автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.13, диссертация на тему:Применение волн дифракции для изучения размеров трещиноподобных несплошностей в ультразвуковом неразрушающем контроле

<4.

^ Нац1ональний техн!чний уи!верситет УкраТнн

с^5 .КиТвський пол]техн!чний !нститут*

N. \

ДАВИДОВ бвген Олександровач

УДК 620.179.16

ЗАСТОСУВАННЯ ХВИЛЬ ДИФРАКЦП ДЛЯ ВНЗНАЧЕННЯ Р03М1Р1В ТР1ЩИН0П0Д1БНИХ НЕСУШЛЬНОСТЕЙ В УЛЬТРАЗВУКОВОМУ НЕРУЙН1ВН0МУ К0НТР0Л1

Спец1альн1сть 05.11.13,— прилади 1 методи контролю та визначення складу речовини

АВТОРЕФЕРАТ ДисертацИ на здобуття наукоВого ступеня Кандидата техн!чних наук

Кшв —2000

Дмсергешя г рукопис

Робота виконана о IE? ¡м €.0. Нагана HAH Укра'ши

Наукоьий кер!вник доктор тежичннх паук, лрофесОр

Гро'щький Волоа'мир Олсх^андровиг'»,

ШЭ (м.е.О Паюня HAH УчраЪт. кергони* в!вдшу Л'е4.

Оф1шйн1 опоненти: доктор технНъта наук, професога клфедри

"Пршмда! иетоди неруйшвпого кон г ролю" Нащопплыою Tv.X!ii'i»oro ук'терситегу Укра'пп; "KiuBCtKufi aojilxexnwt'urt цадипуг'' • Пор-в Нолатмпр АнЫйокпч! .

' диктор TfX;ii4Hiiy наук; професор, • ' ■

зав. кяфсдрою "'/гор!л мехаппм»» I машин" Нац!окаш.ном янктМноК! ушверснгегу УкраУнл Бй/окур 1ваи Павлспич.

Прович 'л уаанова: ■ Л1ГТК "Антонов'', Держаний комитет прсмиелоаоУ пол1тям

Украйге, м. Йй»;■< v '

Ъкист в1пбуд:.ься о 15 голнп; ка зас1данш спеЫгишованс

пчсно'« ради Д ¿5.002.18 при ¡iauion.gi.fictoy тшчно^у ушверс^хет! Украшя <dZll» з ртресою: 03056, м.Кш'в, t<pocu.I!eptMora.S7, корп.1,ауд Щ,

3 днсертгнаею можна онайомитися у ¿¡бл1огсш Национального техчЬшогс ук1перситет УкраУнп «КШ».

Автореферат рошпмшЧ Сг'!~< >\ 2Q0ip.

t

П'!:1шГ* секретер . сгкшзлпокшсУ вченоТ ряди Д 26.002. !S

Зягяльча ларвктерпстнка рейотн

Лнтуши нкть теми. Трвдншйн! методе ультрязвухопоТ дефектоскоп!? не дозроляють ирсзодити тонну оцЫку pojvipic Tpímm^tmiímm иесушлыюстей. Тому не можл:«о лреводитн шьишу оишку нг0гга».я вяятетп дефектов, внкористовуючи рлзрзхунков! методн ыехжкн рупнугмшя. ЭшплЯщ проездений аатпз небезпеки iiecyuLnwioc-ri i прогао) у símowí.'uü нодсльшоК fKCWiyemiií устлгкуваиня (без проведения ремонту), по cyri. косить т1лькн яккни.1 хгршер- Для склада oro i я1дпов1дального устаткуоання, ремонт ЕКОГО ?!8 МОЖЛНВИЙ (ПЛЬХН 1ЖНЗ s5o иоз'язапий з великими складностями, такнЧ

П(дх!д приводить до iiícü'vCSa'í.'íí.'.í СИТр.17 1№ ремонт пбо до його непрогнозовалого руйнусаянч « ssspfi. Том}' Д"Я бг32Щ?Шш('#ксплултоци вцщоввдального устаткувалн» ñsóSxtotMü шыйстй nnxih ве&ясеха ятлт«х иесуцЬшюстей. Ршення шс? задач! мозогово т!лыспзаум(вд ятта*о*&Ш Квшгртюс pomipíB к^^гольносгей. В даиий час, задач я внзначш» геометр»«»«* pmépí9 й^лвздрстьй не мае задовшьного рИаечня, то ссЗЬио пщтвердохусгься сдаупНгтк» будь-яких норматпвиих документ (ДСТУ, ГОСТ, РД, шструкцЛ тз in.), що рггламгнтують оцшкурголышх po3MÍp¡b.

BLuomo, ио дифраговяш xwuj!, yjwynú гострлми кромками нгс.уциышсг!, дозволшоть визпачитн координата цих кромок, В ,отже ¡ ро.зш'ри nicí несуншьностъ Роботп раду дснупдшша показують перспе.чтизЫсть даясп» няпрянку, У той же час, ке iciiye .чем oí Ч'етодолол! гастогупрлгм хвнль длфракщ! для ецшки po3Mipin несущльпосгей в угеруйшваому ультразвуковому jcoirtponi. Не дослщкеш питш'ня про точшгпм можливосл методу, оптпшзиш! тарактеркетак ультразвукового тралу ¡ деяш imui.

Створслня комплекс:!«*, ппукова - обгрунтовмтих гтршщишо i методш аизкачишя ptnuipin тр1щпиопод1биих лесуулыюстсй lia ocmobí аналЬу дифракт'йних nonio, дозволить пцщшцити Biporimiicn, прогнозу (заишдо.вого ресурсу) про п&щйну роботу' випов^дального устаткувалкя.

Зз'язсхробоши з наукоемки преграмши i планами. Робота внхоиуоялася вшпояушо до рсбочнх планш IE3 ¡м, С,О. Патона ло тем! «Розрпбха принцишв одаптгии системм авгонатвзоЕзного неруйш'внегс контролю якосгп, нероз'гмннх з'еднань конструкш! енерггтн'шого упаткування. мостооих конструкт'й. мапстралшп.ч гр}бопрояод1в1/. ¡tena тема (шифр i.6.1.4.2,) вгконугп.ся «¡дповушо до пос»а1ювя Рюро ПФГПМ НЛП Укряжи протокол №8 чш 13.05.97.

Мета / задач1 досл1дження. Мета робота - створеыня науково - обгрунтовано) баз» для визначення розмф1в тр1щинопод1биих несуцшьностей (дефекпв) за допомоюю удьтразиукоаих хвнль дифракци, придашоУ для практичного застосушиши на ¡сную'ий технолопчшй баз! ультразвукового контролю. Для досягнем ни поставлено! мети исобхшю виршшти наступи! основш задача

• аналп повного акустнчного тракту дефектоскопа й <штимшц1я його параметра з метою досягнения найбтышн амплгсуди сигналу вщ ультразвуковых хвнль, дифрагоааних на кромщ тр'|щиии;

• визначення координат «джерела» дифраговаиих хвиль, I оцшка похибки результату (залеэиисть похибки вимфювшшя в1д схем кошролю I методт иишачення координат);

• визначення особливостей I внмог до ультразвукового устаткуваиля для робота з хвшнши дифракцн.

