RU2626307C1 - Способ контроля сварных швов труб - Google Patents
Способ контроля сварных швов труб Download PDFInfo
- Publication number
- RU2626307C1 RU2626307C1 RU2016124622A RU2016124622A RU2626307C1 RU 2626307 C1 RU2626307 C1 RU 2626307C1 RU 2016124622 A RU2016124622 A RU 2016124622A RU 2016124622 A RU2016124622 A RU 2016124622A RU 2626307 C1 RU2626307 C1 RU 2626307C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- weld
- pipe
- wave
- water
- electromagnetic wave
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N22/00—Investigating or analysing materials by the use of microwaves or radio waves, i.e. electromagnetic waves with a wavelength of one millimetre or more
- G01N22/02—Investigating the presence of flaws
Abstract
Использование: для контроля сварных швов труб. Сущность изобретения заключается в том, что зондируют поверхность сварного шва трубы лучом и по принимаемому сигналу определяют предельные значения характеристик дефекта сварного шва по сравнению с нормативными параметрами, при этом трубу закрытыми торцами помещают вертикально в металлический цилиндрический сосуд с водой, возбуждают на поверхности сварного шва посредством микроволнового генератора электромагнитную волну и по времени огибания данной волной сварного шва производят контроль сварного шва. Технический результат: повышение эффективности контроля. 1 ил.
Description
Предлагаемое изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в системах управления технологическими процессами.
Известен способ ультразвукового контроля соединений по ультразвуковым изображениям (RU 2256172 С2, 10.07.2005). Согласно этому способу ультразвукового контроля сварных соединений труб сканируют ультразвуковым пучком сварной шов трубы, регистрируют эхо-сигналы, обрабатывают данные на компьютере, получают на дисплее двумерные ультразвуковые изображения и определяют места расположения дефектов в сварном соединении. Сканирование осуществляют ультразвуковым пучком поперек сварного шва. При реализации данного способа, ультразвуковые импульсы с ультразвукового преобразователя попадают на поверхность контролируемого изделия, в котором возбуждаются упругие колебания, отражающиеся от наружной и внутренней поверхности изделия, а также от различных неоднородностей. Принятые сигналы и координаты отражателей через генератор и усилитель и аналого-цифровой преобразователь (АЦП) попадают на блок управления, с которого поступают на блоки накопления и обработки персонального компьютера, где контролируемую зону изделия программно селектируют по времени пробега ультразвуковых импульсов на слои, анализируют комбинации сигналов от каждого слоя и преобразуют соответственно логической интерпретации результатов в цветовые коды, которые реконструируют в ультразвуковое изображение.
Недостатком этого способа является невысокая надежность из-за сложности процедур анализа ультразвуковых слоев и их преобразования в цветовые коды.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому способу является принятый автором за прототип способ ультразвукового контроля соединений труб малого диаметра (RU 2394235 С1, 10.07.2010). Сущность этого способа заключается в том, что сканируют ультразвуковым пучком с помощью выполненной в виде полукруга пьезопластины ультразвукового пьезоэлектрического преобразователя по профилю сварного шва трубы, регистрируют эхо-сигналы, обрабатывают данные в вычислительном блоке преобразователя, получают на дисплее двухмерные ультразвуковые изображения и определяют места расположения дефектов в сварном соединении, при этом сканирование производится путем поперечно-продольного перемещения пьезоэлектрического преобразователя с одной и другой стороны от сварного шва, шаг сканирования вдоль оси шва не должен превышать половины диаметра выполненной в виде полукруга пьезопластины ультразвукового пьезоэлектрического преобразователя, при этом скорость линейного перемещения пьезоэлектрического преобразователя при сканировании не должна превышать 100 мм/с, при появлении эхо-сигнала от возможного дефекта определяют его максимум и производят идентификацию путем выделения полезного сигнала на фоне ложных сигналов-помех, определяют предельные значения характеристик дефекта и сравнивают их с нормативными параметрами, сканирование продолжают выполнять без регистрации, если эквивалентная площадь дефекта не превышает контрольный уровень, и измеряют и регистрируют характеристики дефекта, если его эквивалентная площадь равна или превышает нормативный уровень.
Недостатком этого известного способа можно считать невысокую эффективность, связанную с выбором шага сканирования и скорости перемещения ультразвукового преобразователя.
Техническим результатом заявляемого технического решения является повышение эффективности контроля.
