Способ ультразвукового контроля материалов

 

Изобретение относится к неразрушающим испытаниям акустическим методом и может быть использовано для контроля материалов в строительной и других отраслях промыпшенности. Цель изобретения - повышение достоверности контроля за счет учета зависимости коэффициента прохождения ультразвука в материале от наличия в нем трещин и величины их раскрытия. В предлагаемом способе определяют зависимость коэффициента прохождения ультразвука через образец от амплитуды излучаемой ультразвуковой волны, и выявляют скачкообразные увеличения коэффициента прохождения ультразвука , по которым судят о наличии трещин и величине их раскрытия. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИМ (su 4 С 01 N 29/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

К Д ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4230351/25-28 (22) 15. 04. 87 (46) 30. 11. 88. Бюл. У 44 (71) Всесоюзный научно-исследовательский проектный и конструкторский институт горного дела цветной металлургии (72) В. Н.Попов, P.Ø. Бекзантеев, А. Б.Чачкис, Б.В. Несмеянов, Г. Н .Городничев, Ю.В,Пастухова и И.В.Бирюков (53) 620. 179. 16(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

16 607137, кл. С 01 N 29/04, 1978.

Авторское свидетельство СССР

9 302658, кл. G 01 N 29/04, 1971. (54) СПОСОБ УЛЬТРАЗВУКОВОГО КОНТРОЛЯ

МАТЕРИАЛОВ

„„SU„„1441297 А 1 (57) Изобретение относится к неразрушающим испытаниям акустическим методом и может быть использовано для контроля материалов в строительной и других отраслях промышленности.

Цель изобретения — повышение достоверности контроля за счет учета зависимости коэффициента прохождения ультразвука в материале от наличия в нем трещин и величины их раскрытия.

В предлагаемом способе определяют saвисимость коэффициента прохождения ультразвука через образец от амплитуды излучаемой ультразвуковой волны, и выявляют скачкообразные увеличения коэффициента прохождения ультразвука, по которым судят о наличии трещин и величине их раскрытия. 3 ил.

1441297

Изобретение относится к неразрушающим испытаниям акустическим методом и может быть использовано для контроля материалов в строительной и других отраслях промипленности.

Цель изобретения — повышение достоверности и информативности контроля за счет учета зависимости коэффициента прохождения ультразвука в мате- щ риале от наличия в нем трещин и величины их раскрытия, На фиг. 1 представлена блок-схема устройства для ультразвукового контроля материалов на фиг. 2 и 3— 15 зависимость коэффициента прохождения ультразвука от амплитуды излучаемой ультразвуковой волны соответственно для образцов с одной и тремя трещинами, 2Î

Устройство содержит последовательно соединенные генератор 1 возбуждающих импульсов и излучающий электроакустический преобразователь 2, первый пиковый вольтметр 3, вход которо- 25 го подключен к выходу генератора 1 возбуждающих импульсов, приемный электроакустический преобразователь

4 и второй пиковый вольтметр 5, подключенные к приемному электроакустическому преобразователю 4, последовательно соединенные регулируемый усилитель 6, выход которого подключен к второму пиковому вольтметру 5, блок 7 сравнения, второй вход которого подключен к выходу генератора

1 возбуждающих импульсов, и сигнализатор 8 дефектов. Кроме того, на чертеже показан исследуемый образец

9.с трещиной 10. 40

Способ осуществляют следующим об"

PGSOM ь

Генератор 1 импульсов возбуждает электроакустический преобразователь

2, которьй излучает в исследуемый образец импульсные акустические сиг- налы. Прошедшие через объект сигналы принимаются электроакустическим преобразователем 4 и усиливаются усилителем 6. С помощью первого пикового вольтметра 3 и второго пикового вольтметра 5 измеряют амплитуду излученной в образец и прошедшей через образец ультразвуковых волк.

Указанные измерения осуществляют в процессе монотонного увеличения амплитуды излучаемой в образец ультразвуковой волны и определяют зависимость коэффициента прохождения ульт- . развука от амплитуды излучаемой ультразвуковой волны. По скачкообразному увеличению коэффициента прохождения ультразвука судят о наличии трещины в образце материала, а по амплитуде излучаемой ультразвуковой волны, соответствующей скачкообразному увеличению коэффициента прохождения, судят о величине раскрытия трещины.