Наукова нотиш отриманих результат!*. Наукова новизна вихонаноТ робо'Ш внзначасться паступннми основными положениями:

1. Для повного акустичного трахту дефектоскопа уточнен! амштудш аиалтти залежност! 1 створеш нрограми чиселыюю анамзу хвнль д!к|-раг.:цн в!д трнцинопод1бнкх несуц;льностей. Установлен! кути введения 1 прнйоыу ультразвуковых коливань, аду забезпечують досягнения максимально! вмшптуди сигналу в!д хвшн, дифраговано! па Тр1ЩШН.

2. Вперше отримаш аиалоичш внрази 1 нрограми чнеелыюго р<?зрахунку дла шгзначеш;* координат иершиии тр^щиаи, спершг викоиана оцшка похибки иизначгния ¡хиього ы!:цк розишувшшя,

3. Встаиоолепо експериментальш шпл1гудш I шинков! зйлг&иосп хиил;. дцфракц[К для стомлених трпцнп, а також шгучних (ыоделмшх) розрЫа.

Лрактичне значения отриманих 1>£зульк:2т1з. Розроблена мггоднка дозиол;с норшнано проста - на ¡снушчШ технолопчшй баз! ультразвукового контролю ! з дасготшлю для практичного викори.сташш точтегю проводит оцшку плыетрнчних розмфш тр1щ!шопод1бних нссуцшьноезей. Це дозволить шдвнщнти ыисть «¡агносгачпих робгг; зиизити к!льк1сть необгрунтоааних ремонт; збиыяигк бйзааарШиий ресурс облйдиашш, Результата внконаио! робот» башторазова 11 уешешо використоаушишса для шыисиы ошнки м)ри иебезпеки вияплспих тршпшоисуибннх несуцшьншпей на оЗ'екад нафгохшЬашх I еиергешчиих шднришеш (зашдчен! вадпавиишми вкгцмн впроваджеши) Тому робота може скласти осноау нормативных документ ¡в (ДСТУ, ыстодичш ршро'Гш:

жструкщ'О по onimü реальних розмф|'в несуцшьностей, що необхадп для достов1рно'; д|'пгностнки вщповшального обладналня.

Bei осиовш результата робота доведен! до алгоритшчннх програм чисельнога розрахуику, що спрощуеОмалп i оптимпшию р!шень конкретннх техноло! ¡чних задач.

У робот! приведет конкретш рекомендацм для розробки спеш&'мзоыаного ультразвукового устаткування.

Особистий тгеок здэбуеача. OchobiiI результата роботи, що отримаш автором сзмостШно i внносяться на захнет:

• ЛнглЬ зялежнехгп гдагснтуди xtmni днфрахцп пря падшш плоскоТ ультразвуково! хшш на край пзп1внеск1иче1шоп> розрюу у твердому тЫ;

■ Уточнена »модель оку стачного тракту дефектоскопа при pofvoxi з ультразвуковимн ХБ'ллями дифрахшТ. Чисельне piuieKiis модел1, то дозволяе робити оптиьтацад парам етр!з ультразвукового тракту. Визначення оптимальних кут!в введения перзтверювачш;

• Визначення похибга вим!ру координат кромки тр!щини (трщиноподно!' нееут'льносп) у залежкосп В1Д ГГ положения в звареному з'еднанш i вшеташ Mi* перетворювачами. АиялЬ фактор1в, що вкзиачаготь цю похибку;

в Експгриментальна оцшка прсеторового положения фронту хвнл! для традншйних п'езоелеетрнчннх перетворювачю.

• Експгриыгнталыт пгреш'рка залежи осп амгштудн дифратовано! хеши на краю трициноподабноТ несущльпосп ддя втомлених Tpitimn i штучннх poipiiia;

» Ехсперииептальна nepsnipxa визначення точноел положения координат «джерел» дяфрагованих хвнль;

в Визначення координат «дасерела» дифрагованих хвнль у матер!алах з шдвнщенимн структуршши Шумами.

АпрсбацЫ результат!*. Осиовш положения робота доповшалися: на Друпй УкрашськШ науково - техшчшй конферендЛ «Неруйшвннй контроль i техшчпа дагностика» (м. Дш'пропетровськ, 12-16.05.97); на 7'Й СвропейськШ конференцп по неруйишному контролю (и. Копенгаген, 26-29,05.98); на 15'* Pccifici.:n'il науково - техшчшй конференцп «Неруйшгний контроль i диагностика» (и. Москва, 29-2.07.99); не 4'я УкрашськШ наукоко -rexni'uufi конференцп « Неруйнтннй контроль i техч1чна лиг гностика» (м. КиУв 20-2.V04 49); на м1жлародшй конференцн «Зварш конструкций (м.Кжв, 10-12.10.2000). РоГюга обговорювалася на ceMinapi в!ддш|'в 11*3 ¡м. С.О. Патона, а також на пауковому сч'чш ipi

кафедри «Прилади I снмсмл мсруйшвного кошролю» 1 'ацЬинц-.ногс чсхнишою утверситету Укр<шш «Ки:всш«Й По]|Ьсхн!ч1Ши ¡иститут» (протокол №4 и!д 23.11.1999 р.).

Публжаци. Везп&сс)>едш>о но тгм! дисертицй опубл!ковш<о 10 роб 1т.

Структура й обслг днсермяцЬ. ДнсертвцЫ ешмелея з шупу, ■ н'яти глач, внсновкт 1 доделив з прйгрлмами роцшункщ, Робота вшгладтш на 177 сторшках ! м!сгнть 98 малюншв, 9таблиць, 12 д; дии;1и, список нииоркстатк джерел з 13? найменуиаыь.

Осиоаннй шкг робо1И,

Перший роздЫ ¡ый 'Гм щшш мшН огладу и анашу киуючих ывгодт визяачення геометрнчних розмфш ¡их; ¡ииыюасП, Основ ним руипйним мотивом роттку дефектомгтричних сиособш в ульпчпнукоиаму кпйтрол! с, та обстина що розулльти можно викорисгоьувоги для ошкхи иадШаост! с<0Чкг1а контролю, ишы>рисгов>ючи дхи цьою розрахунков1 методи механки руйнуышия, ТшшЙ п1дх!д доаволхс кшьккшо обгрунторуьати робо!у обладнання з ыаявшстю Гр1цшшш,дШ*ИХ иесуцЕльноотеЙ.

