Устройство для обнаружения дефектов на поверхности сортового проката и труб

Использование: для обнаружения дефектов на поверхности сортового проката и труб. Сущность изобретения заключается в том, что устройство для обнаружения дефектов на поверхности сортового проката и труб содержит рольганг для транспортировки объекта контроля, регулируемый по высоте стол и установленный на нём измерительный модуль, содержащий как минимум два вращающихся датчика, предназначенных для измерения параметров, характеризующих физические свойства поверхности объекта контроля, и/или регистрации их изменений, при этом в качестве датчиков используют лазерные профилометры, расположенные, как правило, на равном угловом расстоянии друг от друга вокруг объекта контроля и, как правило, в одном сечении относительно оси транспортного рольганга, причём их измерительная линия ориентирована вдоль направления транспортировки объекта контроля, причем минимальное количество N вращающихся лазерных профилометров определяют по заданному математическому выражению. Технический результат: расширение области применения устройства для обнаружения дефектов на поверхности сортового проката и труб любых сечений, улучшение возможностей по обнаружению разнообразно ориентированных дефектов поверхностей объектов контроля, повышение эксплуатационной надежности устройства, упрощение его конструкции и повышение разрешающей способности его измерительного модуля. 2 ил.

 

Изобретение относится к области неразрушающего контроля материалов изделий из металла, и может быть использовано для обнаружения дефектов поверхности изделий сортового проката, например, прутков, а также труб.

Широко известны устройства для магнитного или вихретокового контроля сортового проката и труб, представляющие собой установленные на столах измерительные модули, включающие вихретоковые или магнитные датчики, относительно которых перемещают объекты контроля при помощи транспортного рольганга. При этом, при прохождении над дефектами, имеющимися на поверхности объекта контроля, датчики вырабатывают электрические сигналы, амплитуда которых зависит от глубины и размеров этих дефектов.

В частности, известна конструкция установки для бесконтактного ультразвукового, и/или вихретокового, и/или магнитного контроля цилиндрических изделий по патенту на полезную модель РФ № 139681, опубл. 20.04.2014, МПК G01N 29/04 (выбранная в качестве прототипа), включающая транспортную систему, предназначенную для транспортировки объектов ультразвукового или магнитного контроля, статорную часть, расположенную в процессе контроля неподвижно или условно неподвижно относительно транспортного конвейера, полый ротор, на борту которого размещены по крайней мере два многоканальных магнитных, вихретоковых или электромагнитно-акустических преобразователя с приводами и элементами подвески, соединенные с ними блоки аналоговой электроники, систему передачи питающего напряжения на элементы, находящиеся на роторе, систему передачи информативных сигналов с ротора в электронные модули, расположенные неподвижно относительно транспортной системы, и вычислительный комплекс, содержащий компьютер, на борту ротора дополнительно размещены: механические, электрические и электронные элементы управления приводами ультразвуковых, магнитных или вихретоковых преобразователей, позволяющие оперативно и дистанционно изменять орбиту вращения указанных выше преобразователей, блоки аналого-цифрового преобразования и цифровой обработки сигналов, а так же стандартные порты и устройства для передачи цифровых сигналов непосредственно в компьютер вычислительного комплекса, при этом все информативные сигналы, по крайней мере, большая часть информативных сигналов с борта ротора передаются в цифровом виде, в качестве системы передачи информативных сигналов с борта ротора на компьютер используется устройство для беспроводной передачи информации, состоящее из передатчика, закрепленного на борту ротора и приемника, установленного на статорной части установки.

Для обеспечения работы данной установки, а также другим ей подобным устройствам, необходимо, чтобы зазор между поверхностью объекта контроля и датчиками был относительно небольшим – порядка одного миллиметра и при этом относительно стабильным по всей длине объекта контроля. Поэтому такие устройства в основном применяют для контроля изделий круглого сечения. Отсюда следуют два существенных конструктивных недостатка таких устройств:

- с их помощью невозможно контролировать объекты контроля любого другого сечения, кроме круглого, например, шестигранного или прямоугольного;

- вращающиеся датчики могут быть легко повреждены дефектами и неровностями, имеющимися на поверхности объекта контроля.

Всё это накладывает очень жесткие требования как к стабильности формы объекта контроля, так и к его кривизне и положению на транспортном рольганге, что снижает уровень безопасности применения таких устройств.

Другим общим недостатком известных устройств является их относительно низкая разрешающая способность как вдоль направления перемещения объекта контроля, так и поперёк него.

