ОБРАЗЕЦ ДЛЯ НАСТРОЙКИ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ ДЕФЕКТОСКОПИЧЕСКОЙ АППАРАТУРЫ

Полезная модель относится к области ультразвукового контроля качества стыковых сварных швов, в частности к контролю тонких сварных швов по всей их толщине при ограниченной по ширине поверхности ввода ультразвуковых колебаний вдоль шва, и может найти широкое применение в машиностроении и других отраслях промышленности.
Известен тест-образец (Авт. свид. СССР №549733, кл. G01N, заявлено 15.12.1970 г.) для ультразвуковой дефектоскопии, содержащий основание в виде клина и размещенные в нем искусственные отражатели (ИО), которые расположены на гранях клина, составляющих острый угол.
Тест-образец имеет серьезные недостатки:
- искусственные отражатели выполнены поверхностными, угловыми на противоположных гранях;
- образец предназначен для определения толщины сварного шва, необходимой при настройке глубиномерного устройства дефектоскопа;
- образец не пригоден для настройки дефектоскопа для выявления дефектов, вытянутых перпендикулярно поверхности ввода ультразвуковых колебаний типа окисных плен, трещин и т.д.
Известен также другой образец (Авт. свид. СССР №1280534, кл. G01N, заявлено 06.08.1985 г.) для эталонирования ультразвуковых преобразователей, выполненный в виде параллелепипеда с рядом цилиндрических отверстий, оси которых пересекаются с продольной осью параллелепипеда, при этом для определения направления поляризации сдвиговых волн, цилиндрические отверстия выполнены одинакового диаметра с равным шагом по длине параллелепипеда, причем ось каждого последующего отверстия повернута относительно оси предыдущего на заданный угол.
Образец для эталонирования ультразвуковых преобразователей обладает одним серьезным преимуществом перед тест-образцом, заключающимся в том, что искусственные отражатели имитируют внутренние дефекты.
Однако он имеет и свои недостатки:
- сквозные отверстия не могут имитировать дефекты типа трещин и окисных плен, расположенных перпендикулярно поверхности ввода ультразвуковых колебаний;
- отверстия рассредоточены вдоль продольной оси и не могут быть использованы для настройки чувствительности дефектоскопической аппаратуры при определении минимального расстояния между дефектами;
- ось каждого последующего отверстия повернута относительно предыдущего на заданный угол, что также противоречит поставленной задаче.
Несмотря на имеющиеся недостатки, образец для эталонирования ультразвуковых преобразователей, как наиболее близкий аналог по конструкции, принят в качестве прототипа предлагаемой полезной модели.
Задачей предлагаемой полезной модели является создание образца, обеспечивающего получение технического результата, состоящего в возможности настройки чувствительности дефектоскопической аппаратуры, позволяющей:
- выявлять плоские дефекты, расположенные перпендикулярно поверхности ввода ультразвуковых колебаний;
- определить протяженность плоских дефектов по глубине;
- измерить расстояние между двумя соседними дефектами.
Этот технический результат согласно предлагаемой заявке на полезную модель достигается тем, что:
- цилиндрические отверстия выполнены глухими плоскодонными на одну глубину со стороны торцов параллелепипеда;
- оси отверстий параллельны друг другу и продольной оси параллелепипеда, лежат в плоскости сечения вдоль этой оси, перпендикулярной поверхности ввода ультразвуковых колебаний;
- донышки отверстий, кроме одного, расположены в плоскости поперечного сечения, перпендикулярной продольной оси;
- одно отверстие выполнено с противоположного торца параллелепипеда остальных отверстий соосно с его продольной осью, и донышко этого отверстия удалено от плоскости поперечного сечения с донышками других отверстий на расстояние равное четырехкратной величине высоты параллелепипеда.
Сущность полезной модели поясняется графическими материалами, представленными на фиг.1, фиг.2, фиг.3, где:
- на фиг.1 представлен пример выполнения предлагаемого образца;
- на фиг.2 и фиг.3 представлены схемы использования образца при отработке метода и настройки чувствительности дефектоскопической ультразвуковой аппаратуры.
Образец (фиг.1) изготовлен в виде параллелепипеда 1 с рядом глухих плоскодонных отверстий 2 одного диаметра, выполненных на одну глубине с торцов образца. Оси 3 отверстий 2 с равным шагом лежат в плоскости 4 его продольного осевого сечения, перпендикулярной поверхности ввода ультразвуковых колебаний, параллельны друг другу и продольной оси 5. Плоские донышки 6 отверстий 2 расположены в плоскости 7 поперечного сечения, перпендикулярной оси 5. Отверстие 8 выполнено с противоположного отверстиям 2 торца параллелепипеда соосно с его продольной осью 5, и донышко этого отверстия удалено от плоскости 7 поперечного сечения с донышками 6 на расстояние равное четырехкратной величине высоты параллелепипеда.