V ПрШИЦ! ульТрШ>пуКОВОГО КОН'ГрИЛЮ ДЛЯ ВНЗН8ЧС1ШЯ м!сця роиташуваши [ гсометричннх ро'Щф1»нссуци1ы(0£1е11 тстосовують ргш! ш,(пл1туд.ч| методн контролю. На як!сному р1нн1 ие зрозум1ло 1 пояснккяьс* тим, що чиу Шльше розм1ри ийсуцыьро«!, там б'шьше енсргм воображений ыд _ че?. У принцип), ця <;аало«и1стй» злаходить сасг воображения у зек сх.здшх р1ш«шш, ши ьикориа-гойумт'а, Зокрема, АНД (АРД) /и'дцоди (шхалн) устажшиоють д.)сить точний *&'<аак рош!}>(й шюгкодммих ь1дбииач1» з ашштудою в1цоГ,ша!;<нс10 ул(Лра1йуко»о№ Ыпудьсу. Дад »1лбмадч1» 1ншо'| (прапнлию!) формь так! залежност! також установлен! а&> ыояуп» бу?н встедюшмш. Загиаче»! запо«цост1 регламенту ються бй-н,о«;редл.о ДС'ГУ 14782-86, У прнищш1, для 15уд)-якого чипу мдтьорюнаг.нх вдонвачт Ш'1.4 зв'яюк «окна встышнти ексисрнм««ш1ыш. Однак, уу> к.1 шлЁяа.юсп ¿«акт» млсие т:яькя ;\1Ы одбиьачЬ правильной I в!дтьорювш1ию|' формн. Прмро.ую, що кс1 кесуцЬшихч! {я&ильго походжешм мают». ютадмниЙ харисир утворенн*. Положений шь; несуцшыинлгй ыожв мчтн рЬну проетороау ор1ептшнк>, Кры того на амчлпуду в1дбито>о сигналу вплншиогь рад параметр!« ультразвукового тршму; форма 1 шорешет». поверх«! ы'добрвяжинй; ку» Ысучуианця !)«>?. (норючача; кыш а!суотичио.о контшпу; загасал!« в KiMiple.il; частга удьтразвукои»х хвачц форма (¡оверхп •зб'пп конгролг ; |мд Ьышк сикЦифЬнкх особашмстеЦ I дб'ш» коятрояч>

Тому р/шен** Гхпи!р),6 МСсуяаи.ИОС1»!Й йМад'иуДйХМи

надмичаРпй склвд'«» ^¿дг.у^йгч {фшмио, ио поШчио «Сттсцдж^уьс» »Меупйс^!« т-рмгтиних дочуме!г,»в (71СТУ, РД, Ыяру^»!!!! 18 ип рсакьнич розм^Ш

пе^-иччьиогпя! Га,чом дссй^и^и буич спроКи з'ттаелеп^л умимтч.

дефектов ¡'з ¡стинннми. Результптн цих дослшжеиь показуниь, що на и^илпулш щособн вим1р:овання реальн.чх poiMÎpm дефекпв ;;зють ouíhkh 1 похнбкнмн, що не дототж RpOEîCTîi кшькюний аналп М!Ц1пспщх аЛЯСТИПОС 1'СЙ об'гкта.

Альтернативою, у мппачешм po3Mipis дефект, »мнлнулннм мет,1.4.1м ультразвукового контролю г часом. Перевгтю iiirï групп MCKviiii г, Ухня нршщипика нсзалежшсгь шд величии» пчплпуди сигналу, ico шшлпуггься. Як приклад. иаШлми uwpOKO тломоТ ргяш ^цн чаеояот мсюду, можпя прнпесш улырттвукону токщииомогрно. Ззи'иГ! по, "i Ci liiert, tuiMipy ¡очнътч сп'нкн енробу ne нер emmtye 0.1-1 мм. Для п;,екн tinimx пристроГв no mos« с клада m однчиш мтрошв, 1чся ззстосувчння хвнчь дифрнкцн для Енздочениз poinipia ifccyuintriocrei* полягаг в мм, мо <ocrj>¡ кр;н несутпчьностей <>хк би i т е р с в и п ро ■ i i н кул ' ь >», п.-угмоч: на iüíü ультртнтог« хпшп, i етиоть вторшшкми джер^лачи Еияроишюяяния. Тахий ;:nK:i"b!f;iil характер утпоренпя хвилг. цифракии рлбить можливнч визначення i'sníx ксорлтш i, ш'д!:«1Чг-ко, омшку фгшчпнк po-uiipm кес> miнытсть

До аястоищoro '¡¡ïcy, лифракийЫ метоли у ппчн iiiti/tiii ирлишм ультразвуковою контролю из одгр»пли прлктнчиом рошитку, пираягеишо и стж'ренш слciihtuiзо&амото облзяишн i iiopnariiriito - тсчп'ими' дежумешацн (можс буги, дсыким виключошям с контроль головннмн хг.япячи тд'миерхнегч'ч трннпи. ал с не ¡г г<п ко iiumtrt нппадок i рсалЬоегннА bíii як амллмултй метод). Та«е положения мо/.н.з нияенигн «¡дсутшспч комплексного шпхояу до тпнячешгя poimípin неоупг'и.тилсГг Дина проблема mícih ri. у cof>i настушн, ллАбшып nasuüffli, есмекги нрамячисгп ииь'присгсишя г.пить днфрлкпи для к иMipy poawipia триииноподшпих Hccyuin.it0;:r..*:¡:

!. здалЬ амшитудлнх характеристики ¿(»фр/шшзних улмразпукогих хккль, узкорсиих на кромш гридини, при n.uiiniii litt (i'i п i л втначеним ьушм нериншии >.ьшп íma-iit ультрнчиуг Í)R(U0 1р:!К;у ), 2, ро-рахупск "ONîîfiK'n аи'иа-^чшя гсометричши р-тнрш тршнпмнголцбкчх

несуиллшоси'й, для upwicmo р:.х'п»ояаннх схем контролю: Я. гшалЬ склалочич погутптктги при проведены» rnniipy 1 метою ïxnwï мппмгмпп i

лосяшеиняGi.nwii ehcokoï ro'üiocn ¡¡hmípiosíuíhs. J. ропробка методики ячзпачгип<г pai'-î'piB кесутйтьгюстгй, шс» прн/шнт ;ия iip.in 1нчиои> рзкар:тстгн)*.я из ioivciiß icxito.icitmkíü \rsú.

1 перергхокишх acnexrin остршп три малн piniein.. пналпу y¡n.!p.i;:!)iоисю

трасту можнз сказати, то ¡снуюч! ршшшч г цсдосзапно ¡иаптоадкнмя мя т^ичерпич гягтосуьгиь,' що стринуе > мал^з i i;î до1г>оляс иродэднгн oíithvííühíio iripi'-c.-jpih i обфунтокусап! в и £)¡p схемних pioscitb.

За ба.оие pkiieiw« задач! дифракци хаия; па напшцескшченному рс-зрЫ була ойрлш |юбота Maue (Maue A.W. Die Beugung elastisch Wellen ar. der Halbe bene. Zeitschrift für angewandte Mathematik und Mectianik, 1953, Bd. 33, Heft 1/2, c. 1-10), чисельно вир!шеил авгором у [I]. На цьому ючиому pimeimi був чисельно внхопаний впали поьлого ультразвукового тракту.

У другому роздЫ визиачакпься мльюеш (акал! Hindi i чпеельш) залежное?! амплитуд хвиль, дифратованкх на кримщ тр;щшш, придашнх для практики шхенериих poipuxyuk'i».

Знстпсукитя точинх piuiCHi, задач днфрак^!? в жжепершй практшй мало прийнятно. Це пов'язано з ¡стотними матемдгичниыи зруднощами рплення крайових днфракцШних задач. В даилй час, таи решения огримаш дяч поршняно простах форм нееуц!льносгеЁ (цшйидр, ку;л, тонкий ро ipb i подобие), слад зазиачити, що нашть piuieiuia ташч задач яипяс собою досить ¡стотну проблему млтематичиш фппкл. Вимогн шжгигрпйх застчсукань привели до вшшкикннч i розвитку ieoMCipi'Hiioi теор» дифрахци (ГТД), у рашал яко! мо&ливо одержувати иэблнжен! pimemu прахтпчних задач. То«»у для шжеиерпих эастосушшь була розр^блена иаближена модель дцфракцн, пэгодаапа з IТД. 3 пип(зду фвичнего iMicxy i HKiciiotu аишшу ульфазвукодих пили, чя мидель мае янш переищи а иоршпяши з гочиимн ршешюын крайових задач.

