RU2091786C1

RU2091786C1 - Ultrasonic flaw detector

Info

Publication number: RU2091786C1
Application number: RU94027022A
Authority: RU
Inventors: В.Т. Пронякин; Н.К. Рыбаков
Original assignee: Всероссийский научно-исследовательский институт неорганических материалов им.акад.А.А.Бочвара
Priority date: 1994-07-18
Filing date: 1994-07-18
Publication date: 1997-09-27
Also published as: RU94027022A

Abstract

FIELD: nondestructive testing of materials and articles. SUBSTANCE: given flaw detector is fitted with unit of storage of amplitudes of ultrasonic cross-section profiles of standard and tested articles and unit compacting profiles placed between amplitude-digital converter and register and connected with second inputs to output of control unit. EFFECT: simplified design, expanded functional capabilities. 1 dwg

Description

Изобретение относится к ультразвуковой дефектоскопии материалов и изделий и может быть использовано в различных отраслях промышленности для обеспечения качества продукции. The invention relates to ultrasonic inspection of materials and products and can be used in various industries to ensure product quality.

Известен ультразвуковой дефектоскоп, состоящий из механизма перемещения контролируемого изделия, соединенного с блоком управления, преобразователей, подключенных к генератору и усилителю, выходы которых подключены к селектору, связанному через амплитудно-цифровой преобразователь с регистратором (Бадалян В.Г. Базулин Е.Г. Вопилкин А.Х. и др. Компьютерная система ультразвукового контроля с когерентной обработкой данных "Авгур 2.1". Дефектоскопия, N 7, 1993, с.3). Этот ультразвуковой дефектоскоп позволяет получать изображение дефектов с оценкой их размеров. An ultrasonic flaw detector is known, consisting of a mechanism for moving a controlled product connected to a control unit, transducers connected to a generator and amplifier, the outputs of which are connected to a selector connected via an amplitude-to-digital converter to a recorder (Badalyan V.G. Bazulin E.G. Vopilkin A.Kh. et al. Computer system of ultrasonic testing with coherent data processing "Augur 2.1". Flaw detection, N 7, 1993, p.3). This ultrasonic flaw detector allows you to get an image of defects with an assessment of their size.

Недостатком этого устройства является получение изображения дефекта и оценка его размеров после проведения сканирования, что снижает производительность контроля. Кроме того, этот ультразвуковой дефектоскоп не позволяет отстроиться от мешающих импульсов, возникающих на изделиях со сложным профилем, например на оребренных трубах диаметром менее 15 мм. The disadvantage of this device is to obtain an image of the defect and evaluate its size after scanning, which reduces the performance of the control. In addition, this ultrasonic flaw detector does not allow detuning from interfering pulses arising on products with a complex profile, for example, on finned tubes with a diameter of less than 15 mm.

Известен также ультразвуковой дефектоскоп контроля бурильных труб, имеющих неровности на верхней поверхности, состоящий из преобразователей, генератора, усилителей, соединенных с селектором (Джерики Г.К. Гульянец Г.М. Блошицин В. А. Методы проверки утяжеленных бурильных труб. Дефектоскопия, N 1, 1979, с.108). Здесь контроль осуществляется с переменным углом падения от 52 до 58^o. Недостатком этого дефектоскопа является наличие неконтролируемых зон около неровностей трубы, от которых отражаются мешающие сигналы, а также невозможность контроля изделий более сложного профиля, например, многогранного профиля, и оребренных труб на продольные дефекты, при контроле которых возникает много мешающих импульсов, не позволяющих осуществить контроль этим дефектоскопом.Also known is an ultrasonic flaw detector for monitoring drill pipes having bumps on the upper surface, consisting of transducers, a generator, amplifiers connected to a selector (Jerichi G.K. Gulianets G.M. Bloshitsin V.A. Test Methods for Weighted Drill Pipes. Flaw Detection, N 1, 1979, p. 108). Here control is carried out with a variable angle of incidence from 52 to 58 ^o . The disadvantage of this flaw detector is the presence of uncontrolled zones near the pipe irregularities, from which interfering signals are reflected, as well as the inability to control products of a more complex profile, for example, a multifaceted profile, and ribbed pipes for longitudinal defects, during the control of which there are many interfering pulses that do not allow monitoring this flaw detector.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому ультразвуковому дефектоскопу является выбранный в качестве прототипа ультразвуковой дефектоскоп, состоящий из механизма перемещения контролируемого изделия, соединенного с блоком управления, преобразователей, подключенных к генератору и усилителю, выходы которых соединены с селектором, связанным через амплитудно-цифровой преобразователь с регистратором ( патент N 2006854, Пронякин В.Т. Ультразвуковой дефектоскоп автоматизированного контроля внешних и подповерхностных дефектов стержневых и трубчатых изделий, БИ N 2, 1994). При контроле этим дефектоскопом контролируемое изделие вращают вокруг оси и озвучивают ультразвуковым лучом, перемещающимся поперек со скоростью, обеспечивающей расстояние между точками ввода ≅0,5 ширины ультразвукового пучка и озвучивание всех точек периметра под углами от 0^o до 90^o с дискретностью не более 7^o. Этот ультразвуковой дефектоскоп позволяет получать символические ультразвуковые изображения объектов контроля, которые искажаются при наличие внешних и внутренних дефектов, что и является критерием качества.The closest in technical essence to the proposed ultrasonic flaw detector is an ultrasonic flaw detector selected as a prototype, consisting of a mechanism for moving a controlled product connected to a control unit, transducers connected to a generator and amplifier, the outputs of which are connected to a selector connected via an amplitude-to-digital converter with registrar (patent N 2006854, Pronyakin V.T. Ultrasonic flaw detector for automated control of external and subsurface defects rod and tubular products, BI N 2, 1994). When checking with this flaw detector, the item to be inspected is rotated around its axis and is voiced by an ultrasonic beam moving across at a speed that provides a distance between the entry points of ≅0.5 of the width of the ultrasonic beam and the sound of all points of the perimeter at angles from 0 ^o to 90 ^o with a resolution of not more than 7 ^o . This ultrasonic flaw detector allows you to obtain symbolic ultrasound images of objects under inspection that are distorted in the presence of external and internal defects, which is a quality criterion.

