КОНТАКТНО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ БЛОК УСТРОЙСТВА ДЛЯ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ СВАРНЫХ ШВОВ

Полезная модель относится к устройствам ультразвукового неразрушающего контроля сварных соединений (дефектоскопам) и основного металла поперечных швов труб и плоских соединяемых деталей.
Из сведений, общедоступных до даты приоритета заявленного технического решения, известно следующее средство того же назначения:
контактно-измерительный блок устройства для неразрушающего контроля сварных швов, содержащий корпус из двух, выполненных в виде швеллера взаимно подвижных наружной и внутренней частей, на свободных концах обеих частей на стойках установлены опорные элементы, части корпуса снабжены шариковым фиксатором взаимного положения, и контролирующие элементы в виде подпружиненных ультразвуковых пьезопреобразователей (далее ПЭП), соединенных с корпусом, датчик измерения пройденного пути в виде ролика (патент РФ №93157 на полезную модель, МПК G01N 29/10, 2009 г.)
Данное техническое решение является наиболее близким по технической сущности и назначению заявленному устройству и, поэтому выбрано в качестве прототипа.
Недостатками прототипа является невысокая точность измерений из-за влияния на показания ПЭП неровностей измеряемой поверхности.
Полезная модель направлена на получение технического результата, устраняющего указанные недостатки путем использования вместо металлических опорных роликов резиновые гусеницы, снижающей влияние неровностей исследуемой поверхности на показания прямого ПЭП, контролирующего прилегание основных пьезопреобразователей к поверхности металла.
Ниже приведены общие и частные существенные признаки, характеризующие причинно-следственную связь изобретения с указанным техническим результатом.
Контактно-измерительный блок устройства для неразрушающего контроля сварных швов, содержащий корпус из двух, выполненных в виде швеллера взаимно подвижных наружной и внутренней частей, на свободных концах обеих частей на стойках установлены опорные элементы, части корпуса снабжены шариковым фиксатором взаимного положения, и контролирующие элементы в виде подпружиненных ультразвуковых пьезоэлектрических преобразователей, соединенных с корпусом, датчик измерения пройденного пути в виде ролика. Каждый из указанных опорных элементов выполнен в виде пары разнесенных опорных катков, которые охватывает резиновая гусеница круглого поперечного сечения, при этом опорные катки, имеют беговую дорожку соответствующую форме поперечного сечения гусеницы. Ось одного из катков каждой пары размещена в горизонтальной прорези, выполненной в стойке и закреплена барашковой гайкой с возможностью регулирования натяжения гусеницы. Ролик на внутренней части имеет беговую дорожку, образованную плоскостями, сходящимися под острым углом к продольной плоскости симметрии ролика (двухстороннюю фаску), к внутренней части корпуса жестко присоединена ступенчатая рама крепления посредством пружин основных ПЭП, которые расположены попарно относительно центра корпуса - ближе к нему установлены низкочастотные ПЭП, а на удалении под соответствующими площадками рамы установлены высокочастотные ПЭП. На внутренней части корпуса в зоне установки одного из опорных элементов закреплен дополнительный, прямой пьезоэлектрический преобразователь. Узлы крепления основных преобразователей выполнены в виде вертикальной прорези в раме, в которую вставлен болт, прижимающий основные ПЭП посредством барашковой гайки. Пружина фиксирующего шарика выполнена плоской с возможностью плотного охвата одним концом шарика, а другим концом разъемно соединена с внутренней частью корпуса, внутри наружной части корпуса выполнены ограничительные направляющие выступы, взаимодействующие с внутренней частью корпуса устройства, при этом датчик измерения пройденного пути закреплен на наружной поверхности одной из стоек.
Полезная модель иллюстрируется чертежами, где: на фиг.1 представлен общий вид устройства в разрезе; на фиг.2 - вид I на фиг.1; на фиг.3 - сечение А-А на фиг.1; на фиг.4 - вид II на фиг.1; на фиг.5 - вид Б на фиг.3 без барашковой гайки; на фиг.6 - вид В на фиг.1; на фиг.7 - вид Г-Г на фиг.1.
Контактно-измерительный блок устройства для неразрушающего контроля сварных швов содержит корпус из двух, выполненных в виде швеллера взаимно подвижных наружной 1 и внутренней 2 частей.
