RU205575U1

RU205575U1 - DEVICE FOR NON-DESTRUCTIVE CONTROL

Info

Publication number: RU205575U1
Application number: RU2021111215U
Authority: RU
Inventors: Алексей Михайлович Кашин; Николай Викторович Барбашин
Original assignee: Закрытое акционерное общество "Ультракрафт" (ЗАО "Ультракрафт")
Priority date: 2021-04-19
Filing date: 2021-04-19
Publication date: 2021-07-21

Abstract

Полезная модель относится к области исследования качества материалов с помощью ультразвуковых волн, а именного к области неразрушающего контроля, и может быть использована для ультразвукового контроля различных объектов. Технический результат - повышение достоверности контроля. Для этого предложено устройство для неразрушающего контроля, которое включает в себя иммерсионную ванну и по меньшей мере один иммерсионный ультразвуковой преобразователь. На кромке ванны установлена рамка, на которой размещены указанные ультразвуковые преобразователи, жестко закрепленные на ней, и каретка, выполненная с возможностью передвижения вдоль кромки ванны с помощью линейного привода, жестко закрепленного на рамке, и содержащая твердотельный поводок, такой, что он имеет форму, обеспечивающую прижим размещенного на нем элемента из эластичного материала к рабочей поверхности ультразвуковых преобразователей, причем линейный привод размещен параллельно преобразователям по всей их длине, а ширина элемента из эластичного материала равна или превышает ширину поверхностей преобразователей. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.The utility model relates to the field of studying the quality of materials using ultrasonic waves, and specifically to the field of non-destructive testing, and can be used for ultrasonic testing of various objects. The technical result is to increase the reliability of control. For this, a device for non-destructive testing is proposed, which includes an immersion bath and at least one immersion ultrasonic transducer. A frame is installed on the edge of the bath, on which the specified ultrasonic transducers are placed, rigidly fixed to it, and a carriage configured to move along the edge of the bath using a linear drive rigidly fixed to the frame, and containing a solid-state leash, such that it has the shape, providing pressing of the element of elastic material placed on it to the working surface of ultrasonic transducers, and the linear drive is placed parallel to the transducers along their entire length, and the width of the element of elastic material is equal to or exceeds the width of the surfaces of the transducers. 1 wp f-ly, 3 dwg

Description

Полезная модель относится к области исследования качества материалов с помощью ультразвуковых волн, а именно к области неразрушающего контроля, и может быть использована для ультразвукового контроля различных объектов.The utility model relates to the field of studying the quality of materials using ultrasonic waves, namely, to the field of non-destructive testing, and can be used for ultrasonic testing of various objects.

Важнейшим условием проведения неразрушающего контроля является обеспечение акустического контакта ультразвукового преобразователя с контролируемым объектом, для чего применяют различные контактные жидкости. Плотность и другие физические свойства контактной жидкости должны обеспечивать равномерность и однородность, отсутствие в нем газовых включений, образующихся при выталкивании воздуха из заполняемой емкости контактной жидкостью, при незначительном контрасте температур контактной жидкости, подаваемой извне в емкость. По законам физики, в любой воде содержатся газы (кислород, водород, азот и иные) и при нагревании (даже незначительном, возникшем на контрасте температур) происходит их расширение, таким образом, возникают воздушные пузырьки, закрепляющиеся на поверхностях емкости и преобразователя. Такие газовые (воздушные) включения являются препятствием для высокочастотных ультразвуковых волн и ведут к получению ложных сигналов измерений из-за переотражений волн.The most important condition for non-destructive testing is to ensure the acoustic contact of the ultrasonic transducer with the controlled object, for which various contact liquids are used. The density and other physical properties of the couplant should ensure uniformity and homogeneity, the absence of gas inclusions in it, which are formed when air is pushed out of the tank to be filled with the couplant, with a slight temperature contrast of the couplant supplied from the outside into the tank. According to the laws of physics, any water contains gases (oxygen, hydrogen, nitrogen and others) and when heated (even insignificant, arising from the contrast of temperatures), they expand, thus air bubbles appear, which are fixed on the surfaces of the container and the converter. Such gas (air) inclusions interfere with high-frequency ultrasonic waves and lead to false measurement signals due to wave reflections.

