RU194298U1 - Device for sequential non-destructive testing of the weld zone - Google Patents

Device for sequential non-destructive testing of the weld zone Download PDF

Info

Publication number
RU194298U1
RU194298U1 RU2019107131U RU2019107131U RU194298U1 RU 194298 U1 RU194298 U1 RU 194298U1 RU 2019107131 U RU2019107131 U RU 2019107131U RU 2019107131 U RU2019107131 U RU 2019107131U RU 194298 U1 RU194298 U1 RU 194298U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
weld
controller
sensor
destructive testing
weld zone
Prior art date
Application number
RU2019107131U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Алексей Михайлович Кашин
Николай Викторович Барбашин
Игорь Владимирович Лутовинов
Сергей Владимирович Башилов
Original Assignee
Закрытое акционерное общество "Ультракрафт"
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 Закрытое акционерное общество "Ультракрафт" filed Critical Закрытое акционерное общество "Ультракрафт"
Priority to RU2019107131U priority Critical patent/RU194298U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU194298U1 publication Critical patent/RU194298U1/en

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K37/00—Auxiliary devices or processes, not specially adapted to a procedure covered by only one of the preceding main groups
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00—Arc welding or cutting
    • B23K9/32—Accessories
    • 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)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

Полезная модель относится к сварочной технике, а именно к устройствам для автоматизированного неразрушающего контроля зоны сварного шва. Преимущественной областью применения настоящего технического решения является ультразвуковой контроль (УЗК) трубной металлопродукции. Установка содержит дефектоскопические преобразователи, датчик сварного шва, индивидуальные силовые приводы преобразователей и контроллер. Преобразователи установлены в ряд. Выход датчика сварного шва связан со входом контроллера. Выходы контроллера связаны с управляющими входами силовых приводов. Техническим результатом полезной модели является обеспечение независимой регулировки позиции каждого преобразователя по отношению к линии шва и повышение достоверности контроля зоны сварного шва. 2 з.п. ф-лы, 6 ил.The invention relates to a welding technique, namely, devices for automated non-destructive testing of a weld zone. The preferred field of application of this technical solution is ultrasonic testing (UZK) of pipe metal products. The installation contains flaw detectors, a weld sensor, individual power drives of the converters and a controller. Converters are installed in a row. The output of the weld sensor is connected to the input of the controller. The controller outputs are connected to the control inputs of the power drives. The technical result of the utility model is to provide independent adjustment of the position of each transducer with respect to the seam line and to increase the reliability of the control of the weld zone. 2 s.p. f-ly, 6 ill.

Description

Полезная модель относится к сварочной технике, а именно к устройствам для автоматизированного неразрушающего контроля зоны сварного шва. Преимущественной областью применения настоящего технического решения является ультразвуковой контроль (УЗК) трубной металлопродукции.The invention relates to a welding technique, namely, devices for automated non-destructive testing of a weld zone. The preferred field of application of this technical solution is ultrasonic testing (UZK) of pipe metal products.

Производственные требования к сварной металлопродукции предусматривают допуски смещения оси сварного шва. Для трубной металлопродукции отклонение линии сварного шва от прямой на практике достигает ±50 мм. Кроме того, существуют сконструированные криволинейные сварные швы, например в сварных трубах со спиральными швами. В обоих указанных случаях автоматизированный контроль зоны сварного шва затруднителен без непрерывного слежения за ходом линии шва в процессе работы дефектоскопической аппаратуры и необходимой коррекции кривой движения датчика неразрушающего контроля, так как в противном случае возможны ошибки контроля, в том числе пропуск дефекта или некорректное определение его местоположения.Production requirements for welded metal products include tolerances for the offset axis of the weld. For pipe metal products, the deviation of the weld line from the straight line in practice reaches ± 50 mm. In addition, there are designed curved welds, for example in welded pipes with spiral seams. In both of these cases, automated control of the weld zone is difficult without continuous monitoring of the seam line during the operation of flaw detection equipment and the necessary correction of the motion curve of the non-destructive testing sensor, as otherwise control errors, including skipping the defect or incorrect determination of its location, are possible .

