УСТРОЙСТВО ДЛЯ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ

Полезная модель относится к области исследования качества материалов с помощью ультразвуковых волн, а именно к области неразрушающего контроля, и может быть использована для ультразвукового контроля различных объектов.
Важнейшим условием проведения неразрушающего контроля является обеспечение акустического контакта ультразвукового преобразователя с контролируемым объектом, для чего применяют различные контактные жидкости. Плотность и другие физические свойства контактной жидкости должны обеспечивать равномерность и однородность, отсутствие в нем газовых включений, образующихся при выталкивании воздуха из заполняемой емкости контактной жидкостью, при незначительном контрасте температур контактной жидкости, подаваемой извне в емкость. По законам физики, в любой воде содержатся газы (кислород, водород, азот и иные) и при нагревании (даже незначительном, возникшем на контрасте температур) происходит их расширение, таким образом, возникают воздушные пузырьки, закрепляющиеся на поверхностях емкости и преобразователя. Такие газовые (воздушные) включения являются препятствием для высокочастотных ультразвуковых волн и ведут к получению ложных сигналов измерений из-за переотражений волн.
Иммерсионный метод контроля из-за постоянной подачи контактной жидкости в зону контроля очень подвержен образованию газовых (воздушных) включений в жидкости за счет постоянного давления, создающего бурление поступающей жидкости и оседанию на стенках емкости (иммерсионной ванны) и поверхности преобразователя воздушных пузырьков.
Известно устройство для ультразвукового иммерсионного контроля (патент РФ №194527). Сущность полезной модели заключается в том, что устройство для ультразвукового иммерсионного контроля содержит корпус, блок датчиков, состоящий из восьми групп датчиков, каждая из которых содержит датчик толщины, датчик продольных дефектов и датчик поперечных дефектов. Датчики представляют собой ультразвуковые преобразователи. Датчик толщины установлен вертикально и перпендикулярно к поверхности трубы. Датчики продольных и поперечных дефектов соответственно установлены под углом к поверхности трубы. Датчик продольных дефектов расположен под углом к поверхности трубы в плоскости, перпендикулярной ее продольной оси, датчик поперечных дефектов расположен под углом к поверхности трубы и под углом к плоскости, перпендикулярной оси трубы. Датчики толщины продольных и поперечных дефектов установлены на основаниях, которые снабжены опорными подшипниками. Крайние основания шарнирно соединены с основанием датчика толщины и подпружинены пружиной относительно его с возможностью поворота в плоскости, перпендикулярной оси трубы. Основание датчика толщины снабжено направляющими, установленными с возможностью вертикального перемещения по пазам блока датчиков. Узел позиционирования блока датчиков выполнен в виде передних и задних кронштейнов с опорными колесами. На корпусе установлен также конечный выключатель для определения конца трубы и прекращения перемещения корпуса с блоком датчиков. Корпус соединен с кареткой, перемещающейся вместе с блоком датчиков вверх-вниз и вдоль трубы.
Известно устройство для ультразвуковой дефектоскопии (патент РФ №2140629). Устройство содержит рольганг, акустический блок и иммерсионную ванну. Ультразвуковые датчики акустического блока помещены в иммерсионную жидкость ванны. Также в иммерсионную жидкость ванны помещена часть рольганга таким образом, что в зоне ванны профиль рольганга образует прогнутую кривую, симметричную относительно акустического блока, причем форма кривой выбрана из условия ее совпадения с формой упругой линии контролируемого листа при его движении по рольгангу. Часть акустического блока, в которой расположены ультразвуковые датчики, может быть помещена в водоподъемную камеру. Ее внутреннее пространство ограничено стенками, а дном является жидкость иммерсионной ванны. Внутреннее пространство водоподъемной камеры соединено через воздухозаборный трубопровод с устройством откачки воздуха.
Ближайшим по технической сущности является устройство для иммерсионного ультразвукового контроля (патент РФ №2723913). Сущность изобретения заключается в том, что устройство для иммерсионного ультразвукового контроля содержит иммерсионную или локально-иммерсионную ванну, и один или несколько иммерсионных ультразвуковых преобразователей, позиционированных относительно объекта контроля таким образом, что оптимальный угол падения продольной волны на поверхность объекта контроля соответствует определенному условию.
Недостатком всех выявленных аналогов является отсутствие мер по удалению воздушных пузырьков, оседающих в процессе осуществления иммерсионного метода контроля на поверхности ультразвукового преобразователя, и приводящих к появлению ложных сигналов из-за переотражений волн. Наличие указанных переотражений понижает достоверность контроля.
