Устройство для ультразвукового контроля круглого проката и труб

Использование: для ультразвукового контроля круглого проката и труб. Сущность изобретения заключается в том, что устройство для ультразвукового контроля круглого проката и труб содержит статор, ротор и ультразвуковые преобразователи, при этом оно дополнительно содержит по крайней мере одно акустическое зеркало, размещенное на роторе, причем как минимум один ультразвуковой преобразователь закреплен на статоре, по крайней мере один ультразвуковой преобразователь, размещенный на статоре, направлен таким образом, что направление его излучения/приема почти параллельно оси объекта контроля, зеркало выполнено в виде по крайней мере одного отражающего элемента, геометрическая форма которого соответствует конкретной измерительной или дефектоскопической задаче, ультразвуковые преобразователи образуют по крайней мере одно кольцо, ось излучения/приема которого почти параллельна оси объекта контроля. Технический результат: повышение производительности оборудования ультразвукового контроля, а также упрощение его конструкции. 3 з.п. ф-лы, 10 ил.

 

Изобретение относится к области неразрушающего контроля, а конкретно к области ультразвукового контроля цилиндрических изделий, например труб или круглого сортового проката.

Широко известны устройства роторного типа для ультразвукового контроля объектов цилиндрической формы. Они содержат неподвижную часть (статор), размещенный в линии, транспортирующей объекты контроля, и вращающуюся часть (ротор), на которой закреплены ультразвуковые преобразователи (УП). Перед началом контроля ротор приводится во вращение, а внутрь устройства подается контактная жидкость (как правило, это вода), образующая при вращении своего рода «водяную трубу», внутрь которой вводится объект контроля (ОК). При этом, через вовлеченный во вращение водяной слой, создается акустический контакт между вращающимися ультразвуковыми преобразователями и ОК. Это устройство обеспечивает надежный ультразвуковой контроль цилиндрических изделий, который, вследствие вращения ультразвуковых преобразователей и поступательного перемещения ОК, осуществляется по спирали, плотность которой зависит от количества однотипных УП в системе, угловой скорости вращения ротора и скорости поступательного движения ОК.

Недостатком известного устройства является обязательное наличие довольно сложного элемента, позволяющего обеспечить передачу полезных сигналов (зондирующих импульсов и принимаемых из объекта контроля сигналов) со статора на ротор и обратно. Этот элемент передачи сигналов (ЭПС), в свою очередь, ввиду своей громоздкости, ограничивает количество каналов передаваемой информации. Это обусловливает существенное ограничение производительности ультразвукового контроля. Это объясняется следующим.

Обеспечение высокой сплошности ультразвукового контроля напрямую связано с уменьшением шага спирального сканирования. Поскольку количество каналов передачи информации ограничено ЭПС, а соответственно ограничено и число УП, то существенное уменьшение шага спирали возможно только за счет снижения скорости перемещения объекта контроля. Это означает снижение количества ОК в единицу времени, которое может быть проконтролировано.

Вращение ультразвуковых преобразователей и связанных с ними разъемов, кабелей, элементов крепления и регулировки, наличие элементов передачи сигналов с ротора на статор и обратно, существенным и притом негативным образом сказывается на надежности устройства, его стоимости и стоимости его эксплуатации.

Целью настоящего изобретения является повышение производительности оборудования ультразвукового контроля, упрощение его конструкции, а также снижение его стоимости и эксплуатационных затрат.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для ультразвукового контроля круглого проката и труб, содержащем статор, ротор и ультразвуковые преобразователи, дополнительно включено по крайней мере одно акустическое зеркало, размещенное на роторе, а как минимум один ультразвуковой преобразователь закреплен на статоре.

Указанная цель достигается и за счет того, что по крайней мере один ультразвуковой преобразователь, размещенный на статоре, закреплен таким образом, что направление его излучения/приема почти параллельно оси объекта контроля.

Цель изобретения достигается и тем, что зеркало выполнено в виде по крайней мере одного отражающего элемента, геометрическая форма которого соответствует конкретной измерительной или дефектоскопической задаче.

Достижению указанной цели способствует так же то, что ультразвуковые преобразователи образуют по крайней мере одно кольцо, ось излучения/приема которого почти параллельна оси объекта контроля.

Пример устройства приведен на Фиг. 1.

Устройство содержит статор, состоящий из двух элементов 1 и 2, на котором закреплен кольцевой УП, и ротор 3, на котором закреплено акустическое зеркало (АЗ) 4. Ротор 3 приводится во вращение с помощью электромотора 5, соединенного с ним с помощью ремня 6. Вода в устройство подается с помощью штуцера 7. Ультразвуковые преобразователи 7 расположены по окружности и образуют кольцевой преобразователь 8 с количеством элементов и их размерами, определяемыми конструктором исходя из задачи контроля. Ход ультразвуковых лучей условно показан стрелками. Отверстия 9 и 10 служат для ввода в устройство объекта контроля 11, например прутка.

