RU2679480C1 - Method of acoustic control of bars with waveguide method - Google Patents

Method of acoustic control of bars with waveguide method Download PDF

Info

Publication number
RU2679480C1
RU2679480C1 RU2017141893A RU2017141893A RU2679480C1 RU 2679480 C1 RU2679480 C1 RU 2679480C1 RU 2017141893 A RU2017141893 A RU 2017141893A RU 2017141893 A RU2017141893 A RU 2017141893A RU 2679480 C1 RU2679480 C1 RU 2679480C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
rod
wave
defect
bar
determination
Prior art date
Application number
RU2017141893A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Ольга Владимировна Муравьева
Виталий Васильевич Муравьев
Юрий Владимирович Мышкин
Original Assignee
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ижевский государственный технический университет имени М.Т. Калашникова"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ижевский государственный технический университет имени М.Т. Калашникова" filed Critical федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ижевский государственный технический университет имени М.Т. Калашникова"
Priority to RU2017141893A priority Critical patent/RU2679480C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2679480C1 publication Critical patent/RU2679480C1/en

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

FIELD: physics.SUBSTANCE: using to identify and assess the parameters of defects such as discontinuity and heterogeneity of the metal rods. Summary of invention is in carrying outsounding of a controlled rod by a rod wave, measuring the time of propagation of the rod wave from the transducer to the defect and vice versa, recalculation of the measured time into the coordinate of the defect along the bar length, taking into account the speed of propagation of the rod wave, determination of the rod wave reflection coefficient from the defect, determination of the bar defectiveness by the results of comparison of the reflection coefficient from the defect with the level of rejection, along with carrying out additional sounding of the standard bar sample with rod and torsion waves, determination of rod and torsion wave reflection coefficients from an artificial reflector in a standard bar sample, measuring the coordinate of an artificial reflector in a cross section of a bar standard sample, sounding a controlled bar with a torsional wave, determination of the reflection coefficient of a torsional wave from a defect in a controlled rod, determination of attenuation coefficients of the rod and torsional waves in a controlled rod, determination of the coordinate of the defect in the cross section of the rod. Defectiveness of the rod is additionally determined by comparing the reflection coefficients of the torsional wave from the defect with the level of rejection.EFFECT: expanding the functionality of the control and increasing the reliability of the results of the acoustic waveguide control.1 cl, 8 dwg

Description

Изобретение относится к области акустического неразрушающего контроля и может быть использовано для выявления и оценки параметров дефектов типа нарушения сплошности и неоднородности металла прутков.The invention relates to the field of acoustic non-destructive testing and can be used to identify and evaluate the parameters of defects such as disruptions in the continuity and heterogeneity of metal bars.

Известны способы ультразвуковой (УЗ) дефектоскопии прутков, основанные на использовании эхо-импульсного метода контроля с использованием продольных, поперечных и рэлеевских волн (Справочник в 8 томах под ред. В.В. Клюева. - Т.З. Ермолов И.Н., Ланге Ю.В. Ультразвуковой контроль - М.: Машиностроение, НИИИН МНПО «Спектр». - 2008. - 864 с. - с. 382, с. 457). Основными параметрами выявляемых дефектов являются амплитуда эхо-сигнала от дефекта, и его координаты.Known methods of ultrasonic (ultrasound) flaw detection of rods based on the use of an echo-pulse control method using longitudinal, transverse and Rayleigh waves (Handbook in 8 volumes, edited by V.V. Klyuyev. - TZ Ermolov I.N., Lange Yu.V. Ultrasonic control - M .: Mechanical engineering, NIIIN MNPO "Spectrum. - 2008. - 864 p. - p. 382, p. 457). The main parameters of detected defects are the amplitude of the echo signal from the defect, and its coordinates.

Недостатками известных способов являются:The disadvantages of the known methods are:

- зависимость результатов дефектоскопии от качества акустического контакта пьезопреобразователя с объектом контроля, а, следовательно, низкая воспроизводимость и достоверность контроля;- the dependence of the results of flaw detection on the quality of the acoustic contact of the piezoelectric transducer with the control object, and, therefore, low reproducibility and reliability of the control;

- необходимость использования поступательно-вращательного движения прутка и, как следствие, низкая производительность и низкая экономическая эффективность контроля;- the need to use the translational-rotational movement of the bar and, as a result, low productivity and low economic efficiency of control;

- наличие мертвой зоны со стороны поверхности ввода УЗ волны;- the presence of a dead zone from the side of the input surface of the ultrasonic wave;

- сложность выявления дефектов произвольной ориентации;- the difficulty of identifying defects of arbitrary orientation;

- невозможность контроля объектов малых диаметров (от 80 мм и менее) в связи со сложностью обеспечения надежного акустического контакта пьезопреобразователя с цилиндрической поверхностью и невозможностью миниатюризации пьезоэлектрических преобразователей.- the inability to control objects of small diameters (from 80 mm or less) due to the complexity of ensuring reliable acoustic contact of the piezoelectric transducer with a cylindrical surface and the inability to miniaturize piezoelectric transducers.

