Способ выявления поперечно ориентированных дефектов при ультразвуковом сканировании изделия с отражающим дном



Способ выявления поперечно ориентированных дефектов при ультразвуковом сканировании изделия с отражающим дном
Способ выявления поперечно ориентированных дефектов при ультразвуковом сканировании изделия с отражающим дном
Способ выявления поперечно ориентированных дефектов при ультразвуковом сканировании изделия с отражающим дном

 


Владельцы патента RU 2610516:

Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственный центр неразрушающего контроля "ЭХО+" (RU)

Использование: для выявления поперечно ориентированных дефектов при ультразвуковом сканировании изделия с отражающим дном. Сущность изобретения заключается в том, что два многоэлементных ультразвуковых преобразователя размещают на поверхности контролируемого изделия в заранее рассчитанном положении, излучают и фиксируют ультразвуковые эхо-импульсы, восстанавливают множество парциальных изображений, получают изображение дефектов, используя несколько путей от излучающего до приемного преобразователя с отражением от дна и поверхности, суммируют восстановленные парциальные изображения для каждого положения преобразователей. Технический результат: обеспечение возможности выявления плоскостных дефектов, находящихся на глубине половины толщины изделия и не выходящих на дно или поверхность изделия с целью повышения достоверности ультразвукового контроля. 3 ил.

 

Изобретение относится к области ультразвуковой дефектоскопии.

Известен способ контроля по стредл-схеме, изложенный в ОСТ 5.9768-89. Контроль неразрушающий. Соединения сварные. Ультразвуковой метод. Приложение 6 (обязательное) «Особенности методики ультразвукового контроля по стредл-схеме».

Недостатком указанного способа является низкая чувствительность к наличию дефектов с глубиной залегания менее половины толщины изделия.

Известен способ для ультразвукового контроля зон сварки, изложенный в патенте US 8387462 B2, Mar. 5, 2013 «Method and apparatus for ultrasonic testing of weld zones».

Недостатком указанного способа является необходимость использования двух пар преобразователей и низкая чувствительность к наличию вертикально ориентированных дефектов с глубиной залегания около половины толщины изделия.

Известен способ ультразвуковой томографии и устройство для его осуществления, изложенные в патенте RU №2458342. Алехин Сергей Геннадиевич, Самокрутов Андрей Анатольевич, Соколов Никита Юрьевич, Шевалдыкин Виктор Гавриилович. Опубл. 10.08.2012.

Недостатком указанного способа является отсутствие возможности использовать две антенные решетки по раздельной схеме, что не позволяет использовать этот способ для контроля поперечно ориентированных дефектов сварного шва без снятия валика усиления сварного шва.

Известен способ ультразвукового контроля профиля внутренней поверхности изделия с неровными поверхностями, изложенный в патенте RU 2560754 С1.

Недостатком указанного способа является то, что он не может быть использован для выявления дефектов в верхней части сечения изделия и имеет низкую чувствительность к вертикально ориентированным дефектам.

Наиболее близким, принятым за прототип, является способ ультразвукового контроля профиля внутренней поверхности изделия с неровными поверхностями (патент RU 2560754 С1).

Известный способ не может быть использован для выявления дефектов в верхней части сечения изделия и имеет низкую чувствительность к вертикально ориентированным дефектам.

Предложен способ выявления поперечно ориентированных дефектов при ультразвуковом сканировании изделия с отражающим дном, состоящий в том, что два многоэлементных ультразвуковых преобразователя на наклонных призмах размещают на поверхности контролируемого изделия в заранее рассчитанном положении, излучают ультразвуковые импульсы в контролируемое изделие независимо каждым элементом излучающего многоэлементного преобразователя, фиксируют ультразвуковые эхо-импульсы элементами принимающего многоэлементного преобразователя, восстанавливают множество парциальных изображений путем умножения матрицы принятых эхо-импульсов и матрицы сигналов, рассчитанных для каждой точки изображения как для точечного отражателя, получают изображение дефектов, отличающийся тем, что для расчета матрицы сигналов используют несколько путей от излучающего до приемного преобразователя, имеющих не менее одного отражения от наружной поверхности контролируемого изделия, излучающий и приемный преобразователи располагают таким образом, что их взаимное положение обеспечивает прием ультразвуковых сигналов при наличии дефекта в месте его возможного положения, суммируют восстановленные парциальные изображения для каждого положения преобразователей при сканировании с сохранением взаимного положения преобразователей на поверхности изделия.

