автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.13, диссертация на тему:Разработка когерентных методов и средств ультразвуковой дефектометрии металлов

На правах рукописи УДК 620.179.16

БАДАЛЯН Владимир Григорьевич

РАЗРАБОТКА КОГЕРЕНТНЫХ МЕТОДОВ И СРЕДСТВ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ДЕФЕКТОМЕТРИИ МЕТАЛЛОВ

Специальность 05.11.13 — «Приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий»

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Москва — 2006

Работа выполнена в Научно Производственном Центре Неразрушающего

Контроля «Эхо+»

Официальные оппоненты:

Доктор технических наук

Самокрутов Андрей Анатольевич

Гурвич

Анатолий Константинович

Сазонов Юрий Иванович

Доктор технических наук, профессор

Доктор физико-математических наук

Ведущая организация:

Государственный научный центр - ОАО Научно-производственное объединение «Центральный научно-исследовательский институт технологии машиностроения»

Защита состоится 12-икя1я 2006 года в 10 часов на заседании

диссертационного совета Д.520.010.01

ЗАО «НИИИН МНПО «СПЕКТР»

по адресу: г. Москва, ул. Усачева, д. 35, строение 1

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке

ЗАО «НИИИН МНПО «СПЕКТР»

Автореферат разослан _ «Я? июня 2006 г.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук, профессор

М.В. Королев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы.

В России эксплуатируется большое количество промышленных потенциально опасных объектов: в энергетике, в первую очередь, атомной, в нефтехимическом производстве, при транспортировке нефти и газа и во многих других отраслях промышленности. С целью повышения эксплуатационной безопасности и снижения аварийности, все больше внимания уделяется диагностике оборудования, которая позволяет на ранних стадиях проводить оценку его работоспособности, предупреждать возникновение аварийных ситуаций и, по возможности, продлевать сроки эксплуатации объектов.

Значительный вклад в решение этой проблемы вносят технологии и средства ультразвукового неразрушающего контроля. (УЗК) Однако методам и средствам УЗК присущи определенные недостатки, в частности, косвенный способ определения параметров дефектов, который далеко не всегда адекватно характеризует их реальные размеры.

Вместе с тем, незнание характера и реальных размеров дефектов разрывает естественную связь двух научно — технических областей, направленных на повышение надежности и определение ресурса контролируемых конструкций - дефектоскопии и теории прочности, так как для эффективного применения результатов прочностных расчетов необходимо иметь точную информацию о типах, размерах и местоположении обнаруженных дефектов. Слабая эффективность действующих методик прочностных расчетов приводит к тому, что эти методики практически не используются. В результате, нормы отбраковки при УЗК необоснованно завышены практически во всех отраслях, а любое их превышение влечет за собой проведение ремонта или замену контролируемого объекта. В условиях эксплуатации объектов высо-. кой стоимости это значительно увеличивает эксплуатационные расходы.

Необходимость решения проблемы повышения безопасности и эксплуатационной надежности потенциально опасных объектов, продления сроков безаварийной работы обуславливает переход от дефектоскопии с измерением условных и эквивалентных размеров к дефектометрии с измерением реальных размеров и определением типов дефектов. При этом полностью выполняется технологическая цепочка, состоящая из УЗК и прочностного расчета с оценкой технического состояния, определением ресурса, срока и возможности дальнейшей эксплуатации контролируемого изделия.

Это потребовало решения самостоятельной научно-технической проблемы по разработке когерентных методов и средств ультразвуковой дефектометрии металлов.

В рамках данной диссертации обобщены результаты теоретических и экспериментальных исследований автора,- выполненных в Акустическом институте им. академика Н. Н. Андреева и ООО «НПЦ «Эхо+» в период с 1982 по 2006 годы. Результаты получены в процессе выполнения научно-исследовательских работ, проводившихся на основе решений государствен-

ных органов и в рамках договорных работ с заинтересованными ведомствами и организациями.

Цель работы.

Целью работы является повышение безопасности и эксплуатационной надежности потенциально опасных объектов путем разработки когерентных методов и аппаратуры с цифровой обработкой данных, которая должна обеспечить визуализацию дефектов с высоким разрешением и позволить измерять их реальные параметры, что создает условия для перехода от дефектоскопии к дефектометрии.

Задачи работы.

Для достижения поставленной цели потребовалось:

1. Разработать когерентные методы и быстрые, эффективные алгоритмы получения изображений несплошностей в изотропном твердом теле и алгоритмы улучшения качества изображений в условиях практического использования на реальных объектах.

2. Разработать аппаратные средства ультразвукового контроля, реализующие разработанные методы и алгоритмы в условиях практического использования и создающие инструмент для перехода к дефектометрии.

3. Обеспечить высокую разрешающую способность, достоверность и погрешность определения размеров дефектов разработанной аппаратуры для выполнения дефектометрии сварных соединений контролируемых изделий.

4. Разработать методы оценки изображений и алгоритмы автоматизации оценки данных ультразвукового контроля, полученных с использованием разработанной аппаратуры.

5. Разработать комплексную технологию ультразвукового контроля сварных соединений, объединяющую возможности дефектоскопии, дефектометрии и прочностного анализа, позволяющую, в конечном счете, определить надежность и срок возможной эксплуатации контролируемого сварного соединения.

6. На основе разработанной аппаратуры и алгоритмов внедрить в практику новый класс измерительных систем, предназначенных для определения реальных параметров дефектов, обеспечивающих переход от дефектоскопии к дефектометрии.

Методы исследований.

Теоретические, исследования проводились с привлечением методов общей и прикладной акустики, математического анализа, асимптотических методов оценки интегралов, спектрального и корреляционного анализа. Математическое моделирование проводилось на базе вычислительных средств общего применения. Экспериментальные исследования выполнялись с использованием установок, обеспечивающих регистрацию УЗ сигналов в иммерсионном и контактном режимах, оцифровку и передачу данных в компьютер для дальнейшей обработки и документирования. При обработке данных использовались методы решения обратных задач, спектрального, статистиче-

ского анализа. Метрологическое обеспечение экспериментальных исследований осуществлялась через использование сертифицированных и поверенных

тест — образцов, мер, а также метрологически поверенной аппаратуры.

Научная новизна работы.

1. Предложены многочастотные алгоритмы получения акустических изображений с высоким разрешением: алгоритм проекции в спектральном пространстве и алгоритм эталонной голограммы. Определены теоретически и подтверждены практически высокое быстродействие и разрешающая способность алгоритмов.

2. Разработан ряд алгоритмов улучшения качества изображения за счет предварительной обработки зарегистрированных данных УЗК. Экспериментально показана эффективность учета аппаратной функции для повышения разрешения акустических изображений. Теоретически и на модельных экспериментах определены границы применимости алгоритмов. фазовой коррекции.

3. Предложено использовать алгоритм гомоморфной фильтрации для повышения качества когерентных изображений. На данных реального контроля установлена эффективность использования гомоморфной фильтрации для улучшения качества изображений дефектов в практике.

4. Исследованы возможности применения сложных сигналов для получения когерентных изображений в условиях контроля сред с высоким уровнем акустических потерь. Экспериментально подтверждена эффективность применения сложных сигналов для повышения чувствительности контроля.

5. Разработан и исследован на модельных экспериментах алгоритм обработки данных, полученных при дельта - схеме прозвучивания с преобразованием акустических волн.

6. Теоретически исследованы источники и экспериментально определены реальные величины погрешностей измерения размеров дефектов при первичном и повторном контроле, что обеспечило возможность использования разработанной аппаратуры в дефектометрии.

7. Разработана комплексная технология ультразвукового контроля с использованием систем с когерентной обработкой данных и методология оценки размеров дефектов по их акустическим изображениям.

8. Предложены и разработаны алгоритмы автоматизации различных режимов работы системы с когерентной обработкой данных: автоматизации поиска измерительных зон и определения параметров несплошностей. На большом массиве экспериментальных данных показана высокая достоверность полученных результатов и эффективность использования алгоритмов.

Практическая ценность работы и ее реализация.