Наиболее близким техническим решением по совокупности существенных признаков и достигаемому результату является способ, принятый за прототип, реализующий эхо-импульсный акустический волноводный метод контроля прутков (О.В. Муравьева, В.В. Муравьев, В.А. Стрижак, Е.Н. Кокорина, М.А. Лойферман. Реальная чувствительность входного акустического контроля прутков-заготовок при производстве пружин. - В мире неразрушающего контроля. - №1(59), 2013. С 62-70). Способ контроля состоит в прозвучивании прутка стержневой волной, измерении времени распространения стержневой волны от преобразователя до дефекта и обратно, пересчете измеренного времени в координату дефекта по длине прутка, определение коэффициента отражения стержневой волны от дефекта и сравнении его с уровнем браковки, по превышению которого судят о дефектности прутка.The closest technical solution in terms of the set of essential features and the achieved result is the method adopted as a prototype that implements an echo-pulse acoustic waveguide method for monitoring rods (O.V. Muravyova, V.V. Muravyev, V.A. Strizhak, E.N. Kokorina, MA Loiferman, Real Sensitivity of Input Acoustic Control of Rod Billets in the Production of Springs, In the World of Non-Destructive Testing, No. 1 (59), 2013. P. 62-70. The control method consists in sounding the rod with a rod wave, measuring the propagation time of the rod wave from the transducer to the defect and vice versa, converting the measured time into the coordinate of the defect along the length of the rod, determining the reflection coefficient of the rod wave from the defect and comparing it with the rejection level, over which it is judged defective bar.

Недостатками способа-прототипа являются ограниченные функциональные возможности, обусловленные возможностью определения только одной координаты дефекта по длине прутка, недостатком также является недостаточная достоверность результатов контроля, обусловленная наличием дисперсии скорости используемой стержневой волны при контроле прутков большого диаметра; использованием одного информативного параметра - коэффициента отражения на участке между зондирующим и первым эхо-импульсом от торца прутка; возможностью пропуска продольно ориентированных дефектов ввиду использования только стержневой волны.The disadvantages of the prototype method are limited functionality due to the ability to determine only one coordinate of the defect along the length of the bar, the disadvantage is the lack of reliability of the control results due to the presence of the dispersion of the velocity of the used wave wave when controlling bars of large diameter; using one informative parameter - the reflection coefficient in the area between the probe and the first echo pulse from the end of the bar; the possibility of skipping longitudinally oriented defects due to the use of only the rod wave.

Техническим результатом предлагаемого способа является расширение функциональных возможностей контроля за счет дополнительного определения координаты дефекта по поперечному сечению прутка.The technical result of the proposed method is to expand the functionality of the control due to the additional determination of the coordinates of the defect along the cross section of the bar.

Дополнительным техническим результатом является повышение достоверности результатов акустического волноводного контроля за счет использования крутильной волны.An additional technical result is to increase the reliability of the results of acoustic waveguide control through the use of a torsion wave.

Указанный технический результат достигается за счет того, что прозвучивают контролируемый пруток стержневой волной, измеряют время распространения стержневой волны от преобразователя до дефекта и обратно, пересчитывают измеренное время в координату дефекта по длине прутка L с учетом скорости распространения стержневой волны, определяют коэффициент отражения стержневой волны от дефекта в

