Иммерсионный способ ультразвукового контроля изделий
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Зависимое от авт. свидетельства №
М. Кл. G 01п 29/04
Заявлено 06.1V.1972 (№ 1768826/25-28) с присоединением заявки №
Опубликовано 26.Х.1973. Бюллетень № 43
Дата опубликования описания 19.111.1974
Совета Министров СССР оо делам изобретений и открытий
УДК 621.179.16(088.8) Автор изобретения
Всесоюзный дважды ордена Трудового Красного Знамени теплотехнический научно-исследовательский институт им. Ф. Э. Дзержинского
УЛЬТРАЗВУКОВОГО КОНТРОЛЯ ИЗДЕЛИЙ
Изобретение относится к ультразвуковой дефектоскопии и может быть использовано для контроля сварных швов.
Известные способы ультразвукового контроля изделий в иммерсионном варианте, основанные на вводе в контролируемое изделие ультразвука, излучаемого и принимаемого механически перемещаемым преобразователем, ориентированным наклонно к поверхности изделия, не обеспечивают достаточной надежности контроля, так как механическое сканирование приводит к наличию трущихся механических частей, например контактов токосъемников.
Цель изобретения — повысить надежность контроля.
Это достигается тем, что иммерсионную жидкость образуют путем смешивания по крайней мере двух химически однородных жидкостей с разными скоростями распространения в пих ультразвука, концентрацию которых в смеси непрерывно изменяют в интервале, соответствующем необходимому изменению величины угла преломления ультразвука в контролируемом изделии при неподвижном преобразователе.
На чертеже показана схема устройства, осуществляемого предлагаемый способ.
Устройство содержит камеру 1 для смешивания жидкостей 2 и 3, смесь которых поступает в виде струи 4 на поверхность контролируемого изделия 5, соприкасающегося с емкостью 6 с дренажом. Ультразвуковой преобразователь 7 размещен в струе 4. Он служит для излучения или приема ультразвука 8, который распространяется в струе 4 по направлению 9 до точки 10 ввода ультразвука, расположенной на поверхности изделия 5. На границе раздела жидкости и изделия 5 ульт10 развуковой луч преломляется, распространяясь в изделии в направлении 11. Угол падения ультразвука из жидкости на поверхность изделия обозначен а, угол преломления — р.
15 При многокомпонентном составе струи 4 изменение угла преломления ориентировочно описывается следующей формулой (получается путем дифференцирования известной формулы Снеллиуса):
20 др = — — tg, ЛС
ЛС где — — относительное изменение скороС сти звука,в струе жидкости.
25 Для двухкомпонентной смеси из этилового спирта и глицерина скорость ультразвука изменяется в зависимости от концентрации от
1,2 до 1,9 км/сек, т. е. почти íà 60%. В этом случае для р=50 изменение угла преломле30 ния примерно 40 .
Составитель Л. Вопилкин
Техред А. Камышникова
Корректор 3. Тарасова
Редактор О. Стенина
Заказ 604/12 Изд. № 187 Тираж 755 Подписное
ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий
Москва, K-35, Раушская наб., д. 4/5
Типография, пр. Сапунова, 2
Изменение чувствительности ультразвукового преобразователя (изменение амглитуды сигнала, отраженного от дефекта в изделии) при изменении концентрации двухкомпонентной смеси (струи) может быть скомпенсировано периодическими добавками в струю разных количеств третьей жидкости или суспензни, характеризующейся в основном изменением затухания ультразвука. Например, для двухкомпонентной струи переменного состава па основе спирта и глицерина вместе с изменением угла преломления происходит изменение коэффициента передачи ультразвука вследствие изменения удельного импеданса жидкости, составляющей струю. При увеличении импеданса (его приближении к импедансу металла) передача ультразвука улучшается.
Улучшение передачи ультразвука может быть скомпенсировано увеличением затухания ультразвука в струе путем добавки 3-ей компоненты, например взвеси в спирте или глицерине мелкодисперсных частиц металла, резины ит. п.
Применение многокомпонентпых жидкостей расширяет возможности для регулировки диапазона вариации угла преломления и стабилизации чувствительности ультразвуковых преобразователей.
Иммерсионпый способ ультразвукового контроля изделий, заключающийся во вводе в
10 контролируемое изделие ультразвука, излучаемого и принимаемого преобразователем, ориентированным наклонно к поверхности изделия, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности контроля, иммерсионную жидкость образуют путем смешивания по крайней мере двух химически однородных жидкостей с разными скоростями распространения в них ультразвука, концентрацию которых в смеси непрерывно изменяют в интерва20 ле, соответствующем необходимому изменению величины угла преломления ультразвука в контролируемом изделии при неподвижном преобразователе.
