Сравнительный анализ известных методик ультразвукового контроля сварных швов. Выбор метода контроля (теоретический анализ акустического тракта). Разработка метрологического обеспечения средств контроля, вспомогательных средств для сканирования объекта.
Аннотация к работе
Неразрушающие методы контроля имеют очень важное значение для повышения качества и надежности изделий и материалов в различных областях народного хозяйства республики. В настоящее время широкое применение на различных машиностроительных предприятиях и предприятиях энергетики получили акустические методы контроля, в частности ультразвуковая дефектоскопия. возможностью проводить контроль непосредственно в ходе технологического процесса, т.е. ультразвуковая дефектоскопия обладает большой производительностью; Возможность автоматизации контроля позволяет разрабатывать и внедрять в производство различные автоматические комплексы для контроля изделий в процессе производства.Тавровым называют сварное соединение, в котором торец одного элемента примыкает под углом и приварен к боковой поверхности другого элемента. Технология изготовления сварного соединения, представляющего собой тавр, заключается в следующем: два листа, изготовленных из стали 20 (в данном случае), соединены с трубой при помощи ручной дуговой сварки по ГОСТ 5264-80. Для обеспечения качественного провара и формирования сварного шва выполняют подготовку кромок под сварку. На рисунке 1.4 сварка выполнена с двумя скосами одной кромки, характер выполненного шва - двусторонний. Ко второй группе дефектов, которая называется дефектами формирования швов, т.е. дефекты, происхождение которых связано с нарушением режима сварки, неправильной подготовкой и сборкой элементов конструкции под сварку, неисправностью оборудования.Дефекты в тавровых соединениях долгое время контролировали визуально-оптическими методами контроля. В тех случаях, когда затруднен доступ со стороны стенки, то есть невозможно проведение контроля по схеме I, прозвучивание выполняют по схемам II и III. контроль по схеме II обеспечивает выявление пор, шлаковых включений, несплавлений и трещин, ориентированных перпендикулярно к ультразвуковым лучам. Однако контроль по такой схеме осложняется необходимостью ориентировки преобразователя относительно соединения и появлением ложных эхо-сигналов от поверхности противоположного валика шва (рисунок 2.2), причем амплитуда ложного эхосигнала обычно выше амплитуды сигнала от дефекта. Выявить непровар в корне шва при контроле по схеме II практически невозможно, так как ультразвуковые лучи испытывают зеркальное отражение. Этот опасный дефект при доступе для контроля только с наружной поверхности полки обнаруживается по схеме (рисунок 2.3) с помощью раздельно-совмещенного преобразователя или двух жесткосоединенных наклонных преобразователей, включенных по раздельной схеме. а - с порой; б - с непроваром в корне шва; в - с трещиной; Л - ложные эхо-сигналы; Н, Т, П - эхо-сигналы соответственно от непровара, трещины, поры.Выбор, расчет и проектирование пьезоэлектрического преобразователя определяется конфигурацией изделия, условиями доступа для проведения контроля, наиболее вероятным месторасположением, типом и ориентацией дефектов, наличием ложных сигналов и т.д. Это обеспечивается благодаря тому, что в наклонный преобразователь имеет призму (линию задержки), на которую под определенным углом приклеивается пьезопластина. Пьезоэлемент излучает в призму продольные волны, которые на границе призмы с изделием преломляются, трансформируются и частично отражаются в призму. Оптимальное значение рабочей частоты можно определить, решая задачу достижения максимальной предельной чувствительности на основе анализа формул акустического тракта при заданном значении максимальной акустической чувствительности дефектоскопа Pmin/P, где Pmin - наименьший акустический сигнал, регистрируемый аппаратурой. Наклонный пьезоэлектрический преобразователь состоит из пьезопластины, призмы и корпуса.Частота контроля определяется в основном коэффициентом затухания, минимальными размерами выявляемых дефектов и габаритами контролируемого изделия. Зная эти характеристики, можно оценить и выбрать оптимальную частоту, которая обеспечит наибольшую чувствительность контроля при минимальных потерях ультразвуковой энергии на рассеяние и поглощение.