Figure 00000001
, определяют дефектность прутка по результатам сравнения коэффициента отражения
Figure 00000001
с уровнем браковки, прозвучивают стандартный образец прутка стержневой и крутильной волнами, определяют коэффициенты отражения стержневой
Figure 00000002
и крутильной
Figure 00000003
волн от искусственного отражателя в стандартном образце прутка, измеряют координату hСОП искусственного отражателя в поперечном сечении стандартного образца прутка, прозвучивают контролируемый пруток крутильной волной, определяют коэффициент отражения крутильной волны от дефекта в контролируемом прутке
Figure 00000004
, определяют коэффициенты затухания стержневой δS и крутильной δT волн в контролируемом прутке, определяют координату дефекта
Figure 00000005
в поперечном сечении прутка радиуса r по формуле:The specified technical result is achieved due to the fact that the rod is controlled by the rod wave, the propagation time of the rod wave from the transducer to the defect and vice versa is measured, the measured time is converted to the defect coordinate along the length of the rod L taking into account the propagation speed of the rod wave, the reflection coefficient of the rod wave from defect in
Figure 00000001
determine the defectiveness of the bar according to the results of comparing the reflection coefficient
Figure 00000001
with the level of rejection, the standard sample of the rod with torsion and torsion waves is heard, the reflection coefficients of the rod are determined
Figure 00000002
and torsional
Figure 00000003
waves from an artificial reflector in a standard bar sample, measure the coordinate h of the SOP of an artificial reflector in the cross section of a standard bar sample, a controlled bar with a torsion wave sounds, the reflection coefficient of a torsion wave from a defect in a controlled bar is determined
Figure 00000004
determine the attenuation coefficients of the rod δ S and torsional δ T waves in the controlled bar, determine the coordinate of the defect
Figure 00000005
in cross section of a bar of radius r according to the formula:

Figure 00000006
Figure 00000006

Дополнительный технический результат, направленный на повышение достоверности результатов контроля, достигается за счет того, что дополнительно определяют дефектность прутка по результатам сравнения коэффициентов отражения

Figure 00000004
с уровнем браковки.An additional technical result aimed at increasing the reliability of the control results is achieved due to the fact that the defect of the bar is additionally determined by the results of comparing reflection coefficients
Figure 00000004
with the level of rejection.

Нами не обнаружены технические решения с признаками, сходными с существенными отличительными признаками предлагаемого решения, поэтому считаем, что оно соответствует критерию изобретения «изобретательский уровень».We have not found technical solutions with features similar to the essential distinguishing features of the proposed solution, therefore, we believe that it meets the criteria of the invention "inventive step".

Заявленный способ поясняется следующими чертежами.The claimed method is illustrated by the following drawings.

Фиг. 1 - Эпюры радиальной Up, продольной Uz и азимутальной Uϕ компонент смещений в стержневой волне в радиальном и осевом сечениях прутка.FIG. 1 - Diagrams of the radial U p , longitudinal U z and azimuthal U ϕ components of displacements in the rod wave in the radial and axial sections of the bar.

Фиг. 2 - Эпюры радиальной Up, продольной Uz и азимутальной Uϕ компонент смещений в крутильной волне в радиальном и осевом сечениях прутка.FIG. 2 - Diagrams of the radial U p , longitudinal U z and azimuthal U ϕ components of displacements in a torsion wave in the radial and axial sections of the bar.

Фиг. 3 - Эскиз стандартного образца прутка с искусственным отражателем в виде сегментного паза.FIG. 3 - Sketch of a standard sample of a bar with an artificial reflector in the form of a segment groove.

Фиг. 4 - Естественный дефект прутка типа «задир».FIG. 4 - Natural defect of the bar type "scoring".

Фиг. 5 - Осциллограмма прутка с искусственным отражателем и естественным дефектом при прозвучивании стержневой волной (донные импульсы сигналы вне ограничения).FIG. 5 - Oscillogram of a bar with an artificial reflector and a natural defect when sounding with a rod wave (bottom impulses signals are not limited).

Фиг. 6 - Осциллограмма прутка с искусственным отражателем и естественным дефектом при прозвучивании крутильной волной (донные импульсы сигналы вне ограничения).FIG. 6 - Oscillogram of a bar with an artificial reflector and a natural defect during sounding by a torsional wave (bottom impulses signals are not limited).

Фиг. 7 - Осциллограмма прутка с искусственным отражателем и естественным дефектом при прозвучивании стержневой волной (донные импульсы сигналы в ограничении).FIG. 7 - Oscillogram of a bar with an artificial reflector and a natural defect when sounding with a rod wave (bottom pulses are limited signals).

Фиг. 8 - Осциллограмма прутка с искусственным отражателем и естественным дефектом при прозвучивании крутильной волной (донные импульсы сигналы в ограничении).FIG. 8 - Oscillogram of a bar with an artificial reflector and a natural defect when sounding by a torsion wave (bottom pulses are limited signals).

Способ акустического контроля пруткового проката осуществляют следующим образом.The method of acoustic control of bar stock is as follows.

