СПОСОБ БЕСКОНТАКТНОГО УЛЬТРАЗВУКОВОГО КОНТРОЛЯ СОРТОВОГО ПРОКАТА И ТРУБ И УСТАНОВКА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2004 года по МПК G01N29/04 

Предлагаемое изобретение относится к области неразрушающего контроля качества продукции металлургической промышленности с применением электромагнитно-акустических преобразователей и может быть использовано для обнаружения дефектов труб и сортового проката.

Известны способ ультразвуковой дефектоскопии цилиндрических изделий и устройство для его осуществления, который включает возбуждение в изделии импульса ультразвуковой волны, осуществление многократного прохождения этого импульса по периметру сечения, изменение энергии сигналов [1]. Устройство для ультразвуковой дефектоскопии содержит совмещенный двунаправленный преобразователь и соединенные с ним последовательно ультразвуковой дефектоскоп и схему обработки, усилитель, блок измерения информативных параметров и блок принятия решения, рольганг, устройство намагничивания, блок электромагнитно-акустических преобразователей и генератор колебаний [1].

К недостатку известного технического решения относится невозможность определения места нахождения изделия и, в частности, его положения относительно электромагнитно-акустических преобразователей. В результате при взаимном перемещении изделия и электромагнитно-акустического преобразователя (далее по тексту - преобразователя) может произойти их столкновение и его повреждение. При отсутствии точных данных о положении переднего и заднего концов изделия (далее по тексту - объект контроля) может увеличиться неконтролируемая зона.

Известно также техническое решение [2] для неразрушающего контроля труб, содержащее транспортную линию с приводными и неприводными роликами, механизм сканирования с установленными на нем преобразователями, соединенными с дефектоскопом, блок контроля, блок управления, блок запоминания и представления информации, измеритель перемещения контролируемой трубы, регистр координат сканирования, многоканальный маркер.

К недостатку известного технического решения относится невозможность точного определения положения дефекта относительно преобразователей и маркера после прохода объекта контроля (концевого участка прутка) за пределы измерителя перемещения. Кроме того, к недостатку известного технического решения относится также невозможность обеспечения надежной защиты преобразователей от повреждений при проходе объекта контроля.

Задача, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, заключается в создании надежного способа ультразвукового контроля сортового проката и труб, в частности прутков, и установки для осуществления предлагаемого способа.

Поставленная задача решается за счет того, что в известном способе бесконтактного ультразвукового контроля сортового проката и труб, включающем перемещение объекта контроля через механизм сканирования с установленными на нем преобразователями, измерение перемещения объекта контроля, сложение и сравнение поступающих от преобразователей сигналов в блок управления, определение координат сканирования, передачу команд на срабатывание маркера, в отличие от прототипа, контроль за перемещением переднего и заднего концов объекта контроля, положением преобразователей относительно поверхности объекта контроля, положением дефекта, обнаруженного преобразователем, осуществляют путем размещения вдоль транспортной линии нескольких блоков преобразователей и измерителей перемещения объекта контроля по ходу его движения с фиксированными расстояниями от начала осей координат, точка пересечения которых лежит на оси оптического датчика, а перемещение преобразователей осуществляют путем их отвода или подвода к поверхности объекта контроля по командам с блока управления в момент его подхода.

Достижению указанной цели способствует также то, что известная установка, содержащая транспортную линию с приводными и неприводными роликами, механизм сканирования с преобразователями, измеритель перемещения контролируемого объекта в виде оптического датчика, программный блок управления и многоканальный маркер, содержит несколько блоков преобразователей и измерителей перемещения переднего и заднего концов объекта контроля, расположенных по ходу его движения с фиксированными расстояниями относительно осей координат, точка пересечения которых лежит на оси оптического датчика, при этом координаты положения переднего и заднего концов объекта контроля относительно начала осей координат и каждого преобразователя удовлетворяют соотношению

Е<К_i>В,

где K_i - расстояние от начала координат до оси преобразователя (K₁, К₂, К₃..._Кi);

