Ультразвуковые пьезоэлектрические преобразователи

Пьезоэлектрические преобразователи (ПЭП) применяются в ультразвуковом НК, выступая в качестве излучателя и приемника ультразвукового импульса обрабатываемого УЗ дефектоскопом. Принцип действия ПЭП основан на пьезоэлектрическом эффекте – явлении возникновения электрической поляризации под действием механических напряжений.

Требования к УЗ ПЭП указаны в ГОСТ Р 55725-2013 - Преобразователи ультразвуковые пьезоэлектрические. Общие технические требования (взамен ГОСТ 26266-90) и ГОСТ Р 55808-2013 - Преобразователи ультразвуковые. Методы испытаний. (взамен ГОСТ 23702-90). Расширенный перечень нормативов касающихся УЗ ПЭП приведен в конце данной страницы. УЗ ПЭП можно условно классифицировать по следующим признакам:

По углу ввода колебаний различают:

  • Прямые преобразователи вводят и (или) принимают колебания по нормали к поверхности объекта контроля в точке ввода.
  • Наклонные преобразователи вводят и (или) принимают колебания в направлениях отличных от нормали к поверхности объекта контроля.

По способу размещения функций излучения и приема УЗ сигнала различают:

  • Совмещенные ПЭП где один и тот же пьезоэлемент, работает как в режиме излучения так и в режиме приема.
  • Раздельно-совмещенные преобразователи где в одном корпусе размещены два и более пьезоэлемента, один из которых работает только в режиме излучения, а другие в режиме приема.

По частоте колебаний

  • Высокочастотные УЗ ПЭП условно можно ограничить диапазоном 4-5 МГц, такую частоту обычно применяют при контроле мелкозернистых заготовок небольшой толщины (обычно менее 100мм) и сварных соединений толщиной менее 20мм.
  • Среднечастотные УЗ ПЭП с диапазоном частот 1,8-2,5 МГц. Преобразователи с данным диапазоном частот применяются для контроля изделий большей толщины и с большим размером частиц.
  • Низкочастотные УЗ ПЭП с диапазоном частот 0,5-1,8 МГц, используются для контроля заготовок с крупнозернистой структурой и высоким коэффициентом затухания, например чугуна, бетона или пластика.

По способу акустического контакта

  • Контактные ПЭП где рабочая поверхность соприкасается с поверхностью ОК или находится от нее на расстоянии менее половины длины волны в контактной жидкости.
  • Иммерсионные которые работают при наличии между поверхностями преобразователя и ОК слоя жидкости толщиной больше пространственной протяженности акустического импульса.

По типу волны возбуждаемой в объекте контроля:

  • Продольные волны - колебания которых происходит вдоль оси распространения;
  • Сдвиговые (поперечные) волны - колебания которых происходит перпендикулярно оси распространения;
  • Поверхностные волны (волны Реллея) - распространяющиеся вдоль свободной (или слабонагруженной) границы твердого тела и быстро затухающие с глубиной.
  • Нормальные ультразвуковые волны (волны Лэмба) – ультразвуковые волны, которые распространяются в пластинах и стержнях. Существуют симметричные и антисимметричные волны.
  • Головные волны – савокупность акустических волн возбуждаемых при падении пучка продольных волн на границу раздела 2 твердых сред под первым критически углом.

Смотрите так же статьи:

Выбор ультразвукового пьезоэлектрического преобразователя

Выбор преобразователя, зависит от параметров контролируемого объекта, таких как материал, толщина, форма и ориентация дефектов и т.д.

Выбор ПЭП по углу ввода (прямой или наклонный) выбирают исходя из схемы прозвучивания конкретного объекта. Схемы прозвучивания содержатся в государственных и ведомственных стандартах, а так же технологических картах контроля. В общем случае угол ввода выбирают таким образом, что бы обеспечивалось пересечение проверяемого сечения акустической осью преобразователя (прямым или однократно отраженным лучем). Выявление дефектов выходящих на поверхность наиболее эффективно обеспечивается при падении поперечной волны под углом 45 °±5° к этой поверхности.