Источник
Иммерсионный ультразвуковой контроль готового изделия дефектоскопом Olympus на фазированных решетках
На данном видео представлен ультразвуковой контроль готового изделия. Изделие представляет собой крышку корпуса из алюминиевого сплава. Задача контроля – это ультразвуковой контроль мест сопряжения крышки корпуса с целью выявления раковин, трещин и других дефектов на поверхности. Поскольку к поверхности сопряжения крышки предъявляются повышенные требования к качеству, то ультразвуковой контроль данного изделия должен выявлять наиболее мелкие дефекты поверхности и определять точно координаты дефектов. В качестве решения поставленной задачи выбран иммерсионный ультразвуковой контроль детали. Такой метод применяется широко как для входного контроля качества изделий, так и для неразрушающего контроля готовых изделий. Установка иммерсионного ультразвукового контроля представляет собой систему, включающую: дефектоскоп на фазированных решетках, датчик с фазированной решеткой, иммерсионная ванна, программное обеспечение для обработки результатов контроля, двухкоординатная система перемещения ультразвукового фазированного датчика, системный блок согласования элементов системы. Процесс контроля изделий начинается с размещения в иммерсионной ванне деталей поверхностью контроля вверх. Таким образом обеспечивается параллельность поверхности ультразвукового фазированного датчика и поверхности контроля.
Настройки ультразвукового дефектоскопа с фазированными решетками позволяют фокусировать луч на изделии таким образом, чтобы четко получить точную картину поверхности изделия контроля. На видео ясно видно, что в результате сканирования изделия в установке иммерсионного контроля, происходит перемещение датчика на фазированных решетках параллельно поверхности изделия с довольно высокой скоростью. С момента запуска системы иммерсионного контроля и до завершения процесса контроля изделия проходит очень мало времени. В результате такого неразрушающего контроля изделий мы получаем четкое изображение поверхности контроля по результатам ультразвукового сканирования. На полученных данных мы видим геометрически четкие размеры технологических отверстий, и поверхностные дефекты разного размера от 1 мм. Кроме того, данные ультразвукового иммерсионного контроля позволяют различать дефекты по амплитуде, размерам с большой разрешающей способностью. Как мы видим, полученные данные иммерсионного контроля имеют высокую повторяемость и стабильность результатов. Повторное сканирование готовых изделий показывает четкое повторение данных ультразвукового контроля с высокой точностью.
Все поверхностные дефекты и геометрия , выявленные при первом сканировании детали, занимают то же место и имеют ту же амплитуду при повторном сканировании. Таких результатов добиться при ручном ультразвуковом контроле и даже при контроле фазированными решетками практически невозможно. Как показывает данный опыт, подобные иммерсионные установки ультразвукового контроля, основанные на принципе дефектоскопа с фазированными решетками, имеют высокую производительность при высоком качестве данных ультразвукового контроля. Такие системы могут применяться при входном контроле качества изделий, при контроле качества обрабатываемых изделий, при контроле готовых изделий (выходной контроль), для поточного и выборочного контроля подобных изделий.
Источник
Способ ультразвукового иммерсионного контроля труб
Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано при ультразвуковой дефектоскопии полых цилиндрических изделий, в частности труб широкого сортамента с соотношением наружного диаметра к толщине стенки более двух, Цель изобретения — повышение надежности контроля и расширение области применения способа. Способ отличается тем, что ультразвуковую волну вводят под углом 3-14°, соответствующим распространению центрального луча преломленной на границе вода-материал трубы по касательной и внутренней стенке трубы. 2 ил.
РЕСПУБЛИК (si)s G 01 N 29/04
ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4898763/28 (22) 02.01.91 (46) 15.04.93, Бюл. № 14 (71) Всесоюзный научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт трубной промышленности (72) Я, Ф, Аникеев и Н, Н, Васютинский (56) Заявка ФРГ № 2920142, кл, 6 01 N 29/04, 1981.
Авторское свидетельство СССР
¹ 705858, кл. G 01 N 29/04, 1978. (54) СПОСОБ УЛЬТРАЗВУКОВОГО ИММЕРСИОННОГО КОНТРОЛЯ ТРУБ
Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано при ультразвуковой дефектоскопии полых цилиндрических изделий, в частности труб широкого сортамента с соотношением наружного диаметра к толщине стенки более двух.
Целью изобретения является повышение надежности контроля и расширение области его применения.