Яь метод piuieini« задач! дифракцИ УЗ хвшй при пидшш па нзпшнесшнчгнний розр!з, викорнстовуиалоея puuemu задач! дифрахцН хеши па налшплощшп для oicpciioV ц-чйпщ! ceii ло-i iiib, опнсувАпе ¡капралом Френеля, з урихуваннш осоЗливоотей поводь-еиия х>иль у нружноиу серсдоьищ!. У загальиому икпадк/, MOMumi два варшпи викикнешм днфршившшх хчиль (мал 1);1)нри пздшш пидоняшьоТ УЗ хвшп; 2) при падиш потфг'шо! УЗ квшн.

'--Я / i-ife , /

i у ' n. t ^

ч

L

%

%

L.

«V «А I ............ м

К/" <• ••» •• Uli-'ii.Sl м;-", i'J-lt :'-,i/|l.l '). ,i.ät,1 ил ihmii

M«i .,l Ч i^biü • pst.iii . iiMtii>i' f!ilii',.„it ül'ii Ko'lunii yi »im.ii i:u у

iu|uwiv) iuilii>.ii)K,i.:i! »luintiJn-iUk

ВцтоЫдло до приведешь йа»накпв у тореная мдображсних хпиль (млн нсякнй раз будугь утмрюватиса три меж! свпло - тшь, кож).,! ч лкоТ, у сплю чсргу, Суде иород-жуватн пронес поперечно? дофулТ що приводить до пшшкненкя хпиль дифракци. Тому рниення •«дач! в ззгаяьночу вида мо;хна записать- у вкттяд! ьиразу:

и-и^Г+и^+и^ , (2.!)

дв ипр- шптеве згниз.чпя падзючоГ (первшшоО У'J хшш,

- штсве г;;ача;п!я подовжпьоТ траисфермованоТУЗ хвшм, ит - М)гпсз? зиач*кня поперечно! трапс^юрмовшшТ УЗ хеши, Р - ¡нтеграл Фреагля, що опнсус ггроцге поширсиня дифраговано! хв>ш, для 2Щг.оа1д::С! меж! св1ГЛ.о --пнь. Познвчшо:

= А схриКюИ со?(р-ра)),

1/г"Аг ехр(1КГ Л со^9> -<рг)) .

(2.2)

(2.3)

(2.4)

IV гшнэчэнкя куга в^уикудля пореинко! падаючо! книги /7т - гагамченнг; купа кдач^ трансформое-зн-« хеиль <?- »угспса?ро1(чту-1эх5;'Л®юдифрагсвзг'0!онэрозр131

ГЛм. 2. Пашзчеяна I в1тл!к кут1» дл» р<чр»|уиковь1 ехггш рмчачгнмя дк^рак-зяки» хв&и. У розгорпеному внгляда формулу (2.1), вшповцто до позпачеш. млл 1. можич перетиоритя до взгляду

+ А, схр(/А',.Ясо5(^~^. !)■ ■ ¡г

+ А: С\р(/Л'гйсоцо - <?,»• ■ саН?-уГ')>.

(2.5)

де А,.,,, А, , А,. - амплггуди УЗ хвиль »¡диоащио для иадаючоГ, I в1дображених лодовжиьо) I поперечно!, К,, К, - хбилюв! числа для подоижньо! 1 поперечно! хыип, ввдновщно, <р, <ра> <р,. <рг - куги хвиль. шдповушо до лозиачеиь м« 1, Я - в ¡деталь в!д точки сностережешм до верши и и розр¡зу,

/•'(£) «= -у^-ч • |схр{/13)-Л - штеграя Фрглеля.

Лицо замшити ¡нтеграл Френеля першим членом його применено го розкладшшя, то для кшыасних ¡иженсринх оцшок можна звести (2.5) до простого виразу:

11 !,я\ = л ехр(1КН+к/4) , , ехр('К+ я/4)

+ (2.6)

Для бшыпо') ясност формальннх зшшс1в замшимо, ршпше вккористаш, позиачеиня Ат на А1 при падшш подовжньо!' хвил! 1 на Аг у випадку падины поперечно!. При падшш подоижньо! хеши з амшптудою Ли ашштуди утворсних квиль дифракци будемо нозначати Аи I Ап , мдповдаю для подовжшх 1 ноиеречннх тншв хвиль. При падшш на розрп поперечно! хвкл!, точно так, утаоряться два пши дифряхованих хвиль, амоштуди яких будсмо позначати А„ (подовжня) 1 Ап. (поперечна). 3 огляду на коефщкнти трансформаций отрнмасмо шукане рииеиня дта хвиль дифраэд!:: I. Падшня хвил! зтиснсння з ашштудою А,,:

А «А + ,

лЛ +фУ1м(<?г+я/2)-1я(р, -/г/2) «р(К7Л+*/4)_

А _2я/2) я/2) схрдК,Я + я/4)

и " 1 +ф))-1К(<рг + + Д/2) Т^Ж^оо**?)"

2.11яд1нияхвнл)зеуву эамшшудою А,: ■

+ 1 + + -я/2) , 7г/4> (29)

''' «»(¿(¿Г + л-, + л/2)' 1'

expjiK, R +я/4)

(2.10)

Отримши внрази для крайовнх хвиль (2.7-2.10)ncp¡BHOMÍpHÍ. Вони перестакш» маги фЬнчне значения на межах сштло - tíiil. У даному випадку це явлисться сшдсгвом зам ¡ни строго р|шення його асимптотикою - промеиевим розюоданням. Цей недолк не е íctothhm для практики УЗ контролю, оснлъки технка прийому УЗ ikviiíb не дозволяг розрЬнмти гсоиетрооптнчну хешио В1Д дкфрагошшоТ у кукдай обласп евггло - тшь, у hkíA формули персстають мата фпнчний 3M¡ct. Виражевня (2.7-2.10) не míc-тять слсшальних функшй ¡ доенть npocri, з шшого боку, вони предзтш для юльюсного i «kíchoto шженерного аналпу. • На мал. з приведено приклад граф1чксго. тсталлення резульгатт чисслыюго аиал1зу викладено? модел1 (ум о в но - ПГД) i строгого ршення (умовно будемо називатн- Maye). Бшьш обшнрне пор(вняння них моделей дозволяе зробити , наступиий вненовл-. Для перетворювачт. розташованих по piíiii сторони взд розриу, рпннця a обчисленнях по р1зннх моделях не перевнщуе 10 дК.