Из патентного документа GB1415389 А от 26.11.1975 известен автоматический ультразвуковой (УЗ) дефектоскоп для неразрушающего УЗК сварного шва. Известное устройство включает в себя несколько каналов дефектоскопии с отдельными дефектоскопическими преобразователями и блоками электроники для обработки измерительной информации, размещенными на самоходной тележке для перемещения вдоль объекта контроля. Преобразователи установлены на общем держателе в ряд. При этом дефектоскоп содержит оптический, электрический или механический датчик сварного шва, а также силовой гидропривод для горизонтальной регулировки позиции держателя с целью следования за линией шва, управляемый контроллером в виде регулятора давления гидропривода. Однако из-за того, что устройство содержит единственный силовой привод для горизонтальной регулировки позиции держателя, общего для всех УЗ преобразователей, не представляется возможным независимо регулировать пространственную позицию каждого дефектоскопического преобразователя по отдельности, что может привести к несовпадению зоны сварного шва и рабочей зоны некоторых преобразователей при сканировании объекта контроля, а следовательно и к ошибкам измерения. Например, если совмещать траекторию перемещения первого по ходу движения УЗ преобразователя с линией сварного шва, то все последующие преобразователи будут совершать движение со все возрастающим опережением фактического изменения формы линии шва, так как преобразователи жестко связаны между собой держателем и перемещение первого из них вызывает немедленное перемещение и остальных преобразователей. В результате, дефектоскопический контроль сварного шва известным устройством нельзя признать достоверным.From patent document GB1415389 A of 11.26.1975, an automatic ultrasonic (ultrasonic) flaw detector for a non-destructive ultrasonic inspection of a weld is known. The known device includes several flaw detection channels with separate flaw detectors and electronics units for processing measurement information placed on a self-propelled trolley to move along the control object. The converters are mounted on a common holder in a row. In this case, the flaw detector contains an optical, electrical or mechanical weld sensor, as well as a hydraulic actuator for horizontal adjustment of the holder position in order to follow the weld line, controlled by a controller in the form of a hydraulic actuator pressure regulator. However, due to the fact that the device contains a single power drive for horizontal adjustment of the holder position common to all ultrasonic transducers, it is not possible to independently adjust the spatial position of each flaw detector separately, which can lead to mismatch between the weld zone and the working zone of some transducers when scanning the object of control, and therefore to measurement errors. For example, if you combine the trajectory of the movement of the first along the path of the ultrasonic transducer with the line of the weld, then all subsequent transducers will move with increasing advancing the actual change in the shape of the seam line, since the transducers are rigidly connected to each other by the holder and the movement of the first of them causes an immediate movement and other converters. As a result, inspection of a weld by a known device cannot be considered reliable.

Решаемой технической проблемой является приближение траекторий движения всех дефектоскопических преобразователей устройства к форме линии продольной оси контролируемого сварного шва. Обеспечиваемый настоящей полезной моделью технический результат заключается в повышении достоверности последовательного неразрушающего контроля зоны сварного шва.The technical problem to be solved is the approximation of the motion paths of all the flaw detectors of the device to the line shape of the longitudinal axis of the controlled weld. The technical result provided by this useful model is to increase the reliability of the sequential non-destructive testing of the weld zone.

Технический результат достигается благодаря тому, что устройство для последовательного неразрушающего контроля зоны сварного шва содержит дефектоскопические преобразователи для неразрушающего контроля зоны сварного шва и функциональный узел слежения с датчиком сварного шва. При этом функциональный узел слежения включает в себя также индивидуальные силовые приводы дефектоскопических преобразователей и контроллер. Причем дефектоскопические преобразователи установлены в ряд, а датчик сварного шва связан со всеми силовыми приводами через контроллер.The technical result is achieved due to the fact that the device for sequential non-destructive testing of the weld zone contains flaw detectors for non-destructive testing of the weld zone and a functional tracking unit with a weld sensor. At the same time, the functional tracking unit also includes individual power drives of flaw detectors and a controller. Moreover, flaw detectors are installed in a row, and the weld seam sensor is connected to all power drives through the controller.

В частном случае осуществления полезной модели контроллер включает в себя запоминающеее устройство с буфером слежения, выполненным с возможностью хранения координат линии сварного шва.In the particular case of the implementation of the utility model, the controller includes a storage device with a tracking buffer configured to store the coordinates of the weld line.

В другом частном случае функциональный узел слежения включает в себя линии задержки, через которые силовые приводы дефектоскопических преобразователей связаны с контроллером.In another particular case, the functional tracking unit includes delay lines through which the power drives of the flaw detectors are connected to the controller.

Сущность устройства для последовательного неразрушающего контроля зоны сварного шва поясняется чертежами, схемами и графиками, на которых в качестве примера показана предпочтительная конструкция установки УЗК.The essence of the device for sequential non-destructive testing of the weld zone is illustrated by drawings, diagrams and graphs, which show, as an example, the preferred design of the ultrasonic testing machine.

Фиг. 1-3: установка УЗК, вид в плане и спереди.FIG. 1-3: installation of ultrasonic testing, plan view and front view.

Фиг. 4: электрическая структурная схема узла слежения.FIG. 4: electrical block diagram of a tracking unit.

Фиг. 5: алгоритм работы установки за один цикл.FIG. 5: the installation operation algorithm in one cycle.

Фиг. 6: условные графики формы линии продольной оси сварного шва и траекторий движения дефектоскопических преобразователей установки.FIG. 6: conditional graphs of the line shape of the longitudinal axis of the weld and the trajectories of the flaw detectors of the installation.

