RU2613624C1 - Способ ультразвукового неразрушающего контроля водоводов гидротехнических объектов - Google Patents
Способ ультразвукового неразрушающего контроля водоводов гидротехнических объектов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2613624C1 RU2613624C1 RU2015154048A RU2015154048A RU2613624C1 RU 2613624 C1 RU2613624 C1 RU 2613624C1 RU 2015154048 A RU2015154048 A RU 2015154048A RU 2015154048 A RU2015154048 A RU 2015154048A RU 2613624 C1 RU2613624 C1 RU 2613624C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- echo signal
- ultrasonic
- piezoelectric transducer
- pulse
- water
- Prior art date
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
Использование: для обнаружения дефектов ультразвуковыми методами. Сущность изобретения заключается в том, что предварительно в процессе калибровки ультразвукового дефектоскопа на эталонном образце - металлической пластине, имеющей одинаковую с водоводом толщину, геометрию и химический состав и акустически нагруженную на воду, пьезопреобразователем излучают в эталонный образец зондирующий УЗ (ультразвуковой) импульс, пьезопреобразователем принимают отраженный опорный эталонный реверберационный УЗ эхо-сигнал, который регистрируют и фиксируют, далее пьезопреобразователь устанавливают в точку контроля на поверхности металлического водовода, в контролируемый водовод пьезопреобразователем излучают зондирующий УЗ импульс, пьезопреобразователем принимают рабочий УЗ эхо-сигнал, который регистрируют и фиксируют, далее из зарегистрированного рабочего эхо-сигнала вычитают зарегистрированный ранее опорный эталонный реверберационный УЗ эхо-сигнал, полученный в результате вычитания разностный измерительный эхо-сигнал запоминают, а о глубине водяного кармана судят по измеренному времени запаздывания первого импульса разностного измерительного эхо-сигнала относительно зондирующего УЗ импульса. Технический результат: устранение невозможности надежного и достоверного контроля двухслойных конструкций, у которых первый со стороны преобразователя слой выполнен из материала с низким затуханием ультразвука, а толщина второго слоя мала в сравнении с толщиной первого слоя. 9 ил.
Description
Область техники, к которой относится изобретение.
Изобретение относится к области неразрушающих испытаний материалов и изделий ультразвуковыми (УЗ) методами и может быть использовано для обнаружения дефектов и т.д.
Уровень техники
Из патента RU 2246724 С1 известно изобретение, которое относится к области неразрушающих испытаний материалов и изделий ультразвуковыми методами и может быть использовано для обнаружения дефектов в сварных швах и в основном материале, в том числе трещин, раковин, непроваров, несплавлений, шлаковых включений и т.д. Для обнаружения сигнала, отраженного от дефекта, и оценки его местоположения, анализ информационных свойств сигнала на выходе приемного устройства дефектоскопа производят с применением методологии кратномасштабного вейвлет-анализа, которая позволяет выявлять достаточно небольшие по амплитуде локальные изменения в сигнале, в том числе и в "мертвой" зоне дефектоскопа. Это достигается за счет того, что формируют "вейвлет-спектрограммы" эталонного сигнала на выходе приемного тракта дефектоскопа, который соответствует случаю, когда дефект в исследуемом образце отсутствует. При появлении дефекта в исследуемом материале неизвестного качества "вейвлет-спектрограмма" контролируемого сигнала на выходе приемного тракта дефектоскопа W f (a, t) и его ai-сечения при различных масштабах ai будут отличаться от "вейвлет-спектрограммы" эталонного сигнала, что адекватно обнаружению сигнала, отраженного от дефекта. Для определения местоположения дефекта последовательно формируют "вейвлет-спектрограммы" укороченных реализаций эталонного и контролируемого сигналов на время τу, причем укорочение указанных сигналов производят с конца последовательно на одну и ту же величину до тех пор, пока "вейвлет-спектрограммы" укороченных реализаций эталонного и контролируемого сигналов и их сечения при различных масштабах ai становятся практически одинаковыми: длина таких укороченных реализации эталонного или контролируемого сигналов является оценкой местоположения дефекта.
