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 различных отраслях промышленности.
Известен тест-образец (Авт. свид. СССР №549733, кл. G01N, опубликовано 05.03.1973 г.) для ультразвуковой дефектоскопии, содержащий основание в виде клина и размещенные в нем искусственные отражатели, которые расположены на гранях клина, составляющих острый угол.
Тест-образец имеет серьезные недостатки:
- искусственные отражатели выполнены в виде поверхностных углублений;
- искусственные отражатели выполнены со стороны противоположной поверхности ввода ультразвуковых колебаний;
- тест-образец не может быть использован для настройки чувствительности дефектоскопической аппаратуры к расстоянию между соседними дефектами в их цепочке по глубине сварного шва.
Известен также другой образец (Авт. свид. СССР №1280534, кл. G01N, дата регистрации 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 преимуществом перед тест-образцом, заключающимся в том, что его искусственные отражатели имитируют внутренние дефекты.
Однако он имеет и свои недостатки:
- искусственные отражатели выполнены в виде сквозных цилиндрических отверстий, перпендикулярных направлению распространения ультразвуковых колебаний, не могут в полной мере имитировать точечные дефекты для настройки чувствительности дефектоскопической аппаратуры к величине таковых;
- рассредоточенность цилиндрических отверстий с равномерным шагом по длине параллелепипеда не позволяет настроить чувствительность дефектоскопической аппаратуры на отличие протяженных дефектов по глубине (по толщине) шва от цепочки точечных дефектов;
- поворот оси каждого последующего отверстия относительно оси предыдущего не позволяет использовать образец при настройке чувствительности дефектоскопической аппаратуры для определения минимального расстояния между двумя соседними дефектами в их цепочке по глубине (толщине) сварного шва.
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:
- для отличия одиночного дефекта по толщине сварного шва от цепочки точечных дефектов, вытянутых по глубине;
- для определения величины дефекта по его отражательной способности;
- для измерения минимального расстояния между двумя соседними дефектами в их цепочке, вытянутой по толщине шва.
Этот технический результат согласно предлагаемой заявке на полезную модель достигается тем, что:
- образец выполнен с глухими отверстиями одинакового диаметра на одну глубину со стороны торцов параллелепипеда;
- оси отверстий с равномерным шагом расположены в плоскости продольной оси параллелепипеда, параллельны друг другу и поверхности ввода ультразвуковых колебаний;
- донышки отверстий имеют сферическую форму;
- вершины донных полусфер отверстий лежат в плоскости поперечного сечения параллелепипеда, перпендикулярной его продольной оси;
- одно из отверстий выполнено с торца противоположного торцу, со стороны которого выполнены остальные отверстия, и вершина его донышка удалена от плоскости поперечного сечения на расстояние, равное четырехкратной толщине 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 цилиндрических отверстий 2 одного диаметра на одинаковой глубине со стороны его торца. Оси 3 отверстий 2 с равномерным шагом лежат в плоскости 4 продольного осевого сечения параллелепипеда 1, перпендикулярной поверхности 9 ввода ультразвуковых колебаний, параллельны друг другу и продольной оси 5. Вершины сферических донышек 6 отверстий 2 располагаются в плоскости 7 поперечного сечения, перпендикулярной продольной оси 5. При этом отверстие 8 выполнено с противоположного торца параллелепипеда 1 соосно с его продольной осью 5, и вершина сферического донышка отверстия 8 удалена от плоскости 7 поперечного сечения на расстояние равное четырехкратной толщине параллелепипеда.
1
2...
1
2...
На фиг.2 и фиг.3 представлены схемы использования образца при настройке чувствительности дефектоскопической аппаратуры, где 10 -призматический ультразвуковой преобразователь, 11 - дефектоскопическая аппаратура, L, L - расстояние между искусственными отражателями (сферическими донышками) и точками ввода ультразвуковых колебаний на поверхности 9 параллелепипеда 1, h, h - глубины залегания искусственных отражателей от поверхности 9.
Настройка дефектоскопической аппаратуры на предлагаемом образце осуществляется следующим образом.