Установка УЗК содержит несущий элемент 1, электро-акустические дефектоскопические преобразователи 2-4, электронный блок для обработки измерительной информации, функциональный узел слежения, включающий в себя сканер-профилемер 5, датчик пути 6, индивидуальные силовые приводы 7-9, контроллер 10, направляющие 11 и держатель 12 (фиг. 1-3).The ultrasonic testing device contains a supporting element 1, electro-acoustic flaw detectors 2-4, an electronic unit for processing measurement information, a functional tracking unit, which includes a profiler scanner 5, a path sensor 6, individual power drives 7-9, a controller 10, guides 11 and holder 12 (Figs. 1-3).

Дефектоскопический преобразователь 2 предназначен для выявления поперечных дефектов объекта контроля, выполнен раздельно-совмещенным, содержит пару отдельных акустически изолированных первичных электромагнитно-акустических или пьезоэлектрических преобразователей 13 и 14, первый из которых служит для излучения, а второй для приема УЗ волн. Рабочие зоны первичных преобразователей 13, 14 образуют общую рабочую зону акустической системы преобразователя 2. Дефектоскопические преобразователи 3 и 4 имеют аналогичную конструкцию, включают в себя первичные преобразователи 15, 16 и 17, 18, предназначены для выявления соответственно продольных дефектов и расслоений при комплексном неразрушающем контроле зоны продольного сварного шва. При необходимости поиска дефектов других видов или для дублирования контроля, конструкцию установки дополняют иными дефектоскопическими преобразователями, в том числе основанными на отличающихся физических эффектах, например, феррозондовыми или вихретоковыми. Для повышения достоверности контроля установку выполняют с возможностью дублирования работы части дефектоскопических преобразователей. Выходы дефектоскопических преобразователей 2-4 связаны со входом электронного блока для обработки измерительной информации.Flaw detector 2 is designed to detect transverse defects of the test object, is made separately-combined, contains a pair of separate acoustically isolated primary electromagnetic-acoustic or piezoelectric transducers 13 and 14, the first of which is used for radiation, and the second for receiving ultrasonic waves. The working areas of the primary transducers 13, 14 form the common working area of the acoustic system of the transducer 2. The flaw detectors 3 and 4 have a similar design, include primary transducers 15, 16 and 17, 18, designed to detect longitudinal defects and delaminations, respectively, during complex non-destructive testing zones of the longitudinal weld. If it is necessary to search for defects of other types or to duplicate control, the design of the installation is supplemented by other flaw detectors, including those based on different physical effects, for example, flux-gate or eddy-current ones. To increase the reliability of control, the installation is performed with the possibility of duplication of the work of part of flaw detectors. The outputs of flaw detectors 2-4 are connected to the input of the electronic unit for processing measurement information.

Каждый силовой привод 7-9 состоит из неподвижной и подвижной частей, содержит электромеханический актуатор и датчик положения исполнительного механизма.Each power drive 7-9 consists of a fixed and moving parts, contains an electromechanical actuator and a position sensor of the actuator.

Дефектоскопические преобразователи 2-4 конструктивно связаны с подвижными частями соответствующих силовых приводов 7-9. Неподвижные части приводов 7-9 соединены с несущим элементом 1.Flaw detectors 2-4 are structurally connected with the moving parts of the corresponding power drives 7-9. The fixed parts of the actuators 7-9 are connected to the supporting element 1.

Преобразователи 2-4 установлены в ряд так, что в нормальном положении центры их рабочих зон проецируются на одну прямую (фиг. 1). Расстояния Y1, Y3 между преобразователями 2-4 могут быть заданы в диапазоне 700-1000 мм и равны между собой. Эти преобразователи установлены с возможностью взаимно параллельного перемещения по линейным направляющим 11, преимущественно в одной плоскости, параллельной оси объекта контроля. При этом направляющие 11 совместно с приводами 7-9 выполняют функцию технического средства для перемещения дефектоскопических преобразователей относительно несущего элемента 1 на постоянном расстоянии Z от объекта контроля. В альтернативных вариантах осуществления технического решения направляющие 11 выполнены изогнутыми или преобразователи 2-4 связаны с несущим элементом 1 через механизм качания для обеспечения поворота преобразователей 2-4 относительно центра трубы 19 так, чтобы обеспечить постоянство зазора между рабочими поверхностями преобразователей 2-4 и наружной поверхностью стенки трубы 19.Converters 2-4 are installed in a row so that in the normal position the centers of their working areas are projected on one straight line (Fig. 1). The distances Y 1 , Y 3 between the transducers 2-4 can be set in the range of 700-1000 mm and are equal to each other. These converters are installed with the possibility of mutually parallel movement along linear guides 11, mainly in one plane, parallel to the axis of the control object. In this case, the guides 11, together with the drives 7-9, perform the function of a technical means for moving flaw detectors relative to the supporting element 1 at a constant distance Z from the control object. In alternative embodiments of the technical solution, the guides 11 are curved or the transducers 2-4 are connected to the carrier 1 through a swing mechanism to ensure that the transducers 2-4 are rotated relative to the center of the pipe 19 so as to ensure a constant gap between the working surfaces of the transducers 2-4 and the outer surface pipe walls 19.