На фиг, 1 изображена схема устройства для осуществления способа; на фиг, 2 — вид по стрелке А на фиг. 1.
На чертеже приняты следующие обозначения: 1, 2 — пьезоэлектические преобразователи (ПЗП); 3 — направляющие втулки; 4 — планки-фиксаторы угла наклона а ; 5— винты фиксации ПЗП; 6 — винты поперечного перемещения ПЭП; 7 — контролируемая труба; 8 — искусственный продольный дефект на внутренней поверхности,, >5U„, 1809379 А1 (57) Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано при ультразвуковой дефектоскопии полых цилиндрических изделий, в частности труб широкого сортамента с соотношением наружного диаметра к толщине стенки более двух, Цель изобретения — повышение надежности контроля и расширение области применения способа. Способ отличается тем, что ультразвуковую волну вводят под углом 3 — 140, соответствующим распространению центрального луча преломленной на границе вода-материал трубы по касательной и внутренней стенке трубы. 2 ил, Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.
Раздельно-совмещенный искатель с пьезоэлементами 1, 2 рас» onaraer вдоль оси(ОО) трубы 7. Устанавливают угол между пьезоэлементами ПЭП равным 180 — 2 а, где а-угол возбуждения продольной волны в интервале 3 — 14 .
Для обеспечения этого условия в направляющие втулки 3 вставляется испытательный образец с поперечным дефектом на внутренней поверхности трубы 7. Затем подключается один из пьезоэлементов раздельно-совмещенного ПЗП, например, пьезоэлемент 1 к дефектоскопу, работающему в эхо-импульсном режиме (другой пьезоэлемент 2 отключен). Отпустив винт планки, фиксатора 4 и винт фиксации ПЭП 5, добиI
: ваются получения макисмального сигнала от поперечного дефекта (приближенйем или удалением направляющей втулки). Закреп1809379
4 ляют винты 4 и 5. Зто условие будет соответствовать углу а, Аналогично осуществляют настройку второго пьезоэлемента 2, В результате этих операций пьезоэлементы искателя устанавливаются под углом друг к другу (180 — 2 а), Затем подключают оба пьезоэлемента к генератору УЗК. На экране дефектоскопа будут наблюдаться сигналы, отраженные от поверхности трубы, расстояние между которыми соответствует двойному расстоянию
ПЗП от поверхности трубы. При этом сигналы от поперечного дефекта располагаются . между этими поверхностями сигналами, Для настройки на продольный дефект необходимо обеспечить смещение всего
ПЗП в целом на величину
I =R sin a, 20 где R — радиус трубы ; а — угол, соответствующий образованию продольной волны в металле трубы и распространению центрального луча преломленной на границе вода-металл трубы продольной волны по касательной к внут-. ренней стенке трубы и устанавливаемый в зависимости от D/S из интервала углов 3—
14 (D — диаметр контролируемой трубы;
S — толщина стенки), Для обеспечения этого условия в направляющие втулки 3 вставляют испытательный образец с продольным дефектом 8
30 на внутренней поверхности трубы и микрометрическими винтами 6 плавно смещают 35
ПЗП в сторону нахождения продольного дефекта до положения, при котором на экране появятся сигналы от него. При этом после каждого небольшого смещения ПЭП трубу поворачивают вокруг ее оси до появления 40 максимальных сигналов от дефекта.
После этого полученные сигналы сравнивают с сигналом от поперечного дефекта аналогичной глубины и протяженности и в случае различия между ними на величину 45
ЗдБ и более повторно смещают ПЭП и добиваются различия в амплитудах сигналов,,I от них (не более 1,5 дБ). Затем осуществля- ют дефектоскопию труб в обычном порядке, . то есть возбуждают продольные ультразву- 50 ковые колебания в стенке трубы, принимают колебания, прошедшие в изделии, и по их параметрам судят о состоянии последнего, Повышение надежности контроля и рэс- 55 ширение области его применения достигается тем, что падающая продольная волна из жидкости нэ поверхность трубы трансформируется в металле трубы в продольную и поперечную и должна касаться внутренней поверхности трубы только продольной волной. Поперечная, с весьма малой энергией, встречает внутреннюю поверхность под углом преломления, меньшим угла преломления продольной волны,.и в предлагаемом способе не используется, Таким образом, благодаря трансформации падающей из воды продольной волны в продольную волну в металле исключается образование на поверхности трубы поверхностной волны, трансформированной из продольной, а следовательно, и отражения от ранее перечисленных мешающих факторов отсутствуют. Благодаря этому и повышается надежность контроля, Предлагаемый способ контроля позво.ляет расширить сортамент контролируемых труб, начиная с D/S > 2, так как в этом случае основным условием обеспечения контроля таких труб является использование первично трансформируемой продольной волны, центральный луч которой касается внутренней поверхности трубы, в особотолстостенных трубах или же трансформируется в нормальную волну в особотонкостенных трубах с D/S» 5.
