RU2739385C1 - Soldered joints ultrasonic testing method - Google Patents
Soldered joints ultrasonic testing method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2739385C1 RU2739385C1 RU2020117368A RU2020117368A RU2739385C1 RU 2739385 C1 RU2739385 C1 RU 2739385C1 RU 2020117368 A RU2020117368 A RU 2020117368A RU 2020117368 A RU2020117368 A RU 2020117368A RU 2739385 C1 RU2739385 C1 RU 2739385C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- soldered
- transducer
- ultrasonic
- emitting
- pulse amplitude
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
- G01N29/04—Analysing solids
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области неразрушающего контроля материалов и изделий ультразвуковым методом и может быть использовано для обнаружения дефектов в нахлесточных двухсторонних паяных соединениях после изготовления и в процессе эксплуатации.The invention relates to the field of non-destructive testing of materials and products by the ultrasonic method and can be used to detect defects in overlapping double-sided soldered joints after manufacture and during operation.
Известен способ ультразвукового контроля сварных соединений, принятый за аналог, заключающийся в том, что ультразвуковые волны возбуждают в изделии под углом где Ct и - соответственно скорости распространения сдвиговых и продольных волн в материале изделия, перемещают излучающий преобразователь при фиксированном положении приемного преобразователя и измеряют максимальную амплитуду принятого сигнала, изменяют угол ввода в пределах постоянства коэффициента прозрачности на границе преобразователь - металл и измеряют для него максимальную амплитуду сигнала и по отношению измеренных амплитуд судят о характере дефекта (см. патент №989472 СССР, МПК G01N 29/04, G01N 29/48. Бюл. 2, 1983).There is a known method of ultrasonic testing of welded joints, taken as an analogue, which consists in the fact that ultrasonic waves are excited in the product at an angle where C t and - respectively, the propagation velocity of shear and longitudinal waves in the product material, move the emitting transducer at a fixed position of the receiving transducer and measure the maximum amplitude of the received signal, change the angle of entry within the constancy of the transparency coefficient at the transducer-metal interface and measure the maximum signal amplitude for it and with respect to the measured amplitudes are judged on the nature of the defect (see USSR patent No. 989472, IPC G01N 29/04, G01N 29/48. Bull. 2, 1983).
Недостатком данного способа является высокая трудоемкость его применения, связанная с необходимостью подбора нескольких излучающих преобразователей с разными значениями углов ввода в каждом частном случае.The disadvantage of this method is the high complexity of its use, associated with the need to select several emitting transducers with different values of the angles of entry in each particular case.
Известен способ ультразвукового контроля паяных соединений эхо-импульсным методом, принятый за прототип (см. ГОСТ 26126-84 «Контроль неразрушающий. Соединения паяные. Ультразвуковые методы контроля качества (с Изменением N 1)»), заключающийся в том, что с помощью ультразвукового дефектоскопа генерируют ультразвуковые импульсы, облучают этими импульсами объект контроля прямым раздельно-совмещенным преобразователем по траектории и с шагом сканирования, установленными в технической документации на контроль, регистрируют импульсы, прошедшие через объект контроля, анализируют их и по результатам анализа судят о наличии дефекта. При обнаружении дефектов устанавливают чувствительность оценки и определяют следующие их характеристики: эквивалентную площадь дефектов, число дефектов на длине соединения, установленной в технической документации на контроль, расстояние между дефектами, условные размеры дефектов. Качество паяных соединений по результатам ультразвукового контроля оценивают по двухбалльной системе: балл 1 - неудовлетворительное качество, когда в соединении выявлены недопустимые дефекты или число допустимых дефектов превышает нормы, установленные в технической документации на контроль; балл 2 - удовлетворительное качество, когда в соединении выявлены только допустимые дефекты и число их ниже норм, установленных в технической документации на контроль, или дефекты не обнаружены.A known method of ultrasonic testing of soldered joints by the echo-pulse method, taken as a prototype (see GOST 26126-84 "Non-destructive testing. Soldered joints. Ultrasonic quality control methods (with Amendment No. 1)"), which consists in the fact that using an ultrasonic flaw detector generate ultrasonic pulses, irradiate the test object with these pulses with a direct separately-combined transducer along the trajectory and with a scanning step set in the technical documentation for testing, register the pulses that have passed through the test object, analyze them and judge the presence of a defect based on the analysis results. When defects are detected, the sensitivity of the assessment is set and their following characteristics are determined: the equivalent area of defects, the number of defects along the length of the joint specified in the technical documentation for inspection, the distance between defects, the conditional size of defects. The quality of the soldered joints according to the results of ultrasonic testing is assessed according to a two-point system: point 1 - unsatisfactory quality when unacceptable defects are revealed in the joint or the number of permissible defects exceeds the norms established in the technical documentation for control; score 2 - satisfactory quality, when only permissible defects are revealed in the joint and their number is lower than the standards established in the technical documentation for control, or no defects are found.
