Способ обнаружения коррозионных повреждений на труднодоступных поверхностях изделий

Использование: для обнаружения коррозионных повреждений на внутренней стороне корытообразных стрингеров панелей центроплана и средней части крыла самолетов Ан-12 при их ремонте в заводских условиях с помощью ультразвукового толщиномера УДТ-40. Сущность изобретения заключается в том, что очищают внешнюю поверхность проверяемых участков изделий от загрязнений и наносят контактную смазку, на внешнюю поверхность изделия устанавливают преобразователь ультразвукового толщиномера, перемещают преобразователь ультразвукового толщиномера по заданной траектории, получают отображение профиля сечения стенки изделия, одновременно с получением отображения профиля сечения стенки изделия оценивают размеры участка, где наблюдается уменьшение показаний и плавность изменения показаний толщиномера от номинального до минимального значения и дальнейшего возрастания текущих показаний до номинального значения при неизменном показании индикатора минимального значения в ходе перемещения преобразователя толщиномера, по меньшей мере, в двух направлениях относительно места расположения дефектов сплошности и при плавных изменениях показаний на участке, площадь которого больше площади применяемого преобразователя, делают вывод о наличии коррозионного повреждения, а при скачкообразных изменениях показаний толщиномера на участке поверхности площадью, равной или меньшей площади преобразователя, делают вывод о наличии точечных дефектов или допустимых площадных дефектов. Технический результат: повышение точности классифицирования дефектов в материале изделий при выявлении коррозионных повреждений за счет обеспечения возможности классифицирования типов дефектов. 3 ил.

 

Изобретение относится к измерительной технике, а именно способам инструментального контроля, и может быть использовано для обнаружения коррозионных повреждений на внутренней стороне корытообразных стрингеров панелей центроплана и средней части крыла самолетов Ан-12 при их ремонте в заводских условиях с помощью ультразвукового толщиномера УДТ-40.

Разрушение металлических конструкций вследствие коррозии может привести к снижению надежности самолетов и, как следствие, безопасности их эксплуатации. Своевременное выявление коррозионных повреждений материала деталей является важной задачей обеспечения безопасной эксплуатации самолетов, позволяет вовремя проводить ремонтные работы и продлевать сроки эксплуатации самолетов, что дает значительный экономический эффект. Изделия, имеющие сложную форму (корытообразные стрингеры летательных аппаратов, корпуса судов, емкости и т.д.) и замкнутую поверхность (трубопроводы и т.д.), требуют разработки особых способов контроля ввиду наличия зон и внутренних поверхностей, непосредственный доступ к которым отсутствует или ограничен. В данном случае широко распространенными являются способы, основанные на использовании ультразвуковых толщиномеров и определении изменений толщины слоя металла, а именно мест утонений, свидетельствующих о наличии коррозии.

Например, известен способ измерения толщины изделия (патент РФ №2225592, 10.03.2004 г.), заключающийся в том, что пьезоэлектрический преобразователь устанавливают на предварительно смоченную контактной жидкостью поверхность контролируемого изделия и подсоединяют его к блоку обработки сигналов. Генератор вырабатывает высокочастотные электрические импульсы определенной частоты, поступающие на передающий элемент пьезопреобразователя, преобразующий электрические импульсы в упругие ультразвуковые колебания, которые, проходя через кварцевую призму, концентрируются в узкий пучок, направленный по нормали к верхней поверхности передающего элемента. Одновременно сигнал подается на триггер, который оказывается открытым на время до прихода переднего фронта отраженного импульса. Тем временем пучок ультразвуковых колебаний проходит через слой контактной жидкости, нанесенной на поверхность контролируемого изделия, через покрытие, имеющееся на поверхности изделия, через материал изделия и на границе раздела двух сред, имеющих различное волновое сопротивление, отражается от противоположной поверхности изделия. Отраженный пучок ультразвуковых колебаний попадает через кварцевую призму на приемный элемент преобразователя, преобразуется в электрические импульсы, поступающие затем на вход блока обработки сигналов, где импульсы усиливаются и своим передним фронтом закрывают триггер. ЭВМ обрабатывает полученные данные в следующей последовательности: по первому (ультразвуковому) каналу получают полное время пробега tволн, по второму вихретоковому каналу получают толщину покрытия Тпокр. Затем вычисляют время пробега - длительность открытого состояния триггера, после чего определяют толщину металла.

