Способ ультразвукового контроля стыковых сварных швов

Использование: для ультразвукового контроля стыковых сварных швов. Сущность заключается в том, что осуществляют ввод и прием сдвиговых ультразвуковых колебаний, перемещение источника и приемника этих колебаний вдоль и поперек сварного шва, выявление дефектов типа пор, определение их величины, измерение расстояния от источника излучения до выявленных дефектов, определение глубины их залегания и расстояния между ними в цепочке дефектов по глубине, учитывая диаметр наибольшего из двух соседних дефектов. Технический результат: упрощение методики определения кристаллографической текстуры. 3 ил.

 

Изобретение относится к области ультразвукового контроля качества сварных швов, в частности к контролю тонких сварных швов с ограниченной шириной поверхности ввода ультразвуковых колебаний вдоль швов, и может найти широкое применение в машиностроении и других отраслях промышленности.

Известен способ ультразвукового сканирования для получения информации о качестве сварного шва по всей его толщине [1], включающий преобразование электрических сигналов в акустическую энергию и обратно акустической энергии в электрические сигналы, электронное сканирование ультразвукового луча с помощью фазированных решеток по толщине сварного шва, прием отраженных ультразвуковых сигналов от дефектов и преобразование их в электрические, по которым формируется изображение внутренних дефектов сварного шва по всей его толщине, осуществляется компьютерный анализ выявленных дефектов, определяется их величина и положение дефектов в сварном шве по трем координатам.

Однако способ обладает рядом недостатков:

- для реализации способа требуется сложная, дорогостоящая дефектоскопическая аппаратура и оборудование;

- для реализации способа и для работы с аппаратурой требуются высококвалифицированные специалисты;

- фазированные решетки для реализации способа не могут использоваться при ограничении по ширине поверхностей ввода-приема ультразвуковых колебаний вдоль сварного шва;

- способ не обеспечивает качества ультразвукового контроля тонких сварных швов.

Известен также способ ультразвукового контроля [2] для определения диаметра сферических и цилиндрических дефектов с помощью сдвиговых ультразвуковых волн, заключающийся в том, что излучают ультразвуковую волну в направлении дефекта, принимают и анализируют отраженный от него сигнал, измеряют интервал времени Δt между импульсом, отраженным от дефекта, и импульсом, полученным за счет сгибания дефекта ультразвуковой волной при ее двукратной трансформации на поверхности дефекта, и диаметр дефекта определяют по формуле

где - отношение скорости рэлеевской волны к скорости сдвиговой волны;

Δt - временной интервал между импульсами.

Указанный способ для определения диаметра сферических и цилиндрических дефектов по сравнению с предыдущим способом для получения информации о качестве сварного шва по всей его толщине имеет явное преимущество в том, что не зависит от толщины контролируемого шва, не требует дорогостоящей дефектоскопической аппаратуры, прост в настройке аппаратуры.

Однако способ имеет и свои недостатки:

- предназначен только для определения диаметра (величины выявляемых сферических и цилиндрических дефектов;

- не определяет глубины залегания выявленных дефектов в сварных швах относительно поверхности ввода-приема ультразвуковых колебаний;

- не определяет минимальных расстояний между дефектами (типа пор) в их цепочках по толщине сварного шва.

Несмотря на имеющиеся недостатки, способ для определения диаметра сферических и цилиндрических дефектов является наиболее близким по своей реализации аналогом предлагаемого изобретения и поэтому принимается за прототип.

Задачей предлагаемого изобретения является создание способа ультразвукового контроля сварных швов малой толщины при ограниченной ширине поверхностей ввода акустических колебаний вдоль них, обеспечивающего получение технического результата, состоящего в

- ультразвуковом контроле сварных швов по всей их толщине;

- определении глубины залегания выявляемых дефектов;

- определении минимального расстояния между двумя соседними дефектами в их цепочке по глубине.

Этот технический результат достигается тем, что

- измеряется расстояние от дефекта до источника излучения ультразвуковых колебаний в направлении дефекта:

определяется глубина залегания выявленных дефектов относительно поверхности ввода-приема ультразвуковых колебаний по формуле

где hn - определяемая глубина залегания дефектов в толщине сварного шва относительно поверхности ввода-приема ультразвуковых колебаний;

Ln - измеренное расстояние между дефектами и источником излучения ультразвуковых колебаний (точкой ввода этих колебаний);

α - угол ввода ультразвуковых колебаний в контролируемый объект;

n - натуральное число, обозначающее порядковый номер дефекта;

- определяется минимальное расстояние между выявленными дефектами в их цепочке по толщине сварного шва по формуле:

где: ℓ - определяемое расстояние между соседними обнаруженными дефектами в цепочке пор по толщине сварного шва;

Ln-1 - измеренное расстояние между дефектами и источником излучения ультразвуковых колебаний (точкой ввода этих колебаний);

dn - диаметр наибольшего из двух соседних дефектов.