Сканер-профилемер 5 является датчиком сварного шва, представляет собой оптическое измерительное устройство с лазерным излучающим элементом и приемной видеокамерой. Конструкция корпуса сканера-профилемера 5, несущего элемента 1 и держателя 12 выбраны из условия расположения рабочей зоны датчика сварного шва на оси ряда дефектоскопических преобразователей 2-4 для обеспечения возможности измерения профиля валика усиления сварного шва и прилегающей околошовной зоны объекта контроля. Сканер-профилемер 5 закреплен на расстоянии Y1 от преобразователя 2. Альтернативно в качестве датчика сварного шва может быть использован детектор изменения характеристик магнитного поля, однако оптический датчик является предпочтительным, так как способен обеспечить более точное определение центра шва, причем на точность определения центра шва не влияют температура и геометрия шва. Кроме того оптический датчик имеет больший диапазон захвата поверхности, может располагаться на расстоянии от поверхности трубы, что исключает опасность его повреждения при контроле. Благодаря расположению оптического сканера-профилемера 5 в передней части установки, на удалении от первого по ходу движения дефектоскопического преобразователя 2, сканер-профилемер 5 не подвержен оптическим помехам от жидкости, пара или пыли, которые сопровождают работу, например преобразователя пьезоэлектрического типа, что увеличивает достоверность контроля.The profiler scanner 5 is a weld sensor, is an optical measuring device with a laser emitting element and a receiving video camera. The design of the scanner body of the profiler 5, the supporting element 1 and the holder 12 are selected from the location of the working area of the weld sensor on the axis of a number of flaw detectors 2-4 to enable measurement of the profile of the reinforcement bead of the weld and the adjacent heat-affected zone of the test object. The profiler scanner 5 is fixed at a distance of Y 1 from the transducer 2. Alternatively, a detector for changing the characteristics of the magnetic field can be used as a weld sensor, however, an optical sensor is preferable because it can provide a more accurate determination of the center of the seam, and the accuracy of determining the center of the seam do not affect the temperature and geometry of the seam. In addition, the optical sensor has a larger range of surface capture, can be located at a distance from the pipe surface, which eliminates the risk of damage during inspection. Due to the location of the optical profiler scanner 5 in the front of the installation, away from the first flaw detector 2, the profiler scanner 5 is not susceptible to optical interference from liquid, steam or dust that accompany the work, for example, a piezoelectric type transducer, which increases the reliability control.

Датчик пути 6 содержит следящий ролик, соединенный с многооборотным инкрементальным энкодером. Датчик 6 дублирован идентичным датчиком, размещенным на противоположном конце несущего элемента 1 для обеспечения возможности контроля краевой зоны трубы 19 и увеличения надежности устройства, а следовательно и повышения достоверности последовательного неразрушающего контроля зоны сварного шва.The path sensor 6 contains a tracking roller connected to a multi-turn incremental encoder. The sensor 6 is duplicated by an identical sensor located on the opposite end of the supporting element 1 to enable the control of the edge zone of the pipe 19 and increase the reliability of the device, and therefore increase the reliability of the sequential non-destructive testing of the weld zone.

Контроллер 10 включает в себя логическое устройство, блок формирования управляющих воздействий для силовых приводов 7-9, запоминающее устройство с буфером слежения, находящиеся на общей шине. Выход сканера-профилемера 5 электрически связан с первым измерительным входом контроллера 10 (фиг. 4). Со вторым измерительным входом контроллера 10 связан датчик пути 6, а с третьим измерительным входом связан дублирующий датчик пути. Контроллер 10 выполнен с возможностью сведения показаний датчиков пути к одному числу исходя из величины межосевого расстояния их следящих роликов. Выходы контроллера 10 связаны с управляющими входами приводов 7-9. Электрические соединения образованы посредством соединительных кабелей. Кроме того, контроллер 10 выполнен с возможностью ввода внешних данных, в частности, скорости V движения установки УЗК относительно трубы 19 или показаний датчика пути при его выполнении в виде отдельного устройства. Контроллер 10 в совокупности с датчиками 5, 6 и приводами 7-9 образует многоканальный узел слежения.The controller 10 includes a logic device, a control action generation unit for power drives 7-9, a memory device with a tracking buffer located on a common bus. The output of the profiler scanner 5 is electrically connected to the first measuring input of the controller 10 (Fig. 4). A path sensor 6 is connected to the second measuring input of the controller 10, and a backup path sensor is connected to the third measuring input. The controller 10 is configured to reduce the readings of the track sensors to one number based on the magnitude of the center distance of their followers. The outputs of the controller 10 are connected to the control inputs of the drives 7-9. Electrical connections are made by connecting cables. In addition, the controller 10 is configured to input external data, in particular, the speed V of the installation of the ultrasonic testing device relative to the pipe 19 or the readings of the path sensor when it is performed as a separate device. The controller 10 in conjunction with the sensors 5, 6 and the actuators 7-9 forms a multi-channel tracking unit.

