Образец для настройки чувствительности дефектоскопической аппаратуры

 

Полезная модель относится к области контроля качества стыковых сварных соединений, в частности к ультразвуковому контролю тонких сварных соединений с ограниченной шириной поверхности ввода-приема ультразвуковых колебаний вдоль сварного соединения. Образец для настройки чувствительности дефектоскопической аппаратуры при ультразвуковом контроле качества стыковых сварных соединений, выполненный в виде параллелепипеда с рядом сквозных отверстий одинакового размера и с равным шагом расположения, параллельно друг другу и поверхности ввода ультразвуковых колебаний и лежащих в плоскости поперечного сечения параллелепипеда, перпендикулярной его продольной оси, отличающийся тем, что отверстия выполнены в виде узких сквозных пазов, при этом высота образца равна толщине контролируемого сварного соединения, а на одну из боковых поверхностей образца, параллельно поверхности ввода ультразвуковых колебаний, нанесена линейная шкала с началом отсчета от плоскости поперечного сечения, в которой лежат пазы. Образец позволяет настроить чувствительность дефектоскопической аппаратуры при ультразвуковом контроле зеркально-теневым методом сварных соединений для выявления плоских дефектов типа непроваров, трещин, окисных плен, перпендикулярных поверхности ввода-приема ультразвуковых колебаний и определения их основных параметров. 1 п.ф. 3 илл.

Полезная модель относится к области контроля качества тонких сварных соединений по всей их толщине зеркально-теневым методом и может найти широкое применение в машиностроении и других отраслях промышленности.

Известен образец [1] для эталонирования ультразвуковых преобразователей, выполненный в виде параллелепипеда с рядом цилиндрических отверстий, оси которых пересекаются с продольной осью параллелепипеда, при этом, для определения направления поляризации сдвиговых волн, цилиндрические отверстия выполнены одинакового диаметра с равным шагом по длине параллелепипеда, причем ось каждого последующего отверстия повернута относительно оси предыдущего на заданный угол.

Однако описанный образец имеет серьезные недостатки:

- цилиндрические отверстия в образце, при ультразвуковом контроле зеркально-теневым методом, вносят искажения в результаты контроля, в сравнении с результатами контроля, полученными от естественных дефектов в виде трещин, окисных плен и непроваров;

- рассредоточенность отверстий с равномерным шагом вдоль продольной оси параллелепипеда не позволяет настроить чувствительность дефектоскопической аппаратуры на отличие протяженных дефектов по глубине (толщине) сварного соединения от цепочки дефектов по глубине их залегания;

- поворот оси каждого последующего отверстия относительно предыдущего не позволяет использовать образец для отработки новых методов ультразвукового контроля сварных соединений;

- образец не может быть использован при настройке чувствительности дефектоскопической аппаратуры для определения минимального расстояния между соседними дефектами в цепочке дефектов по глубине (толщине) сварного соединения.

Известен также другой образец [2] для настройки чувствительности дефектоскопической аппаратуры при ультразвуковом контроле качества стыковых сварных соединений, выполненный в виде параллелепипеда с рядом цилиндрических отверстий одинакового диаметра и с равномерным шагом расположения, при этом оси отверстий параллельны друг другу и поверхности ввода ультразвуковых колебаний, лежат в плоскости поперечного сечения параллелепипеда, перпендикулярной его продольной оси, кроме того одно из отверстий расположено в плоскости поперечного сечения, параллельного первой плоскости поперечного сечения на расстоянии от нее, равном четырехкратной величине толщины параллелепипеда, и пересекает его продольную ось.

Образец для настройки чувствительности дефектоскопической аппаратуры имеет ряд преимуществ перед образцом для эталонирования [1]. Он позволяет настроить чувствительность для отличия протяженного дефекта от цепочки точечных дефектов, вытянутых по толщине сварного соединения и определить минимальное расстояние между этими дефектами, например эхо-импульсным методом, проводить отработку новых методов ультразвукового контроля качества тонких сварных соединений с ограниченной по ширине поверхностью ввода ультразвуковых колебаний вдоль сварного соединения.

Однако, несмотря на перечисленные преимущества, описанный выше образец для настройки чувствительности дефектоскопической аппаратуры имеет свои недостатки:

- предназначен для настройки чувствительности дефектоскопической аппаратуры при контроле сварных соединений только эхо-методом для выявления объемных дефектов типа неметаллических включений, пор, раковин и других;

не обеспечивает объективной настройки чувствительности дефектоскопической аппаратуры для выявления плоских дефектов в виде трещин, непроваров и окисных плен, расположенных перпендикулярно или под углом к поверхности ввода ультразвуковых колебаний;;

Несмотря на имеющиеся недостатки, образец для настройки [2], как наиболее близкий аналог, принят в качестве прототипа предлагаемой полезной модели.

