УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ КОНТРОЛЯ ПРОДОЛЬНЫМИ ВОЛНАМИ УЗЛА ПРИВАРКИ КОЛЛЕКТОРА К ПАТРУБКУ ПАРОГЕНЕРАТОРА

Полезная модель относится к устройствам неразрушающего контроля, в частности, к устройствам для исследования внутреннего строения объектов путем пропускания через них ультразвуковых волн, и может быть использовано для контроля качества сварного соединения - узла приварки установленного со скосом коллектора к патрубку парогенератора с использованием преобразователя продольными волнами типа ПЦ-30 1,8П.
Известен ультразвуковой наклонный преобразователь, содержащий наклонную призму, на наклонной поверхности которой закреплен пьезоэлемент на равных расстояниях от боковых граней призмы, отличающийся тем, что толщина призмы соизмерима с длиной объемных волн в призме, обеспечивая ее функционирование в качестве резонатора нормальных волн, а угол наклона призмы выбирают из условия преобразования нормальной волны моды SO в поверхностную.
(RU 2356044, G01N 29/22, опубликовано 20.05.2009)
Наиболее близким аналогом является ультразвуковой наклонный преобразователь содержит призму и соединенный с ней пьезоэлемент, который размещен над основанием призмы на наклонной поверхности полости, выполненной в теле призмы, причем призма размещена в металлическом корпусе, на боковой стенке которого размещен электрический разъем, электрические вводы которого соединены с пьезоэлементом, а между собой через дроссель, при этом в верхней части призмы выполнена акустическая ловушка в виде полой четырехгранной призмы с вершиной, направленной вниз, а наклонная поверхность с пьезоэлементом размещена под углом 25-30° к основанию призмы.
(RU 150291, G01N 29/22, опубликовано 10.02.2015)
Недостатком известного технического решения, также предназначенного для контроля качества узла приварки коллектора к патрубку парогенератора является недостаточная разрешающая способность при контроле и выявлении продольными волнами вертикальных трещин в металле узла приварки коллектора к патрубку парогенератора, в частности, вертикальных трещин в области корневой части сварного соединения, поскольку не оптимальное положение пьезоэлемента не обеспечивает требуемой разрешающей способности контроля продольными волнами и достоверности результатов.
Задачей и техническим результатом полезной модели является повышение достоверности результатов и разрешающей способности контроля продольными волнами узла приварки установленного со скосом коллектора к патрубку парогенератора для выявления вертикальных трещин.
Технический результат достигается тем, что ультразвуковой преобразователь контроля продольными волнами узла приварки коллектора к патрубку парогенератора, содержит призму и соединенный с ней пьезоэлемент, который размещен над основанием призмы на наклонной поверхности полости, выполненной в теле призмы, при этом в верхней части призмы выполнена акустическая ловушка в виде полой четырехгранной призмы с вершиной, направленной вниз, причем наклонная поверхность с пьезоэлементом размещена под углом 10-15° к основанию призмы, а отношение высоты акустической ловушки к меньшей диагонали основания составляет 1,0-1,2.
Технический результат также достигается тем, что призма размещена в металлическом корпусе, на боковой стенке которого размещен электрический разъем, электрические вводы которого соединены с пьезоэлементом и между собой через дроссель; корпус призмы дополнительно снабжен крышкой; акустическая ловушка размещена в верхней части призмы напротив полости с пьезоэлементом; тело призмы выполнено из органического стекла.
Использование ультразвукового преобразователя по полезной модели можно проиллюстрировать примером с использованием фиг. 1 и 2, где:
1 - призма;
2 - наклонная поверхность полости;
3 - пьезоэлемент;
4 - корпус преобразователя;
5 - крышка корпуса;
6 - электрический разъем;
7 - дроссель;
8 - полая акустическая ловушка;
9 - вставка из звукопоглощающего вещества;
10 - полость;
11 - токоподвод;
12 - полка с отверстиями;
13 - меньшая диагональ основания.
Преобразователь по полезной модели работает следующим образом.
Призма 1, выполненная из органического стекла, размещена в корпусе преобразователя, снабженного крышкой 5. В теле призмы 1 выполнена полость 10, которая снабжена наклонной поверхностью 2 с размещенным на ней пьезоэлементом 3, имеющим электрические соединения токоподводами 11 с вводами электрического разъема 6, размещенного на боковой стенке корпуса 4. Для обеспечения удобства изготовления устройства над полостью 10 выполнена полка 12 с отверстиями для размещения токоподводов 11, соединенного с пьезоэлементом.
Особенностью ультразвукового преобразователя по полезной модели является то, наклонная поверхность 2 с пьезоэлементом 3 расположена в полости, выполненной в теле призмы 1, и размещена под углом 10-15° к основанию призмы.. Это позволяет при размещении преобразователя на коллекторе, который устанавливают под углом к патрубку парогенератора, обеспечить оптимальное положение пьезоэлемента 3 для контроля продольными волнами сварного соединения с вертикальными трещинами, а также уменьшить паразитные акустические сигналы.
Для обеспечения достоверности результатов контроля при снижении уровня акустических помех при прозвучивании сварного соединения продольными волнами, распространяющимися под малыми углами к поверхности, в верхней части призмы 1, напротив полости 10 с пьезоэлементом, выполнена акустическая ловушка 8 в виде полой четырехгранной призмы с вершиной, направленной вниз, причем оптимальное отношение высоты акустической ловушки к меньшей диагонали основания 13 составляет 1,0-1,2.
С одной стороны полость акустической ловушки 8 образована телом призмы, а с другой - вставками, выполненными из звукопоглощающего вещества 9.
Для реализации ультразвукового преобразователя по полезной модели своего назначения его устанавливают на поверхность коллектора (со стороны скоса), соединенного сваркой с патрубком парогенератора с углом скоса 13°. При этом выполненная в теле призмы наклонная поверхность 2 полости 10, с размещенным на ней над основанием призмы пьезоэлементом 3 под углом α=13°, находится напротив, то есть в наиболее оптимальном положении для прозвучивания корня сварного соединения.
От регистрирующего прибора электрический импульс с частотой 1,8 МГц через изолированные вводы электрического разъема 6, которые между собой соединены токоподводами через дроссель 7 поступает на пьезоэлемент 3, возбуждая в ней колебания определенной частоты. Электрический импульс генерируют акустические волны, передающиеся через призму 1 в объект контроля. Высоту расположения пьезоэлемента меняют по результатам стандартных расчетов, исходя из геометрии объекта исследований. Дроссель 7 необходим для редукции электрических помех.
Отраженный от дефекта сигнал регистрируется пьезоэлементом 3 и передается в регистрирующий прибор на обработку.
Практическое использование ультразвукового преобразователя по полезной модели, типа преобразователя продольными волнами типа ПЦ-30 1,8П, для контроля качества сварного соединения - узла приварки коллектора к патрубку парогенератора, показало достижение поставленного технического результата: повышение разрешающей способности контроля продольными волнами узла приварки установленного со скосом коллектора к патрубку парогенератора и достоверности результатов.