RU2346268C1 - Method for manufacture of samples for nondestructive test - Google Patents

Abstract

FIELD: physics, measurement.

SUBSTANCE: application: for manufacture of samples used in nondestructive ultrasonic test of joints arranged as a result of welding of two billets. During manufacture of samples for ultrasonic control, two billets made of controlled material are joined by welding with placement of artificial defect in previously arranged groove, with further welding-up, at that defect-forming element is made of refractory metal wire, melt temperature of which (°C) exceeds melt temperature (°C) of welded material at least twice.

EFFECT: higher accuracy of adjustment, calibration of ultrasonic flaw detectors and decoding of control results relative to stretching defects of small section.

2 dwg

Description

Изобретение относится к области неразрушающего контроля. Оно может быть использовано для изготовления калиброванных (измеряемых) искусственных отражателей - дефектов в образцах для неразрушающего контроля при ультразвуковом контроле соединения двух заготовок методом сварки.The invention relates to the field of non-destructive testing. It can be used for the manufacture of calibrated (measured) artificial reflectors - defects in samples for non-destructive testing during ultrasonic testing of the connection of two workpieces by welding.

Известен способ получения искусственного дефекта в сварном соединении (патент RU №02157305, МПК G01N 29/00, опубл. 10.10.2002). Полученный данным способом образец с искусственным дефектом в сварном соединении может быть применен при исследовании механических свойств различных металлов и сплавов и может быть использован при исследовании влияния наличия пор и шлаковых включений на свойства сварных соединений. Повышение достоверности оценки влияния искусственного дефекта на механические свойства сварных соединений достигается тем, что в сварном соединении создают искусственный дефект в виде шлакового включения, вводят его в отверстие, заваривают и подвергают термообработке.A known method of producing an artificial defect in a welded joint (patent RU No. 02157305, IPC G01N 29/00, publ. 10.10.2002). A sample obtained with this method with an artificial defect in a welded joint can be used to study the mechanical properties of various metals and alloys and can be used to study the effect of the presence of pores and slag inclusions on the properties of welded joints. Improving the reliability of assessing the effect of an artificial defect on the mechanical properties of welded joints is achieved by creating an artificial defect in the form of a slag inclusion in the welded joint, introducing it into the hole, making it, and heat-treating it.

К недостаткам данного способа при получении искусственного дефекта в образце для неразрушающего контроля относятся возможность получения недостоверного результата при настройке и калибровке аппаратуры в случае неполного провара искусственного дефекта; невозможность получения отверстий очень малого диаметра для искусственных дефектов малых размеров, такие отверстия вообще невозможно получить в сферических и цилиндрических сварных стыках; при введении искусственного дефекта в отверстие с диаметром, превышающим в несколько раз размер искусственного дефекта, невозможно однозначно ориентировать искусственный дефект относительно рабочих поверхностей образца для неразрушающего контроля.The disadvantages of this method when obtaining an artificial defect in a sample for non-destructive testing include the possibility of obtaining an unreliable result when setting up and calibrating equipment in the event of an incomplete penetration of an artificial defect; the impossibility of producing holes of very small diameter for small-sized artificial defects; such holes cannot be obtained at all in spherical and cylindrical welded joints; when introducing an artificial defect into the hole with a diameter several times larger than the size of the artificial defect, it is impossible to uniquely orient the artificial defect relative to the working surfaces of the sample for non-destructive testing.

Известный по АС СССР №1305593, C01N 29/04 от 04.07.83, опубл. в БИ №15 от 23.04.87, способ ультразвукового контроля провара стыков свариваемых деталей, заключающийся в том, что вводят импульсы ультразвуковых колебаний наклонно к стыку свариваемых деталей, а провар стыка определяют по отсутствию эхо-сигнала от проваренного искусственного отражателя, выполненного в одной из деталей вдоль всей длины стыка, на расстоянии от поверхности свариваемых деталей, равном заданной глубине провара.Known for the AU USSR No. 1305593, C01N 29/04 from 07/04/83, publ. in BI No. 15 of 04.23.87, a method for ultrasonic inspection of a weld of joints of welded parts, which consists in introducing pulses of ultrasonic vibrations obliquely to the joint of welded parts, and weld penetration is determined by the absence of an echo signal from a boiled artificial reflector made in one of parts along the entire length of the joint, at a distance from the surface of the parts to be welded, equal to the specified penetration depth.