Недостатком данного способа является ограничение его применения при контроле тонкостенных нахлесточных паяных соединений (толщина меньше десяти длин волн), изготовленных при ремонте (в этом случае толщина паяного слоя неодинакова во всех участках соединения), т.к. многократные переотражения от граней соединения и вариация толщины паяного слоя оказывают существенное влияние на амплитуду информативных сигналов эхо-импульсного метода. При этом возникает высокая вероятность браковки годных соединений при вариациях толщины паяного шва в пределах нормативных значений. Кроме того, способ является трудоемким при контроле соединений с большим количеством дефектов, каждый из которых требует оценки, но не является недопустимым в контролируемых соединениях.The disadvantage of this method is the limitation of its use when inspecting thin-walled overlapping brazed joints (thickness less than ten wavelengths) made during repair (in this case, the thickness of the brazed layer is not the same in all sections of the joint), since multiple re-reflections from the joint faces and variations in the thickness of the soldered layer have a significant impact on the amplitude of informative signals of the pulse echo method. At the same time, there is a high probability of rejection of suitable joints with variations in the thickness of the soldered seam within the standard values. In addition, the method is laborious when inspecting joints with a large number of defects, each of which requires evaluation, but is not unacceptable in the inspected joints.
Технической задачей изобретения является упрощение способа контроля и сокращение времени оценки качества тонкостенных нахлесточных паяных соединений с переменной толщиной паяного слоя и большим количеством дефектов стандартными серийно выпускаемыми ультразвуковыми преобразователями (ПЭП) без снижения достоверности контроля.The technical objective of the invention is to simplify the control method and reduce the time for assessing the quality of thin-walled overlapping brazed joints with variable thickness of the brazed layer and a large number of defects using standard mass-produced ultrasonic transducers (PEP) without reducing the reliability of control.
Поставленная задача решается тем, что в способе ультразвукового контроля качества паяного соединения, заключающемся в том, что с помощью ультразвукового дефектоскопа генерируют ультразвуковые импульсы, облучают этими импульсами объект контроля излучающим преобразователем, фокусируют ультразвуковое излучение на середину паяного соединения, перемещают излучающий преобразователь вдоль паяного соединения с постоянным шагом рассчитанным по формуле где dПЭП _ диаметр пьезопластины излучающего преобразователя, определяют положение приемного преобразователя по максимальной амплитуде импульса, фиксируют максимальное значение амплитуды импульса, регистрируют общее количество перемещений N излучающего преобразователя и количество перемещений n, в которых максимальная амплитуда импульса уменьшается в два и более раз, определяют относительную длину непропаяных участков соединения μ по формуле и при ее превышении допустимого значения, которое устанавливается в соответствии с техническими требованиями на изделие, соединение бракуют.The problem is solved by the fact that in the method of ultrasonic quality control of a soldered joint, which consists in generating ultrasonic pulses with the help of an ultrasonic flaw detector, irradiating the test object with an emitting transducer, focusing ultrasonic radiation in the middle of the soldered joint, moving the emitting transducer along the soldered joint constant step calculated by the formula where d PEP _ diameter piezoceramic plate emitting transducer, determining the position of the receiving transducer at the maximum pulse amplitude, fixed maximum pulse amplitude, count the total number of displacements N emitting transducer and the number of displacements n, in which the maximum pulse amplitude decreases two or more times, determine the relative length of non-soldered connection sections μ according to the formula and if it exceeds the permissible value, which is set in accordance with the technical requirements for the product, the connection is rejected.
