СПОСОБ УЛЬТРАЗВУКОВОГО КОНТРОЛЯ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ Советский патент 1994 года по МПК G01N29/10 G01N29/24 

Изобретение относится к акустическим методам неразрушающего контроля с использованием отражения волн и может быть использовано при ультразвуковой (УЗ) дефектоскопии сварных соединений.

Цель изобретения - повышение производительности и достоверности контроля за счет исключения операций поперечного сканирования сварного соединения и выравнивания чувствительности при прозвучивании всего сечения соединения.

На фиг. 1 представлена схема УЗ-контроля сварных соединений; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1.

Преобразователь 1 содержит излучатель 2, приемник 3 и призму 4.

Способ УЗ-контроля сварных соединений заключается в следующем.

На поверхность соединения 5 устанавливают наклонный УЗ-раздельно-совмещенный преобразователь 1, с его помощью излучают импульсы УЗ-колебаний и принимают отраженные сварным швом эхо-импульсы. Преобразователь 1 перемещают вдоль оси шва и измеряют параметры принятых эхо-импульсов. По измеренным параметрам определяют дефектность соединения. Перед контролем производят выбор параметров преобразователя 1 и сканирования, удовлетворяющих условиям
90^°>2ω>arctg (1)
20 lg exp ×→ (2)
→× [-0.28a²k²(sin²θ_i-sin²θ_j)] × exp [-2 x (ν_мr_mi+ν_пr_пi-ν_mr_mj-→
→-ν_п-r_пj)] 0,5 (3)
20 lg exp ×→
→× [-0.28a²k²(sin²θ_jsin²θ_k)] × exp [-2 × (ν_мr_mj+ν_пr_пj-ν_mr_mk-→ (4) где ω - проекция половины угла между акустическими осями излучателя и приемника преобразователя на плоскость ввода;
а - радиус излучателя и приемника преобразователя;
б - толщина контролируемого соединения;
h - глубина залегания фокуса преобразователя;
α - угол ввода УЗ-колебаний;
β - угол призмы преобразователя;
b - ширина усиления сварного шва;
L - расстояние от точек пересечения акустических осей излучателя и приемника преобразователя с плоскостью ввода до оси сварного шва;
-ν_п-r_пk)] 3 - коэффициент прозрачности границы раздела "материал призмы преобразователя - материал соединения";
r_М - путь УЗ-колебаний в соединении;
r_П - путь УЗ-колебаний в призме преобразователя;
r_п¹ - путь УЗ-колебаний в призме преобразователя до мнимого источника;
Δ - половина угла между падающим и отраженным лучами на отражателе в сварном соединении;
К - волновое число;
θ - угол в призме преобразователя между центральным и боковым лучами;
ν_м , ν_п - коэффициент затухания УЗ-колебаний в материале соединения и призмы соответственно;
i, j, k - индексы, соответствующие боковым лучам диаграммы направленности, озвучивающим корневую, верхнюю и среднюю части сварного соединения.

Способ реализуется следующим образом.

Для контроля сварного соединения 5 толщиной б = 4,5 мм и шириной сварного шва b = 4 мм используют раздельно-совмещенный преобразователь 1 со следующими параметрами:
радиус пьезопластин излучателя 2 и приемника 3 а = 2,5 мм;
частота f = 5 МГц;
длина задержки призмы rп = 6 мм;
угол призмы β= 52^о. Возможные значения угла ω определяют при решении неравенства (1)
90^о > 2 ω > 70,2^о Возможные значения расстояния L определяют при решении неравенства (2)
15,4 мм > L > 6,7 мм Затем проверяют выравнивание чувствительности пучка УЗ-колебаний, производя расчет численных значений левых частей неравенств (3) и (4) для возможных значений ω и L, принимая различные значения h.

Результаты расчета приведены в таблице.

Из данных таблицы видно, что неравенствам (3) и (4) удовлетворяют значения ω = = 37^о, L = 11 мм, h = 2,25 мм. Фиксируют излучатель 2 и приемник 3 в преобразователе 1 и устанавливают последний на поверхность соединения 5 так, чтобы соблюдались выбранные параметры. Излучателем 2 излучают УЗ-колебания, а приемником 3 принимают эхо-импульсы. Сканируют соединение 5 преобразователем 1 с сохранением постоянного расстояния L до оси 6 и измеряют параметры принятых эхо-импульсов, например, УЗ-дефектоскопом УД-IIПУ. По амплитуде эхо-импульсов оценивают дефектность соединения 5.

