Способ ультразвукового контроля качества сварных швов изделий

 

Изобретение относится к области акустических методов неразрушающего контроля. Целью изобретения является повышение достоверности контроля вследствие уменьшения уровня сигналов помехи, отраженных от валика усиления сварного шва, благодаря выбору углов между акустическими осями излучения и приема осью сварного шва. Излучают наклонные поперечные колебания под углом φ к оси шва. Принимают с этой же стороны шва поперечные колебания, распространяющиеся под углом φ к оси шва. Акустические оси излучения и приема пересекаются на задней границе сварного шва. Расстояния между точками излучения и приема и точкой пересечения соответствующих акустических осей выбраны неравными / разная кратность отражений /. Выбор угла φ обеспечивает отсутствие в точке приема сигналов помехи, обусловленных отражением в сварном шве поверхностных и головных волн, образующихся в результате трансформации излучаемых поперечных колебаний на входе в сварной шов. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ социАлистических

РЕСПУБЛИК

ÄÄSUÄÄ 1479871 A i (594 С 01 N 29 04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМ .Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ лучаемых в изделие со сварным швом поперечных волн, на фиг. 2 — схема

УЗ контроля качества сварных швов изделий.

Способ УЗ-контроля качества сварных швов изделий заключается в следующем.

В изделие излучают поперечные коле бания в направлении, образующем угол (с осью сварного шва, который выбирают из условия

Я

ar«sin(C>/Cr,) — — †(p < ar««os к ГОСУДАР1 Т8ЕННЫЙ КОМИТЕТ по изоБРетениям и откРытиям

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4232812/25-28 (22) 22, 04. 87 (46) 15.05.89. Бюл. Р 18 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт по монтажным и специальным строительным работам (72) В.Т.Власов и С.А.Волков (53) 620,179,!6(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 911323, кл. С 01 N 29/04, 1979.

Авторское свидетельство СССР

9 1305594, кл, G 01 N 29/04, 1984. (54) СПОСОБ УЛЬТРАЗВУКОВОГО КОНТРОЛЯ

КАЧЕСТВА СВАРНЫХ trIBOB ИЗДЕЛИЙ (57) Изобретение относится к области акустических методов неразрушающего контроля, Целью изобретения является повышение достоверности контроля вследствие уменьшения уровня сигналов помехи, отраженных от валика

Изобретение относится к акустическим методам неразрушаемого контроля и может быть использовано при ультразвуковой (УЗ) дефектоскопии сварных швов изделий с неудаленным валиком усиления.

Целью изобретения является повыше ние достоверности контроля за счет уменьшения уровня сигналов помехи, отраженных от валика усиления сварного шва.

На фиг. 1 схематично представлено образование поверхностных и головных волн в результате трансформации изусиления сварного шва, благодаря выбору углов между акустическими осями излучения и приема и осью сварного шва. Излучают наклонние поперечные колебания под углом (р к оси шва. Принимают с этой же стороны шва поперечные колебания, распространяющиеся под углом у к оси шва. Акустические оси излучения и приема пересекаются на задней границе сварного шва, Расстояния между точками излучения и приема и точкой пересечения соответствующих акустических осей выбраны неравными (разная кратность отражений), Выбор угла (обеспечивает отсутствие в точке приема сигналов помехи, обус- 4® ловленных отражением в сварном шве поверхностных и головных волн, образующихся в результате трансформации излучаемых поперечных колебаний на входе в сварной шов. 2 ил.

1 479871 где С, С вЂ” скорость распространения поверхностных и продоль- 5 ных УЗ волн в материале сварного шва иэделия соответственно., 1

Ь вЂ” ширина сварного шва;

d - толщина кромок сварного шва; о — угол ввода излучаемых поперечных колебаний в материал изделия.

Принимают УЗ-колебания с той же стороны шва, распространяющиеся под тем же углом Ср к оси сварного шва зеркально относительно излучаемых

V3-колебаний. Причем расстояния I,ö и

1. от точек излучения и приема до

П пересечения акустических осей излучения и приема на задней границе сварного шва предварительно выбирают из условий

3 и к

30 где n = 0,1,2... — целое число, соответствующее кратности отражений поперечных колебаний от точки ввода

35 до точки пересечения акустических осей излучения и . приема.

Параметры принятых колебаний измеряют и определяют по ним качество сварного шва изделия.

Способ УЗ-контроля качества сварных швов изделий реализуется следующим образом.

На контролируемое изделие со сварным швом устанавливают излучающий и приемный наклонные преобразователи, например, с призмами иэ оргстекла с углом 50, Контроли, например, подвергается стыковой сварной шов,шириной в 21 мм стальных листов толщиной f = 11 мм. Угол о ввода поперечных УЗ-колебаний в стальной лист составляет 67 . Излучающий и

55 приемный преобразователи установлены таким образом, чтобы их акустические оси пересекались в точке 0 на задней границе iiN сварного шва и их проекции на плоскуи поверхность лис— та образовывали с границей MN равные углы (Р, а расстояние L îò точки И ввода У3-колебаний до точки О и расстояние I. от точки П приема УЗ-колебаний до точки 0 выбраны из условия

L = (n + ---)d tð0(Э

И 2

Ь„= Ь,- а t8, где n — - целое число, соответствующее кратности отражений поперечных УЗ колебаний от точки

