ОБРАЗЕЦ ДЛЯ НАСТРОЙКИ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ ДЕФЕКТОСКОПИЧЕСКОЙ АППАРАТУРЫ

Полезная модель относится к области ультразвукового контроля качества сварных швов, в частности к контролю тонких сварных швов по всей их толщине, и может найти широкое применение в машиностроении и других отраслях промышленности.
Известен образец (Авт. свид. СССР №589578, кл. G01N, опубликовано 25.01.1978 г.) акустической нагрузки для записи угла ввода ширины ультразвукового пучка наклонных преобразователей, выполненный в виде бруска с плоскопараллельными гранями и размещенным в его теле искусственным отражателем, углы торцовых плоскостей образца выполнены закругленными для исключения отражения от них ультразвуковых волн, а сами эти плоскости наклонены к направлению распространения сдвиговой волны от преобразователя под углом α, определяемым углом между нормалью к грани и направлением перемещения преобразователя, который находится из выражения:
где: а - ширина излучающей пьезопластины;
L - наименьшее возможное расстояние от преобразователя до наклонной плоскости в процессе записи.
Однако описанный образец имеет серьезные недостатки:
- имеет только один искусственный отражатель;
- не может использоваться для настройки чувствительности дефектоскопов к определению величины дефектов на разных глубинах залегания;
- не пригоден для настройки чувствительности дефектоскопов при определении глубины залегания дефектов;
- не пригоден для настройки чувствительности дефектоскопов к определению минимального расстояния между соседними дефектами в их цепочке по глубине.
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, как и тест-образец, обладает рядом недостатков:
- рассредоточенность цилиндрических отверстий с равным шагом по длине параллелепипеда не позволяет настроить чувствительность дефектоскопической аппаратуры на отличие протяженных дефектов по глубине (по толщине шва) от цепочки дефектов по глубине их залегания;
- поворот оси каждого последующего отверстия относительно оси предыдущего не позволяет использовать для отработки новых методов ультразвукового контроля сварных швов;
- образец не может быть использован при настройке чувствительности дефектоскопической аппаратуры для определения минимального расстояния между двумя соседними дефектами в цепочке дефектов по глубине (толщине) сварного шва.
Несмотря на имеющиеся недостатки, образец для эталонирования ультразвуковых преобразователей как наиболее близкий аналог по конструкции может быть 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 протяженного дефекта от цепочки точечных вытянутых по глубине сварного шва;
- настройки чувствительности дефектоскопической аппаратуры для определения минимального расстояния между соседними дефектами в их цепочке, вытянутой по толщине шва;
- отработки новых методов ультразвукового контроля качества тонких стыковых сварных швов с ограниченной по ширине поверхностью ввода ультразвуковых волн вдоль шва.
Этот технический результат согласно предлагаемой заявке на полезную модель достигается тем, что:
- образец выполнен в виде параллелепипеда с рядом цилиндрических отверстий одинакового диаметра с равномерным шагом в плоскости;
- оси отверстий параллельны друг другу, а поверхности ввода ультразвуковых колебаний, лежат в плоскости поперечного сечения параллелепипеда, перпендикулярной его продольной оси;
- одно из отверстий расположено в плоскости поперечного сечения, параллельной первой на расстоянии равном четырехкратной величине высоты параллелепипеда на пересечении с его продольной осью.
Сущность полезной модели поясняется графическими материалами, где:
- на фиг.1 представлен пример выполнения предлагаемого образца;
- на фиг.2 и 3 представлены схемы использования образца при отработке метода и настройки чувствительности дефектоскопической аппаратуры.
Образец (см. фиг.1) выполнен в виде параллелепипеда 1 с рядом цилиндрических отверстий 2 одинакового диаметра, оси 3 которых с равным шагом лежат в плоскости 4 поперечного сечения параллелепипеда 1, перпендикулярной его продольной оси 5, параллельно друг другу и поверхности 6 (ввода ультразвуковых сдвиговых колебаний). Одно из отверстий 7 расположено в другой плоскости 8 поперечного сечения параллельной первой плоскости 4 на расстоянии равном четырехкратной величине высоты параллелепипеда 1,
1
2
1
2
1
2
Схемы (см. фиг.2 и 3) использования образца включают: образец в виде параллелепипеда 1 с отверстиями 2 в плоскости 4 и 7 в плоскости 8, продольной осью 5 и поверхностью 6 ввода ультразвуковых колебаний; призматический преобразователь 9, дефектоскопическую аппаратуру 10, где сплошными стрелками показаны направления перемещения ультразвуковых преобразователей по рабочей поверхности параллелепипеда 1, пунктирными стрелками показаны направления излучаемых и отражаемых сдвиговых волн. L, L … - расстояния между точками ввода ультразвуковых колебании и точками их отражения от искусственных отражателей 2, 7; h, h … - глубины залегания искусственных отражателей 2; a ℓ, ℓ … - расстояния между соседними искусственными отражателями, α - угол ввода ультразвуковых колебаний в образец 1.