Технический результат достигается тем, что в способе контроля сварных швов, при котором зондируют поверхность сварного шва трубы лучом и по принимаемому сигналу определяют предельные значения характеристик дефекта сварного шва по сравнению с нормативными параметрами, трубу закрытыми торцами помещают вертикально в металлический цилиндрический сосуд с водой, возбуждают на поверхности сварного шва посредством микроволнового генератора электромагнитную волну и по времени огибания данной волной сварного шва производят контроль сварного шва.
Сущность заявляемого изобретения, характеризуемого совокупностью указанных выше признаков, состоит в том, что при зондировании поперек трубы со сварным швом электромагнитными волнами измерение времени огибания волной сварного шва дает возможность произвести контроль размеров сварного шва трубы.
Наличие в заявляемом способе совокупности перечисленных существующих признаков позволяет решить задачу контроля качества сварного шва трубы на основе измерения времени огибания волной сварного шва трубы с желаемым техническим результатом, т.е. повышением эффективности контроля.
На чертеже представлена функциональная схема устройства, реализующего предлагаемый способ.
Данное устройство содержит микроволновый генератор 1, элемент ввода электромагнитного сигнала к сварному шву трубы 2, элемент съема электромагнитного сигнала со сварного шва 3, измеритель времени 4, круглую трубу со сварным швом 5. На чертеже цифрой 6 обозначен металлический цилиндрический сосуд с водой.
Предлагаемый способ работает следующим образом. Способ основывается на использовании характеристик поверхностных электромагнитных волн. В данном случае поверхностная волна создастся поверхностью (наружной) сварного шва трубы и диэлектриком - водой (металлодиэлектрический волновод). Другими словами канализация электромагнитной волны будет осуществляться с помощью предающей линии, образованной радиальной наружной поверхностью трубы со сварным швом и водной поверхностью, окружающей трубу. Излучение энергии при этом вдоль трубы не происходит, поле как бы прижимается к сварному шву. Это прижимание тем значительнее, чем больше отношение высоты сварного шва к длине электромагнитной волны в свободном пространстве и чем выше диэлектрическая проницаемость воды (диэлектрической среды).
Прибегая к аналогии с замедляющими системами электромагнитных волн, данный металлодиэлектрический (металловодяной) волновод можно рассматривать как линию задержки, обеспечивающую замедление скорости распространения волны, бегущей по металловодяному волноводу по отношению к скорости распространения электромагнитной волны в свободном пространстве.
Из теории известно, что путем подбора диэлектрика, ограничившего наружную поверхность трубы со сварным швом, можно управлять степенью замедления электромагнитной волны. Так как сварной шов может иметь не гладкую форму, то коэффициенту замедления волны за счет воды добавится еще слабое замедление волны за счет ее прохождения по сварному шву. Следовательно, в рассматриваемом случае коэффициент замедления электромагнитной волны будет определяться за счет диэлектрической проницаемости воды и геометрическими размерами (высотой) сварного шва. Отсюда следует, что при постоянной величине диэлектрической проницаемости воды, эффект замедления электромагнитной волны за счет ее прохождения по сварному шву и ее прижимания к его поверхности, может быть использовано для диагностики высоты сварного шва трубы.
В общем виде коэффициент замедления электромагнитной волны зависит от отношения скорости распространения волны в свободном пространстве к скорости распространения волны в данной среде, которая в свою очередь связана с электромагнитными свойствами среды и отношением рабочей длины волны ее к критической длине волны. В силу этого с учетом диэлектрической проницаемости воды, величины νс - скорости распространения волны в свободном пространстве и при удалении от критической частоты, распространяющейся по металловодяному волноводу волны, можно оценить коэффициент замедления, т.е. скорость замедленной волны, распространяющейся в данном волноводе (без учета сварного шва). При наличии сварного шва на наружной поверхности трубы, как уже было отмечено выше, общее замедление волны незначительно увеличивается за счет обегания волной сварного шва.
В рассматриваемом случае, если обозначить через r наружный радиус трубы и через а высоту сварного шва, то для времени τ, за которое электромагнитная волна обегает сварной шов трубы, можно записать
τ=2π(r+а)/υс,
где υс - скорость распространяющейся по металловодяному волноводу волны (замедленной). Здесь принимается то, что замедление электромагнитной волны за счет воды на порядок сильнее, чем замедление волны за счет сварного шва. Поэтому замедлением волны за счет сварного шва можно пренебречь. Из приведенной формулы вытекает, что если измерить время распространения электромагнитной волны при ее прохождении через окружность трубы со сварным швом, то при известных значениях υс и r, можно определить высоту а сварного шва трубы. При этом предварительно необходимо рассчитать скорость замедляющей волны υс за счет электромагнитных свойств воды.
