Способ ультразвукового обнаружения микротрещин на рабочей выкружке головки рельса

Авторы патента:

G01N29/04 - для обнаружения локальных дефектов в твердых телах (G01N 29/16,G01N 29/18,G01N 29/20 имеют преимущество)

Владельцы патента RU 2613574:

Открытое акционерное общество "РАДИОАВИОНИКА" (RU)

Использование: для ультразвукового обнаружения микротрещин на рабочей выкружке головки рельса. Сущность изобретения заключается в том, что на поверхности катания рельса устанавливают два электроакустических преобразователя, направленных зеркально относительно плоскости поперечного сечения так, чтобы ультразвуковой зондирующий сигнал каждого из них после отражения от нижней выкружки попадал на верхнюю выкружку головки рельса, зондируют головку рельса, для чего, перемещая электроакустические преобразователи вдоль рельса, излучают каждым из них зондирующие и принимают отраженные от верхней выкружки головки рельса ультразвуковые сигналы в соответствующем временном окне, дополнительно принимают ультразвуковые сигналы, отраженные от нижних выкружек головки рельса в соответствующих временных окнах приема, чувствительность приема каждого электроакустического преобразователя во всех временных окнах приема постоянно выбирают так, чтобы получать сигналы от металлургических неровностей на нижней выкружке головки рельса, заключение о наличии и ориентации микротрещин на верхней выкружке головки рельса производят на основе совместного анализа сигналов, полученных электроакустическими преобразователями. Технический результат: повышение вероятности обнаружения и определения ориентации микротрещин на рабочей выкружке головки рельса. 3 ил.

Изобретение относится к области ультразвукового (УЗ) неразрушающего контроля железнодорожных рельсов и может быть использовано для обнаружения и оценки микротрещин на рабочей выкружке головки рельса.

Проблема поверхностных микротрещин на головке рельса рассмотрена в [1]. Причиной возникновения микротрещин на поверхности головки рельса являются усталостные напряжения из-за чрезмерного давления колеса на нее. Очевидно, что такие повреждения возникают на поверхности катания и на рабочей выкружке головки рельса. Дефект начинает развиваться с микротрещин, которые могут быть устранены шлифовкой. Под воздействием нагрузок, влаги, температур и других причин глубина микротрещин возрастает. На ранних стадиях развития микротрещины могут быть ликвидированы путем шлифовки рельса, предотвращая серьезные последствия. Развитие микротрещин в конечном итоге приводит к возникновению обширной поперечной трещины головки. Таким образом, раннее обнаружение микротрещин на рабочей выкружке головки рельса является актуальной задачей.

В [1] перечислены возможные способы поиска микротрещин в головке рельса, при этом считают, что вихретоковый метод считается более пригодным для поверхностных микротрещин, а УЗ - для более глубоко распространяющихся микротрещин.

Авторы данного изобретения предлагают вариант решения задачи поиска микротрещин на любой стадии развития УЗ методом.

Известен способ УЗ обнаружения микротрещин на головке рельса [2], заключающийся в вихретоковом зондировании головки рельса с целью обнаружения поверхностных микротрещин на ней. Такие способы и приборы могут обнаруживать дефекты путем возбуждения вихревых токов в контролируемом изделии. Величина этих токов зависит от частоты возбуждающего тока, электропроводности и магнитной проницаемости материала изделия, относительного расположения катушки и детали, а также от наличия на поверхности дефектов типа нарушения сплошности.

Недостатком данного способа является низкая достоверность обнаружения дефектов и высокая стоимость аппаратуры. Низкая достоверность связана с тем, что вихретоковыми методами трудно определить степень дефектности изделия, поскольку множество мелких дефектов и один большой могут обладать схожими свойствами, кроме того, эти методы имеют проблемы с выдерживанием требуемых зазоров между зондом и рельсом. Стоимость вихретоковых приборов дефектоскопов оказывается на порядок выше УЗ, что также затрудняет широкое их применение для решения поставленной задачи.

Известны способы обнаружения дефектов в головке рельса [3-7], заключающиеся в том, что на поверхности катания рельса устанавливают электроакустические преобразователи (ЭАП), направленные на противоположные внутренние поверхности головки рельса, зондируют головку рельса, для чего перемещая ЭАП вдоль рельса, излучают зондирующие и принимают отраженные ультразвуковые сигналы, которые анализируют в выбранном временном окне и делают заключение о наличии и степени развития внутренних дефектов.

Принцип действия данных способов заключается в том, что УЗ зондирующие сигналы, излученные с поверхности катания рельса, отражаясь от внутренних поверхностей головки рельса, вновь пересекают головку, образуя линии (схему) зондирования. При наличии дефекта не параллельного линии зондирования УЗ сигнал в той или иной степени отражается от него и возвращается к излучающим-приемным ЭАП. Принятый сигнал анализируется, и делается вывод о наличии дефекта. Такая схема позволяет обнаруживать дефекты разной ориентации, а перемещение ЭАП вдоль рельса - по всей его длине.