Предлагаемый способ иллюстрируется чертежами. На фиг.1 представлена схема ручного сканирования ультразвукового преобразователя вдоль шва, на фиг.2 - схема сканирования преобразователя при автоматизированном ультразвуковом контроле, на фиг.3 - схема, поясняющая принцип работы предлагаемого способа. На фиг.1, фиг.2, фиг.3: 1 - контролируемый сварной шов, 2 - одна свариваемая деталь, 3 - вторая свариваемая деталь, 4 - ультразвуковой преобразователь. На фиг.1: 5 - траектория, описываемая преобразователем 4 по поверхности детали 3, при ручном ультразвуковом контроле. На фиг 2:6 - траектория, описываемая по поверхности детали 3 при автоматизированном ультразвуковом контроле. На фиг.3: 7 - ультразвуковая дефектоскопическая аппаратура, n и n-1 - дефекты, обнаруженные при ультразвуковом контроле, Ln и Ln-1 - расстояния соответственно между дефектами n и n-1 с одной стороны и точками ввода ультразвуковых колебаний (волн) с другой стороны, hn и hn-1 - глубины залегания соответственно дефектов n и n-1, a ℓ - расстояние между двумя соседними дефектами n и n-1.

Способ осуществляется следующим образом. Вдоль шва по поверхности сварной детали 3 перемещают преобразователь 4 по схеме 5 ручного сканирования (см. фиг.1) или по схеме 6 автоматизированного сканирования (см. фиг.2) под углом а вводят в деталь 3 ультразвуковые колебания (см. фиг.3), которые проходят через сварной шов 1 и возвращаются обратно только при наличии дефекта. При обнаружении дефекта n-1 определяют его диаметр, например, по его отражательной способности (по величине максимальной амплитуды отраженного от него эхосигнала) или по прототипу изображения. Запоминают диаметр дефекта n-1. Измеряют расстояние Ln-1 (точки ввода ультразвуковых колебаний в деталь 3) при максимальной амплитуде эхоимпульса от дефекта. Результат измерения записывают в память дефектоскопической аппаратуры 7. Одновременно с записью величины Ln-1 в дефектоскопической аппаратуре определяют глубину залегания дефекта n-1 в сварном шве по формуле

Результат вычисления записывают в память дефектоскопической аппаратуры. Если дефект одиночный, запоминают его параметры: величину эквивалентности дефекта (диаметр) и глубину залегания его hn-1. В случае наличия еще одного или цепочки дефектов по глубине определяют диаметр следующего дефекта, запоминают его величину, измеряют расстояние его до источника ультразвуковых колебаний (точки ввода их в деталь 3) при смещении преобразователя к сварному шву 1 по схеме 5 ручного сканирования ультразвукового преобразователя 4 (точки ввода ультразвуковых колебаний в детали 3). В процессе ультразвукового контроля сварного шва 1 при поперечном (поперек шва) перемещении источника ультразвуковых колебаний (преобразователя 4) после выявления последующего дефекта и выполнения операций по определению его параметров: диаметра, расстояния до источника ультразвуковых колебаний, глубины залегания и запоминания их определяют расстояние между соседними дефектами по формуле по программе, заложенной в компьютеризированную дефектоскопическую аппаратуру 7.

В процессе автоматизированного ультразвукового контроля сварного шва 1 в программу аппаратуры 7 в конце контроля вводят операцию по определению цепочек пор, содержащих их в количестве не менее двух по глубине залегания в каждой цепочке, заключающуюся в том, что объединяются все дефекты со всеми их параметрами, выявленные в процессе контроля на одной и той же координате вдоль сварного шва 1. Затем по формуле

по программе, заложенной в компьютеризированной аппаратуре, определяют кратчайшее расстояние между каждыми двумя соседними по глубине дефектами для каждой выявленной цепочки пор по глубине.