В соответствии с вышеизложенным для высоты сварного шва трубы можно записать
а=(τυс-2πr)/2π.
Устройство, реализующее предлагаемое техническое решение, работает следующим образом. Круглую металлическую трубу со сварным швом 5 помещают (вертикально) в металлический цилиндрический сосуд 6 с водой. После этого с выхода микроволнового генератора 1 колебания с помощью элемента ввода электромагнитного сигнала 2 направляют поперек на поверхность трубы со сварным швом. Далее электромагнитная волна, возбужденная на поверхности сварного шва, прижимается ко шву и распространяется по нему. В рассматриваемом случае данная поверхностная волна, огибая окружность круглой трубы со сварным швом, снимается с помощью элемента съема 3 и далее передается на вход измерителя времени 4. Здесь измеренное время, за которое поверхностная волна огибает окружность трубы со сварным швом, дальше используется для вычисления высоты сварного шва трубы. Места расположения элементов ввода и съема выбираются таким образом, чтобы элемент 2 направлял волну, например, по часовой стрелке вокруг трубы, а элемент 3 улавливал эту же волну после ее огибания окружности трубы со сварным швом. Кроме того, расстояние от точки ввода до точки съема электромагнитных волн принимается равным ширине сварного шва.
Для выявления дефекта сварного шва, измеренные значения высоты сварного шва трубы сравниваются с нормативными параметрами.
Согласно предлагаемому способу трубу целесообразно опускать в сосуд закрытыми торцами. Ввод и съем электромагнитной волны можно производить одним элементом, т.е. элементом, расположенным в центре шва (по ширине шва) и работающим как в режиме ввода сигнала, так и в режиме съема одновременно. В качестве диэлектрика, кроме воды, может быть использовано другое вещество с диэлектрической проницаемостью не менее 40 для образования поверхностной волны между поверхностями сварного шва и диэлектрика.
Таким образом, в предлагаемом техническом решении на основе дистанционного зондирования поверхности сварного шва круглой металлической трубы электромагнитными волнами и измерения времени огибания волной сварного шва трубы можно обеспечить повышение эффективности контроля сварных швов трубы.
Предлагаемое техническое решение успешно может быть использовано для решения задачи расчетной оценки прочности оборудования, работающего под избыточным давлением.
Claims (1)
- Способ контроля сварных швов труб, при котором зондируют поверхность сварного шва трубы лучом и по принимаемому сигналу определяют предельные значения характеристик дефекта сварного шва по сравнению с нормативными параметрами, отличающийся тем, что трубу закрытыми торцами помещают вертикально в металлический цилиндрический сосуд с водой, возбуждают на поверхности сварного шва посредством микроволнового генератора электромагнитную волну и по времени огибания данной волной сварного шва производят контроль сварного шва.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016124622A RU2626307C1 (ru) | 2016-06-21 | 2016-06-21 | Способ контроля сварных швов труб |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016124622A RU2626307C1 (ru) | 2016-06-21 | 2016-06-21 | Способ контроля сварных швов труб |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2626307C1 true RU2626307C1 (ru) | 2017-07-25 |
Family
ID=59495871
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016124622A RU2626307C1 (ru) | 2016-06-21 | 2016-06-21 | Способ контроля сварных швов труб |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2626307C1 (ru) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2196978C2 (ru) * | 2000-11-27 | 2003-01-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Севергазпром" ОАО "Газпром" | Способ неразрушающего контроля качества кольцевых сварных швов магистральных трубопроводов, находящихся под водой |
US20050072237A1 (en) * | 2001-09-05 | 2005-04-07 | David Paige | Pipeline inspection pigs |
RU2394235C1 (ru) * | 2009-04-09 | 2010-07-10 | ООО "Сервис-Центр-Автоматика" | Способ ультразвукового контроля сварных соединений труб малого диаметра |