В - расстояние от начала координат до переднего конца объекта контроля;

Е - расстояние от начала координат до заднего конца объекта контроля;

a B=K_i+Δ , Е=К_i-Δ , где Δ =±100 мм - зона срабатывания исполнительных механизмов, перемещающих преобразователи относительно поверхности объекта контроля, преобразователи снабжены механизмами подъема и опускания на поверхность объекта контроля при его прохождении под преобразователями, измерители перемещения выполнены в виде роликов, контактирующих с объектом контроля, на осях которых смонтированы датчики (энкодеры) углов поворота роликов, преобразующие механическое вращение в электрические сигналы, принимаемые блоком управления, а их положение и положение маркера имеют фиксированные значения относительно начала координат (L_э1-L_эi, ).

Технический результат, получаемый при осуществлении изобретения, заключается в том, что снабжение установки дополнительно несколькими блоками преобразователей и измерителей перемещения объекта контроля (например, прутка, трубы и т.п.) по ходу его движения с привязкой к началу координат, лежащему на оси оптического датчика (при неизменной скорости перемещения контролируемого изделия), позволяет контролировать изменяющуюся координату дефекта, обнаруженного преобразователем, и при значении координаты, равной расстоянию от оптического датчика до маркера, с высокой точностью отмечать положение дефекта на изделии. Кроме того, перемещение преобразователей относительно поверхности объекта контроля в зависимости от его расположения в зоне контроля позволяет избежать повреждения преобразователей, исключая возможность их столкновения.

Сущность изобретения поясняется на чертежах.

На фиг.1 показана схема установки ультразвукового контроля сортового проката и труб; на фиг.2 показано взаимное расположение преобразователя и объекта контроля (например, прутка) и зона контроля; на фиг.3 изображена блок-схема установки; на фиг.4, 5 - возможные схемы расположения блоков преобразователей по окружности сортового проката и труб; на фиг.6 показан вид на блок преобразователей с механизмами подъема и опускания на поверхность объекта контроля; на фиг.7 - вид А-А, расположение преобразователей на панели.

Блок-схема содержит (фиг.3) объект контроля (ОК) 1, измерители перемещения объекта контроля 2, оптический датчик 3, программный блок управления (контроллер) 4, маркер 5, блок электромагнитно-акустических преобразователей 6, блок датчиков для определения положения преобразователей относительно поверхности объекта контроля 7, блок исполнительных механизмов (привод роликов транспортной линии, привод измерителя перемещения, привод преобразователей и т.п.) 8.

От измерителей перемещения объекта контроля сигналы поступают в блок управления, в котором в виде программы заложены все фиксированные расстояния (фиг.1) от осей преобразователей (K_э1-K_эi), измерителей перемещения объекта контроля (L_э1-L_эi) и маркера (m) до начала координат (т. О.), расположенного на оси оптического датчика 3 (фиг.3).

В отсутствие объекта контроля 1 преобразователи 6 находятся в поднятом положении. При поступлении сигналов от измерителей перемещения 2 (фиг.3), соответствующих расстояниям до соответствующих преобразователей 6, от блока управления 4 поступают сигналы на блок датчиков 7 (герконов - магнитных реле) и подается команда на блок исполнительных механизмов 8 на опускание преобразователей к поверхности объекта контроля 1 и осуществления контроля. Сигналы от измерителей перемещения ОК 2 (фиг.2) поступают в блок управления 4 при выполнении условия Е<К_i>В, которое заложено в программу. В процессе перемещения ОК измерители перемещения 2 и оптический датчик 3 при обнаружении дефекта отслеживают положение дефекта по ходу ОК, и при совпадении текущего значения m_i с фиксированным значением m подается команда на включение маркера для пометки дефекта.

На фиг.1 показана схема установки УЗК сортового проката и труб. Она содержит приводные ролики 9, неприводные ролики 10, панели 11 и 12 с расположенными на них по окружности объекта контроля 1 преобразователями 6, оптический датчик 3, измерители перемещения объекта контроля 2.