Несущий элемент 1 выполнен в виде пластины. Возможно альтернативное выполнение этого элемента в виде платформы или каркаса. Сканер-профилемер жестко соединен с несущим элементом 1 через держатель 12 или непосредственно прикреплен к этому элементу. Направляющие 11, неподвижная часть приводов 7-9, датчик 6, контроллер 10 и электронный блок для обработки измерительной информации связаны с несущим элементом 1 посредством крепежных элементов конструкции.The supporting element 1 is made in the form of a plate. An alternative implementation of this element in the form of a platform or frame is possible. The profiler scanner is rigidly connected to the supporting element 1 through the holder 12 or directly attached to this element. The guides 11, the fixed part of the actuators 7-9, the sensor 6, the controller 10 and the electronic unit for processing measurement information are connected to the supporting element 1 by means of fasteners.

Все перечисленные части устройства соединены между собой сборочными операциями, обеспечивающими конструктивное единство и реализацию этим устройством общего функционального назначения для последовательного неразрушающего контроля зоны сварного шва.All of the listed parts of the device are interconnected by assembly operations, which provide constructive unity and the implementation by this device of general functional purpose for consistent non-destructive testing of the weld zone.

Настоящее техническое решение работает в автоматическом режиме следующим образом.The present technical solution operates automatically as follows.

Металлическую трубу 19 помещают в зону контроля, сварным швом вверх. Зона сварного шва охватывает собственно сварной шов и прилегающие к нему околошовные зоны. Ширина валика усиления шва и ширина околошовных зон на практике составляют соответственно 10-35 и 50-100 мм. При предварительной настройке установки преобразователи 2-4 размещают относительно центра шва на определенном расчетным путем расстоянии исходя из обеспечения охвата зоны сканирования таким образом, чтобы обеспечить возможность отражения УЗ колебаний, излучаемых одним из первичных преобразователей, от дефектов в зоне сварного шва и попадания на приемный первичный преобразователь. Взаимное размещение преобразователей определяет их рабочую зону, которая должна совпадать при контроле с зоной сварного шва.The metal pipe 19 is placed in the control zone, weld up. The weld zone covers the weld itself and the adjacent heat-affected zones. The width of the weld reinforcement roller and the width of the heat-affected zones in practice are 10-35 and 50-100 mm, respectively. When the installation is pre-configured, the transducers 2-4 are placed relative to the center of the weld at a distance determined by the calculation based on the coverage of the scanning zone so as to ensure that ultrasonic vibrations emitted by one of the primary transducers can be reflected from defects in the weld zone and hit to the receiving primary converter. The mutual placement of the transducers determines their working area, which should coincide with the control zone of the weld.

Установку УЗК приводят в начальное рабочее положение на краю трубы 19. При этом ролик датчика пути 6 находится в непосредственной близи от торца трубы 19 в плотном контакте с наружной поверхностью ее стенки. Исходное показание датчика пути 6 принимают за координату начала трубы 19 по продольной оси Y. Сканер-профилемер 5 ориентирован в сторону валика усиления сварного шва, координата сканера-профилемера 5 по оси Y в начальный момент времени равна координате начала трубы 19 по этой же оси.The installation of ultrasonic testing is brought to the initial operating position on the edge of the pipe 19. In this case, the roller of the path sensor 6 is in close proximity to the end of the pipe 19 in close contact with the outer surface of its wall. The initial reading of the path sensor 6 is taken as the coordinate of the beginning of the pipe 19 along the longitudinal axis Y. The profiler scanner 5 is oriented towards the weld reinforcement roller, the coordinate of the profiler scanner 5 along the Y axis at the initial time is equal to the coordinate of the beginning of the pipe 19 along the same axis.

Сканер-профилемер 5 направляет на поверхность трубы 19 плоский лазерный луч и регистрирует отраженное от объекта контроля оптическое излучение при помощи видеокамеры. Устройство анализирует профиль поверхности по полученному изображению и находит, с учетом известного расстояния центра рабочей зоны сканера-профилемера 5 от несущего элемента 1, координаты краев и середины выступающего валика сварного шва относительно несущего элемента 1 по поперечной оси X.The profiler scanner 5 sends a flat laser beam to the surface of the tube 19 and registers the optical radiation reflected from the control object using a video camera. The device analyzes the surface profile from the received image and finds, taking into account the known distance of the center of the working area of the profiler scanner 5 from the bearing element 1, the coordinates of the edges and the middle of the protruding bead of the weld relative to the bearing element 1 along the transverse axis X.

