Способ ультразвукового контроля стыковых сварных соединений с подкладкой

 

Изобретение относится к акустическим методам неразрушающего контроля. Целью изобретения является повышение достоверности контроля вследствие исключения из зоны регистрации принятых эхо-импульсов отражений от подкладки. Определенным образом выбирают угол α<SB POS="POST">0</SB> ввода поперечных ультразвуковых колебаний преобразователя 1 и глубину H залегания среднего отражателя 11 в сварном шве 3 стандартного образца 2. Принимают эхо-импульсы, однократно отраженные поверхностью образца 2, средним отражателем 11 и отражателем 9 в валике 5 усиления шва 3, и с их помощью выделяют первый интервал времени регистрации эхо-импульсов. Принимают эхо-импульсы, двукратно отраженные поверхностями образца 2, средним отражателем 11 и отражателем 10 в корне 6 шва 3, и с их помощью выделяют второй интервал времени регистрации эхо-импульсов. Сканируют преобразователем 1 изделие, регистрируют эхо-импульсы в первом и втором интервалах времени, измеряют их параметры и по ним определяют дефектность соединения. При сканировании перемещение точки ввода ограничивается линиями, местоположение которых определяется геометрическими параметрами объекта контроля и шириной используемого пучка колебаний. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ .Н А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ HOMHTET

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21 ) 4426746/25-28 (22) 20.05.88 (46) 07.03.90. Бюл. У 9 (71 ) Всесоюзный теплотехнический научно-исследовательский институт им. Ф.З.Дзержинского (72) В М.Лантух, N,А.Савичев и А,П.Беличенко (53) 620.179.16(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1350608, кл. G 01 N 29/04, !986.—

Основные положения по ультразвуковой дефектоскопии сварных соединений котлоагрегатов и трубопроводов тепловых электростанций. ОП 501

ПД-75, М.: СПО "Союзтехэнерго", 1978, с. 36-42, (54) СПОСОБ. УЛЬТРАЗВУКОВОГО КОНТРОЛЯ

СТЬ1КОВЫХ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ С ПОДКЛАДКОЙ (57) Изобретение относится к акустическим методам неразрушающего контроля. Целью изобретения является повышение достоверности контроля вследствие исключения иэ зоны регистрации принятых эхо-импульсов отражений от подкладки. Определенным обра„,SUÄÄ 1548749 A 1 (51)5 G 01 0 29/04

2 зом выбирают угол 4, ввода поперечных ультразвуковых колебаний преобразователя 1 и глубину h залегания среднего отражателя 1 1 в сварном шве

3 стандартного образца 2, Принимают эхо-импульсы, однократно отраженные поверхностью образца 2, средним отражателем ll и отражателем 9 в валике 5 усиления шва 3, и с их помощью выделяют первый интервал времени регистрации эхо-импульсов. Принимают эхо-импульсы, двукратно отраженные поверхностями образца, средним отражателем ll и отражателем 10 в корне

6 шва 3, и с их помощью выделяют второй интервал времени регистрации эхо- а импульсов. Сканируют преобразоватеИ лем 1 изделие, регистрируют эхо-импульсы в первом и втором интервалах времени, измеряют их параметры и по ним определяют дефектность соединения. Нри сканировании перемещение точки ввода ограничивается линиями, местоположение которых определяется геометрическими параметрами объекта контроля .и шириной используемого пучка колебаний. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1548749

На поверхности соединения устанавливают наклонный УЗ преобразователь и осуществляют сканирование в двух

5 зонах, ограниченных со стороны сварного шва линиями, отстоящими от его оси на расстояниях Я, и, $ . Преобразователем принимают отраженные соединением эхо-импульсы и регистрируют их в двух интервалах времени.

При сканировании в зоне, ограниченной линией, отстоящей от оси шва на расстоянии S интервал времени, в котором осуществляют регистрацию, устанавливают между однократно отраженным эхо-импульсом от отражателя в валике усиления сварного шва стандартного образца и однократно отраженным эхо-импульсом от отражателя в средней части сечения сварного шва на глубине h стандартного образца.

