CS224011B1 - Checking method for welded joint' s integrity during arc welding and connexion for making the same - Google Patents

Description

Vynález sa týká sposobu kontroly celistvosti zvarových spojov počas oblúkového zvárania a zapojenia pre prevádzanie tohto sposobu.

V súčasnosti existuje množstvo nedeštrukíívnych metod včítane rádiografie, kapilárnych metod, ultrazvuku — pre kontrolu hotových zvarových spojov. Pre zistenie a lokalizovanie necelistvostí vo zvaroch počas zvárania je však prakticky možné uplatnit len metodu akustické) emisie. Aplikáciu tejto metody pre kontrolu zvarových spojov uviedli ako prví C. K. Day a W. D. jolly v roku '1968. Správy týchto autorov však neuvádzajú žiadne údaje! o použité] aparatúre. Pre súčasný stav techniky je charakteristická změna štatútu metody akustickej emisie z laboratórnej výskumnej metody na nedeštruktívnu metodu kontroly s priemyselným využitím. Firemně aparatúry pre tento účel, ktoré sú s súčasnosti na trhu, pracujú na základe použitia piezoelektrického snímača pomocou ktorého je akustická emisia měněná na elektrické signály, ktoré sa filtrujú frekvenčnou pásmovou priepusťou, zosilňujú vo výkonovom zosilňovači a po prisposobeni registrujú v registračně) časti tvorenej například zapisovačom, sčítačom, osciloskopom atď. Vzhladom nato, že pri snímaní akustickej emisie zo zvarového spoja dochádza k vytvá2 raniu roznych druhov interferenčných zdrojov, ktoré možu skresliť interpretáciu signálov týkajúcich sa celistvosti zvarového spoja, používajú sa rožne ochrany proti tejto interferencii od najjednoduchšej pomocou frekvenčnej a amplitúdovej diskriminácie po komplikované ochrany. Avšak hoci existujú odlišnosti v spracovaní signálov akustickej emisie, ich detekcia je principiálně rovnaká a spočívá vo využití piezoelektrického snímača, predzosilňovača, frekvenčného filtra a výkonového zosilňovača. Použitie existujúcich aparatúr pře snímanie akustickej emisie teda předpokládá umlestnenie snímača na povrchu zvarenca a jeho odstránenie po ukončení zváracieho procesu. Okrem toho třeba uvazovat ohriatie materiálu zvarencov od zváracieho procesu, nakolko toto ovplyvnenie posobí na citlivost snímača a može ho úplné vyřadit z prevádzky. Akustická emisia, ktorá sa uvolňuje pri zváraní materiálov, je elastické vlnenie šíriace sa zváraným materiálom, ktoré má svoj původ vo vzniku mikrodynamických dejov impulzného charakteru ako například posuv dislokácii, tvorba mikrotrhlín, martenzitická transformácia, tvorba trhliny, práskáme trosky atď. Energia, ktorá sa uvolňuje pri týchto mikrodynamických dejoch, sa sčasti mění na diskrétně vlnenie, ktoré sa vo formě gulových vlno224011 ploch šíři materiálom, až dosiahne povrch zvarenca kde sa mění na Ralelghove alebo Lambove vlny. Je zřejmé, že pozorováním týchto vín sa dosiahne i sledovanie ich zdroja, teda i vznikajúcej necelistvosti vo zvarovom spoji. Ostatně zdroje akustickej emisie, ktoré nesúvisia s tvorbou necelistvosti sa možu filtrovat alebo sa zohTadnia statisticky. Nakofko z energetickej bilancie vyplývá, že tvorba necelistvosti je z uvažovaných zdrojov akustickej emisie najvačší, realizovatelnost tohoto zohladenia sa dá zdůvodnit.

Uvedené nevýhody sa odstránia spósobom kontroly zvarových spojov počas oblúkového zvárania podfa vynálezu, ktorého podstata spočívá v tom, že zo zváracej elektrody a zvarenca sa pomocou kontaktov elektrického obvodu snímacej aparatúry snímajú změny napatia na zváracom oblúku vyvolané změnami jeho dlžky, ktoré sú spůsobované charakteristickými vlnami akustickej emisie z tvoriacej sa necelistvosti. Tieto změny napatia na zváracom oblúku sa zosilňujú, filtrujú a signalizujú snímacou aparatúrou, čím sa signalizuje samotná tvoriaca sa necelistvosť.

