Способ ультразвукового контроля сварных швов труб и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к неразрушающему контролю сварных соединений тонкостенных труб малого диаметра ультразвуковыми методами. Цель изобретения - повьшение чувствительности контроля к дефектам типа игольчатые поры. Новым в способе и устройстве .является использование пучка ультразвуковых колебаний,диафрагмированного при помощи воздушных диафрагм 9 до величины, близкой к диаметрам игольчатых пор, вводимого в кольцевое сварное соединение под такими углами неортогональности и ввода , что достигается прозвучивание корня и сечения шва прямым лучом. Вырез 13 в корпусе 10 акустического блока служит предельным шаблоном для валика усиления сварного шва и позволяет одновременно с ультразвуковым контролем вести контроль геометрических размеров валика усиления. 2 с.п. ф-лы, 2 ил. (Л 1C СП ;о 00

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

„.Я0„„! 259178 А 1

ISO 4 6 01 Б 29/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ /

К А ВТОРСМОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ.Ф-4

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

Г1О ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTKPblTPM (21) 3675649/25-28 (22) 31.10.83 (46} 23.09.86. Бюл. Ф 35 (71) Предприятие "Юктехэнерго" Производственного объединения по наладке, совершенствованию технологии н эксплуатации электростанций и сетей Союзтехэнерго" (72) В.И. Радько и Ю.Д. Гусаченко (53) 620.179.16(088.8) (56) Основные положения по ультразвуковой дефектоскопии сварных соединений котлоагрегатов и трубопроводов тепловых электростанций ОП Ф 501

ЦД-75.-М.: — Изд-во СПО Союэтехэнерго, 1978, с. 43-47, 78-80.

Krautkramer. Werkstoffpriifung

rait Ultrhschall. — Berlin, SpringerVerlag, New York, Heidelberg, 1975, 496-500, (54) СПОСОБ УЛЬТРАЗВУКОВОГО КОНТРОЛЯ

СВАРНЫХ ШВОВ ТРУБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ

ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к неразрушающему контролю сварных соединений тонкостенных труб малого диаметра ультразвуковыми методами. Цель изобретения — повьппение чувствительности контроля к дефектам типа "игольчатые поры". Новым в способе и устройстве .является использование пучка г ультразвуковых колебаний,диафрагмированного при помощи воздушных диафрагм 9 до величины, близкой к диаметрам игольчатых пор, вводимого в кольцевое сварное соединение под такими углами неортогональности и ввода, что достигается прозвучивание корня и сечения шва прямым лучом.

Вырез 13 в корпусе 10 акустического блока служит предельным шаблоном для валика усиления сварного шва и поэво- С ляет одновременно с ультразвуковым контролем вести контроль геометрических размеров валика усиления.

2 с.п. ф-лы, 2 ил.

К) 1259!78

Изобретение относится к неразрушающему контролю иэделий и материалов, в частности к ультразвуковой дефектоскопии и может быть использовано, например, для контроля свар- 5 ных соединений тонкостенных труб малого диаметра.

Цель изобретения — повышение чувствительности контроля к дефектам цилиндрической формы с малым 10 диаметрам (игольчатые лоры), и повышение производительности контроля.

На фиг. 1 представлена схема реализации способа; на фиг. 2 — устройство ультразвукового контроля свар- . 15 ных швов труб, осуществляющее способ.

На схеме реализации способа показаны труба 1 со сварным швом 2, излучающий 3 и принимающий 4, преобразователи, диафрагма 5, дефекты 6 и 7 цилиндрической формы.

Преобразователи 3 и 4 установлены встречно друг другу с углом наклона их акустических осей к поверхности трубы 1 и под углом 6 к продольной

1 оси 00 сварного шва 2. Кроме того, .на фиг. 1 показан угол ввода пучка поперечных ультразвуковых колебаний в З трубу.

Устройство ультразвукового контроля сварных швов труб содержит кор-. пус в виде многогранной призмы 8, воздушную диафрагму, выполненную в виде прорезей 9 Йа боковых гранях

10 призмы 8, пьезоэлементы 11, высокочастотный кабель 12 для подключения пьезоэлементов ll к генератору и приемнику дефектоскопа (не показаны), контактную поверхность 13, радиус кривизны которой r равен радиусу контролируемой трубы, вырез 14 шириной 1 и радиусом В на контактной поверхности 13, где В радиус сварного шва с валиком усиления максимально

45 допустимой высоты для данного типоразмера труб, а E — максимально допустимая ширина валика усиления сварного шва для данного типоразмера труб, Сущность способа заключается в следующем, Для того, чтобы выявить дефекты сварного шва типа игольчатых пор, которые представляют собой дефекты цилиндрической формы с малым диаметром, ориентированные перпендикулярно внутренней поверхности трубы, необходимо подобрать такие параметры ультразвукового контроля, чтобы эти дефекты наиболее сильно влияли на параметры ультразвуковых колебаний.

Поэтому, согласно способу, ультразвуковые преобразователи 3 и 4 с углом f наклона их акустических осей устанавливают на поверхности трубы 1 встречно друг другу по разные стороны сварного шва 2 и под углом В к

t продольной оси 00 сварного шва 2.

Вводят в трубу 1 пучок ультразвуковых колебаний под углом М и принимают прошедшие сварной шов 2 ультразвуковые колебания. При этом пучок ультразвуковых колебаний с помощью диафрагмы 5 формируют так, чтобы его сечение имело форму и размеры близкие к форме и размеру выявляемых дефектов б и 7, в частности, дефектов типа игольчатых пор, Причем углы, и 8 выбирают иэ условия прохождения оси пучка ультразвуковых колебаний посредине толщины контролируемого сварного шва.