Задачей предлагаемой полезной модели является создание образца, обеспечивающего получение технического результата состоящего в возможности:

- настройки чувствительности дефектоскопической аппаратуры для выявления плоских дефектов в виде непроваров, трещин и окисных плен;

- настройки чувствительности дефектоскопической аппаратуры для отличия протяженного плоского дефекта от цепочки точечных плоских дефектов, вытянутой по толщине сварного соединения;

отработки новых методов ультразвукового контроля, с определением глубины залегания плоских дефектов, по толщине сварного соединения;

отработки новых моно- и комбинированных методов ультразвукового контроля с определением протяженности плоских дефектов по толщине сварных соединений (до 30 мм) и с ограниченной по ширине поверхностью ввода ультразвуковых колебаний вдоль соединений.

Этот технический результат, согласно предлагаемой заявке на полезную модель, достигается тем, что:

- образец выполнен в виде параллелепипеда с рядом узких боковых сквозных пазов одинакового размера по высоте и ширине с равномерным шагом по его высоте;

- пазы параллельны друг другу по высоте образца и поверхности ввода ультразвуковых колебаний, лежат в одной плоскости поперечного сечения параллелепипеда, перпендикулярной его продольной оси;

- на одной из боковых поверхностей образца, вдоль поверхности ввода ультразвуковых колебаний, выполнена линейная шкала с началом отсчета от плоскости поперечного сечения, в которой лежат узкие сквозные пазы;

- высота образца равна толщине контролируемого сварного соединения или отличается от нее не более чем на ±1 мм.

Сущность полезной модели поясняется графическими материалами, где представлены:

на фиг.1 - пример выполнения предлагаемого образца;

на фиг.2, 3 - примеры использования образца при отработке зеркально-теневого метода ультразвукового контроля качества сварных соединений и настройки чувствительности дефектоскопической аппаратуры с определением глубины залегания выявленных дефектов.

Образец (см. фиг.1) выполнен в виде параллелепипеда 1, снабженного линейной шкалой 2 на его боковой поверхности и рядом узких боковых сквозных пазов 3 одинаковой высоты, лежащих с равномерным шагом параллельно друг другу и поверхности 4 ввода ультразвуковых колебаний в плоскости 5 поперечного сечения параллелепипеда 1, перпендикулярной его продольной оси 6, и поверхности 4 ввода - приема ультразвуковых колебаний. Схемы (см. фиг.2 и фиг.3) использования образца включают: образец в виде параллелепипеда 1 со шкалой 2 на его боковой поверхности и с пазами 3 в плоскости 5, поверхностью 4 ввода-приема ультразвуковых колебаний, продольной осью 6; призматические преобразователи 7 и 8; дефектоскопическую аппаратуру 9. Сплошными стрелками показано направление перемещения преобразователей 7 и 8 по рабочей поверхности 4 параллелепипеда 1 (образца), пунктирными стрелками показаны направления излучаемых и отражаемых сдвиговых волн, L1 L2 Ln-1 Ln обозначены расстояния проходимые ультразвуковыми волнами между излучающим преобразователем 7 и приемным преобразователем 8, h1 h2 hn-1 hn - глубины залегания пазов (дефектов) 3, h - протяженность пазов, - расстояния между отражателями 3, - угол ввода ультразвуковых колебаний.

Настройка дефектоскопической аппаратуры осуществляется следующим образом.

Ультразвуковые преобразователи 7 и 8 подключают к дефектоскопической аппаратуре 9: преобразователь 7 - к выходу, а преобразователь 8 - к входу. Преобразователи 7, 8 устанавливают на рабочую поверхность 4 образца 1 на участке, где сквозные узкие пазы 3 отсутствуют, как показано на фиг.2, встречно друг другу (лицом к лицу) так, чтобы расстояние между ними определялось по формуле:

,

где: S - расстояние между преобразователями 7, 8;

t - высота образца;

- угол ввода ультразвуковых колебаний.

Наблюдая за амплитудой принимаемого преобразователем 8 сигнала на экране дефектоскопа 9, преобразователь 7 поочередно приближают и отдаляют от преобразователя 8, добиваясь максимальной амплитуды сигнала на экране дефектоскопа. Добившись максимальной амплитуды сигнала, жестко закрепляют оба преобразователя 7 и 8 в специальной оснастке (на фиг.2 и фиг.3 не показана), чтобы в процессе их совместного перемещения, по рабочей поверхности 4 образца 1, расстояние между ними не изменялось. На экране дефектоскопической аппаратуры амплитуду принятого сигнала усиливают на 2-3 дБ выше строба автоматического сигнализатора дефектов (АСД), для того, чтобы в процессе перемещения преобразователей 7, 8 по рабочей поверхности 4 образца 1 амплитуда сигнала не падала ниже уровня строба АСД (при отсутствии отражателей 3 в зоне этого перемещения).