Недостатком этих способов является их плохая пригодность для решения задачи обнаружения микротрещин на рабочей выкружке головки рельса. Этот недостаток связан с тем, что в указанных способах заявленные углы ввода УЗ зондирующих сигналов не гарантируют их попадание в выкружки головки рельса. Кроме того, размеры микротрещины на рабочей выкружке головки рельса и амплитуды сигналов, отраженных от них, малы, что не позволяет обнаруживать их в обычных режимах зондирования, ориентированных в основном на обнаружение внутренних локальных (одиночных) дефектов головки рельсов (дефекты кодов 20.1-2, 21.1-2, 26.3, 30 и 31 по российской НТД).

Известен способ УЗ обнаружения дефектов в головке рельса [8], заключающийся в том, что на поверхности катания рельса устанавливают два электроакустических преобразователя (ЭАП), направленные на противоположные внутренние поверхности головки рельса, зондируют головку рельса, для чего, перемещая ЭАП вдоль рельса, излучают зондирующие и принимают отраженные ультразвуковые сигналы, которые анализируют в выбранном временном окне и делают заключение о наличии и степени развития «oval flaws» - овальных дефектов, т.е. поперечных трещин в головке рельса, классифицируемых в России, как дефекты кода 20.1-2, 21.1-2, 27.1-2 и 26.3 [9]. Направления излучения УЗ колебаний в способе [8] выбирают под углами α₁=10°-25° от продольной оси рельса по горизонтали и α₂=60°-80° вглубь рельса от вертикали.

Недостатком этого способа также является плохая пригодность для решения задачи обнаружения микротрещин на рабочей выкружке головки рельса. Этот недостаток связан с тем, что данный способ зондирования обеспечивает попадание линий зондирования в рабочую выкружку головки рельса лишь в частном случае [8, Фиг. 7]. Кроме того, микротрещины на рабочей выкружке головки рельса малы, поэтому амплитуды сигналов, отраженных от них, на порядки меньше амплитуд сигналов от поперечных (овальных) дефектов в головке рельса.

Наиболее близким к заявляемому является способ ультразвукового обнаружения микротрещин на рабочей выкружке головки рельса [10], заключающийся в том, что на поверхности катания рельса устанавливают два ЭАП так, чтобы УЗ зондирующий сигнал каждого из них после отражения от нижней выкружки попадал на верхнюю выкружку головки рельса, зондируют головку рельса, для чего, перемещая ЭАП вдоль рельса, излучают каждым из них зондирующие и принимают отраженные от верхней выкружки головки рельса ультразвуковые сигналы в соответствующем временном окне при повышенной чувствительности приема, заключение о наличии и степени развития микротрещин на верхней выкружке головки рельса производят на основе совместного анализа сигналов, полученных ЭАП. При этом один ЭАП направлен на рабочую, а второй - на нерабочую выкружки головки рельса. Сигнал от последнего используется в качестве опорного.

Недостатком способа [10] является низкая достоверность обнаружения микротрещин. Практика показывает, что микротрещины, как правило, имеют угол ориентации относительно поверхности катания рельса около 25°, Фиг. 1, а их направление 2₁ или 2₂ зависит от преимущественного направления движения подвижного состава. Таким образом, в способе [10], микротрещины будут обнаружены, если их ориентация и направление УЗ зондирования близки к ортогональным. При противоположном направлении микротрещин они окажутся параллельными линиям УЗ зондирования и не будут найдены. Установка чувствительности ЭАП до уровня начала приема структурных шумов металла рельса [10] для поиска микротрещин, как показали экспериментальные исследования, оказалась с одной стороны необоснованно завышенной, с другой - сильно зависимой от производителя рельсов, уложенных в путь. Например, железнодорожные рельсы японских производителей (уложены на участке Санкт-Петербург - Москва) имеют весьма мелкую структуру металла, российских металлургических комбинатов - более крупную структуру. Кроме того, структура металла рельса в зависимости от технологии закалки рельса (объемно-заклеенные, закалкой поверхностного слоя головки, сырые и т.п.) имеет заметную неравномерность по высоте головки рельса. Все это влияет на уровень структурных шумов при ультразвуковом контроле и затрудняет использование этого уровня в качестве опорной чувствительности при выявлении микротрещин на рабочей выкружке головки рельсов. Таким образом, способ [10], принятый за прототип, обладает узкой областью применения, недостаточной достоверностью и низкой вероятностью обнаружения микротрещин.

Задачей, решаемой заявляемым способом, является повышение вероятности обнаружения микротрещин на рабочей выкружке головки рельса.

Для решения поставленной задачи в способе ультразвукового обнаружения микротрещин на рабочей выкружке головки рельса, заключающемся в том, что на поверхности катания рельса устанавливают два ЭАП так, чтобы ультразвуковой зондирующий сигнал каждого из них после отражения от нижней выкружки попадал на верхнюю выкружку головки рельса, зондируют головку рельса, для чего, перемещая ЭАП вдоль рельса, излучают каждым из них зондирующие и принимают отраженные от верхней выкружки головки рельса УЗ сигналы в соответствующем временном окне при повышенной чувствительности приема, заключение о наличии и степени развития микротрещин на верхней выкружке головки рельса производят на основе совместного анализа сигналов полученных ЭАП, ЭАП направляют зеркально относительно плоскости поперечного сечения рельса на рабочую выкружку головки рельса, дополнительно принимают УЗ сигналы, отраженные от нижней выкружки головки рельса в соответствующих временных окнах приема, чувствительность приема каждого ЭАП во всех временных окнах приема постоянно выбирают так, чтобы получать сигналы от металлургических неровностей на нижней выкружке головки рельса, при совместном анализе сигналов, полученных от рабочей выкружки головки рельса, определяют ориентацию микротрещин.

