Способ ультразвукового иммерсионного контроля труб

СОЮЗ СОВЕТССОЦИАЛ ИСТИЧРЕСПУБЛИК Ю 1809 5 цю 6 01 И 29/04 МЕРб осуществляется Ь Ь ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССР(54) СПОСОБ УЛ ЬТРАЗВУК СИОННОГО КОНТРОЛЯ ТР Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано при ультразвуковой дефектоскопии полых цилиндрических изделий, в частности труб широкого сортамента с соотношением наружного диаметра к толщине стенки более двух,Целью изобретения является повышение надежности контроля и расширение области его применения,На фиг, 1 изображена схема устройства для осуществления способа; на фиг, 2 - вид по стрелке А на фиг. 1.На чертеже приняты следующие обозначения: 1, 2 - пьезоэлектические преобразователи (ПЗП); 3 - направляющие втулки; 4 - планки-фиксаторы угла наклона а; 5 - винты фиксации ПЗП; 6 - винты поперечного перемещения ПЭП; 7 - контролируемая труба; 8 - искусственный продольный дефект на внутренней поверхности,(57) Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано при ультразвуковой дефектоскопии полых цилиндрических изделий, в частности труб широкого сортамента с соотношением наружного диаметра к толщине стенки более двух, Цель изобретения - повышение надежности контроля и расширение области применения способа. Способ отличается тем, что ультразвуковую волну вводят под углом 3 - 140, соответствующим распространению центрального луча преломленной на границе вода-материал трубы по касательной и внутренней стенке трубы. 2 ил,Предлагаемыи спасоследующим образом.Раздельно-совмещенный искатель с пьезоэлементами 1, 2 рас,"олагают вдоль оси(ОО) трубы 7. Устанавливают угол между пьезоэлементами ПЭП равным 180 - 2 а, где а-угол возбуждения продольной волны в интервале 3 - 140.Для обеспечения этого условия в направляющие втулки 3 вставляется испытательный образец с поперечным дефектом на внутренней поверхности трубы 7. Затем подключается один из пьезоэлементов раздельно-совмещенного ПЗП, например, пьезоэлемент 1 к дефектоскопу, работающему в эхо-импульсном режиме(другой пьезоэлемент 2 отключен). Отпустив винт планки , фиксатора 4 и винт фиксации ПЭП 5, доби, ваются получения макисмального сигнала от поперечного дефекта (приближенйем или удалением направляющей втулки). Закреп 1809379 4ляют винты 4 и 5. Зто условие будет соответствовать углу а,Аналогично осуществляют настройкувторого пьезоэлемента 2, В результате этихопераций пьезоэлементы искателя устанавливаются под углом друг к другу (180 - 2 а),Затем подключают оба пьезоэлемента кгенератору УЗК. На экране дефектоскопабудут наблюдаться сигналы, отраженные отповерхности трубы, расстояние между которыми соответствует двойному расстояниюПЗП от поверхности трубы. При этом сигналы от поперечного дефекта располагаются .между этими поверхностями сигналами,Для настройки на продольный дефектнеобходимо обеспечить смещение всегоПЗП в целом на величину 1=В зпа,20 где В - радиус трубы;а - угол, соответствующий образованию продольной волны в металле трубы и распространению центрального луча преломленной на границе вода-металл трубы продольной волны по касательной к внут-. ренней стенке трубы и устанавливаемый в зависимости от О/Я из интервала углов 3 - 14 (О - диаметр контролируемой трубы;3 - толщина стенки),Для обеспечения этого условия в направляющие втулки 3 вставляют испытательный образец с продольным дефектом 8 25 30 на внутренней поверхности трубы и микрометрическими винтами 6 плавно смещают 35ПЗП в сторону нахождения продольного дефекта до положения, при котором на экранепоявятся сигналы от него. При этом послекаждого небольшого смещения ПЭП трубуповорачивают вокруг ее оси до появления 40максимальных сигналов от дефекта.После этого полученные сигналы сравнивают с сигналом от поперечного дефектааналогичной глубины и протяженности и вслучае различия между ними на величину 45ЗдБ и более повторно смещают ПЭП и добиваются различия в амплитудах сигналов,от них (не более 1,5 дБ), Затем осуществля-ют дефектоскопию труб в обычном порядке, .то есть возбуждают продольные ультразвуковые колебания в стенке трубы, принимают колебания, прошедшие в изделии, и поих параметрам судят о состоянии последнего,Повышение надежности контроля и рэсширение области его применения достигается тем, что падающая продольная волнаиз жидкости на поверхность трубы трансформируется в металле трубы в продольную и поперечную и должна касаться внутренней поверхности трубы только продольнойволной. Поперечная, с весьма малой энергией, встречает внутреннюю поверхностьпод углом преломления, меньшим угла преломления продольной волны,.