После этого включают дефектоскопическое оборудование и поступательно передвигают установку УЗК вдоль продольной оси трубы 19 с заданной постоянной скоростью V. Во время работы устройства преобразователи 2-4 последовательно проходят над одним и тем же участком объекта контроля. При этом датчик 6 выдает данные о текущем положении установки на объекте контроля по оси У. По остановке ролика датчика 6 определяют координату конца трубы 19, а до этого момента в качестве указанной координаты принимают бесконечно большую величину. В процессе движения трубы 19 контроллер 10 производит проверку ряда условий и при необходимости осуществляет подачу управляющих воздействий на силовые приводы дефектоскопических преобразователей 2-4 (фиг. 5).After that, the flaw detection equipment is turned on and the ultrasonic testing device is progressively moved along the longitudinal axis of the pipe 19 with a given constant speed V. During operation of the device, the transducers 2-4 sequentially pass over the same section of the control object. In this case, the sensor 6 provides data on the current installation position at the monitoring object along the Y axis. After stopping the roller of the sensor 6, the coordinate of the end of the pipe 19 is determined, and up to this point, an infinitely large value is taken as the specified coordinate. In the process of movement of the pipe 19, the controller 10 checks a number of conditions and, if necessary, feeds control actions to the power drives of flaw detectors 2-4 (Fig. 5).

Сначала логическое устройство контроллера 10 проверяет выполнение условия (1).First, the logic device of the controller 10 verifies the fulfillment of condition (1).

Figure 00000001
Figure 00000001

Где:Where:

Yc - текущее показание датчика пути;Y c - current reading of the path sensor;

Yb - координата начала трубы;Y b - coordinate of the beginning of the pipe;

Ye - координата конца трубы.Y e is the coordinate of the end of the pipe.

Если условие (1) истинно, то помещают в буфер слежения контроллера 10 пару характеризующих действительное пространственное положение точки сварного шва значений 〈Xc, Yc〉, где Хс - текущая координата середины сварного шва по поперечной оси, a Yc - текущее показание датчика пути по продольной оси. Подобным образом постепенно накапливают в буфере слежения данные о координатах линии сварного шва на участке длиной от сканера-профилемера 5 до последнего дефектоскопического преобразователя 4.If condition (1) is true, then a pair of values контроллера X c , Y c 〉 characterizing the actual spatial position of the weld point of the weld is placed in the tracking buffer of controller 10, where X c is the current coordinate of the middle of the weld along the transverse axis, and Y c is the current reading track sensor along the longitudinal axis. In a similar way, data on the coordinates of the line of the weld in a length from the scanner profiler 5 to the last flaw detector 4 is gradually accumulated in the tracking buffer.

В процессе этого контроллер 10 также проверяет истинность условий (2).In the process, the controller 10 also checks the validity of the conditions (2).

Figure 00000002
Figure 00000002

Где:Where:

Yc - текущее показание датчика пути;Y c - current reading of the track sensor;

Yi - координата дефектоскопического преобразователя i относительно датчика пути, причем i=1, 2, …,N, где N - общее число дефектоскопических преобразователей;Y i is the coordinate of the flaw detector i relative to the path sensor, and i = 1, 2, ..., N, where N is the total number of flaw detectors;

Yb - координата начала трубы;Y b - coordinate of the beginning of the pipe;

Ye - координата конца трубы.Y e is the coordinate of the end of the pipe.

Для установки с тремя дефектоскопическими преобразователями 2, 3 и 4 выражение (2) приводят к следующей совокупности независимых неравенств:For installation with three flaw detectors 2, 3 and 4, expression (2) leads to the following set of independent inequalities:

Figure 00000003
Figure 00000003

Первое неравенство относится к преобразователю 2, второе неравенство относится к преобразователю 3, а третье неравенство относится к преобразователю 4. При выполнении неравенства в отношении соответствующего дефектоскопического преобразователя контроллер 10 вычисляет величину ΔХ1, характеризующую отклонение центра рабочей зоны данного преобразователя от нормального положения Х0, принятого за начало оси X. Например, для вычисления ΔХ3 преобразователя 4 (фиг. 2), сначала определяют его координату Yj как разницу между текущим показанием датчика пути 6 и суммой величин Y1, Y2 и Y3, затем в буфере слежения находят пару 〈Xj, Yj〉 по ключевому значению Yj и извлекают значение Xj, после чего вычисляют разность Xj-Х0 и принимают ее за ΔХ3. Множество значений ΔX3(t), где t - время, характеризует кривую движения преобразователя 4. Логическое устройство подает команду на вход блока формирования управляющих воздействий, выходной сигнал которого поступает на вход силового привода 9 для смещения преобразователя 4 на величину ΔХ3 с целью такой коррекции позиции оси центра его рабочей зоны, чтобы данная ось совпала с геометрической линией сварного шва. Аналогичные действия выполняют в отношении преобразователей 2 и 3.The first inequality relates to transducer 2, the second inequality relates to transducer 3, and the third inequality relates to transducer 4. When the inequality is met with respect to the corresponding flaw detector, the controller 10 calculates a quantity ΔX 1 characterizing the deviation of the center of the working area of this transducer from the normal position X 0 , taken as the beginning of the X axis. For example, to calculate ΔX 3 of the transducer 4 (Fig. 2), first determine its coordinate Y j as the difference between the current reading yes the path 6 and the sum of the values Y 1 , Y 2 and Y 3 , then in the tracking buffer find a pair 〈X j , Y j 〉 by the key value Y j and extract the value X j , after which the difference X j -X 0 is calculated and accepted her for ΔX 3 . The set of values ΔX 3 (t), where t is the time, characterizes the motion curve of the transducer 4. The logic device sends a command to the input of the control actions generation unit, the output signal of which is fed to the input of the power drive 9 to offset the transducer 4 by the amount ΔX 3 with the aim of correction of the position of the axis of the center of its working area so that this axis coincides with the geometric line of the weld. Similar actions are performed with respect to converters 2 and 3.

