RU2655048C1 - Device for ultrasonic examination of round stock and pipes - Google Patents

Device for ultrasonic examination of round stock and pipes Download PDF

Info

Publication number
RU2655048C1
RU2655048C1 RU2017121919A RU2017121919A RU2655048C1 RU 2655048 C1 RU2655048 C1 RU 2655048C1 RU 2017121919 A RU2017121919 A RU 2017121919A RU 2017121919 A RU2017121919 A RU 2017121919A RU 2655048 C1 RU2655048 C1 RU 2655048C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
ultrasonic
stator
axis
rotor
pipes
Prior art date
Application number
RU2017121919A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Андрей Васильевич Кириков
Павел Викторович Пашков
Владимир Александрович Щербаков
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Нординкрафт Санкт-Петербург"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "Нординкрафт Санкт-Петербург" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Нординкрафт Санкт-Петербург"
Priority to RU2017121919A priority Critical patent/RU2655048C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2655048C1 publication Critical patent/RU2655048C1/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/04—Analysing solids

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

FIELD: defectoscopy.
SUBSTANCE: use for ultrasonic examination of round stock and pipes. Essence of invention is that the device for ultrasonic examination of round stock and pipes comprises a stator, a rotor and ultrasonic transducers, wherein it further comprises at least one acoustic mirror disposed on the rotor, wherein at least one ultrasonic transducer is fixed to the stator, at least one ultrasonic transducer is located on the stator, directed so that the direction of its radiation/reception is almost parallel to the axis of the object under examination, the mirror is made in the form of at least one reflecting element, geometric shape of which corresponds to a specific measuring or defectoscopy task, ultrasonic transducers form at least one ring whose radiation/reception axis is almost parallel to the axis of the object under examination.
EFFECT: increased productivity of ultrasonic examination equipment, as well as simplified design.
4 cl, 10 dwg

Description

Изобретение относится к области неразрушающего контроля, а конкретно к области ультразвукового контроля цилиндрических изделий, например труб или круглого сортового проката.The invention relates to the field of non-destructive testing, and specifically to the field of ultrasonic testing of cylindrical products, such as pipes or round sections.

Широко известны устройства роторного типа для ультразвукового контроля объектов цилиндрической формы. Они содержат неподвижную часть (статор), размещенный в линии, транспортирующей объекты контроля, и вращающуюся часть (ротор), на которой закреплены ультразвуковые преобразователи (УП). Перед началом контроля ротор приводится во вращение, а внутрь устройства подается контактная жидкость (как правило, это вода), образующая при вращении своего рода «водяную трубу», внутрь которой вводится объект контроля (ОК). При этом, через вовлеченный во вращение водяной слой, создается акустический контакт между вращающимися ультразвуковыми преобразователями и ОК. Это устройство обеспечивает надежный ультразвуковой контроль цилиндрических изделий, который, вследствие вращения ультразвуковых преобразователей и поступательного перемещения ОК, осуществляется по спирали, плотность которой зависит от количества однотипных УП в системе, угловой скорости вращения ротора и скорости поступательного движения ОК.Rotary-type devices for the ultrasonic inspection of cylindrical objects are widely known. They contain a fixed part (stator), placed in a line transporting the objects of control, and a rotating part (rotor), on which ultrasonic transducers (UP) are fixed. Before starting the control, the rotor is rotated, and contact fluid (usually water) is supplied inside the device, which forms a kind of “water pipe” during rotation, into which the control object (OK) is introduced. At the same time, through the water layer involved in the rotation, an acoustic contact is created between the rotating ultrasonic transducers and OK. This device provides reliable ultrasonic control of cylindrical products, which, due to the rotation of ultrasonic transducers and translational movement of OK, is carried out in a spiral, the density of which depends on the number of similar UE in the system, the angular velocity of rotation of the rotor and the speed of translational movement of OK.

Недостатком известного устройства является обязательное наличие довольно сложного элемента, позволяющего обеспечить передачу полезных сигналов (зондирующих импульсов и принимаемых из объекта контроля сигналов) со статора на ротор и обратно. Этот элемент передачи сигналов (ЭПС), в свою очередь, ввиду своей громоздкости, ограничивает количество каналов передаваемой информации. Это обусловливает существенное ограничение производительности ультразвукового контроля. Это объясняется следующим.A disadvantage of the known device is the mandatory presence of a rather complex element, which allows for the transmission of useful signals (probe pulses and signals received from the control object) from the stator to the rotor and vice versa. This element of signal transmission (EPS), in turn, due to its bulkiness, limits the number of channels of transmitted information. This leads to a significant limitation in the performance of ultrasonic testing. This is explained by the following.