На приведенном чертеже представлена схема ультразвукового контроля паяного соединения. Обозначения на чертеже:The drawing shows a diagram of ultrasonic testing of a soldered joint. Legend in the drawing:
1 - основной элемент объекта контроля;1 - the main element of the control object;
2 - припаиваемый элемент;2 - element to be soldered;
3 - излучающий преобразователь;3 - emitting converter;
4 - приемный преобразователь.4 - receiving transducer.
Предложенный способ реализуется следующим образом. Ультразвуковое излучение фокусируют на середину паяного соединения. Для этого излучающий преобразователь 3 устанавливают на поверхность припаянного элемента 2 таким образом, чтобы его точка выхода луча была на расстоянии от его края, рассчитанном по формуле:The proposed method is implemented as follows. Ultrasonic radiation is focused on the middle of the soldered joint. For this, the
где - ширина паяного шва; ϕ - угол ввода; h - толщина припаянного элемента. Приемный преобразователь 4 устанавливают на основной элемент объекта контроля 1 на расстоянии LN от точки выхода луча излучающего преобразователя и ориентируют встречно излучающему преобразователю. Расстояние LN рассчитывают по формуле:Where - width of the soldered seam; ϕ - lead-in angle; h - thickness of the soldered element. The
где Н - толщина основного элемента объекта контроля. С помощью ультразвукового дефектоскопа генерируют ультразвуковые импульсы, облучают этими импульсами объект контроля излучающим преобразователем, приемным преобразователем регистрируют импульсы, прошедшие через объект контроля. Для регистрации прошедших через паяное соединение и отраженных от противоположной стороны основного элемента объекта контроля импульсов ультразвуковых колебаний, последовательно перемещают излучающий преобразователь вдоль паяного соединения с постоянным шагом рассчитанным по формуле:where H is the thickness of the main element of the control object. With the help of an ultrasonic flaw detector, ultrasonic pulses are generated, the test object is irradiated with these pulses with an emitting transducer, and the receiving transducer records the pulses that have passed through the test object. To register the ultrasonic pulses that passed through the soldered joint and reflected from the opposite side of the main element of the control object, the emitting transducer is sequentially moved along the soldered joint with a constant step calculated by the formula:
где dПЭП - диаметр пьезопластины излучающего преобразователя. Определяют положение приемного преобразователя по максимальной амплитуде импульса, фиксируют максимальное значение амплитуды импульса, регистрируют общее количество перемещений N излучающего преобразователя и количество перемещений n, в которых максимальная амплитуда импульса уменьшается в два и более раз. Определяют относительную длину непропаяных участков соединения μ по формуле: where d PEP - diameter piezoceramic plate emitting transducer. The position of the receiving transducer is determined by the maximum pulse amplitude, the maximum value of the pulse amplitude is recorded, the total number of displacements N of the emitting transducer and the number of displacements n, in which the maximum pulse amplitude decreases by a factor of two or more, are recorded. Determine the relative length of non-soldered sections of the connection μ according to the formula:
При превышении относительной длины допустимого значения, которое устанавливается в соответствии с техническими требованиями на изделие, соединение бракуют.If the relative length of the permissible value is exceeded, which is set in accordance with the technical requirements for the product, the connection is rejected.