Как следствие независимого управления положением дефектоскопических преобразователей 2-4 индивидуальными силовыми приводами 7-9 в процессе последовательного неразрушающего контроля зоны сварного шва обеспечивается постоянство такого расположения всех указанных преобразователей относительно линии сварного шва, что траектории движения всех дефектоскопических преобразователей устройства совпадают с формой линии продольной оси контролируемого сварного шва, благодаря чему достигается высокая достоверность последовательного неразрушающего контроля зоны сварного шва, даже если пространственное расстояние между рабочими зонами дефектоскопических преобразователей многократно превышает величину отклонения сварного шва от заданной линии.As a result of independent control of the position of flaw detectors 2-4 by individual power drives 7-9 during the sequential non-destructive testing of the weld zone, the location of all these converters relative to the line of the weld is ensured that the paths of all flaw detectors of the device coincide with the line shape of the longitudinal axis of the controlled weld, due to which a high reliability of consistent control depleting the weld zone, even if the spatial distance between the working areas penetrant transducers greatly exceeds the amount of deviation from the desired weld seam line.

В альтернативном варианте выполнения установки многоканальный узел слежения вместо буфера содержит три линии задержки, например цифровые. При этом приводы 7-9 связаны с блоком формирования управляющих воздействий контроллера 10 через указанные линии задержки. В процессе контроля вычисляют ΔХ для сварного шва в точке под сканером-профилемером 5. В момент времени t0 сварной шов на уровне сканера-профилемера 5 отклоняется от прямой линии и приобретает вид кривой А (фиг. 6), при этом величина ΔХ становится отличной от нуля. Контроллер 10 подает управляющие воздействия приводам 7-9 для корректирующего перемещения преобразователей 2-4 на одинаковую величину ΔХ, но с разными временными задержками, величины которых вычисляют как отношение расстояния между сканером-профилемером 5 и соответствующим дефектоскопическим преобразователем к известной постоянной скорости V перемещения установки относительно объекта контроля. В результате траектория В движения преобразователя 2 начинает в точности повторять форму продольной оси сварного шва в момент времени t1, а траектории С, D преобразователей 3, 4 в моменты t2 и t3 соответственно. Таким образом каждая пара первичных электро-акустических преобразователей будет сдвинута в поперечном направлении в тот момент, когда она окажется в области изменения положения сварного шва. В результате поперечное положение каждого преобразователя 2-4 в каждый момент движения вдоль сварного шва на трубе 19 соответствует оси сварного шва в данной точке, что обеспечивает совпадение рабочей зоны дефектоскопического преобразователя и зоны сварного шва.In an alternative embodiment, the installation of a multi-channel tracking node instead of a buffer contains three delay lines, for example digital. In this case, the actuators 7-9 are connected to the control actions generating unit of the controller 10 through the indicated delay lines. In the control process, ΔX is calculated for the weld at the point under the profiler scanner 5. At time t 0, the weld at the level of the profiler scanner 5 deviates from a straight line and takes the form of curve A (Fig. 6), and the ΔX value becomes excellent from zero. The controller 10 provides control actions to the actuators 7-9 for correcting the movement of the transducers 2-4 by the same value ΔX, but with different time delays, the values of which are calculated as the ratio of the distance between the profiler scanner 5 and the corresponding flaw detector to the known constant speed V of the installation relative to object of control. As a result, the motion path B of the transducer 2 begins to exactly repeat the shape of the longitudinal axis of the weld at time t 1 , and the path C, D of the transducers 3, 4 at times t 2 and t 3, respectively. Thus, each pair of primary electro-acoustic transducers will be shifted in the transverse direction at the moment when it is in the region of the change in the position of the weld. As a result, the transverse position of each transducer 2-4 at each moment of movement along the weld on the pipe 19 corresponds to the axis of the weld at this point, which ensures the coincidence of the working area of the flaw detector and the zone of the weld.

Вариант устройства с буфером слежения является предпочтительным, так как определение величины корректирующего перемещения не зависит от скорости V перемещения установки относительно объекта контроля, что позволяет исключить ошибки, вызванные отклонением скорости V в процессе контроля от заданного значения, и достичь максимально возможной достоверности дефектоскопического контроля.A variant of the device with a tracking buffer is preferable, since the determination of the value of the corrective movement does not depend on the speed V of the installation relative to the test object, which eliminates errors caused by the deviation of the speed V during the control from the set value and achieves the maximum possible reliability of the inspection.