Существенными отличиями заявляемого способа от прототипа являются:

ЭАП направляют зеркально относительно плоскости поперечного сечения рельса на рабочую выкружку головки рельса, что позволяет обнаруживать микротрещины разной ориентации, направленные как по ходу движения дефектоскопа, так и в противоположном направлении.

В прототипе оба ЭАП имеют общее направление, при этом один ЭАП направлен на рабочую, а второй - на нерабочую выкружку, что позволяет обнаруживать микротрещины только одной ориентации. Последний ЭАП используется в качестве опорного и предназначен для выбора чувствительности ЭАП, направленного на рабочую выкружку головки рельса.

Дополнительный прием УЗ сигналов, отраженных от нижней выкружки головки рельса, в соответствующих окнах приема позволяет оценить металлургические неровности на ней. Указанные неровности (шероховатости) возникают в ходе изготовления (прокатки) рельсов, имеют случайный характер и мало меняются в процессе эксплуатации рельсов, из-за отсутствия нагрузок. Эти неровности вызывают разнонаправленные отражения УЗ зондирующих сигналов, в том числе и в сторону излучающего ЭАП, которые могут быть приняты и измерены. Анализ УЗ сигналов, отраженных от этих неровностей, показал, что их амплитуда невелика, но достаточно постоянна и близка к значимой амплитуде сигналов, отраженных от микротрещин на рабочей выкружке головки рельса. Эти обстоятельства позволяют использовать УЗ сигналы от нижней выкружки головки рельса в качестве опорного для выбора чувствительности ЭАП.

В прототипе в качестве опорного используется УЗ сигнал, полученный от нерабочей выкружки, а чувствительность увеличивается до уровня начала приема структурных шумов металла рельсов. Такая чувствительность чрезмерна для многих типов рельсов, что было установлено при эксплуатации однониточного дефектоскопа USK-004R [11], способного обнаруживать микротрещины по способу [10], т.к. УЗ дефектограммы оказались сильно зашумлены структурными, что затруднило их анализ.

При совместном анализе сигналов, полученных от рабочей выкружки головки рельса, определяют ориентацию микротрещин, что позволяет выбрать режимы шлифовки микротрещин, например направления вращения шлифовальных кругов. Шлифовка микротрещин навстречу их направлению может привести к задирам.

В прототипе направление микротрещин не определяется.

Чувствительность приема ЭАП в окнах приема предлагается выбирать (изменять) постоянно, реализуя автоматическую регулировку усиления, что позволяет скомпенсировать изменения чувствительности, связанные с качеством контакта ЭАП поверхностью рельса, температурой, рельсами от разных производителей и другими обстоятельствами. В частности, появляется возможность выявить потерю контакта, связанную с отсутствием контактирующей жидкости.

В прототипе имеется такая же возможность, но она не отмечена в материалах патента.

Техническим результатом использования заявляемой полезной модели является повышение вероятности обнаружения микротрещин любой ориентации на рабочей выкружке головки рельса.

Заявляемый способ иллюстрируют следующие графические материалы, на которых стрелками обозначены направления осей излучения (приема) УЗ колебаний ЭАП:

Фиг. 1 - схемы прозвучивания, где:

1. головка рельса;

2. микротрещины;

3. верхняя выкружка головки рельса;

4. нижняя выкружка головки рельса;

5. первый ЭАП;

6. второй ЭАП;

Фиг. 2 - временные диаграммы (развертка А) принятых УЗ сигналов в окнах приема 1 и 2:

a) для ЭАП 5;

b) для ЭАП 6.

Фиг. 3 - Устройство, реализующее заявляемый способ, где:

7. первый коммутатор;

8. второй коммутатор;

9. генератор УЗ зондирующих сигналов;

10. приемник-усилитель отраженного сигнала;

11. аналого-цифровой преобразователь;

12. компьютер;

13. дисплей.

Рассмотрим возможность реализации заявляемого способа.

На поверхности катания рельс 1 устанавливают ЭАП 5 и 6, Фиг. 1. Положение и направление излучения ЭАП 5 и 6 выбирают так, чтобы их УЗ зондирующие сигналы были зеркальны относительно плоскости поперечного сечения рельса 1, а после отражения от нижней выкружки 4 головки рельса 1 были направлены на рабочую выкружку 3 головки рельса. Такой выбор положения ЭАП и схемы прозвучивания позволяет достаточно просто производить установку и калибровку ЭАП.