ПримерExample
Предложенный способ был реализован при контроле трехслойных нахлесточных паяных соединений на продольной балке железнодорожного моста через реку Обь (г. Новосибирск). По техническому заданию суммарная протяженность непропая для данного изделия должна быть не более 30% длины паяного соединения. Контролю подлежала балка 1, с двух сторон которой припаяны стальные уголки 2 шириной 50 мм, плечом - 100 мм, толщиной - 10 мм. Контролируемую поверхность протерли ветошью, удалили загрязнения и покрыли слоем контактной жидкости. Излучающий 3 и приемный 4 наклонные преобразователи П121-2,5-60 с резонансной частотой 2,5 МГц, углом ввода ϕ=60° и диаметром пьезопластины dПЭП=12 мм устанавливали с одной стороны объекта контроля (см. черт.). Излучающий преобразователь устанавливали на припаянное плечо стального уголка, а приемный преобразователь - на продольную балку. Преобразователи ориентировали на встречу друг другу таким образом, чтобы акустическая ось излучающего преобразователя проходила через середину паяного соединения и после отражения от дальней стороны вертикальной стенки оказывалась соосно с акустической осью принимающего преобразователя. Излучающий преобразователь устанавливали на расстоянии от края припаянного плеча уголка LS=25 мм, рассчитанном по формуле 1. Приемный преобразователь устанавливали на вертикальную стенку на расстоянии LN=52 мм, рассчитанном по формуле 2.The proposed method was implemented when inspecting three-layer overlapping brazed joints on a longitudinal beam of a railway bridge across the Ob River (Novosibirsk). According to the terms of reference, the total length of non-solder for this product should be no more than 30% of the length of the soldered joint.
Генератором импульсного дефектоскопа УД2-102 «ПЕЛЕНГ» возбуждали электрические импульсы, которые в излучающем преобразователе трансформировались в импульсы ультразвуковых колебаний. Приемным преобразователем регистрировали, распространяющиеся в паяном соединении и отраженные от его донной поверхности, импульсы ультразвуковых колебаний. Последовательно перемещали излучающий преобразователь вдоль шва паяного соединения с постоянным шагом рассчитанным по формуле 3. Сканируя объект контроля приемным преобразователем, определяли его положение с максимальной амплитудой импульса. Общее количество перемещений излучающего преобразователя N-32. (16 перемещений излучающего преобразователя для контроля одной половины соединения и 16 перемещений для контроля второй половины соединения; принимающий преобразователь ставили с противоположной стороны соединения и излучающий направляли ему навстречу). При данных условиях контроля амплитуда импульса в контролируемых точках в логарифмических относительных единицах децибелах (дБ) изменялась от 24 до 35 дБ (Таблица 1).The generator of the UD2-102 "PELENG" impulse flaw detector excited electrical impulses, which were transformed into pulses of ultrasonic vibrations in the emitting transducer. The receiving transducer recorded pulses of ultrasonic vibrations propagating in the soldered joint and reflected from its bottom surface. The emitting transducer was sequentially moved along the seam of the soldered joint with a constant pitch calculated by the
Как видно из таблицы в контролируемых точках соединения 5, 6, 7, 8, 17, 18, 19, 27 и 29 амплитуда импульса уменьшалась в два раза и более (или в логарифмических единицах децибелах: на 6 дБ и более) от максимальной амплитуды (35 дБ). Количество перемещений, в которых амплитуда импульса уменьшалась в два раза и более, n=8. По формуле 4 рассчитали относительную длину непропаяных участков соединения:As can be seen from the table, at the controlled connection points 5, 6, 7, 8, 17, 18, 19, 27 and 29, the pulse amplitude decreased two times or more (or in logarithmic decibel units: by 6 dB or more) from the maximum amplitude ( 35 dB). The number of displacements in which the pulse amplitude decreased by half or more, n = 8. Using
Полученное значение не превысило допустимое значение, указанное в техническом задании для данного изделия. Время проведения контроля t предложенным способом составило 21 мин. (5+0,5⋅N) мин, где N - общее количество перемещений излучающего преобразователя.The resulting value did not exceed the permissible value specified in the technical specifications for this product. The control time t by the proposed method was 21 minutes. (5 + 0.5⋅N) min, where N is the total number of movements of the emitting transducer.
Таким образом, заявляемый способ позволяет упростить способ и оценить качество тонкостенных (толщиной не более 10 мм) нахлесточных паяных соединений, изготовленных при ремонте с переменной толщиной паяного слоя стандартными серийно выпускаемыми ПЭП без снижения достоверности контроля.Thus, the claimed method makes it possible to simplify the method and evaluate the quality of thin-walled (no more than 10 mm thick) overlap brazed joints made during repairs with a variable thickness of the brazed layer by standard commercially available probes without reducing the reliability of control.
