Способ ультразвукового контроля стыковых сварных соединений

 

Изобретение относится к акустическим методам неразрушающего контроля и может быть использовано при ультразвуковой дефектоскопии сварных соединений изделий. Оно может найти применение для неразрушающегося контроля сварных мостовых конструкций. Способ заключается в том, что с целью повышения достоверности контроля сварных швов с провисом на сварной шов дополнительно устанавливают приемный прямой преобразователь, расположенный на одной оси с наклонным преобразователем, принимают приемным прямым преобразователем эхо-импульсы, переизлученные плоскими дефектами, наличие надкорневых дефектов определяют по наличию эхо-сигналов, принятых одновременно прямым и наклонным УЗ преобразователями. 1 з. п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к акустическим методам неразрушающего контроля и может быть использовано при ультразвуковой (УЗ) дефектоскопии сварных соединений изделий. Оно может найти применение для неразрушающего контроля сварных мостовых конструкций.

Известен способ УЗ контроля сварных соединений с провисом в корне шва (фиг. 1, а), заключающийся в том, что контроль проводится УЗ наклонным преобразователем со стороны основного металла (Ермолов И.Н. Теория и практика ультразвукового контроля. М. Машиностроение, 1981, с. 133).

Однако в этом случае невозможно отличить сигнал от провиса, являющегося нарушением геометрии шва, от трещины в корне и над корнем шва, являющейся недопустимым и крайне опасным дефектом из-за возможности разрушения сварной конструкции (фиг.1,б). Таким образом, возможна перебраковка сварных швов.

Известен также способ ультразвукового контроля изделий дельта-методом [1] При распространении продольной УЗ волны в металле на конце вертикальной трещины возникает преломленная поперечная t волна (угол падения больше первого критического). Падающая на вертикально ориентированный дефект поперечная t волна частично отражается зеркально, а частично преобразуется в продольную l, переизлученную нормально к поверхности контроля. Продольная волна l выходит из металла и принимается приемником (преобразователем), расположенным над швом.

Однако при контроле дельта-методом выявляется наличие дефектов, но не определяется их местоположение по глубине шва, что необходимо при контроле таких ответственных изделий, как мостовые сварные конструкции.

Известен также способ УЗ контроля стыковых сварных соединений с подкладкой [2] заключающийся в том, что с целью повышения производительности контроля дополнительно устанавливают на поверхности соединения приемный УЗ преобразователь напротив совмещенного УЗ преобразователя по другую сторону шва сварного соединения, принимают приемным УЗ преобразователем однократно отраженные эхо-сигналы от донной поверхности соединения, прилегающей к корню шва со стороны расположения приемного УЗ преобразователя, наличие дефектов определяют по отсутствию донного эхо-сигнала, а местоположение дефектов определяют по наличию эхо-импульсов, отраженных от дефектов и кромки прокладки и принятым основным преобразователем.

Известен также способ УЗ контроля стыковых сварных соединений без подкладной планки или кольца [3] заключающийся в том, что на околошовной поверхности соединения устанавливают совмещенный наклонный УЗ преобразователь (ИП), излучают этим преобразователем импульсы УЗ колебаний в сторону сварного шва, в направлении, перпендикулярном продольной оси сварного шва, при этом, перемещая наклонный УЗ преобразователь в направлении в пределах, зависящих от параметров сварного соединения, принимают совмещенный наклонным УЗ преобразователем отраженные от дефектов шва или провиса шва эхо-импульсы, по амплитуде и расположению которых на развертке дефектоскопа определяют дефектность соединения.

Однако недостатком этого метода является наличие на экране дефектоскопа зоны совпадения, в которой могут появляться как эхо-сигналы от надкорневых дефектов (недопустимые дефекты), так и от прописаний металла (наружный дефект).

Мостовые конструкции являются особо важными и ответственными изделиями.

В настоящее время сварка этих изделий производится полуавтоматом по многопроходной технологии в полевых условиях. При нарушении технологии возникают очень опасные дефекты над корнем шва. Все это влияет на надежность и долговечность конструкции в целом. Поэтому акустический контроль этих сложных изделий в полевых условиях имеет актуальные значения для повышения надежности конструкции.

Задачей изобретения является повышение достоверности контроля стыковых сварных швов с возможным провисом в корне.

