Способ ультразвукового контроля стыковых сварных соединений с подкладкой

(51) 29/04 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ У ич ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ(56) Авторское свидетельство СССРУ 1350608, кл. С 01 Б 29/04, 986, -Основные положения по ультразвуковой дефектоскопии сварных соединений котлоагрегатов и трубопроводовтепловых электростанций. ОП Р 5011 Д, М.: СПО "Союзтехэнерго",1978, с. 36-42,(54) СПОСОБ. УЛЬТРАЗВУКОВОГО КОНТРОЛЯСТЬ 1 КОВЫХ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ С ПОДКЛАДКОЙ(57) Изобретение относится к акустическим методам неразрушающего контроля. Целью изобретения является повы"шение достоверности контроля вследствие исключения из зоны регистрации принятых эхо-импульсов отражений от подкладки. Определенным обра,ЯО 1548749 зом выбирают угол 4 ввода поперечных ультразвуковых колебаний преобразователя 1 и глубину Ь залеганиясреднего отражателя 1 1 в сварном шве3 стандартного образца 2, Принимаютэхо-импульсы, однократно отраженныеповерхностью образца 2, средним отражателем 11 и отражателем 9 в валике 5 усиления шва 3, и с их помощьювыделяют первый интервал временирегистрации эхо-импульсов. Принимаютэхо-импульсы, двукратно отраженныеповерхностями образца, средним отражателем 11 и отражателем 10 в корне6 шва 3, и с их помощью выделяют второй интервал времени регистрации эхоимпульсов. Сканируют преобразователем 1 изделие, регистрируют эхо-импульсы в первом и втором интервалахвремени, измеряют их параметры и поним определяют дефектность соединения. Нри сканировании перемещениеточки ввода ограничивается линиями,местоположение которых определяетсягеометрическими параметрами объектаконтроля .и шириной используемогопучка колебаний. 1 з.п. ф-лы, 3 ил,1548749 На поверхности соединения устанавливают наклонный УЗ преобразовательи осуществляют сканирование в двух 5зонах, ограниченных со стороны сварного шва линиями, отстоящими от егооси на расстояниях Б, и, Б . Преобразователем принимают отраженныесоединением эхо-импульсы и регистрируют их в двух интервалах времени.При сканировании в зоне, ограниченной линией, отстоящей от оси шва нарасстоянии Я, интервал времени, вкотором осуществляют регистрацию,устанавливают между однократно отраженным эхо-импульсом от отражателя в валике усиления сварного швастандартного образца и однократноотраженным эхо-нмпульсом от отражателя в средней части сечения сварногошва на глубине Ь стандартного образца.При сканировании в зоне, ограниченной линией, отстоящей от оси шва 25 на расстоянии Б , интервал времени,в котором осуществляют регистрацию,устанавливают между двукратно отраженным эхо-импульсом от отражателяв корне сварного шва стандартногообразца и двукратно отраженным эхоимпульсом от отражателя в среднейчасти сечения сварного шва на глубине Ь стандартного образца, Уголввода поперечных УЗ колебанийв материал контролируемого соединения и значения параметров Ь, БЯ1выбирают из условий 2(1 + 1)соз о+ В 2 з 1 л Ыо,1 о 7. З 5,6 0 + 2 НБЫсоЯ + о 2 2 соз Ыо Я = 4+1+0 + 4 Нзхпо,2 2 соз со Изобретение относится к области аКустических методов неразрушающего контроля и может быть использовано при ультразвуковой (УЗ) дефектоскопйи стыковых сварных соединений с подкладкой, выполненных из сталей как аустенитного, так и перлитного ,.классов,Цель изобретения. - повышение достоверности контроля за счет исключе. ноя из эоны регистрации эхо-импульс , отраженного подкладкой, а для а стенитных соединений также за счет с нжения уровня шума благодаря оптимизации угла ввода.