Способ ультразвукового контроля конических резьбовых соединений с упорными уступами Советский патент 1993 года по МПК G01N29/04 

Предлагаемое техническое решение относится к средствам неразрушающего контроля качества материалов м изделий и моя|ет быть использовано при ультразвуковой дефектоскопии конических резьбовых соединений с упорными уступами в собранном; состоянии.

Известен способ ультразвукового конт- ролй изделий со сферической и цилиндрической поверхностью, заключающийся в том, что на поверхность изделия устанавливают излучающий наклонный и приемные прямой и наклонный преобразователи, при этом на- клойные преобразователи располагают в плоскости, перпендикулярной оси изделия, а приемный прямой преобразователь устанавливают так, чтобы его акустическая ось проходила через точку пересечения акустических осей наклонных преобразователей и была перпендикулярна плоскости, образованной ими, излучают сдвиговые линейно- поляризованные волны, и по сигналу наклонного приемного преобразователя определяют плоский дефект, а по сигналам обоих приемных преобразователей - обьем- ный дефект.

Как недостаток следует отметить, что вышеупомянутый способ не позволяет обнаруживать дефекты поперечной ориентации в собранных резьбовых соединениях труб. .,

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ ультразвукового контроля конических резьб, в котором ультразвуковые колебания вподятс

Ч

О

кэ ел

СА О

Сл

торцевой поверхности резьбового участка, сканирование осуществляют по периметру резьбы, а о наличии дефекта судят по величине амплитуды отражённых ультразвуковых колебаний.

Недостатком упомянутого способа является невозможность его использования для контроля резьбовых участков труб в собранном состоянии. Кроме того, способ- прототип отличается недостаточно высокой достоверностью, так как на результаты контроля существенно влияют внешние факторы (шероховатость поверхности, температура окружающей среды и др.) и качество акусти- ческогр контакта, И, наконец, способ-прототип не позволяет определять размеры выявленных дефектов.

Целями предлагаемого технического решения являются расширение области приме- нения способа, заключающееся в контроле конических резьбовых соединений в собранном состоянии; повышение достоверности результатов контроля и определение размеров выявленных дефектов.

Поставленные цели достигаются благодаря тому, что в способе, включающем возбуждение ультразвуковых колебаний в резьбовой части соединения перпендикулярно предполагаемому расположению де- фекта, сканирование.соединения, прием отраженных от дефекта сигналов, амплитуду которых учитывают при оценке размеров дефекта, предусмотрены следующие отличия: при контроле резьбовых соедине- ний в-собранном состоянии возбуждение и прием колебаний осуществляют двумя раздельными наклонными преобразователями, которые располагают на наружной поверхности одной из частей резьбового соединения таким образом, чтобы их акустические оси лежали в плоскости, параллельной осевой плоскости соединения, расстояние I между ними выбирают из соотношенияl 2Ltgy,

где L - расстояние от линии, соединяющей точки ввода и приема, до плоскости расположения предполагаемого дефекта; . . - -- .-.-. , - ;

f -угол падения центрального пучка колебаний на поверхность предполагаемо- то дефекта, сканирование производят по винтовой линии с шагом, равным шагу резьбы, а угол ввода а преобразователя выбирают равным

.

L2fT(R-Hf J

где Ci и Са - скорости распространения соответственно продольных ультразвуковых волн в материале призмы преобразователя и поперечных ультразвуковых волн в материале контролируемого соединения,

R - радиус контролируемого соединения (трубы),

Н - минимальная глубина залегания дефекта в резьбовой части относительно наружной поверхности соединения.

Кроме того, в предлагаемом способе дополнительно принимают два опорных сигнала, отраженных от торца и от упорного уступа, по одновременному наличию которых судят о качестве акустического контакта преобразователей, а размер дефекта d определяют из соотношения .

Аоп1 -Ад . АОП2 - Ад .

где Ад- амплитуда эхо-сигнала, отраженного от дефекта,

А0п1,Аоп2 -амплитуда двух опорных сигналов,

К - коэффициент, учитывающий геометрические характеристики контролируемого соединения, может быть определен экспериментально. ..

На фиг. 1 показана схема реализации способа,- на фиг.2 - вид А на фиг.1; на фиг.З - изображение, видимое на экране дефекте

СКОПа. v; ;. -.,-. Сущность предлагаемого способа заключается в следующем. Для обнаружения дефекта 1 (см.фиг, 1,2), расположенного в резьбовой части трубы 2 и ориентированного перпендикулярно её продольной оси, излучающий 3 и приемный 4 наклонные преобразователи, предварительно подключенные к электронному прибору (не показан), устанавливают на гладкую часть трубы на заданном расстоянии от предполагаемого дефекта. При этом расстояние i между преобразователями рассчитывают по формуле:

. .где L- расстояние от линии, соединяющей точки ввода и приема ультразвуковых колебаний, до плоскости расположения дефекта,

р - угол падения центрального пучка ультразвуковых колебаний на поверхность дефекта.

