СПОСОБ УЛЬТРАЗВУКОВОГО КОНТРОЛЯ СТЫКОВЫХ, НАХЛЕСТОЧНЫХ И ТАВРОВЫХ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ ТОНКОСТЕННЫХ ТРУБ МАЛОГО ДИАМЕТРА
METHOD OF ULTRASONIC CONTROL OF BUTT, LAP AND TEE WELDS OF THIN-WALLED PIPES OF SMALL DIAMETER

Предлагаемый способ относится к акустическим методам неразрушающего контроля и предназначен для использования в системах ультразвукового контроля - УЗК тонкостенных сварных соединений труб малого диаметра, входящих в состав технологических установок нефтехимических производств, а также может быть использован в других отраслях промышленности.
При контроле сварных соединений основной способ идентификации эхо-сигнала от дефекта на фоне помех-ложных сигналов, связанных с конструктивными элементами сварного шва: валиком усиления, провисом и др. - точное определение координат отражателя.
Например, точка отражения F (фиг.1) лежит за пределами времени, соответствующего поступлению эхо-сигнала от возможных дефектов сварного соединения. Ложные сигналы подобного типа возникают в результате отражения от провиса Р или валика усиления Q сварного шва - положения преобразователя 1 и 2, ложные сигналы, связанные с зеркальным отражением от поверхности провисания в некоторой точке F. В положении преобразователя 3 зеркального отражения не возникает, но остаются более слабые эхо-сигналы, возникающие в результате дифракции ультразвуковых волн на ребрах сварного шва М и L.
Дифракция может порождать такие поверхностные волны, распространяющиеся вдоль дуги LM [5]. Ложные сигналы возникают также в результате отражения от локальных механически напряженных зон объекта контроля - ОК, где скорость звука изменяется, например зон термического влияния.
В ряде случаев УЗК трудности определения координат дефектов обусловлено геометрией ОК. Например, при УЗК тавровых сварных соединений с толщиной стенки Н<20 мм точно измерить координаты дефектов не удается, поэтому о наличии дефектов судят по положению пьезоэлектрического преобразователя - НЭП, относительно края выпуклости шва; координаты дефектов в изделиях с криволинейной поверхностью, например цилиндрической, определяется с помощью специальных номограмм [6] и т.п.
Известен способ ультразвукового контроля стыковых сварных швов по всей их толщине, включающей операции ввода и приема УЗ колебаний, перемещение ПЭП вдоль и поперек сварного шва, выявление дефектов, определение их величины, измерение расстояние до выявленных дефектов от источника измерения, определение глубины их залегания и расстояния между дефектами [1].
Известен способ измерения высоты непровара в сварных швах тонкостенных изделий, включающий дискретное вращение изделия, возвратно-поступательное движение над сварным швом сфокусированного на внутренней поверхности изделия ПЭП с одновременным измерением и приемом УЗ сигналов, фиксацию амплитуды отраженного сигнала и координат положения ПЭП, установка ПЭП под углом к изделию, определение координаты ПЭП, в которых амплитуда равна 0,25 максимальной амплитуды отраженного сигнала и определение высоты непровара по полученной авторами формуле [2].
Известен также способ ультразвукового контроля сварных соединений труб малого диметра, включающий операции сканирования сварного шва с помощью наклонного совмещенного ПЭП, идентификацию полученного сигнала на фоне ложны сигналов-помех, определение характеристик выявленных дефектов и сравнение их с нормальными [3]. При этом УЗК стыковых, нахлесточных и тавровых сварных соединений труб малого диаметра ведется многократно-отраженным лучом.
