Способ контроля однородности механических свойств листового, сортового проката и труб

Изобретение относится к области ультразвукового неразрушающего контроля листового, сортового проката и труб. Способ включает возбуждение и прием на каждом участке единицы проката с помощью электромагнитно-акустических преобразователей одновременно импульсов поперечных и(или) продольных волн, поляризованных вдоль и поперек направления прокатки, измерение времени прихода донных импульсов, отраженных от противоположной стенки единицы проката, вычисление для каждого участка единицы проката по крайней мере одного из значений информативных соотношений. Сбор информации об однородности механических свойств единицы проката осуществляют одновременно с проведением ультразвукового контроля на наличие несплошностей, с помощью тех же электромагнитно-акустических преобразователей. Зоны с обнаруженными несплошностями исключают из анализа на однородность механических свойств. Причем для комбинированного контроля несплошностей и отклонений механических свойств применяют набор из двух и более электромагнитно-акустических преобразователей, каждый из которых содержит по крайней мере два активных элемента, каждый из которых выбирают оптимальным для возбуждения и приема упругих волн определенного типа и поляризации. Полученную информацию используют для принятия решения о пригодности единицы проката к использованию по назначению или осуществления ее рационального раскроя. Результатом является повышение информативности.

 

Изобретение относится к области неразрушающего контроля физических характеристик конструкционных материалов и может быть использовано при ультразвуковом контроле листов, сортового проката и труб.

Известен ультразвуковой способ измерения механических напряжений в трубопроводах [1], заключающийся в том, что в исследуемой зоне трубопровода возбуждают ультразвуковые импульсы упругих поперечных волн, поляризованных вдоль и перпендикулярно оси трубы, определяют время задержки этих импульсов, в той же зоне возбуждают ультразвуковые импульсы продольной волны и определяют ее время задержки, определяют отношения задержек импульсов упругих поперечных волн поляризованных вдоль и перпендикулярно оси трубы к задержке импульса продольной волны в материале трубы, по формулам определяют кольцевое напряжение, затем меняют давление в трубопроводе, повторяют возбуждение ультразвуковых импульсов, определяют новое значение кольцевого напряжения, получают математически систему уравнений с тремя неизвестными, решая которую, определяют осевое механическое напряжение в трубопроводе.

К недостаткам известного способа следует отнести его громоздкость и отсутствие качественной оценки в целом состояния материала трубопровода

Известен способ обнаружения плоскостных несплошностей в толстостенных изделиях, [2], включающий размещение на поверхности контролируемого изделия двух ультразвуковых преобразователей, ввод в изделие наклонного пучка поперечных волн, поляризованных в плоскости падения, перпендикулярной плоскости подлежащего обнаружению дефекта, прием продольных волн, заключающийся в том, что оба преобразователя устанавливают на поверхности изделия так, чтобы их акустические оси пересекались в одной точке на донной поверхности изделия, дополнительно размещают два преобразователя поперечных и продольных волн, после чего все преобразователи одновременно и синхронно возбуждают электрическими импульсами, осуществляют временную селекцию донных сигналов для продольных и поперечных волн, измеряют максимальные амплитуды донных сигналов для продольных и поперечных волн в линейных единицах или в децибелах, устанавливают уровень чувствительности контроля, задаются нормативными документами и регистрируют наличие дефекта в случае превышения амплитуды сигнала от дефекта над установленным нормативным уровнем чувствительности.

К недостаткам известного способа, как и в первом случае, следует отнести отсутствие возможности оперативной оценки состояния исследуемого объекта в целом, без определения отдельных физических характеристик, таких, как предел прочности, предел текучести, наличия отдельных дефектов в металле в отдельных зонах или точках.

