CZ35562U1 - Test specimen with welded coupons - Google Patents

Test specimen with welded coupons Download PDF

Info

Publication number
CZ35562U1
CZ35562U1 CZ202139209U CZ202139209U CZ35562U1 CZ 35562 U1 CZ35562 U1 CZ 35562U1 CZ 202139209 U CZ202139209 U CZ 202139209U CZ 202139209 U CZ202139209 U CZ 202139209U CZ 35562 U1 CZ35562 U1 CZ 35562U1
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
defects
coupon
defect
destructive
coupons
Prior art date
Application number
CZ202139209U
Other languages
Czech (cs)
Inventor
Jiří Hodač
Jiří Ing. Hodač
Jaroslav Brom
Jaroslav Ing. Brom
Pavel Mareš
Pavel Ing. Mareš
Original Assignee
Centrum Výzkumu Řež S.R.O.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Centrum Výzkumu Řež S.R.O. filed Critical Centrum Výzkumu Řež S.R.O.
Priority to CZ202139209U priority Critical patent/CZ35562U1/en
Publication of CZ35562U1 publication Critical patent/CZ35562U1/en

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/28Preparing specimens for investigation including physical details of (bio-)chemical methods covered elsewhere, e.g. G01N33/50, C12Q

Landscapes

  • Physics & Mathematics (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)

Description

Zkušební těleso s vevařovanými kuponyTest specimen with welded coupons

Oblast technikyField of technology

Technické řešení se týká zkušebního tělesa s vevařovanými kupony, používaného pro školení obsluhy a kvalifikaci celého měřícího systému nedestruktivních kontrol. Díky použití zkušebních těles výrazně roste spolehlivost výsledků z prováděného nedestruktivního zkoušení v provozu, a tím i zvýšení bezpečnosti provozu. Tyto vysoké požadavky na přesnost a spolehlivost výsledků nedestruktivního zkoušení najdeme především v energetickém průmyslu a chemickém průmyslu. Technologie nedestruktivního zkoušení se používá zejména pro vyhledávání výrobních a/nebo provozních vad. K tomuto účelu slouží různé techniky nedestruktivního zkoušení jako je radiografícká metoda, ultrazvuková metoda, penetrační metoda, magnetická polévací metoda, metoda akustické emise a podobně. Funkčnost a citlivost těchto nedestruktivních metod je třeba nejprve ověřit na tzv. zkušebních tělesech. Tato tělesa mají nejrůznější tvarovou i materiálovou podobu. Jako zkušební tělesa mohou být použity jak jednoduché plechy a profily, tak i velmi komplikované strojní součásti či svařované konstrukční celky z rozličných materiálů včetně kompozitů. Zkušební tělesa se vyrábějí tak, aby pokud možno byla věrnou kopií testovaného dílu v provozu, nebo se mu maximálně blížila.The technical solution concerns a test specimen with welded coupons, used for operator training and qualification of the entire measuring system of non-destructive inspections. Thanks to the use of test specimens, the reliability of the results from the performed non-destructive testing in operation increases significantly, and thus the increase in operational safety is increased. These high requirements for the accuracy and reliability of non-destructive testing results can be found mainly in the energy and chemical industries. Non-destructive testing technology is mainly used to look for manufacturing and / or operational defects. Various non-destructive testing techniques such as radiographic method, ultrasonic method, penetration method, magnetic pouring method, acoustic emission method and the like are used for this purpose. The functionality and sensitivity of these non-destructive methods must first be verified on so-called test specimens. These bodies have a variety of shapes and materials. Both simple sheets and profiles as well as very complicated machine parts or welded structural units made of various materials, including composites, can be used as test specimens. The test pieces are manufactured in such a way that, if possible, they are a true copy of the tested part in operation, or as close to it as possible.