RU2486502C2 (ru) * | 2011-06-07 | 2013-06-27 | Федеральное государственное учреждение "Научно-учебный центр "Сварка и контроль" при МГТУ им. Н.Э. Баумана" | Способ ультразвукового контроля труб |
CN203164137U (zh) * | 2013-02-06 | 2013-08-28 | 嘉兴市特种设备检测院 | 一种聚乙烯管道焊接接头的微波透射检测装置 |
RU158686U1 (ru) * | 2015-08-25 | 2016-01-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Технический центр контроля и диагностики - Атомкомплект" | Устройство контроля кольцевых сварных соединений трубопроводов |
-
2016
- 2016-06-21 RU RU2016124622A patent/RU2626307C1/ru active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2196978C2 (ru) * | 2000-11-27 | 2003-01-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Севергазпром" ОАО "Газпром" | Способ неразрушающего контроля качества кольцевых сварных швов магистральных трубопроводов, находящихся под водой |
US20050072237A1 (en) * | 2001-09-05 | 2005-04-07 | David Paige | Pipeline inspection pigs |
RU2394235C1 (ru) * | 2009-04-09 | 2010-07-10 | ООО "Сервис-Центр-Автоматика" | Способ ультразвукового контроля сварных соединений труб малого диаметра |
RU2486502C2 (ru) * | 2011-06-07 | 2013-06-27 | Федеральное государственное учреждение "Научно-учебный центр "Сварка и контроль" при МГТУ им. Н.Э. Баумана" | Способ ультразвукового контроля труб |
CN203164137U (zh) * | 2013-02-06 | 2013-08-28 | 嘉兴市特种设备检测院 | 一种聚乙烯管道焊接接头的微波透射检测装置 |
RU158686U1 (ru) * | 2015-08-25 | 2016-01-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Технический центр контроля и диагностики - Атомкомплект" | Устройство контроля кольцевых сварных соединений трубопроводов |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Felice et al. | Sizing of flaws using ultrasonic bulk wave testing: A review | |
Belanger | High order shear horizontal modes for minimum remnant thickness | |
JP5003275B2 (ja) | 管体の超音波探傷装置及び超音波探傷方法 | |
US20160299106A1 (en) | Systems and methods for using flexural modes in non-destructive testing and inspection | |
Ma et al. | The reflection of guided waves from simple dents in pipes | |
US9488623B2 (en) | Guided wave mode sweep technique for optimal mode and frequency excitation | |
McKee et al. | Volumetric imaging through a doubly-curved surface using a 2D phased array | |
Clough et al. | Characterisation of hidden defects using the near-field ultrasonic enhancement of Lamb waves | |
Shivaraj et al. | Ultrasonic circumferential guided wave for pitting-type corrosion imaging at inaccessible pipe-support locations | |
KR101251204B1 (ko) | 초음파 비파괴 검사 장치 및 초음파 비파괴 검사 방법 | |
Chen et al. | Ultrasonic inspection of curved structures with a hemispherical-omnidirectional ultrasonic probe via linear scan SAFT imaging | |
JP2009097942A (ja) | 非接触式アレイ探触子とこれを用いた超音波探傷装置及び方法 | |
Hayashi et al. | Rapid thickness measurements using guided waves from a scanning laser source | |
JP5567471B2 (ja) | 超音波検査方法及び超音波検査装置 | |
Cawley | Guided waves in long range nondestructive testing and structural health monitoring: Principles, history of applications and prospects | |
Draudvilienė et al. | Validation of dispersion curve reconstruction techniques for the A0 and S0 modes of Lamb waves | |
RU2626307C1 (ru) | Способ контроля сварных швов труб | |
Kolkoori et al. | Quantitative simulation of ultrasonic time of flight diffraction technique in 2D geometries using Huygens–Fresnel diffraction model: theory and experimental comparison | |
KR101826917B1 (ko) | 다중 채널 초음파를 이용한 장거리 배관 진단 방법 | |
JP5567472B2 (ja) | 超音波検査方法及び超音波検査装置 | |
Xiao et al. | Thin-plate imaging inspection using scattered waves cross-correlation algorithm and non-contact air-coupled transducer | |
Hesse et al. | A single probe spatial averaging technique for guided waves and its application to surface wave rail inspection | |
Trushkevych et al. | Calibration-free SH guided wave analysis for screening of wall thickness in steel with varying properties | |
CN112505152A (zh) | 一种薄板上裂纹缺陷的频散弯曲波检测成像方法 | |
Suresh et al. | Cut-Off Thickness Identification of Defects with Single and Two-Step Geometries Using SH1 Mode Conversion |