RU2548692C1 - Method of increasing reliability of ultrasonic nondestructive flaw-detective control - Google Patents
Method of increasing reliability of ultrasonic nondestructive flaw-detective control Download PDFInfo
- Publication number
- RU2548692C1 RU2548692C1 RU2013148397/11A RU2013148397A RU2548692C1 RU 2548692 C1 RU2548692 C1 RU 2548692C1 RU 2013148397/11 A RU2013148397/11 A RU 2013148397/11A RU 2013148397 A RU2013148397 A RU 2013148397A RU 2548692 C1 RU2548692 C1 RU 2548692C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- product
- defect
- load
- ultrasonic
- crack
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
Description
Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION
Изобретение относится к способам испытаний и эксплуатационного ультразвукового контроля изделий в рамках системы планово-предупредительных ремонтов, в частности для оценки показателей качества изделия по результатам неразрушающего контроля. Изобретение может применяться в транспорте, атомной и традиционной энергетике, машиностроении, авиации, судостроении, нефтехимии, нефте-, газо- и продуктопроводах, сельскохозяйственных машинах и других областях техники.The invention relates to methods for testing and operational ultrasonic testing of products as part of a preventive maintenance system, in particular for evaluating product quality indicators based on the results of non-destructive testing. The invention can be applied in transport, nuclear and traditional energy, engineering, aviation, shipbuilding, petrochemicals, oil, gas and product pipelines, agricultural machinery and other technical fields.
Уровень техникиState of the art
Из уровня техники известно большое количество способов неразрушающего контроля изделий.The prior art there are a large number of methods of non-destructive testing of products.
Так, известен, в частности, способ неразрушающего контроля, раскрытый в ГОСТ 17410-78 «Контроль неразрушающий. Трубы металлические бесшовные цилиндрические. Методы ультразвуковой дефектоскопии». Данный известный способ предполагает настройку чувствительности дефектоскопа по стандартным образцам. Недостатком способа является то, что не учитывается реальное раскрытие дефекта в ходе эксплуатации изделия.So, in particular, the non-destructive testing method disclosed in GOST 17410-78 “Non-destructive testing. Seamless metallic cylindrical pipes. Methods of ultrasonic flaw detection ". This known method involves tuning the sensitivity of the flaw detector according to standard samples. The disadvantage of this method is that it does not take into account the actual disclosure of the defect during operation of the product.
В качестве прототипа принят известный способ неразрушающего контроля изделий, раскрытый в ГОСТ 14782-86 «Контроль неразрушающий. Соединения сварные. Методы ультразвуковые». Недостатком способа также является то, что не учитывается реальное раскрытие дефекта в ходе эксплуатации изделия.As a prototype adopted the well-known method of non-destructive testing of products, disclosed in GOST 14782-86 "Non-destructive testing. Welded joints. Ultrasound methods. " The disadvantage of this method is that it does not take into account the actual disclosure of the defect during operation of the product.
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
Задача, которую решает данное изобретение, состоит в создании способа контроля эксплуатационных качеств изделий, обладающего улучшенными характеристиками.The problem that this invention solves is to create a method of controlling the performance of products with improved characteristics.
Технический результат, на достижение которого направлено данное изобретение, заключается в том, что оно позволяет осуществлять ультразвуковой контроль качества изделий (на стадии выходного заводского контроля или во время эксплуатации) с более высокой достоверностью, что позволит своевременно выявить опасные дефекты, выполнить ремонт изделия и повысить надежность эксплуатации.The technical result to which this invention is directed is that it allows us to carry out ultrasonic quality control of products (at the stage of factory outlet control or during operation) with higher reliability, which will allow us to identify dangerous defects in time, repair the product and increase reliability of operation.
Способ повышения достоверности ультразвукового неразрушающего дефектоскопического контроля изделия состоит в том, что для изделия определяют критерии отбраковки, выбирают прибор для проведения ультразвукового контроля с частотой ультразвука f, при этом определяют длину волны λ конкретного метода ультразвукового контроля по формуле λ=с/f, где с - скорость звука в материале изделия,A way to increase the reliability of ultrasonic non-destructive non-destructive inspection of a product is that rejection criteria are determined for the product, an instrument for ultrasonic testing with an ultrasound frequency f is selected, and a wavelength λ of a specific ultrasonic inspection method is determined by the formula λ = c / f, where c - the speed of sound in the material of the product,
определяют критические и допустимые размеры дефекта в изделии;determine the critical and acceptable dimensions of the defect in the product;
определяют величину δ увеличения гипотетического дефекта, превышающую значение 0,25λ;determining a magnitude δ of an increase in a hypothetical defect in excess of 0.25λ;
определяют величину нагрузки, которую необходимо приложить к изделию для увеличения раскрытия гипотетического дефекта на величину, обеспечивающую отражение ультразвуковой волны от дефекта;determine the amount of load that must be applied to the product to increase the disclosure of a hypothetical defect by an amount that ensures reflection of the ultrasonic wave from the defect;
прикладывают необходимую нагрузку к изделию и проводят при этой нагрузке ультразвуковой контроль изделия.apply the necessary load to the product and perform ultrasonic testing of the product at this load.