1. Созданная аппаратура позволила:

- реализовать комплексную технологию УЗК, объединяющую поиск несплошности, определение ее реальных параметров, прочностной расчет

контролируемого объекта, содержащего несплошность, и определение ресурса;

- осуществлять мониторинг объектов, путем периодического наблюдения за выявленными ранее дефектами.

2. Разработанные системы с когерентной обработкой данных серии Авгур используются в качестве основных измерительных приборов УЗК при планово - предупредительных ремонтах на атомных электростанциях Российской Федерации.

3. Системы серии Авгур широко применяются для контроля газо- и нефтепроводов широкой номенклатуры диаметров и различного назначения.

4. Общее число проконтролированных системами серии Авгур сварных соединений трубопроводов различного диаметра около 12000, причем около 15 % сварных соединений контролируются повторно, и в них выполняется наблюдение за развитием ранее выявленных дефектов в процессе эксплуатации объектов.

5. В настоящее время эксплуатируются 28 систем серии Авгур для контроля оборудования АЭС, нефте- и газопроводов. Из них 2 системы поставлены на экспорт: в УТТ (Финляндия), в ЛатРосТранс (Латвия).

6. Разработанные методики использования когерентных систем для контроля конкретных изделий вошли в нормативные документы, действующие в атомной энергетике, нефте- и газопроводном транспорте.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Алгоритмы получения изображений внутренней структуры контролируемого объекта.

2. Алгоритмы улучшения качества изображений за счет предварительной обработки зарегистрированных данных УЗК.

3. Применение сложных сигналов, гомоморфной фильтрации и дельта — схемы прозвучивания с преобразованием волн для повышения качества когерентных изображений.

4. Алгоритмы автоматизации различных режимов работы автоматизированной системы с когерентной обработкой данных.

• 5. Результаты экспериментальных исследований погрешностей определения параметров несплошностей с использованием систем с когерентной ■ обработкой данных.

6. Принципы построения ультразвуковых систем с когерентной■ обработкой данных.

7. Созданная аппаратура УЗК с когерентной обработкой данных - системы серии Авгур.

Апробация работы.

Основные результаты работы докладывались и обсуждались на Международных, Всесоюзных и Российских научно - технических конференциях,

МГТУ им. Н.Э. Баумана, Научно-исследовательском институте интроскопии

МНПО «Спектр», ОАО НПО «ЦНИИТМАШ», Научно-производственном

центре «Эхо+».

Основные результаты работы опубликованы в журналах: «Акустический журнал», «Дефектоскопия», «Контроль. Диагностика», «Тяжелое машиностроение», «В мире неразрушающего контроля», в монографии, в материалах Всесоюзных, Российских и Международных конференций.

Публикации: 51 научная работа, включая монографию, публикации в журналах, тезисы докладов научно — технических конференций, 3 авторских свидетельства.

Объем и структура диссертации.

Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения и списка литературы, включающего 197 наименования. Объем диссертации составляет 272 страницы, включая 77 рисунков, 9 таблиц и приложение.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ.

Во введении обосновывается актуальность темы диссертации, кратко излагается содержание 6 глав, изложены основные проблемы и дана характеристика работ в данной области. Приведены сведения об её апробации.

В первой главе дана общая характеристика дефектоскопии как обратной задачи рассеяния. Отмечено, что УЗК применяется для решения двух типов задач — задачи обнаружения и задачи классификации. Задача обнаружения в УЗ дефектоскопии в значительной мере решена, тогда как задача классификации продолжает оставаться одной из труднейших задач, которая в полном объеме не решена до настоящего времени.

Работами Алешина Н.П., Белого В.Е., Вопилкина А.Х., Гурвича А.К., Ермолова И.Н., Щербинского В.Г., за рубежом - Г. И Й. Крауткрамеров, X. Вюстенберга, У. Шленгермана и1 др., применявших некогерентпыё методы дефектоскопии, был внесен значительный вклад в решение этой проблемы. Однако основными параметрами, описывающими выявленный дефект, являлись условные размеры, эквивалентная площадь, индикатриса рассеяния, коэффициент формы, тонкие изменения в спектре эхосигналов от дефекта, а не реальные его размеры.

Прежде всего, это связано с тем, что перед дефектоскопией стоит задача, относящаяся к классу обратных задач — обратная задача рассеяния. В теоретических исследованиях Бурова В.А., Горюнова. A.A., Сосковца A.B., за рубежом — Боярского H.H., Портера Р.П., Деванея А., Стоуна В.Р., Лангенберга К.Д. было показано, что основные проблемы, стоящие перед ее полным решением связаны с некорректностью и неединственностью обратной задачи; нелинейностью относительно параметров, характеризующих несплошность; неоднозначностью оценки характеристик-несплошности. Вместе с тем, если, ограничиться частичным решением обратной задачи рассеяния, используя Борновское приближение и принцип Гюйгенса, то можно построить «изображение» несплошности по данным измерений акустического поля, рассеянного несплошностью. При этом, под изображением понимается распреде-

ление волнового поля в области рассеивателя. По виду этого поля можно сделать заключение о параметрах этого объекта.

Показано, что по признаку обработки данных различные методы и средства визуализации дефектов можно разделить на когерентные, в которых используется амплитудная, фазовая, временная и пространственная характеристики поля, и некогерентные, в которых фазовая информация не используется. Анализ состояния методов и средств визуализации внутреннего объема контролируемого изделия показал высокую перспективность использования в практике ультразвуковой аппаратуры с компьютерной обработкой данных.

В работах Мэггинеса М., Олдриджа Е.Е., Ханстеда Р.Д., Хильдебранда В.Р., и др. было показано, что когерентные методы обработки данных и акустической голографии, в частности, приводят к значительному увеличению объема используемой информации, и их применение в дефектоскопии весьма перспективно. Были разработаны когерентные алгоритмы получения акустических изображений дефектов с очень высоким разрешением, реализующие различные алгоритмы метода синтезированной апертуры. Их можно разделить на два класса: те, в которых обработка данных выполняются в частотной области и те, в которых основная обработка данных выполняется во временной области. Алгоритмы обработки в частотной области мы традиционно называем голографическими алгоритмами, так как исторически они являлись следствием развития методов цифровой акустической голографии. В Европе и Америке эти алгоритмы после появления работы К.Д. Лангенберга в 1986 году стали называть методами синтезированной фокусированной апертуры в частотной области (FT—SAFT, F—SAFT). Когерентные алгоритмы с обработкой во временной области общепринято называть SAFT. Все эти алгоритмы используют данные о полях, рассеянных неоднородностями в контролируемом объекте, рассматриваются в рамках дифракционной теории и имеют ряд ограничений:

- Акустические волны распространяется в изотропной среде.

- Рассматриваются только скалярные волновые поля, независимо от действующих типов волн.

- Выполняется принцип Гюйгенса, согласно которому рассеиватель (несплошность) можно представить в виде совокупности невзаимодействующих точечных рассеивателей, которые действуют как точечные излучатели после облучения их падающим полем.

- Не учитывается многократное перерассеяние (Борновское приближение).

Вместе с тем, изображения, полученные в результате когерентной обработки данных, имеют преимущества, которые выгодно отличают их от изображений, полученных в результате некогерентной обработки данных УЗК:

- Изображения имеют высокое фронтальное и лучевое разрешение, что является следствием того, что при построении изображений используется амплитудная и фазовая информация поля, рассеянного дефектом.

- Изображения имеют расширенный динамический диапазон. Это свойство связано с тем, что получение изображений с использованием коге-

8

рентной обработки данных аналогично цифровой фокусировке. Поэтому амплитуда полученных изображений имеет такую же зависимость от размеров отражателя, как в системах с аналоговой фокусировкой акустического пучка.

- Изображения имеют повышенное отношение сигнал — шум. Это связано с тем, что для построения изображений осуществляется совместная математическая обработка всего набора зарегистрированных данных..

- Изображения относительно нечувствительны к изменению акустического контакта при регистрации, что является следствием совместной обработки всех зарегистрированных данных и значительно более полного использования фазовой информации.

- Акустический образ дефектов при выполнении повторных УЗ исследованиях сохраняется.