Указанный способ позволяет проводить инструментальный контроль труднодоступной внутренней поверхности изделия при установке преобразователя на его внешней поверхности.

Однако используемый здесь стандартный принцип определения наличия коррозионных повреждений, основанный на выявлении мест расположения дефектов сплошности материала, не позволяет учитывать другие внутренние дефекты материала производственного происхождения, которые также вызывают изменения показаний толщиномера. Такими дефектами могут быть точечные дефекты типа воздушных пор и инородных включений размерами от 1 мм до 5 мм, располагаемые в пределах толщины стенки изделия на разной глубине, а также плены и расслоения с размерами не более 10 мм, образовавшиеся при прессовке, прокате или штамповке заготовки, из которой изготавливается деталь. Эти несплошности, имеющие незначительные размеры, являются допустимыми, не требующими остановки эксплуатации изделия. То есть рассмотренный способ измерения толщины изделий не позволяет однозначно идентифицировать дефект как коррозию, что может привести к перебраковке изделий и преждевременному прекращению их эксплуатации.

Также широко известным среди ультразвуковых толщиномеров является использование толщиномера УДТ-40, который имеет различные режимы работы для проведения необходимого вида измерений.

Известен способ измерения толщины с использованием ультразвукового толщиномера УДТ-40 (http://www.ntcexpert.ru/documents/udt40-om.pdf), принятый за наиболее близкий аналог к заявляемому способу обнаружения коррозионных повреждений на труднодоступных поверхностях изделий, который заключается в том, что проводят предварительную калибровку ультразвукового толщиномера, очищают внешнюю поверхность проверяемых участков изделий от загрязнений и наносят контактную смазку, на внешнюю поверхность изделия устанавливают преобразователь ультразвукового толщиномера, перемещают преобразователь по заданной траектории, получают профиль сечения стенки изделия и по минимальному значения толщины делают вывод о наличии коррозии.

Отображение профиля сечения стенки изделия получают в режиме В-сканирования. В ультразвуковом толщиномере УДТ-40, который позволяет формировать на экране профиль сечения исследуемой детали, также обеспечивается индексация текущего и фиксация минимального значения толщины на всем участке перемещения преобразователя. При этом номинальное значение толщины - значение толщины, установленное оператором в ультразвуковом толщиномере, соответствующее требуемому нормальному значению толщины изделия, относительно которого вычисляются максимальные и минимальные значения толщины изделия.

Недостатком указанного решения, как и рассмотренного выше аналога, является отсутствие возможности классифицирования обнаруженных дефектов в материале стенки изделия с последующей вероятностью перебраковки изделий.

Задачей изобретения является повышение качества исследования материала изделий и снижение вероятности перебраковки.

Техническим результатом изобретения является повышение точности классифицирования дефектов в материале изделий при выявления коррозионных повреждений за счет обеспечения возможности классифицирования типов дефектов.

Технический результат достигается при использовании способа обнаружения коррозионных повреждений на труднодоступных поверхностях изделий, заключающегося в том, что очищают внешнюю поверхность проверяемых участков изделий от загрязнений и наносят контактную смазку, на внешнюю поверхность изделия устанавливают преобразователь ультразвукового толщиномера, перемещают преобразователь ультразвукового толщиномера по заданной траектории, получают отображение профиля сечения стенки изделия, одновременно с получением отображения профиля сечения стенки изделия оценивают размеры участка, где наблюдается уменьшение показаний и плавность изменения показаний толщиномера от номинального до минимального значения и дальнейшего возрастания текущих показаний до номинального значения при неизменном показании индикатора минимального значения в ходе перемещения преобразователя толщиномера, по меньшей мере, в двух направлениях относительно места расположения дефектов сплошности, и при плавных изменениях показаний на участке, площадь которого больше площади применяемого преобразователя, делают вывод о наличии коррозионного повреждения, а при скачкообразных изменениях показаний толщиномера на участке поверхности площадью, равной или меньшей площади преобразователя, делают вывод о наличии точечных дефектов или допустимых площадных дефектов.

Заявляемый способ далее будет рассматриваться применимо к обнаружению коррозионных повреждений на внутренней труднодоступной поверхности корытообразных стрингеров панелей центроплана и средней части крыла самолетов Ан-12.

Для проведения исследований в качестве ультразвукового толщиномера также используется толщиномер УДТ-40.