Например, приёмные катушки вихретоковых датчиков имеют характерный размер от нескольких миллиметров до нескольких десятков миллиметров. Поэтому, все изменения измеряемых параметров объекта контроля будут происходить именно на этой характерной базе, что ограничивает точность определения размеров и формы обнаруживаемых дефектов, особенно в отношении небольших дефектов. Также известно, что наилучшим применением таких устройств является обнаружение преимущественно продольно ориентированных дефектов поверхностей, имеющих протяженность в направлении транспортировки объекта контроля, соизмеримую с физическими размерами приёмных катушек. По этой причине известные устройства плохо применимы для обнаружения дефектов с поперечной ориентацией.

Кроме того, особенностью указанных устройств является использование в них, как правило, лишь одной пары датчиков, расположенных оппозитно, что обусловлено тем, что датчики, вращающиеся на сравнительно небольшой орбите, равной или близкой к половине диаметра сечения объекта контроля, не должны физически мешать друг другу. По этой причине для обеспечения высокой производительности контроля возникает необходимость вращения датчиков с максимально высокой угловой скоростью, что оказывает негативное влияние на безопасность работы устройства, так как высокая угловая скорость вращения датчиков может увеличивать вероятность их разрушения при столкновениях с выступающими наружу дефектами поверхности, а также ускоряет износ подшипников, что приводит к снижению эксплуатационной надежности оборудования.

К другим недостаткам известных устройств также относится необходимость точной настройки орбиты вращения датчиков относительно размеров сечения объекта контроля. Эта ответственная процедура требует от операторов высокой концентрации внимания, а значит, несёт в себе риск негативного проявления человеческого фактора. Кроме того, необходимость точной регулировки орбиты вращения датчиков существенным образом усложняет конструкцию измерительного модуля.

Настоящим изобретением решаются технические проблемы, обусловленные конструктивными недостатками известных устройств для магнитного или вихретокового контроля круглых заготовок и труб, в том числе их сложность, наличие ограничений по форме профиля объектов контроля, низкая разрешающая способность измерительных устройств и существующие ограничения их функциональных возможностей по обнаружению разнообразно ориентированных дефектов поверхностей объектов контроля.

Техническим результатом настоящего изобретения является расширение области применения устройства для обнаружения дефектов на поверхности сортового проката и труб любых сечений, улучшение возможностей по обнаружению разнообразно ориентированных дефектов поверхностей объектов контроля, повышение эксплуатационной надежности устройства, упрощение его конструкции и повышение разрешающей способности его измерительного модуля.

Указанный технический результат достигается с помощью устройства для обнаружения дефектов на поверхности сортового проката и труб, содержащего рольганг для транспортировки объекта контроля, регулируемый по высоте стол и установленный на нём измерительный модуль содержащий, как минимум, два вращающихся датчика, предназначенных для измерения параметров, характеризующих физические свойства поверхности объекта контроля и/или регистрации их изменений, при этом в качестве датчиков используют лазерные профилометры (их альтернативное название – лазерные триангуляционные датчики), расположенные, как правило, на равном угловом расстоянии друг от друга вокруг объекта контроля, и, как правило, в одном сечении относительно оси транспортного рольганга, причём их измерительная линия ориентирована вдоль направления транспортировки объекта контроля, при этом минимальное количество N вращающихся лазерных профилометров определяют по формуле:

N ≥ Vmax / B x ωmax (1), где:

Vmax – максимальная (требуемая из соображений достижения заданной производительности устройства) скорость объекта контроля, мм/с;

B – рабочая зона лазерного профилометра в направлении транспортировки объекта контроля, мм;

ωmax – максимально-допустимая угловая скорость вращения лазерных профилометров, оборотов/с, которую определяют по формуле:

ωmax = d x F / πD (2), где:

d – минимальный характерный размер дефекта в направлении, перпендикулярном транспортировке объекта контроля;

F – частота осуществляемых лазерным профилометром измерений;

D – минимальный диаметр окружности, в которую может быть вписано сечение объекта контроля.

На фигурах 1 и 2 показан пример исполнения конструкции заявляемого устройства, на которых обозначены:

1 - Измерительный модуль;

2 - Кожух безопасности;

3 - Стабилизирующие прижимные ролики;

4 - Лазерный профилометр;

5 - Блок дефектоскопической электроники;

6 - Механизм подъёма устройства;

7 - Механизм горизонтального перемещения;

8 - Рольганг.

Устройство для обнаружения дефектов на поверхности сортового проката и труб содержит четыре вращающихся на одинаковой орбите лазерных профиломера 4, которые установлены на вращающемся измерительном модуле 1. Стабилизирующие прижимные ролики 3, расположенные на входе и выходе устройства служат для фиксации транспортируемых по рольгангу 8 объектов контроля.