Claims (6)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020117368A RU2739385C1 (en) | 2020-05-14 | 2020-05-14 | Soldered joints ultrasonic testing method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020117368A RU2739385C1 (en) | 2020-05-14 | 2020-05-14 | Soldered joints ultrasonic testing method |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2739385C1 true RU2739385C1 (en) | 2020-12-23 |
Family
ID=74062980
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020117368A RU2739385C1 (en) | 2020-05-14 | 2020-05-14 | Soldered joints ultrasonic testing method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2739385C1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4287766A (en) * | 1979-09-26 | 1981-09-08 | Battelle Development Corporation | Inspection of solder joints by acoustic impedance |
SU1483352A1 (en) * | 1987-01-19 | 1989-05-30 | Предприятие П/Я Г-4152 | Device for for ultrasonic testing |
DE4234121C2 (en) * | 1992-10-09 | 1994-09-01 | Siemens Ag | Procedure for testing solder connections |
RU2545348C2 (en) * | 2013-02-04 | 2015-03-27 | Владимир Евгеньевич Прохорович | Method of laser-ultrasound quality control of soldered joints |
-
2020
- 2020-05-14 RU RU2020117368A patent/RU2739385C1/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4287766A (en) * | 1979-09-26 | 1981-09-08 | Battelle Development Corporation | Inspection of solder joints by acoustic impedance |
SU1483352A1 (en) * | 1987-01-19 | 1989-05-30 | Предприятие П/Я Г-4152 | Device for for ultrasonic testing |
DE4234121C2 (en) * | 1992-10-09 | 1994-09-01 | Siemens Ag | Procedure for testing solder connections |
RU2545348C2 (en) * | 2013-02-04 | 2015-03-27 | Владимир Евгеньевич Прохорович | Method of laser-ultrasound quality control of soldered joints |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ГОСТ 26126-84. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4816731B2 (en) | Ultrasonic flaw detection method, welded steel pipe manufacturing method, and ultrasonic flaw detection apparatus | |
US4570487A (en) | Multibeam satellite-pulse observation technique for characterizing cracks in bimetallic coarse-grained component | |
KR101163549B1 (en) | Calibration block for phased-array ultrasonic inspection | |
US3895685A (en) | Method and apparatus for ultrasonic inspection of weldments | |
KR101163554B1 (en) | Calibration block for phased-array ultrasonic inspection and verification | |
WO2008007460A1 (en) | Ultrasonic scanning device and method | |
KR101478465B1 (en) | Mechanized Ultrasonic Testing Method for Curved Pipe Welding Zone | |
CN105021142B (en) | The measuring method and equipment therefor of a kind of laser lap weld width | |
JPH07167842A (en) | Method and device for measuring and controlling angle of refraction of ultrasonic wave | |
JP3535417B2 (en) | Ultrasonic defect height measuring device and defect height measuring method | |
Kupperman et al. | Ultrasonic NDE of cast stainless steel | |
US4760737A (en) | Procedure for flaw detection in cast stainless steel | |
KR101163551B1 (en) | Sensistivity calibration referece block for phased-array ultrasonic inspection | |
JP7353545B2 (en) | Bonded interface evaluation method and bonded interface evaluation device | |
JP4559931B2 (en) | Ultrasonic flaw detection method | |
JP2007003197A (en) | Ultrasonic material diagnosis method and apparatus | |
KR20220034889A (en) | Ultrasonic Inspection Systems and Ultrasonic Inspection Methods | |
RU2739385C1 (en) | Soldered joints ultrasonic testing method | |
JP2007178186A (en) | Ultrasonic flaw detection method and ultrasonic flaw detection apparatus | |
KR101767422B1 (en) | Seperable Ultrasonic Transducer with Enhanced Space Resolution | |
Birring | Sizing Discontinuities by Ultrasonics | |
JP2011529170A (en) | Improved ultrasonic non-destructive inspection using coupling check | |
JP2004077292A (en) | Method and device for inspecting stress corrosion cracking | |
JPH07244028A (en) | Apparatus and method for ultrasonically detecting flaw on spherical body to be detected | |
RU2662464C1 (en) | Method for ultrasonic inspection |