Частный вариант осуществления способа характеризуется также тем, что в качестве критериев отбраковки принимают допустимые размеры несплошностей материала изделия, в частности трещин.A particular embodiment of the method is also characterized by the fact that as the criteria for rejection, allowable sizes of discontinuities of the material of the product, in particular cracks, are taken.
Частный вариант осуществления способа характеризуется также тем, что в качестве дефекта рассматривают трещину, а за величину δ увеличения дефекта принимают величину раскрытия трещины.A particular embodiment of the method is also characterized in that a crack is considered as a defect, and the crack opening value is taken as the defect increase value δ.
Частный вариант осуществления способа характеризуется также тем, что определяют величину нагрузки р, которую необходимо приложить к изделию для обеспечения раскрытия гипотетической трещины, нагружают изделие давлением, превышающим р на 5%, затем нагрузку снижают до величины р, и при этой нагрузке проводят контроль.A particular embodiment of the method is also characterized in that they determine the magnitude of the load p, which must be applied to the product to ensure the opening of a hypothetical crack, load the product with a pressure exceeding p by 5%, then reduce the load to p, and at this load control is carried out.
Отличительной особенностью данного способа является то, что перед проведением ультразвукового контроля изделие нагружают нагрузкой, достаточной для раскрытия гипотетического дефекта в месте контроля до величины, которая обеспечила бы отражение ультразвуковой волны от дефекта и сделала его выявляемым.A distinctive feature of this method is that before carrying out ultrasonic testing, the product is loaded with a load sufficient to expose a hypothetical defect at the inspection site to a value that would ensure reflection of the ultrasonic wave from the defect and make it detectable.
Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings
На ФИГ.1 показан стандартный образец СО-2 в соответствии с ГОСТ 14782-86.Figure 1 shows a standard sample of CO-2 in accordance with GOST 14782-86.
На ФИГ.2 показан стандартный образец для трубопровода в соответствии с ГОСТ 17410-78.Figure 2 shows a standard sample for the pipeline in accordance with GOST 17410-78.
На ФИГ.3 показана схематизация дефекта в трубопроводе эллипсом с полуосями α и с.FIG. 3 shows a schematic diagram of a defect in a pipeline with an ellipse with semiaxes α and c.
На ФИГ.4 показана совокупность дефектов критических и допустимых размеров.Figure 4 shows a set of defects of critical and permissible sizes.
На ФИГ.5 показано раскрытие δ трещины длиной а под действием напряжений σ.FIG. 5 shows the opening δ of a crack of length a under stress σ.
Осуществление изобретенияThe implementation of the invention
Достоверность УЗК зависит от возможности выявить дефект, что в свою очередь, зависит от разрешающей способности акустического исследования. Способности выявлять дефекты определяется длиной λ звуковой волны, которая в свою очередь зависит от частоты f ввода акустических колебаний в исследуемый объект (деталь или элемент конструкции).The reliability of ultrasonic testing depends on the ability to identify a defect, which in turn depends on the resolution of the acoustic study. The ability to detect defects is determined by the wavelength λ of the sound wave, which in turn depends on the frequency f of input of acoustic vibrations into the object under study (part or structural element).
Чем больше частота, тем меньше длина волны. Эффект возникает из-за того, что при размере препятствия меньше четверти длины волны, отражения колебаний практически не происходит, и волна «не видит» препятствие. Поэтому, как правило, частоту ультразвуковой волны стремятся повышать. С другой стороны, при повышении частоты колебаний быстро растет их затухание, что сокращает возможную область контроля. Практическим компромиссом стали частоты в диапазоне от 0,5 до 10 МГц.The higher the frequency, the shorter the wavelength. The effect arises due to the fact that when the size of the obstacle is less than a quarter of the wavelength, reflection of vibrations practically does not occur, and the wave “does not see” the obstacle. Therefore, as a rule, they seek to increase the frequency of the ultrasonic wave. On the other hand, with an increase in the oscillation frequency, their attenuation rapidly increases, which reduces the possible control area. The practical compromise was the frequency in the range from 0.5 to 10 MHz.
