УСТРОЙСТВО УЛЬТРАЗВУКОВОГО КОНТРОЛЯ ТРУБ МАЛОГО ДИАМЕТРА Российский патент 2011 года по МПК G01N29/04 

Изобретение относится к устройствам неразрушающего контроля материалов и изделий и может быть использовано для контроля труб диаметром не боле 5 мм.

В качестве прототипа выбран ультразвуковой иммерсионный дефектоскоп (А.С. СССР №180392), включающий ванну, имеющую входное и выходное отверстия для впуска и выпуска трубы, направляющие втулки для фиксации оси движущейся трубы, механизм вращения и транспортировки трубы через ванну, искатели и механизм установки искателей относительно оси движущейся трубы.

Недостатком известного ультразвукового иммерсионного дефектоскопа является механический контакт между направляющими втулками, навинчиваемыми на пружинно подвешенный в ванне держатель, и движущейся трубой, приводящий к образованию дефектов на наружной поверхности трубы во время осуществления контроля. Дефекты в виде потертостей и задиров особенно часто образуются на трубах даже с незначительной кривизной. Спиралевидный след на поверхности появляется на электрополированных и травленых трубах, в частности из нержавеющих сталей, и является браковочным признаком. На трубах из коррозионностойких сталей возможно образование задиров, поскольку вода, используемая в качестве контактной жидкости, не обладает смазывающей способностью. Кроме того, в случае контроля труб малого диаметра вибрация держателя, неминуемо возникающая при движении и вращении трубы, приводит к нарушению настройки акустических осей искателей. На держателе по известному устройству при контроле труб малого диаметра нельзя устанавливать несколько искателей вдоль оси подачи труб, так как при этом возрастает расстояние между направляющими втулками, и надежность контроля труб малого диаметра даже с небольшой кривизной и разностенностью снижается или становится недопустимой.

Техническими задачами, на решение которых направлено заявленное изобретение, являются предотвращение деформации поверхности труб и повышение надежности их контроля.

Указанные задачи решаются тем, что устройство ультразвукового контроля труб малого диаметра, содержащее ванну, имеющую входное и выходное отверстия для впуска и выпуска трубы, направляющие втулки для фиксации оси движущейся трубы, механизм вращения и транспортировки трубы через ванну, искатели и механизм установки искателей относительно оси движущейся трубы, снабжено кронштейном, жестко закрепленным внутри ванны, в кронштейне жестко установлены направляющие втулки, внутренний канал которых выполнен коническим, сужающимся в направлении движения трубы, при этом внутренний канал направляющих втулок имеет конусность 1:(100-500), а минимальный зазор между поверхностью внутреннего канала направляющей втулки и наружной поверхностью трубы составляет 0,1-0,3 мм, а длина направляющих втулок

, м,

где h₀ - минимальный зазор между трубой и внутренним каналом втулки, м;

- относительное изменение зазора;

η - конусность внутреннего канала втулок по ГОСТ 8593-81;

h₁ - максимальный зазор между трубой и втулкой, м.

Наличие кронштейна обеспечивает жесткую установку направляющих втулок в ванне, а наличие направляющих втулок внутреннего конусного канала обеспечивает создание гидравлического клина, что позволяет центрировать контролируемую трубу без механического контакта. Это позволяет предотвратить деформацию в поверхности трубы и повысить надежность контроля.

При конусности внутреннего канала направляющей втулки более 1 к 100 происходит деформация трубы, а при конусности менее 1 к 500 не обеспечивается создание гидравлического клина.

При зазоре между поверхностями канала и трубы менее 0,1 мм происходит деформация трубы, при зазоре между поверхностями канала и трубы более 0,3 мм не обеспечивается центровка трубы.

При длине направляющих втулок ниже расчетной величины не компенсируется изгиб трубы. При длине направляющих втулок больше расчетной величины происходит деформация трубы.

На чертеже изображен продольный осевой разрез устройства ультразвукового контроля труб малого диаметра.