Это достигается тем, что в способе УЗ контроля стыковых сварных соединений без подкладной планки или кольца, заключающемся в том, что на околошовной поверхности соединения устанавливают наклонный УЗ преобразователь, излучают этим преобразователем импульсы УЗ колебаний t в сторону сварного шва в направлении, перпендикулярном продольной оси сварного шва (фиг.1,а), при этом, перемещая наклонный УЗ преобразователь в том же направлении в пределах, зависящих от параметров сварного соединения, принимают тем же наклонным УЗ преобразователем отраженные от дефектов шва и провиса шва эхо-импульсы, по амплитуде и расположению которых на развертке дефектоскопа определяют дефектность соединения, с целью повышения достоверности контроля сварных швов с провисом дополнительно устанавливают на сварной шов приемный прямой УЗ преобразователь П₂, расположенный на одной оси с наклонным преобразователем И₁П₁, принимают приемным прямым преобразователем эхо-импульсы, переизлученные надкорневыми плоскостными дефектами, ориентированными вертикально плоскости шва, при этом наличие надкорневых дефектов определяют по наличию эхо-сигналов, принятых одновременно прямым и наклонным УЗ преобразователями (фиг. 1, б), в том случае, когда эхо-сигнал, принятый наклонным УЗ преобразователем И₁П₁, располагается на развертке соответствующего дефектоскопа в зоне Х появления эхо-сигналов, отраженных от надкорневых дефектов или провисания шва. Отсутствие надкорневых дефектов и наличие только пpовисания шва определяют по отсутствию l эхо-сигналов, принимаемых прямым УЗ преобразователем П₂, и одновременно по наличию t эхо-сигналов, принимаемых наклонным УЗ преобразователем И₁П₁ и располагаемых на развертке дефектоскопа в соответствующей зоне Х (фиг.1,в).

Для повышения достоверности и уверенного обнаружения плоскостных надкорневых дефектов на фоне сигналов от провиса сварного шва, ориентированных под углом к вертикальной плоскости шва, предлагается установить в околошовной зоне дополнительный второй наклонный УЗ преобразователь П₃, расположенный симметрично первому наклонному преобразователю И₁П₁ относительно продольной оси шва и на одной оси с ним, причем расстояние до продольной оси в два раза меньше, чем до первого преобразователя. Второй наклонный УЗ преобразователь П₃ принимает эхо-импульсы, переизлученные надкорневыми дефектами, ориентированные под углом к вертикальной плоскости шва, при этом наличие данного типа дефектов определяют по появлению эхо-сигналов l, t, принятых одновременно двумя наклонными УЗ преобразователями или одним дополнительным П₃.

Изобретение иллюстрируется фиг.1 и 2.

Способ реализуется следующим образом. УЗ наклонный преобразователь И₁П₁ (фиг. 1,а) подключается к дефектоскопу УД2-12. При сканировании одним наклонным УЗ преобразователем на экране дефектоскопа можно выделить две характерные зоны. Участок развертки а является зоной появления эхо-сигналов от дефектов, расположенных в шве, и участок Х является зоной появления эхо-сигналов как от дефектов, расположенных непосредственно над корнем шва, так и от провисаний (зона совпадения) вследствие того, что время прихода УЗ сигналов от дефектов над корнем шва, так и от провиса примерно равны. На фиг.1,б над швом расположен УЗ преобразователь П₂. В случае наличия надкорневого дефекта на УЗ преобразователь П₂ поступает УЗ сигнал продольной волны, переизлученный плоскостным дефектом, ориентированным вертикально плоскости шва. При этом сигнал от этого дефекта наблюдается одновременно в канале УЗ преобразователя И₁П₁ и УЗ преобразователя П₂. Следовательно, это недопустимый дефект. На фиг. 1, в в канале преобразователя П₂ нет сигнала, а в канале преобразователя И₁П₁ сигнал присутствует, следовательно, это сигнал только от провиса.

Дополнительно с другой стороны симметрично относительно вертикальной оси шва на расстоянии l₁ ≈ 0,5l₂ устанавливается наклонный УЗ преобразователь П₃. Этот преобразователь принимает эхо-импульсы, переизлученные надкорневыми дефектами, ориентированными под углом к вертикальной плоскости шва. При наличии сигналов одновременно в каналах преобразователей И₁П₁ и П₃ можно судить об уверенном обнаружении плоскостных надкорневых дефектов (фиг.2,а). При наличии сигнала в канале преобразователя И₁П₁ и отсутствии в П₂ и П₃ можно сделать вывод, что это провис.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет повысить достоверность контроля при выявлении таких опасных дефектов, как плоскостные надкорневые.

Формула изобретения

1. СПОСОБ УЛЬТРАЗВУКОВОГО КОНТРОЛЯ СТЫКОВЫХ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ, заключающийся в том, что установленным на околошовной поверхности сварного соединения совмещенным наклонным ультразвуковым преобразователем излучают импульсы ультразвуковых колебаний в сторону сварного шва перпендикулярно к продольной оси шва, перемещают его в этом же направлении и принимают им эхо-импульсы, по которым судят о дефектности сварного соединения, отличающийся тем, что дополнительно эхо-импульсы принимают прямым ультразвуковым преобразователем, расположенным на сварном шве по линии перемещения наклонного ультразвукового преобразователя, при перемещении которого добиваются появления в нем эхо-сигналов от провисания шва, а о бездефектности сварного соединения и наличию провисания сварного шва судят по отсутствию эхо-сигналов, принимаемых прямым ультразвуковым преобразователем при наличиии эхо-сигналов, принимаемых наклонным преобразователем.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительно эхо-импульсы принимают вторым наклонным ультразвуковым преобразователем, установленным на поверхности сварного соединения по одной линии с другими преобразователями со стороны прямого преобразователя на расстоянии от него, меньшем в два раза расстояния между прямым и первым наклонным преобразователями, а о дефектности сварного соединения судят по наличию эхо-сигналов, принимаемых вторым наклонным преобразователем или одновременно двумя наклонными преобразователями.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2