Иммерсионные прямые совмещенные пьезоэлектрические преобразователи (ПЭП)  типа П211, изготавливаемые ООО “Прибор-Сервис” обеспечивают работу автоматизированных иммерсионных установок неразрушающего контроля АО ЧМЗ и других предприятий России. Объекты контроля (ОК), как правило, цилиндрические изделия  диаметром от 4 до 300 мм, изготовленные из различных металлов и сплавов со скоростью продольных колебаний от 3000 до 6500 м/с.

   Частотный диапазон ПЭП – от 2,5 МГц до 15 МГц. Используются пьезоэлементы (ПЭ) в форме диска диаметром от 3 до 30 мм, или в форме прямоугольника, вписанного в соответствующий диаметр. Формы поля ПЭП – фокусировка в «точку» ФТ (сферическая), фокусировка в «линию» ФЛ (цилиндрическая), нефокусированное НФ (плоский протектор). Длины фокусных расстояний F = 10-200 мм. Форма поля и величина F определяются формой и размерами ПЭ и конкретными требованиями контроля.

В качестве иммерсионной жидкости, обеспечивающей стабильную настройку ПЭП должна использоваться:

-    вода питьевая  ГОСТ Р 51232-98

-    температура не более 30°С

-    градиент температуры не более (1-2)°С/час.

В иммерсионной жидкости не допускается наличие посторонних частиц и/или газовых пузырей.

Предельное напряжение, поданное на ПЭП не более 1000 В на 1 мм толщины ПЭ.

   При выпуске ПЭП в производство, производителем фиксируются в паспорте на каждое изделие необходимые и достаточные для его эксплуатации характеристики:

-    номер проекта ПЭП (форма и габаритные размеры корпуса, кабель, разъем)

-    частота f, МГц (±10%)

-    чувствительность А, дБ (±3 дБ)

-   фокусное расстояние F (ФЛ, ФТ) или длина ближнего поля в воде N_B(НФ), мм (±10%).

-    длительность импульса τ₄₀ (-40 дБ), мкс. Стандартно τ₄₀=(5-10)/f. Длительность импульса указывается в виде дроби τ₊/τ_-. Где τ₊- длительность по положительным полупериодам, τ_-- длительность по отрицательным полупериодам.

-     длина фокусного пятна (ФЛ) Z_-3 на уровне (-3дБ), мм (±20%)

-     диаметр фокусного пятна (ФЛ, ФТ, НФ) Y_-3на уровне (-3дБ), мм (±30%)

-     дата изготовления.

В скобках указан примерный разброс параметров от среднего значения в изготавливаемой партии ПЭП

Частотные характеристики ПЭП и форма поля измеряются по установившейся мировой практике в соответствии как с отечественными (ГОСТ Р 55725-2013, ГОСТ Р 55808) , так и с зарубежными (Е1065, ЕN12668-2) стандартами. Типичные характеристики некоторых ПЭП и подробное описание процедур измерения представлены в журнале: Дефектоскопия №1, 2005г, стр.20-28 (сайт:defectoscopia.narod.ru). Входные и выходные характеристики ПЭП адаптированы к электроакустическим трактам установок контроля, используемым на АО ЧМЗ.

    Для иммерсионных установок неразрушающего контроля выпускаются следующие основные варианты конструкций  ПЭП:

 - ПЭП контроля сплошности (ПЭП КС).

 - ПЭП для дефектоскопии ОК в виде труб и прутков диаметром от 4 до 300 мм. Для ОК диаметром от 4 до 120 мм используются установки роторного типа, для ОК диаметром от 100 до 300 мм используются установки ванного типа с вращением ОК. При контроле труб используются волны Лэмба, поперечные или продольные волны в режиме эхо-метода. При контроле прутков используются продольные волны и /или поперечные волны в режиме эхо-метода или зеркально-теневого метода.

Многолетняя практика контроля труб на АО ЧМЗ показала, что в стенке трубы толщиной S, при длине поперечной волны в материале стенки λ_ПОП, возможно простое и эффективное возбуждение волн:

- поперечных при S≥(4-4,5) λ_ПОП

- волн Лэмба при S≤(0,5-2) λ_ПОП

В промежуточном диапазоне S=(2-4) λ_ПОП для получения устойчивых и чистых отражений от ИО, необходим подбор формы и размеров поля ПЭП и его частоты.

    Простая практическая теория возбуждения продольных и поперечных волн в цилиндрических ОК изложена в источниках: Контроль.Диагностика, № 5, 2009, стр.28-32, Контроль.Диагностика, 2007, №10, стр.27-35.

Следует отметить, что контроль внутренних продольных дефектов труб в роторных установках при возбуждении в стенке поперечной волны возможен только при условии:

                                                             D/S≥ 2/(1- C_ПП/С_ПР)

Где D-наружный диаметр трубы,S-толщина стенки трубы, С_ПП-скорость поперечных волн в материале трубы, С_ПР-скорость продольных волн в материале трубы.

    При несоблюдении этого условия для конкретного типоразмера и материала трубы необходимо использовать продольные волны.

 

 ПЭП для измерения наружного диаметра (ПЭП Д).

ПЭП для измерения наружного диаметра ОК в виде труб и прутков диаметром от 4 мм Используются продольные волны в режиме эхо-метода. Измерение по фронту или по пересечению нуля. Как правило, работают совместно с ПЭП для измерения толщины стенки, но могут использоваться и независимо.

 ПЭП для измерения толщины стенки ОК в виде труб (ПЭП ТС).

- ПЭП ТС-Р для измерения толщины стенки ОК в виде труб с помощью резонансного метода.

Используются продольные волны в непрерывном режиме качающейся частоты. Диапазон измерений толщины от 0,25 мм до 1,5 мм (для скорости продольных колебаний 6000 м/с).

- ПЭП ТС-Э для измерения толщины стенки ОК в виде труб с помощью эхо- метода.

Используются продольные волны в импульсном режиме. Измерение по фронту или по пересечению нуля. Диапазон измерений толщины от 0,8 мм  (для скорости продольных колебаний 6000 м/с): старт-поверхностный, стоп-первый эхо-сигнал от стенки.

Представлены 2 типичных паспорта ПЭП:
1. ПЭП № 34.22.31- ПЭП контроля толщины стенки эхо-методом труб Ø6-25 мм, с толщиной стенки 0,8-5 мм.
2. ПЭП №21.22.54-ПЭП контроля сплошности продольных дефектов труб Ø6-25 мм, с толщиной стенки 0,2-5 мм

      Номер паспорта ПЭП (слева-направо): первая цифра-номер паспорта в текущем месяце изготовления изделия, вторая цифра – месяц изготовления, третья цифра –год изготовления. Номер ПЭП (слева-направо): первая цифра-порядковый номер ПЭП в год изготовления, вторая цифра - год изготовления, третья цифра – краткий номер проекта ПЭП. Проект ПЭП - полный номер проекта изделия для заказа.

Гарантии изготовителя – один год с даты изготовления ПЭП. При выходе изделия из строя менее срока гарантии, потребитель должен выслать ПЭП изготовителю для подтверждения отклонений его характеристик от измеренных ранее значений. В случае подтверждения неработоспособности, изготовитель представит бесплатную замену ПЭП. Гарантии не распространяются на случай выхода из строя комплектующих, поставляемых внешними изготовителями. Например, выход из строя пьезоэлемента, вследствие отслоения электродов т.д.