С постоянным увеличением темпов развития промышленности Украины и стран СНГ вопрос контроля качества продукции при ее производстве и эксплуатации набирает все большую и большую актуальность. Для контроля толщины изделий широко используется метод ультразвуковой толщинометрии.
ООО "Ультракон-Сервис" разработала и предлагает на рынке три модели приборов данного типа: ультразвуковые толщиномеры ТУЗ-1, ТУЗ-2 и ТУЗ-5.
Ультразвуковые толщиномеры ТУЗ-1, ТУЗ-2 и ТУЗ-5 предназначены для измерения толщины изделий из конструкционных металлических сплавов, в том числе с корродированными поверхностями, при одностороннем доступе к ним, а также для измерения скорости распространения ультразвуковых колебаний (УЗК) в металлах при известной толщине.
Приборы позволяют измерять толщину в изделиях из любых материалов со скоростью распространения ультразвуковых колебаний (УЗК) в пределах от 3000 до 6500 м/c с затуханием УЗК на частоте 2,5 МГц до 0,1 дБ/см для ТУЗ-1 и от 100 до 9999 м/с с затуханием УЗК на частоте 5 МГц до 10 дБ/см для ТУЗ-2 и ТУЗ-5. При этом верхний предел измеряемой толщины будет определяться затуханием.
В настоящее время приборы используются во всех отраслях промышленности. С помощью ТУЗ-1, ТУЗ-2 и ТУЗ-5 измеряется толщина стенок трубопроводов, сосудов давления, котлов и других ответственных и особо опасных объектов, в том числе для определения степени коррозионного и эрозионного износа по остаточной толщине.
Особенности толщиномеров и их основные отличия
Особенностью ультразвуковых толщиномеров ТУЗ-2 и ТУЗ-5 является наличие автоматической компенсации времени пробега в призме ПЭП (так называемая калибровка "ноля" датчика), что упрощает процесс подготовки к работе, тогда как в ТУЗ-1 установка "ноля" датчика производиться вручную с использованием эталонной меры толщины. В качестве индикатора в ТУЗ-1 применен жидкокристаллический индикатор с подсветкой, в ТУЗ-2 и ТУЗ-5 - светодиодный индикатор с высокой яркостью свечения и высотой символа 15 мм. Это позволяет использовать приборы как в местах с малой освещенностью (при определении толщины внутри котлов, сосудов и пр.), так и при попадании на экран прямого солнечного света. Клавиатура - бензомаслостойкое пленочное герметичнозащищенное поле из 6 кнопок для ТУЗ-1 и 4 кнопок для ТУЗ-2 и ТУЗ-5. Питание электронной схемы приборов - аккумуляторное. В приборах предусмотрен режим индикации заряда аккумуляторов, что позволяет контролировать ресурс аккумуляторного блока перед выходом на участок. Приборы комплектуются зарядными устройствами, что позволяет заряжать аккумуляторный блок без извлечения его из приборов.
Другие особенности толщиномеров и их основные отличия приведены в Таблице 1.
Таблица 1. Особенности и основные отличия толщиномеров ТУЗ-1, ТУЗ-2 и ТУЗ-5
| Параметр | ТУЗ-1 | ТУЗ-2 | ТУЗ-5 |
| Диапазон измерения(по стали): | |||
| с применением всей номенклатуры преобразователей, мм | 0,6...300 | 0,6...300 | 0,6...300 |
| с преобразователем П112-10-6/2-Т-003, мм | 0,6...20,0 | 0,6...20,0 | 0,6...20,0 |
| с преобразователем П112-5-6/2-Т-003, мм | 1,2...100,0 | 1,2...300,0 | 1,2...300,0 |
| с преобразователем П112-2,5-12/2-Т-003, мм | 3...300 | 3...300 | 3...300 |
| Диапазон измеряемых скоростей распространения УЗК, м/с | 4000...6500 | 4000...6500 | 4000...6500 |
| Разрешающая способность измерения скорости УЗК, м/с | 1,0 | 1,0 | 1,0 |
| Разрешающая способность измерения толщины, мм | 0,1 | 0,1 | 0,1 |
| Дифференциальный режим измерений (измерение отклонения от заданного размера) | есть | нет | нет |
| Сканирование | есть | нет | нет |
| Сигнализация недопустимого утонения объекта контроля | есть | нет | нет |
| Калибровка "ноля" датчика | ручная | автоматическая | автоматическая |
| Сохранение в память результатов измерений | есть (2400 измерений) | нет | нет |
| Выход на ПЭВМ и возможность оформления протокола измерений | есть | нет | нет |
| Время непрерывной работы от полностью заряженных аккумуляторов, не менее, часов | 25 | 20 | 20 |
| Диапазон рабочих температур | от -10 до +45 °C | от -30 до +50 °C | от -30 до +50 °C |
| Степень защиты корпуса по ГОСТ 14254 | IP40 | IP64 | IP64 |
| Габаритные размеры электронного блока, мм | 164x84x30 | 126x85x35 | 64х89х36 |
| Масса электронного блока, не более, кг | 0,5 | 0,5 | 0,3 |
Принцип работы:
Принцип работы приборов основан на ультразвуковом импульсном эхо-методе измерения, который использует свойства ультразвуковых колебаний отражаться от границы раздела сред с разными акустическими сопротивлениями.