Выравнивание чувствительности в пределах 3 дБ при одновременном прозвучивании всего сечения сварного соединения позволяют исключить необходимость поперечного сканирования и изменение чувствительности приемного тракта при прозвучивании различных участков по высоте соединения, в результате чего в 3-5 раз повышается производительность контроля. Одновременно достоверность контроля повышается с 80 до 95% . (56) Авторское свидетельство СССР N 1604002, кл. G 01 N 29/10, 29/24, 1989.

Авторское свидетельство СССР N 1000901, кл. G 01 N 29/04, 1980.

Авторское свидетельство СССР N 1027607, кл. G 01 N 29/04, 1982.

Изобретение относится к акустическим методам неразрушающего контроля с использованием отражения волн. Целью изобретения является повышение производительности и достоверности контроля за счет исключения операций поперечного сканирования сварного соединения и выравнивания чувствительности при прозвучивании всего сечения соединения. Параметры раздельно-совмещенного преобразователя и сканирования, в частности угол между акустическими осями излучателя и приемника, расстояние от точки ввода до оси сварного соединения и глубину залегания фокуса преобразователя выбирают из условия прозвучивания всего сечения соединения областью равномерной чувствительности ультразвукового пучка. Преобразователь устанавливают на поверхность соединения и перемещают вдоль оси последнего. В ходе сканирования излучают импульсы колебаний, принимают эхо-импульсы, измеряют их параметры и оценивают по ним дефектность соединения. Центральные лучи излучателя и приемника пересекаются внутри соединения за его осью, а боковые лучи падают в корень и вершину соединения. 3 ил.

СПОСОБ УЛЬТРАЗВУКОВОГО КОНТРОЛЯ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ, заключающийся в том, что размещают на поверхности соединения наклонный раздельно совмещенный преобразователь, с помощью которого излучают импульсы ультразвуковых колебаний, принимают преобразователем отраженные сварным соединением эхо-импульсы, перемещают преобразователь вдоль сварного шва, измеряют в ходе перемещения параметры принятых эхо-импульсов и определяют по ним дефектность соединения, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности и достоверности контроля, параметры преобразователя и сканирования выбирают из условия
90^° > 2ω > arctg (1)
(2б-h)tgα cosω -b/2 > L > asinω + + (2)
20 lg exp ×→
→× [-0.28a²k²(sin²θ_j-sin²θ_j)] × exp [-2 x (ν_мr_mi+ν_пr_пi-ν_mr_mj-→ (3)
→-ν_п-r_пj)] ≅ 0,5
20 lg exp ×→
→× [-0.28a²k²(sin²θ_jsin²θ_k)] × exp [-2 × (ν_мr_mj+ν_пr_пi-ν_mr_mk-→ (4)
-ν_п·r_пk)] ≅ 3
где ω - проекция половины угла между акустическими осями излучателя и приемника преобразователя на плоскость ввода;
а - радиус излучателя и приемника преобразователя;
б - толщина контролируемого соединения;
h - глубина залегания фокуса преобразователя;
α - угол ввода ультразвуковых колебаний;
β - угол призмы преобразователя;
b - ширина усиления сварного шва;
L - расстояние от точек пересечения акустических осей излучателя и приемника преобразователя с плоскостью ввода до оси сварного шва;
D_(α) - коэффициент прозрачности границы раздела "материал призмы преобразователя - материал соединения";
r_m - путь ультразвуковых колебаний в соединении;
r - путь ультразвуковых колебаний в призме преобразователя до мнимого источника;
r_n - путь ультразвуковых колебаний в призме преобразователя;
Δs - половина угла между падающим и отраженным лучами на отражателе в сварном соединении;
k - волновое число;
θ - угол в призме преобразователя между центральным и боковым лучами;
ν_м , ν_п - коэффициент затухания колебаний в материале соединения и призмы, соответственно;
i, j, k - индексы, соответствующие боковым лучам диаграммы направленности, озвучивающим корневую, верхнюю и среднюю части сварного соединения.