Продольные и поперечные волны применяют обычно для выявления дефектов в толще и вблизи поверхности массивных деталей, толщина которых значительно превосходит длину волны. Использование поперечных волн является более предпочтительным в связи с меньшей длиной волны, что повышает чувствительность к дефектам и разрешающую способность. Согласно [9], лучи УЗ-волн, при контроле тавровых соединений направляют так, чтобы акустическая ось шла вдоль гипотенузы шва.УЗ-волны хорошо отражаются от тончайших воздушных зазоров, поэтому для передачи УЗ-колебаний от преобразователя к изделию промежуток между ними заполняют слоем жидкости. При контактном способе преобразователь прижимают к поверхности изделия, предварительно смазанной жидкостью (например, маслом). При щелевом способе между преобразователем и изделием специальным ограничителем создается зазор (его толщина примерно равна длине волны ультразвука), в который непрерывно подают контактную жидкость. При иммерсионном
План
Содержание
Введение
1. Анализ характеристик объекта контроля
2. Сравнительный анализ известных методик ультразвукового контроля сварных швов
3. Выбор метода контроля (теоретический анализ акустического тракта)
4. Расчет и проектирование наклонного преобразователя
5. Разработка методики контроля
5.1 Выбор частоты УЗ волн
5.2 Выбор типа УЗ-волн и направления их распространения в изделии
5.3 Выбор способа контакта
5.4 Выбор мест ввода ультразвуковых волн и схемы сканирования
5.5 Выбор технических средств контроля
5.6 Выбор способа регистрации и расшифровки результатов контроля
5.7 Разработка метрологического обеспечения средств контроля
5.8 Описание мероприятий по технике безопасности и охране труда
6. Разработка вспомогательных средств для сканирования объекта
7. Расчет чувствительности и производительности контроля
Заключение
Список использованных источников
Введение
Неразрушающие методы контроля имеют очень важное значение для повышения качества и надежности изделий и материалов в различных областях народного хозяйства республики. Широкое распространение этих методов обусловлено тем, что они позволяют избежать больших потерь времени и материальных затрат.
В настоящее время широкое применение на различных машиностроительных предприятиях и предприятиях энергетики получили акустические методы контроля, в частности ультразвуковая дефектоскопия. По сравнению с другими методами неразрушающего контроля она обладает рядом важных преимуществ: высокой чувствительностью к наиболее опасным дефектам типа трещин;
возможностью проводить контроль непосредственно в ходе технологического процесса, т.е. ультразвуковая дефектоскопия обладает большой производительностью;
хорошей возможностью автоматизации контроля.
Возможность автоматизации контроля позволяет разрабатывать и внедрять в производство различные автоматические комплексы для контроля изделий в процессе производства. В состав таких комплексов могут входить не только автоматические сканеры и блоки управления ими, дефектоскопы, но и ЭВМ. При разработке автоматических устройств широко применяется интегральная электроника, что существенно позволяет снизить количество применяемых элементов, габаритные размеры блоков, повысить их надежность.
В конструктивных документах на ультразвуковой контроль сварных соединений труб, выбор угла ввода и зоны перемещения преобразователя установлен исходя из геометрических характеристик сварного соединения. При этом предполагается, что скорости распространения поперечных волн постоянны по сечению трубы и не зависят от направления прозвучивания.
Объем применения ультразвукового контроля, как у нас, так и за рубежом за последние годы достиг 70-80%. Это объясняется более высокой чувствительностью и достоверностью к обнаружению дефектов, более высокой производительностью, меньшей стоимостью и безопасностью в работе с традиционными методами радиографического контроля. Кроме т ого, в таких случаях, как, например, при контроле сварных швов большой толщины ультразвуковая дефектоскопия является единственно приемлемым методом контроля. ультразвуковой контроль сварной шов