Из патента RU 2130169 С1 известно устройство-изобретение, которое относится к устройствам неразрушающего контроля и предназначено для измерения остаточной толщины стенок технологического оборудования в химической, нефтегазодобывающей и других отраслях промышленности. Упрощение эксплуатации толщиномера при одновременном улучшении его конструктивных и эксплуатационных характеристик достигается за счет того, что толщиномер содержит синхронизатор, генератор зондирующего импульса, генератор задержки, триггер разрешения счета, усилитель, цифровой измеритель длительности импульса с регулируемой частотой заполнения, кнопку управления, преобразователь импульсов, второй триггер, двухвходовый элемент ИЛИ и дифференцирующую цепь. Преобразователь импульсов содержит диод и RC-цепь, образующие детектор с постоянной времени восстановления, большей постоянной времени затухания акустического сигнала. Для удаления постоянной составляющей на выходе преобразователя импульсов используется конденсатор. Поставленная цель достигается тем, что толщиномер может осуществлять измерение толщины двумя способами - по времени задержки между зондирующим импульсом и первым отраженным или по интервалу времени между двумя отраженными импульсами.
Недостатками известных способов контроля является невозможность надежного и достоверного контроля двухслойных конструкций, у которых первый со стороны преобразователя слой выполнен из материала с низким затуханием ультразвука, а толщина второго слоя мала в сравнении с толщиной первого слоя.
Задачей заявленного изобретения является решение существующей проблемы повышения достоверности УЗ контроля пространства заоблицовочного бетонирования, в частности обнаружения и мониторинга развития зон отслоения металлических облицовок от бетонного основания, особенно на начальных этапах их формирования, в настоящее время является актуальным.
Техническим результатом заявленного способа является устранение актуальных проблем, связанных со способами УЗ неразрушающего контроля водоводов, например устранение невозможности надежного и достоверного контроля двухслойных конструкций, в которых первый со стороны преобразователя слой выполнен из материала с низким затуханием ультразвука, а толщина второго слоя мала в сравнении с толщиной первого слоя.
Раскрытие изобретения
При эксплуатации ряда на первый взгляд не похожих технических объектов, сооружений и устройств существует ряд очень схожих по технической сущности задач, которые сводятся к необходимости выполнения технического контроля физико-механического состояния пространства, отделенного от средства контроля плоской металлической плитой. Это могут быть водоводы гидротехнических сооружений, лотковые расходомеры, накладные уровнемеры резервуаров.
Основные проблемы возникают при эксплуатации бетонных и железобетонных элементов/узлов/конструкций гидротехнических сооружений (таких как водоводы, водосбросы, спиральные камеры, опорные конусы, пазовые конструкции затворов, лотки и др.), защищенных от потоков воды металлическими облицовочными конструкциями. Данные элементы подвержены риску появления и развития дефектов в контактной зоне бетон-металл с изменением, по сравнению с проектом, эксплуатационных свойств металла и бетонной (железобетонной) конструкции. Количество и габаритные размеры таких дефектов, выявляемых в процессе проведения профилактических или капитальных ремонтов, свидетельствует о необходимости разработки новых методик и средств неразрушающего контроля (НК), позволяющих своевременно и с высокой степенью достоверности выявлять и идентифицировать дефекты такого рода.
По истечению определенного периода (в среднем 25 лет) эксплуатации гидротехнических объектов процессы старения материалов и конструкций могут приобретать интенсивный характер с развитием дефектов (полостей, пустот, разрушений) заоблицовочного бетонирования. В частности, развиваются зоны отслоения металлических облицовок от бетонного основания.
В результате разрушения (отслоения) контактных участков металл-бетон (см фиг. 1) усиливаются как коррозионные процессы разрушения металлических листов со стороны бетона (над полостями растут напряжения в металле), так и вибрация металлической облицовки водовода, с последующей фильтрацией, выносом и разрушением заоблицовочного бетона. Размеры образовавшихся заоблицовочных пустот и полостей в бетоне могут быть от нескольких сантиметров до метров в плане, и до десятков сантиметров в глубину. Как правило, эти полости оказываются заполненными водой.
И если дефектоскопия металлической облицовки ЭМА и УЗ методами неразрушающего контроля не вызывает особых затруднений, то выявление и идентификация водяных карманов (пустот) за облицовкой и участков отслоения металла, оценка геометрии (глубины) этих разрушений, вследствие появления которых возможен катастрофический вариант развития событий, осложняется одним обстоятельством, что при малых глубинах hк водяных карманов регистрация самого факта существования кармана затруднительна (см. фиг. 2).