Это условие достигается в том случае, когда углы К, )! и 8 задаются следующими соотношениями:

С»

g = o: — arcsin(— з1п<4 ) с

= arcctg(K sin 9 ), где С вЂ” скорость продольных ультразвуковых колебаний в корпусе преобразователя;

С вЂ” скорость поперечных ультразвуковых колебаний в контролируемом металле;

К вЂ” коэффициент размеров трубы.

К вЂ” определяется по формуле rS-$ 2!м

Я

r2 где r — наружный радиус контролируемой трубы;

Я вЂ” толщина стенки контролируемой трубы.

Устройство для ультразвукового контроля сварных швов труб, реализующее описываемый способ, работает следующим образом

Устанавливают устройство на контролируемую трубу 1 так, чтобы контактная поверхность 13 призмы 8 плотно прилегала к поверхности трубы 1, а валик усиления сварного шва 2 попал в вырез 14, выполненный на контактной поверхности )3 призмы 8, Затем осуществляют сканирование приз3 1259 мы 8 по периметру сварного шва 2.

Подбор углов 9, (и а в призме 8 устройства и диафрагмирование пучка ультразвуковых колебаний при помощи прорезей 9, выполненных на боковых гранях 10 призмы 8 до величины 1,52 мм, близкой к диаметрам игольчатых пор, составляющим 0,3-1 мм, позволяет получить в контролируемом металле за счет расхождения боковых лучей узкую в горизонтальной и вытянутую в вертикальной плоскости диаграмму направленности, что дает возможность контролировать корень и сечение шва 2 прямым лучом за один оборот устройства вокруг сварного шва. При отсутствии дефектов в сварном шве 2 на оси между излучающим и приемным пьезоэлементами 11 на экране дефектоскопа наблю20 дается сигнал с незначительно изменяющейся по периметру шва 2 амплитудой, что обусловлено, в основном, качеством акустического контакта.

Отсутствие на экране сигнала в этом случае свидетельствует об отсутствии акустического контакта, а это говорит о превышении максимально цопустимых высоты и ширины валика усиления сварного шва. При наличии

I 30 цефектов 6 и 7 типа игольчатых пор в сварном шве 2 на оси между излучающим и приемным пьезоэлементами 11 амплитуда сигнала от прошедших через сварной шов 2 ультразвуковых колебаний на экране дефектоскопа резко З уменьшается, потому что дефекты типа игольчатых пор, идущие от наружной или внутренней поверхности сварного шва перпендикулярно этим поверхностям, перекрывая значительную часть диафрагмированного пучка ультразвуковых колебаний, создают большую звуковую тень ° При наличии в сварном шве 2 на оси между излучающим и приемным пьезоэлементами 11 дефектов других типов с ориентацией вдоль поверхностей шва на экране дефектоскопа также наблюдается уменьшение амплитуды сигналя от прошедших ультразвуковых колебаний, но в меньшей степени, чем в случае дефектов типа игольчатых пор. Для протяженных дефектов типа трещин, непроваров, несплавлений устройство позволяет измерять их протяженность по началу и концу уменьшения амплитуды сигнала от прошедших колебаний.

Координаты дефекта на поверхности

178 4 сварного шва можно определить, как место пересечения осей диафрагмированных пучков ультразвуковых колебаний с одинаковыми углами 8, и п, если прозвучивание сварного шва осуществлять в пересекающихся направлениях.

Необходимые для тех или иных сварных соединений уровни чувствительности контроля устанавливаются перед началом контроля по искусственным отражателям в виде цилиндрических отверстий различных глубины и диаметра, расположенным на испытательном образце, изготовленном из участка трубы радиуса r с толиной стенки S, совпадающими с радиусом и толщиной стенки контролируемой трубы.

Формула и з обретения

1, Способ ультразвукового контроля сварных швов труб, заключающийся в том, что устанавливают по разные стороны шва наклонные ультразвуковые излучающий и приемный преобразователи встречно друг другу с углом наклона их акустических осей и под углом 6 к продольной оси сварного шва, излучают с помощью излучающего преобразователя пучок ультразвуковых колебаний, входящих в трубу под углом о, принимают прошедшие контролируемый шов ультразвуковые колебания с помощью приемного преобразователя, по величине амплитуды которых определяют наличие дефектов, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью повышения ччвствительности контроля к дефектам типа "игольчатые поры", пучок ультразвуковых колебаний формируют таким образом, чтобы его сечение соответствовало форме и размерам выявляемых дефектов, а углы еС, 1 и 9 выбирают из условия прохождения оси пучка ультразвуковых колебаний посредине толщины контролируемого сварного шва.

2. Устройство для осуществления способа ультразвукового контроля сварных швов труб, содержащее корпус с криволинейной контактной поверхностью, соответствующей профилю трубы, установленные в нем встречно друг другу под углом к продольной оси криволинейной контактной поверхности наклонные излучающий и приемный пьезоэлементы, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с,целью повьппе1259178

Составитель С. Волков

Редактор H. Марголина Техред И.Верес Корректор А. Тяско

Заказ 51)5/42 Тираж 778 Подписное

ВНИИЛИ Государственйого комитета СССР по делам изобретений и открытий

1!3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4, 5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

S иия чувствительности и производительности контроля, корпус выполнен в виде многогранной призмы и снабжен диафрагмой„ выполненной в виде прорезей на ее боковых гранях, на криво4 линейной контактной поверхности выполнен вырез, соответствующий профилю валика усиления сварного шва трубы, а пьезоэлементы расположены за