Настройка дефектоскопической аппаратуры осуществляется следующим образом.
7
7
На поверхность 6 образца 1 (см. фиг.1) устанавливают ультразвуковой призматический преобразователь 9, подключенный к дефектоскопической аппаратуре 10 и сканируют его по направлению сплошной стрелки, одновременно излучая сдвиговые волны в направлении искусственного отражателя 7. На экране дефектоскопической аппаратуры 10 фиксируют отраженный сигнал от искусственного отражателя 7 и его максимальную амплитуду А в виде импульса. Величина амплитуды импульса, например, в дефектоскопе DIO-562 отображается в цифровом виде в центре верхней части экрана 11 и заносится в память дефектоскопа. Одновременно измеряют расстояние L между точкой ввода сдвиговых волн в образец 1 с поверхности 6 и точкой их отражения от искусственного отражателя 7, путем отсчета по шкале экрана 11 от начала шкалы до импульса отражателя 7, при максимальной его амплитуде. Зная угол α ввода сдвиговых волн, определяют глубину отражателя 7 по формуле:
В дефектоскопе DIO-562 глубина залегания искусственного отражателя определяется автоматически и отображается в левом верхнем углу экрана.
После определения величины искусственного отражателя 7, равного по диаметру искусственным отражателям 2, и глубины залегания отражателя преобразователь 9 разворачивают на 180° на поверхности 6 образца 1 (см. фиг.3) и перемещают его по поверхности 6 в обратном направлении. Перемещая преобразователь 9 по поверхности 6 образца 1, последовательно регистрирует искусственные отражатели 2. Поскольку все отражатели 2 одинакового диаметра, запоминают максимальную амплитуду импульса отраженного от каждого отражателя 2. Измеряют расстояние L от каждого отражателя 2 до точки ввода сдвиговых колебаний на поверхности 6 образца 1, определяют глубину h залегания каждого искусственного отражателя 2 по формуле 2.
Затем определяют величину расстояния между каждыми двумя соседними отражателями 2 по формуле:
где: ℓ - расстояние между двумя соседними искусственными отражателями 2;
n - натуральное число от 1,2…;
d - диаметр каждого искусственного отражателя 2.
Величина h - по формуле 2 определяется дефектоскопом, например, типа DIO-562 автоматически по программе. Величина ℓ для каждых двух соседних отражателей 2 может быть определена вручную по формуле 2, а также определяться автоматически по программе компьютеризированным дефектоскопом.
Настройка дефектоскопа проверяется сравнением ее результатов с фактическими параметрами образца: диаметром искусственных отражателей, глубиной их залегания, величиной расстояний между каждыми двумя соседними отражателями.
Таким образом, предлагаемый образец для настройки дефектоскопической аппаратуры многопараметрового ультразвукового контроля сварных швов решает поставленную перед ним задачу настройки чувствительности этой аппаратуры к таким параметрам дефектов, как их диаметр, глубина залегания каждого из них и минимальное расстояние между двумя соседними дефектами в их цепочке по толщине сварного шва.
Источники информации
1 Авт. свид. СССР №589578 «Образец акустической нагрузки для записи угла ввода и ширины ультразвукового пучка наклонных преобразователей», кл. G01N, заявлено 01.04.1976 года.
2 Авт. свид. СССР №544908 «Эталон к ультразвуковому дефектоскопу», кл. G01N, заявлено 27.04.1970 года.
3 Авт. свид. СССР №549733 «Тест-образец для ультразвуковой дефектоскопии», кл. G01N, заявлено 15.12.1970 года,
4 Авт. свид. СССР №1280534 «Образец для эталонирования ультразвуковых преобразователей», кл. G01N, заявлено 06.08.1985 года.
5 Авт. свид. СССР №615410 «Способ определения диаметра сферических и цилиндрических дефектов», кл. G01N, заявлено 19.04.1976 года.