Sposob kontroly celistvosti zvarových spojov počas oblúkového zvárania podl'a vynálezu umožňuje zapojenie podfa vynálezu, ktoré má na elektrodu pre oblúkové zváranie a na zvarenec zapojený sériový laděný obvod s laditeTnou rezonančnou frekvenciou od 100 do 200 kHz, na ktorý je zapojený operačný zosilňovač vo funkcii predzosilňovača s fixným ziskom 40 dB, ktorého výstup je připojený na frekvenčný filter s pásmom priepuste od 100 do 200 kHz tvořený Cowerovým hornopriepustným a Cowerovým doplnopriepustným filtrom v kaskádnom zapojení, ďalej je zapojený výkonový zosilňovač, ktorý zabezpečuje zisk 60 dB s možnosťou menenia, například zmenšenia tejto nominálněj hodnoty, RC-člen a cez prispósobovací transformátor signalizácia.

Výhodou spósobu kontroly celistvosti zvarových spojov počas oblúkového zvárania a zapojenia pre prevádzanie tohto spósobu podfa vynálezu je, že celistvoť zvarových spojov možno sledovat bez inštalácie špeciálneho snímača, či sa už jedná o snímač piezoelektrický, kapacitný alebo magnetostrikčný. Tým sa kontrola celistvosti zvarových spojov pomocou akustickej emisie pri oblúkovom zváraní stává mobilnejšia, pružnejšia a jej citlivost nezávisí na spósobe uchytenia snímača a na jeho frekvenčnej charakteristike. Citlivost snímania nie je ovplyvňovaná ohriatím materiálu zvarencov od zváracieho procesu. Snímanie akustickej emisie počas zvárania nemůže byť přerušené náhodným zhodením snímača. Tým, že sa signály akustickej emisie premenia například na zvukové efekty registrovatefné sluchom, zvárač je pribežne informovaný o celistvosti zvaru, ktorý právě robí, bez toho, že by to od něho vyžadovalo nějaké speciálně úkony pre obdržanie týchto informácií. Týmto však nie je vylúčená možnost ostatných spósobov záznamu akustickej emisie z tvoriacej sa necelistvosti.

Na obrázku je nakreslená bloková schéma zapojenia pre prevádzanie spósobu kontroly celistvosti zvarových spojov počas oblúkového zvárania.

Pri kontrole celistvosti zvarových spojov počas oblúkového zvárania sa postupovalo následovně. Před započatím zvárania sa na zváraciu elektrodu 1 a na zvarenec 2 připojili elektrody sériového laděného obvodu 3 a zvárač ho naladil přibližné na střed frekvenčnej priepuste, ktorá je od 100 do 200 kHz. Po zapálení zváracieho oblúka a započatí zváracieho procesu snímacia aparatúra zapojená podl'a vynálezu snímala změny napatia na zváracom oblúku vyvolané modelovanou necelistvosťou a tieto po zosilnení a filtrovaní signalizovala, pričom v tomto případe sa pre signalizáciu použil osciloskop. Toto bolo znamením pre zvárača, ktorý bol takto informovaný o stave zvarového spoja a mohol v případe potřeby prerušiť zvárací proces, respektive zmeniť jeho parametre.

Na elektrodu 1 pre oblúkové zváranie a na zvarenec 2 je připojený sériový laděný obvod 3 s laditeínou rezonančnou frekvenciou od 100 do 200 kHz, ohmickým odporom od 100 do 200 ohmov a kvalitou Q = 300. Na tento je zapojený operačný zosilňovač 4 vo funkcii predzosilňovača s fixným ziskom 40 dB, ktorého výstup je připojený na frekvenčný filter 3 s pásmom priepuste od 100 do 200 kHz tvořený Cowerovým hornopriepustným filtrom a Cowerovým dolnopriepustným filtrom v kaskádnom zapojení. Ďalej je zapojený výkonový zosilňovač 6, ktorý zabezpečuje napaťový zisk 60 dB s možnosťou menenia tejto nominálnej hodnoty. Ďalej je zapojený RC-člen 7 a cez prispůsobovaci transformátor 8 signalizácia 9.