Иммерсионный метод контроля из-за постоянной подачи контактной жидкости в зону контроля очень подвержен образованию газовых (воздушных) включений в жидкости за счет постоянного давления, создающего бурление поступающей жидкости и оседанию на стенках емкости (иммерсионной ванны) и поверхности преобразователя воздушных пузырьков.The immersion method of control, due to the constant supply of couplant to the control zone, is very susceptible to the formation of gas (air) inclusions in the liquid due to constant pressure, which creates a bubbling of the incoming liquid and settling on the walls of the vessel (immersion bath) and the surface of the transducer of air bubbles.

Известно устройство для ультразвукового иммерсионного контроля (патент РФ №194527). Сущность полезной модели заключается в том, что устройство для ультразвукового иммерсионного контроля содержит корпус, блок датчиков, состоящий из восьми групп датчиков, каждая из которых содержит датчик толщины, датчик продольных дефектов и датчик поперечных дефектов. Датчики представляют собой ультразвуковые преобразователи. Датчик толщины установлен вертикально и перпендикулярно к поверхности трубы. Датчики продольных и поперечных дефектов соответственно установлены под углом к поверхности трубы. Датчик продольных дефектов расположен под углом к поверхности трубы в плоскости, перпендикулярной ее продольной оси, датчик поперечных дефектов расположен под углом к поверхности трубы и под углом к плоскости, перпендикулярной оси трубы. Датчики толщины продольных и поперечных дефектов установлены на основаниях, которые снабжены опорными подшипниками. Крайние основания шарнирно соединены с основанием датчика толщины и подпружинены пружиной относительно его с возможностью поворота в плоскости, перпендикулярной оси трубы. Основание датчика толщины снабжено направляющими, установленными с возможностью вертикального перемещения по пазам блока датчиков. Узел позиционирования блока датчиков выполнен в виде передних и задних кронштейнов с опорными колесами. На корпусе установлен также конечный выключатель для определения конца трубы и прекращения перемещения корпуса с блоком датчиков. Корпус соединен с кареткой, перемещающейся вместе с блоком датчиков вверх-вниз и вдоль трубы.A device for ultrasonic immersion control is known (RF patent No. 194527). The essence of the utility model lies in the fact that the device for ultrasonic immersion testing contains a housing, a sensor unit consisting of eight groups of sensors, each of which contains a thickness sensor, a longitudinal defect sensor and a transverse defect sensor. The sensors are ultrasonic transducers. The thickness gauge is installed vertically and perpendicular to the pipe surface. Longitudinal and transverse defect sensors are respectively installed at an angle to the pipe surface. The longitudinal defect sensor is located at an angle to the pipe surface in a plane perpendicular to its longitudinal axis, the transverse defect sensor is located at an angle to the pipe surface and at an angle to the plane perpendicular to the pipe axis. Thickness sensors for longitudinal and transverse defects are installed on bases, which are equipped with support bearings. The extreme bases are pivotally connected to the base of the thickness gauge and are spring-loaded relative to it with the possibility of rotation in a plane perpendicular to the pipe axis. The base of the thickness gauge is equipped with guides installed with the possibility of vertical movement along the slots of the gauge block. The sensor unit positioning unit is made in the form of front and rear brackets with support wheels. A limit switch is also installed on the body for detecting the end of the pipe and stopping the movement of the body with the sensor unit. The body is connected to a carriage that moves with the block of sensors up and down and along the pipe.