Угол ввода а преобразователей устанавливают равным

г с

гс атапШ8|

infG . г (К- )2.

,--------,-l.jJ.

где Ci - скорость распространения продольных ультразвуковых волн в материале призмы преобразователя,

С2 - скорость распространения поперечных ультразвуковых волн в материале; контролируемого изделия,

R - радиус контролируемой трубы,

Н - минимальная глубина залегания дефекта в резьбовом участке трубы относительно наружной поверхности гладкой части трубы, .:. : -;

Такое размещение преобразователей обеспечивает параллельность их акустических осей плоскости, параллельной про- дольной оси трубы. При этом преломлённые акустические оси АС и ВС пересекаются в точке С, одновременно принадлежащей как плоскости, в которой располагается обнаруживаемый дефект (см.фиг), так и плоскости, в которой лежат акустические оси обоих преобразователей (см.фиг. 1).- ..

В процессе контроля сканируют резь- бовый участок, синхронно перемещая преобразователи по винтовой линии с шагом, равным шагу контролируемой резьбы, в на- прЗвлении к резьбовому участку. При этом расстояние L от линии, соединяющей точки ввода и приёма ультразвуковых колебаний, до плоскости расположения дефекта в резьбовой части остается неизменным.

На экране дефектоскопа в процессе контроля наблюдается картина, показанная на фиг.З, где 5 - зондирующий импульс, 6 - эхО-импульс от упорного уступа, 7 - эхо-йм- пульс от дефекта, 8 - эхо-импульс от торца трубы. Импульсы 6 и 8 на экране дефекто- скбпа постоянны. Сравнение их амплитуд (соответственно АОП2 и A0ni) с амплитудой Ад импульса От дефекта позволяет исклю чмть влияние качества акустического кон- . такта, состояния сканируемой поверхности, температуры окружающей среды и др. внешних факторов на результату контроля.

Размер d выявленного дефекта определяется из выражения: .; , . ;

Aon1 Ад ;

Аоп2 - Ад

К,

где Аоп1, А0п2 - эхо-импульсы соответственно от торца трубы и от упорного уступа (опорные сигналы),

0

5

0

5

0

5

0

Ад - эхо-импульс от дефекта, К - коэффициент, учитывающий геометрические характеристики контролируемого соединения.

Формула изобретения 1.Способ ультразвукового контроля конических резьбовых соединений с упорными уступами, заключающийся в том, что ультразвуковые колебания возбуждают в резьбовой части соединения перпендикулярно предполагаемому расположению дефекта сканируют соединение,принимают отраженные от дефекта сигналы, амплитуду которых учитывают при оценке размеров дефекта, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью расширения области применения путём обеспечения возможности контроля резьбовых соединений в собранном виде, в озбуждениё и прием колебаний осуществляют двумя раздельными наклонными преобразователями, располагают их на наружной поверхности одной из частей резьбового соединения таким образом, чтобы их акустические оси лежали в плоскости, параллельной осевой плоскости соединения, расстояния I между ними выбирают из соотношения

. : T 2Ltgp .

где L - расстояние от линии, соединяющей точки ввода и приема, до плоскости расположения предполагаемого дефекта;

а-угол падения центрального пучка колебаний на поверхность предполагаемого дефекта,

сканирование производят по винтовой линии с шагом, равным шагу резьбы, а угол ввода преобразователя выбирают равным.

Ч/-ч: blsinfarctg

Ъ

((R - Н) R(R-H)2

Ч

где Ci.Ca - скорости распространения соответственно продольных ультразвуковых волн в материале призмы преобразователя и поперечных ультразвуковых волн в материале контролируемого соединения;

R . радиус контролируемого соединения (трубы);

-Ч Н-минимальная глубина залегакия дефекта в резьбовой части относительно наружной поверхности соединения.

2.Способ по п.1, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения достоверности результатов контроля и определения размеров дефекта, дополнительно принимают два опорных сигнала, отраженных от торца

резьбы и упорного уступа, по одновременному наличию которых судят о качестве акустического контакта преобразователей, а размеры дефекта d определяют из соотношения

, Арп 1 Ад „ А0п2 - Ад

где Ад - амплитуда отраженного от дефекта сигнала;

Aoni, А0п2 - амплитуда двух опорных сигналов,

К - коэффициент, учитывающий геометрические характеристики контролируемого соединения.

Изобретение относится к средствам неразрушающего контроля качества материалов и изделий и может быть использовано при ультразвуковой дефектоскопии конических резьбовых соединений с упорными уступами в собранном состоянии. Цель изобретения - расширение области применения путем обеспечения возможности контроля резьбовых соединений в собранном виде. Цель достигается тем, что возбуждение и прием колебаний осуществляют двумя раздельными наклонными преобразователями, располагают их на наружной поверхности одной из частей резьбового соединения таким образом, чтобы их акустические оси лежали в плоскости, параллельной осевой плоскости соединения на заданном расстоянии между собой. 1 з.п.ф-лы, 3 ил. (Л С