Устройство для контроля сварных соединений

Авторы патента:

Лебедев Евгений Леонидович (RU)

Беляев Борис Васильевич (RU)

Типаев Владимир Владимирович (RU)

Гула Дмитрий Николаевич (RU)

Храмков Александр Александрович (RU)

G01N29/04 - для обнаружения локальных дефектов в твердых телах (G01N 29/16,G01N 29/18,G01N 29/20 имеют преимущество)

Владельцы патента RU 2641616:

Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации (RU)
Федеральное государственное бюджетное военное образовательное учреждение высшего образования "Военно-космическая академия имени А.Ф. Можайского" Министерства обороны Российской Федерации (RU)

Использование: для контроля сварных соединений. Сущность изобретения заключается в том, что устройство для контроля сварных соединений содержит функционально соединенные и объединенные в единую конструкцию пьезоэлектрический преобразователь, установленный на контролируемом сварном соединении, аналитический блок акустико-эмиссионной системы, приспособление для точечного нагрева, при этом оно снабжено последовательно соединенными координатно-передвижным устройством, на котором установлено приспособление для точечного нагрева, и блоком управления, который соединен с приспособлением для точечного нагрева и подключен к выходу аналитического блока акустико-эмиссионной системы. Технический результат: обеспечение возможности оценки размеров зоны термического влияния сварного соединения и контроль структурного состояния металлического материала в данной зоне сварного соединения. 1 ил.

Изобретение относится к неразрушающему контролю качества сварных соединений, в частности к контролю структурного состояния сталей и сплавов в зоне термического влияния сварного соединения и оцениванию размеров данной зоны.

Известно устройство, реализующее способ контроля сварных соединений, основанное на зависимости твердости сталей и сплавов в зоне термического влияния сварных соединений от их структурного состояния (патент РФ на изобретение №2296319, МПК G01N 27/80, G01N 27/83, 2006).

Однако контроль сварных соединений, основанный на измерении твердости, имеет существенный недостаток, а именно в данном случае создаются локальные нарушения поверхности исследуемых изделий, что является недопустимым для отдельных образцов техники (например, ракетно-космической).

Известно также устройство, реализующее способ контроля сварных соединений, при котором в процессе сварки на стадии формирования и охлаждения сварного шва выполняют акустико-эмиссионный контроль (патент РФ на изобретение №2102740, МПК G01N 29/04, 1998).

Однако данное устройство, реализующее способ контроля сварных соединений, не позволяет оценивать размеры зоны термического влияния и выполнять контроль в данной зоне структурного состояния металла после охлаждения или после термической обработки сварного соединения.

Наиболее близким по технической сути к предлагаемому изобретению является устройство для определения координат развивающихся дефектов, содержащее пьезоэлектрический датчик, установленный на контролируемом сварном соединении, аналитический блок акустико-эмиссионной системы, приспособление для точечного нагрева (авторское свидетельство СССР №794505, МПК G01N 29/04, 1981 г.).

Недостатком данного устройства является то, что его применение не позволяет оценить размеры зоны термического влияния сварного соединения и выполнить контроль структурного состояния сталей и сплавов в ней.

Для исключения указанных недостатков при контроле сварных соединений возможно использование зависимости энергии акустико-эмиссионных сигналов от плотности распределения дислокаций в металлических материалах (Шпорт В.И. Пластическая деформация и разрушение металлических материалов авиационной техники. - М.: Машиностроение - 1, 2004. - 256 с., глава 2). Структурное состояние сталей и сплавов в зоне термического влияния, определяемое искаженностью кристаллической решетки и плотностью распределения дислокаций, можно оценить по значению суммарной энергии акустико-эмиссионных сигналов. Зная изменение данного значения в зависимости от расстояния до сварного шва, можно определить и размеры зоны термического влияния.

Таким образом, задачей предлагаемого изобретения является создание устройства для контроля сварных соединений, при использовании которого техническим результатом будут являться возможность оценивания размеров зоны термического влияния сварного соединения и контроль структурного состояния металлического материала в данной зоне сварных соединений.