Блоки дефектоскопической электроники 5 обеспечивают предварительную обработку сигналов, поступающих с лазерных профилометров 4 и их передачу в компьютер (на Фигурах компьютер не показан). Механизм подъёма устройства 6 над линией рольганга 8 обеспечивает его регулировку по высоте, а механизм горизонтального перемещения 7 обеспечивает вывод устройства в зону обслуживания. Безопасность оператора обеспечивает кожух безопасности 2.

Заявляемое устройство работает следующим образом:

Первый подлежащий контролю объект контроля входит в зону контроля и на ходу прижимается входным стабилизирующим роликом 3. Двигаясь далее по рольгангу 8, объект контроля достигает сечения, в котором вращаются лазерные профилометры 4.

При этом, их количество, например, N = 4 должно удовлетворять формуле (1), для чего формулу (1) применяют для конкретных условий в виде:

N ≥ V / B x ω (3).

Например, если скорость объекта контроля составляет V = 1500 мм/с; ширина захвата лазерного профилометра В = 200 мм в направлении транспортировки объекта контроля, а угловая скорость вращения профилометров ω = 2 об/с, то в данном случае, условие (3) выполняется, поскольку 4 > 1500/200 х 2 = 3,75. Это означает, что количество лазерных профилометров выбрано правильно и на скорости V = 1500 мм/с обеспечивается полное (без пропусков) покрытие поверхности заготовки лазерными профиломерами.

Затем рассчитывают минимальный в направлении вращения профиломеров 4 (или, что тоже самое, в направлении, перпендикулярном оси заготовки), размер обнаруживаемого дефекта d.

Например, если частота F = 4000 Гц, а сечение объекта контроля круглое диаметром D = 100 мм, то из формулы (2) следует, что:

d = πD х ω / F (4).

Подставив в формулу (4) конкретные значения, получают значение размера обнаруживаемого дефекта:

d = π х 100 х 2 /4000 = 0,157 мм.

То есть, минимальный размер дефекта в направлении, перпендикулярном оси объекта контроля составляет 157 микрон.

В случае, например, если необходимо обнаруживать дефект вдвое меньших размеров (d = 80 микрон), то, как это видно из формулы (4), необходимо либо вдвое увеличить рабочую частоту измерений F – до 8 кГц, либо вдвое уменьшить угловую скорость ω вращения лазерных профилометров – до 1 оборота в секунду.

Также из формулы (4) видно, что уменьшение диаметра объекта контроля в два раза автоматически приводит к удвоению разрешающей способности (или, что тоже самое, к уменьшению минимально- обнаруживаемого дефекта размером d) в направлении вращения лазерных профиломеров.

Устройство для обнаружения дефектов на поверхности сортового проката и труб, содержащее рольганг для транспортировки объекта контроля, регулируемый по высоте стол и установленный на нём измерительный модуль, содержащий как минимум два вращающихся датчика, предназначенных для измерения параметров, характеризующих физические свойства поверхности объекта контроля, и/или регистрации их изменений, отличающееся тем, что в качестве датчиков используют лазерные профилометры, расположенные, как правило, на равном угловом расстоянии друг от друга вокруг объекта контроля и, как правило, в одном сечении относительно оси транспортного рольганга, причём их измерительная линия ориентирована вдоль направления транспортировки объекта контроля, при этом минимальное количество N вращающихся лазерных профилометров определяют по формуле:

N ≥ Vmax / B x ωmax,

где:

Vmax – максимальная скорость объекта контроля, мм/с;

B – рабочая зона лазерного профилометра в направлении транспортировки объекта контроля, мм;

ωmax – максимально-допустимая угловая скорость вращения лазерных профилометров, об/с, которую определяют по формуле:

ωmax = d x F / πD, где:

d – минимальный характерный размер дефекта в направлении, перпендикулярном транспортировке объекта контроля;

F – частота осуществляемых лазерным профилометром измерений;

D – минимальный диаметр окружности, в которую может быть вписано сечение объекта контроля.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для оценки надежности сложных пространственных конструкций из полимерных композиционных материалов (ПКМ) на основе результатов теплового контроля при нагружении изделий механическими колебаниями. Система включает первую термографическую аппаратуру, генератор механических колебаний, устройство ввода механических колебаний, первое и второе пороговые устройства, регистратор результатов, первый - третий сумматоры, первый и второй регистраторы максимального значения, первый и второй регистраторы максимального значения времени, делитель, умножитель и блок памяти.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для оценки надежности сложных пространственных конструкций из полимерных композиционных материалов (ПКМ) на основе результатов теплового контроля при нагружении изделий механическими колебаниями. Система включает первую термографическую аппаратуру, генератор механических колебаний, устройство ввода механических колебаний, первое и второе пороговые устройства, регистратор результатов, первый - третий сумматоры, первый и второй регистраторы максимального значения, первый и второй регистраторы максимального значения времени, делитель, умножитель и блок памяти.