Рассмотрим два варианта соотношения толщины hм металлического листа облицовки и глубины hк водяного кармана, существенно влияющего на результат контроля:
1. Значение времени tк>t5, что означает, что глубина hк водяного кармана существенно больше толщины hм металлического листа облицовки (см. фиг. 3). На фиг. 3 показаны математически смоделированный комплекс эхо-сигналов, отраженных от дна металлической облицовки, и эхо-сигнал, отраженный от дна водяного кармана. Так как затухание УЗ волны зондирующего сигнала в металлической оболочке невелико, то имеет место реверберационный процесс многократного переотражения эхо-сигнала с формированием пакета переотраженных импульсов. Количество реверберационных эхо-сигналов, входящих в состав сигнального эхо-комплекса, зависит от величины затухания УЗ волны в материале облицовки и для металлов, как правило, составляет величину от 4 до 8 эхо-импульсов (на фиг. 3 показано 5 эхо-импульсов) и зависит, прежде всего, от уровня затухания УЗ волны в оболочке. Это же количество эхо-импульсов будет входить в состав каждого отраженного от дна водяного кармана эхо-сигнала. При означенных выше условиях, что интервал времени tк=2hм/Cм+2hк/Cк больше интервала времени tм=2hм/Cм, эхо-сигнал, отраженный от дна кармана не накладывается во времени на комплекс эхо-сигналов, отраженных от дна металлического листа облицовки. Это позволяет уверенно регистрировать первый импульс, входящий в состав донного эхо-сигнала водяного кармана, и измерять величину tк известным эхо-методом УЗ толщинометрии.
На фиг. 4 показана экспериментально измеренная осциллограмма эхо-сигналов для металлического листа толщиной hм=22 мм и глубины водяного кармана hк=27 мм. Уверенно регистрируется отраженный от дна водяного кармана эхо-сигнал и измеренная величина его задержки tк=52 мкс.
2. Значение времени tк<t5, что означает, что глубина hк водяного кармана незначительная и существенно меньше толщины hм металлического листа облицовки (см. фиг. 5). Этот вариант соотношения толщины металлического листа и глубины водяного кармана наиболее интересен с практической точки зрения и представляет собой начало процесса разрушения бетонной подкладки и формирования заоблицовочного кармана. На этом этапе размер кармана мал и еще не может служить причиной начала процесса разрушения облицовки канала водосброса. Обнаружение начала этого процесса практически наиболее интересно, т.к. позволяет предотвратить катастрофические по последствиям аварии, но вместе с тем и наиболее сложно в силу описанного ниже обстоятельства.
На фиг. 5 показаны рассчитанный модельный комплекс эхо-сигналов, отраженных от дна металлической облицовки, и эхо-сигнал, отраженный от дна водяного заоблицовочного кармана для условия 5hм>hк>hм. При этих условиях комплекс эхо-сигналов, отраженных от дна кармана, накладывается во времени на эхо-сигнал, отраженный от дна металлического листа облицовки. Сигналы аддитивно складываются и большие по амплитуде импульсы комплекса эхо-сигналов металлического листа облицовки маскируют эхо-сигналы от дна кармана, что не позволяет уверенно регистрировать первый импульс, входящий в состав донного эхо-сигнала водяного кармана, и измерять величину tк известным эхо-методом УЗ толщинометрии. На фиг. 6 показана экспериментально измеренная осциллограмма эхо-сигналов для металлического листа толщиной hм=20 мм и глубины водяного кармана hк=5 мм. При отсутствии априорной информации о месте расположения первого импульса отраженного от дна кармана эхо-сигнала не представляется возможным уверенно его зарегистрировать и уже тем более измерить его временные координаты.
Таким образом, решение существующей проблемы повышения достоверности УЗ контроля пространства заоблицовочного бетонирования, в частности обнаружения и мониторинга развития зон отслоения металлических облицовок от бетонного основания, особенно на начальных этапах их формирования, в настоящее время является актуальным.
Предлагаемый к патентованию способ ультразвукового (УЗ) неразрушающего контроля водоводов гидротехнических объектов заключается в том, что предварительно в процессе калибровки ультразвукового дефектоскопа на эталонном образце - металлической пластине, имеющей одинаковую с водоводом толщину, геометрию и химический состав и акустически нагруженную на воду, пьезопреобразователем излучают в эталонный образец зондирующий УЗ импульс, пьезопреобразователем принимают отраженный опорный эталонный реверберационный УЗ эхо-сигнал, который регистрируют и фиксируют, далее пьезопреобразователь устанавливают в точку контроля на поверхности металлического водовода, в контролируемый водовод пьезопреобразователем излучают зондирующий УЗ импульс, пьезопреобразователем принимают рабочий УЗ эхо-сигнал, который регистрируют и фиксируют, далее из зарегистрированного рабочего эхо-сигнала вычитают зарегистрированный ранее опорный эталонный реверберационный УЗ эхо-сигнал, полученный в результате вычитания разностный измерительный эхо-сигнал запоминают, а о глубине водяного кармана судят по измеренному времени запаздывания первого импульса разностного измерительного эхо-сигнала относительно зондирующего УЗ импульса. Один из возможных вариантов установки для регистрации опорного эхо-сигнала показан на фиг. 7.