На фиг, 1 представлена схема проэучивания сварного шва стандартног образца, имитирующего контролируеме стыковое сварное соединение; на фг. 2 - электронно-лучевая трубка (1 ЛТ) дефектоскопа при прозвучивании кЬнтролируемого стыкового сварного сединения; на фиг. 3 - зависимости среднего значения амплитуд структурнЫх шумов относительно контрольного уовня при перемещении преобразователя вдоль шва от углапересеченя пучка однократно отраженных УЗ колебаний с кромкой разделки аустеннтного сварного. соединения на частотах; а) 1,25 МГц, б) 1,9 МГц,в) 2,5 МГц. в)Способ УЗ контроля стыковых сварных соединений заключается в следук 1 щем,где Н - толщина основного металласоединения;д - ширина корня сварного шва награнице с подкладкой;о - ширина зоны неровностей наповерхности основного металла соединения, примыкающейк корню сварного шва; 2 - эффективная ширина пучка из-.Йлучаемых поперечных УЗ колебаний в плоскости падения;- половина ширины валика усиления сварного шва;1 - ширина эоны неровностей на. поверхности основного металла соединения, примыкаю-Н3, 2 агсСд кже п я угл инимается услвстречи од луча с кромко ие нахожде ратно стра разделки до 65женно шва 3 а изем диапазоне от 3 кольку делки кромки 7 65) + е а( т,е. по угол ра а оп щей к валику усиления сварного шва.Угол (, ввода при регистрации эхоимпульсов в первом интервале време" ни при сканировании в зоне, ограниченной линией, отстоящей от оси шва на расстоянии Я, выбирают из ус- ловия 65 ) Ы + о(35 где - угол разделки кромки сварного шва,Параметры регистрированных эхоимпульсов измеряют и определяют с их помощью дефектность контролируемого сварного соединения.Схема прозвучивания включает УЗ преобразователь 1, стандартный образец 2 со сварным швом 3 и подкладкой 4. Сварной шов.3 включает валик 5 усиления, корень 6 и кромки 7. Позицией 8 обозначена ось шва 3, В валике 5 усиления шва 3 выполнен отражатель 9, в корне 6 шва 3 - отражатель 10, в средней части шва 3 - отражатель 11, Все отражатели 9 - 11 лежат на оси 8. где Н - толщина основного металлаобразца 2;0 - эффективная ширина пучклучаемых преобразователпоперечных УЗ колебаний вплоскости фиг, 1;Ь - половина ширины валика 5усиления шва 3;1 - ширина эоны неровностей 13на поверхности основногометалла образца 2;ш - ширина эоны неровностей 12на поверхности основного мтериала образца 2;й - ширина корня 6 шва 3,ределяет минимальное значение угла о при котором осуществляется полное прозвучивание сечения ища 3 однократно и двукратно отрааенньаи лучами. Если последнее условие не противоречит первому, выбирают Ыоо = 35 , если же противоречит - выбирают Ы по минимальному значению второго условия. При контроле аусте нистых сварных соединений в расчет 6На поверхности образца 2 у корня 6 шва 3 имеются неровности 12, а на ;поверхностй образца 2 у валика 5 усиления шва 3. - неровности 13. Позициями 14 - 17 обозначены точки ввода УЗ колебаний от преобразователя 1 при настройке на отражатели 9 - 11, а позициями 18 - 21 - соответствующие им эхо-сигналы на ЭЛТ 22 (фиг. 2). Эхо-сигнал 23 соответствует отражению УЗ колебаний от подкладки 4 при их вводе.в точке 17. С помощью строб- импульсов 24 и 25 выделяют первьй и второй интервалы регистрации на ЭЛТ 22.