Обеспечение высокой сплошности ультразвукового контроля напрямую связано с уменьшением шага спирального сканирования. Поскольку количество каналов передачи информации ограничено ЭПС, а соответственно ограничено и число УП, то существенное уменьшение шага спирали возможно только за счет снижения скорости перемещения объекта контроля. Это означает снижение количества ОК в единицу времени, которое может быть проконтролировано.Ensuring high continuity of ultrasonic testing is directly related to the reduction of the spiral scan pitch. Since the number of information transmission channels is limited by EPS, and accordingly the number of UEs is also limited, a significant reduction in the spiral pitch is possible only by reducing the speed of movement of the control object. This means a reduction in the amount of OK per unit of time that can be monitored.

Вращение ультразвуковых преобразователей и связанных с ними разъемов, кабелей, элементов крепления и регулировки, наличие элементов передачи сигналов с ротора на статор и обратно, существенным и притом негативным образом сказывается на надежности устройства, его стоимости и стоимости его эксплуатации.Rotation of ultrasonic transducers and associated connectors, cables, mounting and adjustment elements, the presence of signal transmission elements from the rotor to the stator and vice versa, significantly and negatively affect the reliability of the device, its cost and the cost of its operation.

Целью настоящего изобретения является повышение производительности оборудования ультразвукового контроля, упрощение его конструкции, а также снижение его стоимости и эксплуатационных затрат.The aim of the present invention is to increase the performance of ultrasonic testing equipment, simplifying its design, as well as reducing its cost and operating costs.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для ультразвукового контроля круглого проката и труб, содержащем статор, ротор и ультразвуковые преобразователи, дополнительно включено по крайней мере одно акустическое зеркало, размещенное на роторе, а как минимум один ультразвуковой преобразователь закреплен на статоре.This goal is achieved by the fact that in the device for ultrasonic testing of round products and tubes containing a stator, a rotor and ultrasonic transducers, at least one acoustic mirror placed on the rotor is additionally included, and at least one ultrasonic transducer is mounted on the stator.

Указанная цель достигается и за счет того, что по крайней мере один ультразвуковой преобразователь, размещенный на статоре, закреплен таким образом, что направление его излучения/приема почти параллельно оси объекта контроля.This goal is achieved due to the fact that at least one ultrasonic transducer located on the stator is fixed in such a way that the direction of its radiation / reception is almost parallel to the axis of the control object.

Цель изобретения достигается и тем, что зеркало выполнено в виде по крайней мере одного отражающего элемента, геометрическая форма которого соответствует конкретной измерительной или дефектоскопической задаче.The purpose of the invention is achieved by the fact that the mirror is made in the form of at least one reflective element, the geometric shape of which corresponds to a specific measuring or defectoscopic task.

Достижению указанной цели способствует так же то, что ультразвуковые преобразователи образуют по крайней мере одно кольцо, ось излучения/приема которого почти параллельна оси объекта контроля.The achievement of this goal is also facilitated by the fact that the ultrasonic transducers form at least one ring, the radiation / reception axis of which is almost parallel to the axis of the test object.

Пример устройства приведен на Фиг. 1.An example device is shown in FIG. one.

Устройство содержит статор, состоящий из двух элементов 1 и 2, на котором закреплен кольцевой УП, и ротор 3, на котором закреплено акустическое зеркало (АЗ) 4. Ротор 3 приводится во вращение с помощью электромотора 5, соединенного с ним с помощью ремня 6. Вода в устройство подается с помощью штуцера 7. Ультразвуковые преобразователи 7 расположены по окружности и образуют кольцевой преобразователь 8 с количеством элементов и их размерами, определяемыми конструктором исходя из задачи контроля. Ход ультразвуковых лучей условно показан стрелками. Отверстия 9 и 10 служат для ввода в устройство объекта контроля 11, например прутка.The device comprises a stator, consisting of two elements 1 and 2, on which an annular UP is fixed, and a rotor 3, on which an acoustic mirror (AZ) is fixed 4. The rotor 3 is driven by an electric motor 5, connected to it by a belt 6. Water is supplied to the device using the nozzle 7. Ultrasonic transducers 7 are located around the circumference and form an annular transducer 8 with the number of elements and their sizes, determined by the designer based on the control task. The course of ultrasonic rays is conventionally shown by arrows. Holes 9 and 10 are used to enter the control object 11, for example, a bar, into the device.

