ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Бетой из "Ультразвуковой контроль материалов " Уже давно предлагалось прозвучивать автомобильные по-крыщки в ванне с водой с применением ультразвука колеблющейся частоты [1066, 1067, 907]. [c.620] Из природных каменных пород однородными и приблизительно одинаковыми во всех местах можно считать только плавленые камни вулканического происхождения. Все остальные породы резко различаются по затуханию и скорости звука. Например, по Малецкому [819], гранит в зависимости от размеров его зерен может иметь скорость звука от 1,7 до 5 км/с в этом же диапазоне располагаются и показатели для многих других каменных пород. Кроме того, на образцах получают другие значения, чем в пласте под землей, что объясняется горным давлением. Однако измерение давления по скорости звука слишком ненадежно, потому что оно колеблется в различных местах. [c.621] Затухание обычно бывает настолько высоким, что для ультразвуковых измерений могут быть использованы только частоты ниже 500 кГц. В случае слоев песка, суглинка и угля приходится опускаться уже в область слышимых частот, чтобы достичь глубины проникновения около 1 м. К тому же каменные породы нередко содержат небольшие трещины и включения, которые существенно снижают проницаемость для звука [818, 819, 1574]. [c.621] Ввиду плохой фокусировки луча при низких частотах в случае эхо-импульсного способа приходится отказаться от локализации (определения местонахождения) дефектов. Вместо этого в блоках с параллельными поверхностями могут быть выявлены грубые трещины и включения раздельными искателями при импульсном прозвучивании. [c.621] Луч [954] использовал эхо-импульсный способ на частоте 0,5 МГц в плотной породе под землей, чтобы проконтролировать трещиноватость и тем самым несущую способность имевшейся скалы—кварцита, подводного камня (К1ГГдез1е1п). Для этой цели в гладкий шпур вводили специальный искатель и обеспечивали акустический контакт прн помощи масла. Таким способом можио было изучить пространство диаметром в несколько метров вокруг шпура. На глубинах 1—2 м получили многочисленные эхо-нмпульсы, происходящие от трещин, а на большей глубине изображение на экране получалось четким (чистым). Однако при этом еще можно было четко различить эхо-импульс от параллельного шпура диаметром 40 мм, расположенного на расстоянии 1 м. В кварците были получены скорости звука около 6 км/с и значения затухания около 100 дБ/м при частоте 1 МГц. [c.621] На практике контроль природных каменных пород нашел применение лишь в очень ограниченном объеме. Напротив, измерения скорости звука и затухания на буровых образцах (кернах) для определения упругих констант и прочих свойств материала успешно применяются при фундаментальных исследованиях. На буровых кернах диаметром 20—40 мм и длиной 5— 100 мм можно проводить измерения на частотах 1—4 МГц продольными волнами и на частотах 1 МГц поперечными волнами методом прозвучивания. В исключительных случаях измеренияг могли быть проведены также и эхо-импульсным способом на частотах 1 и 2 М1 ц [1180]. [c.622] Под искусственными камнями в основном понимают огнеупорные кирпичи, для которых и раньше применяли ультразвуковой контроль. Для таких кирпичей, используемых для футеровки печей, ставится проблема выявить трещины, дефекты прессования и внутренние пустоты, а также по измеряемым показателям звука оценить технологические свойства — такие как пористость и прочность на сжатие в холодном состоянии. При умеренной пористости эти материалы достаточно проницаемы для прозвучивания на частотах от 0,05 до 0,5 МГц. Акустический контакт ввиду шероховатой поверхности при этом осуществляется при помощи пластичной смазки или клейстера, причем искатели целесообразно снабдить защитными колпачками нз резины, которые лучше подгоняются к шероховатостям поверхности. [c.622] В материалах с умеренной пористостью скорость звука может служить мерой величины пористости. Например, в одном материале с увеличением пористости от 20 до 30 % скорость, звука