При первоначальной настройке положения искательной системы временная установка на рабочую выкружку 3 дополнительного приемного ЭАП (не показан) позволяет принять им УЗ зондирующий сигнал от ЭАП 5 (6) и скорректировать их первоначальное положение и ориентацию. Это особенно важно, поскольку в разных сортаментах рельсов и странах производителях рельсов верхняя и нижняя выкружки головок рельса имеют разную форму. Изменения форм выкружек рельса могут являться и следствием их износа. При неравномерном износе головки рельса по длине требуемое направление излучения ЭАП можно сохранить за счет ширины их диаграммы направленности. Указанному способу задания направлений ввода УЗ колебаний в рельс соответствуют углы излучения ЭАП 10°-90° от продольной оси рельса по горизонтали, а углы вглубь рельса от вертикали выбираются в зависимости от формы головки рельса.

Дополнительный ЭАП позволяет также измерить интервалы времени Т от момента излучения УЗ сигналов ЭАП 5 (6) и их приема на соответствующих выкружках 3 (4) головки рельса 1 с учетом направлений излучения и свойств металла рельса 1. Для каждой пары ЭАП 5 (6) - выкружка 3 (4) выбирают временное окно приема отраженных УЗ зондирующих сигналов t=(2Т±τ), где τ - возможный разброс указанного времени с учетом различных случайных параметров (смещения ЭАП от выбранного положения и ширины диаграммы их направленности, изменения температуры и т.п.).

Выбирают частоту УЗ зондирования рельса 1, исходя из требований по требуемой разрешающей способности и текущей скорости перемещения ЭАП 5 и 6 на ручной тележке, автомотрисе или вагоне-дефектоскопе.

Производят УЗ зондирование рельса 1, для чего перемещают вдоль него ЭАП 5 и 6, постоянно излучают ими в головку рельса 1 УЗ зондирующие сигналы и принимают отраженные сигналы от выкружек 3 и 4 в выбранных временных окнах.

В указанных временных окнах увеличивают чувствительность приема ЭАП 5 и 6 (коэффициент усиления приемников-усилителей 10) так, чтобы получать сигналы от металлургических неровностей на нижней выкружке 4 головки рельса в окне приема 1, Фиг. 2 а), b). Отметим, в остальной временной зоне коэффициент усиления приемников-усилителей 10 может быть обычным, пригодным для обнаружения дефектов.

В окнах 2 принимают УЗ сигналы, отраженные от верхней - рабочей выкружки головки рельса. При отсутствии микротрещин рабочая выкружка, прикатанная колесами, гладкая, и отраженные сигналы отсутствуют. При наличии микротрещин с ориентацией 2₁, Фиг. 1, сигнал, полученный ЭАП 5, окажется большим по амплитуде, чем сигнал от микротрещин 2₂, полученный ЭАП 6. Различие в амплитудах позволяет оценить ориентацию микротрещин.

Если сигналы в окне приема 1 любого ЭАП становится ниже заданного уровня, увеличивают чувствительность приема по этому каналу.

Таким образом, по появлению сигналов в окнах приема 2 (Фиг. 2) судят о наличии микротрещин на рабочей выкружке головки рельсов, а по соотношению среднего уровня амплитуд сигналов, принятых ЭАП 5 и ЭАП 6 (сигналы в окнах приема 2 на Фиг. 2 а) и b)) определяют преимущественную ориентацию микротрещин вдоль рельса.

Устройство, реализующее заявляемый способ, изображенное на Фиг.3 является многоканальным УЗ дефектоскопом.

ЭАП 5, 6 - предназначены для излучения и приема УЗ колебаний;

Коммутатор 7 - предназначен для подключения генератора УЗ зондирующих УЗ сигналов 9 к требуемому ЭАП (5 или 6).

Коммутатор 8 - предназначен для подключения ЭАП (5 или 6) к приемнику-усилителю отраженных зондирующих сигналов 8. Коммутаторы 7 и 8 управляются компьютером 12. Коэффициент усиления приемника-усилителя 10 изменяется под управлением компьютера 12. Аналого-цифровые преобразователи 11 обеспечивают преобразование принятых сигналов в цифровой код.

Компьютер 12 синхронизирует работу всех устройств, принимает оцифрованные сигналы от ЭАП, обрабатывает их и отображает результаты на дисплее 13.

Работа устройства, реализующего заявляемый способ, Фиг.3, заключается в том, что по команде от компьютера 12 генератор 9 формирует УЗ зондирующие сигналы, которые поочередно через управляемый компьютером 12 коммутатор 7 подаются на ЭАП 5 или 6. УЗ зондирующие сигналы после отражения от соответствующих элементов головки рельса 1 вновь поступают на ЭАП 5 или 6 и через коммутатор 8, управляемый компьютером 12, - на приемник-усилитель 10. Коэффициент усиления последнего изменяется компьютером 12 в зависимости от времени и амплитуды принятых сигналов. Во временных окнах приема 1 коэффициент усиления приемника усилителя 10 увеличивается до появления определенного уровня сигналов от металлургических неровностей на нижней выкружке головки рельса для каждого ЭАП по отдельности. В дальнейшем указанный уровень сигналов отслеживается, и, соответственно, изменяется коэффициент усиления и во временных окнах 2. Сигналы с усилителя преобразуются в цифровую форму аналого-цифровым преобразователем 10 и поступают в компьютер 12, где результаты измерений отображаются на дисплее 13 и обрабатываются в соответствии с приведенным выше описанием.