На фиг. 1 показан общий вид стрингера, внутреннюю поверхность которого исследуют по траекториям L и R с помощью ультразвукового толщиномера УДТ-40, на фиг. 2 - В-скан стрингера при наличии коррозии, на фиг. 3 - скан стрингера при наличии допустимых дефектов.

Измерения толщины согласно заявляемому способу производятся следующим образом.

Перед исследованием изделия проводят калибровку ультразвукового толщиномера УДТ-40 с раздельно-совмещенным преобразователем диаметром 4…3 мм. Конструкция УДТ-40 является стандартной, содержащей управляющий микропроцессор, генератор возбуждающих импульсов, усилитель сигналов, запоминающего устройства, электролюминисцентный или жидкокристаллический экран, блок автоматической сигнализации дефекта, интерфейс RS-232 для связи микропроцессора с внешним персональным компьютером, управляющие клавиши для управления микропроцессором, включения/выключения толщиномера, изменения режимов работы, параметров настроек.

Контролю подлежат участки спинок стрингеров толщиной 5±0,5 мм. Расслаивающая коррозия разрушает материал в любом месте спинки стрингера, в том числе у отверстий крепления каст и других отверстий. Нижнее допустимое значение толщины спинки стрингера равно 4,5 мм. Лакокрасочное покрытие на поверхности стрингеров не препятствует прохождению ультразвуковых импульсов, а его толщина суммируется с толщиной основного материала стрингера и изменение толщины сказывается на окончательном результате контроля.

Исследуемую поверхность стрингера очищают от загрязнений, следов поверхностной коррозии и механических повреждений. Далее наносят на проверяемые участки стрингера слой контактной смазки и на внешнюю поверхность стрингера устанавливают преобразователь ультразвукового толщиномера УДТ-40.

Переводят толщиномер в режим В-скана.

При контроле спинки стрингера вдали от отверстий производят сканирование с шагом 5-10 мм по траектории L, не доходя до кромки на 2-3 мм и до края отверстий на 5 мм. При контроле стрингера в районе отверстий на спинке преобразователь перемещают по окружности, отстоящей примерно на 5 мм от края отверстия по траектории R. Скорость перемещения преобразователя должна быть не более 20 мм/с (фиг. 1).

При перемещении преобразователя в зоне контроля регистрируют, отмечают места на стрингере, где показания индикатора имеют минимальное значение, отображаемое на экране толщиномера УДТ-40 в режиме В-скана, которое меньше номинального значения, а затем проводят анализ изменения толщины в пределах отмеченных мест.

Анализ изменений показаний толщиномера заключается:

1) в установлении по показаниям индикаторов текущего минимального значений размера участка, в пределах которого происходит изменение показаний толщиномера от номинального до минимального значения, а затем, наоборот - от минимального до номинального.

Индикаторы текущего и минимального значений, отображаемые на экране толщиномера в режиме В-скана, работают синхронно при перемещении преобразователя с участка с номинальной толщиной до места с минимальными показаниями, а затем показания индикатора минимального значения остаются постоянными и наблюдаются только уменьшения показаний индикатора текущего значения от минимального до номинального.

2) в выдерживании примерно постоянной скорости перемещения преобразователя по поверхности объекта контроля через отмеченные места, по меньшей мере, в двух направлениях, где регистрировались показания индикаторов меньше номинального, при этом по отображаемому на экране толщиномера В-скану оценивается характер (плавность) изменения показаний.

Если показания толщиномера меняются скачкообразно на участке перемещения, площадь которого меньше или равна площади преобразователя, делают вывод о наличии в материале изделия допустимых дефектов: пор, раковин, включений, плен и т.д. (фиг. 3).

В случае наличия на внутренней (недоступной) стороне стрингера коррозионного повреждения, площадь участка с показаниями толщиномера, которые меньше номинального значения, будет превышать площадь преобразователя, а изменения показаний от номинального до минимального и наоборот будет происходить относительно плавно (фиг. 2).

На фиг. 2 приведен В-скан при перемещении преобразователя по участку с коррозионными повреждениями. На данной фигуре: 1 - штриховая линия номинальной толщины спинки стрингера, 2 - выделенное подсветкой изображение сечения стрингера, 3 - сечение стрингера в зоне очага коррозии, 4 - показание индикатора минимальной толщины, 5 - шкала толщины.

