Способ неразрушающего контроля скрытых дефектов в технически сложном элементе конструкции, к которому нет доступа, и устройство для его осуществления



Способ неразрушающего контроля скрытых дефектов в технически сложном элементе конструкции, к которому нет доступа, и устройство для его осуществления
Способ неразрушающего контроля скрытых дефектов в технически сложном элементе конструкции, к которому нет доступа, и устройство для его осуществления

 


Владельцы патента RU 2619812:

Акционерное общество "Центральное конструкторское бюро морской техники "Рубин" (RU)

Изобретение относится к неразрушающим методам и средствам дефектоскопии технически сложных элементов конструкции. Сущность: элемент конструкции, к которому есть доступ, нагружают переменной механической нагрузкой и вызывают его перемещения. Измеряют параметры процесса перемещения элемента конструкции, к которому есть доступ. Затем сравнивают с такими же параметрами элемента конструкции, уровень дефектов которой принимают за допустимый. Причем перед нагружением элемента конструкции, к которому есть доступ, устанавливают жесткую связь, обеспечивающую общий резонанс, с элементом конструкции, к которому нет доступа. Устройство содержит возбудитель и приемник свободных колебаний, каждый из которых имеет пьезоэлемент, подключенный к генератору колебаний или индикатору измерений. Возбудитель и приемник свободных колебаний состоят из расчлененных по длине стальных стержней и имеют комплект съемных элементов, которые имеют широкий диапазон рабочих частот. Технический результат: проведение неразрушающей дефектоскопии технически сложных элементов конструкции и осуществление неразрушающей дефектоскопии технически сложных элементов конструкции, находящихся в сборке, к которым нет доступа. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к неразрушающим методам и средствам дефектоскопии технически сложных элементов конструкции. Оно может быть использовано, например, при осуществлении контроля состояния элементов конструкции, находящихся в сборке, к которым нет доступа.

Известен «Импульсный импедансный способ дефектоскопии объектов» патент RU №2078339, С1 МПК G01N 29/16, опубл. 27.04.1997), согласно которому совмещенный импедансный преобразователь с одной зоной контакта с контролируемым объектом периодически возбуждает с помощью излучателя преобразователя упругие колебания в системе преобразователь - контролируемый объект и измеряют амплитуду электрического сигнала на приемнике преобразователя, по которой судят о дефектности объектов, отличающийся тем, что преобразователь возбуждают радиоимпульсами с заданной несущей частотой, в качестве информационного параметра в электрическом сигнале приемника преобразователя дополнительно измеряют разность фаз в сигналах излучателя и приемника, а о дефектности объектов судят совместно по амплитуде и разности фаз.

Недостаток данного способа заключается в том, что он не позволяет провести неразрушающий контроль элементов конструкции, к которым нет доступа.

Известен также интегральный метод свободных колебаний (Неразрушающий контроль. В 5 кн. Кн. 2. Акустические методы контроля: Практическое пособие / И.Н. Ермолов, Н.П. Алешин, А.И. Потапов; Под ред. В.В. Сухорукова. - М.: Высш. Шк., 1991. - 283 с. на 163 с.),

который заключается в том, что колебания объекта контроля возбуждают ударом молотка, регистрируют микрофоном, усиливают и подают на систему обработки информации, задача которой - измерение основной частоты свободных колебаний. Для сложных объектов контроля основную частоту определяют экспериментально на доброкачественных объектах контроля. По длительности колебаний судят о затухании звука в материале объекта. Длительность также уменьшается под влиянием множественных мелких дефектов.

Недостаток данного способа заключается в том, что он не позволяет провести неразрушающий контроль элементов конструкции, к которым нет доступа.

Известен «Способ неразрушающего контроля скрытых дефектов в конструкции и устройство для его осуществления» (патент RU №1389422, А1 МПК G01N 3/00, публ. 27.02.1996), согласно которому конструкцию нагружают переменной механической нагрузкой и вызывают ее перемещения, измеряют параметры процесса перемещения конструкции и сравнивают их с такими же параметрами конструкции, уровень дефектов которой принимают за допустимый, перед нагружением соединяют перемещающееся сечение конструкции с упругим элементом, характеризующимся отрицательной жесткостью, соизмеримой по абсолютной величине с жесткостью испытываемой конструкции, но меньшей ее. Этот способ выбран в качестве прототипа.