1
2
1
2
На фиг.2 и фиг.3 представлены схемы использования образца при настройки чувствительности дефектоскопической аппаратуры, где 10 и 11 - призматические ультразвуковые преобразователи, 12 - дефектоскопическая аппаратура, 13 - экран дефектоскопической аппаратуры 12, L, L… - расстояние между искусственными отражателями 2 и точками ввода ультразвуковых колебаний на поверхности 9 параллелепипеда 1, h, h… - глубина залегания искусственных отражателей от поверхности 9.
Настройка дефектоскопической аппаратуры на предлагаемом образце осуществляется следующим образом.
На поверхность 9 образца устанавливают призматические ультразвуковые преобразователи 10 и 11, подключенные к дефектоскопической аппаратуре 12 так, чтобы излучение ультразвуковых колебаний от преобразователя 10 было направлено в сторону отражателя отверстия 8, а прием отраженного от него сигнала осуществлялся преобразователем 11. Преобразователь 10 перемещают в сторону искусственного отражателя, а преобразователь 11 синхронно с преобразователем 10 в обратную сторону. В результате сигнал, излучаемый преобразователем 10 и отраженный от плоскодонного искусственного отражателя 8 принимается преобразователем 11, поступает на дефектоскоп 12 и регистрируется на экране 13 в виде импульса. При измерении пути, пройденного преобразователем 11 по направлению к искусственному отражателю, пока импульс на экране 13 дефектоскопа 12 превышает уровень настройки, величина протяженности дефекта по глубине определяется как равная величине пройденного пути (при угле ввода ультразвуковых колебаний 45°).
Для настройки чувствительности дефектоскопической аппаратуры к измерению расстояний между соседними дефектами по глубине преобразователи 10 и 11 разворачивают на 180° (см. фиг.3) так, чтобы их излучение и прием ультразвуковых колебаний осуществлялись в сторону дефектов 2. Преобразователи 10 и 11 устанавливают на одной линии тандемом друг за другом, поворачивая их синхронно из стороны в сторону, приближают к искусственным отражателям, пока первый отраженный сигнал не появится на ультразвуковом преобразователе 10 или 11, и будет получен импульс на экране 13 дефектоскопа 12. Зная фактическую глубину залегания ближайшего искусственного отражателя к поверхности образца противоположной поверхности ввода ультразвуковых колебаний, смещают преобразователи 10 и 11 в обратную сторону от сварного шва на величину равную величине расстояния от этой поверхности до первого плоскодонного искусственного отражателя 2. Карандашом или тонким маркером отмечают положение преобразователей 10 и 11 и запоминают координату (точки начала отсчета).
Преобразователи синхронно перемещают в противоположные стороны. На преобразователь 11 поступает отраженный сигнал от первого плоскодонного искусственного отражателя 2. Продолжая перемещение преобразователей, получают максимальный импульс сигнала, отраженного от плоскодонного ИО, запоминают его величину. Устанавливают уровень измерения на 0,9…0,7 максимальной амплитуды, перемещают преобразователи до тех пор, пока амплитуда импульса на экране 13 дефектоскопа 12 не снизится ниже уровня измерения. При дальнейшем перемещении преобразователей, амплитуда импульса будет падать, и появится новый импульс, который растет, достигает установленного и поднимается выше его. При достижении максимума второго сигнала устанавливают следующий уровень измерения и так с каждым последующим импульсом. После настройки чувствительности дефектоскопа 12 по максимальному импульсу от искусственных плоскодонных отражателей, зная величину расстояний между ними, настраивают чувствительность дефектоскопа 12 на величину этих расстояний и протяженности дефектов. Настройку осуществляют установкой уровня измерений (АСД).
В результате настройки чувствительности дефектоскопа 12 на образце осуществляется ультразвуковой контроль сварных швов по всей толщине на отсутствие дефектов типа трещин и окисных плен в них, располагающихся по всей их толщине перпендикулярно поверхности ввода ультразвуковых колебаний.
Таким образом, предлагаемый образец позволяет настроить чувствительность дефектоскопической аппаратуры с высокой точностью на выявление плоских дефектов типа окисных плен и трещин, вытянутых по глубине сварных швов, определить их протяженность и расстояния между ними.
Источники информации
1. Авт. свид. СССР №502313 «Испытательный образец для неразрушающего контроля цилиндрических изделий», кл. G01N, заявлено 01.04.1974 года.
2. Авт. свид. СССР №544908 «Эталон к ультразвуковому дефектоскопу», кл. G01N, заявлено 27.04.1970 года.
3. Авт. свид. СССР №549733 «Тест-образец для ультразвуковой дефектоскопии», кл. G01N, заявлено 15.12.1970 года,
4. Авт. свид. СССР №589578 «Образец акустической нагрузки для записи угла ввода и ширины ультразвукового пучка наклонных преобразователей», кл. G01N, заявлено 01.04.1976 года.
5. Авт. свид. СССР №616586 «Образец акустической нагрузки», кл. G01N, заявлено 25.02.1977 года.
6. Авт. свид. СССР №1280534 «Образец для эталонирования ультразвуковых преобразователей», кл. G01N, заявлено 06.08.1985 года.
7. Патент РФ №31167 «Образец для неразрушающего контроля», кл. G01N, заявлено 25.03.2003 года.