Недостатком данного способа является существующая возможность получения недостоверного результата при контроле глубины провара. Это объясняется тем, что при поиске возможных остатков заваренного искусственного отражателя, выполненного в одной из свариваемых деталей и сохраняющегося после сварки в случае местного непровара, места ввода импульсов ультразвуковых колебаний расположены на продольно-поперечной траектории. При этом обнаружение дефекта в сваренных деталях не гарантирует того, что найден искусственно выполненный отражатель, так как это может быть дефектом сварного шва, а именно пора, трещина или шлаковое включение.The disadvantage of this method is the existing possibility of obtaining an unreliable result when controlling the depth of penetration. This is explained by the fact that when searching for possible residues of a brewed artificial reflector made in one of the parts to be welded and preserved after welding in the case of local lack of penetration, the places for introducing ultrasonic vibrations pulses are located on a longitudinal transverse path. Moreover, the detection of a defect in the welded parts does not guarantee that an artificially made reflector is found, since this may be a defect in the weld, namely, a pore, crack, or slag inclusion.

Известный по патенту RU №02186383, МПК G01N 29/04, опубл. 27.07.2002, образец для ультразвукового контроля, выполненный в виде тела контролируемого материала, по крайней мере с одной полостью, в которой размещен искусственный дефект, а остальная часть полости заварена. Искусственный дефект выполнен в виде дефектообразующего элемента, в одной из поверхностей которого выполнена выемка, и этой поверхностью дефектообразующий элемент неразъемно соединен с одной из плоскостей полости тела. Размеры и геометрическая форма выемки идентичны реальному дефекту, а дефектообразующий элемент выполнен из контролируемого материала в виде накладки или полушайбы. Для фиксации дефектообразующего элемента на плоскости в полости тела выполнено фиксирующее углубление. Указанное техническое решение выбрано в качестве прототипа, как наиболее близкий по технической сущности.Known according to patent RU No. 02186383, IPC G01N 29/04, publ. 07/27/2002, a sample for ultrasonic testing, made in the form of a body of a controlled material with at least one cavity in which an artificial defect is placed, and the rest of the cavity is welded. An artificial defect is made in the form of a defect-forming element, in one of the surfaces of which a recess is made, and by this surface the defect-forming element is inseparably connected to one of the planes of the body cavity. The dimensions and geometrical shape of the recess are identical to the real defect, and the defect-forming element is made of a controlled material in the form of an overlay or half-washer. For fixing the defect-forming element on a plane in the body cavity, a fixing recess is made. The specified technical solution is selected as a prototype, as the closest in technical essence.

Недостатком данного образца является сложность в получении искусственного дефекта, идентичного реальному, а также практически невозможно получение таких дефектов в конструкциях цилиндрической и сферической форм периметра сварного шва.The disadvantage of this sample is the difficulty in obtaining an artificial defect identical to the real one, and it is also practically impossible to obtain such defects in the structures of the cylindrical and spherical shapes of the perimeter of the weld.

Задачей изобретения является получение образца для неразрушающего контроля, имеющего в сварном шве искусственный, калиброванный, протяженный дефект малых размеров (заданного сечения и протяженности}, позволяющий более точно осуществлять настройку, калибровку ультразвуковых дефектоскопов и расшифровку результатов контроля.The objective of the invention is to obtain a sample for non-destructive testing, having in the weld an artificial, calibrated, extended defect of small size (given cross-section and length}, which allows more precise adjustment, calibration of ultrasonic flaw detectors and decoding of the inspection results.

Технический результат, достигаемый при использовании настоящего изобретения, заключается в обеспечении возможности настройки ультразвукового (УЗ) дефектоскопа на требуемую чувствительность и эквивалентные размеры отражателя, а также осуществлении контроля глубины провара соединенных деталей. Полученный образец может использоваться также в режиме автоматизированного контроля, когда непосредственно перед началом контроля осуществляется настройка и калибровка ультразвукового дефектоскопа по данному образцу, и далее при контроле деталей УЗ дефектоскоп фиксирует превышение уровня (если оно имеется) от непровара в стыке контролируемой детали.The technical result achieved by using the present invention is to enable the ultrasonic (US) flaw detector to be set to the required sensitivity and equivalent reflector dimensions, as well as to control the penetration depth of the connected parts. The obtained sample can also be used in the automated control mode, when immediately before the start of the control, the ultrasonic flaw detector is set up and calibrated according to this sample, and then, when testing the ultrasonic parts, the flaw detector detects the excess (if any) of the level due to lack of penetration at the junction of the controlled part.