Недостаток способа, выбранного за прототип, заключается в том, что данный способ не позволяет провести неразрушающий контроль элементов конструкции, к которым нет доступа.

Известно устройство, описанное в патенте SU №251890 (МПК G011, публ. 10.09.1969) «Устройство для определения монолитности изделий», содержащее возбудитель свободных колебаний и приемник свободных колебаний, которые выполнены в виде расчлененных по длине стальных стержней, каждый из которых имеет прослойку из пьезоэлементов, например из титаната бария, подключенных соответственно к генератору звуковой чистоты и индикатору измерений. Данное устройство выбрано в качестве прототипа.

Недостатком устройства, выбранного в качестве прототипа, является отсутствие возможности варьировать частоту собственных колебаний устройства.

Задача предлагаемого изобретения заключается в обеспечении возможности проведения неразрушающей дефектоскопии технически сложных элементов конструкции и элементов конструкции, к которым нет доступа, и создании новой конструкции устройства, позволяющей осуществить проведение данной неразрушающей дефектоскопии.

Для решения поставленной задачи предлагается способ неразрушающей дефектоскопии технически сложных элементов конструкции, который позволяет устранить недостатки наиболее близкого аналога и обеспечить следующий технический результат:

- проведение неразрушающей дефектоскопии технически сложных элементов конструкции;

- осуществление неразрушающей дефектоскопии технически сложных элементов конструкции, находящихся в сборке, к которым нет доступа.

Указанный технический результат достигается следующим образом. Элемент конструкции, к которому есть доступ, нагружают переменной механической нагрузкой и вызывают его перемещения. Измеряют параметры процесса перемещения элемента конструкции, к которому есть доступ. Затем сравнивают с такими же параметрами элемента конструкции, уровень дефектов которой принимают за допустимый. Причем перед нагружением элемента конструкции, к которому есть доступ, устанавливают жесткую связь, обеспечивающую общий резонанс, с элементом конструкции, к которому нет доступа.

В отличие от наиболее близкого аналога указанный способ позволяет провести неразрушающий контроль элемента конструкции, к которому нет доступа.

При этом устройство для проведения неразрушающей дефектоскопии технически сложных элементов конструкции выполнено в виде возбудителя и приемника свободных колебаний, каждый из которых имеет пьезоэлемент, подключенный к генератору колебаний или индикатору измерений. Возбудитель и приемник свободных колебаний состоят из расчлененных по длине стальных стержней. При этом возбудитель и приемник свободных колебаний выполнены разборными и имеют комплект съемных элементов, которые имеют широкий диапазон рабочих частот.

Существенность отличий в части предлагаемого устройства от наиболее близкого аналога определяется добавлением в конструкцию устройства комплекта съемных элементов, которые имеют широкий диапазон рабочих частот, позволяющих подстраивать собственные частоты свободных колебаний возбудителя и приемника к собственным частотам контролируемого элемента конструкции, к которому нет доступа.

Сущность заявленного изобретения поясняется чертежом (фиг. 1), на котором показано устройство для проведения неразрушающего контроля скрытых дефектов в элементах конструкции, к которым нет доступа.

На фиг. 1 показано устройство, содержащее расчлененный по длине стальной стержень 1, съемный элемент 2, пьезоэлемент 3.

Способ неразрушающего контроля скрытых дефектов в элементах конструкции, к которым нет доступа, и работа предлагаемого устройства осуществляются следующим образом.

К прибору, фиксирующему частоту собственных колебаний, раздельно подключают возбудитель и приемник свободных колебаний (описанных в п. 2 формулы). Сначала возбудитель свободных колебаний устанавливают на контролируемый внутренний элемент конструкции, а приемник свободных колебаний устанавливают на внешний, доступный для контроля, элемент конструкции. Приемник свободных колебаний устанавливают в точках, динамически связанных с внутренним контролируемым элементом конструкции, т.е. в тех точках, в которых наблюдают максимальную амплитуду формы собственных колебаний, имеющей точки максимальной амплитуды на внутреннем контролируемом элементе. Фиксируется частота собственных колебаний.

