RU2534448C1 - Способ контроля зоны термического влияния сварных соединений - Google Patents
Способ контроля зоны термического влияния сварных соединений Download PDFInfo
- Publication number
- RU2534448C1 RU2534448C1 RU2013128161/28A RU2013128161A RU2534448C1 RU 2534448 C1 RU2534448 C1 RU 2534448C1 RU 2013128161/28 A RU2013128161/28 A RU 2013128161/28A RU 2013128161 A RU2013128161 A RU 2013128161A RU 2534448 C1 RU2534448 C1 RU 2534448C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- weld
- signals
- acoustic emission
- zone
- heat
- Prior art date
Links
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
Использование: для контроля зоны термического влияния сварных соединений. Сущность изобретения заключается в том, что сварное соединение подвергают термическому воздействию, регистрируют сигналы акустической эмиссии и по их параметрам судят о качестве сварного соединения, при этом сигналы акустической эмиссии инициируют локальным термическим воздействием поочередно в точках контроля, расположенных на линии, перпендикулярной сварному шву, строят зависимость параметров данных сигналов для каждой контрольной точки от ее расстояния до сварного шва и по указанной зависимости оценивают размер зоны термического влияния как расстояние между наиболее удаленными от сварного шва контрольными точками, в которых значение суммарной энергии акустических сигналов ниже, чем в основном (не подвергнутом термическому влиянию при сварке) металле сварного соединения. Технический результат: обеспечение возможности оценки размеров зоны термического влияния и контроль структурного состояния металла в данной зоне сварных соединений. 1 ил.
Description
Изобретение относится к неразрушающему контролю качества сварных соединений, в частности контролю структурного состояния сварного соединения сплавов и оцениванию размеров зоны термического влияния сварного соединения.
Известны методы определения механических свойств сварных соединений в целом и их отдельных участков, а также наплавленного металла, которые указаны в ГОСТ 6996-66 (изд. 1997 г). Данным стандартом предусмотрены следующие методы испытаний:
- испытание на статическое (кратковременное) растяжение;
- испытание на статический изгиб;
- испытание на ударный изгиб;
- испытание на стойкость против механического старения.
Недостатком данных методов является то, что они относятся к классу так называемых «разрушаемых» испытаний и не пригодны для контроля качества сварных соединений металлоконструкций, находящихся в эксплуатации.
Необходимо отметить, что указанным стандартом также предусмотрен метод испытаний, который может быть использован для контроля сварных соединений конструкций, находящихся в эксплуатации, а именно измерение твердости металла различных участков сварного соединения и наплавленного металла. Данный метод позволят оценить структурные нарушения металла в зоне термического влияния сварных соединений, учитывая зависимость твердости металлов и сплавов от их структурного состояния.
Известны также иные способы контроля сварных соединений, основанные на зависимости твердости металлов и сплавов в зоне термического влияния сварных соединений от их структурного состояния: патент на изобретение РФ №2296319, МПК G01N 27/80, G01N 27/83, 2006.
Однако контроль сварных соединений, основанный на измерении твердости, имеет существенный недостаток, а именно, в данном случае создаются локальные нарушения поверхности исследуемых изделий, что является недопустимым для отдельных образцов техники (например, ракетно-космической).
Для исключения указанного недостатка разработан способ контроля сварных соединений, при котором в процессе сварки на стадии формирования и охлаждения сварного шва выполняют акустико-эмиссионный контроль (патент на изобретение РФ №2102740, МПК G01N 29/04, 1998).
Однако данный способ не позволяет оценивать размеры зоны термического влияния и выполнять контроль в данной зоне структурного состояния металла после охлаждения или после термической обработки сварного соединения.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ контроля качества сварных соединений, выполненных диффузионной сваркой. В данном случае контроль осуществляется при регистрации сигналов акустической эмиссии, возникающих в материале шва при термическим воздействии на него (Авторское свидетельство №1496467, МПК G01N 29/14, 1994 г.).
Указанный способ имеет следующие недостатки:
- данный способ пригоден только для сварных соединений, выполненных диффузионной сваркой;
- для реализации данного способа требуется выполнение испытания всей конструкции на термическое воздействие;
- способ не позволяет оценить размеры зоны термического влияния сварного соединения и выполнить контроль структурного состояния в ней до и после термической обработки сварного соединения.
