Эхо-импульсный метод широко используется при контроле рельсов для выявления дефектов сварки и поперечных трещин, развивающихся в головке рельсов в процессе их эксплуатации. Однако этот метод не позволяет обнаружить ряд дефектов, выявляемых зеркально-теневым методом.
По этому методу контроль можно выполнять: прямыми искателями по первому донному импульсу продольной волны; то же, по второму донному импульсу продольной волны; двумя наклонными искателями но донному импульсу поперечной волны; то же, по донному импульсу продольной волны. При любом способе контроля амплитуда эхо-импульса в процессе перемещения искателя несколько меняется из-за нарушений акустического контакта и спадает при обнаружении дефекта (рис. 88). Поэтому во всех случаях признак дефекта — уменьшение донного импульса в определенное, заранее заданное число раз. Чем крупнее дефект, тем существеннее ослабление донных импульсов, вызываемое этим дефектом.
Ослабление донного импульса можно оценить коэффициентом ослабления
(38) где — амплитуда донною импульса при oтсутствии дефекта;
U — минимальная амплитуда того же тонною импульса при расположении дефекта в зоне ультразвукового пучка.
Рис. 88. К контролю зеркально-теневым методом:
а — схема перемещения искателя; б — картина изменения амплитуды U1 первого донного эхо-сигнала при различных положениях X искателя
Рис. 89. Зависимость коэффициента ослабления Кс амплитуды донного импульса от глубины Н расположения дефекта при зеркально-теневом методе контроля: 1 — наклонный искатель α — 40"; 2 — то же, при α = 2 ; 3, 4 — прямые искатели по первому и второму донным импульсам
Коэффициенты выявляемости реальных дефектов, обнаруживаемых дефектоскопами в рельсах, уложенных в пути, меньше 0,6. Таким образом, по значению Кд в некоторых случаях можно оценивать размеры дефекта. При любом способе контроля выявляемость дефекта тем лучше, т. е. чувствительность тем больше, чем существеннее ослабление донного импульса, по которому ведется контроль. Зависимость коэффициентов ослабления донного импульса от глубины расположения дефектов видна из рис. 89.
Анализ способов показал [7]: чувствительность зеркально-теневого способа при наклонных искателях (прочие условия равны) меньше чувствительности способов, при которых используют прямые искатели;
при наклонных искателях чувствительность тем выше, чем меньше угол ввода ультразвукового луча в металл;
наименьшей чувствительностью при прочих равных условиях обладает способ, основанный на прозвучивании изделий поперечными волнами, излучаемыми наклонными искателями;
наибольшей чувствительностью обладает способ контроля по второму донному импульсу; чувствительность этого способа к дефектам, расположенным на малой глубине, приближается к чувствительности способа контроля прямым искателем по первому донному импульсу; чувствительность всех четырех способов возрастает с уменьшением глубины расположения дефекта и толщины изделия.
Рис. 96. Иллюстрация выявления дефектов при контроле но первому и второму донным импульсам
Помехоустойчивость способа контроля но второму донному импульсу к помехам из-за поперечных смещений искателей и местных непараллельностей поверхности катания головки и подошвы рельса не ниже помехоустойчивости при контроле но первому донному импульсу. Помехоустойчивость способа контроля по второму донному импульсу к местным непараллельностям из-за волнообразного износа рельса меньше помехоустойчивости способа контроля по первому донному импульсу.
Следовательно, способ контроля по второму донному импульсу по сравнению со способом контроля по первому донному импульсу обладает не только большей чувствительностью, но и в ряде случаев большей помехоустойчивостью. Поэтому при контроле по второму донному импульсу могут быть выявлены дефекты в рельсах с загрязненной поверхностью, не обнаруживаемые при контроле по первому донному импульсу (рис. 96).
Величина
характеризует помехоустойчивость способа отношений, определяя изменения отношения η при воздействии помехи.
Таблица 12
Сравнительные значения чувствительности Кс и коэффициента помех при различных способах контроля
Помехоустойчивость способа отношений существенно больше, чем у способов контроля по первому и второму донным импульсам, а чувствительность равна чувствительности контроля по первому лонному импульсу (табл. 12). Основные параметры зеркально-теневого метода контроля см. в табл. 10.
К основным измеряемым характеристикам выявленных при зеркальнотеневом методе контроля дефектов относят коэффициент выявляемости дефекта Кд и условную протяженность ∆L дефекта при заданной условной чувствительности дефектоскопа Ку.