Změny napatia na zváracom oblúku vyvolané změnami dlžky zváracieho oblúka, ktoré sú spůsobované vlnami akustickej emisie z tvoriacej sa necelistvosti, sa snímajú pomocou elektród sériového laděného obvodu 3 naladěného najvhodnejšie na střed používanej frekvenčnej priepuste, ktorá je od 100 do 200 kHz. Tým sa dosiahne potlačenie rušivých signálov spadajúcich do pásma frekvenčnej zádrže frekvenčného filtra 3 a zvýraznia sa signály zo vznikajúcej trhliny, ktoré frekvenčně z vefkej časti spadajú do frekvenčnej priepuste frekvenčného filtra 3. Toto zvýrazenine sa pri kvalitě použitého rezonančného obvodu Q = 300 prejaví v tristonásobnom zváčšení amplitúdy napaťových zmien vyvodených akustickou emislou z tvoriacej sa necelistvosti. Tieto zvýrazněné signály sa zosilňujú v operačnom zosilňovači 4 so ziskom 40 dB. Takto upravené signály sa vedú do frekvenčného filtra 3 s frekvenčnou priepusťou od 100 do 20 kHz. V tejto priepusti je najvačšia prevdepodobnosť výskytu signálov zo šíriacej sa necelistvosti a najmenšia pravděpodobnost výskytu rušivých signálov. Rušivé signály do ktorých třeba zahrnut i napáťové změny zváracieho obláká vyvodené pohybmi zváracej elektrody, sinusový priebeh napatia pri zváraní striedavým prúdom, elektromagnetické rušivé signály z vysokofrekvenčných zdrojov atd'., sa týmto spůsobom odrušia. Přefiltrované signály z tvoriacej sa necelistvosti sa potom privádzajú do výkonového zosilňovača 6 kde sú zósilňované tak, aby sa mohli spracovať v registračnej časti tvorenej například RC-členom 7 a signalizáciou 9. RC-čléh 7 prevádza vysokofrekvenčně signály na nízkofrekvenčně, ktoré můžu byť zachytené Signalizáciou •

například vo formě zvukových signálov. Pre impedančně prispůsobenie je přidaný prispůsobovací transformátor 8. Slgnalizácla 9 indikuje šíriace sa necelistvosti čo informuje zvárača, že dané parametre zváracieho procesu nie sú správné nastavené.

Vynález je možné použiť všade tam, kde sa používá oblúkové zváranie, predovšetkým však pri zváraní materiálov náchylných na tvorbu trhlin, pri automatizácii oblúkového zvárania, pri zváraní viacvrstvovými zvarmí, pri zváraní ropovodov, pri zváraní komponentov pre jádrové elektrárně atď.

Claims (2)

1. Spůsob kontroly celistvosti zvarových spojov počas pblúkového zvárania, vyznačený tým, že zo zváracej elektrody a zvarenca sa pomocou kontaktov elektrického obvodu snímacej aparatúry snímajú změny napatia na zváracom oblúku vyvolané změnami jeho dlžky spůsobovanými charakteristickými vlnami akustickej emisie z tvoriacej sa necelistvosti, ktoré sa zosilňujú, filtrujú a signalizujú snímacou aparatúrou, čím sa signalizuje samotná tvoriaca sa necelistvosť.

2. Zapojenie pre prevádzanie sposobu podlá bodu 1, vyznačené tým, že na elektrodu (1) pre oblúkové zváranie a na zvarenec

YNALEZU (2) je zapojený sériový laděný obvod (3) s laditefnou rezonančnou frekvenciou od 100 do 200 kHz, na ktorý je zapojený operačný zosilňovač (4) vo funkcii predzosilňovača s fixným ziskom 40 dB, ktorého výstup je připojený na frekvenčný filter (5) s pásmom priepuste od 100 do 20 kHz tvořený Cowerovým hornopriepustným filtrom a Cowerovým dolnopriepustným filtrom v kaskádnom zapojení, dalej je zapojený výkonový zosilňovač (6), ktorý zabezpečuje napáťový zisk 60 dB s možnosfou menenia tejto nominálnej hodnoty, RC-Člen (7) a cez prispůsobovací transformátor (8J signalizácia (9).

1 list výkresov