Для исключения указанных недостатков при выполнении контроля зоны термического влияния сварных соединений возможно использование зависимости энергии акустико-эмиссионных сигналов от плотности распределения дислокаций в металлах и сплавах, что позволяет оценить их структурное состояние (Шпорт В.И. Пластическая деформация и разрушение металлических материалов авиационной техники. - М.: Машиностроение - 1, 2004. - 256 с., глава 2).
Целью изобретения является создание способа контроля сварных соединений, обеспечивающего следующие технические результаты:
- исключение локального разрушения поверхности контролируемого сварного соединения;
- исключение общего термического воздействия на исследуемую конструкцию;
- оценивание размеров зоны термического влияния и контроль структурного состояния металла в данной зоне сварных соединений, выполненных любым видом сварки.
Эти технические результаты в способе контроля сварных соединений, при котором осуществляется термическое воздействие на контролируемое соединение, где основными информативными признаками о качестве соединения являются регистрируемые сигналы акустической эмиссии, достигаются тем, что в качестве таковых информативных признаков используется суммарная энергия сигналов акустической эмиссии, инициированных движением дислокаций в термостесненном состоянии при локальном нагреве исследуемой области.
Для этого после выполнения сварного соединения и его полного остывания (что обеспечивает окончательное формирование структурного состояния в зоне термического влияния) к испытуемой зоне локально подводится тепловая энергия (например, прикладывается стержень паяльника с узким жалом). Возникновение градиента температур в испытуемой зоне за счет термостеснения материала станет причиной образования в нем напряженно-деформированного состояния. Это в свою очередь будет причиной движения дислокаций, которые будут сопровождаться акустико-эмиссионными сигналами. Путем измерения суммарной энергии акустико-эмиссионных сигналов, инициированных движением дислокаций, выполняется контроль структурного состояния металла и оценивается размер зоны термического влияния сварного соединения.
В зоне термического влияния сварного соединения, где структура металлов и сплавов имеет неравновесный характер и не обеспечивается требуемая пластичность (наблюдается повышенная хрупкость), по причине искажения кристаллической решетки, движение дислокаций будет ограничено и, как следствие, энергия акустико-эмиссионного сигнала будет ниже. В зоне с равновесной структурой, вне зоны термического влияния, где обеспечивается требуемая пластичность, искажение кристаллической решетки минимально, движение дислокаций и энергия акустико-эмиссионных сигналов, инициированных ими, будут выше.
Способ контроля зоны термического влияния осуществляется следующим образом.
Сварное соединение подвергают термическому воздействию локально, поочередно в каждой точке контроля, приспособлением для точечного нагрева. Точки контроля должны находится на линии, перпендикулярной сварному шву. Расстояния между данными точками должно составлять от 3 до 5 мм. Контроль необходимо выполнять в обе стороны от сварного шва.
Преобразователь (датчик), регистрирующий сигналы акустической эмиссии, необходимо устанавливать на расстоянии 10 мм от контрольной точки приспособления для нагрева. В ходе нагрева регистрируются сигналы акустической эмиссии, осуществляется их обработка, а именно суммирование энергии всех пришедших сигналов при нагреве контрольной точки. После сбора указанных данных строится зависимость суммарной энергии акустико-эмиссионных сигналов каждой контрольной точки от ее расстояния от сварного шва. По указанной зависимости оценивается размер зоны термического влияния. Он определяется как расстояние между наиболее удаленными от сварного шва контрольными точками, в которых значение суммарной энергии акустических сигналов ниже, чем в основном (не подвергнутому термическому влиянию при сварке) металле сварного соединения.
Структурное состояние металла контролируется по значению суммарной энергии акустико-эмиссионных сигналов. Чем она ниже, тем более неравновесной (искаженной) является структура.
Реализация данного способа обеспечивается еще и тем, что при создании напряженно-деформированного состояния методом локального нагрева, акустическое воздействие (дополнительный шум) от оборудования будет минимальным. Это позволяет повысить порог чувствительности прибора, регистрирующего акустико-эмиссионный сигнал, и повысить достоверность метода.
Суть изобретения заключается в локальном нагреве от внешнего источника исследуемой области сварного соединения с одновременным регистрированием возникающих при этом акустико-эмиссионных сигналов, инициированных движением дислокаций. Оценивание размера зоны термического влияния и контроль структурного состояния конструкционного материала в ней осуществляется при анализе значения энергии данных сигналов.