Dosavadní stav technikyState of the art

Dobře nastavený nedestruktivní měřící systém určí v souladu s inspekčním postupem přítomnost, polohu případně i rozměry vady (hloubku, délku) ve zkušebním tělese. Spatně nastavený nedestruktivní měřící systém jako nezkalibrovaný přístroj, neproškolená obsluha či chyba v postupu měření vygeneruje výsledky, které neodpovídají zkoušené vadě či ji zcela přehlédnou. Pro potřeby kvalifikace dané technologie nedestruktivního zkoušení a školení operátorů slouží zkušební tělesa s uměle vyrobenými vadami. Tyto uměle vyrobené vady musí mít známé rozměry a umístění ve zkušebním tělese.A well-set non-destructive measuring system determines the presence, position or dimensions of the defect (depth, length) in the test specimen in accordance with the inspection procedure. An incorrectly set non-destructive measuring system such as an uncalibrated instrument, untrained operator or an error in the measurement procedure will generate results that do not correspond to the tested defect or completely overlook it. For the needs of qualification of the given technology of non-destructive testing and training of operators, test bodies with artificial defects are used. These man-made defects must have known dimensions and locations in the test piece.

Zkušební tělesa obsahují jednu či více uměle vyrobených vad. Nejběžnější jsou zkušební tělesa obsahující náhradní vady typu vývrtu s plochým dnem či elektroerozivně vyrobenou drážku simulující skutečnou vadu. Náhradní vady se vyrábějí běžnými obráběcími operacemi. Jejich výhoda spočívá v přesně známých rozměrech a umístění. Náhradní vady jsou idealizovanou a zjednodušenou simulací skutečné vady z provozu a mají zpravidla přímo určeno, pro jakou oblast nedestruktivního měření jsou vhodné.Test specimens contain one or more man-made defects. The most common are test specimens containing replacement defects such as a flat-bottomed bore or an EDM groove simulating a real defect. Replacement defects are produced by routine machining operations. Their advantage lies in the precisely known dimensions and location. Replacement defects are an idealized and simplified simulation of an actual operational defect and usually have a direct determination of which area of non-destructive measurement they are suitable for.

Realistické vady oproti vadám náhradním věrně napodobují vady z provozu. Jsou vytvářeny obdobnými nebo identickými procesy, kterými v provozu běžně vznikají. Částečnou nevýhodou realistických vad je určení jejich přesné geometrie a rozměrů. Oproti vadám z provozu jsou však vytvořeny záměrně v předem vybrané oblasti a díky řízenému prostředí v laboratoři jsou vytvořeny za řádově kratší čas než v provozu. Tyto realistické vady se z pohledu nedestruktivního měření chovají identicky jako vady z provozu při pozorování různými nedestruktivními metodami. Výroba realistických vad je technologicky náročnější než výroba náhradních a často je z důvodů fýzikálních či technologických omezení, extrémně technicky a finančně náročné vyrobit více realistických vad v jednom tělese. Jednotlivé vady mají tendenci se vlivem fýzikálních a mechanických pochodů spojit do jedné o větším rozsahu. Úskalím realistických vad jsou mnohdy špatně ověřitelné rozměry. Zejména pak jejich hloubku lze ověřit jen nepřímými metodami měření. U vad náhradních jsou rozměry dány nastavením obráběcího stroje. U těles s realistickými vadami typu trhlina je hloubka vady zjišťována kombinací různých nedestruktivních (NDT) metod. Takto zjištěná hloubka ovšem obsahuje nejistotu v přesnosti měření.Realistic defects, compared to replacement defects, faithfully imitate operational defects. They are created by similar or identical processes that are commonly created in operation. A partial disadvantage of realistic defects is the determination of their exact geometry and dimensions. However, unlike operational defects, they are intentionally created in a pre-selected area and, thanks to the controlled environment in the laboratory, they are created in an order of magnitude shorter time than in operation. From the point of view of non-destructive measurement, these realistic defects behave identical to the defects from operation when observed by various non-destructive methods. The production of realistic defects is more technologically demanding than the production of spare parts and it is often, due to physical or technological limitations, extremely technically and financially demanding to produce more realistic defects in one body. Due to physical and mechanical processes, individual defects tend to merge into one to a greater extent. The pitfalls of realistic defects are often difficult to verify dimensions. In particular, their depth can only be verified by indirect measurement methods. For replacement defects, the dimensions are given by the machine tool settings. For bodies with realistic crack defects, the depth of the defect is determined by a combination of different non-destructive (NDT) methods. However, the depth determined in this way contains uncertainty in the accuracy of the measurement.