Изложенные выше полезные свойства изображений, полученных в результате когерентной обработки данных, позволяют перейти от дефектоскопии к дефектометрии.

Однако, до постановки настоящей работы отсутствовали методы и средства ультразвукового неразрушающего контроля металлов с измерением реальных параметров дефектов: определением их типа, размеров,. пригодные для применения в практике. Это было связано с отсутствием быстрых и эффективных когерентных алгоритмов получения изображений внутреннего объема контролируемого объекта. Ультразвуковые системы с цифровой когерентной обработкой данных были предназначены для лабораторных исследований и мало пригодны для практического использования. Они не обеспечивали достаточного быстродействия, качества получаемых изображений, адаптации к условиям практического контроля. Кроме того, отсутствовали алгоритмы улучшения качества изображений, учитывающие реальные условия регистрации ультразвуковых данных, не было разработано методологии оценки результатов контроля по акустическим изображениям. В заключение, сформулированы цель и задачи исследования.

Во второй главе проведено теоретическое и экспериментальное исследование разработанных нами алгоритмов обработки данных измерений акустических полей, рассеянных несплошностями, которые можно применять в условиях практического использования на реальных объектах. Алгоритмы можно подразделить на две группы:

- алгоритмы когерентной обработки данных, предназначенные для получения изображений внутреннего' объема изделий;

- алгоритмы улучшения качества изображений за счет учета реальных условий УЗК.

К первой группе алгоритмов относятся алгоритмы получения когерентных изображений внутреннего объема изделий по рассеянному полю: модификации многочастотного и многоракурсного алгоритма проекции в спектральном пространстве (алгоритм ПСП) для совмещенного и раздельного

режимов регистрации данных и многочастотный алгоритм эталонной голограммы.

В разделе 2.1 приведены результаты исследований алгоритма проекции в спектральном пространстве (ПСП). В этом алгоритме для быстрого получения изображений с высоким разрешением использована предложенная нами модификация метода угловых спектров. В этом методе учитывается тот факт, что для рассеянного поля u(x,z), измеренного на частоте /, пространственный спектр функции u(x,z,), без учета неоднородных волн, отличен от нуля на окружности радиусом, равным удвоенному волновому числу 2к^4л/Л (Я - длина акустической волны в среде) в плоскости кхку (для совмещенного режима).

Изображение контролируемой области изделия для совмещенного ре-■ жима в многочастотном, многоракурсном варианте записывается в виде:

\u(x,z)\ = F,-1 jf>m¿P2l [ехр[-iR(a,)^4kJ -(к'х)г ] • f[u„,(х )]]|| , (1)

Здесь F{' - оператор обратного двумерного преобразования Фурье, um¡ (х ) -поле, зарегистрированное на частоте, соответствующей кт и при угле облучения cei; оператор проекции Р^ переводит значения спектра из точки

(*х,0) в точку — (кх)г) в системе координат кхкг и связывает

последнюю с системой координат kxkz с помощью преобразования кх = к'х cosa, + к'г sinа,\ к2 = —к'х sin а, + к', eosa;.

Для раздельного режима приема — излучения, изображение вычисляется в аналогично и имеет вид:

|k(*,z)| = {/£+ko[F[u(x)]zxp(-iR(a)Jk20 - {к] )]}|. (2)

где R — расстояние от линии регистрации до начала координат, а - угол ввода акустического пучка, - оператор проекции, переносящий значения

спектра из точки (^,0) в системе координат кхкг в точку

(кх + к0 sin а, 4к]-кгх +к0 cosa), F[m(x)] - пространственный спектр измеренного ультразвукового поля и(х). Алгоритм (2) записан для одночастот-ного и одноракурсного варианта раздельной регистрации данных. В многоракурсном и многочастотном варианте алгоритма необходимо перед выполнением обратного двумерного преобразования Фурье суммировать по всем ракурсам cc¡ и частотам /т выражение, стоящее в фигурных скобках. На • рис. 1а показаны части окружности в спектральном пространстве, на которых можно получить информацию о спектре рассеянного поля в области залегания рассеивателя Т{кх ,кг), и, следовательно, о рассеивателе. Размеры дуг (отмечены утолщенной линией) определяются углом 2фтт раскрыва акустического преобразователя, применяемого для регистрации рассеянного по-

10

ля, и имеют радиус к0, соответствующий частоте приема /о. Так как радиус дуги соответствует некоторой частоте, то использование многих частот/¡.../м позволяет повысить качество изображения за счет покрытия области О (выделена утолщенным контуром) с помощью дуг. При использовании нескольких конфигураций с различными углами а можно получить информацию о спектре функции и(г) в некоторой двумерной области.

Рис. 1. Структура данных в спектральном пространстве: а — при раздельной схеме регистрации данных, б - при совмещенной схеме регистрации данных..

Структура данных в спектральном пространстве 'для одноракурсного' многочастотного варианта алгоритма при совмещенной схеме регистрации данных представлена на рис. 16. Выделены части окружности в спектральном пространстве, на которых можно получить информацию о спектре рассеянного поля в области залегания рассеивателя Т{кх,к1). Размеры дуг (отмечены утолщенными линиями) имеют радиус 2км, соответствующий частоте излучения — приема /т и определяются углом 2<ртйх раскрыва акустического преобразователя. Использование многих частот /¡.../м позволяет повысить качество изображения за счет покрытия области О (выделена утолщенным контуром).

Ограничения использования этого алгоритма те же,' что и для всех голо-графических алгоритмов, изложенных в первой главе. На рис. 2 приведена блок-схема алгоритма ПСП.

Теоретический анализ алгоритма ПСП и алгоритма угловых спектров показал, что использование алгоритма ПСП на универсальной ЭВМ уменьшает время обработки данных не менее, чем в МЫ раз (М— число используемых частот, .¡V— число строк изображения)..

Алгоритм ПСП является основным алгоритмом, использовавшимся в работе, поэтому все приведенные изображения, если это не оговорено особо, получены с использованием этого алгоритма.

В разделе 2.2 исследованы особенности предложенного нами алгоритма эталонной голограммы (АЭГ). В нем использовано сочетание модифицированного метода угловых спектров и метода инверсной фильтрации.

а)

б)

Исходные данные

и(х,утгт0

Разложение по частотам

о (ж, у„ г. >»)

Спектр плоских волн в области приема га

Проекция на окружность И,

ехрОг^ <*)'•<* У )

Мк'.Х.у,^) |_ Н(к,„к'„у„)

и(к..к„у„>

р, ■ X ; •

Изображение

контролируемой

области

|и(х,у„,г)|

-1

х;

Спектр плоских волн в заданной области

Рис. 2. Блок - схема алгоритма ПСП.

Применение этого алгоритма предполагает использование априорной информации о рассеянном поле эталонного точечного источника с заданными координатами, которое можно измерить или рассчитать.

Изображение в АЭГ вычисляется по формуле (многочастотный вариант):

Л"

т-

(3)

|ехр(-12,^4к* -к1,-к] -¡х,к,-1у,ку)|,

где кт = 2л- fm / с - волновое число.

Здесь и(х,у,0;кт) - измеренное поле, рассеянное несплошностыо в плоскости регистрации при г=0 и и(хэ,у1,0;кт) - поле от эталонного рассеи-вателя с координатами (х„уэ, г,) для заданного набора частот /„, из полосы

4Г-

Необходимо подчеркнуть, что в (3) под изображением понимается не модуль амплитуды рассеянного акустического поля в месте залегания рас-сеивателя, как в алгоритме ПСП, а некоторая безразмерная функция, отра-

Искодные данные

Спектр плоских Разложение волн а области по частотам приема г.

Частотный

Винероеский

фильтр

Проекция на окружность ГЗ,

ЕжрЦх.* (ИЧк'.Г |

Изображение контролируемой области

|и(х4упг)|

Р, X Н(к'.,к',) р1«

: Рх - • , •

р,

Исходные Разложение данные от по частотам точечного отражателя

Спектр плоских аопн • области приема г.

Рис. 3. Блок - схема объединенного алгоритма ПСП и эталонной голограммы.

л.

а)

жающая «силу» источника перерассеяния. Эта функция нормирована к полю, излучаемому эталонным точечным источником.