Этот технический результат при использовании предлагаемого устройства для контроля сварных соединений, содержащего функционально соединенные и объединенные в единую конструкцию пьезоэлектрический преобразователь, установленный на контролируемом сварном соединении, аналитический блок акустико-эмиссионной системы, приспособление для точечного нагрева, достигается тем, что оно снабжено последовательно соединенными координатно-передвижным устройством, на котором установлено приспособление для точечного нагрева, и блоком управления, который соединен с приспособлением для точечного нагрева и подключен к выходу аналитического блока акустико-эмиссионной системы.

Структурно-функциональная схема предлагаемого устройства изображена на фиг. 1.

Устройство содержит приспособление для точечного нагрева 1, которое установлено на координатно-передвижное устройство 2, блок управления 3, пьезоэлектрический преобразователь 4, аналитический блок акустико-эмиссионной системы 5. Контролируемое сварное соединение обозначено на фиг. 1 позицией 6.

Устройство для контроля сварных соединений работает следующим образом.

Для контроля сварного соединения 6 (фиг. 1) его подвергают термическому воздействию локально, в точке контроля, приспособлением для точечного нагрева 1 (фиг. 1). Точки контроля должны находиться на линии, перпендикулярной сварному шву. Расстояния между данными точками должно составлять от 3 до 5 мм. Для позиционирования приспособления для точечного нагрева 1 (фиг. 1) и его передвижения от одной контрольной точки к другой используется координатно-передвижное устройство 2 (фиг. 1). Контроль необходимо выполнять в обе стороны от сварного шва на расстояние, которое зависит от типа сварки и габаритов контролируемого объекта.

Возникновение градиента температур в контрольной точке, за счет термостеснения материала, станет причиной образования в нем напряженно-деформированного состояния. Это в свою очередь будет причиной движения дислокаций, которые будут сопровождаться акустико-эмиссионными сигналами.

Пьезоэлектрический преобразователь 4 (фиг. 1), регистрирующий сигналы акустической эмиссии, необходимо устанавливать на расстоянии 10 мм от контрольной точки. Регистрируемые пьезоэлектрическим преобразователем 4 (фиг. 1) сигналы акустической эмиссии передаются в последовательно соединенный аналитический блок акустико-эмиссионной системы 5 (фиг. 1), где осуществляется их обработка, а именно суммирование энергии всех пришедших сигналов при нагреве контрольной точки.

Путем измерения суммарной энергии акустико-эмиссионных сигналов, инициированных движением дислокаций, выполняется контроль структурного состояния металла. Таким образом, структурное состояние металла контролируется по значению суммарной энергии акустико-эмиссионных сигналов. Чем она ниже, тем более неравновесной (искаженной) является структура.

По окончании приращения суммарной энергии акустико-эмиссионных сигналов результаты их обработок в данной контрольной точке передаются из выхода блока акустико-эмиссионной системы 5 (фиг. 1) на вход последовательно соединенного блока управления 3 (фиг. 1). В блоке управления сопоставляются данные аналитического блока акустико-эмиссионной системы 5 (фиг. 1) с данными координатно-передвижного устройства 2 (фиг. 1). Фиксируются значения суммарной энергии акустико-эмиссионных сигналов в данной точке контроля и координаты данной точки, после чего дается управляющая команда на выключение приспособления для точечного нагрева 1 (фиг. 1) и его перемещение координатно-передвижным устройством 2 (фиг. 1) в следующую точку контроля, где приспособление для точечного нагрева 1 (фиг. 1) будет включено. В новой контрольной точке описанные измерения будут повторены.

После сбора указанных данных в каждой контрольной точке строится зависимость суммарной энергии акустико-эмиссионных сигналов от расстояния до сварного шва. По указанной зависимости оценивается размер зоны термического влияния. Он определяется как расстояние между наиболее удаленными от сварного шва контрольными точками, в которых значение суммарной энергии акустических сигналов ниже, чем в основном (не подвергнутом термическому влиянию при сварке) металле сварного соединения.

Таким образом, данное устройство может быть использовано при контроле сварных соединений металлоконструкций. Оно позволяет оценивать размер зоны термического влияния сварного соединения и структурное состояние сталей и сплавов в данной зоне.