Выявляемость дефекта при прочих равных условиях зависит от его типа. Наилучшим образом выявляются плоские дефекты технологической природы: непровары, несплавления, поры, расслоения и другие дефекты типа трещин, ориентированные перпендикулярно контролируемой поверхности. Ширина раскрытия таких дефектов в определенных пределах не влияет на их выявляемость (20-30 мкм), однако выявляемость очень плотных трещин резко уменьшается. Такое явление, например, характерно для закалочных трещин (Ермолов И.Н., Останин Ю.А. Методы и средства неразрушающего контроля качества. -М.: Высшая школа, 1988. Неразрушающий контроль металлов и изделий. Справочник).Detectability of a defect, all other things being equal, depends on its type. Flat defects of a technological nature are best detected: lack of fusion, incomplete fusion, pores, delaminations and other defects such as cracks oriented perpendicular to the surface being monitored. The width of the opening of such defects within certain limits does not affect their detection (20-30 μm), however, the detection of very dense cracks decreases sharply. Such a phenomenon, for example, is characteristic of quenching cracks (Ermolov I.N., Ostanin Yu.A. Methods and means of non-destructive quality control. -M .: Higher school, 1988. Non-destructive control of metals and products. Handbook).
Плохо выявляются также трещины эксплуатационной природы, прежде всего трещины усталости, так как эти трещины при отсутствии нагрузки охлопываются (закрываются) и практически не имеют раскрытия.Cracks of an operational nature are also poorly identified, especially fatigue cracks, since these cracks clap (close) in the absence of load and practically have no opening.
В процессе эксплуатации технологические поверхностные дефекты могут забиваться плотными отложениями, например окислами железа при эксплуатации сталей в водных средах. Происходит сцепление поверхностей дефекта с окислами, что также делает такие дефекты плохо выявляемыми.During operation, technological surface defects can become clogged with dense deposits, for example, iron oxides during the operation of steels in aqueous media. The surfaces of the defect adhere to oxides, which also makes such defects poorly detectable.
На практике данное свойство ультразвукового контроля не учитывается, что приводит к снижению его достоверности. По данным программы PISC, а также другим исследованиям (см., например, Аркадов Г.В., Гетман А.Ф., Родионов А.Н. Надежность оборудования и трубопроводов АЭС и оптимизация их жизненного цикла, -М.: Энергоатомиздат, 2010, Гурвич А.К. «Надежность дефектоскопического контроля как надежность комплекса «Дефектоскоп-оператор-среда», Дефектоскопия, 1992 г., №3, с.5-13), известно, что практически во всех случаях неразрушающего контроля имеется существенная вероятность пропуска дефектов больших размеров, существенно превышающих допустимые размеры. На практике оказывается, что практически всегда после неразрушающего контроля и устранения выявленных дефектов в изделии еще остаются дефекты. Именно эти оставшиеся дефекты в конечном итоге и определяют качество и надежность изделия.In practice, this property of ultrasonic testing is not taken into account, which leads to a decrease in its reliability. According to the PISC program, as well as other studies (see, for example, Arkadov G.V., Getman A.F., Rodionov A.N. Reliability of equipment and pipelines of nuclear power plants and optimization of their life cycle, -M .: Energoatomizdat, 2010 , Gurvich AK “Reliability of flaw detection control as the reliability of the complex“ Flaw detector-operator-medium ”, Flaw detection, 1992, No. 3, p.5-13), it is known that in almost all cases of non-destructive testing there is a significant probability of missing defects of large sizes, significantly exceeding the permissible sizes. In practice, it turns out that almost always after non-destructive testing and elimination of identified defects in the product, defects still remain. It is these remaining defects that ultimately determine the quality and reliability of the product.