Устройство работает следующим образом. Ротор 3 приводится во вращение с помощью электромотора 5, соединенного с ним с помощью ремня 6. Вода в устройство подается с помощью штуцера 7. За счет быстрого вращения ротора и возникающей при этом центробежной силы вода приобретает форму трубы. Объект контроля 11 подается в устройство с помощью, например, рольганга. УП 7 одновременно, по очереди, или в ином запрограммированном порядке излучают импульсы упругих колебаний в направлении АЗ 4. АЗ 4 поворачивает вектор направления распространения акустической энергии в сторону ОК 11, обеспечивая заданный угол встречи ультразвукового луча с поверхностью OK 11. Часть энергии ультразвукового луча войдет в ОК и, отразившись, например, от несплошности и/или противоположной стенки, вернется к УП7 по тому же пути. Таким образом, все сечение ОК будет проконтролировано. Поскольку ОК движется поступательно, то через какое-то время он окажется полностью проконтролированным.The device operates as follows. The rotor 3 is driven by an electric motor 5 connected to it by a belt 6. Water is supplied to the device by means of a nozzle 7. Due to the rapid rotation of the rotor and the resulting centrifugal force, the water takes the form of a pipe. The control object 11 is fed into the device using, for example, a roller table. UP 7 simultaneously, in turn, or in a different programmed order, emit pulses of elastic vibrations in the direction of AZ 4. AZ 4 rotates the acoustic energy propagation direction vector in the direction of OK 11, providing a predetermined angle of the ultrasound beam with the surface OK 11. Part of the energy of the ultrasonic beam will enter in OK and, reflected, for example, from a discontinuity and / or opposite wall, will return to UP7 along the same path. Thus, the entire OK section will be monitored. Since the OK moves progressively, after some time it will be completely controlled.

Примеры АЗ приведены на Фиг. 2-6. В общем случае, оно представляет собой кольцо с сечением в форме конуса. Угол наклона конуса определяет направление отраженного от него ультразвукового луча. На Фиг. 2 изображено кольцо 12, угол α отражающей поверхности которого равен 45°. Такое кольцо обеспечивает ввод ультразвука по нормали к поверхности ОК 11 и позволяет обнаруживать несплошности, как например, расслоения в стенках труб, осуществлять толщинометрию и т.д.Examples of AZ are shown in FIG. 2-6. In general, it is a ring with a section in the shape of a cone. The tilt angle of the cone determines the direction of the ultrasound beam reflected from it. In FIG. 2 shows a ring 12, the angle α of the reflective surface of which is 45 °. Such a ring provides ultrasound input normal to the surface of OK 11 and allows to detect discontinuities, such as delaminations in the walls of pipes, to perform thickness measurement, etc.

Фиг. 3 и 4 демонстрируют формы сечения кольца 13 и 14 для возбуждения/приема упругих колебаний под углом β и γ соответственно к поверхности ОК в плоскости, параллельной оси OK 11. Такая конфигурация позволяет обнаруживать поперечные по отношению к оси ОК дефекты.FIG. Figures 3 and 4 show the sectional shapes of the rings 13 and 14 for exciting / receiving elastic vibrations at an angle β and γ, respectively, to the OK surface in a plane parallel to the OK axis 11. This configuration makes it possible to detect defects transverse with respect to the OK axis.

Фиг. 5 демонстрирует зеркало со ступенчатой формой отражающей поверхности 15, позволяющей вводить ультразвук в ОК под любым заданным углом к его поверхности, в том числе, организовать обнаружение продольных по отношению к оси прутка дефектов. На Фиг. 6 приведено АЗ (зеркало-кольцо) 16, на котором сформированы зоны (секторы) с различным назначением отражающей поверхности. При вращении такого АЗ каждый УП будет периодически возбуждать в ОК волны различного направления.FIG. 5 shows a mirror with a stepped shape of the reflecting surface 15, which allows ultrasound to be introduced into the OC at any given angle to its surface, including the detection of defects longitudinal with respect to the axis of the rod. In FIG. Figure 6 shows the AZ (mirror-ring) 16, on which zones (sectors) with different purposes of the reflecting surface are formed. During the rotation of such a AZ, each UE will periodically excite waves of various directions in an OK.