И до точки О, например, при n = 2:L „= б4,8 мм, L„=

90,1 мм. Причем угол Ц выбирают внутри интервала значений, определяемого условием

И

arcsin(C /С ) < — — — Q zarccos <

1

<(--- L tg QL), где С, С вЂ” скорость распространения соответственно поверхностных и продольных колебаний в материале сварного шва. б

В данном случае С = 2,95 10 мм/с, С1 = 5,84 10 мм/с, откуда 54,1 « с а 59,7, Оптимальным значением угла (является середина укаэанного диапазона, При введении УЗ-колебаний в контролируемое изделие они распространяются в сторону сварного шва, отражаются в точке В от донной поверхности и попадают на поверхность усиления шва частично под углами, равными или близкими к касательному (фиг. 1). Излучаемая поперечная волна, распростра. няющаяся со скоростью С (далее, волна С ), дифрагирует на границе Pg сварного шва и возбуждает новые волны — поверхностную и головную, pac" пространяющиеся со скоростями Св и

С г (далее, волны С и С ) . На rðÿíèце NN сварного шва нарушаются условия существования волн С и С„, и они г переизлучаются в продольные С и С и поперечные С и С волны, являющиеся р r источником помех от усиления шва.

Кроме того, существуют вторичные пере излученные волны других типов, но их интенсивность мала и практически не оказывает влияния на уровень помех.

1479871

Поскольку скорости С, С и С„ боль.ше "., --с помехи, вызванные этими тит пами волн, при приеме могут быть восприняты как сигналы от дефекта, лежащего внутри шва, а помехи от волны С, ., — как сигналы от дефектов на границе шва.Поскольку на границе

MN для перечисленных волн отражение происходит с трансформацией, углы 10 между направлением их распространения и прямой MN будут отличаться от угла (f (фиг. 2): чем меньше угол ц), тем больше это отличие, При угле 01

1I ° Сз з 15 — arcsin — — исчезает волна С

2 С1 L

Причем уменьшение угла (без ограничений невозможно. Для получения достоверных результатов контроля всего сечения шва необходимо, чтобы излучен- 20 ный УЗ-луч пересекал сечение шва без отражений, следовательно проекция отрезка ОА акустической оси излучателя на плоскость изделия (ОА = Ь/sin(g ) не должна превышать величины d- tpoL.

Эти соображения учтены при выборе угла . Для подавления геометрической составляющей помех от усиления шва, обусловленных зеркальным отражением излучаемой волны С вЂ” при условии З0 ее падения перпендикулярно поверхности усиления шва, расстояния OH=L и

ОП=Ь выбраны неравными (разная кратИ ность отражений) . При этом сигнал отраженный от усиления шва, не попадает на приемный пРеобразователь. Выбор неравных расстояний обеспечивает наилучшее выявление плоскостных вертикально ориентированных дефектов. Излучают излучающим преобразователем 40

УЗ-колебания и принимают приемным преобразователем УЗ-колебания, отраженные в сварном шве изделия. С помощью УЗ-дефектоскопа измеряют параметры принятых колебаний и. определя- 45 ют качество контролируемого сварного шва.

Реализация способа УЗ-контроля качества сварных швов изделий позволяет снизить уровень помех от усиле- 50 ния шва при контроле сварных соединений толщиной 6-20 мм, выполненных двухсторонней сваркой на 18 дБ, обеспечивая тем самым выявление дефектов с эквивалентной площадью 1,5 мм при 55 отношении сигнал-помеха, равном 2.

При реализации способа УЗ-контроля качества сварных швов изделий с помощью автоматизированного дефектоскопа УД2С93 при контроле одной парой преобразователей (излучатель — приемник), расположенной с одной стороны шва, и второй аналогичной парой преобразователей, расположенной с другой стороны шва, достигается достоверность результатов контроля, равная 973.

Формула изо бре те ния

Способ ультразвукового контроля качества сварных швов изделий, заключающийся в излучении в изделие поперечных колебаний в направлении, образующем угол у с осью сварного шва, приеме колебаний с той же стороны шва,, распространяющихся под углом q к оси сварного шва зеркального относительно излучаемЬтх колебаний, измерении параметров принятых колебаний и определении по измеренным параметрам качества сварного шва изделия, о т л ичающийся тем, что, с целью повышения достоверности контроля за счет уменьшения уровня сигналов помехи, отраженных от валика усиления сварного шва,, угол (у и расстояния L и и Ь„от точек излучения и приема до пересечения акустических осей излучения и приема на задней границе сварного шва соответственно выбирают из условий (п + — -)d Г(а .

L

Ьи где С, С вЂ” скорость распространенения поверхностных и головных волн в материа. ле сварного шва соответственно, ширина сварного шва, толщина кромок сварного шва; угол ввода излучаемых поперечных колебаний в материал изделий, целое число, соответствующее кратности отражений поперечных акустических осей излучения и приема.

Ь

n = 0,1,2...—

arcsin(C /С ) < †. — †(р arenas(†-сtp<)

5 ь 2 d /

1479871

Составитель В.Гондаревский

Редактор Л.Веселовская Техред М.Дидык Корректор С.Шекмар

Заказ 2537/43 Тираж 790 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101