Известно устройство для ультразвуковой дефектоскопии (патент РФ №2140629). Устройство содержит рольганг, акустический блок и иммерсионную ванну. Ультразвуковые датчики акустического блока помещены в иммерсионную жидкость ванны. Также в иммерсионную жидкость ванны помещена часть рольганга таким образом, что в зоне ванны профиль рольганга образует прогнутую кривую, симметричную относительно акустического блока, причем форма кривой выбрана из условия ее совпадения с формой упругой линии контролируемого листа при его движении по рольгангу. Часть акустического блока, в которой расположены ультразвуковые датчики, может быть помещена в водоподъемную камеру. Ее внутреннее пространство ограничено стенками, а дном является жидкость иммерсионной ванны. Внутреннее пространство водоподъемной камеры соединено через воздухозаборный трубопровод с устройством откачки воздуха.A device for ultrasonic flaw detection is known (RF patent No. 2140629). The device contains a roller conveyor, an acoustic unit and an immersion bath. The ultrasonic sensors of the acoustic unit are placed in the immersion liquid of the bath. Also, a part of the roller table is placed in the immersion liquid of the bath in such a way that in the area of the bath the roller table profile forms a bent curve symmetric with respect to the acoustic unit, and the shape of the curve is selected from the condition of its coincidence with the shape of the elastic line of the controlled sheet when it moves along the roller table. The part of the acoustic unit, in which the ultrasonic sensors are located, can be placed in the water lifting chamber. Its internal space is limited by walls, and the bottom is the liquid of the immersion bath. The inner space of the water-lifting chamber is connected through an air intake pipeline with an air pumping device.

Ближайшим по технической сущности является устройство для иммерсионного ультразвукового контроля (патент РФ №2723913). Сущность изобретения заключается в том, что устройство для иммерсионного ультразвукового контроля содержит иммерсионную или локально-иммерсионную ванну, и один или несколько иммерсионных ультразвуковых преобразователей, позиционированных относительно объекта контроля таким образом, что оптимальный угол падения продольной волны на поверхность объекта контроля соответствует определенному условию.The closest in technical essence is a device for immersion ultrasonic testing (RF patent No. 2723913). The essence of the invention lies in the fact that the device for immersion ultrasonic testing contains an immersion or local immersion bath, and one or more immersion ultrasonic transducers, positioned relative to the test object in such a way that the optimal angle of incidence of the longitudinal wave on the surface of the test object meets a certain condition.

Недостатком всех выявленных аналогов является отсутствие мер по удалению воздушных пузырьков, оседающих в процессе осуществления иммерсионного метода контроля на поверхности ультразвукового преобразователя, и приводящих к появлению ложных сигналов из-за переотражений волн. Наличие указанных переотражений понижает достоверность контроля.The disadvantage of all identified analogs is the lack of measures to remove air bubbles that settle during the immersion control method on the surface of the ultrasonic transducer, and lead to false signals due to wave reflections. The presence of these reflections reduces the reliability of the control.

Задачей предлагаемого технического решения является исключение влияния воздушных пузырьков, оседающих на поверхности ультразвукового преобразователя при осуществлении иммерсионного метода контроля, на результаты контроля, что обеспечит получение технического результата - повышение достоверности контроля.The task of the proposed technical solution is to eliminate the influence of air bubbles settling on the surface of the ultrasonic transducer during the immersion control method on the control results, which will provide a technical result - an increase in the reliability of control.

Технический результат достигается тем, что устройство включает в себя иммерсионную ванну, по меньшей мере один иммерсионный ультразвуковой преобразователь, причем на кромке ванны содержится рамка, на которой размещены указанные ультразвуковые преобразователи, жестко закрепленные на ней, и каретка, выполненная с возможностью передвижения вдоль кромки ванны с помощью линейного привода, жестко закрепленного на рамке, и содержащая твердотельный поводок, такой, что он имеет форму, обеспечивающую прижим размещенного на нем элемента из эластичного материала к рабочей поверхности преобразователей, причем линейный привод размещен параллельно преобразователям по всей их длине, а ширина элемента из эластичного материала равна или превышает ширину поверхностей преобразователей.The technical result is achieved in that the device includes an immersion bath, at least one immersion ultrasonic transducer, and on the edge of the bath there is a frame on which the specified ultrasonic transducers are located, rigidly fixed on it, and a carriage made with the possibility of movement along the edge of the bath with the help of a linear actuator rigidly fixed to the frame and containing a solid-state leash such that it has a shape that ensures the pressing of the element of elastic material placed on it to the working surface of the transducers, and the linear actuator is placed parallel to the transducers along their entire length, and the width of the element made of elastic material equal to or greater than the width of the surfaces of the transducers.