Недостатком известного ультразвукового дефектоскопа является относительно малая производительность контроля и относительно сложная конструкция сканирующего устройства, имеющего узел изменения угла ввода ультразвуковых колебаний. A disadvantage of the known ultrasonic flaw detector is the relatively low control performance and the relatively complex design of the scanning device having a node for changing the input angle of ultrasonic vibrations.

Основной технической задачей изобретения является повышение производительности контроля и упрощение конструкции ультразвукового дефектоскопа. The main technical objective of the invention is to increase the control performance and simplify the design of an ultrasonic flaw detector.

Поставленная задача решается тем, что ультразвуковой дефектоскоп содержит последовательно соединенные блок памяти амплитуд ультразвукового поперечного профиля эталона и контролируемого изделия и блок сравнения профилей, включенные между амплитудно-цифровым преобразователем и регистратором, вторые входы которых соединены с блоком управления. The problem is solved in that the ultrasonic flaw detector contains a serially connected memory unit for the amplitudes of the ultrasonic transverse profile of the standard and the product under test and a profile comparison unit connected between the amplitude-to-digital converter and the recorder, the second inputs of which are connected to the control unit.

Совместное использование в предлагаемом ультразвуковом дефектоскопе упомянутых выше известных и отличительных признаков позволит получить новый технический результат, заключающийся в повышении производительности контроля и упрощения конструкции ультразвукового дефектоскопа. The joint use in the proposed ultrasonic flaw detector of the aforementioned well-known and distinctive features will allow to obtain a new technical result, which consists in increasing the control performance and simplifying the design of the ultrasonic flaw detector.

На чертеже представлена функциональная блок-схема ультразвукового дефектоскопа, содержащего преобразователи 1,2,3, подключенные к генератору 5 и усилителю 6, выходы которых соединены с селектором 7, связанным через амплитудно-цифровой преобразователь 8 и блоки памяти 9 и сравнения профилей 10, включенными между амплитудно-цифровым преобразователем 8 и регистратором 13, вторые входы которых соединены с блоком управления 11, соединенным с механизмом перемещения 12 изделия 4. Стрелками указаны направления перемещения и вращения изделия. The drawing shows a functional block diagram of an ultrasonic flaw detector containing transducers 1,2,3 connected to a generator 5 and an amplifier 6, the outputs of which are connected to a selector 7 connected via an amplitude-to-digital converter 8 and memory units 9 and profiles comparison 10, included between the amplitude-digital converter 8 and the recorder 13, the second inputs of which are connected to the control unit 11 connected to the movement mechanism 12 of the product 4. The arrows indicate the direction of movement and rotation of the product.

Ультразвуковой дефектоскоп работает следующим образом. Ultrasonic flaw detector operates as follows.