На торец прутка устанавливается блок электроакустических преобразователей, на излучатель которого с генератора зондирующих импульсов подается электрический импульс, преобразуемый в акустическую (стержневую или крутильную) волну. Отраженная от противоположного торца прутка и от дефектов типа нарушения сплошности и неоднородности металла, акустическая волна принимается приемником блока электроакустических преобразователей, преобразующим акустический сигнал в электрический. Электрический сигнал усиливается, поступает на вход аналого-цифрового преобразователя и далее в память персонального компьютера, где анализируется с использованием специализированного программного обеспечения.A block of electro-acoustic transducers is installed on the end of the rod, to the emitter of which an electric pulse is supplied from the probe pulse generator, which is converted into an acoustic (rod or torsion) wave. Reflected from the opposite end of the rod and from defects such as disruptions in the continuity and heterogeneity of the metal, the acoustic wave is received by the receiver of the block of electro-acoustic transducers, which converts the acoustic signal into an electric signal. The electric signal is amplified, fed to the input of an analog-to-digital converter and then to the memory of a personal computer, where it is analyzed using specialized software.

На осциллограмме отображаются зондирующий импульс и первый эхо-импульс, отраженный от противоположного торца прутка (донный импульс). При наличии дефектов в прутке на участке между зондирующим импульсом и донным импульсом появляются эхо-импульсы от дефектов.The oscillogram shows the probe pulse and the first echo pulse reflected from the opposite end of the bar (bottom pulse). In the presence of defects in the rod, echoes from defects appear in the area between the probe pulse and the bottom pulse.

Координата дефекта l по длине прутка L определяется с учетом известной скорости С распространения акустического импульса по прутку и времени t между зондирующим импульсом и эхо-импульсом от дефекта по формуле:The coordinate of the defect l along the length of the rod L is determined taking into account the known velocity C of the propagation of the acoustic pulse along the bar and time t between the probe pulse and the echo pulse from the defect according to the formula:

Figure 00000007
Figure 00000007

Далее определятся коэффициент отражения от дефекта Rдеф, как отношение амплитуды эхо-импульса от дефекта Aдеф к амплитуде донного импульса AДИ, выраженное в %:Next, the reflection coefficient from the defect R def will be determined as the ratio of the amplitude of the echo pulse from the defect A def to the amplitude of the bottom pulse A CI , expressed in%:

Figure 00000008
Figure 00000008

Нормировка амплитуды эхо-импульса от дефекта к амплитуде донного импульса используется для отстройки от влияния качества акустического контакта и эффективности возбуждения волн требуемого типа.The normalization of the amplitude of the echo pulse from the defect to the amplitude of the bottom pulse is used to detune from the influence of the quality of the acoustic contact and the efficiency of excitation of the waves of the required type.

О дефектности прутка судят на основании сравнения коэффициента отражения Rдеф с заранее заданным уровнем браковки, определяемым коэффициентом отражения от искусственного дефекта с глубиной, равной предельному отклонению по диаметру прутка в соответствии с нормативными документами.The defectiveness of the bar is judged by comparing the reflection coefficient R def with a predetermined rejection level determined by the coefficient of reflection from the artificial defect with a depth equal to the maximum deviation along the diameter of the bar in accordance with regulatory documents.

В случае прозвучивания прутка стержневой волной коэффициент отражения

Figure 00000001
от дефекта в виде несплошности определяется перепадом в площади сечения прутка с S1 на S2, обусловленным наличием дефекта, по формуле [Буденков Г.А., Недзвецкая О.В. Основные закономерности взаимодействия волн Похгаммера с дефектами // Дефектоскопия. - 2004. - №2. - С. 33-46]:In the case of sounding the rod with a rod wave, the reflection coefficient
Figure 00000001
from a defect in the form of a discontinuity is determined by the difference in the cross-sectional area of the bar from S 1 to S 2 , due to the presence of a defect, according to the formula [Budenkov GA, Nedzvetskaya OV The main laws of interaction of Pohhammer waves with defects // Defectoscopy. - 2004. - No. 2. - S. 33-46]:

Figure 00000009
Figure 00000009

Так как эпюра смещений в стержневой волне (фиг. 1) имеет в своем составе преимущественно осевую Uz компоненту, равномерно распределенную по сечению прутка, при этом радиальная компонента смещений Ur близка к нулю, коэффициент отражения стержневой волны от дефекта

Figure 00000001
не зависит от местоположения дефекта по поперечному сечению прутка, тем самым обеспечивается равномерная чувствительность стержневой волны к дефектам прутка в любом месте по сечению.Since the displacement plot in the rod wave (Fig. 1) mainly consists of an axial U z component uniformly distributed over the cross section of the rod, while the radial displacement component U r is close to zero, the reflection coefficient of the rod wave from the defect
Figure 00000001
does not depend on the location of the defect along the cross section of the bar, thereby ensuring uniform sensitivity of the rod wave to defects of the bar anywhere in the cross section.