0
пр
t
Наиболее близким по технической сущности является способ УЗК сварных соединений, включающий следующие операции: сканирование зоны контроля - сварного шва с помощью наклонного совмещенного ПЭП, определение положения ПЭП, соответствующего максимуму эхо-сигнала от дефекта, определение эквивалентной площади выявленного дефекта и его координат - глубины залегания Y и положения Х относительно точки ввода УЗ колебаний с использованием известных операций: измерение глубиномером дефектоскопа времени распространения УЗ импульса от излучателя ПЭП до его приемника t через весь акустический тракт: излучатель → призма → ОК → отражатель → ОК → призма → приемник, измерение задержки в призме ПЭП t, измерение угла ввода а, ввод в память дефектоскопа справочного значения скорости сдвиговых УЗ колебаний C и определение координат дефекта по формулам (фиг.2):
<mrow><mi>S</mi><mo>=</mo><mfrac><mrow><msub><mi>C</mi><mi>t</mi></msub><mo stretchy="false">(</mo><msub><mi>t</mi><mn>0</mn></msub><mo>−</mo><msub><mi>t</mi><mrow><mi>п</mi><mi>р</mi></mrow></msub><mo stretchy="false">)</mo></mrow><mn>2</mn></mfrac><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mo stretchy="false">[</mo><mn>4</mn><mo stretchy="false">]</mo></mrow>
X=S·sinα; Y=S·cosα; где
.
Недостатком известных способов определения координат дефектов является их низкая надежность при УЗК тонкостенных сварных соединений труб малого диаметра, обусловленная значительной кривизной поверхности ОК, трудностью определения собственных параметров ПЭП, адаптированных к форме сварных соединений, необходимостью схем УЗК многократно отраженным лучом.
Техническим результатом предполагаемого изобретения является повышение точности и надежности определения координат дефектов при УЗК стыковых, нахлесточных и тавровых сварных соединений тонкостенных труб малого диаметра с применением наклонных совмещенных ПЭП и схем акустического зондирования ОК многократно отраженным лучом.
t
t
Технический результат реализуют при УЗК многократно отраженным лучом -однократно, двукратно или трехкратно отраженным, в процессе контроля определяют число переотражений УЗ луча - 1, 2 или 3, производят измерение скорости сдвиговой УЗ волны C с помощью стандартных образцов СО-2 и СО-3, а скорость C определяют по формуле:
<mrow />
<mrow><msub><mi>C</mi><mi>t</mi></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><mn>2</mn><mo>⋅</mo><mrow><mo>(</mo><mrow><mi>R</mi><mo>−</mo><msqrt><mrow><msubsup><mi>X</mi><mn>0</mn><mn>2</mn></msubsup><mo>+</mo><msubsup><mi>Y</mi><mn>0</mn><mn>2</mn></msubsup></mrow></msqrt></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow><mrow><msub><mi>t</mi><mn>1</mn></msub><mo>−</mo><msub><mi>t</mi><mn>2</mn></msub></mrow></mfrac></mrow>
0
0
1
пр
2
t
пр
изм
изм
изм
изм
i
i
где R - радиус кривизны цилиндрической поверхности стандартного образца СО-3; Х и Y - измерение координаты цилиндрического отверстия диаметром 2,0 мм на образце CO-2, полученные при измерении угла ввода α; t - измерение глубиномером дефектоскопа ПЭП, установленного на СО-3, через весь акустический тракт - измеритель → призма → СО-3 → отражатель-дно СО-3, цилиндрическая поверхность→СО-3→призма→приемник, при измерении задержки в призме t; t - измеренное глубиномером дефектоскопа время распространения УЗ импульса от излучателя до приемника ПЭП, установленного на образец СО-2, через весь акустический тракт - излучатель → призма → СО-2 → отражатель-отверстие ⌀2 мм → СО-2 → призма → приемник, при измерении угла ввода α. Причем измерение скорости сдвиговых колебаний С производится с помощью непритертых ПЭП, то есть преобразователей с плоской рабочей поверхностью, а операцию калибровки глубиномера дефектоскопа производят на контрольных образцах - СОП, выполненных в виде полуцилиндров того же радиуса, толщины стенки и материала, что и у контролируемых сварных соединений, причем на наружной и внутренней цилиндрических поверхностях СОП нанесены ИО - искусственные угловые отражатели - зарубки, координаты которых легко определяются обычными измерительными инструментами; калибровку глубиномера дефектоскопа производят с использованием притертых ПЭП, то есть ПЭП, рабочие поверхности, которые имеют вогнутую цилиндрическую форму с радиусами кривизны, соответствующими радиусу трубных элементов сварного шва; калибровку глубиномера дефектоскопа производят при фиксированном положении притертого ПЭП на контрольном образце относительно ИО - зарубки путем изменения времени задержки в призме t вводимом в память дефектоскопа с дискретностью 0,01 мкс, причем указанную калибровку производят с использованием однократно, двукратно и трехкратно отраженного луча; в процессе ультразвукового контроля регистрируют показания глубиномера дефектоскопа Х и Y, где Y - измеренная дефектоскопом кажущаяся глубина залегания дефекта в толщине сварного шва, относительно поверхности ввода-приема УЗ колебаний; Х - измеренное дефектоскопом расстояние от точки ввода УЗ колебаний до дефекта; действительные значения координат Y и X, дефекта определяются для каждой схемы ультразвукового контроля по формулам:
- при УЗК однократно-отраженным лучом:
1
1изм
1
1изм.
