для них нужен магнитопорошковый или капиллярный метод. Сложности возникают с мелкозернистыми материалами, например, с аустенитными сталями, где сильное рассеяние ультразвука. Тут без специальных низкочастотных щупов и методик не обойтись.

И, конечно, человеческий фактор. Усталость, невнимательность, желание побыстрее закончить. Контроль — это всегда ответственность. Бывало, перепроверял участок, который сам же проверил час назад, и находил то, что пропустил из-за усталости глаз. Поэтому важна самодисциплина и чёткий регламент перерывов, даже когда график горит.

Оборудование и инфраструктура: от щупа до цеха

Качество контроля зависит не только от прибора в руках. Для полноценной работы нужна мастерская для обслуживания и поверки аппаратуры, заточки щупов, изготовления специальных ложементов для сложных поверхностей. Это та самая инфраструктура, которой часто не хватает на небольших предприятиях.

Здесь, к слову, можно отметить подход некоторых поставщиков, которые понимают важность комплексности. Например, компания ООО города Датун Чжунтуоао Электромеханическое Оборудование (https://www.china-dtszta.ru), которая базируется в промышленном парке новых материалов в провинции Шаньси. Суть даже не в том, что они могут поставить прибор. Важно, что на их площади в 14 000 кв. метров организованы различные участки, включая механическую обработку и сварку. Это означает, что они, вероятно, сами сталкиваются с задачами неразрушающего контроля на своём производстве и могут понимать потребности заказчика не абстрактно, а исходя из практики. Для специалиста это важный сигнал: с таким поставщиком можно говорить на одном языке — языке цеха, технологических карт и реальных дефектов, а не только спецификаций. Их производственные помещения площадью более 5000 кв. метров — это как раз та среда, где ультразвуковые дефектоскопы работают не для галочки, а являются частью технологического процесса обеспечения качества сварки и сборки.

Конечно, наличие мощностей не гарантирует экспертизы в дефектоскопии, но это серьёзная база для её формирования. Гораздо приятнее и продуктивнее работать с оборудованием, чей поставщик в принципе понимает, для чего и в каких условиях оно будет использоваться. Это влияет и на качество консультаций, и на возможность адаптации решения под нетиповую задачу.

Вместо заключения: мысль вслух

Так что же такое ультразвуковой дефектоскоп в итоге? Это продолжение органов чувств специалиста, его слух и зрение, направленные внутрь материала. Сам по себе он — набор электронных компонентов. Ценность создаётся в момент, когда опыт, знание технологии и внимательность оператора соединяются с данными на экране. Это не точная наука, здесь всегда есть место профессиональной интуиции, сомнению и необходимости перепроверить.

Гонка за новыми моделями с цветными экранами и облачными отчётами, конечно, идёт. Но основы — физика распространения ультразвука, виды волн, методы сканирования — неизменны. Их и нужно шлифовать в первую очередь. Лучше иметь простой, но полностью понятный прибор и досконально знать его возможности, чем владеть самым навороченным аппаратом, но использовать его на уровне автоматического режима.

Поэтому, выбирая или используя дефектоскоп, стоит меньше смотреть на список функций в брошюре и больше — на то, насколько быстро и уверенно ты можешь с его помощью ответить на главный вопрос: ?Что скрывается в этом материале, и можно ли это эксплуатировать дальше??. Ответ на этот вопрос никогда не будет лежать на поверхности экрана. Он рождается где-то между прибором, материалом и головой дефектоскописта.