изменилась от 3900 до 3400 м/с. [c.622] В случае пористых кирпичей контроль или измерения возможны только по методу прозвучивания напротив, плотно обожженный клинкер и керамические материалы можно контролировать и эхо-импульсным способом на частоте 1 и 2 МГц, а иногда и при 4 МГц. [c.622] Вопросы контроля огнеупорных кирпичей, обожженного кирпича, кафельной и керамической плитки освещаются в работах [518, 1431, 1207, 301, 569, 1681, 27 —разделы К21 и К22]. [c.622] Прессованные угольные и графитовые блоки (материал,для электродов и стержней атомных реакторов) резко различаются по прозрачности для звука. В тех случаях, когда вообще было возможно контролировать электродные блоки (на частотах ниже 1 МГц), были обнаружены резко различающиеся скорости звука перпендикулярно и параллельно направлению пластин, а именно от 1,1 до 2,3 км/с и от 3,2 до 3,9 км/с. К трму же прозрачность для звука резко различалась в отдельных местах даже и без наличия крупных дефектов, так что выявление дефектов не всегда было возможным. [c.623] По вопросам контроля угля и графита см. работы [1357,-591, 345 1091, 262]. [c.623] Контроль на дефекты и испытание на прочность представляют -большой интерес и для крупных бетонных строительных элементов, отлитых непосредственно иа строительной площадке, и для полуфабрикатов, изготовленных на заводе. Неоднородность материала ограничивает применимые частоты диапазоном ниже 100 кГц, если требуется контролировать длины более 1 м. Однако при таких частотах уже нельзя получить столь резко сфокусированные звуковые пучки, какие являются обычными при контроле металлов. Чтобы достичь такой фокусировки, как у йска-теля на частоте 2 МГц при диаметре 25 мм в стали (т. е. угла раскрытия уо около 8°), в бетоне датчик (преобразователь) должен был бы иметь диаметр 350 мм при работе на частоте 100 кГц. Поэтому на практике работают с искателями, которые по размерам ненамного больше обычных, обеспечивая акустический.контакт вязким маслом, пластичной смазкой типа тавота, водосодержащими акустическими пастами, глицерино-каояино-выми суспензиями, смазочным мылом и т. п. Иногда искатели заливают прямо в бетон, если, например, ставится цель проводить длительные наблюдения. Имеются также искатели для сухого акустического контакта. [c.623] Для измерения толщины дорожных бетонных плит (при известной скорости звука) применяют совмещенные искатели [974], излучатель которых представляет собой мозаику из 14 преобразователей на частоте 200 кГц секторной формы с приемником в середине, работающим на резонансной частоте 5 МГц, Большинство приборов работают только с измерением времени прохождения звука при прозвучивании, иногда с цифровым показанием. [c.624] При контроле бетона основной интерес представляет измерение прочности на сжатие. Она определяет марку (качество) бетона. Этот показатель связан с модулем упругости В, но также еще и целым рядом влияющих факторов. Модуль может быть рассчитан с достаточной надежностью по продольной скорости звука. [c.624] По ЭТИМ данным можно проводить сравнительные испытания, если прочие влияющие факторы, например вид, количество и крупность добавок (наполнителя), водоцементное отношение, возраст, содержание влаги, арматура (если она есть) остаются постоянными. Абсолютное значение прочности можно получить только в сочетании с другими методами испытаний. [c.625] Некритическое применение и неуспешность при односторонней ориентации только на скорость звука дискредитировали данный способ. [c.625] На рис. 32.5 показано влияние водоцементного от-ношения для шести различных смесей 1 Е мент—песок— речной гравий. Пробы были отобраны в возрасте 28 дней и были насыщены влагой. [c.625] Банджи измерил также влияние арматуры на скорость звука. В продольном направлении (направлении прозвучивания) стальная арматура не оказывает влияние при ее диаметре до 5 мм, а в поперечном направлении — при диаметре до 20 мм. Приводятся поправочные коэффициенты в случае арматуры большего диаметра. [c.625] Вернуться к основной статье