Y=2Н-Y; X=X;
- при УЗК двукратно- отраженным лучом:
2
2изм
2
2изм.
Y=Y-2Н; X=X;
- при УЗК трехкратно- отраженным лучом:
3
3изм
3
3изм.
Y=4Н-Y; X=X;
где Н - измеренная толщина сварного соединения;
ш
ш
измеряют координаты искусственных отражателей на контрольном образце с помощью обычных измерительных инструментов, например цифрового штангенциркуля - Х, Y;
пp.
фиксируют окончание процесса калибровки - регулирования времени задержки в призме t при выполнении условий:
<mrow><mfrac><mrow><mrow><mo>|</mo><mrow><msub><mi>Y</mi><mi>i</mi></msub><mo>−</mo><msub><mi>Y</mi><mrow><mi>i</mi><mi>ш</mi></mrow></msub></mrow><mo>|</mo></mrow></mrow><mrow><msub><mi>Y</mi><mrow><mi>i</mi><mi>ш</mi></mrow></msub></mrow></mfrac><mo>≤</mo><msub><mi>ε</mi><mi>i</mi></msub></mrow>
<mrow><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mfrac><mrow><mrow><mo>|</mo><mrow><msub><mi>X</mi><mi>i</mi></msub><mo>−</mo><msub><mi>X</mi><mrow><mi>i</mi><mi>ш</mi></mrow></msub></mrow><mo>|</mo></mrow></mrow><mrow><msub><mi>X</mi><mrow><mi>i</mi><mi>ш</mi></mrow></msub></mrow></mfrac><mo>≤</mo><msubsup><mi>ε</mi><mi>i</mi><mo>'</mo></msubsup></mrow>
;
; i=1; 2; 3;
i
<mrow><msubsup><mi>ε</mi><mi>i</mi><mo>'</mo></msubsup></mrow>
где ε и
- заданные погрешности измерения координат ИО на контрольном образце.
Рассмотрим содержание предлагаемого способа. Он содержит следующие операции:
1. Акустическое зондирование сварного соединения - стыкового, нахлесточного или таврового проводят многократно отраженным лучом - однократно, двукратно или трехкратно отраженным.
2. Определение в процессе контроля числа переотражений УЗ луча - 1, 2 или 3;
t
3. Определение скорости сдвиговой УЗ волны C в металле с помощью стандартных образцов СО-2 и СО-3 по формуле:
<mrow><msub><mi>C</mi><mi>t</mi></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><mn>2</mn><mo>⋅</mo><mrow><mo>(</mo><mrow><mi>R</mi><mo>−</mo><msqrt><mrow><msubsup><mi>X</mi><mn>0</mn><mn>2</mn></msubsup><mo>+</mo><msubsup><mi>Y</mi><mn>0</mn><mn>2</mn></msubsup></mrow></msqrt></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow><mrow><msub><mi>t</mi><mn>1</mn></msub><mo>−</mo><msub><mi>t</mi><mn>2</mn></msub></mrow></mfrac></mrow>
t
Измерение скорости C проводят с использованием непритертых ПЭП, то есть преобразователей с плоской рабочей поверхностью;
4. Калибровку глубиномера дефектоскопа производят на специальных контрольных образцах - СОП с помощью притертых ПЭП с использованием следующих операций:
- Установка ПЭП на контрольный образец на определенном расстоянии от ИО -зарубки, реализующим одну из схем акустического зондирования: однократно, двукратно или трехкратно отраженным лучом.