При сканировании в зоне, ограниченной линией, отстоящей от оси шва

25 на расстоянии S, интервал времени, в котором осуществляют регистрацию, устанавливают между двукратно отраженным эхо-импульсом от отражателя в корне сварного шва стандартного образца и двукратно отраженным эхоимпульсом от отражателя в средней части сечения сварного шва на глубине h стандартного образца, Угол

О, ввода поперечных УЗ колебаний в материал контролируемого соединения и значения параметров h, S „ $

1 выбирают из условий

2(L + 1)cosd,+ D 7t h 7

2 Ы

2sin Û

-Н + о(Ъ 2arct,g

L+1+m+62 D о(7 35

cl. D + 2Hsind

S + + о

2 2соз d

$ = 4+1+

0 + 4Hsino(, 2 2cos с(„

Изобретение относится к области акустических методов неразрушающего контроля и может быть использовано при ультразвуковой (УЗ) дефектоскопИи стыковых сварных соединений с подкладкой, выполненных из сталей как аустенитного, так и перлитного, классов.

Цель изобретения. — повышение дос 1оверности контроля за счет исключенНя из эоны регистрации эхо-импульс, отраженного подкладкой, а для а стенитных соединений также за счет с ижения уровня шума благодаря опт мизации угла ввода.

На фиг. 1 представлена схема проз учивания сварного шва стандартног образца, имитирующего контролируем е стыковое сварное соединение; на ф г. 2 - электронно-лучевая трубка (1ЛТ) дефектоскопа при прозвучивании контролируемого стыкового сварного с единения; на фиг. 3 — зависимости среднего значения амплитуд структурных шумов относительно контрольного уровня при перемещении преобразователя вдоль шва от угла у пересечен я пучка однократно отраженных УЗ колебаний с кромкой разделки аустенитного сварного соединения на частотах: а) 1,25 МГц, б) 1,9 МГц, в) 2,5 МГц.

Способ УЗ контроля стыковых сварaJ

pygmy соединений заключается в следующем. (а + 2ш)соз«,+ D

Н

2sin о(, где Н вЂ” толщина основного металла соединения;

d — - ширина корня сварного шва на границе с подкладкой;

rn — - ширина зоны неровностей на поверхности основного металла соединения, примыкающей к корню сварного шва;

2 - эффективная ширина пучка из- лучаемых поперечных УЗ колебаний в плоскости падения;

L — половина ширины валика усиления сварного шва;

t — - ширина эоны неровностей на . поверхности основного металла соединения, примыкаю5 1548749 щей к валику усиления сварного шва. 6

Угол (, ввода при регистрации эхоимпульсов в первом интервале времени при сканировании в зоне, ограни5 я ченной линией, отстоящей от оси шва на расстоянии Я„, выбирают из условия п

a(j 2arctg

-Н +

Д S

L+1+m+ -D

65 ),с(+о(„» 35 где а угол разделки кромки сварного шва.

Параметры регистрированных эхоимпульсов измеряют и определяют с их помощью дефектность контролируемого сварного соединения.

Схема прозвучивания включает УЗ преобразователь l, стандартный образец 2 со сварным швом 3 и подкладкой 4. Сварной шов.3 включает валик

5 усиления, корень 6 и кромки 7. Позицией 8 обозначена ось шва 3. В валике 5 усиления шва 3 выполнен отражатель 9, в корне 6 шва 3 - отражатель 10, в средней части шва 3 — отражатель 11. Все отражатели 9 — 11 лежат на оси 8. где Н вЂ” толщина основного металла образца 2;

D — эффективная ширина пучка излучаемых преобразователем 1 поперечных УЗ колебаний в плоскости фиг. 1;

Ь вЂ” половина ширины валика 5 усиления шва 3;

1 — ширина эоны неровностей 13 на поверхности основного металла образца 2;

m — ширина эоны неровностей 12 на поверхности основного материала образца 2; и — ширина корня 6 шва 3, определяет минимальное значение угла d., при котором осуществляется полное прозвучивание сечеиия ища 3 однократно и двукратно отрадиными лучами. Если последнее условие не противоречит первому, выбирают t, о о

= 35, если же противоречит — выбирают Ы по минимальному значению второго условия. При контроле аусте-. нистых сварных соединений в расчет

На поверхности образца 2 у корня шва 3 имеются неровности 12, а на оверхностй образца 2 у валика 5 усиения шва 3. — неровности 13. Позицими 14 - 17 обозначены точки ввода УЗ олебаний от преобразователя 1 при астройке на отражатели 9 - 11 а озициями 18 — 21 — соответствующие им эхо-сигналы на ЭЛТ 22 (фиг. 2).