Далее приемник и возбудитель свободных колебаний меняют местами и фиксируют частоту собственных колебаний. Значения частоты собственных колебаний в обоих случаях должны совпадать. Если амплитуда колебаний недостаточно большая и отличается по частоте от частоты собственных колебаний возбудителя свободных колебаний, то подбирают съемный элемент 2 и расчлененные по длине стальные стержни 1 возбудителя и приемника свободных колебаний так, чтобы величина частоты собственных колебаний возбудителя и приемника свободных колебаний была максимально близка к измеряемой частоте свободных колебаний. После данных измерений контролируемые элементы конструкции устанавливают на свои места в конструкции. На внешнем элементе конструкции определяют две точки, имеющие максимальную амплитуду найденной частоты собственных колебаний. В одну из них устанавливают возбудитель свободных колебаний, в другую приемник свободных колебаний и контролируют величину частоты собственных колебаний, а через нее состояние внутреннего контролируемого элемента конструкции. После того, как конструкция собрана возможно некоторое изменение контролируемой величины частоты свободных колебаний. Если эти изменения значительны, необходимо повторить процесс подбора частоты свободных колебаний возбудителя и приемника свободных колебаний.

Таким образом, рассмотренный способ позволяет обеспечить возможность проведения неразрушающей дефектоскопии технически сложных элементов конструкции и элементов конструкции, к которым нет доступа. А также создана новая конструкция устройства, позволяющая осуществить проведение данной неразрушающей дефектоскопии.

1. Способ неразрушающего контроля скрытых дефектов в элементах конструкции, к которым нет доступа, заключающийся в том, что элемент конструкции, к которому есть доступ, нагружают переменной механической нагрузкой и вызывают его перемещения, измеряют параметры процесса перемещения элемента конструкции, к которому есть доступ, и сравнивают их с такими же параметрами элемента конструкции, уровень дефектов которой принимают за допустимый, отличающийся тем, что перед нагружением элемента конструкции, к которому есть доступ, устанавливают жесткую связь, обеспечивающую общий резонанс, с элементом конструкции, к которому нет доступа.

2. Устройство для неразрушающего контроля скрытых дефектов в конструкции, включающее возбудитель и приемник свободных колебаний, каждый из которых имеет пьезоэлемент, подключенный к генератору колебаний или индикатору измерений, возбудитель и приемник свободных колебаний состоят из расчлененных по длине стальных стержней, отличающееся тем, что возбудитель и приемник свободных колебаний выполнены разборными и имеют комплект съемных элементов, которые имеют широкий диапазон рабочих частот.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области усталостных испытаний металлических материалов для определения их циклической долговечности. Сущность: осуществляют определение размера зерна стали в зависимости от режима технологической обработки и на основании выявленной корреляции (уравнения) между циклической долговечностью в диапазоне 105-106 циклов и размером величины зерна стали, определяют ожидаемую ее циклическую долговечность.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано при исследовании процессов разрушения материалов с образованием трещин. Сущность: измеряют начальную длину трещины.

Изобретение относится к области исследования прочностных свойств твердых материалов и может быть использовано для определения усталостной прочности конструкционных материалов, работающих в условиях циклического нагружения.

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к способам определения предела выносливости материала. Сущность: измеряют радиусы кривизны поверхности испытуемого материала в сечениях двумя плоскостями главных кривизн и радиус сферического индентора, по которым определяют приведенный радиус кривизны.

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано для изучения физико-механических свойств корнеклубнеплодов и определения уровня повреждаемости клубней картофеля при оптимизации работы картофелеуборочных машин, а также для оценки механических повреждений при селекции сортов картофеля, предназначенных для механизированного возделывания.
Изобретение относится к области гидравлических испытаний, в частности к способам проведения циклических испытаний натурных образцов труб внутренним давлением и изгибом с целью получения фактических данных по их прочности и долговечности.