Устройство для контроля сварных соединений, содержащее функционально соединенные и объединенные в единую конструкцию пьезоэлектрический преобразователь, установленный на контролируемом сварном соединении, аналитический блок акустико-эмиссионной системы, приспособление для точечного нагрева, отличающееся тем, что оно снабжено последовательно соединенными координатно-передвижным устройством, на котором установлено приспособление для точечного нагрева, и блоком управления, который соединен с приспособлением для точечного нагрева и подключен к выходу аналитического блока акустико-эмиссионной системы.

Использование: для диагностики изделий машиностроения, создаваемых на основе соединений с гарантированным натягом с помощью ультразвука. Сущность изобретения заключается в том, что зондирующий ультразвуковой импульс вводится через контактную жидкость в наружную боковую поверхность охватывающего кольца соединения с натягом.

Локальная иммерсионная ванна для ультразвукового контроля листов // 2640450

Использование: для ультразвукового контроля листов. Сущность изобретения заключается в том, что локальная иммерсионная ванна (ЛИВ) для ультразвукового контроля листов включает корпус и как минимум одну линейку ультразвуковых преобразователей (ЛУП), которая дополнительно содержит как минимум одну линейку акустических зеркал (ЛАЗ), разворачивающих ультразвуковые лучи на заданный угол, и устройство поворота зеркал (УПЗ), позволяющее корректировать угол падения ультразвуковых лучей на поверхность листа относительно его номинального значения, а также осуществлять поворот ЛАЗ для дополнительной очистки ее рабочей поверхности.

Система для обследования гидроударом // 2640102

Предложены способ и устройство испытания испытуемого объекта (204). Способ испытания прочности соединений композитного объекта (204) включает: генерирование волны (228) напряжения в текучей среде (306) в полости (302) в конструкции (300) генератора волн; направление волны (228) напряжения через текучую среду (306) в полости (302) в композитный объект (204) и задание определенного количества свойств (310) волны (228) напряжения в текучей среде (306) на основании конфигурации (308) полости (302) в конструкции (300) генератора волн.

Система для обследования гидроударом // 2640102

Способ определения тонковкрапленных зерен благородных металлов с использованием ультразвукового воздействия // 2638790

Изобретение относится к области минералогического анализа тонковкрапленных зерен благородных металлов и может быть использовано в горнодобывающей отрасли. При осуществлении способа производится дробление кернового материала до крупности -1+0,0 мм, первичная классификация материала по классам крупности -1+0,5 мм, -0,5+0,2 мм, -0,2+0,0 мм, взвешивание каждого класса крупности, гравитационное обогащение каждого класса крупности с использованием лотка для промывки проб с получением первичного шлихового материала, первичный просмотр под бинокуляром с диагностикой всех минералов и выборка выделенных тонкодисперсных частиц благородных металлов, ультразвуковая обработка по классам крупности гидросмеси первичного шлихового материала с соотношением Т:Ж 1:3, посредством размещения гидросмеси в цилиндрообразном излучателе осуществляется при частоте 22 кГц, средней интенсивности звука 15 Вт/см2, вторичная классификация шлихового материала каждого класса крупности и гравитационное обогащение каждого класса крупности с использованием лотка для промывки проб с получением вторичного шлихового материала, взвешивание каждого класса крупности, вторичный просмотр под бинокуляром с диагностикой всех минералов по каждому классу крупности и выборка выделенных тонкодисперсных частиц свободных частиц благородных металлов, электронно-микроскопическое исследование состава благороднометалльных частиц в остатке вторичного шлихового материала.

Способ мониторинга технического состояния рельсового пути // 2636827

Изобретение относится к области неразрушающего контроля технического состояния рельсовых путей. Согласно способу мониторинга рельсового пути в рельсы передают акустический сигнал, отраженный сигнал принимают акустическими датчиками, обрабатывают сигнал с помощью системы обработки сигналов.