ЧЛ - поэиач*»4ня куга míw розр!эсм (

налравп«*тям п«9р«инмо< п4ц*вк>ч/я vbhíií

М«у»

ГТД

гтд

May»

ЦЫ< rMwjnr« Л

Мил. 3. Г1ор(оиЯ||ни pí-jy'ibfuci« ¡tfiipmynKjf л л я дно* моделей дифрикц.Ч плась-оТ ы>кл! на на1||ны«гкшче»ому рл1|>ш. Пригни* дчн кччгдкн млгаснгк;! ииллиулч лнфрагованоТ пслопжньо? «вил! »1д «сути спздтсргжснии при hs;w«iii iKiindAfitoT шчл( nt;i kviümii ti(l* i 120" nbno > мшмченкамч малюнкя.

Ha núwraai отримаиих характеристик хвия\, дифраговадо! ня розрЫ, можна анал1'ткчно виразити повний акустичний тракт дефектоскопа. Модель тракту врахоиувада bcí його ochoshí слемеити. У загальному вид! формула акустачного тракту залисугил* як А*,У) •= МгЩ Ф, DHM, Ф, D2 ,

де Л(х,у)- шшптуда нрийнято! дифрагованоТ хвшп, 4,(г) - шшптуда звуково'! хвил! на акустичнШ oci випромшюючого перстиорювача, г - вщсталь шж випромЫюючим перетворювачеы i вершиною трпаини, х,у- координата джерела дифрагованоТ х»ил1, /),-коеф!ц1ент прозоросп мела випромшюючий перепюрювач • середшнщс, Ф,-д1аграма спрхмовапост! випромшюючого перетворювача, D¡m- коефщипг дифракпп, Ф,- ;лшрама спрямованостт приймаючого перегаорювача, Ог- косфнцент npoiopocri меж» счр^доинщв -випромшюючяй перстворювач.

Розглядався випадок пвдшия на pospis подовжиьо» xbwií i сиосюрсжеиня дифрагошшо! хвнл! того ж тепу. Загелышй кшькгсниК анализ никопаний чисспыю, таким чипом, uto floro результата доступ!» в штсрактиашй форм!. Деяк1 результат poipaxyiiKiu, важлиа! для практичного використа»»», представлен» на мал. 4.

10е 20* 30* 40" СО* 60* 70° 80* А 80° 70" 60° 50° 40° 30° 20° 10" í

г » - -vU-«-- ПЭИ 1 \ ПЭП 2 Г 1

Y i non % ' и ЭП2 Г

/а

Lt-u

Ц1на лод!лки -2 дб. ' Д!ак«тр л'ооалемвмт!» ПЕП 10мм.

L1-L2

Частота ПЕП 5 МГц.

Мш. 4. 3*лежн*ть ямолЬудн сигналу А (дБ) дифрагомно! хвил! »¡д кут1* перетворюмчЫ а (емммрмчник »ноааак).

Тут приведена залежшеть аюштуди дифрагованоТ хвшн для симетричного розташуваиня перетворювачм вщносио розриу за умови, що закшчення розр1зу знаходиться на перетиш акустичних осей перетворювач1а. Розрахунок бувзроблений при прииущенш, що

пЧэоелекзрнчш персгворювач! з призмами, виконаними з оргскла, матер!ал об'скта контролю звкчайна конструкшйна сталь. Загасалня в матер1ал1 об'скта контролю не враховувалося, Сл1д зазначити, шо амшптуда дифраговано! хвил! досить швидко убувас при видалешм кромки трццннн вщ точки перетину акустичних осей перетворк>вач!в. На яюсному р1вш така ампллудна залежшсть пояскюсться досить гострою д1аграмою спрямованост! реалыгих перетворювач^в, комбшашя ж купе падшня 1 спостереження, в окрун перетинання основних пелюсткш д!аграм направленосп перстнорюаач1в (для товщин до 80 мм), приводить до змши амтнтуди дифраговано! хеши не бшьше жж на 1 -2 дБ.

Для копструющйннх сталей з невеликим загасанням ультразвуку найбшын отимапьннй даапазон купв перетворювачш, з погляду досягнення найбшьшнх амплпуд снгналш, складае 60-70° (мал 4). При наяшюсп материалу, шо мае ¡стотлий коефппснт загасання ультразвуку, оптималыи кути введения будуть змнцагися убш меншнх значень.

Для модЬлюван!« конкретних умов створеш пакета приклад сих програм, шо полегшують проведения потпуку оптимальних параметр! в ультразвукового тракту.

В третьему роздда пнконала ошнка похнбкн анмфювання координат кромки тр!щини. Вахлнв!сть проведения такого дослщження продиктована, у першу чергу, вимогзмн розрахункових метод!в мехашкн руйнування, що викорнстовуються для визчачення допустимос-п внявлених песуцшьностей. При цьому визначалышми с грапкчш похнбкн внм1р!в, на знанш яких, власне, I можлигю проводити достошрш мщшетш розрахункн 1 прогпоЗи.

ПЕНА

Мял. 5. Схем* внзиячеяия коордннят кромкя тр!шнпи.

Для схеми контролю мал. 5, у ятай перетворюяач може псрсмшатися в будь-яку точку по л1'ни поверхш, перпенцшеуляршй кромш трнцини, отрнмаж пирами для иизначешш координат джерела дифрагованих хвиль 1'ших похкбок:

ДАТАЛ, ЛАЯ

ли Ял "А Ял , (^-Лд-КУ')-ЛД-ЛЛ„

де .V - в ¡деталь вщ перетворювача до кромки тршини, ДАТ - похибка Л', - вщетнш В1д вщповадного положения перетворювача до вершини тршшнн, АЯа,АКь - похибки ,, .V - вадстань М1Ж положениями перстворювача, ЛЯ -похибка 5, А -глибииа вершини трицмни, ДЛ - похибка />.

Отрнмаш формул« розрахунку похнбки з&тосовш $ до роздшыюТ схемн, що складасться э двох перетворювачт, у яюй перетворювач! з находиться симетрично щодо тр!щинн. Снметричпе положения иеретворювач1в щодо тр1ищни вдоояиде мппмалыпй затримц! часу сигналу в!д хвши дифракцн. Тому при сканушшш це положения легко визначаеться оператором по мйимальшй тнмчасовШ затримд! дифраговано? хвшп.

Для' кышено! оцшки гранично) похибки вим!рювання координат кромки тридини лроаналЬоваш ус'1 вплившоч! фахтори I Тхшй виееок. На точность аим1р1в, природио, впливають похибки непрямих вим1рЬ параметры ультразвукового тракту. У першу чергу, варто видтити похибки: швидкоетт поширення удьтразвукових хвиль у середовиип об'екги контролю; визначения точки виходу ультразвукового промсня в прочес! кашбрувшшя; змши вдашн М1Ж неретворюначамк о пропса' скадувания; г.ишачення часу приходу сигналу ыд улыразвуково! хшш дифракцн. Можна шдзпачитн, що иайбшьш значимою, як правилу, с похибка шьндкосп ультразвуконих хвиль у еередомшо контролю. Кр!м цього, амалЬуваласи методична похибка, обумовлена вдашшетю реально) финчноТ в1ч ¡дешано") розра.чункоин модель '

У робоп запропоноианий споаб, який усувае вплыв контактного зазору ■ зроблеш рекомеидацп дли досятення великих точшетних характеристик. На основ) викоианого мшпчу предошилеинй результат розрахунку похибки положения вершини трнднни ДЛ для ро1д1льнот схемн контролю на мал. л.