Пример кольцевого ультразвукового преобразователя из 16 дискретных приемо-излучающих элементов 17 показан на Фиг 7. Сам элемент приведен на Фиг. 8.An example of an annular ultrasonic transducer of 16 discrete receiving-emitting elements 17 is shown in FIG. 7. The element itself is shown in FIG. 8.

На Фиг. 9 и 10 показаны варианты элемента, выполненного в виде фазированной решетки: вертикальной (Фиг. 9) и горизонтальной (Фиг. 10). Каждая из решеток содержит 12 пьезокристаллов 18. Их количество выбирается при проектировании дефектоскопической системы исходя из конкретной задачи.In FIG. 9 and 10 show variations of an element made in the form of a phased array: vertical (Fig. 9) and horizontal (Fig. 10). Each of the gratings contains 12 piezocrystals 18. Their number is selected when designing a flaw detector system based on a specific problem.

Фазированные решетки позволяют электронным образом управлять акустической системой и обнаруживать дефекты различной ориентации.Phased arrays allow you to electronically control the speaker system and detect defects of various orientations.

Источники информацииInformation sources

1. Патент РФ №113585.1. RF patent No. 113585.

2. Патент США №2667780.2. US Patent No. 2667780.

3. Патент РФ 145759.3. RF patent 145759.

Claims (4)

1. Устройство для ультразвукового контроля круглого проката и труб, содержащее статор, ротор и ультразвуковые преобразователи, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит по крайней мере одно акустическое зеркало, размещенное на роторе, причем как минимум один ультразвуковой преобразователь закреплен на статоре.1. Device for ultrasonic testing of round rolled products and pipes, containing a stator, rotor and ultrasonic transducers, characterized in that it further comprises at least one acoustic mirror placed on the rotor, and at least one ultrasonic transducer is mounted on the stator. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что по крайней мере один ультразвуковой преобразователь, размещенный на статоре, направлен таким образом, что направление его излучения/приема почти параллельно оси объекта контроля.2. The device according to claim 1, characterized in that at least one ultrasonic transducer located on the stator is directed in such a way that the direction of its radiation / reception is almost parallel to the axis of the control object. 3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что зеркало выполнено в виде по крайней мере одного отражающего элемента, геометрическая форма которого соответствует конкретной измерительной или дефектоскопической задаче.3. The device according to p. 1, characterized in that the mirror is made in the form of at least one reflective element, the geometric shape of which corresponds to a specific measuring or defectoscopic task. 4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что ультразвуковые преобразователи образуют по крайней мере одно кольцо, ось излучения/приема которого почти параллельна оси объекта контроля.4. The device according to claim 1, characterized in that the ultrasonic transducers form at least one ring, the radiation / reception axis of which is almost parallel to the axis of the test object.
RU2017121919A 2017-06-21 2017-06-21 Device for ultrasonic examination of round stock and pipes RU2655048C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017121919A RU2655048C1 (en) 2017-06-21 2017-06-21 Device for ultrasonic examination of round stock and pipes

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017121919A RU2655048C1 (en) 2017-06-21 2017-06-21 Device for ultrasonic examination of round stock and pipes

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2655048C1 true RU2655048C1 (en) 2018-05-23

Family

ID=62202532

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017121919A RU2655048C1 (en) 2017-06-21 2017-06-21 Device for ultrasonic examination of round stock and pipes

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2655048C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU200608U1 (en) * 2020-07-06 2020-11-02 Максим Владимирович Ковалев A device for non-destructive testing by an eddy-current transducer of places of change in diameter and mating lines of structural elements of stepped shafts and other test objects shaped like bodies of revolution

