способ контроля однородности механических свойств листового, сортового проката и труб

Формула изобретения

Способ контроля однородности механических свойств листового, сортового проката и труб, включающий применение электромагнитно-акустических преобразователей, размещение на поверхности контролируемого изделия ультразвуковых преобразователей, возбуждение в изделии и прием упругих колебаний, прием и измерение времени пробега ультразвуковых импульсов, поляризованных вдоль и поперек направления прокатки, отличающийся тем, что на каждом участке единицы проката возбуждают и принимают одновременно импульсы поперечных и(или) продольных волн, причем поперечные волны преимущественно поляризованы вдоль и поперек направления прокатки, измеряют время прихода донных импульсов, отраженных от противоположной стенки единицы проката, вычисляют для каждого участка единицы проката по крайней мере одно из значений информативных соотношений

1) В1=Тв/Tn,

2) В2=TI/Тв,

3) В3=TI//Tn,

где TI, Тв, Tn - время прихода i-го (i=1-100) "донного" импульса для продольной волны (TI) и поперечных волн (Тв, Tn), поляризованных соответственно вдоль и поперек направления прокатки, вычисляют математическое ожидание величин В2 и В3 и(или) величины В1 для всей единицы проката,

вычисляют дисперсию, по значению которой судят о равномерности упругих и механических свойств единицы проката и пригодности ее к использованию по назначению, на всей площади единицы проката выделяют участки, на которых абсолютное или относительное отклонение величин В2 и В3 и(или) В1 от среднестатистического значения превышает заданное пороговое значение, определяют координаты, размеры и форму этих участков, а также знак и модуль этого отклонения, сбор информации об однородности механических свойств единицы проката осуществляют одновременно с проведением ультразвукового контроля на наличие несплошностей с помощью тех же электромагнитно-акустических преобразователей, зоны с обнаруженными несплошностями исключают из анализа на однородность механических свойств, причем для комбинированного контроля несплошностей и отклонений механических свойств применяют набор из двух и более электромагнитно-акустических преобразователей, каждый из которых содержит по крайней мере два активных элемента, каждый из которых выбирают оптимальным для возбуждения и приема упругих волн определенного типа и поляризации, полученную информацию используют для принятия решения о пригодности единицы проката к использованию по назначению или осуществления ее рационального раскроя.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области неразрушающего контроля физических характеристик конструкционных материалов и может быть использовано при ультразвуковом контроле листов, сортового проката и труб.

Известен ультразвуковой способ измерения механических напряжений в трубопроводах [1], заключающийся в том, что в исследуемой зоне трубопровода возбуждают ультразвуковые импульсы упругих поперечных волн, поляризованных вдоль и перпендикулярно оси трубы, определяют время задержки этих импульсов, в той же зоне возбуждают ультразвуковые импульсы продольной волны и определяют ее время задержки, определяют отношения задержек импульсов упругих поперечных волн поляризованных вдоль и перпендикулярно оси трубы к задержке импульса продольной волны в материале трубы, по формулам определяют кольцевое напряжение, затем меняют давление в трубопроводе, повторяют возбуждение ультразвуковых импульсов, определяют новое значение кольцевого напряжения, получают математически систему уравнений с тремя неизвестными, решая которую, определяют осевое механическое напряжение в трубопроводе.

К недостаткам известного способа следует отнести его громоздкость и отсутствие качественной оценки в целом состояния материала трубопровода

Известен способ обнаружения плоскостных несплошностей в толстостенных изделиях, [2], включающий размещение на поверхности контролируемого изделия двух ультразвуковых преобразователей, ввод в изделие наклонного пучка поперечных волн, поляризованных в плоскости падения, перпендикулярной плоскости подлежащего обнаружению дефекта, прием продольных волн, заключающийся в том, что оба преобразователя устанавливают на поверхности изделия так, чтобы их акустические оси пересекались в одной точке на донной поверхности изделия, дополнительно размещают два преобразователя поперечных и продольных волн, после чего все преобразователи одновременно и синхронно возбуждают электрическими импульсами, осуществляют временную селекцию донных сигналов для продольных и поперечных волн, измеряют максимальные амплитуды донных сигналов для продольных и поперечных волн в линейных единицах или в децибелах, устанавливают уровень чувствительности контроля, задаются нормативными документами и регистрируют наличие дефекта в случае превышения амплитуды сигнала от дефекта над установленным нормативным уровнем чувствительности.

К недостаткам известного способа, как и в первом случае, следует отнести отсутствие возможности оперативной оценки состояния исследуемого объекта в целом, без определения отдельных физических характеристик, таких, как предел прочности, предел текучести, наличия отдельных дефектов в металле в отдельных зонах или точках.

Эти недостатки, присущие известным способам УЗК, не позволяют на практике максимально объективно судить о соответствии объекта контроля условиям эксплуатации, так как отдельные дефекты или знание отдельных механических характеристик металла, не дают исчерпывающей информации о его действительном состоянии в целом, затрудняя принятие окончательного решения о пригодности по назначению.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение информативности автоматизированного УЗК. Технический результат - получение полной информации о степени однородности, то есть степени равномерности механических свойств по всему объему металла, которая может служить критерием объективной оценки качества объекта контроля.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе автоматического УЗК с применением совокупности электромагнитно-акустических преобразователей (ЭМАП), на каждом участке единицы проката возбуждают и принимают одновременно импульсы поперечных и (или) продольных волн, причем поперечные волны преимущественно поляризованы вдоль и поперек направления прокатки, измеряют время прихода донных импульсов, отраженных от противоположной стенки единицы проката, вычисляют для каждого участка единицы проката по крайней мере одно из значений информативных соотношений:

1) В1=Тв/Tn,

2) В2=TI/Тв,

3) В3=TI//Tn, где TI, Тв, Tn - время прихода i-го (i=1-100) «донного» импульса для продольной волны (TI) и поперечных волн (Тв, Tn), поляризованных соответственно вдоль и поперек направления прокатки, вычисляют математическое ожидание величин В2 и В3 и (или) величины В1 для всей единицы проката, вычисляют дисперсию, по значению которой судят о равномерности упругих и механических свойств единицы проката и пригодности ее к использованию по назначению, на всей площади единицы проката выделяют участки, на которых абсолютное или относительное отклонение величин В2 и В3 и (или) В1 от среднестатистического значения превышает заданное пороговое значение, определяют координаты, размеры и форму этих участков, а также знак и модуль этого отклонения, сбор информации об однородности механических свойств единицы проката осуществляют одновременно с проведением ультразвукового контроля на наличие несплошностей с помощью тех же электромагнитно-акустических преобразователей, зоны с обнаруженными несплошностями исключают из анализа на однородность механических свойств, причем для комбинированного контроля несплошностей и отклонений механических свойств применяют набор из двух и более электромагнитно-акустических преобразователей, каждый из которых содержит по крайней мере два активных элемента, каждый из которых выбирают оптимальным для возбуждения и приема упругих волн определенного типа и поляризации, полученную информацию используют для принятия решения о пригодности единицы проката к использованию по назначению или осуществления ее рационального раскроя.

Источники информации

1. Патент РФ №2192634.

2. Патент РФ №2192635.