Способ УЗ контроля стыковых сварных соединений с подкладкой реализуется следующим образом. Выбирают уголввода поперечных УЗ колебаний в материал контролируемого соединения (стандартного образца 2), Условие Н о э 35 исключает трансформацию поперечных УЗ колебаний в продольные при отражениях от поверхностей образца 2 контролируемого соединения, Условие с( Ы э 35Данное условие выбрано исходя изрезультатов экспериментальных иссле дований различных типоразмеров сварных соединений аустенитного классадля повышения помехоустойчивостиконтроля.В качестве примера на фиг, 3 50 привадены средние значения М амплитуд шумов относургельно контрольногоуровня (ампдитуды сигнала от конт,рольного етражателя) в зависимостиоя угла у для сварных соединенийлементОв тРУбоироводов толщиной ".,3.1 мм, выйолнеиМых из стали Х 18 Н 12 Тэлектродом ЭА 400/1 О У с У-образнойразделкой кромок ( Ы = 15 ) дляразличных частот используемых УЗ.ко 1548749лебаний: а) 1,25 МГц; б) 1,9 ИГц; в) 2,5 ИГц. Приведенные на фиг. 3 зависимости подтверждают целесообразность условия 65 ), у ъ 35 для однократно отраженного луча и соответственного ему условия 145 + 2 ЫЪ115 + 2 ок для двукратно отраженного луча. Затем выбирают значение глубины Ь распоожения отражателя 11 в шве 3 образца 2.Условие 2(Ъ + 3.)соя с,+ 02 яп о 15 определяет минимальное значение величины Ь, обусловленное распростраением в основном металле образца 2 вукратно отраженного луча, и ограичивает его прохождение в валик 2 усиления шва 3 при наличии на поверхности в околошовной зоне неровнос-. тей 13 типа усадок, вышлифовок и т.п.Условие 20(а - 2 ш)соя о, +Ь Н2 яп Ы а и + 2 няЫЗ,2 2 сая ы о Определяют расстояние Б г между осью8 и точкой 16 ввода, при установкев которую акустическая ось преобра 30 определяет максимальное значение величины Ь, обусловленное распространением в основном металле образца 2 ,однократно отраженного луча, и ограничивает его прохождение в корень б шва 3 при наличии на поверхности в ,околошовной зоне неровностей 12, образованных например при специальной разделке кромок 7 сварного шва 3, После этого устанавливают УЗ преобра зователь 1 с выбранным углом о ввода поперечных УЗ колебаний на стандартный образец 2 с отражателями 9 и 10 в крайних точках наплавленного металла и отражателем 11 на выбран- , 45 ной глубине Ь.Определяют расстояние Б, между осью 8 и точкой 14 ввода при установке в которую акустическая ось преобразователя 1 после однократного отражения пересекается с центром отражателя 11 экспериментально или из выражения зователя 1 после двукратного отражения пересекается с центром отражателя 11 экспериментально или из выра- жения 0 + 4 Няпс,8 г= +1+ ----- . сояЫ Устанавливают преобразователь 1 в точку 14 и наблюдают на ЭЛТ 22 эхо-сигнал 18 отражателя 11. Совмещают левый фронт строб-импульса 24 с левым фронтом эхо-сигнала 18, Устанавливают преобразователь 1 в точку 15 и наблюдают на ЭЛТ 22 эхо-сигнал 19 от отражателя 9. Совмещают правый фронт строб-импульса 24 с правым фронтом эхо-сигнала 19. Устанавливают преобразователь 1 з точку 16 и наблюдают на ЭЛТ 22 эхосигнал 20 от отражателя 11. Совмещают левый фронт строб-импульса 25 с левым фронтом эхо-сигнала 20, Устанавливают преобразователь 1 в точку 17 и наблюдают на ЭЛТ 22 эхосигнал 21 от отражателя 10. Совмещают правый фронт строб-импульса 25 с правым фронтом эхо-сигнала 21, После установки строб-импульсов 24 и 25 сканируют преобразователем 1 контролируемое изделие (не показано).При перемещении точки ввода преобразователя 1 между линиями, отстоящиос 8 на расстоянии 8 ф Ягф регистрируют эхо-сигналы в строб- импульсе 24, При перемещении точки ввода. преобразователя 1 за пределами линии, отстоящей от оси 8 на расстоянии Б, регистрируют эхо-сигналы в строб-импульсе 25. Эхо-сигнал 23, вызванный отражением УЗ колебаний от подкладки 4, не входит в строб- импульсы 24 и 25, следовательно, в них могут быть зарегистрированы только дефекты, отражающие УЗ колеба ния аналогично отражателям 9 - 11. Для прозвучивания всего сечения сварного шва 3 прозвучивание необходимо проводить с двух сторон.