В соответствии с ГОСТ 14782-86 (Контроль неразрушающий. Соединения сварные. Методы ультразвуковые.) настройка чувствительности приборов УЗК происходит на специальных так называемых стандартных образцах. На ФИГ.1 показана конструкция стандартного образца СО-2 в соответствии с ГОСТ 14782-86. Позициями на ФИГ.1 обозначены:In accordance with GOST 14782-86 (Non-destructive testing. Welded joints. Ultrasonic methods.) Sensitivity adjustment of ultrasonic testing devices takes place on special so-called standard samples. Figure 1 shows the design of the standard sample СО-2 in accordance with GOST 14782-86. The positions in FIG. 1 indicate:
1 - отверстие для определения угла ввода луча, ширины основного лепестка диаграммы направленности, условной и предельной чувствительности; 2 - отверстие для проверки мертвой зоны; 3 - преобразователь; 4 - блок из стали марки 20 или стали марки 3.1 - hole for determining the angle of input of the beam, the width of the main lobe of the radiation pattern, the conditional and ultimate sensitivity; 2 - hole for checking the dead zone; 3 - converter; 4 - block of
Данный стандартный образец СО-2 предписано применять для сталей. Этот образец применяют для определения условной чувствительности, мертвой зоны, погрешности глубиномера, угла α ввода луча, ширины основного лепестка диаграммы направленности, импульсного коэффициента преобразования при контроле соединений из малоуглеродистой и низколегированной сталей, а также для определения предельной чувствительности.This standard sample CO-2 is prescribed for use with steels. This sample is used to determine the conditional sensitivity, the dead zone, the depth gauge error, the angle α of the beam input, the width of the main lobe of the radiation pattern, the pulsed conversion coefficient for monitoring compounds of low-carbon and low alloy steels, and also to determine the ultimate sensitivity.
Образец СО-2 должен быть изготовлен из стали марки 20 или стали марки 3. Скорость распространения продольной волны в образце при температуре (20±5)°С должна быть равна (5900±59) м/с. Измеренное с погрешностью не хуже 0,5% значение скорости должно быть указано в паспорте на образец.Sample СО-2 should be made of steel of
При контроле соединений из металлов, отличающихся по акустическим характеристикам от малоуглеродистой и низколегированной сталей, для определения указанных выше характеристик, в том числе предельной чувствительности должен применяться стандартный образец СО-2А, который отличается от СО-2 только небольшими изменениями геометрических параметров.When monitoring compounds of metals that differ in acoustic characteristics from mild and low alloy steels, to determine the above characteristics, including ultimate sensitivity, a standard sample of СО-2A should be used, which differs from СО-2 only in small changes in geometric parameters.
До начала эксплуатации и во время эксплуатации ответственных изделий, например, в области атомной энергетики, в соответствии с нормативными документами, например, «Правила устройства и безопасной эксплуатации оборудования и трубопроводов атомных энергетических установок» ПНАЭГ-7-008-89; «Оборудование и трубопроводы атомных энергетических установок. Сварные соединения и наплавки. Правила контроля» ПНАЭГ-7-010-89, Госатомнадзор России, Энергоатомиздат, 1991 г., и другие, проводят неразрушающий контроль состояния изделий. При этом в эксплуатации, как правило, при каждом контроле, выявляют дефекты или технологической природы, или эксплуатационной. Это происходит в основном из-за недостаточной достоверности неразрушающего контроля, в том числе ультразвукового.Prior to and during operation of critical products, for example, in the field of nuclear energy, in accordance with regulatory documents, for example, “Rules for the Construction and Safe Operation of Equipment and Pipelines of Nuclear Power Plants” PNAEG-7-008-89; “Equipment and pipelines of nuclear power plants. Welded joints and surfacing. Control Rules ”PNAEG-7-010-89, Gosatomnadzor of Russia, Energoatomizdat, 1991, and others, conduct non-destructive testing of the condition of products. Moreover, in operation, as a rule, during each inspection, defects of either technological nature or operational are detected. This is mainly due to the lack of reliability of non-destructive testing, including ultrasound.
На ФИГ.2 показан другой стандартный образец, предусмотренный ГОСТ 17410-78 «Контроль неразрушающий. Трубы металлические бесшовные цилиндрические. Методы ультразвуковой дефектоскопии».Figure 2 shows another standard sample provided by GOST 17410-78 "Non-destructive testing. Seamless metallic cylindrical pipes. Methods of ultrasonic flaw detection ".
Как известно, в зависимости от частоты упругие волны подразделяют на инфразвуковые (с частотой до 20 Гц), звуковые (от 20 до 2·104 Гц), ультразвуковые (от 2·104 до 109 Гц) и гиперзвуковые (свыше 109 Гц). В практике ультразвуковой дефектоскопии металлов применяются ультразвуковые колебания частотой от 0,5-0,8 до 10 МГцAs you know, depending on the frequency, elastic waves are divided into infrasound (with a frequency of up to 20 Hz), sound (from 20 to 2 · 10 4 Hz), ultrasonic (from 2 · 10 4 to 10 9 Hz) and hypersonic (over 10 9 Hz). In the practice of ultrasonic flaw detection of metals, ultrasonic vibrations with a frequency of 0.5-0.8 to 10 MHz are used
Акустические (упругие) волны - распространяющиеся в упругой среде, порождают механические возмущения (деформации). Возмущения от источника передаются частицам среды, которые также начинают колебаться относительно своей точки равновесия. Эти колебания передаются соседним частицам, которые также начинают колебаться, затем колебания передаются все новым и новым частицам и в среде возникает упругая волна. Пространство, в котором распространяются упругие волны, - звуковое или акустическое поле. Упругие волны характеризуются следующими параметрами: длиной λ, частотой f и скоростью распространения с, которые связаны зависимостью λ=c/f.Acoustic (elastic) waves propagating in an elastic medium give rise to mechanical disturbances (deformations). Perturbations from the source are transmitted to the particles of the medium, which also begin to oscillate relative to their equilibrium point. These vibrations are transmitted to neighboring particles, which also begin to oscillate, then the vibrations are transmitted to more and more new particles and an elastic wave arises in the medium. The space in which elastic waves propagate is a sound or acoustic field. Elastic waves are characterized by the following parameters: length λ, frequency f, and propagation velocity c, which are related by the dependence λ = c / f.