Способ неконтактной импульсной ультразвуковой дефектоскопии // 2635851

Использование: для неразрушающего дистанционного контроля различных силовых конструкций и ответственных деталей. Сущность изобретения заключается в том, что неконтактное возбуждение ультразвуковой волны в объекте осуществляется мощным наносекундным объемным электрическим разрядом с заданным фронтом и длительностью и синхронно производится ее регистрация до и после прохождения объекта оптическим устройством, сигнал с которого передается на фотоприемник, подключенный к цифровому осциллографу.

Способ ультразвукового контроля материала трубы из полиэтилена (варианты) // 2634489

Использование: для оценки ресурса трубы из полиэтилена. Сущность изобретения заключается в том, что пьезоэлектрический преобразователь устанавливают последовательно, равномерно по периметру внешней поверхности полиэтиленовой трубы, и осуществляют последовательно ввод импульсов ультразвуковых колебаний в материал трубы через ее внешнюю поверхность по нормали к внешней ее поверхности продольных колебаний и последовательно прием отраженных ультразвуковых колебаний от внутренней поверхности стенки трубы и последовательно при этом измеряют время прохождения ультразвуковых колебаний в каждой установленной точке пьезоэлектрического преобразователя и запоминают измеренные значения, затем определяют стандартное отклонение измеренных значений, и по величине стандартного отклонения, которое сравнивают со стандартным отклонением трубы из полиэтилена с предельным состоянием материала, полученное аналогично описанному выше при определении стандартного отклонения контролируемой трубы из полиэтилена, определяют возможность дальнейшей эксплуатации трубы из полиэтилена.

Способ ультразвукового контроля трубопровода и система для его осуществления // 2629896

Использование: для ультразвукового (УЗ) неразрушающего контроля протяженных металлических изделий. Сущность изобретения заключается в том, что при перемещении вдоль трубопровода периодически возбуждают УЗ колебания в заданной области внешней или внутренней его поверхности, связанной с диагностическим устройством, принимают из этой же области реализации УЗ колебаний от акустических нормальных волн, отраженных от различных нарушений сплошности материала стенок, и в результате обработки принятых реализаций определяют распределение дефектов в стенках трубопровода, при этом возбуждают УЗ колебания касательными к поверхности трубопровода колебательными силами акустических контактов приемно-излучающих элементов диагностического устройства поочередно в каждой точке, а прием колебаний осуществляют одновременно во всех точках в пределах указанной области в выбранном интервале времени, и из реализаций УЗ колебаний, принятых во всех точках поверхности трубопровода при перемещении вдоль него, по предварительно рассчитанным временам задержки для всех типов акустических нормальных волн выбирают эхосигналы от каждой точки поверхности стенок, когерентно суммируют их для каждой точки поверхности отдельно для каждого типа волн, вычисляют амплитуды суммарных сигналов и строят нормированные распределения этих амплитуд в соответствии с координатами точек поверхности стенок трубопровода отдельно для каждого типа акустических волн, после чего составляют одно распределение величины, значения которой равны максимальным значениям амплитуд суммарных сигналов от разных типов акустических волн для совпадающих по координатам точек поверхности стенок трубопровода, и по этому распределению судят о наличии и величине дефектов в стенках трубопровода.

Внутритрубный ультразвуковой дефектоскоп // 2626744

Использование: для внутритрубного обследования трубопроводов. Сущность изобретения заключается в том, что внутритрубный ультразвуковой дефектоскоп оснащен устройством измерения скорости звука в перекачиваемой жидкости V и блоком автоматической регулировки длительности временного окна ΔT во время контроля по формуле: ΔT=ΔT°V°/V, где ΔТ° - длительность окна при контроле в жидкости с минимальной скоростью звука V°.