Алгоритм эталонной голограммы использовался в работе совместно с алгоритмом ПСП, что позволило построить ряд алгоритмов улучшения качества когерентных изображений. Блок-схема объединенного алгоритма ПСП и АЭГ приведена на рис. 3.

Рассмотрены вопросы выбора параметров регистрации данных, которые используются как эталонные. В частности, они должны иметь большое отношение сигнал — шум, так как использование инверсной фильтрации повышает уровень шума в изображении. Основу алгоритма составляет алгоритм ПСП, в который до операции проекции данных на окружность введен частотный Винеровский фильтр, обеспечивающий операцию инверсной фильтрации спектра плоских волн от эталонного точечного источника.

В следующем разделе проведено теоретические и экспериментальные исследования алгоритмов улучшения качества изображений.

Свойства восстановленного изображения несплошности и, в частности, его поперечное разрешение существенно зависят от аппаратной функции, которая включает в себя амплитудно- фазо- частотные характеристики

приемо-передающего тракта, характеристики акустического поля пьезоэлектрического преобразователя (ПЭП), с помощью которого выполняется излучение и прием акустических импульсов. Когда излучение ПЭП ассимет-рично из—за некачественного изготовления или неперпендикулярности ПЭП к линии сканирования, изображение дополнительно искажается. Для целей учета аппаратной функции при построении изображений не-сплошностей очень подходит АЭГ (рис.3). При этом, в качестве эталонной голограммы выбирается распределение импульсного поля, рассеянного моделью точечного дефекта при облучении последнего ПЭП, который в дальнейшем используется в контроле. Результат применения объединенного алгоритма ПСП и АЭГ для улучшения качества изображений за счет учета аппаратной функции в модельных.

2 3 5

Рис. 4. Изображения моделей трещин, полученных с использованием системы серии Авгур: а -тест из дюралюминия; б — изображение, полученное с применением объединенного алгоритма ПСП и эталонного спектра, в — изображение, полученное с применением алгоритма ПСП.

экспериментах приведен на рис. 4. Здесь представлены изображения теста разрешения из дюралюминия, содержащего модели трещин - пропилы раскрытием 50 — 100 мкм, изготовленные на разных расстояниях друг от друга (рис. 4а). Измерения выполнялись широкополосным прямым ПЭП с центральной частотой 2,5 МГц. На рис. 46 и 4в даны изображения, полученные с использованием алгоритма ПСП и объединенного алгоритма ПСП и эталонной голограммы соответственно. Слева приведены изображения В-типа, справа - амплитуды этих изображений на глубине 60 мм. Анализ рис. 4в дает величину поперечного разрешения изображения ~ 0,7 X, что близко оценкам предельного поперечного разрешения, полученного в теоретических расчетах. Здесь же для сравнения приведены результаты восстановления изображения алгоритмом ПСП (рис. 46). Аналогичная оценка дает величину поперечного разрешения изображения ~ X. Хорошо различаются дефекты, расположенные на расстояниях 3 мм, 5 мм, 7 мм. Вместе с тем, не разрешаются модели трещин, расстояние между которыми 1 мм, а также расположенные на границе разрешающей способности модели трещин, с расстоянием между ними 2 мм (показаны стрелками). Это хорошо видно на правых частях рис. 46 и 4в. Экспериментальные исследования показали, что учет аппаратной функции позволяет получать изображения с разрешением в 1,5-2 раза более высоким, чем при использовании только алгоритма ПСП. Вместе с тем, применение инверсной фильтрации приводит к повышенному уровню шума в изображении на рис.4в.

При регистрации данных о рассеянном акустическом поле на криволинейной поверхности необходимо учитывать неплоскостность поверхности изделия, в противном случае изображение может быть искажено. Основная причина этих искажений связана с нарушением фазовых соотношений в измерениях рассеянного акустического поля. Поэтому нами были предложены алгоритмы, учитывающие форму контролируемого изделия за счет предварительной коррекции измеренного поля: фазовая коррекция измеренных данных и коррекция их спектра.

Фазовая коррекция состоит в следующем: вычисляется разность фаз для данных, измеренных на ровной и неровной поверхности:

А/р = 2к%(х), (4)

где £(х) - функция неровности, описывающая отклонение линии регистрации данных от прямой, в частности, для регистрации данных по цилиндрической поверхности радиусом Я, эта функция имеет вид £(х) = Лео б а. Здесь а — угол ввода акустического пучка. Затем выполняется фазовая коррекция рассеянного поля и(х) вычитанием фазовой добавки (4):

Ко(*)я«(х)ехр[-/Д<г>(х)]. (5)

Отметим, что для выполнения такой достаточно, простой коррекции необходимо, чтобы выполнялись условия параксиального приближения.

В практике мы пользовались фазовой коррекцией, так как минимальный радиус контролируемых изделий составлял величины, большие 80 А,. Все

приведенные данные, касающиеся контроля трубопроводов, получены с применением этого алгоритма.

Алгоритм коррекции спектра голограммы основан на представлении акустической волны, рассеянной дефектом, в виде спектра плоских волн. Так ■ как обратное преобразование Фурье обращенных плоских волн дает акустическое изображение, то коррекцию можно выполнить путем учета дополнительного фазового набега, возникающего из-за кривизны поверхности регистрации при обращении каждой плоской волны. Распределение акустического поля для плоской, гармонической волны и{(х) на линии регистрации, представленное через дискретное обратное преобразование Фурье, для некоторой точки регистрации х] можно записать:

или, в матричном виде:

и{ ~ Н10Ех0-ц.

(6)

(7)'

где Н,о - спектр распределения поля, измеренного на ровной поверхности ъ =. 2о; - двумерная матрица, составленная из экспонент, определяется диапазоном зарегистрированных пространственных частот и функцией'неровности ¿¡(х). Распределение рассеянного дефектом поля на плоскости ы,0 по измеренному распределению поля и(:

^.^-'[¿й-Л!- (8)

Здесь- оператор обратного преобразования Фурье, Е~1_( - матрица, обратная такая, что ЕгОЧ Е^_(=1.

Исследование областей применения алгоритмов (5) и (8) производились с помощью численного моделирования и модельных экспериментов.

Анализ зависимости от радиуса контролируемого изделия функции взаимной корреляции изображений, полученных по данным, измеренным на плоской и цилиндрической поверхностях (рис. 5) показал, что при регистрации данных на цилиндрических поверхностях большого радиуса, там, где выполняется условие па-раксиальности, оба алгоритма действуют одинаково эффективно. С уменьшением радиуса, алгоритм коррекции в спектральном пространстве работает существенно лучше, чем простая коррекция фазы, и слабо зависит от г. При г < (15 -е- 25)Х, удовлетворительную эффективность

15

4

12 16 20 24 28 32 36

ЯД

Рис.5. Зависимость максимума функции взаимной корреляции Ф„,ах «идеального» изображения двух точечных источников и «откорректированного изображения»: 1 — коррекция спектра голограммы, 2 - коррекция фазы

улучшения качества изображения можно получить, лишь используя алгоритм коррекции спектра.

В практике УЗК часто встречаются такие факторы, как неровность поверхности изделия, изменение акустического контакта в области измерений, которые приводят к дополнительным шумам в восстановленных изображениях. Эти шумы имеют мультипликативный характер и не устраняются обычными линейными фильтрами. Для уменьшения уровня мультипликативных шумов и улучшения качества когерентных изображений, нами было предложено использовать гомоморфную фильтрацию данных УЗК. Для этих целей был модифицирован алгоритм ПСП. Выполненные исследования показали эффективность применения гомоморфной обработки для получения изображений несплошностей с более высоким разрешением и более низким уровнем боковых лепестков и артефактов за счет уменьшения влияния мультипликативных помех, связанных с неровностью поверхности регистрации рассеянного поля и нарушением акустического контакта. На рис. 6 приведен пример улучшения качества изображений за счет использования гомоморфной фильтрации. Изображения (рис. 6а справа) получены по данным контроля реального трубопровода (рис. ба слева).