Устройство работает следующим образом. Ротор 3 приводится во вращение с помощью электромотора 5, соединенного с ним с помощью ремня 6. Вода в устройство подается с помощью штуцера 7. За счет быстрого вращения ротора и возникающей при этом центробежной силы вода приобретает форму трубы. Объект контроля 11 подается в устройство с помощью, например, рольганга. УП 7 одновременно, по очереди, или в ином запрограммированном порядке излучают импульсы упругих колебаний в направлении АЗ 4. АЗ 4 поворачивает вектор направления распространения акустической энергии в сторону ОК 11, обеспечивая заданный угол встречи ультразвукового луча с поверхностью OK 11. Часть энергии ультразвукового луча войдет в ОК и, отразившись, например, от несплошности и/или противоположной стенки, вернется к УП7 по тому же пути. Таким образом, все сечение ОК будет проконтролировано. Поскольку ОК движется поступательно, то через какое-то время он окажется полностью проконтролированным.

Примеры АЗ приведены на Фиг. 2-6. В общем случае, оно представляет собой кольцо с сечением в форме конуса. Угол наклона конуса определяет направление отраженного от него ультразвукового луча. На Фиг. 2 изображено кольцо 12, угол α отражающей поверхности которого равен 45°. Такое кольцо обеспечивает ввод ультразвука по нормали к поверхности ОК 11 и позволяет обнаруживать несплошности, как например, расслоения в стенках труб, осуществлять толщинометрию и т.д.

Фиг. 3 и 4 демонстрируют формы сечения кольца 13 и 14 для возбуждения/приема упругих колебаний под углом β и γ соответственно к поверхности ОК в плоскости, параллельной оси OK 11. Такая конфигурация позволяет обнаруживать поперечные по отношению к оси ОК дефекты.

Фиг. 5 демонстрирует зеркало со ступенчатой формой отражающей поверхности 15, позволяющей вводить ультразвук в ОК под любым заданным углом к его поверхности, в том числе, организовать обнаружение продольных по отношению к оси прутка дефектов. На Фиг. 6 приведено АЗ (зеркало-кольцо) 16, на котором сформированы зоны (секторы) с различным назначением отражающей поверхности. При вращении такого АЗ каждый УП будет периодически возбуждать в ОК волны различного направления.

Пример кольцевого ультразвукового преобразователя из 16 дискретных приемо-излучающих элементов 17 показан на Фиг 7. Сам элемент приведен на Фиг. 8.

На Фиг. 9 и 10 показаны варианты элемента, выполненного в виде фазированной решетки: вертикальной (Фиг. 9) и горизонтальной (Фиг. 10). Каждая из решеток содержит 12 пьезокристаллов 18. Их количество выбирается при проектировании дефектоскопической системы исходя из конкретной задачи.

Фазированные решетки позволяют электронным образом управлять акустической системой и обнаруживать дефекты различной ориентации.

Источники информации

1. Патент РФ №113585.

2. Патент США №2667780.

3. Патент РФ 145759.

1. Устройство для ультразвукового контроля круглого проката и труб, содержащее статор, ротор и ультразвуковые преобразователи, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит по крайней мере одно акустическое зеркало, размещенное на роторе, причем как минимум один ультразвуковой преобразователь закреплен на статоре.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что по крайней мере один ультразвуковой преобразователь, размещенный на статоре, направлен таким образом, что направление его излучения/приема почти параллельно оси объекта контроля.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что зеркало выполнено в виде по крайней мере одного отражающего элемента, геометрическая форма которого соответствует конкретной измерительной или дефектоскопической задаче.

4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что ультразвуковые преобразователи образуют по крайней мере одно кольцо, ось излучения/приема которого почти параллельна оси объекта контроля.



 

Похожие патенты:

Использование: для автоматизированного неразрушающего контроля качества изделий. Сущность изобретения заключается в том, что сканируют поверхность контролируемого объекта по крайней мере одним информационным датчиком физического поля, измеряют величины сигналов излучения физического поля с каждой точки поверхности контролируемого объекта, разбивают весь диапазон величин сигналов излучения физического поля по их значениям на I интервалов, регистрируют измеренные сигналы по принадлежности к соответствующим интервалам, определяют количество измеренных сигналов в каждом интервале КI, рассчитывают разность количества измеренных сигналов в последующем и предыдущем интервалах ΔКI=КI+1-КI по всему диапазону значений величин измеренных сигналов, а в качестве порогового значения величины сигнала излучения физического поля выбирают значение из интервала, для которого разность количества измеренных сигналов в данном и предыдущем интервалах меньше нуля, а разность количества измеренных сигналов в данном и последующем интервалах больше нуля, при этом измеряют величину сигнала в начале сканирования изделия на эталонном дефекте Un, измеряют значение сигнала на качественном участке изделия вблизи эталонного дефекта U0 в точке i=1, где i - целочисленная координата траектории сканирования на поверхности контролируемого изделия, измеряют изменение сигнала на эталонном дефекте ΔUn=|Un-U0|, измеряют шаг дискретности измерения сигналов по траектории сканирования: Δxi=xi+1-xi, измеряют значение сигнала в текущей точке «i» сканирования изделия (Ui), измеряют разность сигналов между соседними точками: ΔUi=Ui+1-Ui, регистрируют начало j-го дефекта по градиентному признаку, регистрируют координату (xнj) начала j-го дефекта по градиентному признаку, измеряют величину наибольшего сигнала в области j-го дефекта: Ujmax=Uji, если Ui+1>Ui и Ui+2>Ui+1, измеряют величину наибольшего изменения сигнала (ΔUmax∂j) на j-м дефекте, регистрируют окончание j-го дефекта по градиентному признаку, регистрируют координату (xкj) окончания j-го дефекта по градиентному признаку: xкj=Δxixр, где p - целочисленная координата окончания j-го дефекта, измеряют протяженность j-го дефекта по градиентному признаку: Δхдj=хкj-хнj, регистрируют наличие j-го дефекта на изделии заданным образом.