Данный способ позволяет достичь указанные цели изобретения. На рисунке показана зависимость энергии акустико-эмиссионного сигнала, инициированного локальным нагревом в контрольных точках сварного соединения с различным структурным состоянием стали 30ХГСА, от их расстояния от сварного шва. Зона термического влияния в данном случае составляет около 20 мм (по 10 мм в каждую сторону от сварного шва). Там же показана зависимость суммарной энергии акустических сигналов от структурного состояния стали 30ХГСА:
- 2×106 мкс×мкв - для неравновесной структуры (до термообработки);
- 2,6×106 мкс×мкв - для более равновесной структуры (после термообработки).
Таким образом, данный способ может быть использован при контроле сварных соединений металлоконструкций при их эксплуатации. Он позволяет оценивать размер зоны термического влияния и структурное состояние сварных соединений, выполненных любым видом сварки, исключает повреждение поверхности изделия и не требует общего термического воздействия на исследуемую конструкцию.
Claims (1)
- Способ неразрушающего контроля зоны термического влияния сварного соединения, заключающийся в том, что сварное соединение подвергают термическому воздействию, регистрируют сигналы акустической эмиссии и по их параметрам судят о качестве сварного соединения, отличающийся тем, что сигналы акустической эмиссии инициируют локальным термическим воздействием поочередно в точках контроля, расположенных на линии, перпендикулярной сварному шву, строят зависимость параметров данных сигналов для каждой контрольной точки от ее расстояния до сварного шва и по указанной зависимости оценивают размер зоны термического влияния как расстояние между наиболее удаленными от сварного шва контрольными точками, в которых значение суммарной энергии акустических сигналов ниже, чем в основном (не подвергнутом термическому влиянию при сварке) металле сварного соединения.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013128161/28A RU2534448C1 (ru) | 2013-06-19 | 2013-06-19 | Способ контроля зоны термического влияния сварных соединений |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013128161/28A RU2534448C1 (ru) | 2013-06-19 | 2013-06-19 | Способ контроля зоны термического влияния сварных соединений |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2534448C1 true RU2534448C1 (ru) | 2014-11-27 |
Family
ID=53383057
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2013128161/28A RU2534448C1 (ru) | 2013-06-19 | 2013-06-19 | Способ контроля зоны термического влияния сварных соединений |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2534448C1 (ru) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2573707C1 (ru) * | 2015-03-13 | 2016-01-27 | Открытое Акционерное Общество "Российские Железные Дороги" | Способ контроля качества сварки |
| RU2641616C1 (ru) * | 2016-08-31 | 2018-01-18 | Федеральное государственное бюджетное военное образовательное учреждение высшего образования "Военно-космическая академия имени А.Ф. Можайского" Министерства обороны Российской Федерации | Устройство для контроля сварных соединений |
| RU2647401C1 (ru) * | 2016-12-07 | 2018-03-15 | Открытое Акционерное Общество "Научно-Исследовательский Институт Стали" (Оао "Нии Стали") | Способ испытания образцов сварных соединений твердых материалов (варианты) |
| RU2653955C1 (ru) * | 2017-07-28 | 2018-05-15 | Дмитрий Олегович Буклешев | Способ определение наличия и координат напряжений в околошовных зонах трубопроводов методом измерения скорости прохождения ультразвуковой волны |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU705330A1 (ru) * | 1978-06-05 | 1979-12-25 | Предприятие П/Я Р-6378 | Способ контрол качества сварных соединений |
| SU794505A1 (ru) * | 1979-03-05 | 1981-01-07 | Предприятие П/Я Р-6378 | Устройство дл определени коор-диНАТ РАзВиВАющиХС дЕфЕКТОВ |
| SU1221587A1 (ru) * | 1984-06-19 | 1986-03-30 | Предприятие П/Я Р-6378 | Способ контрол качества сварных соединений |
| SU1422138A1 (ru) * | 1987-03-23 | 1988-09-07 | Институт Электросварки Им.Е.О.Патона | Способ контрол качества сварных соединений |
| RU2478947C1 (ru) * | 2011-11-10 | 2013-04-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный горный университет" (МГГУ) | Способ контроля качества материалов методом акустической эмиссии |
-
2013
- 2013-06-19 RU RU2013128161/28A patent/RU2534448C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU705330A1 (ru) * | 1978-06-05 | 1979-12-25 | Предприятие П/Я Р-6378 | Способ контрол качества сварных соединений |
