Способ ультразвукового контроля сварных соединений

 

Изобретение относится к акустическим методам неразрушающего контроля с использованием отражения волн. Целью изобретения является повышение производительности контроля за счет исключения использования нескольких преобразователей для прозвучивания всего сечения свраного соединения с равной чувствительностью. Исходя из параметров контролируемого соединения выбирают параметры раздельно-совмещенного преобразователя, в частности, величину угла между акустическими осями излучателя и приемника из условия равенства отношения диаграмм направленности на дальней и ближней границах области равномерной чувствительности отношению путей ультразвукового луча от излучателя или приемника до этих границ. Преобразователем излучают импульсы ультразвуковых колебаний в соединение, принимают отраженные соединением эхо-импульсы и осуществляют поперечно-продольное сканирование изделия. В ходе сканирования измеряют параметры принятых эхо-импульсов и по ним определяют качество изделия. 3 ил.

Изобретение относится к акустическим методам неразрушающего контроля с использованием отражения волн и может быть использовано при ультразвуковой (УЗ) дефектоскопии сварных соединений. Целью изобретения является повышение производительности контроля за счет исключения использования нескольких преобразователей для прозвучивания всего сечения сварного соединения с равной чувствительностью. На фиг. 1 представлена схема УЗ-контроля сварного соединения; на фиг. 2 - то же, план; на фиг. 3 - схема формирования области равномерной чувствительности. Позицией 1 обозначен раздельно-совмещенный УЗ-преобразователь с излучателем 2 и приемником 3, позицией 4 - сварное соединение со сварным швом 5, 6 - акустические оси излучателя 2 и приемника 3, 7 - область равномерной чувствительности. Способ УЗ-контроля сварных соединение заключается в следующем. На поверхности соединения размещают раздельно-совмещенный преобразователь, параметры которого удовлетворяют условию = exp -0,14a²K1-(cos²β+ _ cos, где r₁, r₂ - расстояние от точки ввода УЗ-колебаний в соединение до границ области равномерной чувствительности преобразователя; r_n' - путь вдоль акустической оси излучателя или приемника преобразователя до точки ввода; β - угол призмы излучателя и приемника преобразователя; a - радиус излучателя и приемника преобразователя; К - волновое число; С_е1 - скорость распространения продольных УЗ-колебаний в материале призм преобразователя; С_t2 - скорость распространения поперечных УЗ-колебаний в материале соединения; Δ - половина угла между акустическими осями излучателя и приемника преобразователя; α - угол ввода УЗ-колебаний. С помощью преобразователя излучают импульсы УЗ-колебаний и принимают отраженные сварным соединением эхо-импульсы. Поверхность соединения сканируют преобразователем в продольном и поперечном направлениях и измеряют параметры принятых эхо-импульсов, по которым определяют дефектность соединения. Способ УЗ-контроля сварных соединений реализуется следующим образом. При контроле стыковых сварных швов 5 толщиной S, например S= 10 мм, поперечными УЗ-волнами область 7 равномерной чувствительности по толщине соединения 4 находится в пределах от точки А (S/2) до точки B (2S). Значения r₁, r₂ и r_n', исходя из акустического тракта (фиг. 3) определяют как
r₁ = 0.55 , r₂ = ,
r¹_n = r_n , где α - угол ввода УЗ-колебаний;
β - угол призмы преобразователя;
C_e1 - скорость распространения продольных УЗ-колебаний в материале призмы преобразователя;
C_t2 - скорость распространения поперечных УЗ-колебаний в материале соединения 4. Зная ширину усиления шва 5, например, равную 12 мм, и его толщину S определяют необходимый угол α (угол ввода α = 65^о, материал соединения 4 - ст. 20). Исходя из толщины S сварного шва определяют значение частоты f УЗ-колебаний f= 5 МГц. При этом учитывают требования, предъявляемые к диаграмме направленности, и учитываемые неравенством
15 мм ^. МГц ≅ af ≅ 30 мм ^. МГц, где а - радиус пьезопластин излучателя 2 и приемника 3 (а= 4 мм). В данном примере
r₁= 13,0 мм, r₂= 47,3 мм,
r_n'= 10 мм, β = 50^о. Затем рассчитывают отношение Ф₁/Ф₂ диаграмм направленности на границах области 7 из значений r₁, r₂ и r_n' и из выражения:
= exp -0,14a²K1-(cos²β+ _ cos, где К - волновое число,
Δ - половина угла между акустическими осями 6 излучателя 2 и приемника 3,
определяют значение Δ . Так как Ф₁/Ф₂= 0,479, получено значение Δ = 6^о. Установив преобразователь 1 с такими параметрами по одну сторону сварного шва 5, излучают излучателем 2 импульсы УЗ-колебаний в соединение 4, принимают приемником 3 отраженные швом 5 эхо-импульсы, измеряют их параметры, например, с помощью УЗ-дефектоскопа УЗД-МВТУ и по амплитуде эхо-импульсов оценивают дефектность шва 5. Соединение 6 сканируют преобразователем по поперечно-продольной траектории между положениями С и D (фиг. 1). Дефекты в верхней части шва 5 обнаруживаются однократно отраженным лучом, а дефекты в корневой части шва 5 - прямым лучом. Разница амплитуд эхо-импульсов от угловых отражателей в вершине и корне сварного шва не превышает 2 . . . 3 дБ. Поскольку стало возможным сократить число преобразователей до одного, сокращается время, затрачиваемое на настройку, и уменьшается число проходов при сканировании. Таким образом, вследствие достижения равномерной чувствительности по всей толщине шва в 2 раза повышается производительность УЗ-контроля сварных соединений. (56) Авторское свидетельство СССР N 1000901, кл. G 01 N 29/04, 1980. NDT International, N 10, 1976, p. 239-242.

Формула изобретения

СПОСОБ УЛЬТРАЗВУКОВОГО КОНТРОЛЯ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ, заключающийся в том, что размещают на поверхности соединения наклонный раздельно-совмещенный преобразователь, посредством которого излучают импульсы ультразвуковых колебаний, принимают тем же преобразователем отраженные дефектом сварного соединения эхо-импульсы, осуществляют поперечно-продольное сканирование преобразователем поверхности соединения, измеряют в ходе сканирования параметры принятых эхо-импульсов и определяют по ним дефектность соединения, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности контроля, параметры преобразователя выбирают удовлетворяющими условию
= exp -0,14a²K1-(cos²β+ _ cos , ,
где r₁ и r₂ - расстояние от точки ввода ультразвуковых колебаний в соединение до границ области равномерной чувствительности преобразователя;
r¹_n - путь вдоль акустической оси излучателя или приемника преобразователя до точки ввода;
β - угол призмы излучателя и приемника преобразователя;
а - радиус излучателя и приемника преобразователя;
К - волновое число;
c_l1 - скорость распространения продольных ультразвуковых колебаний в материале призм преобразователя;
c_t2 - скорость распространения поперечных ультразвуковых колебаний в материале соединений;
Δ - половина угла между акустическими осями излучателя и приемника преобразователя;
α - угол ввода ультразвуковых колебаний.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 23.02.2002

Номер и год публикации бюллетеня: 15-2003

Извещение опубликовано: 27.05.2003        

---