Для получения высококачественных изображений необходимо регистрировать рассеянное неоднород-ностями . поле на как можно большей пространственной

апертуре и в более широком диапазоне частот, что обеспечивает высокое поперечное и продольное разрешение. Однако применение акустических широкополосных ПЭП с расходящимся пучком приводит к уменьшению чувствительности и помехозащищенности системы контроля из-за уменьшения плотности энергии эхо-сигнала, что существенно ограничивает возможности контроля объектов большой толщины или с большим затуханием ультразвука.

Нами было предложено использовать сложные сигналы для получения изображений в когерентных системах. Для этого применялся алгоритм эталонной голограммы, в котором в качестве поля эталонного источника

Рис. 6: а - наборы эхосигнапов, б- соответствующие им восстановленные изображения, по-лучеиные при сканировании ПЭП по неровной поверхности изделия (слева), результаты применения гомоморфной фильтрации (справа).

использовались измерения поля точечного рассеивателя, облученного акустическим фазоманипулированным импульсом.

Теоретические и экспериментальные исследования показали, что можно достичь значительного улучшения чувствительности, не ухудшая разрешающую способность акустического изображения. В экспериментах применялись два вида сложных сигналов: фазоманипулированные в соответствии с кодом Баркера максимальной длительности и, в соответствии с усеченными М - последовательностями различной длины. На рис. 7 приведены изображения тест - объекта в виде двух стержней в воде диаметрами 0,5 мм и 1 мм, полученные при использовании лростого (рис.7а) и сложного (М — последовательность) сигналов длительностью 64 импульса (рис.7б). Использование кода Баркера максимальной длины дало повышение чувствительности системы

неразрушающего контроля на 12-15 дБ. Вместе с тем, продольное разрешение при использовании инверсной фильтрации улучшается по сравнению с изображениями, полученными с использованием согласованной фильтрации почти в 1,5 раза, что связано с выравниванием спектра сигнала за счет фильтрации, тогда как поперечное разрешение практически не изменилось. Однако существенно возрос шум и увеличился уровень «боковых» лепестков.

Еще одной практически важной задачей является улучшения качества и интерпретируемости акустиче-Рис. 7. Изображения тест - объекта в виде ских изображений плоских верти-двух стержней диаметрами 0,5 мм (1) и 1 кальных дефектов. Проблема связана мм (2) в воде, полученные при использова- с тем, что, из-за ограничений коге-

Г пР°стого - а и сложного сигналов - б. ре11ХНЫх методов, изображения пло-Стрелками показано положение стержней. ,

ских вертикальных дефектов при использовании совмещенного режима регистрации данных имеют вид двух точечных отражателей (рис. 8а), что может оказаться недостаточным для точной интерпретации типа дефекта. Чтобы обойти эту трудность, нами было предложено использовать специализированную схему регистрации данных, представляющую собой модификацию дельта — метода прозвучивания. Для этого излучатель продольных волн размещают над выявленным дефектом, а приемный ПЭП сканирует по поверхности изделия и регистрирует сдвиговые волны, возникающие после трансформации продольных волн на боковой поверхности дефекта. Таким образом, зарегистрированное рассеянное поле сдвиговой волны несет информацию о боковой поверхности трещины, что дает возможность получать изображение ее боковой поверхности. Для получения изображений используется алгоритм ПСП для раздельного

режима, в котором учитывается, что прием выполняется на сдвиговых волнах, а излучение — на продольных волнах.

Алгоритм ПСП для раздельного режима в этом случае имеет вид:

Ш =(XР^ДЯехр(/^) ехр(-^г)]}| ■ (9)

Здесь считается, что трещина облучается плоской продольной волной, ы,(г) = ехр[;'£,(г - гв)], к, = (к: соэ /?, вт /?), гв - радиус - вектор, определяющий положение излучателя, р - угол падеиия облучающей волны на трещину, Н(кл) - спектр измеренного рассеянного поля, Рк,+к, - оператор проекции, переносящий спектр из точки (кх ,0) в точку (кх + к,5'т/3,^к?-к] +к, соэ/?). Суммирование осуществляется по всем частотам.

Выполненные экспериментальные исследования показали эффектив-' ность использования дельта — схемы прозвучивания для получения качественных изображений плоских дефектов, в особенности при использовании трансформированных сдвиговых волн, принимаемых после отражения от дна контролируемого изделия и сдвиговых- волн, возникающих в результате трансформации излученной продольной волны после ее отражения от дна. По изображению трещины, полученному с использованием обоих типов сдвиговых волн, можно оценить не только высоту дефекта, но и его характер -поверхностная или подповерхностная трещина. Эта схема наиболее эффективна при контроле изделий постоянной толщины, так как для полноценного измерения трансформированных волн необходима хорошая отражающая донная поверхность.

На рис 8а приведено изображение подповерхностной усталостной трещины, полученное при регистрации данных в совмещенном режиме и использовании алгоритма ПСП. На рис. 86 представлено изображение той же трещины, восстановленное с применением алгоритма (9).

В третьей главе описаны системы УЗК с когерентной обработкой данных серии Авгур. Эти системы представляют собой программно-аппаратные комплексы, которые позволяют получать когерентные изображения внутреннего объема контролируемых изделий с высоким разрешением и измерять реальные параметры выявленных дефектов.

При разработке систем серии Авгур были выдвинуты следующие существенные требования:

Рис. 8. Изображения подповерхностной усталостной трещины с применением алгоритма ПСП (а) и с применением алгоритма (11) — б.

- Серия автоматизированных систем Авгур должна быть пригодна для использования с возможно более широким набором диаметров и толщин трубопроводов, других объектов с радиусом кривизны поверхности от 200 мм до плоскости.

При этом аппаратная часть системы не должна подвергаться существенной переделке. Основная «тяжесть» адаптации системы Авгур к контролируемому объекту ложится на программное обеспечение, методику контроля, разработку средства перемещения акустических ПЭП (сканер), и, если это необходимо, самих ПЭП.

- Система должна позволять осуществлять дистанционный автоматизированный контроль.

Наиболее перспективным применением систем предполагалось их использование в экологически опасных условиях,. когда нежелательно пребывание персонала в непосредственной близости от. контролируемого объекта.

- Система должна иметь оптимальную комплектацию с точки зрения мобильности, весогабаритных характеристик, удобства пользования.

- Система должна обеспечивать получение акустических изображений не-сплошностей с высоким разрешением с тем, чтобы определять их координаты, длину, высоту, тип.

- Система должна обеспечивать документирование и долговременное хранение результатов контроля, что является естественным требованием для автоматизированных систем.

Разработанные системы Авгур представляют собой ультразвуковой автоматизированный компьютерный цифровой дефектоскоп, состоящий из набора блоков, связанных между собой посредством кабелей. Ядром системы является IBM совместимый промышленный компьютер (ПК), к которому подсоединены элементы приемно-передающего тракта, характерные для цифровых приборов ультразвукового контроля, модуль программного управления сканером, модуль питания. Указанные модули конструктивно размещаются в корпусе ПК, формируя базовый блок системы. Базовый блок через кабель длиной до 60 м и выносной блок соединены со сканером, который размещается на объекте контроля. На сканере установлен предварительный усилитель эхосигнала ПЭП. Модуль управления сканером скомпонован в выносном блоке, который размещается вблизи сканера. Он формирует необходимые импульсные напряжения и токи для работы шаговых электродвигателей сканера и обеспечивает работу последнего на значительном удалении от базового блока без относительного увеличения веса и габаритов соединяющего их кабеля. Связь между базовым и выносным блоками осуществляется с помощью кабелей, суммарная длина которых может достигать 70 м.

Всего было разработано четыре поколения систем серии Авгур. Основные технические характеристики систем серии Авгур приведены в таблице 1.

Некоторые технические решения оказались избыточными при практическом контроле объектов, поэтому в дальнейших Модификациях системы они

отсутствовали. Очень серьезным переработкам подверглись сканеры. Если сначала это были устройства общего назначения, которые можно было применять на различных объектах, то последние поколения сканеров уже достаточно хорошо адаптированы к контролируемому объекту. На рис. 9 приведены две модификации системы Авгур 4.2, предназначенные для контроля трубопроводов различного диаметров.