Использование: для обработки просеиваемого материала. Сущность изобретения заключается в том, что устройство для обработки просеиваемого материала содержит деку грохота и/или желоб грохота, по которым или относительно которых перемещается просеиваемый материал, а также систему ультразвукового детектирования, которая содержит: ультразвуковой передатчик, расположенный у указанного устройства и выполненный с возможностью отправки ультразвукового сигнала к поверхности, по которой перемещается просеиваемый материал для определения параметра, такого как глубина слоя просеиваемого материала на указанной поверхности, ультразвуковой приемник, выполненный с возможностью приема ультразвукового сигнала, и блок управления, соединенный с ультразвуковым передатчиком и ультразвуковым приемником, причем блок управления выполнен с возможностью определения по меньшей мере одного параметра ультразвукового сигнала, при этом блок управления также выполнен с возможностью определения различия в указанном по меньшей мере одном параметре на основе сравнения ультразвукового сигнала и опорного сигнала, при этом система ультразвукового детектирования содержит решетку, содержащую набор ультразвуковых передатчиков и ультразвуковых приемников, причем каждый ультразвуковой передатчик и ультразвуковой приемник расположен поверх поверхности деки грохота устройства или расположен рядом с поверхностью деки грохота устройства, при этом устройство содержит отражатель, выполненный с возможностью отклонения ультразвукового сигнала, направленного к указанной поверхности.

Использование: для ультразвукового анализа цемента. Сущность изобретения заключается в том, что ультразвуковой анализатор цемента содержит основание с закрепленной в верхней части основания панелью, снабженной окнами для установки показывающих приборов, фиксирующих рабочее состояние устройства, устройство для обеспечения подъема давления - насос масляный, установленный на полке, жестко закрепленной на боковой стенке основания, кран для сброса давления, приспособление для размещения образца, устройство для подогрева/охлаждения, снабженное патрубками для подачи и отвода рабочей среды, нагревателями и полостью для установки приспособления для размещения образца, а также блок управления, при этом корпус устройства для подогрева/охлаждения состоит из двух частей-полуцилиндров, фиксируемых относительно приспособления для размещения образца с помощью пружины, при этом каждая его часть выполнена с полостью по наружной поверхности, образованной ребрами, расположенными зигзагообразно с образованием каналов для прохождения рабочей среды и снабжена автономными патрубками для подачи и отвода рабочей среды и нагревателями, установленными в отверстиях-гнездах, радиально выполненных в стенке корпуса с внутренней стороны каждой части, а приспособление для размещения образцов выполнено в виде сборного контейнера-ячейки, состоящего из цилиндрического корпуса, соединенного посредством резьбового соединения с днищем и с крышкой, выполненной с ручками для установки/извлечения контейнера-ячейки, при этом крышка и днище выполнены с гнездом для установки датчиков источника ультразвукового сигнала, а крышка дополнительно выполнена со сквозными каналами для размещения термопары и создания давления внутри контейнера, соединенного с масляным насосом через распределитель, соединяющий масляный насос с манометром и краном для сброса давления в контейнере-ячейке.

Использование: для ультразвукового неразрушающего контроля, медицинской диагностики, гидроакустики, импульсной акустической микроскопии, толщинометрии, измерения скорости ультразвука. Сущность изобретения заключается в том, что излучающий преобразователь возбуждают коротким электрическим импульсом и в изделие излучают акустическое колебание.

Использование: для обнаружения дефектов в сложном трубном изделии. Сущность изобретения заключается в том, что автоматическое устройство для неразрушающего испытания для обнаружения дефектов сложного трубного изделия содержит: по меньшей мере один ультразвуковой преобразователь, имеющий положение, определенное продольным положением (L) и положением (А) по окружности вдоль сложного трубного изделия, и расположенный с возможностью испускания ультразвукового луча (Em), обладающего ориентацией испускания θei(L, А); управляющие и обрабатывающие электронные компоненты, содержащие схему для приведения в действие датчика и приема ответных сигналов, и по меньшей мере один каскад усиления с коэффициентом усиления (Gi(L; А)), модуль временного фильтра (24), выполненный с возможностью применения положения и ширины временного окна Fei(L; А) во временном фильтре (FTi(L; А)) к эхосигналу (Dv, Ds), при этом управляющие и обрабатывающие электронные компоненты выполнены с возможностью определения по меньшей мере одного параметра (Vi) всплеска ультразвуковых импульсов в зависимости от продольного положения (L) и/или положения (А) по окружности ультразвукового преобразователя с тем, чтобы обнаружить дефекты в стенке трубы, причем указанный по меньшей мере один параметр выбран из ориентации испускания всплеска (θei(L; А)), коэффициента усиления (Gi(L; А)) или положения и ширины временных окон Fei(L; А) во временном фильтре (FTi(L; А)).