Таким образом, заявляемый способ позволяет:

- обнаруживать участки рельсов с микротерщинами на рабочей выкружке головки рельса;

- определять ориентацию микротрещин;

- контролировать акустический контакт наклонного ЭАП;

- определять локальные дефекты внутри головки рельса.

Способ может быть реализован, позволяет повышать вероятность обнаружения и определения ориентации микротрещин на рабочей выкружке головки рельса. Обнаружение таких дефектов на ранних стадиях позволяет своевременно обнаружить микротрещины, принять меры к их устранению (шлифовке) и предотвратить катастрофические последствия на железнодорожном транспорте.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Бели Я., Немеет И. Контактно-усталостные микротрещины головки рельса. Журнал "Путь и путевое хозяйство", №5, 2011 г.

2. Патент RU 2184960.

3. Патент RU 2308027.

4. Патент RU 23987.

5. Патент RU 2184374.

6. Патент RU 89235.

7. Патент RU 22330.

8. Патент US 4700574.

9. Марков А.А., Шпагин Д.А. Ультразвуковая дефектоскопия рельсов. СПб.: Образование-Культура, 2008, 283 с.

10. Патент RU 2545493.

11. http://www.radioavionica.ru/activities/sistemy-nerazrushayushchego-kontrolya/semnye-sredstva-kontrolya/169/.

Способ ультразвукового обнаружения микротрещин на рабочей выкружке головки рельса, заключающийся в том, что на поверхности катания рельса устанавливают два электроакустических преобразователя так, чтобы ультразвуковой зондирующий сигнал каждого из них после отражения от нижней выкружки попадал на верхнюю выкружку головки рельса, зондируют головку рельса, для чего, перемещая электроакустические преобразователи вдоль рельса, излучают каждым из них зондирующие и принимают отраженные от верхней выкружки головки рельса ультразвуковые сигналы в соответствующем временном окне при повышенной чувствительности приема, заключение о наличии и степени развития микротрещин на верхней выкружке головки рельса производят на основе совместного анализа сигналов, полученных электроакустическими преобразователями, отличающийся тем, что электроакустические преобразователи направляют зеркально относительно плоскости поперечного сечения рельса на рабочую выкружку головки рельса, дополнительно принимают ультразвуковые сигналы, отраженные от нижних выкружек головки рельса в соответствующих временных окнах приема, чувствительность приема каждого электроакустического преобразователя во всех временных окнах приема постоянно выбирают так, чтобы получать сигналы от металлургических неровностей на нижней выкружке головки рельса, при совместном анализе сигналов, полученных от рабочей выкружки головки рельса, определяют ориентацию микротрещин.

Использование: для ультразвуковой дефектоскопии. Сущность изобретения заключается в том, что на первом этапе опорный эхо-сигнал электроакустической наводки регистрируется и запоминается в блоке накопителя, при этом для формирования опорного сигнала из материала, идентичного материалу контролируемого образца, изготавливается бездефектный эталонный стандартный образец (СО), бездефектность которого гарантируется применением других методов испытаний, размер контролируемой толщины этого бездефектного эталонного образца выбирается большим, чем максимальная толщина контролируемого объекта, что гарантирует отсутствие каких-либо донных сигналов в пределах контролируемого интервала глубин; далее на втором этапе пьезопреобразователь устанавливается на поверхность контролируемого изделия, регистрируется рабочий эхо-сигнал, который подается на первый вход блока вычитания, на второй вход которого подается сигнал из блока накопителя, а сигнал с выхода блока вычитания подается на индикатор.

Способ ультразвукового контроля изделий из полимерных композиционных материалов // 2611709

Использование: для оценки качества конструкций замкнутого контура с внутренней полостью, изготовленных из полимерных композиционных материалов, например углепластика или стеклоуглепластика.

Управляемый аттенюатор ультразвукового дефектоскопа // 2610825

Изобретение относится к области исследования материалов с помощью ультразвуковых волн акустическими контрольно-измерительными приборами и может быть использовано при неразрушающем контроле материалов и изделий в различных областях промышленности.

Способ выявления поперечно ориентированных дефектов при ультразвуковом сканировании изделия с отражающим дном // 2610516

Использование: для выявления поперечно ориентированных дефектов при ультразвуковом сканировании изделия с отражающим дном. Сущность изобретения заключается в том, что два многоэлементных ультразвуковых преобразователя размещают на поверхности контролируемого изделия в заранее рассчитанном положении, излучают и фиксируют ультразвуковые эхо-импульсы, восстанавливают множество парциальных изображений, получают изображение дефектов, используя несколько путей от излучающего до приемного преобразователя с отражением от дна и поверхности, суммируют восстановленные парциальные изображения для каждого положения преобразователей.

Способ определения точного объема вынесенного металла коррозионных дефектов по ультразвуковым данным втд // 2607359

Использование: для определения точного объема вынесенного металла коррозионных дефектов. Сущность изобретения заключается в том, что способ определения точного объема вынесенного металла коррозионных дефектов состоит из следующих этапов: предварительная загрузка данных о потерях металла; разбиение на зоны в каждой области потери металла с вычислением объема каждой зоны; подсчет объемов во всех зонах областей потерь металла и вычисление общего объема для всего анализируемого участка трубопровода.