Рис. 9. Комплекты систем Авгур 4.2: а - комплект, предназначенный для контроля кольцевых сварных соединений трубопроводов диаметром от 200 мм до 500 мм,

б — комплект, предназначенный для контроля кольцевых и продольных сварных соединений трубопроводов диаметром свыше 500 мм.

Для оптимизации процесса УЗК система Авгур имеет 2 режима регистрации данных: поисковый, предназначенный для обнаружения и локализации несплошностей, и измерительный, по данным которого после когерентной обработки определяют реальные параметры несплошностей и тип дефекта. Каждый из этих режимов имеет набор характерных параметров контроля. Например, при контроле кольцевых сварных соединений трубопроводов большого диаметра шаг сканирования в поисковом режиме составляет 2-3 мм (по окружности) и 3 - 4 мм (по образующей); в измерительном режиме -шаг по окружности составляет 3—4 мм и 0,2 мм (для сдвиговых волн) - 0,4 мм (для продольных волн) при перемещении по образующей. В поисковом режиме максимальная протяженность перемещения ПЭП по окружности составляет полную окружность (для сварных швов трубопроводов диаметром 200 мм — 350 мм), либо до 900 мм (для сварных швов трубопроводов диаметром 500 мм — 1250 мм и изделий с большим диаметром, вплоть до плоских), тогда как в измерительном режиме максимальная протяженность перемещения ПЭП по окружности определяется длиной экспертной зоны. Чувствительность в поисковом режиме устанавливается на 6 дБ выше поискового уровня, режим измерительного контроля имеет максимально возможную чувствительность, при которой эхо - сигналы находятся в линейном диапазоне измерений. В системах серии Авгур принята схема послойной регистрации и обработки данных для получения трехмерных изображений внутреннего

го объема контролируемого объекта. Для этого используются широкополосные, широкораскрывные ПЭП, диаграмма направленности которых широкая в направлении перемещения с малым шагом и узкая - в перпендикулярном направлении.

Кроме того, для получения качественных изображений важно соблюдать требования, выполнение которых необходимо для корректного использования когерентных алгоритмов получения изображений:

- пространственная дискретизация зарегистрированных данных должна удовлетворять теореме отсчетов;

- регистрация значений рассеянного акустического поля должна выполняться в линейном диапазоне работы приемного тракта.

При использовании когерентных алгоритмов для получения изображений также необходимо выполнение ряда условий, которые задаются либо оператором, либо автоматически в программном обеспечении системы Авгур:

- частотный диапазон, в котором рассчитываются многочастотные голограммы, определяется частотной полосой пропускания ПЭП;

- количество используемых при восстановлении изображений частот определяется из требуемого расстояния между ложными изображениями, определяемого по формуле LmxH = 2d А/, где с - скорость звука в объекте контроля, Af— интервал между частотами, который определяется длиной используемого быстрого преобразования Фурье.

При выпуске систем Авгур и передаче их заказчику необходимо было обеспечить процедуру метрологической сертификации прибора с внесением его в реестр средств измерений РФ, как это определено Законом РФ «Об обеспечении единства измерений», соответствующими нормативными документами и инструкциями Госстандарта РФ. ВНИИОФИ (организацией, уполномоченной Госстандартом РФ) выдан сертификат об утверждении типа средства измерений Госстандарта РФ RU .С .27.01.003А № 12292 JN 07.05.02, per. № 16083 — 02. Кроме того, была получена лицензия на право конструирования и изготовления компьютерных голографических систем серии «Авгур» для неразрушающего контроля оборудования трубопроводов атомных станций (Лицензии Госатомнадзора России ЦО-12-Ю1-Ю69 и ЦО-12-101-1070 от 21 июня 2001г.). В процессе получения сертификатов и лицензий выполнялись метрологические испытания образцов аппаратуры на проверку соответствия ее параметров заявляемым техническим требованиям. Для этого были разработаны и аттестованы образцы СГО - 1, СГО - 3, предназначенные для определения разрешающей способности, чувствительности всей системы в целом, а также применялся стандартный образец СО-2. Эти. же тест — образцы используются при поверке систем серии Авгур в соответствии с Методикой поверки, утвержденной ВНИИОФИ 28.02.1997 г.

Четвертая глава посвящена исследованию возможностей системы Авгур как измерительной системы. В ней проанализирована разрешающая способность и источники погрешностей определения параметров дефектов в условиях реального контроля системами серии Авгур; выполнены эксперимен-

21

*

тальные исследования реальных величин погрешностей измерения размеров дефектов. Показано, что для реальных когерентных систем, работающих в импульсном режиме, использующих когерентную обработку данных в некоторой полосе частот ¿У, поперечное Дх и продольное Дг разрешения будут:

д* = МАЯ/ д, = -У/ С104

^ /гсоэСаЩв.а)' ^ /&/■

Здесь функция р(Д/) - слабо зависит от полосы рабочих частот, приемная апертура Ь(в, а) представляет собой свертку двух функций, описывающих характеристики направленности дефекта и используемого ПЭП:

Ща) = £)ДЕф(.а)®£>пэл(.а,е).. (11)

Здесь £)длф(ег)- характеристика направленности поля исследуемого дефекта (для точечного дефекта эта величина постоянная); £)пэп(а,в) ~ т](а,0) - характеристика направленности используемого ПЭП; ® - знак операции свертки. В практически удобном виде характеристика направленности ПЭП •П(а,0 ) зависит от полуширины основного лепестка характеристики направленности акустического преобразователя на заданном уровне отсечки 9 и угла ввода акустических волн в направлении сканирования а:

пгав)=т^а+0^-'^-ву___________________........................(12)

' + [!га + 0,5(/£(а + £)-'£(«- <9 ))]'

Здесь т равно 1 — при регистрации данных в раздельном режиме и 2 — при регистрации данных в совмещенном режиме. Установлены зависимости разрешения изображений от ширины диаграммы направленности применяемого ПЭП, типа, угла ввода используемой акустической волны, используемой полосы частот и вида поля рассеяния дефекта.

Анализ источников погрешностей измерения размеров дефекта показал, что общее разрешение системы в значительной степени определяет ошибку измерений; установлено, что погрешность определения параметров дефектов при первичном их анализе и при повторных измерениях различаются.

При определении параметров дефектов по данным первичных измерений погрешность определения высоты дефектов А имеет вид:

= (13)

I

Здесь <5] - ■ аппаратная погрешность, которая определяется характеристиками системы регистрации: диаграммой направленности ПЭП,' собственными шумами системы. Заметим, что > А / 2 - предельного разрешения системы с визуализацией дефектов.

8г - погрешность, определяемая характером поверхности регистрации (волнистость поверхности около валика усиления, ширина валика усиления, качество акустического контакта). В том случае, когда эти факторы достаточно слабые (искажено не более 20% зарегистрированных данных), погрешность мала и составляет величину 5г «0,1мм — 0,3 мм. Однако, если более 20% зарегистрированных данных подверглось искажению, то ошибка 5г

100 90 80 70 60 60 40 30 2

Доля А-сканов, участвующих в получении изображений

Рис.10. Влияние нарушения качества акустического контакта на определение глубины залегания точечного дефекта.

резко возрастает. На рис.10 приведены графики влияния нарушения качества

------------------------- ----------- ----------------, акустического контакта по длине

сканирования. Считалось, что данные регистрируются по линии, перпендикулярной направлению сварного шва. Здесь цифрами 1-3 обозначены графики зависимости ошибки определения положения точечного дефекта от величины потери информации за счет нарушения акустического контакта в начале сканирования для изображений, полученных ПЭП с различными углами ввода УЗ: 70°, 55° и 40° соответственно; 4 — 6 — при потере акустического контакта в конце сканирования.

Наиболее часто потеря акустического контакта в конце сканирования встречается при существенной волнистости поверхности около валика усиления или большой ширине валика усиления сварного шва, так как при измерительном контроле сканирование осуществляется перпендикулярно линии' сварного шва, а размеры линии сканирования выбираются максимальными, чтобы обеспечить максимальное разрешение когерентного изображения, восстановленного по этим данным.