-1 CZ 35562 UI-1 CZ 35562 UI

Zejména z pohledu kvalifikace nedestruktivních měřících systémů je proto výhodné mít k dispozici zkušební těleso s realistickou vadou a zároveň s přesně definovanou geometrií a rozměry vady ve zkušebním tělese. V ideálním případě je vhodné, aby jedno těleso obsahovalo více takovýchto vad.Therefore, especially from the point of view of the qualification of non-destructive measuring systems, it is advantageous to have a test body with a realistic defect and at the same time with a precisely defined geometry and dimensions of the defect in the test body. Ideally, one body should contain more than one such defect.

Úkolem vynálezců proto bylo skloubit uvedené požadavky do řešení, které by odstraňovalo uvedené nedostatky a bylo využitelné v praxi.The object of the inventors was therefore to combine the said requirements into a solution which would eliminate the said drawbacks and be applicable in practice.

Podstata technického řešeníThe essence of the technical solution

Uvedené nedostatky částečně odstraňuje zkušební těleso s vevařovanými kupony, podle tohoto technického řešení, jehož podstata spočívá vtom, že vady jsou vyrobeny zvlášť v částech označovaných jako kupony. Kupony s vadami jsou začleněny do základního materiálu bez vad. Jejich spojením vzniká zkušební těleso obsahující vady známé geometrie a rozměrů. Spojení kuponů a základního materiálu tělesa zajišťuje svarový spoj, který je pro danou nedestruktivní metodu nerozpoznatelný.These shortcomings are partially eliminated by the test body with welded-on coupons, according to this technical solution, the essence of which is that the defects are manufactured separately in the parts referred to as coupons. Defective coupons are incorporated into the base material without defects. Their connection creates a test body containing defects of known geometry and dimensions. The connection of the coupons and the basic material of the body ensures a welded joint, which is unrecognizable for the given non-destructive method.

Navržené technické řešení samostatného vývoje vad v kuponech a jejich následného začlenění do celku zkušebního tělesa značně snižuje výše uvedené fyzikální či technologická omezení výroby realistických vad a umožňuje výrobu zkušebního tělesa s větším počtem realistických vad. Velkou výhodou je možnost proměření vad v kuponech metodami (včetně destruktivních metod), které jsou po zavaření do celku již neproveditelné. Též je zachována využitelnost tělesa pro vizuální, kapilární, magnetickou, ultrazvukovou i rentgenovou techniku nedestruktivního zkoušení a jejich kvalifikaci.The proposed technical solution of independent development of defects in coupons and their subsequent integration into the whole test specimen significantly reduces the above-mentioned physical or technological limitations of the production of realistic defects and enables the production of a test specimen with a larger number of realistic defects. The big advantage is the possibility of measuring defects in coupons by methods (including destructive methods), which are no longer feasible after welding into the whole. The usability of the body for visual, capillary, magnetic, ultrasound and X-ray techniques of non-destructive testing and their qualification is also preserved.

Zkušební těleso s vevařenými kupony lze pomyslně rozdělit na dvě části. Základní materiál zkušebního tělesa a kupon (kupony). Pro použitelnost výsledného zkušebního tělesa je klíčové přesné spojení kuponu a základního materiálu tělesa bez vad. Pro toto spojení je vhodné použít svařovací postupy vytvářející malé svary s co nejmenší tepelně ovlivněnou oblastí. Příkladem je elektronové, laserové či třecí svařování.The test piece with welded coupons can be divided into two parts. Basic material of the test specimen and coupon (s). The exact connection of the coupon and the base material of the defect-free body is crucial for the applicability of the resulting test body. For this connection, it is suitable to use welding procedures creating small welds with the smallest possible heat affected area. Examples are electron, laser or friction welding.