Если раскрытие несплошности (дефекта) меньше четверти длины волны λ, то такая несплошность является прозрачной для ультразвуковой волны и не может быть выявлена УЗК. В то же время опытным путем установлено, что трещиноподобные дефекты с раскрытием 20-30 мкм могут быть обнаружены УЗК за счет слабого отраженного сигнала и дифракции берегов дефекта (трещины). Схематизация дефекта типа трещины показана на ФИГ.5.If the disclosure of a discontinuity (defect) is less than a quarter of the wavelength λ, then such a discontinuity is transparent to the ultrasonic wave and cannot be detected by ultrasonic testing. At the same time, it was experimentally established that crack-like defects with an opening of 20-30 μm can be detected by ultrasonic testing due to the weak reflected signal and diffraction of the defect banks (cracks). A schematic diagram of a crack type defect is shown in FIG. 5.
Перед проведением контроля для изделия определяют критерии отбраковки и выбирают дефектоскоп - прибор для проведения ультразвукового контроля с частотой ультразвука f. В качестве критериев отбраковки могут быть приняты допустимые размеры несплошностей материала изделия, в частности трещин. В качестве дефекта может быть рассмотрена трещина, а за величину δ увеличения дефекта принята величина раскрытия трещины.Before conducting the inspection, the rejection criteria are determined for the product and a flaw detector is selected - an instrument for conducting ultrasonic testing with an ultrasound frequency f. As criteria for rejection, acceptable dimensions of discontinuities in the material of the product, in particular cracks, can be taken. A crack can be considered as a defect, and the crack opening value is taken as the defect increase value δ.
Основная особенность данного способа ультразвукового неразрушающего дефектоскопического контроля состоит в том, что перед проведением контроля изделие нагружают нагрузкой, достаточной для раскрытия гипотетического дефекта (например, типа трещины) в месте контроля до величины, которая обеспечила бы отражение ультразвуковой волны от дефекта и сделала его выявляемым.The main feature of this method of ultrasonic non-destructive flaw detection is that before the inspection the product is loaded with a load sufficient to reveal a hypothetical defect (for example, a type of crack) at the inspection site to a value that would ensure reflection of the ultrasonic wave from the defect and make it detectable.
Для этого определяют длину волны λ конкретного метода ультразвукового контроля по формуле λ=c/f, где с - скорость звука в материале контролируемого изделия, f - частота дефектоскопа.To do this, determine the wavelength λ of a particular ultrasonic inspection method according to the formula λ = c / f, where c is the speed of sound in the material of the product being inspected, f is the frequency of the flaw detector.
Известными методами механики разрушения (например, см. монографию Аркадов Г.В., Гетман А.Ф., Родионов А.Н. -М.: Энергоатомиздат, 2010 г.) определяют допустимые и критические размеры αкр дефекта изделия (например, несплошностей материала), а также при необходимости другие характеристические размеры дефектов, например допустимые в эксплуатации размеры трещин для данного вида изделия; при этом для стадии изготовления и стадии эксплуатации могут быть различные допустимые размеры дефектов (ФИГ.4).Known methods of fracture mechanics (for example, see the monograph Arkadov G.V., Getman A.F., Rodionov A.N.-M .: Energoatomizdat, 2010) determine the allowable and critical dimensions α cr of a product defect (for example, discontinuities material), and also, if necessary, other characteristic sizes of defects, for example, crack sizes acceptable for use for a given type of product; however, for the manufacturing stage and the operation stage, there may be various allowable defect sizes (FIG. 4).
Определяют величину δ увеличения гипотетического дефекта (например, трещины), превышающую ¼ длины волны ультразвука (значение 0,25λ).The value δ of the increase in a hypothetical defect (for example, a crack) is determined that exceeds ¼ of the ultrasound wavelength (value 0.25λ).