Предлагаемый способ позволяет выявлять плоскостные дефекты, в том числе дефекты, на глубине половины толщины изделия и не выходящие на дно или поверхность изделия.

Для пояснения описываемого способа на Фиг. 1 приведена схема расположения преобразователей при контроле.

На Фиг. 2 приведена схема для предварительного расчета положения преобразователей.

На Фиг. 3 приведено изображение торца плоскодонного отверстия диаметром 3 мм, расположенного на глубине 9 мм, полученное как сумма восстановленных парциальных изображений. На изображении показаны физические контуры отверстия.

Предложенный объект осуществляется следующим образом.

Способ расстановки преобразователей в плане предполагает их расположение на определенном расстоянии от пересечения их акустических осей, совпадающих с максимумом диаграммы направленности преобразователей в азимутальной плоскости. При этом угол между осями преобразователей может составлять от 0° до 180° в зависимости от решаемой задачи и доступности поверхности для установки преобразователей. При наличии дефекта в месте пересечения осей преобразователей из-за эффекта отражения ультразвука от дефекта возникает акустический путь между преобразователями, при отсутствии дефекта сигнал от излучающего преобразователя не доходит до приемного преобразователя.

Расположение многоэлементных преобразователей представлено на Фиг. 1, схема для расчета их положения - на Фиг. 2. На Фиг. 1 и Фиг. 2 - п. 1 и п. 2 обозначены преобразователи, п. 3 - местоположение предполагаемого дефекта, п. 4 - линия пересечения плоскостей акустических осей преобразователей. Расстояние от преобразователей до пересечения их акустических осей выбирается на основании предварительного расчета по схеме Фиг. 2, представляющей угловое сечение изделия плоскостями акустических осей преобразователей с построенными в этих сечениях линиями прохождения ультразвука при отражении от предполагаемого дефекта. Область схемы Фиг. 2 левее линии п. 4 относится к плоскости акустической оси преобразователя п. 1, а правее линии п. 4 - к плоскости акустической оси преобразователя п. 2. При построении линий прохождения ультразвука между преобразователями следует учитывать, что угол отражения ультразвука равен углу падения и что рассматриваются только линии прохождения ультразвука, которые соединяют излучающий и приемный преобразователи. Для целей выбора расстояния от пересечения акустических осей линии прохождения ультразвука могут строиться как между центрами апертур излучающего и приемного многоэлементных преобразователей, как показано на Фиг. 1 и Фиг. 2, так и между любыми выбранными излучающим и приемным элементами многоэлементных преобразователей. Таким образом, расчет сводится к выбору суммарного разнесения преобразователей по угловому сечению изделия и выбору положения в этом сечении линии п. 4. Для выявления дефектов, не выходящих на поверхности изделия, число отражений от поверхностей изделия перед возможным отражением от дефекта не должно быть равно числу отражений от поверхностей изделия после возможного отражения от дефекта.

Примером использования предлагаемого способа является выявление плоскодонного отражателя в пластине из стали 20 толщиной 25 мм. В качестве преобразователей используются две 32-элементные антенные решетки рабочей частотой 5 МГц, размером пьезоэлемента 10×0.9 с шагом 1.0 мм, расположенные на призмах из оргстекла с номинальным углом ввода ультразвука в сталь 43°. Расположение призм оптимизировано для схемы с пятью отражениями от поверхности изделия (дно - поверхность - возможное положение дефекта - дно - поверхность - дно), угол поворота призм относительно направления сканирования +45° и -45°, расстояние от передних граней призм до точки возможного положения дефекта 27,1 мм и 59,3 мм. Используется сканирование по поверхности пластины с сохранением взаимного положения призм с приближением на торец плоскодонного отражателя на протяжении 20 шагов по 2 мм. На каждом шаге каждым из элементов излучающей антенной решетки последовательно выполняется излучение импульсного сигнала и осуществлялся прием эхо-сигналов всеми элементами приемной антенной решетки. Обработка записанных сигналов осуществляется по технологии, описанной в патенте RU 2560754 С1, с когерентным сложением парциальных изображений для каждого из положений призм. На изображении обнаружен имеющийся в образце плоскодонный отражатель ∅3 мм, расположенный на глубине 9 мм. Полученное изображение плоскодонного отражателя и физические контуры отверстия на В-, С-, D-видах и Z-срезе представлены на Фиг. 3.

Таким образом, предлагаемый способ выявления поперечно ориентированных дефектов при ультразвуковом сканировании изделия с отражающим дном позволяет выявлять плоскостные дефекты, в том числе дефекты на глубине половины толщины изделия и не выходящие на дно или поверхность изделия, что позволяет повысить достоверность ультразвукового контроля.