пр
- Регулирование времени задержки в призме t, вводимом в память дефектоскопа, с шагом 0,01 мкс.
изм
изм
пр
- Регистрация показаний глубиномера дефектоскопа Х и Y на каждом шаге регулирования t.
i
i
i
2
3
- Определение действительных значений координат Y и X, i=1, 2 или 3, искусственных отражателей для каждой схемы акустического зондирования: однократно-отраженным Y, двукратно-отраженным Y или трехкратно-отраженным Y лучом соответственно по формулам:
1
1изм
1
1изм.
Y=2·Н-Y; X=X;
2
2изм
2
2изм.
Y=Y-2·Н; X=X;
3
3изм
3
3изм.
Y=4·Н-Y; X=X;
ш
ш
- Измерение координат - Х, Y искусственных отражателей на контрольном образце с помощью обычных измерительных инструментов, например цифрового штангенциркуля.
пр
- Завершение процесса калибровки-регулирования времени задержки в призме t при выполнении условий:
<mrow><mfrac><mrow><mrow><mo>|</mo><mrow><msub><mtext>Y</mtext><mtext>i</mtext></msub><mo>−</mo><msub><mtext>Y</mtext><mrow><mi>i</mi><mi>ш</mi><mtext>т</mtext></mrow></msub></mrow><mo>|</mo></mrow></mrow><mrow><msub><mtext>Y</mtext><mrow><mtext>iш</mtext><mi>т</mi></mrow></msub></mrow></mfrac><mo>≤</mo><msub><mtext>ε</mtext><mtext>i</mtext></msub></mrow>
<mrow><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mfrac><mrow><mrow><mo>|</mo><mrow><msub><mtext>X</mtext><mtext>i</mtext></msub><mo>−</mo><msub><mtext>X</mtext><mrow><mtext>iш</mtext><mi>т</mi></mrow></msub></mrow><mo>|</mo></mrow></mrow><mrow><msub><mtext>X</mtext><mrow><mtext>iш</mtext><mi>т</mi></mrow></msub></mrow></mfrac><mo>≤</mo><msubsup><mtext>ε</mtext><mtext>i</mtext><mtext>'</mtext></msubsup></mrow>
;
; i=1; 2; 3;
i
<mrow><msubsup><mi>ε</mi><mi>i</mi><mo>'</mo></msubsup></mrow>
где ε и
- заданные, допустимые погрешности измерения координат ИО глубиномером дефектоскопа на контрольном образце.
Рассмотрим основные операции предлагаемого способа.
Акустическое зондирование стыковых, нахлесточных и тавровых сварных соединений многократно отраженным лучам является одним из технологических приемов повышения достоверности контроля швов малых толщин и диаметров трубных элементов, поскольку позволяет реализовать контроль по всей толщине шва, учесть конструктивные особенности сварного соединения при разработке схем сканирования, контролировать не только сам шов, но и прилегающие к нему зоны термического влияния, проводить УЗК в условиях одностороннего доступа.
Определение в процессе контроля числа переотражений УЗ луча необходимо для определения действительной глубины залегания дефекта Y. Эту операцию производят автоматически при наличии в дефектоскопе W-развертки или расчетно-экспериментальным путем при ее отсутствии.