Определяют напряжение, которое необходимо приложить к изделию для обеспечения необходимого раскрытия гипотетического дефекта (например, трещины), а также соответствующую этому напряжению нагрузку; δ=φ(σ, α? с), σ=Ψ(p), где α и с - геометрические характеристики дефекта, а р - нагрузка.Determine the voltage that must be applied to the product to ensure the necessary disclosure of a hypothetical defect (for example, cracks), as well as the load corresponding to this voltage; δ = φ (σ, α? s), σ = Ψ (p), where α and c are the geometric characteristics of the defect, and p is the load.
Прикладывают необходимую нагрузку к изделию и проводят при этой нагрузке ультразвуковой контроль изделия. В частном случае осуществления изобретения нагружают изделие нагрузкой, превышающей р на 5%, затем нагрузку снижают до величины р, и при этой нагрузке проводят контроль.The necessary load is applied to the product and ultrasonic testing of the product is carried out at this load. In the particular case of the invention, the product is loaded with a load exceeding p by 5%, then the load is reduced to a value of p, and at this load control is carried out.
Сбрасывают давление до нуля и по результатам контроля выполняют ремонт выявленных дефектов.Relieve pressure to zero and, according to the results of the inspection, repair the identified defects.
Изобретение иллюстрируется следующим примером.The invention is illustrated by the following example.
Имеется трубопровод внутренним диаметром D=800 мм? толщиной стенки S=34 мм из перлитной стали типа сталь 22К со скоростью звуковой волны с=5000 м/с (ФИГ.3). Используют дефектоскопический прибор с частотой ультразвуковой волны 8 МГц.Is there a pipeline with an inner diameter of D = 800 mm? the wall thickness S = 34 mm from pearlitic steel of the steel 22K type with the speed of the sound wave c = 5000 m / s (FIG. 3). A flaw detector with an ultrasonic wave frequency of 8 MHz is used.
Сталь 22К имеет скорость звука 5000 м/с, следовательно, длина волны ультразвука в этой стали равнаSteel 22K has a sound speed of 5000 m / s, therefore, the ultrasound wavelength in this steel is
λ=c/f=5000(м/с)/8000000(Гц)=0,62 мм.λ = c / f = 5000 (m / s) / 8000000 (Hz) = 0.62 mm.
Определяют размеры допустимых и критических несплошностей дефектов (типа трещин) для данного вида изделия. При этом для стадии изготовления и стадии эксплуатации могут быть различные допустимые размеры дефектов (ФИГ.4). Максимальная глубина допустимой несплошности в эксплуатации равна 13 мм, а опасные дефекты находятся в области размеров от 13 до 34 мм (по глубине). Проведем дальнейший расчет для недопустимого в эксплуатации дефекта глубиной α=33 мм.The sizes of permissible and critical discontinuities of defects (such as cracks) for a given type of product are determined. In this case, for the manufacturing stage and operation stage, there may be various permissible defects sizes (FIG. 4). The maximum depth of permissible operational discontinuity is 13 mm, and dangerous defects are in the range of sizes from 13 to 34 mm (in depth). We carry out a further calculation for an inadmissible defect with a depth of α = 33 mm.
Определяют величину раскрытия трещины δ, превышающую ¼ длины волны ультразвука: δ=0,25λ=0,25·0,62 мм=0,155 мм.The crack opening δ is determined to be greater than ¼ of the ultrasound wavelength: δ = 0.25λ = 0.25 · 0.62 mm = 0.155 mm.
Определяют напряжение, которое необходимо приложить к изделию для обеспечения необходимого раскрытия гипотетической трещины, а также соответствующую этому напряжению нагрузку; δ=Ψ(σ, α, с), σ=Ψ(р), где α и с - геометрические характеристики дефекта, а р - нагрузка. Для подповерхностной трещины глубиной α=33 мм раскрытие можно в первом приближении найти по формуле (см., например, Гетман А.Ф. «Концепция безопасности «течь перед разрушением» для сосудов и трубопроводов атомных станций». -М.: Энергоатомиздат, 1999 г., 250 стр.)Determine the stress that must be applied to the product to ensure the necessary opening of a hypothetical crack, as well as the load corresponding to this stress; δ = Ψ (σ, α, s), σ = Ψ (p), where α and c are the geometric characteristics of the defect, and p is the load. For a subsurface crack with a depth of α = 33 mm, the opening can be found, to a first approximation, by the formula (see, for example, Getman AF “Safety concept“ leak before failure ”for vessels and pipelines of nuclear power plants.” -M .: Energoatomizdat, 1999 g., 250 p.)