Наружная 1 часть имеет поперечное сечение в виде швеллера, между полками которого размещена внутренняя 2 (фиг.3) часть, на свободных концах обеих частей установлены опорные элементы 3. Части корпуса снабжены регулировочно-фиксирующим механизмом в виде подпружиненного шарика 4 (фиг.2), установленного на внутренней 2 части корпуса с возможностью взаимодействия с соответствующим рядом выемок 5 выполненных в наружной 1 части по ее продольной оси и контролирующие элементы в виде подпружиненных блоков 6 и 7 ультразвуковых пьезоэлектрических преобразователей, соединенных с корпусом при помощи узла крепления. Датчик измерения пройденного пути 8 выполнен в виде ролика, имеющего беговую дорожку, образованную плоскостями, сходящимися под острым углом к продольной плоскости симметрии ролика (двухстороннюю фаску). К внутренней 2 части корпуса жестко присоединена ступенчатая рама 9 для крепления посредством пружин основных ПЭП 6 и 7, которые расположены попарно относительно центра 10 корпуса - ближе к нему установлены низкочастотные 6 ПЭП, а на удалении под соответствующими площадками рамы 9 установлены высокочастотные 7 ПЭП. На внутренней части корпуса в зоне установки одного из опорных элементов закреплен дополнительный прямой пьезоэлектрический преобразователь 11, узлы крепления основных ПЭП выполнены в виде вертикальной прорези N (фиг.3) в раме 9, в которую вставлен болт 12, прижимающий основные ПЭП посредством барашковой гайки 13. Рама 9 прикреплена к внутренней 2 части корпуса отбортовками 14, пружина 15 фиксирующего шарика 4 выполнена плоской с возможностью плотного охвата одним концом шарика 4, а другим концом разъемно, например, с помощью заклепок 16 (или винтов) соединена с внутренней 2 частью корпуса. Устройство постоянно контактирует с исследуемой поверхностью L (фиг.1) опорным роликом 17 датчика пути 8 и опорными элементами 3. Между элементами рамы 9 и ПЭП 6 и 7 установлены пружины 18, а между датчиком пути и наружной 1 частью корпуса установлены пружины 19. Для исключения взаимных вертикальных перемещений наружной 1 и внутренней 2 частей корпуса, внутри наружной части выполнены ограничительные направляющие выступы 20, взаимодействующие с внутренней 2 частью корпуса устройства.
Каждый из указанных опорных элементов 3 выполнен в виде пары разнесенных катков 21, которые охватывает резиновая гусеница 22 круглого поперечного сечения, при этом опорные катки 21, имеют беговую дорожку соответствующую форме поперечного сечения гусеницы (фиг.7), причем ось 23 одного из пары катков 22 размещена в горизонтальной прорези 24, выполненной в каждой стойке 25 корпуса и закреплена барашковой гайкой 26 с возможностью регулирования натяжения гусеницы 22.
Сравнение заявленного технического решения с уровнем техники, известным из научно-технической и патентной документации на дату приоритета в основной и смежной рубриках не выявило средство, которому присущи признаки, идентичные всем признакам, содержащимся в предложенной заявителем формуле полезной модели, включая характеристику назначения. Т.е., совокупность существенных признаков заявленного решения ранее не была известна и не тождественна каким-либо известным техническим решениям, следовательно, оно соответствует условию патентоспособности "новизна".
Данное техническое решение промышленно применимо, поскольку в описании к заявке и названии полезной модели указано его назначение, оно может быть изготовлено промышленным способом и использовано для ультразвукового неразрушающего контроля сварных соединений и основного металла, работоспособно, осуществимо и воспроизводимо, а отличительные признаки устройства позволяют получить заданный технический результат.
Полезная модель в том виде, как оно охарактеризовано в формуле, может быть осуществлена с помощью средств и методов, описанных в прототипе, ставшим общедоступным до даты приоритета полезной модели. Следовательно, заявленное техническое решение соответствует условию патентоспособности "промышленная применимость".
Устройство работает следующим образом.
Контактно-измерительный блок устройства для неразрушающего контроля сварных швов устанавливается на сваренные детали поперек сварному шву.
Результаты измерений выводятся на экран дефектоскопа, соединенного с контактно-измерительным блоком или печатаются с указанием параметров дефектов: координат расположения вдоль оси сварного соединения от начала контроля; условной протяженности (длины) вдоль оси сварного соединения; типа (характера) - объемных (пор, шлаковых включений), плоскостных (трещин, непроваров, несплавлений) и объемно-плоскостных (несплошностей промежуточной формы); размеров (для протяженных дефектов - оценки развития по вертикальной составляющей сечения шва, для компактных - оценки допустимости по эквивалентной площади). Кроме этого на печать выводятся следующие вспомогательные данные: число, месяц, год; время начала и окончания сканирования; в номер изделия; номер проконтролированного шва; диаметр и толщина контролируемого изделия; номер акустического блока; суммарная длина проконтролированного участка шва.
Контроль с использованием данного устройства проводится по всему сечению металла. Среди обнаруженных протяженных несплошностей оценивается их развитие по вертикальной составляющей сечения шва и идентифицируются дефекты по типу.
С использованием устройства могут контролироваться следующие виды соединений и типоразмеров:
сварные соединения трубопроводов диаметром от 16 до 51 мм с толщиной стенки от 2.5 до 6 мм раздельно-совмещенными хордовыми фокусирующими ПЭП;
сварные соединений трубопроводов диаметром 57 мм и более с толщиной стенки от 4 до 13 мм раздельно-совмещенными со слежением за уровнем акустического контакта ПЭП;
сварные швы подводных переходов трубопроводов;
кольцевые стыковые швы сварных соединений и околошовных зон трубопроводов диаметром более 100 мм, с толщиной стенки 4…60 мм; продольных стыковых сварных соединений и околошовных зон трубопроводов диаметром 530 мм и более, с толщиной стенки 4…60 мм; нахлесточных сварных соединений трубопроводов диаметром более 530 мм с толщиной стенки 6…12 мм; основного металла трубопроводов с толщиной стенки 4…60 мм, диаметром 325 мм и более.
Рабочая (контактная с изделием) поверхность покрывается износостойким слоем (карбид вольфрама), что предохраняет ее от стирания и увеличивает срок ПЭП.
Использование устройства дает возможность исключить погрешности измерения из-за влияния неровностей контролируемой поверхности путем снижения влияния неровностей исследуемой поверхности на показания прямого ПЭП, контролирующего прилегание основных пьезопреобразователей к поверхности металла.