Способ контроля дефектов и устройство контроля дефектов // 2606452

Использование: для контроля дефектов. Сущность изобретения заключается в том, что способ контроля дефектов включает в себя: первый процесс формирования ультразвуковых колебаний в поверхности стального листа; второй процесс обнаружения эхо-сигнала F и эхо-сигнала B в ультразвуковых колебаниях; третий процесс корректировки значения обнаружения эхо-сигнала B, обнаруженного на конце стального листа, на основе значения обнаружения эхо-сигнала B, обнаруженного в области общей оценки, причем область общей оценки является областью иной, чем конец стального листа; и четвертый процесс оценивания внутреннего дефекта стального листа на основе значения обнаружения эхо-сигнала F, полученного во втором процессе, и значения обнаружения эхо-сигнала B, скорректированного в третьем процессе на конце стального листа.

Система и способ динамической локализации установленного в изделии дефекта // 2605407

Изобретение относится к динамической локализации дефекта в дефектном изделии, полученном ковкой. Система локализации дефекта содержит средства обработки для моделирования операции ковки при помощи численного решения уравнений с получением набора моделей формования изделия, средства ввода для предоставления указанному средству обработки данных относительно дефекта в изделии, средства обработки для добавления к первой модели из набора отметчика дефекта и средства визуализации для отслеживания во времени отметчика дефекта.

Ультразвуковой способ измерения внутренних механических напряжений // 2601388

Использование: для измерения внутренних механических напряжений при ультразвуковом неразрушающем контроле. Сущность изобретения заключается в том, что в нагруженный исследуемый объект и ненагруженный его аналог вводят импульсы ультразвуковых продольных и поперечных волн, принимают приемным преобразователем прошедшие сигналы и дополнительно принимают трансформированные поперечные волны от падающих на исследуемый объект продольных волн и трансформированные продольные волны от падающих на исследуемых объект поперечных волн, измеряют времена прохождения этих волн в нагруженном и ненагруженном объекте, определяют изменение времени задержки прошедших сигналов, а величину напряжения определяют по определенному математическому выражению, причем используют приемный и излучающий преобразователи с углом ввода продольных ультразвуковых колебаний, равным 18°.

Способ восстановления детали наплавкой // 2599656

Изобретение может быть использовано при восстановлении наплавкой крупногабаритных деталей типа валов, в частности судовых гребных и промежуточных валов. После предварительного контроля восстанавливаемой поверхности на наличие дефектов в виде несплошностей металла исследуют неразрушающим методом контроля макроструктуру металла в поперечном сечении детали на предполагаемом участке перехода от металла наплавки к основному металлу, соответствующем опасному сечению детали.

Ультразвуковой способ определения остаточных напряжений в сварных соединениях трубопроводов // 2598980

Использование: для определения остаточных механических напряжений в сварных соединениях различных трубопроводов. Сущность изобретения заключается в том, что выполняют измерение эхо-методом времен распространения продольных и поперечных упругих волн, при этом для оценки напряжений используются коэффициенты Пуассона ν31 и ν32 материала, определяемые через времена распространения продольных и поперечных упругих волн.

Способ ультразвукового неразрушающего контроля водоводов гидротехнических объектов // 2613624

Использование: для обнаружения дефектов ультразвуковыми методами. Сущность изобретения заключается в том, что предварительно в процессе калибровки ультразвукового дефектоскопа на эталонном образце - металлической пластине, имеющей одинаковую с водоводом толщину, геометрию и химический состав и акустически нагруженную на воду, пьезопреобразователем излучают в эталонный образец зондирующий УЗ (ультразвуковой) импульс, пьезопреобразователем принимают отраженный опорный эталонный реверберационный УЗ эхо-сигнал, который регистрируют и фиксируют, далее пьезопреобразователь устанавливают в точку контроля на поверхности металлического водовода, в контролируемый водовод пьезопреобразователем излучают зондирующий УЗ импульс, пьезопреобразователем принимают рабочий УЗ эхо-сигнал, который регистрируют и фиксируют, далее из зарегистрированного рабочего эхо-сигнала вычитают зарегистрированный ранее опорный эталонный реверберационный УЗ эхо-сигнал, полученный в результате вычитания разностный измерительный эхо-сигнал запоминают, а о глубине водяного кармана судят по измеренному времени запаздывания первого импульса разностного измерительного эхо-сигнала относительно зондирующего УЗ импульса. Технический результат: устранение невозможности надежного и достоверного контроля двухслойных конструкций, у которых первый со стороны преобразователя слой выполнен из материала с низким затуханием ультразвука, а толщина второго слоя мала в сравнении с толщиной первого слоя. 9 ил.