t
1
2
1
2
Для повышения точности определения координат дефектов измерение скорости сдвиговой УЗ волны C производят с помощью стандартных образцов СО-2 и СО-3 (фиг.3), выполненных из того же материала, что и объект контроля ПЭП с плоской рабочей поверхностью, последовательно устанавливают сначала на СО-3, затем на СО-2. При этом фиксируют показания глубиномер дефектоскопа t и t - время распространения УЗ волны от излучателя до приемника через весь акустический тракт для образцов СО-3 и СО-2 соответственно. Величины t и t связаны с параметрами преобразователя и образцов уравнениями:
<mrow><mrow><mrow><mtable><mtr><mtd><mrow><mi>С</mi><mo>−</mo><mn>3</mn><mo>:</mo><msub><mi>t</mi><mn>1</mn></msub><mo>=</mo><msub><mi>t</mi><mrow><mi>п</mi><mi>р</mi></mrow></msub><mo>+</mo><mfrac><mrow><mn>2</mn><mo>⋅</mo><mi>R</mi></mrow><mrow><msub><mi>C</mi><mi>t</mi></msub></mrow></mfrac></mrow></mtd></mtr><mtr><mtd><mrow><mi>C</mi><mi>O</mi><mo>−</mo><mn>2</mn><mo>:</mo><msub><mi>t</mi><mn>2</mn></msub><mo>=</mo><msub><mi>t</mi><mrow><mi>п</mi><mi>р</mi></mrow></msub><mo>+</mo><mfrac><mrow><mn>2</mn><msqrt><mrow><msubsup><mi>X</mi><mn>0</mn><mn>2</mn></msubsup><mo>+</mo><msubsup><mi>Y</mi><mn>0</mn><mn>2</mn></msubsup></mrow></msqrt></mrow><mrow><msub><mi>C</mi><mi>t</mi></msub></mrow></mfrac></mrow></mtd></mtr></mtable></mrow><mo>}</mo></mrow></mrow>
,
0
0
пр
t
где R - радиус кривизны цилиндрической поверхности СО-3; Х и Y - измеренные координаты цилиндрического отверстия ⌀2 мм на СО-2; t - задержка в призме ПЭП. Из этих уравнений определяют скорость C по формуле:
<mrow><msub><mi>C</mi><mi>t</mi></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><mn>2</mn><mo>⋅</mo><mrow><mo>(</mo><mrow><mi>R</mi><mo>−</mo><msqrt><mrow><msubsup><mi>X</mi><mn>0</mn><mn>2</mn></msubsup><mo>+</mo><msubsup><mi>Y</mi><mn>0</mn><mn>2</mn></msubsup></mrow></msqrt></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow><mrow><msub><mi>t</mi><mn>1</mn></msub><mo>−</mo><msub><mi>t</mi><mn>2</mn></msub></mrow></mfrac></mrow>
пр
t
По известной методике настройки глубиномер дефектоскопа [3, 7] определение задержки в призме t производят с использованием стандартного образца СО-3 (фиг.3а). При этом в память дефектоскопа вводится C=3260 м/с, а время задержки в призме вычисляется по формуле:
пр
1
t=t-33,7 (мкс).
t
В других источниках, например [4] приводится другое значение скорости сдвиговой УЗ волны в стали: С=3230 м/с.
Калибровка глубиномера дефектоскопа производят на специальных контрольных образцах - СОП, выполненных в виде полуцилиндров того же радиуса, толщины стенки и материала, что и у контролируемы сварных соединений, причем на наружной и внутренней цилиндрических поверхностях СОП, нанесены ИО - искусственные угловые отражатели - зарубки, координаты которых легко определяются обычными измерительными инструментами (фиг.4). При этом используются притертые ПЭП, то есть преобразователи, рабочие поверхности которых имеют вогнутую цилиндрическую форму с радиусами кривизны, соответствующими радиусу трубных элементов сварного шва. Калибровка глубиномера производится с использованием следующих операций:
0
0
0
0
0
- установка ПЭП на контрольный образец на определенном расстоянии Х=(n+1)Х от ИО-зарубки, реализующим одну из схем акустического зондирования: однократно отраженным лучом - Х=2·Х, X=H·tgα; n=1, двукратно отраженным лучом - Х=3·Х, n=2; Х=4·Х, n=3 (фиг.4). Затем небольшими перемещениями ПЭП около номинального положения X, вдоль оси СОП добиваются максимальной величины эхо-сигнала от отражателя, фиксируют это положение преобразователя и производят следующие операции:
пр.
- регулирование времени задержки в призме t, вводимом в память дефектоскопа с шагом 0,01 мкс.