Mu. 6. PejyjrLT*T poipsiyxxy псиибх« положения ероемл) iplmutia ДА (мм) у эглгжиосг! в)д ■bCTÄHl мЬ* П2Г1 - S (мы) I гли5икс» згло»)»« громки трНииин - h (mjh) (ЛЯ (ич) + 0.042 Я imm), AS-0.5 (мм)).

У po5ori внал)зуються точшепн характеристики роздпьних схем, що дозколчюп. пизначатн координата TpiioHHii без поперечного скянувшшя систехш перепкормвз'ил. ¡1 ochoíí лобулезн таких схем находиться гртмгулчц-.йне вшначшия клордишн кромки тр1ащии. Розглядалася система, то складшггься з чотирьох роздЬп.них перетооркчгдчш, uto дозяолге реаш'зувати млька методт розрахукху координат. Дтя рпннч ишемиих пплоотиь перстворювач1в i кромки тришши, щодо центру тавреного з'еднгния, проведений чиседький üliajiia точиосп BHMipiii дд* bcíx ыожлииих истод! в розрахуику координат. С.ид зазиачити, що кожний, з розглянузих кетод1в, мае нерЬном'фиу похнбку BHMipin, mo зплежнть, кр)м jnumro, В1Д «¡сця розташуаання кройки трнпини, причому обласл з меншими чи большими значениями похнбюк не сшвпадають для р!зннх методт (afio не кшжди стниадакль). У UÍnouy, touiiíctbí характеристики такого схемного рннешш nop¡bh»«i 3Í схемами, ¡no здЫснюють поиеречие сканувапля зппреного з'еднаимя (мал *).

Четвертий patdh мктить результат« осилвиих експерименгальинх сложностей ) ÍXHC пор!вняиия з, paiiime отрнмшшми в другому i Т)«1и>му роздпи, яиалмичнн"» к ¡p.i ичн.

Ккспсримеигальие внзиачения залсжяос! i ачц.-ii [уди ,№фрагоки:ю1 хf-h ii n.i ¡ oipiii шд Kyr.i падшие i спосгсрсження Oy.so вг'кокапо на спсшалыю Ыдюгонлеяик чр.гиж якиЙ використовуваяс» для ьиитшлсчия зр.Ш№. «утосисм i тпькопгиадчч Ki.'.^pyKiiiäüi

CTani типу Ст.20, Ст.40, 16ГС, 09М2С. Oculrki? дифракцш на peanwiili rpiiwtüi, очевидно, може вщрЬнятися вцц дифрахпи на гладкому poiphi правильно? форчк, то для оцшь-н ступени розходжения були виконаш яразки з зрицнною i розргзом. Poipi] пиконувзде» елсктрогсхревим способом, ширина poajiuy ие перешппуиала 0Л-0.15 мм. Tpiauuui «вирощувалися» на епешалишх стендах, то забезпечувйли сгворег.кя цчклшннх папруг у iiLaroTOBJieinix зразках. Taxi TpiujHHii, практично, жчим ьс в1др1зня1с>ться bí;i втомлеких трщии, утзорених ntn час роботк уетаткугашя. Для забезг.ечення лкосз» акустнчного контакту i точного позицюнуваапя псргтвэрювач1в були розроблеш спеш'алыа мехашчш пристрой Застосувйпня цих пристрой» дозьолило зьб^зпечнтк «щеоку аабшьшегь i З'дтворювшпсть результата BHMipic. У результат екснеримепталмшх досчщжеиь удалое? устапови1и, то не спостгр1гасться вйуашпостеЭ в лчгаитуд! хвиль днфракцр, утиорених на тонкому po3DÍ3Í (не бшыа 0.15 мм) i втош'.сиих тр:ацишх.

Пор;шшшк експеримент&пьикх i розрахунеовнх зьлеяаютей ампг.ггуд хвиль дкфракцп дозводге викорисгозувотн англ:тнчш (розрахункоы) мод«л! в пра^нчппх застосуюшях. Як приклзд на мал. 7 зооражг.т результата експернменту ii аналгшчпих розрахупюа. . -

г -1 ПЗП 1 '< ПЗП 2 Г i

L2

иэпгг i

rh пзп 1

U-U ДЗ

•..... L.

I.1-L2

— 4ЖС.1ЮР2!Я»П (-Г.

- р&аачции

ÜI-l'j ми-

lir-25 им

ПЗП твп!< " f'rntinfcilic" £ ЦГц)

Muí. 7. Пор1а|1Рния скспергшгиталмш! I ы.ялинчикх рмулитигЬ« ja.-u^horif A(/í¡ ,cc). (Перггвррювлч! «P*namclrk»,2 Mru.)

Для проведения експ'.'римгнгальних üíiuipiu fhcc¿h зр:ш.1:н пмкорноасупапгхя anocici ' зразкн з РГС/к;ленимч зриципами. Экспериментально огримаш похибкн не псрсиишукль р-чралупкот-х i т.ттверлжують запропоноканий чеханЬм вчалггичп»! са'ннсн похибки 1ЛН0НННздлчпшня кромки rpiimim», кнкоиапий в rnani 3. Викорисыиия граднцнЫих

1

технолотних пр»/)см1в насгроювання (халШрування) обладнания дозволяе преиоднги втфюзашм розм!рт тр;?дия з точмсть 1(1-3) мм, прннаймш, починают з глмбчн эалягспня кр^Лох бЬцше !5 мм.

В п'ятому роздЫ розгл.ядатсл загальна тгхполспя внзначсния розм!рш трпцнн за допомогою хвнль дифракцп. Сформульо^аи! найбмьш загальн! вимогн до технолог¡чпого обладнаниг, зд-з застоеовуеться для роботи з хвнлями днфрл;сци. Розглздасться метод снд!ленчя сигнал!» квиль дофралшГ на фон! структурннх шум1в. Можлнвгсть аидЬемпя всржгаи трнцшт грушусться на вдашшосп амллпудао-просторовнх (часових) харзстеристнз хнияь дафракцЙ > струшуриого итуму. А сше, на залежного амнл)туди дифраг'ованого УЗ - сигналу в'и положения скануючоТ снстемл перетворювача ! координат кромки трицвни. Тзка заяезюпсть ьлрааггеться формулами ачуепгшого тракту I може бути розрахсзсла чн тсоретачно акзяачеиа екснерцыенталыю для- конкретного устаткуьаиня. 3 {ишо! сторозга сигнал« структурного шуму ыеготь !ншу природу ушорення ! е'щповццю ¡нин амплпудао-г.рс'стороы харккгер^гтнкн, ш.о 1 дзе мспшшв!сть розппняваиня хорненнх елгпхйх

У роздЫ розпляпуп мэтсрЗалн експиуатац!йного ультразвукового контролю эварних 1ЛВ12 иапгчральши трубопровод!:) \ на баз! цьою мзгер!алу проведено поринячмя результат!» назначения рози'рт деф«ст!з. Пср^вшоютьса даш, отрнмаш на осноы «жориетшшя т^аднцШнил (алгиптудних) методик ультрд?пухового контролю! за допомогою кпнль дифрахцП.