Základní materiál tělesa je část zkušebního tělesa, která je nedestruktivním zkoušením ověřena, že je bez vad a přesně odpovídá části simulovaného dílu z provozu a má vymezen prostor pro umístění kuponu. Prostor pro kupon je v rámci celého tělesa umístěn tak, aby mohl věrně simulovat nejběžnější místo výskytu vkládané vady. Jako základní materiál slouží libovolný konstrukční profil, díl, součást či svařenec. Kupon též odpovídá všem parametrům testovaného dílu z provozu s tím rozdílem, že má rozměry upraveny tak, aby se vešel do prostoru vymezeného pro kupon v základní části tělesa, a obsahuje vyrobenou vadu. Kupon zpravidla obsahuje jednu vadu, ale může jich obsahovat více dle požadavků.The basic material of the body is a part of the test body, which is verified by non-destructive testing to be free of defects and exactly corresponds to the part of the simulated part from operation and has a defined space for the location of the coupon. The space for the coupon is located within the whole body so that it can faithfully simulate the most common place of occurrence of the inserted defect. Any construction profile, part, component or weldment serves as the basic material. The coupon also corresponds to all the parameters of the tested part from operation, with the difference that it has the dimensions adjusted to fit in the space defined for the coupon in the basic part of the body, and contains the manufactured defect. The coupon usually contains one defect, but may contain more than one requirement.

Rozměrové parametry kuponu umožňují snazší vytvoření zejména realistických vad typu trhlina. Obecně může obsahovat vadu libovolného charakteru. Kupon s vadou je před zavařením zevrubně proměřen za účelem maximálního zdokumentování geometrie a rozměrů vady.The dimensional parameters of the coupon make it easier to create especially realistic defects such as a crack. In general, it may contain a defect of any nature. The defect coupon is thoroughly measured before welding in order to maximally document the geometry and dimensions of the defect.

Po vevaření kuponu do základního materiálu tělesa by tento spoj měl být ověřen, že pro danou nedestruktivní metodu není detekovatelný. Svarový spoj může být například obroben pro sjednocení a srovnání povrchů. Tím se zvýší použitelnost tělesa například pro kapilární zkoušky a sníží se možnost falešných indikací od svaru.After welding the coupon into the base material of the body, this joint should be verified that it is not detectable for a given non-destructive method. For example, a weld can be machined to unify and align surfaces. This increases the usability of the body, for example for capillary tests, and reduces the possibility of false indications from the weld.

Objasnění výkresůClarification of drawings

Technické řešení bude vysvětleno pomocí výkresu, kde obr. 1 představuje základní materiál - bezvadnou část tělesa s připraveným válcovým otvorem pro kupon a obr. 2 představuje kupon s vadou. Na obr. 3 znázorňuje zalisování kuponu do základního materiálu tělesa, obr. 4The technical solution will be explained with the help of the drawing, where Fig. 1 represents the basic material - a perfect part of the body with a prepared cylindrical hole for the coupon and Fig. 2 represents the coupon with a defect. Fig. 3 shows the pressing of the coupon into the base material of the body, Fig. 4

- 2 CZ 35562 UI znázorňuje vyznačenou oblast pro vytvoření svarového spoje a obr. 5 je výkres sestavy výsledného tělesa. Obr. 6 znázorňuje finální těleso s vevařeným kuponem. Obr. 7 znázorňuje příklad využití popsaného technologického postupu na geometricky jednodušším příkladu s paralelním svařením.Fig. 5 is a marked area for forming a welded joint, and Fig. 5 is a drawing of the assembly of the resulting body. Giant. 6 shows the final body with a welded coupon. Giant. 7 shows an example of the use of the described technological procedure on a geometrically simpler example with parallel welding.

Příklady uskutečnění technického řešeníExamples of technical solutions

Pro účely ověření vyrobitelnosti a použitelnosti tělesa s vevařeným kuponem 2 byl vyroben prototyp. Svařenec je vyroben z plechu z nerezové oceli o rozměrech 200 x200 mm a tloušťce plechu 20 mm. Základní materiál tělesa 1 obsahuje válcovou díru o vysoké přesnosti.A prototype was made to verify the manufacturability and usability of the body with the welded coupon 2. The weldment is made of stainless steel sheet with dimensions of 200 x 200 mm and a sheet thickness of 20 mm. The base material of the body 1 contains a cylindrical hole of high precision.