Эхо-сигнал 23 соответствует отражению УЗ колебаний от подкладки 4 при их вводе.в точке 17. С помощью стробимпульсов 24 и 25 выделяют первь!й и второй .интервалв! регистрации на

ЭЛТ 22.

Способ УЗ контроля стыковых сварных соединений с подкладкой реализуется следующим образом.

Выбирают угол o(ввода поперечных

УЗ колебан@% в материал контролируемого соединения (стандартного образца 2), Условие Н 0 >i 35 исключа2S ет трансформацию поперечных УЗ колебаний в продольные при отражениях от поверхностей образца 2 контролируемого соединения. Условие также принимается условие нахождения угла у встречи однократно отраженного луча с кромкой 7 разделки шва 3 в диапазоне от 35 до 65 т,е. поскольку м= g + 4 где а( о fc

40 угол разделки кромки 7 шва 3, то

65 >4, + Ккэ 35

Данное условие выбрано исходя из результатов экспериментальных иссле45 дований различных типоразмеров сварных соединений аустенитного класса для повышения помехоустойчивости контроля.

В качестве примера на фиг. 3

50 приведены -средние значения М амплитуд шумов очносщгельно контрольного уровня (ампдитуды сигнала от конт,рольного етражателя) в зависимости оср угла ъ для сварных соединений шлеме . нтов тРубои@оводов толщиной

".,З.l мм, sbraorMeemrx из стали Х18Н12Т электродом ЭА 400/10 У с V-образной разделкой кромок (cr(15 ) для различных частот используемых УЗ.ко1548749 лебаний: а) 1,25 МГц; 6) 1,9 ИГц; в) 2,5 ИГц. Приведенные на фиг. 3 зависимости подтверждают целесообразность условия 65 ), у 35 для однократно отраженного луча и соответственного ему условия

145 + 2 3 Ъ " 115 + 2о „ для двукратно отраженного луча. Затем

1 ыбирают значение глубины h распохожении отражателя 11 в шве 3 образ ца 2.

Условие (2(Х + l)cos с,+ D

2з п о определяет минимальное значение ве1 личины Ь, обусловленное распростраением в основном металле образца 2 вукратно отраженного луча, и ограичивает его прохождение в валик 2 усиления шва 3 при наличии на поверх-! ности в околошовной зоне неровнос-. тей 13 типа усадок, вышлифовок и ( т.п.

Условие

20 (d — 2m)cos4 + D

h H

2sin Ы„ а D+ 2Н nd

2 2cos d

Определяют расстояние S g между осью

8 и точкой 16 ввода, при установке в которую акустическая ось преобра30 определяет максимальное значение ве,ëè÷èíû Ь, обусловленное распростра нением в основном металле образца 2 ,однократно отраженного луча, и огра ничивает его прохождение в корень 6 шва 3 при наличии на поверхности в, околошовной зоне неровностей 12, образованных например при специальной разделке кромок 7 сварного шва 3. После этого устанавливают УЗ преобра- 40 зователь 1 с выбранным углом o(ввода поперечных УЗ колебаний на стандартный образец 2 с отражателями 9 и

10 в крайних точках наплавленного металла и отражателем 11 на выбран-, 45 ной глубине Ь.

Определяют расстояние S между осью 8 и точкой 14 ввода„ при установке в которую акустическая ось преобразователя 1 после однократного отражения пересекается с центром отражателя 11 экспериментально или из выражения зователя 1 после двукратного отражения пересекается с центром отражателя 11 экспериментально или из выражения

D + 4Hsind

8г= +1+ — — -" — — — °

7c osd

Устанавливают преобразователь 1 в точку 14 и наблюдают на ЭЛТ 22 эхо-сигнал 18 отражателя 11. Совмещают левый фронт строб-импульса 24 с левым фронтом эхо-сигнала 18. Устанавливают преобразователь 1 в точку

15 и наблюдают на ЭЛТ 22 эхо-сигнал 19 от отражателя 9. Совмещают правый фронт строб-импульса 24 с правым фронтом эхо-сигнала 19. Устанавливают преобразователь 1 з точку 16 и наблюдают на ЭЛТ 22 эхосигнал 20 от отражателя 11. Совмещают левый фронт строб-импульса 25 с левым фронтом эхо-сигнала 20, Устанавливают преобразователь 1 в точку 17 и наблюдают на ЭЛТ 22 эхосигнал 21 от отражателя 10. Совмещают правый фронт строб-импульса 25 с правым фронтом эхо-сигнала 21.