Способ ультразвукового контроля алюминотермитного сварного соединения рельсов // 2643866

Изобретение относится к неразрушающему контролю уложенных в железнодорожный путь железнодорожных рельсов ультразвуковым методом и может быть использовано для обнаружения дефектов в подошвах рельсов в зоне их сварного соединения, выполненного алюминотермитной сваркой методом промежуточного литья. В процессе осуществления ультразвукового контроля алюминотермитного сварного соединения рельсов определяют по меньшей мере две зоны для выполнения ультразвукового контроля, причем одна из по меньшей мере двух зон выбирается на обливе (валике усиления) сварного соединения с боковой поверхности пера подошвы рельса. Шлифуют определенные зоны на обливе (валике усиления) с образованием площадок, выполненных с возможностью обеспечения акустического контакта. Устанавливают ультразвуковой датчик на каждую площадку на обливе, подключенный к по меньшей мере одному ультразвуковому дефектоскопу. Выполняют ультразвуковой контроль сварного соединения упомянутым по меньшей мере одним дефектоскопом эхо-методом или дельта-методом. В результате «слепая зона» в зоне подошвы сварного соединения рельсов отсутствует, обеспечивается повышение точности выявления дефектов сварного шва в зоне подошвы рельсов. 2 з.п. ф-лы, 8 ил.

Способ ультразвукового контроля поверхностных и подповерхностных дефектов металлопродукции и устройство для его осуществления // 2644438

Использование: для ультразвуковой (УЗ) диагностики вертикально ориентированного дефекта. Сущность изобретения заключается в том, что облучают дефект поперечной УЗ волной по нормали к поверхности объекта контроля. Регистрируют порожденную этим волну Релея на поверхности объекта контроля. О размере дефекта судят по величине амплитуды волны Релея. Технический результат: обеспечение возможности достоверного обнаружения вертикально ориентированных дефектов без ограничений по глубине контроля. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 5 ил.

Способ ультразвукового контроля подошвы рельсов // 2645818

Использование: для обнаружения дефектов в подошве рельсов. Сущность изобретения заключается в том, что с внутренней стороны относительно колеи рельсов во внешнее перо и внутреннее перо подошвы рельса излучают поперечные ультразвуковые колебания и принимают отраженные ультразвуковые колебания, по которым судят о дефектности рельса, при этом осуществляют ввод ультразвуковых колебаний и с наружной стороны пера подошвы под разными углами, обеспечивают ввод ультразвуковых колебаний с поверхности катания рельса под углом 0 градусов и двумя взаимно противоположными наклонными углами вдоль продольной оси рельса, синхронно перемещают все электроакустические преобразователи вдоль рельса по сканируемым поверхностям, измеряют путь перемещения и текущую высоту рельса, по заданным углам и измеренной высоте рельса, пройденному пути вдоль рельса и расстоянию между электроакустическими преобразователями осуществляют компенсацию расхождения сигналов по длине рельса, о наличии дефекта в подошве рельса судят по совместному анализу сигналов от всех электроакустических преобразователей. Технический результат: обеспечение возможности надежного обнаружения опасных дефектов в подошве рельса. 3 ил.

Устройство и способ смешивания сыпучей горной породы // 2647535

Группа изобретений относится к устройству для смешивания сыпучей горной породы изменяющегося минерального состава, способу смешивания сыпучей горной породы изменяющегося минерального состава. Техническим результатом является улучшение гомогенности минерального состава. Устройство для смешивания сыпучей горной породы изменяющегося минерального состава имеет различные минеральные компоненты для получения смешанной горной породы, имеющей заданные доли различных минеральных компонентов. Устройство содержит: конвейер для транспортировки сыпучей горной породы в направлении перемещения и ее расположения в направлении перемещения вдоль конвейера, первый контейнер, выполненный с возможностью загрузки горной породы изменяющегося минерального состава на конвейер, второй контейнер и третий контейнер. Оба контейнера, второй и третий, выполнены с возможностью отдельной загрузки горной породы из различных индивидуальных компонентов горной породы на перемещаемую горную породу. Устройство содержит блок акустического детектора минералов, расположенный на конвейере в направлении перемещения после первого контейнера и перед вторым и третьим контейнерами. Блок акустического детектора минералов выполнен с возможностью обнаружения долей различных минеральных компонентов в перемещаемой горной породе и регулировки количества различной индивидуальной горной породы, загружаемой отдельно из второго или третьего контейнера на основании обнаруженных долей для получения смешанной горной породы, имеющей заданные доли различных минеральных компонентов. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 7 ил.