Способ выявления поперечно ориентированных дефектов при ультразвуковом сканировании изделия с отражающим дном, состоящий в том, что два многоэлементных ультразвуковых преобразователя на наклонных призмах размещают на поверхности контролируемого изделия в заранее рассчитанном положении, излучают ультразвуковые импульсы в контролируемое изделие независимо каждым элементом излучающего многоэлементного преобразователя, фиксируют ультразвуковые эхо-импульсы элементами принимающего многоэлементного преобразователя, восстанавливают множество парциальных изображений путем умножения матрицы принятых эхо-импульсов и матрицы сигналов, рассчитанных для каждой точки изображения как для точечного отражателя, получают изображение дефектов,

отличающийся тем, что для расчета матрицы сигналов используют несколько путей от излучающего до приемного преобразователя, имеющих не менее одного отражения от наружной поверхности контролируемого изделия, излучающий и приемный преобразователи располагают таким образом, что их взаимное положение обеспечивает прием ультразвуковых сигналов при наличии дефекта в месте его возможного положения, суммируют восстановленные парциальные изображения для каждого положения преобразователей при сканировании с сохранением взаимного положения преобразователей на поверхности изделия.



 

Похожие патенты:

Использование: для определения точного объема вынесенного металла коррозионных дефектов. Сущность изобретения заключается в том, что способ определения точного объема вынесенного металла коррозионных дефектов состоит из следующих этапов: предварительная загрузка данных о потерях металла; разбиение на зоны в каждой области потери металла с вычислением объема каждой зоны; подсчет объемов во всех зонах областей потерь металла и вычисление общего объема для всего анализируемого участка трубопровода.

Использование: для контроля дефектов. Сущность изобретения заключается в том, что способ контроля дефектов включает в себя: первый процесс формирования ультразвуковых колебаний в поверхности стального листа; второй процесс обнаружения эхо-сигнала F и эхо-сигнала B в ультразвуковых колебаниях; третий процесс корректировки значения обнаружения эхо-сигнала B, обнаруженного на конце стального листа, на основе значения обнаружения эхо-сигнала B, обнаруженного в области общей оценки, причем область общей оценки является областью иной, чем конец стального листа; и четвертый процесс оценивания внутреннего дефекта стального листа на основе значения обнаружения эхо-сигнала F, полученного во втором процессе, и значения обнаружения эхо-сигнала B, скорректированного в третьем процессе на конце стального листа.

Изобретение относится к динамической локализации дефекта в дефектном изделии, полученном ковкой. Система локализации дефекта содержит средства обработки для моделирования операции ковки при помощи численного решения уравнений с получением набора моделей формования изделия, средства ввода для предоставления указанному средству обработки данных относительно дефекта в изделии, средства обработки для добавления к первой модели из набора отметчика дефекта и средства визуализации для отслеживания во времени отметчика дефекта.

Использование: для измерения внутренних механических напряжений при ультразвуковом неразрушающем контроле. Сущность изобретения заключается в том, что в нагруженный исследуемый объект и ненагруженный его аналог вводят импульсы ультразвуковых продольных и поперечных волн, принимают приемным преобразователем прошедшие сигналы и дополнительно принимают трансформированные поперечные волны от падающих на исследуемый объект продольных волн и трансформированные продольные волны от падающих на исследуемых объект поперечных волн, измеряют времена прохождения этих волн в нагруженном и ненагруженном объекте, определяют изменение времени задержки прошедших сигналов, а величину напряжения определяют по определенному математическому выражению, причем используют приемный и излучающий преобразователи с углом ввода продольных ультразвуковых колебаний, равным 18°.

Изобретение может быть использовано при восстановлении наплавкой крупногабаритных деталей типа валов, в частности судовых гребных и промежуточных валов. После предварительного контроля восстанавливаемой поверхности на наличие дефектов в виде несплошностей металла исследуют неразрушающим методом контроля макроструктуру металла в поперечном сечении детали на предполагаемом участке перехода от металла наплавки к основному металлу, соответствующем опасному сечению детали.

Использование: для определения остаточных механических напряжений в сварных соединениях различных трубопроводов. Сущность изобретения заключается в том, что выполняют измерение эхо-методом времен распространения продольных и поперечных упругих волн, при этом для оценки напряжений используются коэффициенты Пуассона ν31 и ν32 материала, определяемые через времена распространения продольных и поперечных упругих волн.