В нашем примере, для металлической пластины толщиной hм=20 мм экспериментально измеренный опорный эталонный эхо-сигнал приведен на фиг. 8.
Далее пьезопреобразователь устанавливается в точку контроля на поверхности металлического водовода, в контролируемый водовод пьезопреобразователем излучается зондирующий УЗ импульс, пьезопреобразователем принимается рабочий УЗ эхо-сигнал, который регистрируется и запоминается. Осциллограмма рабочего эхо-сигнала приведена на фиг. 6. Далее из зарегистрированного рабочего эхо-сигнала, показанного на фиг. 6, вычитается показанный на рис. 8 зарегистрированный ранее опорный эталонный реверберационный УЗ эхо-сигнал, полученный в результате вычитания разностный измерительный эхо-сигнал запоминается, а о глубине водяного кармана судят по измеренному времени запаздывания показанного на фиг. 9 первого импульса разностного измерительного эхо-сигнала относительно зондирующего УЗ импульса.
Claims (1)
- Способ ультразвукового неразрушающего контроля водоводов гидротехнических объектов заключается в том, что предварительно в процессе калибровки ультразвукового дефектоскопа на эталонном образце - металлической пластине, имеющей одинаковую с водоводом толщину, геометрию и химический состав и акустически нагруженную на воду, пьезопреобразователем излучают в эталонный образец зондирующий ультразвуковой импульс, пьезопреобразователем принимают отраженный опорный эталонный реверберационный ультразвуковой эхо-сигнал, который регистрируют и фиксируют, далее пьезопреобразователь устанавливают в точку контроля на поверхности металлического водовода, в контролируемый водовод пьезопреобразователем излучают зондирующий ультразвуковой импульс, пьезопреобразователем принимают рабочий ультразвуковой эхо-сигнал, который регистрируют и фиксируют, далее из зарегистрированного рабочего эхо-сигнала вычитают зарегистрированный ранее опорный эталонный реверберационный ультразвуковой эхо-сигнал, полученный в результате вычитания разностный измерительный эхо-сигнал запоминают, а о глубине водяного кармана судят по измеренному времени запаздывания первого импульса разностного измерительного эхо-сигнала относительно зондирующего ультразвукового импульса.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015154048A RU2613624C1 (ru) | 2015-12-16 | 2015-12-16 | Способ ультразвукового неразрушающего контроля водоводов гидротехнических объектов |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015154048A RU2613624C1 (ru) | 2015-12-16 | 2015-12-16 | Способ ультразвукового неразрушающего контроля водоводов гидротехнических объектов |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2613624C1 true RU2613624C1 (ru) | 2017-03-21 |
Family
ID=58452941
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015154048A RU2613624C1 (ru) | 2015-12-16 | 2015-12-16 | Способ ультразвукового неразрушающего контроля водоводов гидротехнических объектов |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2613624C1 (ru) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2653122C1 (ru) * | 2017-06-28 | 2018-05-07 | Акционерное общество "Научно-Технический Центр Эксплуатации и Ресурса Авиационной Техники" | Способ обнаружения коррозионных повреждений на труднодоступных поверхностях изделий |
CN110823904A (zh) * | 2019-10-31 | 2020-02-21 | 王佩洁 | 一种水利工程裂纹提取方法 |
RU2731030C1 (ru) * | 2019-10-21 | 2020-08-28 | Алексей Алексеевич Лачинов | Способ резистивного неразрушающего контроля |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5587534A (en) * | 1994-10-28 | 1996-12-24 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of Commerce | Wall thickness and flow detection apparatus and method for gas pipelines |
RU2098754C1 (ru) * | 1994-11-30 | 1997-12-10 | Казанский государственный технический университет им.А.Н.Туполева | Способ измерения толщины слоя отложений на внутренних стенках водопроводных труб |
RU2117941C1 (ru) * | 1997-09-01 | 1998-08-20 | Йелстаун Корпорейшн Н.В. | Способ ультразвукового контроля труб и трубопроводов |