Эпюра смещений крутильной волны имеет в своем составе только азимутальную Uϕ компоненту смещений, линейно убывающую по амплитуде от поверхности прутка к его центру до нуля (фиг. 2), поэтому коэффициент отражения крутильной волны от дефекта в виде несплошности

Figure 00000004
обратно пропорционален глубине залегания hдеф по поперечному сечению прутка и может быть определен по формуле:The torsion wave displacement diagram contains only the azimuthal U ϕ component of the displacements, which linearly decreases in amplitude from the surface of the rod to its center to zero (Fig. 2), therefore, the torsion wave reflection coefficient from the defect in the form of a discontinuity
Figure 00000004
inversely proportional to the depth h def on the cross section of the bar and can be determined by the formula:

Figure 00000010
Figure 00000010

Формулы (3) и (4) не учитывают сравнительную чувствительность стержневой и крутильной волн к дефектам, обусловленную различиями в длинах волн при одинаковой частоте спектра сигнала и различие коэффициентов затухания стержневой δS. и крутильной δT волн. С учетом указанных эффектов, отношение коэффициентов отражения по стержневой и крутильной волнам описывается формулой:Formulas (3) and (4) do not take into account the relative sensitivity of the rod and torsion waves to defects due to differences in wavelengths at the same signal spectrum frequency and the difference in the rod attenuation coefficients δ S. and torsional δ T waves. Given these effects, the ratio of the reflection coefficients for the rod and torsion waves is described by the formula:

Figure 00000011
Figure 00000011

где RS COП - коэффициент отражения стержневой волны от искусственного отражателя в стандартном образце прутка (СОП), RT СОП - коэффициент отражения крутильной волны от отражателя в СОП, δS - коэффициент затухания стержневой волны, δТ - коэффициент затухания крутильной волны, L - длина прутка, r - радиус прутка,

Figure 00000012
- учитывает координату искусственного отражателя в СОП по поперечному сечению прутка.where R S COP - reflectance stem wave from the artificial reflectors in a standard sample rod (SOP), R T DIS - reflectance torsional wave from the reflector in the TPV, δ S - Stem wave attenuation coefficient, δ T - torsional wave attenuation coefficient, L is the length of the bar, r is the radius of the bar,
Figure 00000012
- takes into account the coordinate of the artificial reflector in the SOP along the cross section of the bar.

В качестве стандартного образца прутка может быть использован пруток известной длины, выполненный из того же материала, что и контролируемый пруток, с искусственным отражателем в виде сегментного паза с известной глубиной hСОП и известной координатой по длине прутка.A rod of a known length made of the same material as the controlled rod with an artificial reflector in the form of a segment groove with a known depth h SOP and a known coordinate along the length of the rod can be used as a standard sample of a bar.

Коэффициенты затухания стержневой δS и крутильной δT - волн определяются по соотношению амплитуд первого

Figure 00000013
и второго
Figure 00000013
донных импульсов соответствующих типов волн по формуле:The attenuation coefficients of the rod δ S and torsional δ T - waves are determined by the ratio of the amplitudes of the first
Figure 00000013
and second
Figure 00000013
bottom pulses of the corresponding types of waves according to the formula:

Figure 00000014
Figure 00000014

Определив коэффициенты отражения стержневой

Figure 00000015
и крутильной
Figure 00000016
волн на прутке с дефектом, коэффициенты отражения стержневой
Figure 00000017
и крутильной
Figure 00000018
волн на СОП с искусственным отражателем и коэффициенты затухания стержневой δS и крутильной δT волн, можно дополнительно определить глубину залегания дефекта в поперечном сечении прутка по формуле:Having determined the reflection coefficients of the rod
Figure 00000015
and torsional
Figure 00000016
waves on a defective rod, rod reflection coefficients
Figure 00000017
and torsional
Figure 00000018
waves on SOP with an artificial reflector and attenuation coefficients of the rod δ S and torsional δ T waves, you can additionally determine the depth of the defect in the cross section of the bar according to the formula:

Figure 00000019
Figure 00000019

Дополнительный информативный признак - коэффициент отражения крутильной волны от дефекта

Figure 00000016
позволяет судить о дефектности прутка на основании сравнения коэффициента отражения
Figure 00000016
с заранее заданным уровнем браковки. При этом повышается чувствительность и достоверность контроля за счет более высокой чувствительности крутильной волны к поверхностным и приповерхностным дефектам в сравнении со стержневой волной ввиду меньшей длины волны на той же частоте колебаний. Кроме того, крутильная волна позволяет с более высокой чувствительностью выявлять продольно ориентированные дефекты ввиду их существенного влияния на крутильную жесткость (Г.А. Буденков, О.В. Недзвецкая, Д.В. Злобин, С.А. Мурашов. Взаимодействие крутильных волн с продольными трещинами труб // Дефектоскопия. - 2006. - №6. - С. 57-66).An additional informative feature is the coefficient of reflection of a torsion wave from a defect
Figure 00000016
allows you to judge the defectiveness of the bar based on a comparison of the reflection coefficient
Figure 00000016
with a predetermined rejection level. This increases the sensitivity and reliability of the control due to the higher sensitivity of the torsion wave to surface and near-surface defects in comparison with the core wave due to the shorter wavelength at the same vibration frequency. In addition, a torsional wave makes it possible to detect longitudinally oriented defects with higher sensitivity due to their significant influence on torsional stiffness (G.A. Budenkov, O.V. Nedzvetskaya, D.V. Zlobin, S.A. Murashov. Interaction of torsional waves with longitudinal pipe cracks // Defectoscopy. - 2006. - No. 6. - P. 57-66).

Рассмотрим реализацию способа на примере акустического контроля прутка радиусом r=8,5 мм и длиной L=2,3 м, на котором имеются искусственный отражатель в виде сегментного паза глубиной h=0,3 мм, используемый в качестве искусственного отражателя на СОП (фиг. 3), и протяженный естественный дефект типа «задир» с неравномерной глубиной h≈0,2÷0,3 мм (фиг. 4).Let us consider the implementation of the method by the example of acoustic control of a bar with a radius r = 8.5 mm and a length L = 2.3 m, on which there is an artificial reflector in the form of a segment groove with a depth of h = 0.3 mm, used as an artificial reflector on an SOP (Fig. . 3), and an extended natural defect of the type "scoring" with an uneven depth h≈0.2 ÷ 0.3 mm (Fig. 4).

На осциллограммах стержневой (фиг. 5) и крутильной (фиг. 6) волн вне ограничения наблюдаются зондирующий, первый и второй донные импульсы. Согласно фиг. 5 и фиг. 6 амплитуды

Figure 00000020
=700 мВ,
Figure 00000021
=618 мВ,
Figure 00000022
=1989 мВ,
Figure 00000023
=1974 мВ, расчет коэффициентов затухания согласно формулы (6) дает для стержневой волны δS=0,0016 1/м и для крутильной волны δT=0,027 1/м. На осциллограммах стержневой (фиг. 7) и крутильной (фиг. 8) волн наблюдаются зондирующий и первый донные импульсы в ограничении и эхо-импульсы от искусственного отражателя и от дефекта типа «задир». Шкала ординат (фиг. 7, фиг. 8) пронормирована к амплитуде первого донного импульса и имеет размерность коэффициента отражения R, %. Согласно фиг. 7 коэффициент отражения стержневой волны от искусственного отражателя в СОП составляет
Figure 00000024
=0,31% и от естественного дефекта -
Figure 00000025
=0,2%. Согласно фиг. 8 коэффициенты отражения на крутильной волне от искусственного отражателя в СОП составляет
Figure 00000026
=1,34%, от естественного дефекта -
Figure 00000027
=0,72%.On the oscillograms of the rod (Fig. 5) and torsional (Fig. 6) waves, probing, first and second bottom pulses are observed outside the limit. According to FIG. 5 and FIG. 6 amplitudes
Figure 00000020
= 700 mV,
Figure 00000021
= 618 mV,
Figure 00000022
= 1989 mV,
Figure 00000023
= 1974 mV, the calculation of the attenuation coefficients according to formula (6) gives δ S = 0.0016 1 / m for a pivotal wave and δ T = 0.027 1 / m for a torsional wave. On the oscillograms of the rod (Fig. 7) and torsional (Fig. 8) waves, the probing and first bottom pulses in the restriction and echo pulses from the artificial reflector and from the defect of the type of scoring are observed. The ordinate scale (Fig. 7, Fig. 8) is normalized to the amplitude of the first bottom pulse and has the dimension of the reflection coefficient R,%. According to FIG. 7, the reflection coefficient of the core wave from the artificial reflector in SOP is
Figure 00000024
= 0.31% and from a natural defect -
Figure 00000025
= 0.2%. According to FIG. 8 the reflection coefficients on a torsion wave from an artificial reflector in SOP is
Figure 00000026
= 1.34%, of a natural defect -
Figure 00000027
= 0.72%.