Преобразователи 6 (фиг.4 и фиг.5) имеют в разных сечениях I-I - V-V в радиальном направлении относительно поверхности ОК различные положения в зависимости от профиля сечения прутка и классификации дефекта (внутренние или поверхностные дефекты).

Например, в сечении I-I (фиг.4) для выявления поверхностных дефектов на одной стороне панели 11 установлено по одному преобразователю 6 (положения а, б) с разворотом по ходу движения прутка, а в сечении II-II для выявления внутренних дефектов на противоположной стороне панели установлено по два преобразователя 6 (положения c-d и e-i) с разворотом по ходу движения прутка. В сечении III-III (фиг.5) для выявления поверхностных дефектов на одной стороне панели 12 установлено по две пары преобразователей 6 с разворотом по ходу движения прутка (положения m-n, р-r). В сечении IV-IV для выявления внутренних дефектов на прутке круглого сечения на противоположной стороне панели 12 установлено четыре преобразователя 6 (положения g, t, u, w). В сечении V-V для выявления внутренних дефектов на прутках квадратного сечения на той же стороне панели 12 может быть установлено четыре преобразователя с разворотом на 45° относительно осей прутка (положения y, v, z, s)). Такое расположение преобразователей позволяет определить в объекте контроля поверхностные (сеч. I-I и III-III) и внутренние дефекты (сеч. II-II, IV-IV и V-V). Перемещение преобразователей осуществляется при помощи пневмоцилиндров 13 и 14 (фиг.6 и 7). За последним приводным роликом 9 установлен маркер 5. Измерители перемещения 2 выполнены в виде ролика 15, контактирующего с объектом контроля 1, на оси которого смонтирован датчик (энкодер) 16, преобразующий механическое вращение в электрический сигнал.

Установка работает следующим образом. Контролируемый объект 1 (фиг.1) с помощью приводных 9 и неприводных роликов 10 транспортной линии поступает в зону контроля и последовательно проходит через первый измеритель 2 перемещения, оптический датчик 3, последующие измерители перемещения 2, панели 11 и 12 с преобразователями 6, расположенными с разных сторон панелей 11 и 12, маркер 5. Сигналы с электромагнитно-акустических преобразователей 6 поступают в программный блок управления 4 (фиг.3). При этом измерители перемещения 2 непрерывно отслеживают и определяют координаты положения переднего и заднего конца ОК и обнаруженного дефекта (на поверхности или в теле ОК), а програмный блок управления 4 сравнивает эти данные с фиксированными координатами K₁-K₄, L_э1-L_э6, m, (относительно начала координат, т. О) подавая соответствующие команды на подъем или опускание с помощью пневмоцилиндров 13, 14 преобразователей 6, включение или выключение многоканального маркера 5 при проходе через него обнаруженного дефекта. При выходе ОК из зоны контроля последнего измерителя 2 перемещения ОК программный блок управления 4 подает команду на блок датчиков 7 подъема или опускания преобразователей 6.

Источники информации

1. RU 2146363 С1 от 20.02.1995 г., 7 G 01 N 29/04. Способ ультразвуковой дефектоскопии цилиндрических изделий и устройство для его осуществления. 10.03.02 г. Бюл. №7.

2. RU 17988 (13) U1, 7 G 01 N 29/04, 10.05.2001 г. Бюл. №13. Полезная модель. Установка для неразрушающего контроля труб.