Claims (3)

1. Устройство для последовательного неразрушающего контроля зоны сварного шва, содержащее дефектоскопические преобразователи для неразрушающего контроля зоны сварного шва и функциональный узел слежения с датчиком сварного шва, отличающееся тем, что функциональный узел слежения включает индивидуальные силовые приводы дефектоскопических преобразователей и контроллер, причем дефектоскопические преобразователи установлены в ряд, а датчик сварного шва связан со всеми силовыми приводами через контроллер.1. A device for sequential non-destructive testing of the weld zone, containing flaw detectors for non-destructive testing of the weld zone and a functional tracking unit with a weld sensor, characterized in that the functional tracking unit includes individual power drives of the flaw detectors and a controller, the flaw detectors being installed in row, and the weld sensor is connected to all power drives through the controller. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что контроллер состоит из запоминающего устройства с буфером слежения, выполненного с возможностью хранения координат линии сварного шва.2. The device according to claim 1, characterized in that the controller consists of a storage device with a tracking buffer, configured to store the coordinates of the line of the weld. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что силовые приводы дефектоскопических преобразователей функционального узла связаны с контроллером посредством линий задержек.3. The device according to claim 1, characterized in that the power drives of the flaw detectors of the functional unit are connected to the controller via delay lines.
RU2019107131U 2019-03-13 2019-03-13 Device for sequential non-destructive testing of the weld zone RU194298U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019107131U RU194298U1 (en) 2019-03-13 2019-03-13 Device for sequential non-destructive testing of the weld zone

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019107131U RU194298U1 (en) 2019-03-13 2019-03-13 Device for sequential non-destructive testing of the weld zone

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU194298U1 true RU194298U1 (en) 2019-12-05

Family

ID=68834640

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019107131U RU194298U1 (en) 2019-03-13 2019-03-13 Device for sequential non-destructive testing of the weld zone

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU194298U1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1415389A (en) * 1972-03-02 1975-11-26 Nippon Steel Corp Automatic supersonic flaw detector
SU1226304A1 (en) * 1984-12-27 1986-04-23 Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт По Монтажным И Специальным Строительным Работам Device for displacement of flaw detector transducers
RU2172954C2 (en) * 1997-04-29 2001-08-27 Шабуневич Виктор Иванович Process of flaw detection inspection of pipe-lines and gear for its implementation
US20070144262A1 (en) * 2005-12-22 2007-06-28 Aznar Daniel R System and method for inspecting spot weld
CN104535651A (en) * 2014-12-30 2015-04-22 南阳汉冶特钢有限公司 Portable automatic flaw detection device and automatic flow detection method

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1415389A (en) * 1972-03-02 1975-11-26 Nippon Steel Corp Automatic supersonic flaw detector
SU1226304A1 (en) * 1984-12-27 1986-04-23 Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт По Монтажным И Специальным Строительным Работам Device for displacement of flaw detector transducers
RU2172954C2 (en) * 1997-04-29 2001-08-27 Шабуневич Виктор Иванович Process of flaw detection inspection of pipe-lines and gear for its implementation
US20070144262A1 (en) * 2005-12-22 2007-06-28 Aznar Daniel R System and method for inspecting spot weld
CN104535651A (en) * 2014-12-30 2015-04-22 南阳汉冶特钢有限公司 Portable automatic flaw detection device and automatic flow detection method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8365602B2 (en) Weld seam tracking system using phased array ultrasonic devices
JP5312033B2 (en) Method and apparatus for evaluating the joint location of a workpiece
US5161413A (en) Apparatus and method for guided inspection of an object
EP2088427B1 (en) Follow-up device for detecting flaw of pipe and automatic flaw detection apparatus of pipe employing it
JP2844541B2 (en) Method and apparatus for laterally positioning a member moving along a rail
CN104646799B (en) A kind of electric arc tracking testing system based on laser tracker and method
US7594439B2 (en) Method and device for ultrasonic testing of a workpiece having an uneven surface
CN110773841B (en) Trajectory tracking method for welding
CN112858483B (en) Phased array probe scanning track self-correcting system and method
JP5868198B2 (en) Ultrasonic flaw detection apparatus and ultrasonic flaw detection method for welds
US20180067085A1 (en) Method for inspecting a weld seam
RU2629687C1 (en) Automatic ultrasonic tester
WO2005099954A2 (en) Welding apparatus and methods for using ultrasonic sensing
Vasilev et al. Feed forward control of welding process parameters through on-line ultrasonic thickness measurement
RU194298U1 (en) Device for sequential non-destructive testing of the weld zone
CN110988132A (en) Welding seam single-side TOFD detection method
RU2686801C1 (en) Optical measuring device
JP2006138672A (en) Method of and device for ultrasonic inspection
JPS6342744B2 (en)
JPS61160053A (en) Ultrasonic flaw detection test
RU2376596C2 (en) Method of automated ultrasonic inspection of sheets
JP5118339B2 (en) Ultrasonic flaw detection apparatus and method
KR102361020B1 (en) Apparatus for automatic welding process that can track the welding target line
CN113804757B (en) Automatic flaw detector
JP4327938B2 (en) Measuring method for unwelded length of corner joint