Время между зондирующим импульсом и эхо-импульсом от искусственного отражателя составляет 478 мкс, между зондирующим импульсом и эхо-импульсом от естественного дефекта - 762 мкс. Согласно формуле (1) координаты по длине прутка для искусственного отражателя составляют lСОП=5200 м/с*478 мкс/2=1242,8 мм (значение, измеренное рулеткой - 1282 мм), для естественного дефекта lдеф=5200 м/с*762 мкс/2=1981,2 мм (значение, измеренное рулеткой до начала дефекта - 2050 мм). С использованием формулы (7) расчет глубины залегания естественного дефекта составляет 0,31 мм. При уровне браковки 0,15% по стержневой волне и 0,5% по крутильной волне естественный дефект с коэффициентами отражения

Figure 00000025
=0,2% и
Figure 00000027
=0,72% является недопустимым.The time between the probe pulse and the echo pulse from the artificial reflector is 478 μs, between the probe pulse and the echo pulse from the natural defect - 762 μs. According to formula (1), the coordinates along the length of the bar for an artificial reflector are l SOP = 5200 m / s * 478 μs / 2 = 1242.8 mm (the value measured by tape measure is 1282 mm), for a natural defect l def = 5200 m / s * 762 μs / 2 = 1981.2 mm (the value measured by tape measure before the onset of the defect is 2050 mm). Using formula (7), the calculation of the depth of a natural defect is 0.31 mm. With a rejection level of 0.15% for the rod wave and 0.5% for the torsion wave, a natural defect with reflection coefficients
Figure 00000025
= 0.2% and
Figure 00000027
= 0.72% is invalid.

Claims (3)

1. Способ акустического контроля, включающий прозвучивание контролируемого прутка стержневой волной, измерение времени распространения стержневой волны от преобразователя до дефекта и обратно, пересчет измеренного времени в координату дефекта по длине прутка L с учетом скорости распространения стержневой волны, определение коэффициента отражения стержневой волны от дефекта
Figure 00000028
, определение дефектности прутка по результатам сравнения коэффициента отражения
Figure 00000029
с уровнем браковки, отличающийся тем, что дополнительно прозвучивают стандартный образец прутка стержневой и крутильной волнами, определяют коэффициенты отражения стержневой
Figure 00000030
и крутильной
Figure 00000031
волн от искусственного отражателя в стандартном образце прутка, измеряют координату hСОП искусственного отражателя в поперечном сечении стандартного образца прутка, прозвучивают контролируемый пруток крутильной волной, определяют коэффициент отражения крутильной волны от дефекта
Figure 00000032
, определяют коэффициенты затухания стержневой δS и крутильной δT волн в контролируемом прутке, определяют координату дефекта hдеф в поперечном сечении прутка радиуса r по формуле:1. The method of acoustic control, including sounding a controlled rod by a rod wave, measuring the propagation time of a rod wave from the transducer to the defect and vice versa, recalculating the measured time into the defect coordinate along the length of the rod L, taking into account the propagation velocity of the rod wave, determining the reflection coefficient of the rod wave from the defect
Figure 00000028
, determination of defectiveness of a bar according to the results of comparing the reflection coefficient
Figure 00000029
with the level of rejection, characterized in that the standard sample of the rod is additionally sounded by rod and torsion waves, the reflection coefficients of the rod are determined
Figure 00000030
and torsional
Figure 00000031
waves from an artificial reflector in a standard bar sample, measure the coordinate h of the SOP of an artificial reflector in the cross section of a standard bar sample, a controlled rod with a torsion wave sounds, the reflection coefficient of a torsion wave from a defect is determined
Figure 00000032
, determine the attenuation coefficients of the rod δ S and torsional δ T waves in the controlled rod, determine the defect coordinate h def in the cross section of the rod of radius r according to the formula:
Figure 00000033
.
Figure 00000033
. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что дополнительно определяют дефектность прутка по результатам сравнения коэффициента отражения крутильной волны
Figure 00000034
с уровнем браковки.2. The method according to p. 1, characterized in that it further determines the defectiveness of the rod according to the results of comparing the reflection coefficient of the torsion wave
Figure 00000034
with the level of rejection.
RU2017141893A 2017-11-30 2017-11-30 Method of acoustic control of bars with waveguide method RU2679480C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017141893A RU2679480C1 (en) 2017-11-30 2017-11-30 Method of acoustic control of bars with waveguide method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017141893A RU2679480C1 (en) 2017-11-30 2017-11-30 Method of acoustic control of bars with waveguide method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2679480C1 true RU2679480C1 (en) 2019-02-11

