Ультразвуковой дефектоскоп для контроля аустенитных сварных швов Советский патент 1993 года по МПК G01N29/04 

Изобретение относится к технике промышленной дефектоскопии, используемой для ультразвукового контроля аустенитных сварных швов.

Целью изобретения является устране- ние вышеуказанного недостатка, а именно повышение помехоустойчивости контроля. На чертеже изображена схема ультразвукового дефектоскопа для контроля аустенитных сварных швов.

Ультразвуковой дефектоскоп для контроля аустенитных сварных швов, содержит электронно-лучевую трубку 1. синхронизатор 2, выходы которого соединены со входами генератора 3 двух частот и блока 4 развертки, выход генератора 3 двух частот соединен с пьезопластиной 5 наклонного пьезопреобразователя 6, входы первого 7 и второго 8 усилителей соединены с пьезопластиной 5 наклонного пьезопреобразова- теля 6, а их выходы соединены соответственно с входами, первого блока совпадения 9. выходы которого и блока развертки 6 соединены с вертикально-отклоняющими и горизонтально-отклоняющими пластинами электронно-лучевой трубки 1. В пьезопреоб- разователь 6 введена дополни- тельная пьезопластина 10, в дефектоскоп введены другой генератор 11 двух частот, третий 12 и четвертый 13 усилители, второй 14, третий 15 и четвертый 16 блоки совпадения, первый 17 и второй 18 блоки задержки и временной селектор 19, выходы третьего 12 и четвертого 13 усилителей соединены соответственно со входами второго 14 бло- ка совпадения, выход которого соединен со входами первого 17 и второго 18 блока задержки, выходы которых соединены с первыми входами третьего 15 и четвертого 16 блоков совпадения, выход первого блока 9 совпадения соединен со вторыми входами третьего 15 и четвертого 16 блоков совпадения соединены с первыми входами временного селектора 19, а второй вход которого соединен с синхронизатором 2, а выход вре- менного селектора 19 соединен с вертикально отклоняющими пластинами электронно-лучевой трубки 1 дефектоскопа. Позицией 20 на чертеже обозначена акустическая ось УЗ луча, излучаемого пье- зопластиной 5; поз. 21 - акустическая ось УЗ луча поперечной волны, излучаемой пьезопластиной 10; поз. 22, 23 - направления распространения подповерхностных волн, вызванных УЗ волной излученной пьезопла- стиной 10; поз. 24 - изделие; поз. 25 - аус- тенитный сварной шов; поз. 26-28 - дефекты в сварном шве.

Ультразвуковой дефектоскоп работает следующим образом.

G выхода синхронизатора 2 синхронизирующие импульсы поступают на генераторы 3 и 11, а также на блок 4 развертки, с блока 4 развертки пилообразное напряжение поступает на горизонтально-отклоняющие пластины электронно-лучевой трубки 1. С генератора 3 электрические импульсы возбуждения поступают на основную пье- зопластину 5, которая излучает в аустенит- ный сварной шов 25 поперечные УЗ волны под углом 1. Отраженные от дефекта 26 сигналы поступают снова на пьезопластину 5, преобразуются в электрические импульсы и поступают на входы усилителей 7 и 8, усиленные усилителем 7 и 8 импульсы поступают на вход первого блока 9 совпадения. Блок 9 совпадения выделяет эхо-импульсы совпадающие во времени, которые затем поступают на входы третьего 15 и четвертого 16 блока совпадения и временного селектора 19. Одновременно с генератором 3 срабатывает генератор 11, с выхода которого возбуждающие импульсы поступают на дополнительную пьезопластину 10, которая излучает в изделие 24 ультразвуковую поперечную волну под углом а.1- Окр. 1, равным первому критическому углу. Импульс упругой волны имеет сложный спектральный состав несущие частоты fa и fА (а в первом случае f 1 и fa).

При падении поперечной упругой волны на внешнюю и донную поверхности возникают две подповерхностные волны 22 и 23, которые, распространяясь, отражаются от подповерхностных дефектов 26 и 28 и структурных неоднородностей на периферийных участках аустенитного шва. Отраженные УЗ сигналы, пройдя точно такой же обратный путь, поступают на пьезопластину 10; преобразуются в электрические сигналы, поступают на входы усилителей 12 и 13 (частоты 1з и ), а с их выхода на второй блок совпадения 14. С выхода второго блока совпадения эхо-импульсы, имеющие одинаковое время прихода на пьезопластину 10, поступают на входы первого 17 и второго 18 блоков задержки. В первом блоке 17 задержки осуществляется задержка эхо-сигналов на время At ti - ti, где ti - время распространения УЗ волны от пьезопластины 5 до дефекта 26 туда и обратно, t2 - время распространения УЗ волны по путям 21 и 22 до дефекта и обратно. Во втором блоке 18 осуществляется задержка эхо-сигналов на время At1 ti - ta1, где ti1 - время распространения УЗ волны от пьезоплас,ти- ны 5 до дефекта 14 и обратно, т.21 - время распространения УЗ волны по пути 23 туда и обратно. С блоков задержек 17 и 18 задержанные эхо-сигналы поступают на первые входы третьего 15 и четвертого 16 блоков совпадения. На вторые аходы блоков 15 и 16 совпадения поступают эхо-сигналы с выхода блока, совпадения 19. Блоки 15 и 16 совпадения селектируют эхо-сигналы, совпадающие во времени с эхо-сигналами с блока 9. С выходов блоков 9, 15 и 16 совпадения эхо-сигналы поступают на временной селектор 19, который пропускает с первого блока совпадения эхо-сигналы, имеющие время прихода на пьезопластину 9: 26 ... 2(5