Изобретение относится к диагностическому обследованию внутренней поверхности отрезков труб диаметром 1020, 1220 и 1420 мм с наружным изоляционным покрытием. Сущность изобретения: отрезок трубы 7 с наружным изоляционным покрытием очищают изнутри, размещают в нем для диагностики сканер-дефектоскоп 12 с акустическими системами 1 и изолированным электронным блоком 4 на транспортном средстве 5.

Использование: для планирования профилактического обслуживания и ремонта технологического оборудования на основе анализа шумовибрационной и ультразвуковой картины. Сущность изобретения заключается в том, что получают акустические данные технологического оборудования одновременно с помощью одного или более измерителей шума, одного или более измерителей ультразвука и одного или более измерителей вибраций; с помощью одного или более автоматизированных рабочих мест (АРМ) разметки паттернов обрабатывают полученные акустические данные с применением аугментации и корректировки полученной шумовибрационной и ультразвуковой картины, размечают скорректированный датасет акустических данных и получают размеченные акустические данные; передают размеченные акустические данные в один или более интеллектуальных модулей, причем интеллектуальный модуль в режиме реального времени осуществляет обработку полученных акустических данных и анализ обработанных акустических данных с помощью одной или более нейронных сетей, и на основе результатов проведенного анализа получают данные о планировании профилактического обслуживания и ремонта технологического оборудования; передают данные о планировании профилактического обслуживания и ремонта технологического оборудования на одно или более АРМ оператора для отображения.

Изобретение относится к области неразрушающего контроля цилиндрических объектов, а именно к устройствам и способам диагностики магистральных трубопроводов, газопроводов с целью обнаружения на них поверхностных дефектов. При реализации способа вначале осуществляют настройку систем вихретокового и ультразвукового контроля на стандартных образцах, имитирующих трещины и язвы, которые могут быть на исследуемой поверхности.

Использование: для обнаружения и оценки сварных стыков рельсов при высокоскоростном контроле. Сущность изобретения заключается в том, что перемещают по рельсам с переменной скоростью искательную систему, содержащую один или несколько электроакустических преобразователей, периодически излучают в контролируемые рельсы ультразвуковые зондирующие импульсы, выполняют прием отраженных от подошвы рельса ультразвуковых донных сигналов, регистрацию их на дефектограмме и оценку их параметров, при этом при известных скоростях перемещения предварительно определяют и задают для каждой скорости ожидаемый диапазон параметров участков рельсов с ослаблениями амплитуд донных сигналов, при наличии такого участка определяют зону сварного стыка и по величине параметров ослаблений донных сигналов оценивают его качество.

Использование: для внутритрубной диагностически газопроводов. Сущность изобретения заключается в том, что внутритрубный диагностический снаряд для газопроводов содержит корпус с манжетами и центрирующими колесами, измерительные приборы и систему управления скоростью движения, включающую систему торможения, при этом он выполнен в виде трех отдельных секций - аккумуляторной, измерительных приборов и управления скоростью движения, соединенных между собой шарнирами, при этом в секции управления скоростью движения расположен байпасный канал, профиль которого в продольном сечении имеет обтекаемую форму, в узкой части байпасного канала установлена заслонка, выполненная в виде поворотного затвора для регулирования площади сечения байпасного канала, а система торможения состоит по крайней мере из двух пар клиньев, расположенных по периферии в диаметрально противоположных точках снаряда, каждая пара состоит из внутреннего и внешнего клина, при этом внутренний клин жестко закреплен на снаряде в осевом направлении и установлен с возможностью перемещения в поперечном направлении, внешний клин имеет шарнирное закрепление и установлен с возможностью перемещения как в продольном направлении, так и перпендикулярно оси снаряда. Технический результат: обеспечение возможности разработки внутритрубного диагностического снаряда для газопроводов низкого давления (до 10 атм), приводимого в движение прокачиваемым по трубопроводу газом, имеющего систему управления для поддержания постоянной скорости движения при прохождении участков трубопровода, содержащих стопоры. 3 ил.
Наверх