Kupon 2 je vyroben ze stejného materiálu ve tvaru válce pasujícího do díry v základním materiálu.The coupon 2 is made of the same material in the shape of a cylinder fitting into a hole in the base material.

Kupon 2 je vyroben s přechodným uložením tak, aby jej bylo možno nalisovat do díry.The coupon 2 is made with a temporary bearing so that it can be pressed into the hole.

Kupon 2 má v tomto případě větší výšku, než je tloušťka plechu, aby mohl obsahovat zaváděcí část. Tato zaváděcí část s úkosem se po zalisování odstraní obráběním.In this case, the coupon 2 has a greater height than the thickness of the plate in order to be able to contain the insertion part. This bevel-shaped insertion part is removed by machining after pressing.

V kuponu 2 byl před zalisováním uměle vyroben vrub. Dle potřeb může být kupon 2 vystaven různým fýzikálním a chemickým procesům za účelem vytvoření různých realistických i náhradních vad.In coupon 2, a notch was artificially made before pressing. Depending on the needs, coupon 2 can be exposed to various physical and chemical processes in order to create various realistic and compensatory defects.

Kupon 2 byl zalisován do základního materiálu tělesa a přídavek pro nalisování byl obroben. Následně byl pro trvalé spojení proveden svar elektronovým paprskem.Coupon 2 was pressed into the base material of the body and the pressing allowance was machined. Subsequently, an electron beam weld was performed for a permanent connection.

Na Obr. 4 je schematicky vyznačeno rozdělení zkušebního tělesa 1 na část základního materiálu 3 (šrafovaně) a kuponu (tečkované). Obr. 5, 6 a 7 zobrazuje konkrétní realizaci prototypu.In FIG. 4 schematically shows the division of the test body 1 into a part of the base material 3 (hatched) and a coupon (dotted). Giant. 5, 6 and 7 show a specific implementation of the prototype.

Příklady dalších variant uskutečnění technického řešeníExamples of other variants of technical solution

Kupon 2 s vadou nemusí být zcela obklopen základním materiálem tělesa 1 ze všech stran. Možné jsou tedy i varianty přivařených kuponů 2 z boku k základnímu materiálu tělesa 1 a podobně. Výkres tělesa z jednoduchých ocelových pásů svařence je uveden na obr. 7The defect coupon 2 does not have to be completely surrounded by the base material of the body 1 on all sides. Thus, variants of welded coupons 2 from the side to the base material of the body 1 and the like are also possible. A drawing of a body made of simple steel strips of a weldment is shown in Fig. 7

Nedestruktivní zkoušení na těleseNon-destructive testing on the body

Na tělese 1 s vevařovanými kupony 2 lze provádět nedestruktivní zkoušení ve stejném rozsahu a za stejných podmínek jako na skutečném tělese, přičemž je třeba brát v úvahu přítomnost elektronového svaru.Non-destructive testing can be performed on the body 1 with welded coupons 2 to the same extent and under the same conditions as on the actual body, taking into account the presence of the electron weld.

Průmyslová využitelnostIndustrial applicability

Toto technické řešení umožňuje vkládání jedné či vícero vad o známém tvaru a rozměrech do jednoho tělesa. Výsledné těleso tedy může obsahovat celou sadu vad různých charakterů vhodných například pro kvalifikaci ultrazvukového či vizuálního nebo magnetického zkoušení. Tato tělesa j sou též velice vhodná pro trénink obsluhy nedestruktivních měřících přístrojů. Na trhu je schopno konkurovat zejména díky dobrému zmapování vložené vady. Případně může též konkurovat cenou zejména u vkládání vad do rozměrnějších těles, kde může představovat levnější alternativu. V případě vložení více vad může též konkurovat i celkovou nižší cenou v porovnání s nákupem více těles s celkovým odpovídajícím počtem vad.This technical solution allows the insertion of one or more defects of known shape and dimensions into one body. Thus, the resulting body may contain a whole set of defects of various characters suitable, for example, for the qualification of ultrasonic or visual or magnetic testing. These bodies are also very suitable for operator training of non-destructive measuring instruments. It is able to compete in the market mainly due to good mapping of the inserted defect. Alternatively, it can also compete on price, especially when inserting defects into larger bodies, where it can be a cheaper alternative. In the case of the insertion of more defects, it can also compete with the overall lower price compared to the purchase of more bodies with a total corresponding number of defects.