Величину раскрытия трещины (е) вычисляют по формуле

33, d=A„ e где А — амплитуда излучаемой ульткр развуковой волны; — коэффициент затухания ультразвука в образце;

1 — расстояние от точки возбуждения ультразвуковой волны в образце до трещины.

С помощью блока 7 сравнения и сигнализатора 8 дефектов может осуществляться автоматическая регистрация дефектных образцов.

Пример. Для обнаружения трещины в контролируемом объекте проводят его акустическое прозвучивание и определяют коэффициент D прохождения ультразвуковой волны при монотонном увеличении амплитуды А излучаемой в образец ультразвуковой волны. Получают зависимость Э = f (A>).

Пример таковй зависимости для .объекта с одной трещиной представлен на фиг. 2, На графике можно выделить три участка.

Участок 1. Коэффициент прохождения D не зависит от амплитуды А> излучаемой в образец ультразвуковой волны. Величина D значительно меньше значения коэффициента прохождения для ненарушенного объекта D<.

Вывод. Контролируемый объект содержит дефект (дефекты). Достоверно определить характер дефекта и его параметры затруднительно.

Участок 2. Коэффициент D резко возрастает с увеличением амплитуды Ац.

Вывод. Контролируемый объект содержит дефект в виде трещины.

Увеличение коэффициента прохождения D обусловлено изменением механизма передачи энергии акустической волны через трещину при амплитудах колебаний, соизмеримых с величиной раскрытия трещины. В этом случае энергия передается в основном не через заполнитель трещины, а непосредственУчасток 3. Коэффициент прохождения Э практически не зависит от амплитуды Ац. Его величина асимптотически приближается к значению коэффициента прохождения в образце в отсутствие трещин.

Вывод. Если D D, то объект не содержит дефектов, кроме обнаруженной трещины. Если D- < D„, то объект содержит еще дефекты, причем если это тоже трещины, то зависимость

40

3 144129 но от одной стенки к другой. Для on ределения величины d раскрытия трещины вычисляют амплитуду колебаний непосредственно примыкающих к ней час5 тиц, которая зависит от амплитуды

А„„ излучаемой в образец ультразвукоВоН волны и затухания ультразвука (31 ) в .материале контролируемого образца, причем расстояние 1 от излу- 10 чателя ультразвука до обнаружения трещины определяется известным способом, например эхо-методом. Величина

d может выражаться как в условных единицах (при определении А „ с помо- 15 щью пикового вольтметра), так и в единицах длины (в этом случае А„ определяется произведением показанйя пикового вольтметра П„ри коэффициента К преобразования излучателя). 20 кр

Пример расчета. Участок 2 (фиг.2) начался при показании пикового вольтметра U 100 В. Коэффициент преобКр

-5 равоваиия излучателя К„= 2 "10 мм/В.

Расстояние от излучателя до трещины 25

1 = 1 см. Коэффициент затухания в о

A материале объекта о = 0,05 см

-80 -5

d U К е = 100 В 2 10 мм/В х кр пр х 2 71 о 05 м "ì = 0 0019 мм

Э 1

4

D = f (Ац) имеет многоступенчатую форму (фиг. 3) .

Асимптотическое приближение значений D к D „ на последнем участке объясняется тем, что при амплитудах колебаний, превышающих величину раскрытия трещины, практически вся энергия без потерь передается от одной стенки трещины к другой. Акустическая волна в этом случае "не чувствует" трещину.

Формула изобретения

Способ ультразвукового контроля материалов, заключающийся втом, что в образец материала излучают ультразвуковую волну, принимают npomepшую контролируемый образец волну, измеряют амплитуду излученной и принятой ультразвуковых волн и определяют коэффициент прохождения ультразвука через образец, по которому судят о наличии трещины, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения достоверности и информативности контроля, монотонно увеличивают амплитуду излучаемой в образец ультразвуковой волны и определяют зависимость коэффициента прохождения ультразвука от амплитуды излучаемой ультразвуковой волны, о наличии трещины судят по скачкообразному увеличению коэффициента прохождения ультразвука, а по амплитуде излучаемой ультразвуковой волны, соответствующей скачкообразному увеличению коэффициента прохождения ультразвука, судят о величине раскрытия трещины.

1441 297

3 — 1

Составитель Г.Максимочкин

Texgep A.Кравчук Корректор Г.Решетник

Р ад а к т о рр А е Л ы-ни на

Зака-.=. 6281/47

Тираж ЯА7 Подпис ное

ВБИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35„ Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г„ У р д, у

Ужго о л. Проектная, 4