| SU794505A1 (ru) * | 1979-03-05 | 1981-01-07 | Предприятие П/Я Р-6378 | Устройство дл определени коор-диНАТ РАзВиВАющиХС дЕфЕКТОВ |
| SU1221587A1 (ru) * | 1984-06-19 | 1986-03-30 | Предприятие П/Я Р-6378 | Способ контрол качества сварных соединений |
| SU1422138A1 (ru) * | 1987-03-23 | 1988-09-07 | Институт Электросварки Им.Е.О.Патона | Способ контрол качества сварных соединений |
| RU2478947C1 (ru) * | 2011-11-10 | 2013-04-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный горный университет" (МГГУ) | Способ контроля качества материалов методом акустической эмиссии |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2573707C1 (ru) * | 2015-03-13 | 2016-01-27 | Открытое Акционерное Общество "Российские Железные Дороги" | Способ контроля качества сварки |
| RU2641616C1 (ru) * | 2016-08-31 | 2018-01-18 | Федеральное государственное бюджетное военное образовательное учреждение высшего образования "Военно-космическая академия имени А.Ф. Можайского" Министерства обороны Российской Федерации | Устройство для контроля сварных соединений |
| RU2647401C1 (ru) * | 2016-12-07 | 2018-03-15 | Открытое Акционерное Общество "Научно-Исследовательский Институт Стали" (Оао "Нии Стали") | Способ испытания образцов сварных соединений твердых материалов (варианты) |
| RU2653955C1 (ru) * | 2017-07-28 | 2018-05-15 | Дмитрий Олегович Буклешев | Способ определение наличия и координат напряжений в околошовных зонах трубопроводов методом измерения скорости прохождения ультразвуковой волны |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Maalekian et al. | In situ measurement and modelling of austenite grain growth in a Ti/Nb microalloyed steel | |
| Vourna et al. | A novel approach of accurately evaluating residual stress and microstructure of welded electrical steels | |
| Jang et al. | Assessing welding residual stress in A335 P12 steel welds before and after stress-relaxation annealing through instrumented indentation technique | |
| RU2534448C1 (ru) | Способ контроля зоны термического влияния сварных соединений | |
| US20190145933A1 (en) | Methods of using nondestructive material inspection systems | |
| Huggett et al. | Phased array ultrasonic testing for post-weld and online detection of friction stir welding defects | |
| Vourna et al. | Correlation of magnetic properties and residual stress distribution monitored by X-ray and neutron diffraction in welded AISI 1008 steel sheets | |
| Hwang et al. | Acoustic emission characteristics of stress corrosion cracks in a type 304 stainless steel tube | |
| Behrens et al. | Acoustic emission technique for online monitoring during cold forging of steel components: a promising approach for online crack detection in metal forming processes | |
| Tan et al. | Development of a photomicroscope method for in situ damage monitoring under ultrasonic fatigue test | |
| Broberg et al. | Comparison of NDT–methods for automatic inspection of weld defects | |
| Uzun et al. | Application of ultrasonic waves in measurement of hardness of welded carbon steels | |
| Roemer et al. | Laser spot thermography of welded joints | |
| Souridi et al. | Simple digital image processing applied to thermographic data for the detection of cracks via eddy current thermography | |
| Zhu et al. | Study on probability of detection for fatigue cracks in sonic infrared imaging | |
| Naoe et al. | Temperature measurement for in-situ crack monitoring under high-frequency loading | |
| Ellwood et al. | Determination of the acoustoelastic coefficient for surface acoustic waves using dynamic acoustoelastography: An alternative to static strain | |
| Matthias et al. | Laser-ultrasonic austenite grain size measurements in low-carbon steels | |
| Ahmad et al. | Evaluation of magnetic flux leakage signals on fatigue crack growth of mild steel | |
| Bellanova et al. | A multidisciplinary strategy for the inspection of historical metallic tie-rods: the Milan Cathedral case study | |
| Mroz et al. | Setting discrete yield-stress sensors for recording early component loading using eddy-current array technology and induction thermography | |
| RU2641616C1 (ru) | Устройство для контроля сварных соединений | |
| Ahmad et al. | Evaluating effect of magnetic flux leakage signals on fatigue crack growth of mild steel | |
| Keyvani | Laser ultrasonic investigations of recrystallization and grain growth in cubic metals | |
| Khalid et al. | Assessment and characterization of welded mild steel (E-6013) using ultrasonic testing and Hilbert Huang transform |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150620 |