Оценка чувствительности дифракционно-временного метода ультразвукового контроля

Рассмотрен пример, показывающий возможность выявлять методами ультразвукового контроля дефекты, размер которых не превышает длину волны. В сварном соединении стальных деталей, выполненном контактной стыковой сваркой оплавлением, дифракционно-временным методом (TOFD) с использованием продольной волны на частоте 5 МГц, т. е. при длине волны около 1,2 мм, выявлен одиночный точечный дефект. Его наличие в сварном шве подтверждено с применением фазированных решеток. По результатам металлографического анализа определен тип дефекта — шлаковое включение округлой формы с гладкими краями и размерами около 1 мм. Показано, что в исследованном сварном шве в области сплавления также имеются локальные зоны с укрупненным зерном и равномерно распределенные случайным образом мелкие неметаллические включения со средним размером до 0,1 мм. Однако при ультразвуковом контроле эти структуры создавали лишь фоновый шум и не препятствовали обнаружению шлакового включения. Полученные данные подтвердили необходимую чувствительность (около 1 мм) для выявления точечных объемных дефектов методом TOFD. При этом фактические размеры дефектов не определяются.
EDN: EJGSKJ, https://elibrary/ejgskj

Литература

[1] Caulder A. Full matrix capture and total focusing method: the next evolution in ultrasonic testing. Mater. Eval., 2018, vol. 76, no. 5, pp. 591–597.

[2] Гинзел Э. TOFD. Дифракционно-временной метод ультразвуковой дефектоскопии. Москва, ДПК Пресс, 2021. 312 с.

[3] Вопилкин А.Х., ред. Неразрушающий контроль. Ультразвуковые методы. Цифровые когерентные технологии. Москва, Спектр, 2025. 640 с.

[4] Могильнер Л.Ю., Стекольщиков Я.А. Измерение размеров дефектов и физические ограничения цифровой обработки данных при ультразвуковой дефектоскопии эхо- и дифракционными методами. Дефектоскопия, 2025, № 9, с. 32–44.

[5] Ермолов И.Н., Ланге Ю.В. Неразрушающий контроль. Т. 3. Ультразвуковой контроль. Москва, Машиностроение, 2008. 864 с.

[6] Алешин Н.П., Григорьев М.В., Козлов Д.М. и др. Неразрушающий контроль качества сварных соединений трубопроводов, выполненных контактной сваркой оплавлением. Территория нефтегаз, 2015, № 11, с. 44–48.

[7] Алешин Н.П., Григорьев М.В., Крысько Н.В. Влияние конфигурации вершины источника дифракции на амплитуду ультразвукового дифрагированного сигнала. Сварка и диагностика, 2019, № 6, с. 19–21.

[8] Алешин Н.П., Крысько Н.В., Козлов Д.М. и др. Экспериментальное исследование дифракции упругих волн на модели трещины. Дефектоскопия, 2021, № 1, с. 15–22, doi: https://doi.org/10.31857/S0130308221010024

[9] Кучук-Яценко С.И., Радько В.П., Казымов Б.И. и др. Особенности обнаружения дефектов при ультразвуковом контроле соединений труб, выполненных контактной сваркой оплавлением. Автоматическая сварка, 2007, № 1, с. 39–43.

[10] Могильнер Л.Ю., Козлов Д.М. Новые направления ультразвукового контроля стыков, выполненных контактной сваркой оплавлением. Электрометаллургия, 2025, № 13, с. 27–39.

[11] Cоснин Ф.Р., Клюев В.В., ред. Неразрушающий контроль. Т. 1. Кн. 1. Визуальный и измерительный контроль. Кн. 2. Радиационный контроль. Москва, Машиностроение, 2008. 560 с.

[12] Ginzel E. Phased array ultrasonic technology. Eclipse Scientific, 2013. 348 p.

[13] Новиков И.И. Теория термической обработки металлов. Москва, Металлургия, 1978. 392 с.

[14] Карпов Е.Ю. Исследование наследственности видманштеттова феррита и разработка мероприятий по повышению качества стального литья. Автореф. дисс. … канд. тех. наук. Волгоград, ВолГТУ, 1997. 19 с.

[15] Cottura M., Appolaire B., Finel A. et al. Phase field study of acicular growth: role of elasticity in Widmanst?tten structure. Acta Mater., 2014, vol. 72, pp. 200–210, doi: https://doi.org/10.1016/j.actamat.2014.03.045

[16] Муравьев В.В., Зуев Л.Б., Комаров К.Л. Скорость звука и структура сталей и сплавов. Новосибирск, Наука, 1996. 181 с.

[17] Волкова Л.В., Муравьева О.В., Муравьев В.В. Неравномерность акустической анизотропии толстолистового стального проката. Сталь, 2021, № 5, с. 36–41.