Изобретение относится к области неразрушающего контроля качества продукции металлургической промышленности с применением электромагнитно-акустических преобразователей. Установка для бесконтактного ультразвукового контроля сортового проката и труб содержит транспортную линию с приводными и неприводными роликами, механизм сканирования с электромагнитно-акустическими преобразователями, первым измерителем перемещения объекта контроля в виде оптического датчика, программный блок управления и многоканальный маркер. Дополнительно введены вторые измерители перемещения для измерения перемещения переднего и заднего концов объекта контроля, расположенные по ходу его движения с фиксированными расстояниями относительно осей координат, точка пересечения которых лежит на оси оптического датчика, а электромагнитно-акустические преобразователи установлены с возможностью перемещения относительно указанной системы координат путем их подвода к объекту контроля в момент подхода его переднего конца к электромагнитно-акустическим преобразователям и отвода от объекта контроля в момент подхода его заднего конца к электромагнитно-акустическим преобразователям, осуществляемых по команде с программного блока управления, измерители перемещения выполнены в виде роликов, контактирующих с объектом контроля, на осях которых смонтированы датчики углов поворота роликов, преобразующих механическое вращение в электрические сигналы, принимаемые блоком управления, а их положение и положение маркера имеют фиксированные положения относительно начала координат. Данное устройство реализует соответствующий способ диагностики. Предложенное изобретение решает задачу повышения надежности диагностики исследуемых объектов. 2 с. и 2 з. п. ф-лы, 7 ил.

1. Способ бесконтактного ультразвукового контроля сортового проката и труб, включающий перемещение объекта контроля через механизм сканирования с установленными на нем электромагнитно-акустическими преобразователями, измерение перемещения объекта контроля, сложение и сравнение поступающих от электромагнитно-акустических преобразователей сигналов в блоке управления, определение координат сканирования и передачу команд на срабатывание маркера при проходе мимо него обнаруженного дефекта в объекте контроля, отличающийся тем, что контроль за перемещением переднего и заднего концов объекта контроля, положением преобразователей относительно поверхности объекта контроля и определением координат дефектов осуществляют путем размещения вдоль транспортной линии измерителей перемещения объекта контроля по ходу его движения с фиксированными расстояниями от начала осей координат, точка пересечения которых лежит на оси оптического датчика для измерения перемещения объекта контроля, и электромагнитно-акустических преобразователей, установленных с возможностью перемещения относительно указанной системы координат путем их подвода к объекту контроля в момент подхода его переднего конца к электромагнитно-акустическим преобразователям и отвода от объекта контроля в момент подхода его заднего конца от электромагнитно-акустических преобразователей, осуществляемых по команде с программного блока управления.2. Установка для бесконтактного ультразвукового контроля сортового проката и труб, содержащая транспортную линию с приводными и неприводными роликами, механизм сканирования с электромагнитно-акустическими преобразователями, первым измерителем перемещения объекта контроля в виде оптического датчика, программный блок управления и многоканальный маркер, отличающаяся тем, что дополнительно введены вторые измерители перемещения для измерения перемещения переднего и заднего концов объекта контроля, расположенные по ходу его движения с фиксированными расстояниями относительно осей координат, точка пересечения которых лежит на оси оптического датчика, а электромагнитно-акустические преобразователи установлены с возможностью перемещения относительно указанной системы координат путем их подвода к объекту контроля в момент подхода его переднего конца к электромагнитно-акустическим преобразователям и отвода от объекта контроля в момент подхода его заднего конца от электромагнитно-акустических преобразователей, осуществляемых по команде с программного блока управления, на основании условий соответственно Е<K_i и В<К_i, где Е - расстояние от начала координат до заднего конца объекта контроля, В - расстояние от начала координат до переднего конца объекта контроля, а K_i - расстояние от начала координат до оси i-го преобразователя, зона срабатывания исполнительных механизмов подъема и опускания электромагнитно-акустических преобразователей на поверхность объекта контроля при его прохождении через преобразователи Δ определяется как Δ=В-K_i или Δ=К_i-Е, измерители перемещения выполнены в виде роликов, контактирующих с объектом контроля, на осях которых смонтированы датчики углов поворота роликов, преобразующих механическое вращение в электрические сигналы, принимаемые блоком управления, а их положение и положение маркера имеют фиксированные положения относительно начала координат.3. Установка по п.2, отличающаяся тем, что в нее введены панели, а электромагнитно-акустические преобразователи установлены по обеим сторонам данных панелей и расположены относительно поверхности объекта контроля под разными углами.4. Установка по п.2 или 3, отличающаяся тем, что по крайней мере один из измерителей перемещения объекта контроля установлен перед оптическим датчиком по ходу движения объекта контроля.