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2238553C2 (en) * 2002-10-31 2004-10-20 ООО "Компания Нординкрафт" Method for contact-free ultrasonic control of merchant rolled shapes and tubes and apparatus for performing the same
RU2292042C2 (en) * 2001-12-13 2007-01-20 Валлурек Энд Маннесманн Тьюбз Metallurgical article non-destructive flaw detection method with use of ultrasound pickups
WO2009106711A2 (en) * 2007-12-21 2009-09-03 V & M France Non-destructive testing, in particular for tubes during manufacture or in the finished state
CN201569641U (en) * 2009-06-10 2010-09-01 山东省科学院激光研究所 Pipe ultrasonic automatic flaw detecting device for preventing flaw missed detection
RU119119U1 (en) * 2012-03-27 2012-08-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова" INSTALLATION FOR AUTOMATIC ULTRASONIC CONTROL OF LARGE-SIZED PRODUCTS
RU145759U1 (en) * 2013-11-06 2014-09-27 Общество с ограниченной ответственностью "Компания "Нординкрафт" MULTI-CHANNEL ULTRASONIC CONVERTER

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2292042C2 (en) * 2001-12-13 2007-01-20 Валлурек Энд Маннесманн Тьюбз Metallurgical article non-destructive flaw detection method with use of ultrasound pickups
RU2238553C2 (en) * 2002-10-31 2004-10-20 ООО "Компания Нординкрафт" Method for contact-free ultrasonic control of merchant rolled shapes and tubes and apparatus for performing the same
WO2009106711A2 (en) * 2007-12-21 2009-09-03 V & M France Non-destructive testing, in particular for tubes during manufacture or in the finished state
CN201569641U (en) * 2009-06-10 2010-09-01 山东省科学院激光研究所 Pipe ultrasonic automatic flaw detecting device for preventing flaw missed detection
RU119119U1 (en) * 2012-03-27 2012-08-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова" INSTALLATION FOR AUTOMATIC ULTRASONIC CONTROL OF LARGE-SIZED PRODUCTS
RU145759U1 (en) * 2013-11-06 2014-09-27 Общество с ограниченной ответственностью "Компания "Нординкрафт" MULTI-CHANNEL ULTRASONIC CONVERTER

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU200608U1 (en) * 2020-07-06 2020-11-02 Максим Владимирович Ковалев A device for non-destructive testing by an eddy-current transducer of places of change in diameter and mating lines of structural elements of stepped shafts and other test objects shaped like bodies of revolution

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4089227A (en) Apparatus for measuring the radial dimensions of a cylindrical tube by ultrasonics
US6848313B2 (en) Method and device for inspecting pipelines
EP2006675B1 (en) Ultrasonic flaw detection method for a tubular metal body
EP2844995B1 (en) System and method for industrial ultrasonic inspection using phased array probe and distance-gain-size flaw sizing
KR102251819B1 (en) Device and method for non-destructive control of tubular products using electroacoustic phased networks, in particular on site
US9970904B2 (en) Oblique flaw detection using ultrasonic transducers
US7900517B2 (en) System and method for inspecting a pipeline with ultrasound
CN102047106B (en) Method and device for the non-destructive ultrasonic testing of a test piece with flat surfaces at an angle to each other
US10533976B2 (en) Ultrasonic inspection system
US3924453A (en) Ultrasonic testing of tubing employing a spiral wave generator
RU2655048C1 (en) Device for ultrasonic examination of round stock and pipes
JP6871534B2 (en) Comparison test piece and ultrasonic phased array flaw detection test method
KR101716997B1 (en) Ultrasonic probe
CN113994204B (en) Ultrasonic flaw detection method, ultrasonic flaw detection device, and steel manufacturing method
JP2006250873A (en) Ultrasonic flaw detecting method and apparatus for the same
JP5810873B2 (en) Ultrasonic flaw detection method
JP2011529170A (en) Improved ultrasonic non-destructive inspection using coupling check
JP6081028B1 (en) Ultrasonic measuring device
JP6274957B2 (en) Coupling monitoring method of oblique angle ultrasonic probe
JP7006444B2 (en) Ultrasonic flaw detection method
JP5464849B2 (en) Ultrasonic automatic flaw detection apparatus and ultrasonic automatic flaw detection method
JPS61198056A (en) Ultrasonic flaw detecting method for steel pipe by array type probe
RU159204U1 (en) ULTRASONIC IN-TUBE DEFECTOSCOPE BLOCK FOR IDENTIFICATION OF ARBITRALLY ORIENTED DEFECTS
US3166930A (en) Ultrasonic testing
Bosch et al. Phase array technology for automated pipeline inspection