Результаты контроля сварного шва распечатывают на дефектограмме, выполненной в плане сварного шва со стороны поверхности ввода-приема ультразвуковых колебаний и в протоколе результатов контроля, в котором регистрируются одиночные дефекты с их параметрами: величиной диаметра, глубиной залегания, координатами по Х и Y в плоскости поверхности ввода-приема ультразвуковых колебаний и цепочки дефектов, где помимо параметров дефектов регистрируют величину расстояний между соседними дефектами цепочки.

Таким образом, предлагаемый способ ультразвукового контроля сварных швов позволяет не только определить параметры дефектов: их диаметр и глубину залегания по толщине шва, но и расстояние между соседними дефектами в цепочке пор, вытянувшейся по глубине (по толщине сварного шва), что позволяет более объективно произвести разбраковку сварного шва.

Источники информации

1. Шевалдыкин В.Г. и др. Заглянуть в металл. Теперь это просто. // В мире неразрушающего контроля - №1 - 2008 - с.46-53.

2. Авт.св. СССР №615410, кл. G01N, дата публикации 08.06.1978.

3. Авт.св. СССР №1146599, кл. G01N, дата публикации 23.11.1988.

4. Авт.св. СССР №1165981, кл. G01N, дата публикации 02.01.1984.

5. Авт.св. СССР №785743, кл. G01N, дата публикации 15.07.1977.

6. Заявка Великобритании №1572571, кл. G01N, дата публикации 30.07.1988.

7. Патент США №4208916, кл. G01N, дата публикации 24.06.1980.

Способ ультразвукового контроля стыковых сварных швов по всей их толщине, включающий ввод и прием сдвиговых ультразвуковых колебаний, перемещение источника и приемника этих колебаний вдоль и поперек сварного шва, выявление дефектов типа пор, определение их величины, измерение расстояния до выявленных дефектов от источника излучения, определение глубины их залегания и расстояния между ними в цепочке дефектов по глубине, при этом глубина залегания определяется по формуле:
hn=Ln·sinα,
а расстояние между дефектами по формуле:

где hn - определяемая глубина залегания дефектов в толщине сварного шва относительно поверхности ввода-приема ультразвуковых колебаний;
Ln, Ln-1 - расстояния соответственно между дефектами n и n-1 с одной стороны и точками ввода ультразвуковых колебаний (волн) с другой стороны;
α - угол ввода ультразвуковых колебаний в контролируемый объект;
l - определяемое расстояние между соседними обнаруженными дефектами в цепочке пор по толщине сварного шва;
dn - диаметр наибольшего из двух соседних дефектов.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области контроля качества листового стекла, других листовых материалов и может быть использовано при их производстве и последующей эксплуатации для количественного контроля и визуализации наличия в них микродефектов типа микро- и нанотрещин, других структурообразующих стекловидных образований.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, в частности к средствам неразрушающего контроля изделий из ферромагнитного материала, и может быть использовано в машиностроении и других отраслях промышленности для контроля сплошности как самого металла, так и его сварного соединения.

Изобретение относится к области ультразвуковой диагностики, а именно к неконтактному способу по возбуждению и регистрации ультразвуковой (акустической) волны, и может быть использовано в неразрушающем дистанционном контроле различных силовых конструкций и ответственных деталей.

Изобретение относится к технологии микроэлектроники и может быть использовано в технологии наноимпринт-литографии при получении упорядоченных массивов магнитных и других наноструктур.

Изобретение относится к устройству для ультразвуковой дефектоскопии горячего прокатываемого металла во время процесса прокатки в одной из нескольких расположенных друг за другом прокатных клетей прокатного стана, состоящему, по меньшей мере, из двух образующих между собой зазор валков, причем валки снабжены ультразвуковыми искательными головками, расположенными так, что части самого тела валка служат трактом для прохождения ультразвуковых волн к подвергаемому дефектоскопии прокатываемому металлу в межвалковом зазоре.

Изобретение относится к устройствам неразрущающего контроля материалов и изделий и может быть использовано для контроля труб диаметром не более 5 мм

Изобретение относится к устройствам неразрушающего контроля материалов и изделий и может быть использовано для контроля труб диаметром не более 5 мм

Изобретение относится к устройствам неразрушающего контроля материалов и изделий и может быть использовано для контроля труб диаметром не более 5 мм

Изобретение относится к области дефектоскопии, в частности к устройствам неразрушающего контроля различных материалов

Изобретение относится к устройствам неразрушающего контроля и может быть использовано для контроля толщины стенки изделий сложной формы, например, фасонных отливок с вогнутыми необработанными поверхностями
Наверх