Оепочн! результата I внепоакя

Виконако компигке робгг, шо дозволяе гшзначатн реальн! геометрнчн! розм1ри тр!!цино1!од|би!1х несуцЬьчосггЙ I оцшювата точш'сть викониннх вим!р!в, за допомогою ультрл.'пуковнх хвнль, дифрагошшнх на крэмц! трпцинн.

1. Оиконано уточнений яналЬ дифрпкци плоско!' ультразвуксвоТ хви;н на краю кшоиссхшченного рэзрпу, що трйцинопо^бну иесуцшъшеть.

2. Внкоиапо «исельие рииення задач! дкфракц!У для внзначення амплггудн днфриговшюТ хгшл! па краю чап'шческшчишеги розр!зу.

3. На ¡эдегам очрнмпкрго чкеелитго р!ш'ення (по н.2), змодельои'ший пониий ультразэухопнй тракт дефектоскопа при робот! з хвилямн, днфрагоианими на краю трндчноп"д1Г!.шх и'яутильмост!.?'' Отримснк чисельна модель до^волм проаодити оптимпаич) н ла»т»и)сп ';•'« па/гмьчрм 1>б'сгг» контролю (тояншна спнки,

загаеьннг, rcoMcrpH'iiii характеристики зиарепого шез, снрямовашсть (теретворюиача та íh.).

4. Виконано анолЬ точности SHMipy геометричних poîKÏpm тр!щш. Ронлянуто phiii cnocoGíi снзначеиня координат тршишоподКлшх несуцшьностсй i aiiacumi ш похибки. Дли схем, прийнятнкх на npaxiuui, сфимаш pitucHue для вкзиачсипя noipimiiocrcfi (приведен! ¡ч'епшгн програм, то датолякгл. моделюиати písni схемн! рнкышя для ТхплТ опткшзацп i míhímímiiíí похнбэк eu.víipij).

5. Проанзлгкнчпш воли» параысгрж i умоо кои фолю па точшсть ироьедених uiiMÎpit-, а також вносок ko.wkoV складоио'1 у величину похибки. Зроблено рекомендацп з проведения BKMÍpia i процедур з метою змсп.'пгпш; иеличнки похибял.

6 Експсрнмгнталмго отрнмсил .uiemiocii шпяиудк дифрагоьаноч хенл\ на кра; Tp¡];!íiiior;oшнсл iitcyui.'íbuocri (раз;и'зу, трш<;;;;ш) б)д кута иддшкя первшшш ультразвуком!" xchtí i кута спостерсжагнл длфрагиаало! xüimi. Нор'шнннпх еасисрныеит&пьних i аналпичних результат шдтвсрдило íxkííi 3ßir, а, отже, i ыожлирлсть використатш ро)робленнх моделей для онташзацй" праюкчнмх задач ! математнчпоТ обробки результат!« контролю. Практично це дозволяе шдзищити досгов1ршстъ i точшсть резулькпчи, проидеипх шшробусань.

7. Виконана скспсркыспт&льна пс{>Ырка икзначенкя точност! положения координат джерел дифратовгнпх хвиль подтвердила нк&ьпнчпий розрахуно» tohuoctí n;iüipÍB. Викорксто^уючи грэдашйш техиояолчш прийомн i процедур« кастр-оювамня, точшсть b¡<mípy висоти тршцши не гхрсанщус 1-3 мм для об'екгё з тоыпиною стшкн до 100 мм.

8. Нксперимектояьио отрнмана зллежнилъ здаппуди д'лфрагозало/ хы::п ви куга opicm-ацп тгДшшш до niniï, що л'едпус шшролшиоючш! i ирниулачкП псрспюрктшзчЬ Практичним рг))т.ь;агом u<vOiX> ехслерныенту е можлюдоь иикораезаши «ехашчпоп сканувапия для ношуку трпшшолгшбиих нссуцЬыюст».».

9. На oenooi ¡дей простором-часоз:ч фмьтрацп i побудагапо! мод-л1 ультразпукиаоп тракту запропомовзде рйплши, и;» дозвэлхе шийдятн ксирдикати гершие; тр'^дииополшйоГ 1к:суи'!лынхт1 a матср^ггмх 3 пшшисняыи структурными шумами.

!'}. Сфермутк^ано технолог im кинтропы ч гикориíctj:;;íksí xcíliú дофракин.

iU¡t,í.s!-.-друзхаа««! пргць.

1. Давилок Б.Л. Асимптотическое опрсделгиис дифрапизоыами-и. ьоди па полубсскоыечно р\.рс к* при ультразвуковом контроле //Техническая днлт:остика и нзразрушалощн контроль. - 1998.- Si А,- С. 12-10.

2. Далыдон Е.А. Точностные характеристики определения размеров трещнн при томищи дифрагированных ьолн /.Техническая диагисчтика и ¡«разрушающий контроль. - !999,-№2.-С. 25-26.

3. Давидов С.О. Дед1джснна ультразвукового -факту дефектоскопу при polxm > дифрзтвашхЫн кьигимн на трппичопод!бннх несушлькйстях //Методн та прилад! контролю якость - 1999.- NH- с. 12-19.

4. Давыдов Е.А, Выделение ультразвуковых волн, дифрагированных на кромке трещины, а материал!« о повышенными структурными шумами. //Техническая диагностика н нерззрушыощий кош-юль. -1999. - №4,- С. 14-18.

;5. Гпр?яйо B.C.. РаЯкина М.Д., Дадын В.П., Бериоцкий A.B., Давыцсь Е.А. Кузьмин В.В, Ншло^из результаты технической диагностики сосудоз и трубопроводе» в иефгехкмичйгкой промышленности '/Техническая диагностика и иеразрушающш! контроль, - 1903. - Кй.- С. 1.7-^4.

6. Haiijia БЛ., Дшвдсь П А. Применение н развитие автоматизированных систем ультразвукового контроля, совершенствование процедур контроля дня обнаружения дефгпоо в конструкция« 1 контура на АЭС Украины //Материалы 11 Украинской научно-технической канфероипни НКТД-97 «Неразрушающий контроль и техническая Дигп10<?пш«.-Диепрлп'л)>0гхк: 1?97.-,С. 193-198.

7. VATraitskij, R,A,üiv)dov. Cnmpulerised Ultrasonic Testing of Constructions which arc Past

■ their Seiliii« Lift, Uftjed cn P-SCAN System //7™ EUROPEAN CONFERENCE ON NONDESTRUCTIVE TESTING.- Copenhagen: 26-29 May 19S8.- К 3048-3056.

8. KoiwH А Н., Дазвдоа ЕЛ., ТронцхвЛ O.A., Радько В.П. Исследование эффективности ндентефикацш шомалий сзариьа соединений, обнаруженных внугритрубными

» V

елиароткми малшшою яентрол», 0 помощью ультразвуковых скстем. //Материал и 15"Й Российской научно - технической конференции «Нсразрушающнй контроль « даегноетока» я рамкеу. вогмирного 5пекггротсхинческого конгресса ВЭЛК'99.»Часть 1. -M<«mi И>99.»С.174.