Изобретение относится к области неразрушающего контроля при реализации ультразвуковых бесконтактных методов дефектоскопии для обнаружения дефектов в рельсах на значительных скоростях сканирования.

Использование: для неразрушающего контроля материалов ультразвуковыми методами. Сущность изобретения заключается в том, что выполняют генерацию серии оптических импульсов, преобразование их в акустические сигналы, излучение полученных сигналов в исследуемый материал, возбуждение продольных и сдвиговых волн в приповерхностном слое исследуемого материала, прием отраженных сигналов приемником, выполненным в виде решетки, собранной из локальных пьезоэлементов, обработку принятых сигналов в реальном масштабе времени в цифровой форме с сохранением их фаз, при этом генерацию серии оптических импульсов осуществляют в диапазоне от 10 Гц до 100 кГц, а сканирование производят через решетку из оптически прозрачных пьезоэлементов, акустический импеданс которых согласован с акустическим импедансом оптико-акустического генератора.

Изобретение относится к области ультразвукового контроля изделий, имеющих плоскую или цилиндрическую поверхность. Для расширения области применения на нижней поверхности корпуса устройства имеется продольный паз, стенки которого являются опорами и боковыми стенками локальной ванны, торцевыми стенками которой являются сменные планки.

Изобретение относится к области ультразвукового неразрушающего контроля железнодорожных рельсов. Способ заключается в том, что на поверхности катания рельса устанавливают три наклонных электроакустических преобразователя, смещенных от продольной оси рельса в сторону, противоположную от рабочей грани головки рельса.

Изобретение раскрывает контактную жидкость для ультразвуковой дефектоскопии, которая содержит хлорид металла или смесь хлоридов металлов с низкой температурой замерзания в водном растворе, жидкое стекло, полиакриламид, антикоррозионные добавки и воду, при этом она дополнительно содержит формиат металла или смесь формиатов металлов, имеющих низкую температуру замерзания в водном растворе, пропиленгликоль и глицерин, при следующем соотношении компонентов, мас.

Настоящее изобретение относится к области техники обнаружения дефектов на колесах железнодорожных транспортных средств. Установка для обнаружения дефектов с функцией параллельного поддомкрачивания выполнена с возможностью обнаружения дефектов без демонтажа колес и содержит тележку, выполненную с возможностью скольжения вдоль двух стальных рельсов, между которыми она предусмотрена.

Использование: для ультразвуковой диагностики вертикально ориентированных дефектов в объекте контроля с ребром поверхности. Сущность изобретения заключается в том, что прямой излучающий преобразователь и приемный преобразователь располагают на сопряженных по ребру сторонах объекта контроля.

Изобретение относится к измерительной техники и может быть использовано для поиска места прохождения и глубины трубопроводов водоснабжения и теплосети, газо- и нефтепроводов, находящихся под землей.

Использование: для получения ультразвукового изображения объекта. Сущность изобретения заключается в том, что ультразвуковая диагностическая система визуализации создает пространственно составные изображения в трапецеидальном секторе посредством объединения составляющих кадров, собранных с разных направлений наблюдения.

Использование: для ультразвукового контроля круглого проката и труб. Сущность изобретения заключается в том, что устройство для ультразвукового контроля круглого проката и труб содержит статор, ротор и ультразвуковые преобразователи, при этом оно дополнительно содержит по крайней мере одно акустическое зеркало, размещенное на роторе, причем как минимум один ультразвуковой преобразователь закреплен на статоре, по крайней мере один ультразвуковой преобразователь, размещенный на статоре, направлен таким образом, что направление его излученияприема почти параллельно оси объекта контроля, зеркало выполнено в виде по крайней мере одного отражающего элемента, геометрическая форма которого соответствует конкретной измерительной или дефектоскопической задаче, ультразвуковые преобразователи образуют по крайней мере одно кольцо, ось излученияприема которого почти параллельна оси объекта контроля. Технический результат: повышение производительности оборудования ультразвукового контроля, а также упрощение его конструкции. 3 з.п. ф-лы, 10 ил.

Наверх