Жестко скрепленные преобразователи 7, 8, назовем их блок преобразователей 7-8, перемещают по поверхности 5 образца 1 в зону размещения сквозных узких пазов 3 и совмещают стрелу преобразователя 7 с нулевой риской шкалы 2. При этом обеспечивают присутствие контактной жидкости (например, воды) под каждым преобразователем 7 и 8. На экране дефектоскопической аппаратуры должен присутствовать импульс сигнала, поступающего от преобразователя 7, отразившегося от поверхности противоположной поверхности 5 ввода ультразвуковых колебаний и принятый преобразователем 8. Блок преобразователей 7-8 медленно перемещают в направлении сплошной стрелки (фиг.3) до максимального падения амплитуды сигнала на экране дефектоскопической аппаратуры 9. Как только амплитуда сигнала упадет ниже уровня строба АСД, на линейной шкале 2 образца фиксируют координату Y поперечного перемещения блока преобразователей 7-8 по стреле преобразователя 7 и вводят в память дефектоскопической аппаратуры. Глубина залегания начала сквозного узкого паза (дефекта) вычисляется компьютером, встроенным в дефектоскопическую аппаратуру, по формуле, заранее введенной в его программу:

,

h1 - глубина залегания верхней границы паза (дефекта);

Y1 - координата преобразователя 8 в момент падения амплитуды сигнала ниже строба АСД;

- угол ввода ультразвуковых колебаний.

Результаты вычислений записываются в память дефектоскопической аппаратуры.

При дальнейшем перемещении блока преобразователей 7-8 на экране дефектоскопической аппаратуры вновь появляется импульс сигнала, прошедшего через образец и отразившегося от поверхности, противоположной поверхности 4. Как только амплитуда сигнала превзойдет уровень строба АСД фиксируют координату Y' 1 по линейной шкале 2 образца 1 и вносят ее значение в память дефектоскопической аппаратуры. Глубину залегания нижней границы узкого паза (дефекта) 3 определяют по формуле введенной в программу дефектоскопической аппаратуры:

где: - глубина залегания нижней границы паза (дефекта);

- координата преобразователя 7 в момент превышения амплитуды сигнала уровня строба АСД (пропадания дефекта);

- угол ввода ультразвуковых колебаний.

При обнаружении последующих узких пазов (дефектов) 3, аналогично первому, фиксируют соответственно координаты , верхней границы и , нижней границы паза, заносят их в память дефектоскопической аппаратуры 9, вычисляют глубины залегания верхних границ и нижних границ пазов (дефектов) по формулам, заложенным в программу дефектоскопической аппаратуры:

,

Затем по формуле, также заложенной в программу дефектоскопической аппаратуры 9, определяют протяженность пазов (дефектов) по глубине залегания:

,

где hn - протяженность каждого сквозного паза по глубине залегания;

Y'n- координата преобразователя 7 в момент перехода амплитуды сигнала (пропадания паза) уровня строба АСД при ее увеличении;

Y n - координата преобразователя 7 в момент перехода амплитуды сигнала уровня строба АСД при ее уменьшении;

- угол ввода ультразвуковых колебаний.

n - номер паза (дефекта).

Аналогично вычисляют расстояния между сквозными пазами по глубине:

,

где: - расстояние между нижней границей предыдущего и верхней границей последующего паза (дефекта);

- координата преобразователя 7 в момент перехода амплитуды сигнала (пропадания паза) уровня строба АСД при ее увеличении;

Yn - координата преобразователя 7 в момент перехода амплитуды сигнала уровня строба АСД при ее уменьшении;

- угол ввода ультразвуковых колебаний;

n - номер паза (дефектов).

Настройка дефектоскопической аппаратуры проверяется сравнением результатов ее настройки с фактическими параметрами образца: протяженностью пазов (дефектов) по высоте образца, глубине их залегания, величине расстояния между каждыми двумя соседними пазами (дефектами).

Таким образом, предлагаемая полезная модель позволяет достичь технического результата, выражающегося в:

- повышении достоверности контроля;

- возможности отличить цепочку плоских дефектов от одного протяженного дефекта;

- возможности определить расстояния между плоскими дефектами по глубине контролируемых деталей;

- возможности определить глубину залегания плоского дефекта.

Источники информации.

1 Авторское свидетельство СССР 1280534 «Образец для эталонирования ультразвуковых преобразователей», кл. G01N, заявлено 06.08.1985 г.

2 Патент РФ 90210 «Образец для настройки дефектоскопической аппаратуры», кл. G01N, с приоритетом от 21.08.2009 г.

Образец для настройки чувствительности дефектоскопической аппаратуры при ультразвуковом контроле качества стыковых сварных соединений, выполненный в виде параллелепипеда с рядом сквозных отверстий одинакового размера и с равным шагом расположения, параллельно друг другу и поверхности ввода ультразвуковых колебаний, лежащих в плоскости поперечного сечения параллелепипеда, перпендикулярной его продольной оси, отличающийся тем, что отверстия выполнены в виде узких сквозных пазов, при этом высота образца равна толщине контролируемого сварного соединения, а на одну из боковых поверхностей образца параллельно поверхности ввода ультразвуковых колебаний нанесена линейная шкала с началом отсчета от плоскости поперечного сечения, в которой лежат пазы.



 

Наверх