На фиг. 3 приведен В-скан при перемещении преобразователя по участку с допустимыми дефектами. На данной фигуре: 6 - штриховая линия номинальной толщины спинки стрингера, 7 - выделенное подсветкой изображение сечения стрингера, 8 - сечение стрингера в зоне допустимого дефекта, 9 - показание индикатора минимальной толщины, 10 - шкала толщины.

Если утонение стрингера обусловлено коррозией, следует удалить лакокрасочное покрытие со спинки стрингера, определить границы поврежденного участка и минимальную остаточную толщину в зоне утонения.

Заявляемый способ позволяет повысить достоверность контроля и точность классификации обнаруженных дефектов с определением коррозионных повреждений для принятия своевременных мер. Способ может быть использован как при эксплуатации изделий, так и при их изготовлении, что повышает эффективность производства и снижает вероятность перебраковки изделий.

Способ обнаружения коррозионных повреждений на труднодоступных поверхностях изделий, заключающийся в том, что очищают внешнюю поверхность проверяемых участков изделий от загрязнений и наносят контактную смазку, на внешнюю поверхность изделия устанавливают преобразователь ультразвукового толщиномера, перемещают преобразователь ультразвукового толщиномера по заданной траектории, получают отображение профиля сечения стенки изделия, одновременно с получением отображения профиля сечения стенки изделия оценивают размеры участка, где наблюдается уменьшение показаний и плавность изменения показаний толщиномера от номинального до минимального значения и дальнейшего возрастания текущих показаний до номинального значения при неизменном показании индикатора минимального значения в ходе перемещения преобразователя толщиномера, по меньшей мере, в двух направлениях относительно места расположения дефектов сплошности и при плавных изменениях показаний на участке, площадь которого больше площади применяемого преобразователя, делают вывод о наличии коррозионного повреждения, а при скачкообразных изменениях показаний толщиномера на участке поверхности площадью, равной или меньшей площади преобразователя, делают вывод о наличии точечных дефектов или допустимых площадных дефектов.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу разведки ледовой обстановки. Для разведки ледовой обстановки используют два беспилотных летательных аппарата, один из которых производит определение характеристик ледовой обстановки по курсу движения каравана судов, а со второго, который является ретранслятором, осуществляют передачу на обеспечивающее судно по радиоканалу связи полученных данных о ледовой обстановке.

Настоящее изобретение относится к области гидроакустики и предназначено для определения скорости звука по трассе распространения сигналов, что необходимо для повышения эффективности работы гидролокаторов освещения подводной обстановки, а также для проведения исследований и измерительных работ гидроакустической аппаратуры.

Использование: для определения толщины двуслойных материалов и составляющих его слоев. Сущность изобретения заключается в том, что определение толщины двуслойных материалов и составляющих его слоев с помощью импульсов упругих волн, вводимых в объект контроля, осуществляется путем регистрации и анализа времени прихода отраженных от поверхностей объекта контроля и границ его слоев акустических импульсов, при этом определение толщины объекта контроля и его слоев осуществляют с помощью комбинации упругих объемных волн разного типа, для чего в один и тот же участок объекта контроля вводят как продольные, так и поперечные волны, причем определение толщины объекта контроля и составляющих его слоев осуществляют путем регистрации и анализа времени прихода импульсов, отраженных от поверхности ввода, и/или совокупности импульсов, обусловленных как продольными, так и поперечными волнами, распространяющимися в объекте контроля и взаимодействующими с границами его слоев, причем анализ производят путем решения системы уравнений, связывающей определяемые параметры с известными и измеренными величинами, причем вид решаемой системы уравнений определяется конкретной конфигурацией измерительной системы и требуемой точностью измерений.

Изобретение относится к области гидроакустики и предназначено для дистанционных акустических измерений рельефа и осадки подводной части айсберга (ПЧА) из-под воды.

Использование: для идентификации потенциально опасных участков трубопровода, на которых произошло отклонение осевой линии от первоначального положения. Сущность изобретения заключается в том, что на внутритрубное подвижное устройство (ВПУ) устанавливают измерительную систему, состоящую из бесплатформенного инерциального измерительного модуля (БИИМ) в виде трехкомпонентного измерителя угловых скоростей и трехкомпонентного измерителя кажущихся ускорений, одометра и измерителей радиального расстояния, и осуществляют n пропусков ВПУ по трубопроводу.