δ/2=σ·α/Е, или, проводя преобразования, получимδ / 2 = σ · α / E, or, carrying out the transformations, we obtain
σ=δ·Е/2а=0,155(мм)·20000(кг/мм2)/2·33 мм=50 кг/мм2=500 МПаσ = δ · E / 2a = 0.155 (mm) · 20,000 (kg / mm 2 ) / 2 · 33 mm = 50 kg / mm 2 = 500 MPa
Полученное напряжение очень велико и не может быть приложено к реальному трубопроводу, поэтому используем второй опытный критерий раскрытия 30 мкм. В этом случае получимThe resulting voltage is very large and cannot be applied to a real pipeline, therefore, we use the second experimental criterion for opening 30 μm. In this case we get
σ=δ·Е/2а=0,03(мм)·20000(кг/мм2)/2·33 мм=95 МПаσ = δ · E / 2a = 0.03 (mm) · 20,000 (kg / mm 2 ) / 2 · 33 mm = 95 MPa
Полученное напряжение 95 МПа является приемлемым, так как оно ниже допускаемого мембранного напряжения для этой стали, равного 146 МПа.The resulting stress of 95 MPa is acceptable, since it is below the permissible membrane stress for this steel, equal to 146 MPa.
Для получения мембранного напряжения 95 МПа в тонкостенном трубопроводе внутренним диаметром 800 мм и толщиной стенки 34 мм необходимо приложить давление р, равноеTo obtain a membrane stress of 95 MPa in a thin-walled pipeline with an inner diameter of 800 mm and a wall thickness of 34 mm, a pressure p equal to
р=95(МПа)·34(мм)·2/800(мм)=8,1 МПаp = 95 (MPa) 34 (mm) 2/800 (mm) = 8.1 MPa
Далее прикладывают необходимую нагрузку к изделию и проводят при этой нагрузке ультразвуковой контроль изделия. В качестве другого варианта, подают на трубопровод давление, превышающее на небольшую величину, например на 5%, давление 8,1 МПа (что необходимо для обеспечения безопасности операторов контроля), выдерживают при этом повышенном давлении трубопровод, затем снижают давление до 8,1 МПа и проводят при этом давлении ультразвуковой контроль изделия.Next, the necessary load is applied to the product and ultrasonic testing of the product is carried out at this load. As another option, the pressure is supplied to the pipeline by a small amount, for example by 5%, a pressure of 8.1 MPa (which is necessary to ensure the safety of control operators), the pipeline is maintained at this increased pressure, then the pressure is reduced to 8.1 MPa and ultrasonic testing of the product is carried out at this pressure.
После этого сравнивают полученные в результате контроля размеры дефектов с критическими размерами. После завершения контроля сбрасывают давление до нуля и по результатам контроля выполняют ремонт выявленных дефектов.After that, the dimensions of the defects obtained as a result of the control are compared with the critical sizes. After completion of the control, the pressure is reduced to zero and, according to the results of the control, the repair of the detected defects is performed.
Claims (4)
λ=c/f, где c - скорость звука в материале изделия,
определяют критические и допустимые размеры дефекта в изделии;
определяют величину раскрытия δ гипотетического дефекта, превышающую значение 0,25λ;
определяют величину нагрузки р, которую необходимо приложить к изделию для увеличения раскрытия гипотетического дефекта до величины δ, обеспечивающую отражение ультразвуковой волны от дефекта;
прикладывают необходимую нагрузку к изделию и проводят при этой нагрузке ультразвуковой контроль изделия.1. A way to increase the reliability of ultrasonic non-destructive inspection of the product, which consists in the fact that the criteria for rejection are determined for the product, a device is selected for ultrasonic testing with an ultrasound frequency f, characterized in that the wavelength λ of a particular ultrasonic inspection method is determined by the formula
λ = c / f, where c is the speed of sound in the material of the product,
determine the critical and acceptable dimensions of the defect in the product;
determine the magnitude of the disclosure δ of a hypothetical defect in excess of 0.25λ;
determine the magnitude of the load p, which must be applied to the product to increase the disclosure of the hypothetical defect to a value of δ, which ensures the reflection of the ultrasonic wave from the defect;
apply the necessary load to the product and perform ultrasonic testing of the product at this load.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013148397/11A RU2548692C1 (en) | 2013-10-30 | 2013-10-30 | Method of increasing reliability of ultrasonic nondestructive flaw-detective control |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013148397/11A RU2548692C1 (en) | 2013-10-30 | 2013-10-30 | Method of increasing reliability of ultrasonic nondestructive flaw-detective control |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2548692C1 true RU2548692C1 (en) | 2015-04-20 |