Claims (1)

NÁROKY NA OCHRANUPROTECTION REQUIREMENTS 1. Zkušební těleso s vevařenými kupony, vyznačující se tím, že těleso (1) sestává z kuponu (2) 5 svádou a bezvadné části (3) základního materiálu tělesa (1) spojených technicky bezvadným svarem pro vytvoření celistvého tělesa (1), které je z pohledu nedestruktivních metod zkoušení jednolité.Test body with welded coupons, characterized in that the body (1) consists of a coupon (2) 5 by a weld and a perfect part (3) of the base material of the body (1) joined by a technically perfect weld to form an integral body (1), which is uniform in terms of non-destructive testing methods.
CZ202139209U 2021-09-24 2021-09-24 Test specimen with welded coupons CZ35562U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ202139209U CZ35562U1 (en) 2021-09-24 2021-09-24 Test specimen with welded coupons

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ202139209U CZ35562U1 (en) 2021-09-24 2021-09-24 Test specimen with welded coupons

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CZ35562U1 true CZ35562U1 (en) 2021-11-22

Family

ID=78719166

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ202139209U CZ35562U1 (en) 2021-09-24 2021-09-24 Test specimen with welded coupons

Country Status (1)

Country Link
CZ (1) CZ35562U1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Rummel et al. The detection of fatigue cracks by nondestructive testing methods
Hosseinzadeh et al. Residual stresses in austenitic thin-walled pipe girth welds: Manufacture and measurements
CZ35562U1 (en) Test specimen with welded coupons
FI109555B (en) Procedure for generating defects and residual stresses
Foucher et al. An overview of validation campaigns of the CIVA simulation software
RU2625985C1 (en) Method of manufacture of flanged plug for inline inspection tool functionality test in pipeline testing ground
JP5126915B2 (en) Manufacturing method of non-destructive welding specimens
JP2012026784A (en) Method for producing specimen for non-destructive inspection
Carvalho et al. Reliability of the manual and automatic ultrasonic technique in the detection of pipe weld defects
da Silva et al. Nondestructive inspection reliability: state of the art
JPH01223342A (en) Manufacture of reference test object for non-destructive inspection
Singhatham et al. Designing of welding defect samples for data mining in defect detection and classification using 3D geometric scanners
CZ33688U1 (en) Segmented test specimen with realistic defects
Pherigo et al. Implanting flaws for NDT validation
Roskosz Capabilities and limitations of using the residual magnetic field in NDT
JP5392779B2 (en) Simulated stress corrosion cracking specimen and its manufacturing method
Mahesh Application of Non-Destructive Testing in Oil and Gas Industries
CZ34208U1 (en) Test specimen with precise crack shapes for non-destructive testing
Mareš et al. Creep damage in steam pipelines and the use of metallography in verifying the possibilities of testing
Spencer et al. Technologies And Methodologies For Automated Ultrasonic Testing Quantification
Juengert et al. Reliability of Ultrasonic Testing at Crack Fields in Large Forgings
Holloway et al. Adapting CSA W59 ultrasonic inspections for use with distance-amplitude techniques
Ratkovac et al. Detection and monitoring of the fatigue crack growth on welds–Application-oriented use of NDT methods
SIMION ASSESSING STUDENT CAPABILITY TO VISUALLY INSPECT WELDED JOINTS USING ATTRIBUTIVE MSA TECHNIQUE.
RU2254562C2 (en) Method of determining presence of initial and residual defects

Legal Events

Date Code Title Description
FG1K Utility model registered

Effective date: 20211122