Местоположение дефектов в сечении сварного соединения определяют по соотношениям, учитывающим глубину залегания дефекта у, определяемую на экране ЭЛТ дефектоскопа, и расстоя" ние х от осевой линии соединения до точки ввода, измеренное линейкой.1548749 1, Способ ультразвукового контроля стыковых сварных соединений сподкладкой, заключающийся в установке на поверхьости соединения наклонного ультразвукового преобразователя, сканировании преобразователемповерхности соединения в зоне, ограниченной со стороны сварного шва ли.нией, отстоящей от его оси наопределенном расстоянии Б, излу"чении преобразователем импульсовультразвуковых колебаний в направлении сварного шва, приеме преобразователем отраженных соединениемэхо-импульсов, регистрации принятыхэхо-импульсов в интервале времени,установленном по эхо-импульсам от 2 Оотражателей сварного шва стандартного образца, измерении параметровзарегистрированных эхо-импульсови определении с их помощью дефектности сварного соединения, о т л и ч а - 25ю щ и й с я тем, что, с целью повьппения достоверности контроля,(й + 2 ш)созе, + В 2(Ь + 1)созе, + 1) 2 я 2 п Ы,2 яп о(о+ Ня 2 ояко е Н -к валику ус ния сварного 45 а Отенитных сварных соединении при регистрации эхо-импульсов в первом интервале времени угол с, ввода поперечных ультразвуковых колебаний вматериал контролируемого соединения 5 .выбирают с учетом дополнительногочсловия талла соединения, пр щей к корню сварного эффективная ширина пу излучаемых поперечных тразвуковых колебании кости падения; 1 к аю шва;чка ьв пло 35 кромки свар 65 Ъ с угол разд ного шва. де формула и з о 9 р е т е н и я толщина основного матернасоединения;ширина корня сварного швана границе с подкладкой;ширина зоны нероваостей нповерхности основного меЬ - половина ширины валика усиления сварного шва;ширина зоны неровностей поповерхности основного мета регистрацию принятых эхо-импульсов осуществляют в первом интервале времени, установленном по однократно отраженным эхо-импульсам от отражателей в валике усиления и средней части сечения сварного шва на глубине Ь стандартного образца, и во втором интервале времени, установленном по двухкратно отраженным эхо-импуль" сам от отражателей в корне и средней части сечения сварного шва на глуби" не Ь стандартного образца, перемещение преобразователя при регистрации эхо-импульсов в первом интервале времени со стороны сварного шва ограничивают линией, отстоящей от его оси на расстоянии Б , перемещение1 фпреобразователя при регистрации эхоимпульсов во втором интервале времени со стороны сварного шва ограничивают линией, отстоящей от его оси на расстоянии Б 2, а угол ввода поперечных ультразвуковых колебаний в материал контролируемого соединения и значения параметров Ь, Б Б выбирают из условий а соединения, примыкающей шва.2, Способ по и. 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения достоверности контроля аус1548749 16 50 Ю Ю П 0 ПОИ;гроУ ГондаревскийРедактор В. Данко ч Корректор М ожо аз 14 ираж 50 ГКНТ ССС оизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород Гагарина, 101 Составитель В.Техред М, Хадани Государственного комитета по изобр 113035, Москва, Ж, Рауш Подписное ениям и открытия кая наб., д. 4/5