В том случае, если акустический контакт нарушается в центральной области регистрации данных, это может привести к фатальным последствиям. Например, при 20% области нарушении акустического контакта изображение дефекта практически «разваливается» (рис. 11).

<$з - погрешность, связанная с неточным знанием параметров сварного шва и околошовной зоны. Эта погрешность может быть весьма велика в том ■ случае, если используются отраженные от дна изделия сигналы.

8А - погрешность экспертной оценки данных. Погрешность уменьшается при совершенствовании методик регистрации и, главным образом, оценки данных. Она наиболее существенна в сложных, нестандартных случаях формы разделки сварного шва и околошовной зоны.

Длина дефекта определяется с погрешностью, связанной с разрешением системы Авгур вдоль длины дефекта. Обычно это разрешение определяется

23

Рис. 11. Изображение точечного отражателя при полном наборе данных (слева), при отсутствии 20% данных в центральной области (справа).

размером пьезоэлемента ПЭП и составляет не менее половины его длины. При этом считается, что в направлении протяженности дефекта осуществляется некогерентная обработка данных.

Еще одна погрешность, редко встречающаяся в практике, но приводящая к большим ошибкам, связана с очень малым раскрытием трещины - менее 0,01 мм. При этом рассеянная УЗ волна имеет очень малую амплитуду, и соответствующее изображение имеет отношение сигнал — шум меньше 1. Поэтому не всегда удается обнаружить изображение, соответствующее дифракции на вершине такого дефекта. Однако, при развитии дефекта - с увеличением раскрытия — его параметры определяются достаточно точно, что уверенно наблюдается при мониторинге контролируемых изделий.

При повторных измерениях такие факторы, как волнистость поверхности около валика усиления, ширина валика усиления, качество акустического контакта, обычно мало меняются, й 8г — мало. Погрешности, соответствующие ¿3 и ¿4, также не сказываются при повторных измерениях, так как их учет произведен в первичных измерениях (при условии неизменности правил

Для определения реальной погрешности измерений параметров дефектов с использованием систем серии Авгур было выполнено сопоставление результатов УЗК с использованием систем серии Авгур и разрушающих испытаний на дефектных аустенитных сварных швах трубопроводов первого контура из нержавеющей стали ДуЗОО оборудования реактора типа РБМК. При разрушающих исследованиях применялись две методики разрушающего контроля: металлографический анализ, при котором в заданном сечении по микрошлифам измеряют высоту сечения дефекта до раскрытия 0,01 мм, и метод трехточечного изгиба, в котором образец, содержащий дефект, разрушался по поверхности дефекта, и затем измерялась высота дефекта в определенном сечении. Последний метод не является стандартизованным, однако широко используется из-за своей доступности и простоты.

Металлографические исследования и метод трехточечного изгиба сварных соединений были выполнены в металлографических лабораториях Кур-

24

оценки параметров дефектов).

Длина дефектов по данным Авгур и разрушающего контроля

Данные разрушающего контроля, мм

а)

Высота дефектов по данным Авгур

и разрушающего контроля ]?- .....

а 18: ■ .:::::•:: .:.

В < I1 о ..... :.

л ш жШ-

0 12 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Высота по разрушающему контролю, мм

б)

Рис.12. Результаты определения длины дефектов (а) и их высоты (б) по данным Авгур и разрушающего контроля.

Металлографические исследования и метод трехточечиого изгиба сварных соединений были выполнены в металлографических лабораториях Курской, Смоленской, Ленинградской АЭС, НИКИЭТ. Некоторые результаты этих исследований приведены на рис. 12. Всего было проанализировано 18 дефектов в сварных швах, используя данные разрушающего контроля и данные, полученные системами серии Авгур.

По результатам этих исследований была определена ошибка измерения длины дефектов с использованием Авгур, которая составляет ± 5 мм (рис;

Анализ измерений высоты дефекта в отдельных сечениях с помощью системы Авгур и соответствующих измерений, выполненных при разрушающих испытаниях (массив данных - 120 измерений) показывает, что в 95% доверительном интервале погрешность определения высоты дефекта при первичном контроле составляет ±1,5 мм (рис. 126).

Для определения погрсшно-. сти измерений параметров дефектов при повторном контроле были проанализированы профили 32 дефектов в 29 сварных швах. При этом был получен массив данных по высоте дефектов в отдельных сечениях - всего 246 сечений (рис. 13). Анализ показал, что в 95% доверительном интервале погрешность определения высоты дефекта при повторном контроле составляет ± 1 мм.

В пятой главе рассмотрена проблема оценки результатов контроля системами серии Авгур, которая состоит из двух задач: оценки сбора, регистрации и обработки данных и оценки результатов контроля с определением реальных параметров дефектов.

Первая задача достаточно проста и успешно решается, тогда как решение второй задачи встречает ряд серьезных трудностей. Это связано с тем, что приходится решать обратную задачу по измерениям акустического поля, отраженного или рассеянного несплошностью, необходимо восстановить тип и параметры несплошности. При ее выполнении приходится оценивать важность деталей изображения, особенности поведения эхо — сигналов и изображений дефекта, его амплитуды, положения в шве и т.д. При анализе изображений необходимо учитывать характерные особенности, связанные с природой акустических изображений и принятой томографической схемой их формирования. Схема формирования изображений различного типа по данным послойной регистрации рассеянного акустического поля в

Рис. 13. Изменение высоты сечения дефекта при повторном измерении. системой Авгур (1999 -2000 гг.): 1 - погрешность определения высоты, сечения, 2 - общее изменение высоты сечения, 3 - изменение высоты сечения за счет подрастания дефекта.

ИЗОБРАЖЕНИЕ Э-ТИПА

Рис. 14. Схема формирования изображений в системе Авгур.

системе с когерентной обработкой данных Авгур приведена на рис. 14. Изображение В — типа имеет высокое разрешение по осям X (определяется когерентной обработкой данных) и Ъ (определяется длительностью зондирующе го импульса); изображения С — типа и Б — типа, являясь комбинированными

изображениями, имеют высо-

ИЗОБРАЖЕНИЕ В-ТИПА ^ '

-¡у. х кое разрешение по осям ^Ъп

^^Нг низкое разрешение вдоль оси

^^¡ш'ицмими определяемое шагом скани-изображение с-типа ЩВЯВИк рования АЬ. На рис. 14 выделен

щСтмч внутренний объем области

> .. сварного шва, который визуа-ЦИ >ж ^дддЩ-!!']^' лизируется после когерентной

обработки. При регистрации данных,' ПЭП перемещается с малым шагом Д1 перпендикулярно сварному шву (ось X), перемещение вдоль сварного шва (ось У) осуществляется с большим шагом ДЬ » Д1. На рис. 14 (слева) приведены схематичные виды дефекта для разных типов изображений. Отметим, что акустические изображения дефектов мало похожи на их оптический образ, что связано с большой длиной используемых акустических волн, условиями дифракции и отражения акустических волн на неоднородностях, ограничениями алгоритмов восстановления изображений, методикой регистрации данных. Типичное акустическое изображение дефекта приведено на рис. 15: • Вместе с тем, если размеры несплошностей значительно больше длины звуковой волны и расположены благоприятно с точки зрения регистрации рассеянного ими акустического поля, изображения дефектов могут быть весьма близки к своему оптическому образу. На рис. 16 и рис. 17 приведены примеры изображений таких дефектов, полученные с применением системы Авгур 4.2. Отметим, что акустическое изображение трещины на рис. 16, не повторяя буквально вид трещины с фотографии, тем не менее сохраняет ее основные характерные особенности, которые остаются и на глубине 9 мм, которой соответствует акустическое

Рис.15, Изображение протяженного дефекта; изображение В- (слева) и Б -типа (справа): 1 — шумы аустенитной наплавки, 2 — нестабильность акустического контакта.

акустическое изображение.

Приведенные изображения дефектов хорошо коррелируют со своим оптическим образом, что является скорее исключением, чем правилом.