После установки строб-импульсов 24 и 25 сканируют преобразователем 1 контролируемое изделие (не показано).

При перемещении точки ввода преобразователя 1 между линиями, отстоящими от оси 8 на расстоянии Б, Я регистрируют эхо-сигналы в стробимпульсе 24, При перемещении точки ввода преобразователя 1 за пределами линии, отстоящей от оси 8 на расстоянии Н<, регистрируют эхо-сигналы в строб-импульсе 25. Эхо-сигнал 23, вызванный отражением УЗ колебаний от подкладки 4, не входит в стробимпульсы 24 и 25, следовательно, в них могут быть зарегистрированы только дефекты, отражающие УЗ колеба. ния аналогично отражателям 9 — 11.

Для прозвучивания всего сечения сварного шва 3 прозвучивание необходимо проводить с двух сторон.

Местоположение дефектов в сечении сварного соединения определяют по соотношениям, учитывающим глубину залегания дефекта у, определяемую на экране ЭЛТ дефектоскопа, и расстояние х от осевой линии соединения до точки ввода, измеренное линейкой.

1548749

Н (й+ 2m)cosd.+ D „2(1, + 1)созы,+ Э

281п с1, )sing

-Н с(3 2arctg

L+1+m+ 2 л а о(о Э 35

D + 4Hsinao

+ 1 + о

2cos d где Н—

50

Формула и з о 9 р е т е н и я

1, Способ ультразвукового контроля стыковых сварных соединений с подкладкой, заключающийся в установке на поверхьости соединения наклонного ультразвукового преобразователя, сканировании преобразователем поверхности соединения в зоне, ограниченной со стороны сварного шва линией, отстоящей от его оси на определенном расстоянии Б, излу" чении преобразователем импульсов ультразвуковых колебаний в направлении сварного шва, приеме преобразователем отраженных соединением эхо-импульсов, регистрации принятых эхо-импульсов в интервале времени, установленном по эхо-импульсам от Zp отражателей сварного шва стандартного образца, измерении параметров зарегистрированных эхо-импульсов и определении с их помощью дефектности сварного соединения, о т л и ч а - 25 ю шийся тем, что, с целью повьппения достоверности контроля, D + 2Hsing

S — +m+о

2 2созо4 толщина основного материала соединения; ширина корня сварного шва на границе с подкладкой; ширина зоны неровностей на поверхности основного металла соединения, пр мыкающей к корню сварного шва; эффективная ширина пучка излучаемых поперечных ультразвуковых колебаний в плоскости падения; половина ширины валика усиления сварного шва; ширина зоны неровностей по поверхности основного металрегистрацию принятых эхо-импульсов осуществляют в первом интервале времени, установленном по однократно отраженным эхо-импульсам от отражателей в валике усиления и средней части сечения сварного шва на глубине h стандартного образца, и во втором интервале времени, установленном по двухкратно отраженным эхо-импульсам от отражателей в корне и средней части сечения сварного шва на глуби" не h стандартного образца, перемещение преобразователя-при регистрации эхо-импульсов в первом интервале времени со стороны сварного шва ограничивают линией, отстоящей от его оси на расстоянии Б, перемещение

1 преобразователя при регистрации эхоимпульсов во втором интервале времени со стороны сварного шва ограничивают линией, отстоящей от его оси на расстоянии Я, а угол ввода поперечных ультразвуковых колебаний в материал контролируемого соединения и значения параметров h S Б выбирают из условий ла соединения, примыкающей к валику усиления сварного шва.

2, Способ по и. 1, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения достоверности контроля аустенитных сварных соединений при регистрации эхо-импульсов в первом интервале времени угол с, ввода поперечных ультразвуковых колебаний в материал контролируемого соединения выбирают с учетом дополнительного чсловия

65 3 do + с к 35 где o(„- угол разделки кромки сварного шва.

1548749

50 10 N 110 1.О 1503;рФ t

-10

16

Ю, 50 70 56 ПО 13ОЖ2;г,ая7

Составитель В. Гондаревский

Техред N.Õoäàíè÷ Корректор М.Пожо Редактор В. Данко

Заказ )40 Тираж 503 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

° . »

Йроизводственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101

-t4

-78

4, 50 70 У0 tl0 1М 150 У;ф7Ф

-г

-Ф

-6