Совокупность признаков обеспечивает возможность механической отчистки поверхности ультразвукового преобразователя от осевших на ней пузырьков воздуха с помощью элемента из эластичного материала, например, из резины, каучука и т.п., обтирающего поверхность, движение которого вдоль поверхностей преобразователей осуществляется с помощью системы из привода, каретки и поводка. Элемент должен обтирать всю рабочую поверхность преобразователя, в противном случае на ее частях будут оставаться пузырьки и создавать ложные сигналы, то есть технический результат не будет достигнут.The combination of features makes it possible to mechanically clean the surface of the ultrasonic transducer from air bubbles deposited on it using an element made of elastic material, for example, rubber, rubber, etc., wiping the surface, the movement of which along the surfaces of the transducers is carried out using a system of a drive, a carriage and a leash. The element must wipe off the entire working surface of the transducer, otherwise bubbles will remain on its parts and create false signals, that is, the technical result will not be achieved.

Совокупность признаков по пункту 2 характеризует устройство, в котором линейный привод выполнен в виде пневмоцилиндра. Реализация с использованием пневмоцилиндра обеспечивает простоту, надежность, экономичность и безопасность конструкции.The set of features according to paragraph 2 characterizes a device in which the linear drive is made in the form of a pneumatic cylinder. Implementation using a pneumatic cylinder ensures simplicity, reliability, economy and safety of the design.

Сущность полезной модели поясняется на примере устройства с двумя ультразвуковыми преобразователями и иммерсионной ванной для контроля труб чертежами, где устройство показано на фиг. 1, на фиг. 2 - общий вид, фиг. 3 - вид спереди.The essence of the utility model is illustrated by the example of a device with two ultrasonic transducers and an immersion bath for pipe inspection by drawings, where the device is shown in FIG. 1, FIG. 2 is a general view, FIG. 3 is a front view.

На чертежах указаны:The drawings indicate:

1 - иммерсионная ванна1 - immersion bath

2 - рамка2 - frame

3, 4 - ультразвуковые преобразователи3, 4 - ultrasonic transducers

5 - линейный привод, пневмоцилиндр с соплами подвода воздуха 65 - linear actuator, pneumatic cylinder with air supply nozzles 6

7 - каретка7 - carriage

8 - поводок8 - leash

9 - элемент из эластичного материала9 - an element of elastic material

На кромке иммерсионной ванны 1 размещена рамка 2. В рассматриваемой реализации иммерсионная ванна 1 имеет отверстие в ее дне, приспособленное для прижима к объекту контроля, и содержит ультразвуковые преобразователи 3 и 4, тем самым реализуя локально-иммерсионный способ контроля. Ультразвуковые преобразователи 3 и 4 закреплены внутри рамки 2. К рамке 2 прикреплен линейный привод 5 (например, бесштоковый пневмоцилиндр) с кареткой 7, поводком 8 и элементом 9 из эластично материала на нем. Линейный привод 5 размещен параллельно ультразвуковым преобразователям 3 и 4. Подача воды в иммерсионную ванну осуществляется из примыкающей к ней камеры по каналу в нижней части ванны.On the edge of the immersion bath 1 there is a frame 2. In the considered implementation, the immersion bath 1 has a hole in its bottom, adapted for pressing against the test object, and contains ultrasonic transducers 3 and 4, thereby realizing the local immersion control method. Ultrasonic transducers 3 and 4 are fixed inside the frame 2. A linear actuator 5 (for example, a rodless pneumatic cylinder) with a carriage 7, a leash 8 and an element 9 made of elastic material on it is attached to the frame 2. Linear drive 5 is placed parallel to ultrasonic transducers 3 and 4. Water is supplied to the immersion bath from the adjacent chamber through a channel in the lower part of the bath.