Выбор ПЭП по схеме включения (совмещенный или РС) выбирается в зависимости от толщины изделия или расстояния зоны контроля от поверхности ввода. Прямые совмещенные ПЭП обычно применяют при контроле изделий толщиной более 50мм, а прямые РС ПЭП для контроля изделий толщиной до 50мм включительно, или приповерхностного слоя до 50мм.

Наклонные РС ПЭП в основном используются по совмещенной схеме включения. Наклонные РС ПЭП с поперечной волной используют преимущественно для контроля сварных соединений тонкостенных (до 9мм) труб диаметром не более 400мм (хордовые преобразователи). Наклонные РС ПЭП с продольной волной применяют для контроля соединений с крупнозернистой структурой и высоким уровнем шумов (аустенитные швы).

Выбор ПЭП по частоте колебаний, выбирается в основном исходя из толщины ОК и требуемой чувствительности контроля. Благодаря более короткой волне, высокочастотные преобразователи позволяют находить дефекты меньшего размера, тогда как УЗ волны низкочастотных ПЭП глубже проникают в материал, т.к. коэффициент затухания уменьшается с частотой. Низкочастотные ПЭП применяются при контроле крупнозернистых материалов и материалов с высоким коэффициентом затухания.

При выборе частоты надо учитывать, что ее увеличение вызывает:

  • увеличение ближней зоны
  • уменьшение мертвой зоны, связанное с уменьшением длительности свободных колебаний пьезоэлемента;
  • улучшение лучевой и фронтальной разрешающей способности;
  • сужение характеристики направленности;
  • увеличение коэффициента затухания и связанное с ним падение чувствительности на больших толщинах
  • увеличение уровня структурных шумов в крупнозернистых материалах; уменьшение уровня собственных шумов ПЭП, связанное с увеличением затухания звуковой волны в элементах ПЭП при возрастании частоты;

Далее приведены основные типы и характеристики преобразователей, наиболее часто применяемых в процессе ультразвукового контроля.

 

П111 - Прямые совмещенные преобразователи

Прямой совмещенный преобразователь (УЗ ПЭП) П111

Преобразователи типа П111 используются для дефектоскопии и толщинометрии изделий продольными волнами. На практике, прямые совмещенные преобразователи применяются для контроля листов, плит, валов, отливок, поковок, а также для поиска локальных утонений в стенках изделий. Преобразователи П111 используются для выявления объемных и плоскостных дефектов – пор, волосовин, расслоений и т.д. Характеристики ПЭП типа П111 приведены в таблице:



Обозначение УЗ ПЭП Эффективная частота, МГц Диапазон контроля по стали 40х13, мм Диаметр отражателя, мм Диаметр рабочей поверхности, мм Габаритные размеры, мм
П111-1,25-К20 1,25 ± 0,125 15 - 180 3,2 22 Ø 32х43
П111-2,5-К12 2,5 ± 0,25 10 - 180 1,6 14 Ø 22х35
П111-2,5-К20 2,5 ± 0,25 25 - 400 1,6 22 Ø 32х43
П111-5-К6 5,0 ± 0,5 5 - 70 1,2 9 Ø 19х32
П111-5-К12 5,0 ± 0,5 15 - 200 1,2 14 Ø 22х35
П111-5-К20 5,0 ± 0,5 15 - 200 1,2 22 Ø 32х43
П111-10-К6 10,0 ± 1,0 5 - 30 1,0 9 Ø 19х32

П112 - прямые раздельно-совмещенные преобразователи

П112 - прямые раздельно-совмещенные преобразователи

Контактные раздельно-совмещенные преобразователи, типа П112, как правило используются для применяются для определения остаточной толщины стенки изделий и для поиска дефектов, расположенных на относительно небольших глубинах под поверхностью. Толщина контролируемых П 112 объектов, как правило, находится в диапазоне от 1 до 30мм. Характеристики П112 приведены в таблице:



Обозначение УЗ ПЭП Эффективная частота, МГц Диапазон контроля по стали 40х13, мм Диаметр отражателя, мм Размеры рабочей поверхности, мм Габаритные размеры, мм
П112-2,5-12 2,5 ± 0,25 2 - 30 1,6 Ø 16 Ø 24 х 43
П112-5-6 5,0 ± 0,5 1 - 25 1,2 Ø 9 Ø 21 х 40
П112-5-12 5,0 ± 0,5 2 - 30 1,2 Ø 16 Ø 24 х 43
П112-5-3x4 5,0 ± 0,5 1 - 25 1,2 10 х 15 Ø 32 х 12 х 28

П121 наклонные совмещённые преобразователи

П121 наклонные совмещённые преобразователи

Наклонные преобразователи, типа П121, широко применяются в задачах контроля сварных соединений, листов, штамповок, поковок и других объектов. Преобразователи П121 позволяют выявлять трещины, объемные дефекты, такие как неметаллические включения, поры, непровары, усадочные раковины и т.п. С помощью преобразователей типа П121, как правило, определяются характеристики вертикально ориентированных дефектов. Характеристики и возможная маркировка П 121 одного из производителей приведены в таблице:


Условное обозначение Угол ввода по образцу СО-2, град Диапазон контроля по стали, мм Эффективная частота, МГц Стрела, мм Размер ПЭ, мм Размер рабочей поверхности, мм Габаритные размеры, мм
П121-1,8-40-М-002 40+-1,5 1…50 1,8+-0,18 9 8х10 24х12 33х16х25
П121-1,8-50-М-002 50+-1,5 1…50 1,8+-0,18 10 8х12 30х16 33х16х25
П121-1,8-65-М-002 65+-1,5 1…45 1,8+-0,18 12 8х12 32х16 33х16х24
П121-2,5-40-М-002 40+-1,5 0,7…50 2,5+-0,25 8 8х12 30х16 33х16х25
П121-2,5-45-М-002 45+-1,5 0,7…50 2,5+-0,25 8 8х12 30х16 33х16х25
П121-2,5-50-М-002 50+-1,5 0,7…50 2,5+-0,25 8 8х12 30х16 33х16х25
П121-2,5-65-М-002 65+-2 0,7…45 2,5+-0,25 10 8х12 32х16 33х16х25
П121-2,5-70-М-002 70+-2 0,7…35 5+-0,5 12 8х12 32х16 33х16х25
П121-5-40-М-002 40+-1,5 0,7…50 5+-0,5 5 5х5 20х16 20х16х16
П121-5-45-М-002 45+-1,5 0,7…50 5+-0,5 5 5х5 20х16 20х16х16
П121-5-50-М-002 50+-1,5 0,7…50 5+-0,5 5 5х5 20х16 20х16х16
П121-5-65-М-002 65+-2 0,7…40 5+-0,5 6 5х5 20х16 20х16х16
П121-5-70-М-002 70+-2 0,5…25 5+-0,5 7 5х5 20х16 20х16х16

П122 – наклонные раздельно-совмещенные преобразователи

П122 – наклонные раздельно-совмещенные преобразователи

Хордовые преобразователи типа П122 в основном применяют для контроля кольцевых сварных швов трубных элементов из сталей и полиэтилена диаметром от 14 до 219 мм. с толщиной стенки от 2 до 6 мм., используются контактные раздельно-совмещенные хордовые преобразователи. Применение преобразователей хордового типа особенно эффективно для контроля тонкостенных сварных швов от 2 до 4 мм.

Преобразователи типа П122 предназначены для контроля тонкостенных сварных швов, как правило из нержавеющих, малоуглеродистых сталей и сплавов алюминия Характерная особенность ПЭП – минимальная мертвая зона и фокусировка УЗ поля в определенном диапазоне толщин. Характеристики П 121 представлены в таблице:

Наименование Угол ввода Стрела Фокусное расстояние по оси Y (глубина) Фокусное расстояние по оси X УЗК сварных швов толщиной
П122-5,0-65-М 65о 7 мм 9 мм 13 мм 7 - 12 мм
П122-5,0-70-М 70о 7 мм 5 мм 10 мм 5 - 9 мм
П122-5,0-75-М 75о 7 мм 4 мм 9 мм 4 - 8 мм
П122-8,0-65-М 65о 5 мм 6 мм 9 мм 5 - 7 мм
П122-8,0-70-М 70о 5 мм 4 мм 8 мм 3 - 5 мм
П122-8,0-75-М 75о 5 мм 3 мм 7 мм 2 - 4 мм