На поверхность 9 образца устанавливают призматический ультразвуковой преобразователь 10, подключенный к дефектоскопической аппаратуре 11 так, чтобы излучение ультразвуковых колебаний происходило в направлении искусственного отражателя в виде сферического донышка глухого отверстия 8. Преобразователь 10 перемещают в сторону искусственного отражателя и наблюдают, когда на экране 12 дефектоскопической аппаратуры появится импульс от искусственного отражателя. При появлении на экране 12 отраженного импульса преобразователь 10 продолжают приближать к искусственному отражателю, слегка поворачивая его в одну - в другую сторону, и наблюдают за возрастанием импульса на экране 12 до момента его уменьшения. Максимальную величину импульса запоминают, она регистрируется в верхней части экрана 12 в цифровом виде. Амплитуду импульса с помощью органов управления уменьшают на 1-2 дБ и на уровне вершины импульса устанавливают строб автоматического сигнализатора дефектов.
В дефектоскопе DIO-562 в верхней части экрана 12 фиксируется величина амплитуды в цифровом виде (х±Δ) дБ, а в левом углу экрана фиксируется глубина залегания искусственного отражателя, которая определяется автоматически по формуле:
8
8
h=L·sin(90°-α)
8
где: h - глубина залегания дефекта;
8
L - расстояние от отражателя до точки ввода ультразвуковых колебаний;
α - угол ввода ультразвуковых колебаний.
Чувствительность дефектоскопа к величине дефекта установлена.
n
Ультразвуковой преобразователь 10 разворачивают на 180° и начинают его перемещать в сторону искусственных отражателей 2. На экране 12 дефектоскопа 11 появляется один, затем другой и т.д. импульсы отраженных от искусственных отражателей эхо-сигналов. При максимальной амплитуде каждого из эхо-сигналов фиксируют максимальную величину их амплитуды дБ (децибелах) и глубину h в мм залегания по экрану 12 дефектоскопа 11. По величине амплитуды (х-Δ) дБ или (х+Δ) дБ, где х - уровень строба в дБ, Δ - отклонение величины амплитуды от уровня строба в сторону увеличения или уменьшения в зависимости от глубины залегания искусственного отражателя, определяют величину диаметра в мм искусственного отражателя. Затем определяют расстояние ℓ между двумя соседними искусственными отражателями по формуле:
n
n
n-1
n-1
ℓ=h-h-d
...
где: n=1, 2 - натуральное число;
d - диаметр искусственного отражателя;
n
ℓ - величина расстояния (зазора) залегания между двумя соседними искусственными отражателями n и (n-1).
Величины ℓ запоминаются. В процессе ультразвукового контроля стыковых сварных швов, получаемые величины измерения амплитуды и расстояний между импульсами от дефектов с хранящимися в памяти величинами амплитуд и расстояний между импульсами от искусственных отражателей позволяют оценить величины диаметров и зазоров между ними в сварных швах. Сферическая форма искусственных отражателей позволяет более точно определить геометрические размеры таких дефектов как газовые включения в металле сварных швов.
Таким образом, предлагаемый образец для настройки дефектоскопической аппаратуры многопараметрового ультразвукового контроля сварных швов, решает поставленную перед ним задачу настройки чувствительности аппаратуры к таким параметрам дефектов как их диаметр, глубина залегания и минимальный зазор между двумя соседними в их цепочке по толщине шва.
Источники информации
1. Авт. свид. СССР №544908 «Эталон к ультразвуковому дефектоскопу», кл. G01N, заявлено 27.04.1970 года.
2. Авт. свид. СССР №549733 «Тест-образец для ультразвуковой дефектоскопии», кл. G01М, заявлено 15.12.1970 года,
3. Авт. свид. СССР №502313 «Испытательный образец для неразрушающего контроля цилиндрических изделий», кл. G01N, заявлено 01.04.1974 года.
4. Авт. свид. СССР №616586 «Образец акустической нагрузки», кл. G01N, заявлено 25.02.1977 года.
5. Авт. свид. СССР №589578 «Образец акустической нагрузки для записи угла ввода и ширины ультразвукового пучка наклонных преобразователей», кл. G01N, заявлено 01.04.1976 года.
6. Авт. свид. СССР №1280534 «Образец для эталонирования ультразвуковых преобразователей», кл. G01N, заявлено 06.08.1985 года.