Family

ID=65442468

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017141893A RU2679480C1 (en) 2017-11-30 2017-11-30 Method of acoustic control of bars with waveguide method

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2679480C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU855492A1 (en) * 1979-12-26 1981-08-15 Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт По Разработке Неразрушающих Методов И Средств Контроля Качества Материалов Device for ultrasonic checking of cylindrical articles
JPH09145698A (en) * 1995-11-20 1997-06-06 Hitachi Cable Ltd Ultrasonic flaw detector for metal rod
RU2245543C2 (en) * 2002-09-09 2005-01-27 Волгоградский государственный университет Product flow control method
JP2008122090A (en) * 2006-11-08 2008-05-29 Daido Steel Co Ltd Ultrasonic flaw detection method of rod material, and ultrasonic flaw detection system
RU2406083C1 (en) * 2009-10-08 2010-12-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Белгородский государственный университет" Method of determining defect structure of rolled titanium

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU855492A1 (en) * 1979-12-26 1981-08-15 Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт По Разработке Неразрушающих Методов И Средств Контроля Качества Материалов Device for ultrasonic checking of cylindrical articles
JPH09145698A (en) * 1995-11-20 1997-06-06 Hitachi Cable Ltd Ultrasonic flaw detector for metal rod
RU2245543C2 (en) * 2002-09-09 2005-01-27 Волгоградский государственный университет Product flow control method
JP2008122090A (en) * 2006-11-08 2008-05-29 Daido Steel Co Ltd Ultrasonic flaw detection method of rod material, and ultrasonic flaw detection system
RU2406083C1 (en) * 2009-10-08 2010-12-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Белгородский государственный университет" Method of determining defect structure of rolled titanium

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
О.В. Муравьева, В.В. Муравьев, В.А. Стрижак, Е.Н. Кокорина, М.А. Лойферман, Реальная чувствительность входного акустического контроля прутков-заготовок при производстве пружин, В мире неразрушающего контроля, N 1 (59), 2013, с. 62-70. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9927405B2 (en) Processing signals acquired during guided wave testing
US20210108916A1 (en) Methods and systems for determining a thickness of an elongate or extended structure
US6925881B1 (en) Time shift data analysis for long-range guided wave inspection
EP2195611A1 (en) Acoustic thickness measurements using gas as a coupling medium
WO2020175182A1 (en) Evaluation method for reflected wave
KR101949875B1 (en) Apparatus and method for detecting defects of structures
RU2679480C1 (en) Method of acoustic control of bars with waveguide method
JP4405821B2 (en) Ultrasonic signal detection method and apparatus
Ushakov et al. Detection and measurement of surface cracks by the ultrasonic method for evaluating fatigue failure of metals
US4586381A (en) Nondestructive ultrasonic transducer
RU2714868C1 (en) Method of detecting pitting corrosion
US11054399B2 (en) Inspection method
RU2246724C1 (en) Method of ultrasonic testing of material quality
RU2191376C2 (en) Method measuring sizes of defects in process of ultrasonic inspection of articles
RU2783297C2 (en) Method for ultrasonic inspection of conductive cylindrical objects
EP4086620A1 (en) Method and device for checking the wall of a pipeline for flaws
RU2231054C1 (en) Method of determination of degree of polymerization of composite materials
Hesse et al. Defect detection in rails using ultrasonic surface waves
Rizzo et al. Ultrasonic characterization of steel rods for health monitoring of civil structures
RU2793565C1 (en) Method of ultrasonic testing of materials and products
RU173773U1 (en) ACOUSTIC BAR DEVICE
RU2614195C2 (en) Methods of measuring ultrasonic signal parameters in presence of interference
JPS61210947A (en) Ultrasonic defectscope
RU2589751C2 (en) Method of determining the average grain diameter of metal products and device for its implementation
RU2032171C1 (en) Ultrasonic test method for cylindrical parts