Способ неразрушающего контроля степени поврежденности металлов контейнеров // 2614186

Использование: для неразрушающего контроля степени поврежденности металлов контейнеров с отработавшим ядерным топливом. Сущность изобретения заключается в том, что на поверхность контейнера устанавливают ультразвуковые излучатели и приемники сигналов в равном количестве, которые формируют прямоугольные импульсы с соответствующей шириной, длительностью частотой. Измеряют начальную скорость распространения УЗ сигналов в неоднородной среде, по которым рассчитывают величину перемещения датчиков вдоль стенки контейнера и поперек ее. Формируют матрицу сигналов поступивших со всех приемников. С помощью матрицы создают сектор-скан с временами пробега ультразвуковой волны от каждого датчика до каждой точки объема с учетом преобразования ультразвуковых волн при их отражении и преломлении на границах раздела сред. Полученные сигналы компьютерная программа формирует в секторные изображения. Затем секторные изображения формируются в составное В-изображение, на основе которого создаются объемная модель дефекта с различных точек измерения. По изменению объемного изображения с течением времени судят о деградации стенки контейнера. Технический результат: создание портативного способа измерения степени поврежденности металлов контейнеров с качеством результатов контроля, превышающем детализацию, достигаемую при рентгенографическом контроле. 2 табл., 9 ил.

Способ и устройство для оценки величин дефектов посредством saft (способа фокусировки синтезированной апертуры) // 2615208

Использование: для оценки величин дефектов в тестируемом объекте при ультразвуковом тестировании. Сущность изобретения заключается в том, что выполняют оценку величин дефектов в тестируемом объекте, реализуя следующие этапы: определение (S1) набора данных измерений тестируемого объекта; выполнение (S2) обработки способом фокусировки синтезированной апертуры (SAFT-обработки) определенного набора данных измерений; вычисление (S3) ультразвуковых эхо-сигналов для множества величин дефектов в тестируемом объекте посредством моделирования эхо-сигналов для сценария тестирования; выполнение (S4) SAFT-обработки для вычисленных ультразвуковых эхо-сигналов каждой из множества величин дефектов; оценка (S5) величины дефекта в SAFT-обработке определенного набора данных измерений посредством сопоставления SAFT-обработок вычисленных ультразвуковых эхо-сигналов. Технический результат: обеспечение возможности оценки величины мелких дефектов на основе способа SAFT. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 3 ил., 1 табл.

Способ контроля роста усталостной трещины в магистральном трубопроводе // 2616072

Использование: для неразрушающего контроля эхо-импульсным методом магистрального трубопровода. Сущность изобретения заключается в том, что контроль роста усталостной трещины производят путем одновременной передачи не менее двух сигналов в виде импульсных ультразвуковых колебаний от источников, размещенных в одной плоскости на одной общей платформе, причем сигналы формируют разной частоты и они направлены под разными углами к исследуемому объекту, а прием сигналов производят посредствам устройств, смонтированных на второй платформе в той же плоскости, что и источники импульсных ультразвуковых колебаний, при этом платформы располагают в одной плоскости на внешней стороне магистрального трубопровода, измеряют время распространения ультразвуковых колебаний в исследуемом образце и рассчитывают геометрические характеристики усталостных трещин магистральных трубопроводов. Технический результат: обеспечение измерения геометрических характеристик усталостной трещины и глубины ее залегания от поверхности исследуемого образца магистрального трубопровода без остановки технологического процесса. 1 ил.

Способ регистрации параметров разрушения материалов // 2617566

Изобретение относится к области исследования механических свойств проводящих и диэлектрических материалов при их обработке и может быть использовано при получении информации в процессе различных работ, связанных с токарной обработкой, сверлением, фрезерованием, шлифованием, прокаткой и другими технологическими операциями. Сущность: осуществляют деформацию материала под воздействием, превышающим уровень его разрушения, прием возникающего при этом электромагнитного излучения антенной в радиодиапазоне и регистрацию принятого сигнала. Скорость деформации определяют по форме нарастания сигналов, по их амплитуде судят о величине разрушения, а по спектру сигналов судят о наличии микронеровностей на обрабатываемой поверхности материала в каждый момент времени. Технический результат: возможность бесконтактно получать дополнительную информацию в электромагнитном диапазоне, корректировать процесс обработки материала без отключения режимов работы всей системы, что увеличивает эффективность технологических операций. 5 ил.

Способ неразрушающего контроля скрытых дефектов в технически сложном элементе конструкции, к которому нет доступа, и устройство для его осуществления // 2619812

Изобретение относится к неразрушающим методам и средствам дефектоскопии технически сложных элементов конструкции. Сущность: элемент конструкции, к которому есть доступ, нагружают переменной механической нагрузкой и вызывают его перемещения. Измеряют параметры процесса перемещения элемента конструкции, к которому есть доступ. Затем сравнивают с такими же параметрами элемента конструкции, уровень дефектов которой принимают за допустимый. Причем перед нагружением элемента конструкции, к которому есть доступ, устанавливают жесткую связь, обеспечивающую общий резонанс, с элементом конструкции, к которому нет доступа. Устройство содержит возбудитель и приемник свободных колебаний, каждый из которых имеет пьезоэлемент, подключенный к генератору колебаний или индикатору измерений. Возбудитель и приемник свободных колебаний состоят из расчлененных по длине стальных стержней и имеют комплект съемных элементов, которые имеют широкий диапазон рабочих частот. Технический результат: проведение неразрушающей дефектоскопии технически сложных элементов конструкции и осуществление неразрушающей дефектоскопии технически сложных элементов конструкции, находящихся в сборке, к которым нет доступа. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