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к установкам для испытания образцов материалов на прочность, и может быть применено в заводской и исследовательской лабораториях.

Изобретение относится к испытательной технике, к устройствам для испытания материалов, в частности горных пород, при исследовании энергообмена в массиве горных пород с целью прогноза и предотвращения опасных динамических явлений.

Изобретение относится к испытательной технике, к устройствам для испытания образцов горных пород при моделировании энергообмена в массиве горных пород с целью прогноза и предотвращения опасных динамических явлений.

Изобретение относится к неразрушающему контролю несущей способности однопролетных железобетонных балок по критериям прочности арматуры и бетона. Сущность: на контролируемой железобетонной балке определяют места с наибольшими деформациями от эксплуатационной нагрузки и в этих местах устанавливают измерители деформаций.

Изобретение относится к области исследования механических свойств проводящих и диэлектрических материалов при их обработке и может быть использовано при получении информации в процессе различных работ, связанных с токарной обработкой, сверлением, фрезерованием, шлифованием, прокаткой и другими технологическими операциями.

Использование: для неразрушающего контроля эхо-импульсным методом магистрального трубопровода. Сущность изобретения заключается в том, что контроль роста усталостной трещины производят путем одновременной передачи не менее двух сигналов в виде импульсных ультразвуковых колебаний от источников, размещенных в одной плоскости на одной общей платформе, причем сигналы формируют разной частоты и они направлены под разными углами к исследуемому объекту, а прием сигналов производят посредствам устройств, смонтированных на второй платформе в той же плоскости, что и источники импульсных ультразвуковых колебаний, при этом платформы располагают в одной плоскости на внешней стороне магистрального трубопровода, измеряют время распространения ультразвуковых колебаний в исследуемом образце и рассчитывают геометрические характеристики усталостных трещин магистральных трубопроводов.

Использование: для оценки величин дефектов в тестируемом объекте при ультразвуковом тестировании. Сущность изобретения заключается в том, что выполняют оценку величин дефектов в тестируемом объекте, реализуя следующие этапы: определение (S1) набора данных измерений тестируемого объекта; выполнение (S2) обработки способом фокусировки синтезированной апертуры (SAFT-обработки) определенного набора данных измерений; вычисление (S3) ультразвуковых эхо-сигналов для множества величин дефектов в тестируемом объекте посредством моделирования эхо-сигналов для сценария тестирования; выполнение (S4) SAFT-обработки для вычисленных ультразвуковых эхо-сигналов каждой из множества величин дефектов; оценка (S5) величины дефекта в SAFT-обработке определенного набора данных измерений посредством сопоставления SAFT-обработок вычисленных ультразвуковых эхо-сигналов.

Использование: для неразрушающего контроля степени поврежденности металлов контейнеров с отработавшим ядерным топливом. Сущность изобретения заключается в том, что на поверхность контейнера устанавливают ультразвуковые излучатели и приемники сигналов в равном количестве, которые формируют прямоугольные импульсы с соответствующей шириной, длительностью частотой.

Использование: для обнаружения дефектов ультразвуковыми методами. Сущность изобретения заключается в том, что предварительно в процессе калибровки ультразвукового дефектоскопа на эталонном образце - металлической пластине, имеющей одинаковую с водоводом толщину, геометрию и химический состав и акустически нагруженную на воду, пьезопреобразователем излучают в эталонный образец зондирующий УЗ (ультразвуковой) импульс, пьезопреобразователем принимают отраженный опорный эталонный реверберационный УЗ эхо-сигнал, который регистрируют и фиксируют, далее пьезопреобразователь устанавливают в точку контроля на поверхности металлического водовода, в контролируемый водовод пьезопреобразователем излучают зондирующий УЗ импульс, пьезопреобразователем принимают рабочий УЗ эхо-сигнал, который регистрируют и фиксируют, далее из зарегистрированного рабочего эхо-сигнала вычитают зарегистрированный ранее опорный эталонный реверберационный УЗ эхо-сигнал, полученный в результате вычитания разностный измерительный эхо-сигнал запоминают, а о глубине водяного кармана судят по измеренному времени запаздывания первого импульса разностного измерительного эхо-сигнала относительно зондирующего УЗ импульса.