и в предлагаемом способе не используется,Таким образом, благодаря трансформации падающей из воды продольной волны впродольную волну в металле исключаетсяобразование на поверхности трубы поверхностной волны, трансформированной изпродольной, а следовательно, и отраженияот ранее перечисленных мешающих факторов отсутствуют. Благодаря этому и повышается надежность контроля,Предлагаемый способ контроля позво.ляет расширить сортамент контролируемыхтруб, начиная с О/Я2, так как в этом случаеосновным условием обеспечения контролятаких труб является использование первично трансформируемой продольной волны,центральный луч которой касается внутренней поверхности трубы, в особотолстостенных трубах или же трансформируется внормальную волну в особотонкостенныхтрубах с О/Я 5,Для дефектоскопии труб в широком диапазоне сортамента используется одна частота УЗК (в частности, 5 МГц),Использование продольной УЗ волны впределах от 3 до 14" для всего сортаментавыпускаемых труб не противоречит закономерности трансформации падающей продольной волны на границу "вода-сталь",Предлагаемый способ контроля был опробован в производственных условиях. Контролю подвергались трубы из нержавеющихи высоколегированных марок сталей размерами 6 х 0,3; 36 х 6; 42 х 11.и 12 х 4,5 мм.В образцах от этих труб были изготовлены искусственные дефекты (риски) продольной и поперечной ориентации глубиной 5 фот толщины стенки и по ним осуществлялсяконтроль предлагаемым и существующимспособами, Контролировались трубы в количестве: 6 х 0,3 мм - 51 шт; 36 х 6 мм - 19 шт;42 х 11 мм - 112 шт; 12 х 4,5 мм - 23 шт(длиной от 4 до 6 метров),Для труб 6 х 0,3 мм (О/3 = 20) предлагаемый способ имеет максимальную чувствительность как к продольным, так и кпоперечным дефектам при угле падения13, При этом полностью отсутствует перебраковка труб. В прототипе максимальнаячувствительность обеспечивается при угле36. При этом амплитуда сигнала превыша-ет амплитуду сигнала в предлагаемом способе на 5 мм, Однако для этого случая имеет1.809379 к д ект Фиг.Я орректор В.Петраш Составитель Я.АникееТехред М.Моргентал Редактор А,Бе Заказ 1283 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГК 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина. 101 место перебраковка труб, достигающая 20%,Для размера труб 36 х 6 мм (О/3 = 6) максимальная чувствительность достигнута при угле падения 90, а для прототипа - при угле 190. Однако, если для угла 9 перебраковка отсутствует полностью, то для угла 19 она достигает 30%.Для труб 42 х 11 0/Я = 3,8) предлагаемым способом максимальная чувствительность была получена при угле 7 с полным отсутствием перебракови. Дальнейшее смещение преобразователя показало отражение от продольного и поперечного дефектов при угле 130, Однако амплитуды сигналов при этом достигали всего 20 мм при максимальном усилении дефектоскопа), Перебраковка в этом случае достигала 15% .Для труб 12, х 4,5 мм (О/Я = 2,66) максимальная чувствительность предлагаемым способом была достигнута при угле падения 4 с полным отсутствием перебраковки, Дальнейшее смещение ПЭП не дало какого- либо отражения, хотя касание внутренней поверхности поперечной волы происходило при угле 60. Однако получить какое-либо отражение от дефекта не представлялось возможным, так как поперечные волны энергетически в этом диапазоне весьма слабые,Таким образом, предлагаемый способ обеспечивает повышение надежности и расширение сортамента контролируемых труб. Это связано с тем, что в предлагаемом способе ультразвукового иммерсионного контроля труб ввод ультразвуковых продальных волн в стенку контролируемого изделия в интервале углов 3 - 14 исключает возможность возникновения поверхностных волн, а следовательно, и отражение их 5 от таких мешающих факторов как шероховатость поверхности, пузырьки воздуха, загрязнения и т, д.Расширение сортамента контролируемых труб обеспечивается за счет использо вания тех же продольных ультразвуковыхволн при условии их касания внутренней стенки контролируемых труб с О/82. Формула изобретения 15 Способ ультразвукового иммерсионного контроля труб, заключающийся в том, что раздельно-совмещенный искатель, пьезоэлементы которого расположены друг к другу под углом 180 - 2 а, ориентируют вдоль 20 продольной оси трубы и смещают относи-тельно ее на расстояние = В з 1 п а, где й - радиус контролируемой трубы, а - угол возбуждения волны вдоль образующей трубы, затем возбуждают ультразвуковые колеба ния в материале трубы, принимают колебания, прошедшие через изделие, и по их параметрам судят о состоянии последнего, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности контроля и расши рения области его применения, волну вдольобразующей трубы вводят под углом 3 - 14, соответствующим распространению центрального луча преломленной на границе во-.да-материал трубы продольной волны по 35 касательной к внутренней стенке трубы.