Передающая пьезопластина пьезоэлектрического преобразователя (ПЭП) раздельно-совмещенного типа излучает импульс УЗК через линию задержки (призму) в направлении наружной поверхности изделия, толщину которого нужно измерить. Импульс УЗК распространяется в изделии до противоположной поверхности, отражается от нее, распространяется в обратном направлении и, пройдя линию задержки (призму), принимается приемной пьезопластиной. В толщиномере автоматически производится измерение времени пробега между противоположными поверхностями стенки детали, которое прямо пропорционально толщине стенки и обратно пропорционально скорости звука в материале контролируемого изделия. Время распространения УЗК от одной поверхности изделия до другой и обратно связано с толщиной изделия зависимостью:
d=c·t/2,
где d - толщина контролируемого изделия;
с - скорость распространения УЗК в материале изделия;
t - время распространения УЗК от одной поверхности изделия к другой и обратно.
Электронный блок производит формирование высоковольтного зондирующего импульса для возбуждения ПЭП, усиление сигнала с выхода ПЭП, формирование и измерение временного интервала, соответствующего времени распространения УЗК от одной грани изделия до другой, математическую обработку полученной измерительной информации, хранение переменных и промежуточных результатов измерений, управление режимами работы прибора и индикацию результатов измерения непосредственно в единицах толщины.
Основные технические характеристики толщиномера:
Предельные значения параметров контролируемых объектов, ограничивающие область применения толщиномера ТУЗ-1 (для металлов):
| максимально допустимое значение параметра шероховатости со стороны ввода УЗК | Rz - 160 мкм |
| максимально допустимое значение параметра шероховатости со стороны, противоположной стороне ввода УЗК | Rz - 320 мкм |
| минимальный радиус кривизны поверхности со стороны ввода УЗК для: | |
| П112-10-6/2-Т-003 | 3 мм при толщине стенки 1 мм |
| П112-5-10/2-Т-003 | 10 мм при толщине стенки 2 мм |
| П112-2,5-12/2-Т-003 | 10 мм при толщине стенки 3 мм |
| максимальная непараллельность поверхностей | 3 мм на участке базовой длины 20 мм |
Предельные значения параметров контролируемых объектов, ограничивающие область применения толщиномеров ТУЗ-2 и ТУЗ-5 (для металлов):
| максимально допустимое значение параметра шероховатости со стороны ввода УЗК | Rz - 160 мкм |
| максимально допустимое значение параметра шероховатости со стороны, противоположной стороне ввода УЗК | Rz - 320 мкм |
| минимальный радиус кривизны поверхности со стороны ввода УЗК | 3 мм при толщине стенки 1 мм |
| максимальная непараллельность поверхностей | 3 мм на участке базовой длины 20 мм |
В заключении отметим, что ультразвуковые толщиномеры ТУЗ-1, ТУЗ-2 и ТУЗ-5 по своим техническим характеристикам не уступают аналогам в своем ценовом диапазоне. Малые габариты приборов, их автономность и перечисленные выше характеристики позволяют использовать приборы для различных задач контроля толщины при различных условиях.
Данные приборы приобретены многими предприятиями, например: Государственное предприятие "Завод им. Малышева", УМГ "ПРИКАРПАТТРАНСГАЗ", ОАО "ДнепроАЗОТ", Артемовский завод шампанских вин, Киевский метрополитен, предприятия "Укрзалізниці", предприятиня НАК "Нефтегаз Украины", Гостомельский стеклозавод, Львовтеплоэнерго, машиностроительные заводы, экспертно-технические центры, ТЭЦ, ТЭС, АЭС и многие другие. Эксплуатация приборов в различных условиях подтвердила их надежность.
Отметим ряд положительных достоинств приборов: простота управления и надежность в эксплуатации приборов, оперативность проведения измерений толщины изделий, возможность проведения измерений в труднодоступных местах.
В. П. Мищенко,
ООО «Ультракон-Сервис», г. Киев