Устройство для ультразвукового контроля труб малого диаметра содержит иммерсионную ванну 1 с контактной жидкостью (вода) 2, направляющие фланцы 3 и 4, жестко закрепленные по оси подачи трубы на корпусе ванны и снабженные эластичными гидравлическими уплотнениями 5 и 6, предотвращающими утечки контактной жидкости, искатели 7 и 8, закрепленные в регулируемых держателях (не показаны), неподвижно закрепленных относительно корпуса ванны, направляющие втулки 9, 10, 11 длиной l, установленные на расстоянии S друг от друга по оси подачи трубы 12 и жестко закрепленные в кронштейне 13, помещенном в коаксиальные со втулками расточки направляющих фланцев иммерсионной ванны.

Устройство для ультразвукового контроля труб малого диаметра работает следующим образом. Контролируемая труба 12 подается вдоль оси устройства через отверстия направляющих фланцев 3 и 4 с уплотнениями 5, 6 и через направляющие втулки 9, 10 и 11 до ввода переднего конца трубы в валки привода подачи и вращения (не показаны). Ванна 1 заполняется контактной жидкостью 2 до погружения в нее головок искателей 7 и 8. После включения дефектоскопа запускается привод подачи и вращения трубы. Если все направляющие втулки 9, 10 и 11 являются слабоконическими, то между коническими поверхностями каналов втулок и наружной цилиндрической поверхностью трубы возникает гидродинамический клин, создающий радиальное давление контактной жидкости, под действием которого труба устанавливается по оси каналов направляющих втулок, предотвращая механический контакт трубы и втулок. При установке трубы по оси достигается самоцентрирование трубы относительно акустических осей искателей, настроенных и зафиксированных в держателях таким образом, что ультразвуковые лучи, сфокусированные посредством акустических линз, падают на поверхность трубы под углом в диапазоне от α₀=10° до α₁=30°.

Использование: для ультразвукового контроля труб малого диаметра. Сущность заключается в том, что устройство ультразвукового контроля труб малого диаметра содержит ванну, имеющую входное и выходное отверстия для впуска и выпуска трубы, направляющие втулки для фиксации оси движущейся трубы, механизм вращения и транспортировки трубы через ванну, искатели и механизм установки искателей относительно оси движущейся трубы, при этом устройство снабжено кронштейном, жестко закрепленным внутри ванны, в кронштейне жестко установлены направляющие втулки, внутренний канал которых выполнен коническим, сужающимся в направлении движения трубы, причем внутренний канал направляющих втулок имеет конусность 1:(100-500), а минимальный зазор между поверхностью внутреннего канала направляющей втулки и наружной поверхностью трубы составляет 0,1-0,3 мм, а длина направляющих втулок , м,

где h₀ - минимальный зазор между трубой и внутренним каналом втулки, м;

- относительное изменение зазора;

η - конусность внутреннего канала втулок по ГОСТ 8593-81;

h₁ - максимальный зазор между трубой и втулкой, м.

Технический результат: предотвращение деформации поверхности труб и повышение надежности их контроля. 1 ил.

Устройство ультразвукового контроля труб малого диаметра, содержащее ванну, имеющую входное и выходное отверстия для впуска и выпуска трубы, направляющие втулки для фиксации оси движущейся трубы, механизм вращения и транспортировки трубы через ванну, искатели и механизм установки искателей относительно оси движущейся трубы, отличающееся тем, что оно снабжено кронштейном, жестко закрепленным внутри ванны, в кронштейне жестко установлены направляющие втулки, внутренний канал которых выполнен коническим, сужающимся в направлении движения трубы, при этом внутренний канал направляющих втулок имеет конусность 1:(100-500), а минимальный зазор между поверхностью внутреннего канала направляющей втулки и наружной поверхностью трубы составляет 0,1-0,3 мм, а длина направляющих втулок , м,
где h₀ - минимальный зазор между трубой и внутренним каналом втулки, м;
- относительное изменение зазора;
η - конусность внутреннего канала втулок по ГОСТ 8593-81;
h₁ - максимальный зазор между трубой и втулкой, м.