| RU2013148397A RU2013148397A (en) | 2015-05-10 |
Family
ID=53283343
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2013148397/11A RU2548692C1 (en) | 2013-10-30 | 2013-10-30 | Method of increasing reliability of ultrasonic nondestructive flaw-detective control |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2548692C1 (en) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1067431A1 (en) * | 1982-10-28 | 1984-01-15 | Запорожский Филиал Всесоюзного Научно-Исследовательского И Конструкторского Института "Цветметавтоматика" | Large-structure material ultrasonic flaw detection method |
| WO1995012123A1 (en) * | 1993-10-29 | 1995-05-04 | Uhp Corporation | Method and system for measuring fluid parameters by ultrasonic methods |
| RU2480741C1 (en) * | 2011-10-26 | 2013-04-27 | Общество с ограниченной ответственностью (ООО) "Чистые технологии СПб." | Method of nondestructive check of units in railway car trolleys and device for its realisation |
-
2013
- 2013-10-30 RU RU2013148397/11A patent/RU2548692C1/en active IP Right Revival
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1067431A1 (en) * | 1982-10-28 | 1984-01-15 | Запорожский Филиал Всесоюзного Научно-Исследовательского И Конструкторского Института "Цветметавтоматика" | Large-structure material ultrasonic flaw detection method |
| WO1995012123A1 (en) * | 1993-10-29 | 1995-05-04 | Uhp Corporation | Method and system for measuring fluid parameters by ultrasonic methods |
| RU2480741C1 (en) * | 2011-10-26 | 2013-04-27 | Общество с ограниченной ответственностью (ООО) "Чистые технологии СПб." | Method of nondestructive check of units in railway car trolleys and device for its realisation |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2013148397A (en) | 2015-05-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Alobaidi et al. | Applications of ultrasonic techniques in oil and gas pipeline industries: A review | |
| Na et al. | Underwater pipeline inspection using guided waves | |
| Zang et al. | Ultrasonic guided wave techniques and applications in pipeline defect detection: A review | |
| Lozev et al. | Evaluation of methods for detecting and monitoring of corrosion damage in risers | |
| Boukani et al. | On the performance of nondestructive testing methods in the hydroelectric turbine industry | |
| RU2548692C1 (en) | Method of increasing reliability of ultrasonic nondestructive flaw-detective control | |
| Hatanaka et al. | Ultrasonic creep damage detection by frequency analysis for boiler piping | |
| Memon | On detecting internal coating defects in pipes using EMAT | |
| Farley | 40 years of progress in NDT-History as a guide to the future | |
| Willems et al. | Qualification of a combined ultrasonic inspection tool for detection and sizing of circumferential weld cracks in offshore pipelines | |
| Ushakov et al. | To the question of assessing the sensitivity of ultrasonic testing of welded joints of energy industry objects | |
| Ding et al. | Application of Ultrasonic Guided Wave in LMPH Tube of Ethylene Cracking Furnace | |
| Balasubramaniam et al. | IMAGING HIDDEN CORROSION USING ULTRASONIC NON‐DISPERSIVE HIGHER ORDER GUIDED WAVE MODES | |
| Opačić et al. | Risk Assessment of Pressure Vessels by Using Fracture Mechanics and Advanced Ultrasonic Testing | |
| Bertoncini et al. | 3D characterization of defects in Guided Wave monitoring of pipework using a magnetostrictive sensor | |
| Liu et al. | Analysis of Detection Quality for Ultrasonic Guided Wave With L (0, 2) and T (0, 1) in the Pressure Pipe | |
| RU2529096C1 (en) | Method to increase gamma-percentage resource of product | |
| Dumrongkit et al. | Investigation of transfer correction for in-service inspection of coated steel welds using ultrasonic method | |
| Udell et al. | 1. General and reviews | |
| Shi et al. | Ultrasonic inspection of large diameter polyethylene pipe used in nuclear power plant | |
| Alobaidi | Application of Microwave and Ultrasonic Techniques for Defect Detection in Pipes | |
| Hirao et al. | Detection of Flaw and Corrosion | |
| Hennig et al. | Exceeding Limitations: Ultrasonic Crack Inspections Become Feasible for Liquid Natural Gases | |
| Zhang | Application of Nondestructive Testing in Inspection of Boiler and Pressure Vessel and Pressure Piping | |
| Matsui et al. | Basic Performance of Normal Incidence Method for Inspection of Middle Zone of Wall Thickness of LSAW Steel Pipes |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20151031 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20161110 |