S>, Когии АН., Дазвдов Ё.А. Эксплуатационный ультрязаухоаой контроль сварных швов MaiKCTpmam чруйопроаодоа с определением nina п высоты дефектов. //4-я сп?ци«ип иротми'ая узнфгрети.ч и яыстйвкч. СоареМениые приборы, материалы и текноиогяи гт* »«рмГ'УХ'ющег» xmit-роля л гюшмчсекОЙ Дйагносгики промышленного оборудован! 1. Км(*ри«пм лм»фе;«и»;«н. - Л»т> dipaitküfeS'; - С. 23-30.

10. Давыдов Е.А. Количественный анализ модели ультразвукового тракта дефектоскопа при дифракции на трещиноподобных несплошностях. У/Материалы Ш Украинской научно-технической конференции НКТД-2000 «Неразрушающий контроль и техническая диагностика». - Днепропетровск: 2000.- С. 278-291.

Амотяц1я

Дявидоа С.О. Застосування хвиль дифракцп для ьизначсння po^Mipie тршишопод1бннх несуцшьностеЯ в ультразвуковому неруйшвиому контроль - Рукоппс.

Дисертащя на здобуття паукового ступеня кандидата техшчних паук за спешальшспо 05.11.13 - прилади i метода контролю та визначення складу речовнн. - Нецюлальний техшчний университет) Укразнн «КнТвський полтехшчинй мстнтут», Кшв, 2000р.

Робота присаячена пизначгшпо розм!р1в трщиноподабпих г.ссуцьльностсй у зварених з'едпанпях. Чисепьно Bupiaiena задача дифракцп на тонкому розр»з1. На ocuoei цього рнпення побудована модель ультразвукового тракту S проведений пошук найбшьш онтималышх параметр1В uicT модель Виконано аналп точи осп визначення розм1рт ipiuuui, зроблена кшыисна оцшка похибки Biiuipie розм1р!в тр1щин для найбшьш вживаних схем контролю. Приведено експериментальн! результат» перевфкн модел! ультразвукового тракту та оцшкн похибки posMipiB ipiuvm. Запропоновшю метод обробкн для видшення сигнал1в в!д ультразвукових хвиль дифраговапих на кромщ тр1щини в Marepianax з ш'двищеними структурними шумами.

Ключов! слова: геометрнчний розм!р трещин, хвчл1 дифракцп, ультразвуковпй неруйш'вний котроль.

I

Аннотации

Давыдов Е.А. Применение волн дифракции для определения размеров трещииоподобных иесплошностей в ультразвуковом неразрушатошем контроле. - Рукопись.

Диссертация на соискание учгной степени кандидата технических наук по специальности 05.11.13 - приборы и методы контроля и определения состава веществ. -Национальный технический унизерситет Украины «Киевский политехнический институт», Киев, 2000г.

Работа посвящена определению размеров трещшшподобных несплошностей в сварных соединениях.

В' работе найдены количественный (аналитические и численные) амплитудные »алнсн^остм воли, дифрагированных на кромке трещины. На основе этого решения

построена модель полного ультразвукового тракта и проведен поиск наиболее оптимальных параметров этой модели. В частности, определен оптимальный диапазон углов преобразователей, с точки зрения достижения наибольших амплитуд сигналов от волн дифрахцнн. Обоснован оптимальный выбор схемных решений для оценки размеров трещин.

Общий количественный анализ модели ультразвкового тракта выполнен численно, таким образом, что его результаты доступны для оптимизации параметров ультразвукового тракта в интерактивной форме.

Выполнен анализ точности определения размеров трещин. Получены выражения для определения координат источника дифракционных волн и их погрешностей. Выполнена количественная оценка предельных погрешностей измерений размеров трещин для наиболее употребительных схем контроля: 1) для схем из двух раздельных ПЭП, осуществляющих поперечное сканирование; 2) для схем из четырех раздельных ПЭП, которые выполняют измерение размеров трешин без поперечного сканирования. Координаты кромки трещины, для тахпх схем, определялись на основе триангуляционных решений.

Для количественных оценок точности измерений координат кромки трещины проведен анализ погрешностей: скорости распространения ультразвуковых ноли в с реле объекта контроля; точки выхода ультразвукового луча в процессе калибровки; изменения рйссто8иия ме:зду преобразователями а процессе сканирования; временя прихода ультразвукового сигнала. Анализ выполнен на основе возможностей существующей нормап'.ЕИоЯ н технологической базы ультразвукового контроля. Кроме этого, анализировалась и экспериментально проверялась методическая погрешность, обусловленная отличием реальной физической модели ог идеальной расчетной. Предложен споссб устраняющей влияние контактного зиора н сделаны рекомендации для достижения большей точности измерений.

Па специально сконструированной установке и подготовленных образцах (с тонким разрезом и усталостными трещинами) экспериментально определены зависимости амплитуды дифрагирозанноЯ водки на разрезе/ (трещине) от угла падения и наблюдения ультразвуковой волны. Приведены экспериментальные результат.', проверки модели ультраззу.сопого триста и погрешности измерения высоты трещин.

Рассмотрена общая технология определения размеров трещин при помощи воли дифракции. Сформулировали наиболее общие требования к технологическому оборудованию, применяемого для работы с волнами дифракции.

Предложен метод выделения сигналов волн дифракции на фоне структурных шумов. Метод оспокм на отлнчин амплитудно-пространственных (временных) характеристик волн

дифракции и структурного шуми. А именно, на зависимист амптгущ дифрагированного УЗ - сигнала or положения сканирующей системы ПЭП'н координат кромки традини. Такая зависимость выражается формулами акустического траста и может быть рассчитана теоретически или определена экспериментально для конкретного оборудования. С другой стороны, сигналы структурного шума имеют иную природу образования и, соответственно, другие вмшпггудчо-пространственные характеристики, что и дает Возможность распознавали^ полезных сигналов. -

Приведены материалы эксплуатационного ультразвукового контроля сварных шзов магистральных трубопроводов и на баз? этих материалов выполнено сравнение ретулыетов определения размгров дефектов. СраЕннэшсйся результаты измерений размеров грспишоподобиых нес плотностей, полученные на основе шлюяьзивгнил - различны< традиционных (амплитудных) методик улмразвухосого контроля и при помошн поли дифракцда.

Ключевые слова: геометричес»:ий размер трещин, водны дифракции ультрздвуновой шрлзрушаишкй контроль.

Aunoiatfon

Davidov З.А. Applkeiwn of difliraclicn waver for detemmation лГ dinwasions cracks in ultrasonic NDI.- Manuscript. The dissertation for the candidate cf technical science degree in speciality 05.11.12- devices end methods controi згЛ mP-tterr cnrtiposiiton deterniinations.-Kutmnai technical university of Ukraine " Kiev polyuchido institute* Kiav, 2000

Work sacjfd to determination ofdlmerisions cjaclcs in welded junctions. Numeral is solved a diffraction task on thin cut. On ttoi of this decision is bu'lt a model of ultrasonic high road bfid

U)wcd search oat of r.mrt optimum paiameter» of this model.

-i

A crack* dimensions determination exactness is ¿one, quantitative crscVs d^ensk'ns measuring error estimation for most common control schsmcs is made. The ixpsrimental model verification reaulv. of ultrasonic high road and cracks dimensions error estimations are brought. /V processing method for apportionment of signals, of diffraction waves educated On crack edge in materials with raised structural noises it offered.

Key words: geometrical cracks dimension,d'firaction wives, tiltraswic NOT.