Указанный выше технический результат достигается тем, что изготовленный образец для неразрушающего контроля имеет те же размеры и качество поверхности, что и деталь, подлежащая контролю, а также аналогичные акустические свойства. Перед сваркой образца в двух соединяемых заготовках (2, 3; фиг.1) изготавливают канавку, выполненную на обеих сопрягаемых поверхностях стыка, на расстоянии от поверхности, равном заданной глубине провара, с шириной и высотой на каждой сопрягаемой поверхности, равной половине диаметра закладываемой проволоки из тугоплавкого материала. При этом температура плавления искусственного дефекта (1), выполненного из проволоки тугоплавкого материала, должна быть выше температуры плавления свариваемого материала (материала заготовок) не менее чем в 2 раза.The above technical result is achieved in that the manufactured sample for non-destructive testing has the same dimensions and surface quality as the part to be inspected, as well as similar acoustic properties. Before welding the sample in two connectable workpieces (2, 3; Fig. 1), a groove is made that is made on both mating surfaces of the joint, at a distance from the surface equal to a given depth of penetration, with a width and height on each mating surface equal to half the diameter of the laid wire from refractory material. In this case, the melting temperature of the artificial defect (1) made of a wire of refractory material should be at least 2 times higher than the melting temperature of the material being welded (workpiece material).

Далее производится закладка проволоки в проточку и сварка. Проволока оказывается вживленной в образец.Next, the wire is laid into the groove and welding. The wire is implanted into the sample.

В процессе получения данных образцов экспериментально была получена минимальная разница (2 и более раза) в температурах плавления свариваемых заготовок и искусственного дефекта. Если в ходе эксперимента данное условие не выполнялось, то искусственный дефект (1) (в нашем случае проволока) частично или полностью расплавлялись и разрушались. Следовательно, данный дефект изменял свои размеры и не мог быть использован в составе образца в качестве искусственного калиброванного дефекта.In the process of obtaining these samples, the minimum difference (2 or more times) in the melting temperatures of the welded workpieces and the artificial defect was experimentally obtained. If during the experiment this condition was not fulfilled, then the artificial defect (1) (in our case, the wire) partially or completely melted and collapsed. Therefore, this defect changed its size and could not be used in the composition of the sample as an artificial calibrated defect.

Данный способ получения был реализован в лабораторных условиях на образцах со ступенчатой и стыковой формой сварного шва (4) (фиг.1-2). В качестве искусственного калиброванного дефекта использовались проволоки из вольфрама W с температурой плавления Т_пл=3380°С, а заготовки были изготовлены из сплава А1 с температурой плавления Т_пл=660°С. В каждой заготовке были выполнены канавки с размерами 0,035 мм; 0,06 мм; 0,1 мм, в канавки укладывались проволоки с диаметрами d=0,07 мм; d=0,12 мм; d=0,2 мм. При соединении заготовок была использована электронно-лучевая сварка. Полученный образец (см. фиг.2) использовался для настройки и калибровки ультразвукового дефектоскопа УД 2-12.This method of obtaining was implemented in laboratory conditions on samples with a stepped and butt shape of the weld (4) (Fig.1-2). As an artificial calibrated defect, tungsten W wires with a melting temperature T _PL = 3380 ° C were used, and the workpieces were made of A1 alloy with a melting temperature T _PL = 660 ° C. Grooves with dimensions of 0.035 mm were made in each blank; 0.06 mm; 0.1 mm, wires with diameters d = 0.07 mm were placed in the grooves; d = 0.12 mm; d = 0.2 mm. When connecting the workpieces, electron beam welding was used. The resulting sample (see figure 2) was used to configure and calibrate an ultrasonic flaw detector UD 2-12.

Контроль рабочих макетов показал высокую достоверность выявления непроваров, пор и включений при использовании для настройки аппаратуры образцов для неразрушающего контроля, изготовленных вышеуказанным способом.The control of working mock-ups showed high reliability of detecting lack of fusion, pores and inclusions when using non-destructive testing samples made by the above method for tuning equipment.

Claims (1)

Способ изготовления образцов для ультразвукового контроля, включающий выполнение соединения двух заготовок из контролируемого материала методом сварки с размещением искусственного дефекта в предварительно полученной канавке, с последующей заваркой, отличающийся тем, что дефектообразующий элемент выполнен из проволоки тугоплавкого материала, температура плавления (°С) которого превышает температуру плавления (°С) свариваемого материала не менее чем в 2 раза. A method of manufacturing samples for ultrasonic testing, including joining two blanks from a controlled material by welding with placing an artificial defect in a previously obtained groove, followed by welding, characterized in that the defect-forming element is made of a wire of refractory material, the melting temperature (° C) of which exceeds the melting temperature (° C) of the welded material is not less than 2 times.

Images