RU2212660C1 (ru) * | 2001-12-25 | 2003-09-20 | ЗАО "Нефтегазкомплектсервис" | Способ внутритрубного ультразвукового контроля |
US20070193357A1 (en) * | 2003-10-30 | 2007-08-23 | Statoil Asa | Apparatus and method for monitoring the condition of pipelines |
RU2554323C1 (ru) * | 2014-06-03 | 2015-06-27 | Открытое акционерное общество "Акционерная компания по транспорту нефти "Транснефть" (ОАО "АК"Транснефть") | Способ ультразвуковой толщинометрии с высоким разрешением |
-
2015
- 2015-12-16 RU RU2015154048A patent/RU2613624C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5587534A (en) * | 1994-10-28 | 1996-12-24 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of Commerce | Wall thickness and flow detection apparatus and method for gas pipelines |
RU2098754C1 (ru) * | 1994-11-30 | 1997-12-10 | Казанский государственный технический университет им.А.Н.Туполева | Способ измерения толщины слоя отложений на внутренних стенках водопроводных труб |
RU2117941C1 (ru) * | 1997-09-01 | 1998-08-20 | Йелстаун Корпорейшн Н.В. | Способ ультразвукового контроля труб и трубопроводов |
RU2212660C1 (ru) * | 2001-12-25 | 2003-09-20 | ЗАО "Нефтегазкомплектсервис" | Способ внутритрубного ультразвукового контроля |
US20070193357A1 (en) * | 2003-10-30 | 2007-08-23 | Statoil Asa | Apparatus and method for monitoring the condition of pipelines |
RU2554323C1 (ru) * | 2014-06-03 | 2015-06-27 | Открытое акционерное общество "Акционерная компания по транспорту нефти "Транснефть" (ОАО "АК"Транснефть") | Способ ультразвуковой толщинометрии с высоким разрешением |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2653122C1 (ru) * | 2017-06-28 | 2018-05-07 | Акционерное общество "Научно-Технический Центр Эксплуатации и Ресурса Авиационной Техники" | Способ обнаружения коррозионных повреждений на труднодоступных поверхностях изделий |
RU2731030C1 (ru) * | 2019-10-21 | 2020-08-28 | Алексей Алексеевич Лачинов | Способ резистивного неразрушающего контроля |
CN110823904A (zh) * | 2019-10-31 | 2020-02-21 | 王佩洁 | 一种水利工程裂纹提取方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8091427B2 (en) | Nondestructive inspection apparatus and nondestructive inspection method using guided wave | |
Sharma et al. | Ultrasonic guided waves for monitoring corrosion in submerged plates | |
Verstrynge et al. | Steel corrosion damage monitoring in reinforced concrete structures with the acoustic emission technique: A review | |
JPH0352908B2 (ru) | ||
JP5403976B2 (ja) | コンクリート構造物品質検査方法 | |
RU2613624C1 (ru) | Способ ультразвукового неразрушающего контроля водоводов гидротехнических объектов | |
JP2013130572A (ja) | 超音波厚さ測定方法及び装置 | |
Farin et al. | Monitoring saltwater corrosion of steel using ultrasonic coda wave interferometry with temperature control | |
Ismail | Selection of suitable NDT methods for building inspection | |
Cawley | Guided waves in long range nondestructive testing and structural health monitoring: Principles, history of applications and prospects | |
JP3198840U (ja) | 支柱路面境界部調査システム | |
RU2536779C1 (ru) | Способ определения скорости коррозии металлических сооружений и устройство для его реализации | |
JP4919396B2 (ja) | コンクリート構造物内の鉄筋腐食程度の非破壊検査方法 | |
KR100553570B1 (ko) | 콘크리트 구조물의 비파괴검사 방법 | |
Gajdacsi et al. | High accuracy wall thickness loss monitoring | |
RU2714868C1 (ru) | Способ обнаружения питтинговой коррозии | |
JP5868653B2 (ja) | 複合構造物の界面検査方法及び界面検査装置 | |
JP6619282B2 (ja) | 鋼材の非破壊検査装置及び鋼材の非破壊検査方法 | |
RU2596242C1 (ru) | Способ ультразвукового контроля | |
Tinkey et al. | Sensitivity studies of grout defects in posttensioned bridge ducts using impact echo scanning method | |
RU2607258C1 (ru) | Способ внутритрубного ультразвукового контроля | |
RU2761382C1 (ru) | Способ определения скорости и типа коррозии | |
RU2626744C1 (ru) | Внутритрубный ультразвуковой дефектоскоп | |
RU2520950C1 (ru) | Ультразвуковой преобразователь поверхностных волн и способ его изготовления | |
Ficquet et al. | Structural health monitoring on a girth welded pipe with residual stress measurements |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20201217 |