Эти недостатки, присущие известным способам УЗК, не позволяют на практике максимально объективно судить о соответствии объекта контроля условиям эксплуатации, так как отдельные дефекты или знание отдельных механических характеристик металла, не дают исчерпывающей информации о его действительном состоянии в целом, затрудняя принятие окончательного решения о пригодности по назначению.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение информативности автоматизированного УЗК. Технический результат - получение полной информации о степени однородности, то есть степени равномерности механических свойств по всему объему металла, которая может служить критерием объективной оценки качества объекта контроля.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе автоматического УЗК с применением совокупности электромагнитно-акустических преобразователей (ЭМАП), на каждом участке единицы проката возбуждают и принимают одновременно импульсы поперечных и (или) продольных волн, причем поперечные волны преимущественно поляризованы вдоль и поперек направления прокатки, измеряют время прихода донных импульсов, отраженных от противоположной стенки единицы проката, вычисляют для каждого участка единицы проката по крайней мере одно из значений информативных соотношений:

1) В1=Тв/Tn,

2) В2=TI/Тв,

3) В3=TI//Tn, где TI, Тв, Tn - время прихода i-го (i=1-100) «донного» импульса для продольной волны (TI) и поперечных волн (Тв, Tn), поляризованных соответственно вдоль и поперек направления прокатки, вычисляют математическое ожидание величин В2 и В3 и (или) величины В1 для всей единицы проката, вычисляют дисперсию, по значению которой судят о равномерности упругих и механических свойств единицы проката и пригодности ее к использованию по назначению, на всей площади единицы проката выделяют участки, на которых абсолютное или относительное отклонение величин В2 и В3 и (или) В1 от среднестатистического значения превышает заданное пороговое значение, определяют координаты, размеры и форму этих участков, а также знак и модуль этого отклонения, сбор информации об однородности механических свойств единицы проката осуществляют одновременно с проведением ультразвукового контроля на наличие несплошностей с помощью тех же электромагнитно-акустических преобразователей, зоны с обнаруженными несплошностями исключают из анализа на однородность механических свойств, причем для комбинированного контроля несплошностей и отклонений механических свойств применяют набор из двух и более электромагнитно-акустических преобразователей, каждый из которых содержит по крайней мере два активных элемента, каждый из которых выбирают оптимальным для возбуждения и приема упругих волн определенного типа и поляризации, полученную информацию используют для принятия решения о пригодности единицы проката к использованию по назначению или осуществления ее рационального раскроя.

Источники информации

1. Патент РФ №2192634.

2. Патент РФ №2192635.

Способ контроля однородности механических свойств листового, сортового проката и труб, включающий применение электромагнитно-акустических преобразователей, размещение на поверхности контролируемого изделия ультразвуковых преобразователей, возбуждение в изделии и прием упругих колебаний, прием и измерение времени пробега ультразвуковых импульсов, поляризованных вдоль и поперек направления прокатки, отличающийся тем, что на каждом участке единицы проката возбуждают и принимают одновременно импульсы поперечных и(или) продольных волн, причем поперечные волны преимущественно поляризованы вдоль и поперек направления прокатки, измеряют время прихода донных импульсов, отраженных от противоположной стенки единицы проката, вычисляют для каждого участка единицы проката по крайней мере одно из значений информативных соотношений

1) В1=Тв/Tn,

2) В2=TI/Тв,

3) В3=TI//Tn,

где TI, Тв, Tn - время прихода i-го (i=1-100) "донного" импульса для продольной волны (TI) и поперечных волн (Тв, Tn), поляризованных соответственно вдоль и поперек направления прокатки, вычисляют математическое ожидание величин В2 и В3 и(или) величины В1 для всей единицы проката,

вычисляют дисперсию, по значению которой судят о равномерности упругих и механических свойств единицы проката и пригодности ее к использованию по назначению, на всей площади единицы проката выделяют участки, на которых абсолютное или относительное отклонение величин В2 и В3 и(или) В1 от среднестатистического значения превышает заданное пороговое значение, определяют координаты, размеры и форму этих участков, а также знак и модуль этого отклонения, сбор информации об однородности механических свойств единицы проката осуществляют одновременно с проведением ультразвукового контроля на наличие несплошностей с помощью тех же электромагнитно-акустических преобразователей, зоны с обнаруженными несплошностями исключают из анализа на однородность механических свойств, причем для комбинированного контроля несплошностей и отклонений механических свойств применяют набор из двух и более электромагнитно-акустических преобразователей, каждый из которых содержит по крайней мере два активных элемента, каждый из которых выбирают оптимальным для возбуждения и приема упругих волн определенного типа и поляризации, полученную информацию используют для принятия решения о пригодности единицы проката к использованию по назначению или осуществления ее рационального раскроя.