Задачей предлагаемого технического решения является исключение влияния воздушных пузырьков, оседающих на поверхности ультразвукового преобразователя при осуществлении иммерсионного метода контроля, на результаты контроля, что обеспечит получение технического результата - повышение достоверности контроля.
Технический результат достигается тем, что устройство включает в себя иммерсионную ванну, по меньшей мере один иммерсионный ультразвуковой преобразователь, причем на кромке ванны содержится рамка, на которой размещены указанные ультразвуковые преобразователи, жестко закрепленные на ней, и каретка, выполненная с возможностью передвижения вдоль кромки ванны с помощью линейного привода, жестко закрепленного на рамке, и содержащая твердотельный поводок, такой, что он имеет форму, обеспечивающую прижим размещенного на нем элемента из эластичного материала к рабочей поверхности преобразователей, причем линейный привод размещен параллельно преобразователям по всей их длине, а ширина элемента из эластичного материала равна или превышает ширину поверхностей преобразователей.
Совокупность признаков обеспечивает возможность механической отчистки поверхности ультразвукового преобразователя от осевших на ней пузырьков воздуха с помощью элемента из эластичного материала, например, из резины, каучука и т.п., обтирающего поверхность, движение которого вдоль поверхностей преобразователей осуществляется с помощью системы из привода, каретки и поводка. Элемент должен обтирать всю рабочую поверхность преобразователя, в противном случае на ее частях будут оставаться пузырьки и создавать ложные сигналы, то есть технический результат не будет достигнут.
Совокупность признаков по пункту 2 характеризует устройство, в котором линейный привод выполнен в виде пневмоцилиндра. Реализация с использованием пневмоцилиндра обеспечивает простоту, надежность, экономичность и безопасность конструкции.
Сущность полезной модели поясняется на примере устройства с двумя ультразвуковыми преобразователями и иммерсионной ванной для контроля труб чертежами, где устройство показано на фиг. 1, на фиг. 2 - общий вид, фиг. 3 - вид спереди.
На чертежах указаны:
1 - иммерсионная ванна
2 - рамка
3, 4 - ультразвуковые преобразователи
5 - линейный привод, пневмоцилиндр с соплами подвода воздуха 6
7 - каретка
8 - поводок
9 - элемент из эластичного материала
На кромке иммерсионной ванны 1 размещена рамка 2. В рассматриваемой реализации иммерсионная ванна 1 имеет отверстие в ее дне, приспособленное для прижима к объекту контроля, и содержит ультразвуковые преобразователи 3 и 4, тем самым реализуя локально-иммерсионный способ контроля. Ультразвуковые преобразователи 3 и 4 закреплены внутри рамки 2. К рамке 2 прикреплен линейный привод 5 (например, бесштоковый пневмоцилиндр) с кареткой 7, поводком 8 и элементом 9 из эластично материала на нем. Линейный привод 5 размещен параллельно ультразвуковым преобразователям 3 и 4. Подача воды в иммерсионную ванну осуществляется из примыкающей к ней камеры по каналу в нижней части ванны.
Для осуществления неразрушающего контроля с применением приведенной реализации иммерсионную ванну 1 прижимают ее отверстием к объекту контроля и заполняют водой. В случае использования не локально-иммерсионного способа, объект контроля помещают внутрь ванны и аналогично заполняют ее водой. В процессе проведения измерений ультразвуковыми преобразователями 3 и 4 периодически приводят в движение каретку 7 линейным приводом 5, в данном случае пневмоцилиндром, движущая воздушная масса в который подается через сопла 6. Твердотельный поводок 8, закрепленный на каретке 7, имеет форму, обеспечивающую прижим элемента 9 из эластичного материала к рабочей поверхности преобразователей 3 и 4. При движении каретки 7 элемент 9 проходит по поверхностям ультразвуковых преобразователей 3 и 4 по всей их длине и удаляет с них осевшие воздушные пузыри. Периодичность приведения в движение каретки 7 приводом 5 определяется оператором в процессе контроля исходя из необходимости (на основании наблюдений за А-сканом и наличия паразитирующих сигналов и акустических шумов при контроле, образующихся из-за оседания воздушных пузырьков). Размер элемента 9 обеспечивает очистку всей поверхности за одно движение каретки вдоль ультразвуковых преобразователей 3 и 4 по всей их длине за счет того, что ширина элемента 9 из эластичного материала равна или превышает ширину поверхностей ультразвуковых преобразователей 3 и 4.
Устройство для неразрушающего контроля приведенной конструкции реализовано заявителем для осуществления контроля различных объектов, в том числе рельса, круглого и квадратного сортового проката. Применение конструкции устройства с очисткой рабочих поверхностей ультразвуковых преобразователей во время неразрушающего контроля существенно повысило достоверность контроля и подтвердило наличие указанного технического результата.