Контролируемое изделие 4 приводится во вращение и перемещение механизмом 12, управляемым блоком управления 11, с которого поступают сигналы координат точек озвучивания в блок памяти 9. Излучаемые преобразователями 1, 2, 3 ультразвуковые импульсы попадают на поверхность изделия 4 под разными углами. Амплитуды отраженных сигналов от поверхности и подповерхностных дефектов воспринимаются преобразователями 1, 2, 3, усиливаются усилителем 6, селектируются селектором 7, преобразуются в цифровые коды амплитудно-цифровым преобразователем 8 и полученные ультразвуковые амплитудные профили поперечного сечения изделия запоминаются блоком памяти 9 и сравниваются блоком 10 сравнения с записанным ранее ультразвуковым профилем эталона. Наличие дефектов на поверхности или в подповерхностном слое изделия уменьшает или увеличивает амплитуду отраженного сигнала. Поэтому получаемые профили при наличии дефектов в изделии отличаются от эталонных, что фиксируется в реальном масштабе времени регистратором 13. The controlled product 4 is driven into rotation and displaced by a mechanism 12 controlled by the control unit 11, from which the coordinate signals of the sound points are sent to the memory unit 9. Ultrasonic pulses emitted from the transducers 1, 2, 3 reach the surface of the product 4 at different angles. The amplitudes of the reflected signals from the surface and subsurface defects are sensed by converters 1, 2, 3, amplified by an amplifier 6, selected by a selector 7, converted into digital codes by an amplitude-to-digital converter 8, and the resulting ultrasonic amplitude profiles of the cross section of the product are stored by the memory unit 9 and compared by the comparison unit 10 with the previously recorded ultrasonic profile of the standard. The presence of defects on the surface or in the subsurface layer of the product reduces or increases the amplitude of the reflected signal. Therefore, the resulting profiles in the presence of defects in the product differ from the reference ones, which is recorded in real time by the recorder 13.

В зависимости от геометрии изделия число преобразователей может быть увеличено или уменьшено с таким расчетом, чтобы недопустимые дефекты надежно выявлялись. Depending on the geometry of the product, the number of transducers can be increased or decreased so that unacceptable defects are reliably detected.

Таким образом применение неподвижных преобразователей и запись в память упрощенных ультразвуковых поперечных профилей позволяют не только увеличить производительность контроля, но и существенно упростить конструкцию дефектоскопа. Thus, the use of fixed transducers and recording in memory of simplified ultrasonic transverse profiles allows not only to increase the control performance, but also significantly simplify the design of the flaw detector.

Предложенный ультразвуковой дефектоскоп проверен на действующем макете, состоящем из 3-х канального электронного блока, 3 преобразователей, 3-х канальных блоков памяти и сравнения, блока управления, регистратора и механизма перемещения изделий. Испытания проводились на шестигранных прутках и оребренных трубах диаметром от 4 до 20 мм. На поверхностях изделий наносились точечные и протяженные дефекты глубиной от 30 до 150 мкм. Результаты экспериментов подтвердили выявляемость этих дефектов независимо от их ориентации. Составленная программа управления позволила отбраковывать изделия в реальном масштабе времени. Имелась возможность наблюдать на экране дисплея местоположение и длину дефектов. The proposed ultrasonic flaw detector was tested on a valid layout consisting of 3-channel electronic unit, 3 transducers, 3-channel memory and comparison units, control unit, recorder and product moving mechanism. The tests were carried out on hexagonal rods and finned tubes with a diameter of 4 to 20 mm. Point and extended defects with a depth of 30 to 150 μm were applied on the surfaces of the products. The experimental results confirmed the detectability of these defects, regardless of their orientation. The compiled control program made it possible to reject products in real time. It was possible to observe the location and length of defects on the display screen.

Использование предлагаемого ультразвукового дефектоскопа механизированного контроля стержневых и трубчатых изделий позволяет по сравнению с существующими дефектоскопами получить:
а) увеличение производительности контроля в 3 5 раз;
б) упрощение конструкции дефектоскопов, что существенно снизит стоимость контроля и расширит возможность применения в промышленных условиях.Using the proposed ultrasonic flaw detector of mechanized control of rod and tubular products allows, in comparison with existing flaw detectors, to obtain:
a) increase in the productivity of control in 3-5 times;
b) simplification of the design of flaw detectors, which will significantly reduce the cost of inspection and expand the possibility of application in industrial conditions.

Claims

An ultrasonic flaw detector containing a generator, ultrasonic transducers connected to its output, serially connected amplifier, the inputs of which are connected to ultrasonic transducers, a selector, the second input of which is connected to the generator output, an amplitude-to-digital transducer and recorder, a movement mechanism for the controlled product and a unit connected to it control, characterized in that it is equipped with series-connected memory unit of amplitudes of ultrasonic transverse profile profile and the product being monitored and the profile comparing unit connected between the amplitude-to-digital converter and the recorder and second inputs connected to the output of the control unit.