Способ ультразвукового контроля изделия // 2619833

Использование: для неразрушающего ультразвукового контроля изделий. Сущность изобретения заключается в том, что осуществляют ввод излучающим преобразователем ультразвуковых колебаний в изделие, прозвучивание свода изделия импульсами ультразвуковых колебаний и прием прошедших свод изделия ультразвуковых колебаний в воздушной среде канала изделия устройством с приемным преобразователем, при этом проводят предварительный ультразвуковой контроль изделия известным способом для определения участков, на которых фиксируется прохождение ультразвуковых колебаний через свод изделия, после чего на один из таких участков устанавливают неподвижно излучающий ультразвуковой преобразователь, выбирают акустически непрозрачный участок изделия для определения на нем сплошности скрепления полимерного материала с прилегающей к нему поверхностью корпуса, а также участок изделия, симметричный ему относительно излучающего преобразователя и образующей поверхности изделия, проходящей через место контакта излучающего преобразователя с поверхностью изделия, ориентируют устройство с приемным преобразователем путем поворота и продольного перемещения относительно оси изделия на участок поверхности канала, радиально противоположный выбранному акустически непрозрачному участку, устанавливают уровень сигнала в пределах экрана без ограничения сверху, и при неподвижно установленном излучающем преобразователе сканируют ультразвуковым приемным преобразователем участки поверхности канала изделия, радиально-противоположные выбранному акустически непрозрачному участку и симметричному ему участку, и последовательно сравнивают сигналы на данных участках, выявляя участки, на которых имеет место относительное уменьшение уровня сигнала, после чего аналогичным образом проверяют другие акустически непрозрачные участки. Технический результат: обеспечение возможности, качества, надежности и полноты ультразвукового контроля изделий. 1 ил.

Способ исследования в лабораторных условиях сотрясений элементов подводного аппарата при воздействии на него подводной ударной волны // 2620902

Изобретение относится к области испытания конструкции на воздействие подводной ударной волны и может быть использовано для регистрации сотрясений на элементах подводного аппарата при воздействии подводной ударной волны. Сущность: емкость наполняют водой, размещают в ней подводный аппарат с регистратором и подрывают заряд взрывчатого вещества. Заряд взрывчатого вещества располагают в воздухе над поверхностью воды, взрывают его, создавая воздушную ударную волну, которая при взаимодействии с поверхностью воды генерирует подводную ударную волну, покрывающую поверхность корпуса подводного аппарата. Поверхность емкости выстилают водонепроницаемой прослойкой, акустическое сопротивление которой меньше акустического сопротивления воды, а информацию о сотрясениях на элементах насыщения подводного аппарата фиксируют регистратором в режиме реального времени. Технический результат: расширение функциональных возможностей за счет создания в лабораторных условиях возможности для изучения сотрясений на элементах внутреннего насыщения полномасштабного подводного аппарата во время воздействия подводной ударной волны при использовании емкости с водой малых размеров, соизмеримых с ПА. 1 ил.

Способ внутритрубного ультразвукового контроля сварных швов // 2621216

Использование: для контроля технического состояния магистральных нефтепроводов в процессе их эксплуатации. Сущность изобретения заключается в том, что для стопроцентного контроля всего сечения трубы на дефектоскопе устанавливают большое количество ультразвуковых преобразователей. Ультразвуковые преобразователи сдвигают относительно друг друга вдоль оси дефектоскопа, при этом сдвиг может составить до 700 мм. Для того чтобы иметь возможность анализировать информацию, зарегистрированную ими в одном сечении трубы, в буферной памяти должна храниться вся информация, зарегистрированная всеми ультразвуковыми преобразователями при перемещении дефектоскопа на расстояние не менее двойного расстояния между первым по ходу движения ультразвуковым преобразователем и последним. В заявляемом способе предлагается записывать в бортовой накопитель информацию, зарегистрированную на заданном расстоянии до появления признака выявления продольного сварного шва и после его окончания. Размер зоны записи должен быть не меньше 150 мм. Технический результат: повышение достоверности выявления сварных швов в процессе внутритрубного ультразвукового контроля. 5 з.п. ф-лы, 4 ил.

Способ ультразвукового контроля изделий // 2622459

Использование: для дефектоскопии листов, плит и других изделий двухсторонним доступом в металлургической, машиностроительной областях промышленности. Сущность изобретения заключается в том, что излучают с одной стороны контролируемого изделия импульсы ультразвуковых колебаний, принимают с противоположной стороны изделия первый сквозной и двукратно отраженный сквозной импульсы, а также эхо-импульсы ультразвуковых колебаний, отраженных от дефекта, сканируют изделие по всей площади, обеспечивая соосность излучающего и приемного электроакустических преобразователей, анализируют огибающие амплитуд ультразвуковых колебаний первого прошедшего (сквозного) импульса и эхо-сигналы от дефекта во временном интервале между первым и вторым сквозными импульсами, дополнительно считывают координаты уменьшения прошедших через изделие сквозных импульсов, повышают чувствительность приема сигналов во временном интервале между первым и вторым сквозными импульсами, измеряют временной интервал между первым сквозным импульсом и первым эхо-сигналом от дефекта, по измеренным значениям определяют местоположение и глубину залегания дефекта. Технический результат: повышение достоверности ультразвукового контроля изделий. 5 ил.