изм
изм
пр
изм
изм
- регистрация показаний глубиномера дефектоскопа Х и Y на каждом шаге регулирования t. Схемы формирования показаний глубиномера Х и Y при УЗК однократно отраженным, двукратно отраженным и трехкратно отраженным лучом приведены на фиг.5.
i
i
1
1
2
2
3
3
- определение действительных значений координат Y,и X, i=1, 2 или 3, искусственных отражателей для каждой схемы акустического зондирования: однократно отраженным Y, X, двукратно отраженным Y, Х или трехкратно отраженным Y, Х лучом соответственно по формулам:
1
1изм
1
1изм.
Y=2Н-Y; X=X;
2
2изм
2
2изм.
Y=Y-2Н; X=X;
3
3изм
3
3изм.
Y=4Н-Y; X=X;
ш
ш
- измерение координат Х, Y искусственных отражателей на контрольном образце с помощью обычных измерительных инструментов, например цифрового штангенциркуля. Глубина залегания ИО-зарубок на СОП (фиг.4) может принимать только два значения Y=0 и Y=H, где Н - толщина стенки СОП.
пр.
- завершение процесса калибровки - регулирования времени задержки в призме t при выполнении условий:
<mrow><mfrac><mrow><mrow><mo>|</mo><mrow><msub><mi>Y</mi><mi>i</mi></msub><mo>−</mo><msub><mi>Y</mi><mrow><mi>i</mi><mi>ш</mi></mrow></msub></mrow><mo>|</mo></mrow></mrow><mrow><msub><mi>Y</mi><mrow><mi>i</mi><mi>ш</mi></mrow></msub></mrow></mfrac><mo>≤</mo><msub><mi>ε</mi><mi>i</mi></msub></mrow>
<mrow><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mfrac><mrow><mrow><mo>|</mo><mrow><msub><mi>X</mi><mi>i</mi></msub><mo>−</mo><msub><mi>X</mi><mrow><mi>i</mi><mi>ш</mi></mrow></msub></mrow><mo>|</mo></mrow></mrow><mrow><msub><mi>X</mi><mrow><mi>i</mi><mi>ш</mi></mrow></msub></mrow></mfrac><mo>≤</mo><msubsup><mi>ε</mi><mi>i</mi><mo>'</mo></msubsup></mrow>
;
; i=1; 2; 3;
i
<mrow><msubsup><mi>ε</mi><mi>i</mi><mo>'</mo></msubsup></mrow>
где ε и
- допустимые погрешности измерения координат ИО глубиномером дефектоскопа на контрольном образце.
Лабораторные испытания предлагаемого способа проводились на установке УИУ «СКАНЕР» с использованием аттестованного контрольного образца СОП-ОК-3,0/16-65-4, выполненного в виде полуцилиндра ⌀16,0 мм, толщина стенки Н=3,0 мм, материал Ст.20, с искусственными отражателями в виде - "зарубок" размерами: ширина b=2,0 мм; глубина h=1,0 мм. В экспериментах использовался аттестованный преобразователь П121-4,0-655-⌀16 мм.
Результаты испытаний приведены в табл.1. Калибровка глубиномера дефектоскопа проводилась при прозвучивании образца прямым лучом.
- определялось положение ПЭП, при котором эхо-сигнал от ИО максимален.
от
- проводилась коррекция положения ПЭП координаты Х с учетом теоретического значения Х=H·tgα=6,43 мм. При этом изменение уровня эхо-импульса на экране дефектоскопа не превышало 1,0÷1,2 дБ.
пр.
0изм.
0изм.
0
0
пр.
0изм
0изм.
0ш
- изменением величины задержки в призме t проводилась настройка глубиномера. Критерий точности настройки: показания глубиномера Х, Y Соответствуют действительным значениям координат ИО: Х=6,4 мм; Y=3,0 мм. Минимальное отклонение измеренных значений координат от действительных получено при величине задержки в призме t=4,12 мкс. Показания глубиномера дефектоскопа при этом: Х=6,4 мм; Y=3,0 мм. Цифровым штангенциркулем измерялось значение координаты X:Х=6,4 мм. Определялись также другие параметры УЗК:
0
- фиксировалось время прохождения сигнала от отражателя до приемника t через весь акустический тракт;
м
M
0
пр
- определялось время прохождения УЗ волны в металле t:t=t+t.