Использование: для обнаружения отложений на отражающем участке внутри системы, вмещающей жидкость. Сущность изобретения заключается в том, что устройство содержит ультразвуковой преобразователь для испускания ультразвукового испускаемого сигнала в направлении отражающего участка и регистрирующее средство для регистрации ультразвукового отраженного сигнала, полученного в результате отражения ультразвукового испускаемого сигнала в области отражающего участка.

Использование: для ультразвуковой эхо-импульсной толщинометрии. Сущность изобретения заключается в том, что измерение толщины осуществляют за N циклов контроля, во время первого цикла контроля на верхней поверхности контролируемого изделия в произвольной точке размещают ультразвуковой преобразователь, излучают в контролируемое изделие зондирующий импульс, принимают из него отраженный от нижней поверхности изделия эхо-сигнал, запоминают принимаемый эхо-сигнал, N-1 раз изменяют положение преобразователя на поверхности контролируемого изделия и для каждого нового положения повторяют цикл контроля, при этом преобразователь выполняют раздельным, положение излучающего и приемного преобразователей на поверхности контролируемого изделия выбирают произвольно, для каждого цикла контроля запоминают геометрические координаты положения излучающего и принимающего преобразователей и производят обработку принимаемых сигналов.

Изобретение относится к области гидроакустики и предназначено для разработки гидроакустической аппаратуры, используемой при плавании в ледовой обстановке. Способ заключается в том, что излучают из подводного положения носителя в направлении льда высокочастотные зондирующие гидроакустические сигналы, принимают отраженные ото льда сигналы, измеряют глубину погружения Н носителя, принимают отраженные эхосигналы веером узконаправленных характеристик в горизонтальной плоскости в диапазоне передней полусферы, производят последовательный набор временных реализаций по всем пространственным характеристикам направленности.

Использование: для ультразвуковой толщинометрии с высоким разрешением. Сущность изобретения заключается в том, что в процессе обследования трубопровода устройство ультразвуковой толщинометрии с высоким разрешением с использованием пьезоэлектрических преобразователей регистрирует отраженные сигналы от внутренней или внешней поверхностей стенки трубопровода, превышающие программно задаваемый порог, при этом выбираются отраженные сигналы по максимальному значению амплитуды, привязанной ко времени прихода от излученного импульса, далее из полученных сигналов выбирают не менее четырех сигналов по максимальным значениям амплитуд и регистрируют как значения времени от излученного импульса, так и амплитуды, при этом определяют границы начала изменения толщины стенки так называемой «зоны неопределенности границы дефекта» и в зависимости от структуры сигнала в «зоне неопределенности» вычисляют величину коррекции и далее корректируют сигналы отступа и толщины стенки трубопровода.

Изобретение относится к области судостроения, а более конкретно - к экспериментальной гидромеханике судов и морских инженерных сооружений, работающих в ледовых условиях, касается методов и оборудования для проведения ледовых модельных исследований в ледовом опытовом бассейне.

Использование: для обнаружения коррозионных повреждений на внутренней стороне корытообразных стрингеров панелей центроплана и средней части крыла самолетов Ан-12 при их ремонте в заводских условиях с помощью ультразвукового толщиномера УДТ-40. Сущность изобретения заключается в том, что очищают внешнюю поверхность проверяемых участков изделий от загрязнений и наносят контактную смазку, на внешнюю поверхность изделия устанавливают преобразователь ультразвукового толщиномера, перемещают преобразователь ультразвукового толщиномера по заданной траектории, получают отображение профиля сечения стенки изделия, одновременно с получением отображения профиля сечения стенки изделия оценивают размеры участка, где наблюдается уменьшение показаний и плавность изменения показаний толщиномера от номинального до минимального значения и дальнейшего возрастания текущих показаний до номинального значения при неизменном показании индикатора минимального значения в ходе перемещения преобразователя толщиномера, по меньшей мере, в двух направлениях относительно места расположения дефектов сплошности и при плавных изменениях показаний на участке, площадь которого больше площади применяемого преобразователя, делают вывод о наличии коррозионного повреждения, а при скачкообразных изменениях показаний толщиномера на участке поверхности площадью, равной или меньшей площади преобразователя, делают вывод о наличии точечных дефектов или допустимых площадных дефектов. Технический результат: повышение точности классифицирования дефектов в материале изделий при выявлении коррозионных повреждений за счет обеспечения возможности классифицирования типов дефектов. 3 ил.

Наверх