Использование: для ультразвукового обнаружения микротрещин на рабочей выкружке головки рельса. Сущность изобретения заключается в том, что на поверхности катания рельса устанавливают два электроакустических преобразователя, направленных зеркально относительно плоскости поперечного сечения так, чтобы ультразвуковой зондирующий сигнал каждого из них после отражения от нижней выкружки попадал на верхнюю выкружку головки рельса, зондируют головку рельса, для чего, перемещая электроакустические преобразователи вдоль рельса, излучают каждым из них зондирующие и принимают отраженные от верхней выкружки головки рельса ультразвуковые сигналы в соответствующем временном окне, дополнительно принимают ультразвуковые сигналы, отраженные от нижних выкружек головки рельса в соответствующих временных окнах приема, чувствительность приема каждого электроакустического преобразователя во всех временных окнах приема постоянно выбирают так, чтобы получать сигналы от металлургических неровностей на нижней выкружке головки рельса, заключение о наличии и ориентации микротрещин на верхней выкружке головки рельса производят на основе совместного анализа сигналов, полученных электроакустическими преобразователями.

Использование: для ультразвуковой дефектоскопии. Сущность изобретения заключается в том, что на первом этапе опорный эхо-сигнал электроакустической наводки регистрируется и запоминается в блоке накопителя, при этом для формирования опорного сигнала из материала, идентичного материалу контролируемого образца, изготавливается бездефектный эталонный стандартный образец (СО), бездефектность которого гарантируется применением других методов испытаний, размер контролируемой толщины этого бездефектного эталонного образца выбирается большим, чем максимальная толщина контролируемого объекта, что гарантирует отсутствие каких-либо донных сигналов в пределах контролируемого интервала глубин; далее на втором этапе пьезопреобразователь устанавливается на поверхность контролируемого изделия, регистрируется рабочий эхо-сигнал, который подается на первый вход блока вычитания, на второй вход которого подается сигнал из блока накопителя, а сигнал с выхода блока вычитания подается на индикатор.

Использование: для оценки качества конструкций замкнутого контура с внутренней полостью, изготовленных из полимерных композиционных материалов, например углепластика или стеклоуглепластика.

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.

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.

Использование: для неразрушающего ультразвукового контроля изделий. Сущность изобретения заключается в том, что осуществляют ввод излучающим преобразователем ультразвуковых колебаний в изделие, прозвучивание свода изделия импульсами ультразвуковых колебаний и прием прошедших свод изделия ультразвуковых колебаний в воздушной среде канала изделия устройством с приемным преобразователем, при этом проводят предварительный ультразвуковой контроль изделия известным способом для определения участков, на которых фиксируется прохождение ультразвуковых колебаний через свод изделия, после чего на один из таких участков устанавливают неподвижно излучающий ультразвуковой преобразователь, выбирают акустически непрозрачный участок изделия для определения на нем сплошности скрепления полимерного материала с прилегающей к нему поверхностью корпуса, а также участок изделия, симметричный ему относительно излучающего преобразователя и образующей поверхности изделия, проходящей через место контакта излучающего преобразователя с поверхностью изделия, ориентируют устройство с приемным преобразователем путем поворота и продольного перемещения относительно оси изделия на участок поверхности канала, радиально противоположный выбранному акустически непрозрачному участку, устанавливают уровень сигнала в пределах экрана без ограничения сверху, и при неподвижно установленном излучающем преобразователе сканируют ультразвуковым приемным преобразователем участки поверхности канала изделия, радиально-противоположные выбранному акустически непрозрачному участку и симметричному ему участку, и последовательно сравнивают сигналы на данных участках, выявляя участки, на которых имеет место относительное уменьшение уровня сигнала, после чего аналогичным образом проверяют другие акустически непрозрачные участки. Технический результат: обеспечение возможности, качества, надежности и полноты ультразвукового контроля изделий. 1 ил.
Наверх