Для осуществления неразрушающего контроля с применением приведенной реализации иммерсионную ванну 1 прижимают ее отверстием к объекту контроля и заполняют водой. В случае использования не локально-иммерсионного способа, объект контроля помещают внутрь ванны и аналогично заполняют ее водой. В процессе проведения измерений ультразвуковыми преобразователями 3 и 4 периодически приводят в движение каретку 7 линейным приводом 5, в данном случае пневмоцилиндром, движущая воздушная масса в который подается через сопла 6. Твердотельный поводок 8, закрепленный на каретке 7, имеет форму, обеспечивающую прижим элемента 9 из эластичного материала к рабочей поверхности преобразователей 3 и 4. При движении каретки 7 элемент 9 проходит по поверхностям ультразвуковых преобразователей 3 и 4 по всей их длине и удаляет с них осевшие воздушные пузыри. Периодичность приведения в движение каретки 7 приводом 5 определяется оператором в процессе контроля исходя из необходимости (на основании наблюдений за А-сканом и наличия паразитирующих сигналов и акустических шумов при контроле, образующихся из-за оседания воздушных пузырьков). Размер элемента 9 обеспечивает очистку всей поверхности за одно движение каретки вдоль ультразвуковых преобразователей 3 и 4 по всей их длине за счет того, что ширина элемента 9 из эластичного материала равна или превышает ширину поверхностей ультразвуковых преобразователей 3 и 4.To carry out non-destructive testing using the above implementation, the immersion bath 1 is pressed with its hole to the test object and filled with water. In the case of using a non-local immersion method, the control object is placed inside the bath and similarly filled with water. In the process of carrying out measurements, ultrasonic transducers 3 and 4 periodically drive the carriage 7 by a linear drive 5, in this case by a pneumatic cylinder, the moving air mass into which is fed through the nozzles 6. The solid-state leash 8, fixed on the carriage 7, has a shape that ensures the clamping of the element 9 from an elastic material to the working surface of the transducers 3 and 4. When the carriage 7 moves, the element 9 passes along the surfaces of the ultrasonic transducers 3 and 4 along their entire length and removes trapped air bubbles from them. The frequency of driving the carriage 7 by the drive 5 is determined by the operator in the process of control based on the need (based on observations of the A-scan and the presence of parasitic signals and acoustic noise during the control, formed due to the settling of air bubbles). The size of the element 9 provides cleaning of the entire surface in one movement of the carriage along the ultrasonic transducers 3 and 4 along their entire length due to the fact that the width of the element 9 made of elastic material is equal to or greater than the width of the surfaces of the ultrasonic transducers 3 and 4.

Устройство для неразрушающего контроля приведенной конструкции реализовано заявителем для осуществления контроля различных объектов, в том числе рельса, круглого и квадратного сортового проката. Применение конструкции устройства с очисткой рабочих поверхностей ультразвуковых преобразователей во время неразрушающего контроля существенно повысило достоверность контроля и подтвердило наличие указанного технического результата.The device for non-destructive testing of the given design is implemented by the applicant for the control of various objects, including a rail, round and square bars. The use of the design of the device with cleaning the working surfaces of ultrasonic transducers during non-destructive testing significantly increased the reliability of testing and confirmed the presence of the specified technical result.

Claims

1. A device for non-destructive testing, including an immersion bath and at least one immersion ultrasonic transducer, characterized in that a frame is installed on the edge of the bath, on which the said ultrasonic transducers are located, rigidly fixed to it, and a carriage made with the possibility of movement along the edge of the bath with the help of a linear actuator rigidly fixed to the frame and containing a solid-state leash such that it has a shape that provides pressing the element of elastic material placed on it to the working surface of the ultrasonic transducers, and the linear actuator is placed parallel to the transducers along their entire length , and the width of the element made of elastic material is equal to or greater than the width of the surfaces of the transducers.

2. The device according to claim 1, characterized in that a pneumatic cylinder is used as a linear drive.