Использование: для коррекции позиции дефекта. Сущность изобретения заключается в том, что способ коррекции позиции дефекта включает в себя: генерацию ультразвуковой вибрации на поверхности объекта обследования, к которому присоединена проводящая лента; регистрацию F-эхосигнала и B-эхосигнала ультразвуковой вибрации; выявление псевдодефектов с помощью проводящей ленты на основании обнаруженных значений F-эхосигнала и B-эхосигнала; получение позиционной информации псевдодефектов; получение разности между фрагментами позиционной информации псевдодефектов на основании позиционной информации псевдодефектов; и коррекцию позиционной информации внутренних дефектов на основании разности.

Использование: для контроля качества изготовления и оценки усталостной прочности литых лопаток с направленной кристаллизацией высокотемпературных турбомашин. Сущность изобретения заключается в том, что возбуждают в материале изделия поверхностные ультразвуковые механические импульсы, фиксируют изменение времени прохождения ультразвуковыми механическими волнами определенного расстояния по поверхности изделия и по количеству и местоположению зафиксированных изменений времени распространения определяют количество макрозерен и местоположение границ макрозерен.

Использование: для оценки исчерпания ресурса деталей из металлов и их сплавов. Сущность изобретения заключается в том, что выполняют установку на поверхность контролируемой детали в месте контроля материала детали раздельно-совмещенного пьезоэлектрического преобразователя, ввод импульсов ультразвуковых колебаний в материал детали через ее внешнюю поверхность и прием смеси отраженных ультразвуковых колебаний от неоднородностей структуры материала детали, причем при приеме смеси отраженных ультразвуковых колебаний от неоднородностей структуры материала детали дискретно измеряют величины сигналов с момента заданного времени t1 по момент заданного времени t2 с дискретностью (t2-t1)/n, где n число измерений в интервале времени от t1 до t2, запоминают величины измеренных значений, определяют среднее значение измеренных значений отраженных ультразвуковых колебаний и стандартное отклонение смеси отраженных ультразвуковых колебаний относительно вычисленного среднего значения в интервале времени (t2-t1), после чего определяют стандартное отклонение смеси отраженных ультразвуковых колебаний Uпр для детали, соответствующей предельному состоянию материала, которое определяют экспериментально, доводя материал детали до состояния, предшествующего ее разрушению, что приводит к невозможности эксплуатации детали, далее определяют первую величину стандартного отклонения смеси отраженных ультразвуковых колебаний U1 для детали после выпуска из производства из того же материала, что и деталь, соответствующая предельному состоянию материала, затем определяют вторую величину стандартного отклонения смеси отраженных ультразвуковых колебаний U2 для детали из того же материала, по времени эксплуатации соответствующей первому плановому обслуживанию, далее по двум измеренным предыдущим значениям стандартного отклонения смеси отраженных ультразвуковых колебаний U1 и стандартного отклонения смеси отраженных ультразвуковых колебаний U2 определяют линейную зависимость времени эксплуатации детали от стандартного отклонения смеси отраженных ультразвуковых колебаний T(U), далее на основании полученных параметров проводят оценку исчерпания ресурса деталей из металлов и их сплавов.

Использование: для обнаружения дефектов при ручном и автоматическом контроле. Сущность изобретения заключается в том, что возбуждают с помощью ультразвукового преобразователя в контактной среде импульс продольной волны, которая падает на поверхность объекта контроля под углом, значение которого больше первого критического угла и меньше второго критического угла, анализируют амплитуду зарегистрированных эхосигналов.

Изобретение относится к области исследования материалов с помощью ультразвуковых волн акустическими контрольно-измерительными приборами и может быть использовано при неразрушающем контроле материалов и изделий в различных областях промышленности. Управляемый аттенюатор ультразвукового дефектоскопа содержит Г-образный аттенюатор 1, содержащий входной переменный резистор 2, резистор 3 и аналоговый ключ 4, подключенный к управляемому калиброванному усилителю 5. Управляемый калиброванный усилитель 5 содержит управляемый усилитель 6, выходы которого подключены к согласующему устройству 7, подключенному к управляемому усилителю 8. Выходы управляемого усилителя 8 соединены с устройством 9 управления и измерения, которое соединено со входом управления усилителем 6, со входом управления усилителем 8, аналоговым ключом 4 и дисплеем 10. Технический результат заключается в улучшении достоверности контроля дефектов деталей за счет повышения разрешающей способности дефектоскопа при определении размеров дефектов и их расположения. 1 ил.
Наверх