Для дефектоскопии труб в широком диапазоне сортамента используется одна частота УЗК (в частности, 5 МГц), Использование продольной УЗ волны в пределах от 3 до 14″ для всего сортамента выпускаемых труб не противоречит закономерности трансформации падающей продольной волны на границу «вода-сталь», Предлагаемый способ контроля был опробован в производственных условиях. Контролю подвергались трубы из нержавеющих и высоколегированных марок сталей размерами 6х 0,3; 36х 6; 42 х11.и 12х4,5мм.
В образцах от этих труб были изготовлены искусственные дефекты (риски) продольной и поперечной ориентации глубиной 5 от толщины стенки и по ним осуществлялся контроль предлагаемым и существующим способами. Контролировались трубы в количестве: 6 х 0,3 мм —; 36 х 6 мм — 19 шт;
42 х 11 мм — 112 шт; 12 х 4,5 мм — 23 шт (длиной от 4 до 6 метров), Для труб 6 х 0,3 мм (D/$ = 20) предлагаемый способ имеет максимальную чувствительность как к продольным, так и к поперечным дефектам при угле падения
13, При этом полностью отсутствует перебраковка труб. В прототипе максимальная чувствительность обеспечивается при угле
36 . При этом амплитуда сигнала превыша- ет амплитуду сигнала в предлагаемом способе на 5 мм, Однако для этого случая имеет
1.809379 к д ект
Техред M.Mîðãåíòàë Корректор В.Петраш
Заказ 1283 Тираж Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж 35, Раушская наб., 4/5
Производственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород, ул.Гагарина. 101 место перебраковка труб, достигающая
Для размера труб 36 х 6 мм (D/S = 6) максимальная чувствительность достигнута при угле падения 9О, а для прототипа — при угле 19О. Однако, если для угла 9 перебраковка отсутствует полностью, то для угла
19 она достигает 30
Для труб 42 х 11 (D/$ = 3,8) предлагаемым способом максимальная чувствительность была получена при угле 7 с полным отсутствием перебра кови. Дальнейшее смещение преобразователя показало отражение от продольного и поперечного дефектов при угле 13О. Однако амплитуды сигналов при этом достигали всего 20 мм (при максимальном усилении дефектоскопа), Перебраковка в этом случае достигала 15% . . Для труб 12, х 4,5 мм (О/S = 2,66) максимальная чувствительность предлагаемым способом была достигнута при угле падения
4 с полным отсутствием перебраковки.
Дальнейшее смещение ПЭП не дало какоголибо отражения, хотя касание внутренней поверхности поперечной волы происходило при угле 6О. Однако получить какое-либо отражение от дефекта не представлялось возможным, так как поперечные волны энергетически в этом диапазоне весьма слабые.
Таким образом, предлагаемый способ обеспечивает повышение надежности и расширение сортамента контролируемых труб. Это связано с тем, что в предлагаемом способе ультразвукового иммерсионного контроля труб ввод ультразвуковых продальных волн в стенку контролируемого изделия в интервале углов 3 — 14 исключает возможность возникновения поверхностных волн, а следовательно, и отражение их
5 от таких мешающих факторов как шероховатость поверхности, пузырьки воздуха, загрязнения и т. д.
Расширение сортамента контролируемых труб обеспечивается за счет использо10 вания тех же продольных ультразвуковых волн при условии их касания внутренней стенки контролируемых труб с D/$ > 2.
15 Способ ультразвукового иммерсионного контроля труб, заключающийся в том, что раздельно-совмещенный искатель, пьезоэлементы которого расположены друг к другу под углом 180 — 2a, ориентируют вдоль
20 продольной оси трубы и смещают относи- тельно ее на расстовние I = R sin а, где R— радиус контролируемой трубы, a — угол возбуждения волны вдоль образующей трубы, затем возбуждают ультразвуковые колеба25 ния в материале трубы, принимают колебания, прошедшие через изделие, и по их параметрам судят о состоянии последнего, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности контроля и расши30 рения области его применения, волну вдоль образующей трубы вводят под углом 3 — 14О, соответствующим распространению центрального луча преломленной на границе во-. да-материал трубы продольной волны по
Источник