t

+ to И t

+ to,

cos a Cocos a Ct где - толщина сварного шва, - скорость поперечной УЗ волны в металле шва, - ход УЗ луча в призме туда и обратно. Временной селектор 23 селектируют также эхо-импульсы, поступившие с третьего 21 и четвертого 22 блоков совпадения, имеющие время прихода на пьезопластину 5

-2д + t0nt Ад

cos a Ct

+ to

cos «1 Ct соответственно.

Таким образом, на экране ЭЛТ-1 наблюдают эхо-сигналы от дефектов 26, 27, 28. Эхо-сигналы структурных помех будут подавляться за счет применения двухчастот- ного способа УЗ-контроля, а для областей аустенитного шва с наиболее крупнозернистой структурой (вершины швов) за счет дополнительной временной селекции с использованием подповерхностных волн. Важно также, что при этом происходит отстройка от помех, связанных с отражениями от неровностей валика аустенитного сварного шва.

Формула изобретения Ультразвуковой дефектоскоп для контроля аустенитных сварных швов, содержащий наклонный пьезопреобразователь, электронно-лучевую трубку, синхронизатор, первый генератор двух частот, блок развертки, первый и второй усилители, первый блок совпадения, первый и второй выходы синхронизатора соединены соответственно с входами первого генератора двух частот и блока развертки, выход первого генератора двух частот соединен с пьезопластиной наклонного пьезопреобразователя, с которой соединены входы первого и второго усилителей, выходы которых соединены с входами первого блока совпадения, выходы блока развертки соединены с вертикально и горизонтально отклоняющими пластинами электронно-лучевой трубки, отличающий с я тем, что, с целью повышения помехоустойчивости контроля, он снабжен вторым генератором двух частот, третьим и четвертым усилителями, вторым, третьим и четвертым блоками совпадения, первый и вторым

блоками задержки и временным селектором, наклонный пьезопреобразователь выполнен с дополнительной пьезопластиной, выходы третьего и четвертого усилителей соединены соответственно с входами второго блока совпадения, выход которого соединен с входами первого и второго блоков задержки, выходы которых соединены соответственно с первыми входами третьего и четвертого блоков совпадения, вторые входы которых соединены с выходом первого блока совпадения, выходы первого, третьего и четвертого блоков совпадения соедине- ны с первыми входами временного селектора, второй вход которого соединен с

третьим выходом синхронизатора, выход временного селектора соединен с вертикально отклоняющими пластинами электронно-лучевой трубки, вход второго генератора двух частот соединен с четвертым выходом синхронизаторов, выход - с дополнительной пластиной наклонного пьезопреобразователя, с которой соединены входы третьего и четвертого усилителей.

Использование: ультразвуковой дефектоскоп для контроля аустенитных швов может быть использован в ультразвуковой дефектоскопии для контроля сварных соединений. Сущность: повышение помехоустойчивости контроля. Для этого ультразвуковой дефектоскоп для контроля аустенитных сварных швов содержит электронно-лучевую трубку 1, синхронизатор 2, выходы которого соединены с входами генератора 3 двух частот и блока 4 развертки, выход генератора 3 двух частот соединен с пьезопластиной 5 наклонного пьезопреоб- разователя 6, входы первого 7 и второго 8 усилителей соединены с пьезопластиной 5 наклонного пьезопреобразователя 6, а их выходы соединены соответственно с входами первого блока совпадения 9, выходы которого и блока развертки 6 соединены с вертикально-отклоняющими и горизонтальной отклоняющими пластинами электронно-лучевой трубки 1. В пьезопре- образователь 6 введена дополнительная пьезопластина 1Р: в дефектоскоп введены другой генератор 11 двух частот, третий 12 и четвертый 13 усилители, второй 14, третий 15 и четвертый 16 блоки совпадения, первый 17 и второй 18 блоки задержки и временной селектор 19, выходы третьего 12 и четвертого 13 усилителей соединены соответственно с входами второго 14 блока совпадения, выход которого соединен с входами первого 17 и второй 18 блоков задержки, выходы которых соединены с первыми входами третьего 15 и четвертого 16 блоков совпадения, выход первого блока совпадения 9 соединен с вторыми входами третьего 15 и четвертого 16 блоков совпадения, выходы первого 9, третьего 15 и четвертого 16 блоков совпадения соединены с первыми входами временного селектора 19. второй вход которого соединен с синхронизатором 2, а выход временного селектора 19 - с вертикально-отклоняющими пластинами электронно-лучевой трубки 1 дефектоскопа. 1. ил. ё со О 00 GJ