- определялось расстояние по центральному лучу от излучателя ПЭП до ИО:
<mrow><msub><mi>S</mi><mn>0</mn></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><msub><mi>C</mi><mi>t</mi></msub><mo stretchy="false">(</mo><msub><mi>t</mi><mn>0</mn></msub><mo>−</mo><msub><mi>t</mi><mrow><mi>п</mi><mi>р</mi><mo>.</mo></mrow></msub><mo stretchy="false">)</mo></mrow><mn>2</mn></mfrac><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext></mrow>
;
- определялось теоретическое значение пути УЗ-волн в металле:
<mrow><msub><mi>S</mi><mrow><mn>0</mn><mi>T</mi></mrow></msub><mo>=</mo><mfrac><mi>H</mi><mrow><mi>cos</mi><mi>α</mi></mrow></mfrac></mrow>
;
После настройки глубиномера дефектоскопа проводились измерения координат ИО для схем УЗК с многократно отраженным лучом: однократно, двукратно и троекратно отраженным. Расчетные значения параметров контроля с 1-кратно отраженным лучом, i=1, 2 или 3, определялись по формулам::
iT
<mrow><msub><mi>S</mi><mrow><mi>i</mi><mi>T</mi></mrow></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><mo stretchy="false">(</mo><mi>i</mi><mo>+</mo><mn>1</mn><mo stretchy="false">)</mo><mo>⋅</mo><mi>H</mi></mrow><mrow><mi>cos</mi><mi>α</mi></mrow></mfrac></mrow>
<mrow><msub><mi>S</mi><mn>0</mn></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><msub><mi>C</mi><mi>t</mi></msub><mo stretchy="false">(</mo><msub><mi>t</mi><mn>0</mn></msub><mo>−</mo><msub><mi>t</mi><mrow><mi>п</mi><mi>р</mi><mo>.</mo></mrow></msub><mo stretchy="false">)</mo></mrow><mn>2</mn></mfrac><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext></mrow>
X=(i+1)H·tgα;
;
;
Приведенные данные показывают высокую эффективность предлагаемого способа УЗК, а также достаточно точное совпадение экспериментальных и расчетных данных, полученных методом геометрической акустики.
Предлагаемый способ УЗК имеет следующие преимущества:
1. Позволяет проводить УЗК сварных соединений тонкостенных труб малого диаметра различных типов: стыковых, нахлесточных и тавровых с применением многократно отраженных УЗ волн.
2. Производить точные измерения координат дефектов при акустическом зондировании сварных соединений многократно отраженным лучом.
3. регулировать точность измерения координат дефектов, а следовательно, эффективность их идентификации на фоне помех - ложных эхо-сигналов.
4. Повысить объективность разбраковки сварных соединений.
Использованные источники
1. Патент Российской Федерации №23958020, МПК G01 №29/04, дата публикации 27.07.2010
2. Патент Российской Федерации №2256907 C1, МПК G01 29/04, дата публикации 20.07.2005
3. Патент Российской Федерации №2394235 C1, МПК G01 №29/26, дата публикации 10.07.2010.
4. Ермолов И.Н., Ланге Ю.В. Ультразвуковой контроль. Справочник. Т.3., М.: Машиностроение, 2004, 859 с.
5. Ермолов И.Н., Алешин Н.П. Акустические методы контроля. Кн.2. М.: Высшая школа, 1991, 282 с.
6. Алешин Н.П. Физические методы неразрушающего контроля сварных соединений. М.: Машиностроение. 2006. 367 с.
7. Щербаков О.Н. Методика применения установки измерительной ультразвуковой серии «СКАНЕР» (сканер ручной - «Скаруч») для ультразвукового контроля сварных соединений и основного металла трубопроводов. СКАН 2.01.00000юМ МНТП «АЛТЕС», М.: 2001, 84 с.