Под заказ возможна поставка специальных преобразователей:

Для основных типов ПЭП в России принято буквенно-цифровое обозначение, которое формируется следующим образом:

  • первый знак – буква П – Преобразователь;
  • первая цифра – 1 – контактный, 2 – иммерсионный, 3 – контактно-иммерсионный;
  • вторая цифра – 1 – прямой, 2 – наклонный;
  • третья цифра – 1 – совмещенный, 2 – раздельно-совмещенный, 3 – раздельный;
  • кроме этого производители обычно указывают частоту, угол ввода, размер пьезоэлемента.

Схема обозначения ультразвуковых преобразователей приведена ниже

Обозначение ультразвуковых преобразователей

Помимо ГОСТ Р 55725-2013 и ГОСТ Р 55808-2013, ультразвуковым преобразователям посвящен ряд методических отраслевых документов, перечисленных в следующей таблице.

Отрасль промышленности Норматив
Химическая и нефтехимическая промышленность СТО 00220256-005-2005
СТО 00220256-014-2008
РДИ 38.18.016-94
Трубопроводы пара и горячей воды РД 34.17.302-97 (ОП-501)
РД 153-34-1-003-01
(РТМ-1с-2002)
Магистральные и промысловые газо и нефтепроводы СТО Газпром 2-2.4-083-2006
РД 19.100.00-КТН-001-10
Грузоподъемные механизмы РД РОСЭК-001-96
Гибы трубопроводов РД 34.17.418 (И№23 СД-80)
Оборудование атомных энергетических установок ПНАЭ Г-7-030(031, 032)-91
Контроль поковок, литых деталей и заготовок ОСТ 5.9675-88

Купить ультразвуковые пьезоэлектрические преобразователи и другие приборы неразрушающего контроля можно по официальной цене производителей с доставкой до двери в следующих городах: Москва, Санкт-Петербург, Екатеринбург, Саратов. Амурск, Ангарск, Архангельск, Астрахань, Барнаул, Белгород, Бийск, Брянск, Воронеж, Великий Новгород, Владивосток, Владикавказ, Владимир, Волгоград, Волгодонск, Вологда, Иваново, Ижевск, Йошкар-Ола, Казань, Калининград, Калуга, Кемерово, Киров, Кострома, Краснодар, Красноярск, Курск, Липецк, Магадан, Магнитогорск, Мурманск, Муром, Набережные Челны, Нальчик, Новокузнецк, Нарьян-Мар, Новороссийск, Новосибирск, Нефтекамск, Нефтеюганск, Новочеркасск, Нижнекамск, Норильск, Нижний Новгород, Обнинск, Омск, Орёл, Оренбург, Оха, Пенза, Пермь, Петрозаводск, Петропавловск-Камчатский, Псков, Ржев, Ростов, Рязань, Самара, Саранск, Смоленск, Сочи, Сыктывкар, Таганрог, Тамбов, Тверь, Тобольск, Тольятти, Томск, Тула, Тюмень, Ульяновск, Уфа, Ханты-Мансийск, Чебоксары, Челябинск, Череповец, Элиста, Ярославль и другие города. А так же Республики Казахстан, Белоруссия и другие страны СНГ.

Смотрите так же разделы – Ультразвуковые дефектоскопы, Ультразвуковые толщиномеры, Толщиномеры покрытий, Эталонные образцы для УЗКВ данном описании использованы материалы монографии Е.Ф.Кретова «Ультразвуковая дефектоскопия в энергомашиностроении» и учебного пособия для подготовки и аттестации контролеров по неразрушающим и разрушающим методам контроля.

Поиск

Лидеры продаж УК

Image Caption
Image Caption
Image Caption
Image Caption
Image Caption
Image Caption

Партнеры

ОПРОС:

Каких приборов не хватает в нашем ассортименте:

 
Design site - studio Oskole
Яндекс.Метрика