Таблица 1. Компьютерные системы серии Авгур

Основные характеристики Авгур 1.1 | Авгур 1.2 | Авгур 2.1 | Авгур 3.2 Авгур 4.2

Диапазон рабочих частот, МГц 1,0-5,0 0,5-6

Толщина контролируемых изделий, мм До 100 До 600

Разрешающая способность поперечная/продольная (частота 2,5 МГц, продольные волны), мм 3/4 3/4 2,5/4 2,5/4 2,5/2

Число коммутируемых каналов 2 2 4 4 до 8

Типы изображений А, В,С, D,3-D типа А, В, С, D, В+С, B+D, 3-D, проекционное В и С-типа А, В, С, [>, В+С, В+ Б, проекционное В-, С-, Б - в программе автоматизации

Тип сканера Плоский двумерный автоматический, мин. шаг по X и Y менее 0,1 мм Двумерный автоматический-кольцевой, трековый, мин. Шаг по Х-0,1 мм, по У- 03 мм

Поле сканирования, мм х мм 250 х150 по У -до окружности, по X до 250 мм

Длина линий связи, м ЭВМ - базовый блок 300- оптоволоконная линия - До 50 -

Базовый блок - сканер До 50 До 50 До 50 - 3

базовый блок - выносной блок - - - - до 60

Выносной блок-сканер - - - 5 5

Алгоритмы получения изображений Многочастотные алгоритмы ПСП, эталонной голограммы, угловых спектров, детектирование

Основные алгоритмы улучшения качества изображений Учет кривизны поверхности, харах тернстик ПЭП; использование слот ных сигналов; временное усреднение. Учет кривизны поверхности, характеристик ПЭП; использование сложных сигналов; временное усреднение; согласованная и инверсная фильтрация. Учет кривизны поверхности, характеристик ПЭП, затухания; согласованная и инверсная фильтрация; использование сложных сигналов, временное усреднение Учет кривизны поверхности, характеристик ПЭП, зетуханкя; согласо-- ванная, инверсная, пространственная, гомоморфная фильтрация; временное усреднение

Алгоритмы автоматизации определения измерительных зон и оценки данных - - имеются

Анализ изображений, полученных в результате когерентной обработки данных контроля, позволил нам сформулировать ряд общих признаков, отражающих реальные условия реги-

¡¡ВУЙян!!

страции данных и характеризующих существование несплошности как совокупности элементов изображения (пятен) в визуализируемом объеме сварного шва на фоне отражений иной природы:

— Изображение несплошности должно наблюдаться не менее чем в двух соседних слоях.

— Число слоев, в которых должны наблюдаться элементы несплошности, определяется соотношением между шагом по некогерентной оси и размерами пьезоэле- . мента в этом направлении.

— Изображение несплошности — сфокусированное изображение, так как является результатом когерентной обработки данных.

— Элемент изображения несплошности, наблюдаемый в соседних слоях, может изменять свои координаты не более чем на величину соответ-

Рис.16 Изображение В- и С- типа стресс - коррозионной трещины в трубопроводе диаметром 1200 мм (слева) и фотография поверхности контролируемого объекта, содержащего стресс — коррозионную трещину в близком масштабе (справа).

Рис. 17. Изображение В- и С- типа трещины в основном металле в области радиусного перехода, здесь же приведена фотография этой трещины, соответствующая В- типу изображения.

ствующего разрешения.

При использовании изображения одной области от нескольких ПЭП, несплошность обычно наблюдается в нескольких изображениях, соответствующих различным ПЭП.

Этот признак действует не всегда, так как условия рассеяния УЗ несплошностью могут сильно отличатся для различных ПЭП. Особенно он ненадежен при контроле аустенитных материалов, что связано с особенностями распространения УЗ волн в аустенитном материале.

Амплитуда изображения несплошности больше амплитуды шумового изображения.

В случае появления зеркального отражения, обычно наблюдается «зеркальное» изображение несплошности.

После выявления в изображении несплошности, определяется ее тип; протяженная или непротяженная, объемная или плоская. Характерные признаки несплошностей по их типам приведены в таблицах 2 — 4. Здесь величины разрешения рассматриваемых изображений по осям У, X и Ъ обозначены как ДЬ, Ах и Дг, соответственно. В соответствии с методиками контроля, используемыми с системами Авгур, величина разрешения ДЬ равна приблизительно 3 слоям вдоль оси У, тогда как величины Дх и Къ — поперечное и продольное разрешения когерентного изображения, соответственно, составляют величину порядка X. В таблицах приведены основные признаки несплошностей в сварных швах по когерентным изображениям, полученным системами серии Авгур.

Алгоритмы автоматической оценки результатов УЗК системами серии Авгур.

Процесс оценки результатов контроля, выполненного системами серии Авгур, состоит из двух этапов:

1. Поиск и определение границ области, в которой возможно нахождение несплошности («дефектной» зоны).

Этот этап выполняется по результатам измерений, выполненных при поисковом контроле. В выделенных «дефектных» зонах необязательно может находиться несплошность; это могут быть зоны с повышенным уровнем структурных шумов, либо зоны, содержащие неровности корня сварного шва и другие локальные нарушения формы. Оператор на выполнение этого этапа затрачивает немного времени (порядка нескольких минут), однако и это время составляет почти 30% общего времени, затрачиваемого на регистрацию данных в поисковом режиме.

2. Оценка параметров дефектов.

После проведения измерительного контроля, который выполняется по «дефектным» зонам, и получения когерентных изображений производится оценка результатов УЗК, состоящая из следующих шагов:

- выделение совокупности элементов изображения, относящихся к несплошности в полученном когерентном изображении;

- определение типа несплошности;

- определение реальных параметров, профиля несплошности; фор- . мирования протокола контроля.

Их выполнение значительно труднее поддается формализации, эта проблема в полном объеме до настоящего времени еще не решена. Вместе с тем, эксперт затрачивает на нее много времени (десятки минут), особенно работая с некачественными данными (нарушения контакта, неровности поверхности и т. д.).

1 этап. Автоматическое определение «дефектных» зон.

Этот алгоритм применяется к файлам некогерентных изображений, полученным при поисковом режиме работы системы Авгур. Он эффективен при

Таблица 2. Основные признаки непротяженной несплошности в сварных швах по когерентным изображениям

Тип несплошности Длина, Ь Высота, Ь Локализация относительно сварного шва Особенности изображений Примечание

Объемная т-Дг В любом месте по глубине и дайне шва На изображениях В-, С-, О- типа обычно наблюдается одно "пятно" В ряде случаев, когда границы несплошности гладкие, наблюдаются изображения, связанные с преобразованием акустических волн

в! « Несплавление по кромке Не более ДЬ на менее Д2 Локализация вблизи линии сплавления сварной шов -основной металл. В изображении В -типа, как правило, наблюдаются два пятна. При высоте При определении типа несплошности используется информация об ее положении относительно элементов разделки сварного шва

О И и Межваликовое несплавление Локализация внутри сварного шва. дефекта в несколько длин волн между двумя пятнами могут наблюдаться дополнительные элементы изображения.

Ч И Непровар Локализация в корне X или У-образного шва.

Таблица 3 Основные признаки протяженной объемной несплопшости в сварных швах по когерентным изображениям

Тип несплошности Длина, Ь Высота, Ь Локализация относительно сварного шва Особенности изображений Примечание

• Цепочка непротяженны! дефектов Более ЛЬ В пределах (1-3) Д2 В любом месте по глубине и дайне шва На изображениях В С 0 - типа обычно наблюдается несколько "пятен", каждое длиной не более ДЬ, высотой Дг, расстояния между "пятнами" - не менее. ДЬ. Координаты "пятен" по X отличаются не более, чем на Дх. -

Скопление непротяженных дефектов Более ДЬ Более АС, В любом месте по глубине и длине шва На изображениях В С -, О - типа обычно наблюдается несколько "пятен",^каждое длиной не более ДЬ, высотой Дг, расстояния между "пятнами" - не менее ДЬ -

Включение (шлаковое) Более ДЬ (может прерываться) Более Аг В любом месте по глубине и длине шва В изображении В-типа, наблюдается одно "пятно". В изображениях С- и 0-типа наблюдается "линия" Изображение может иметь несколько локальных максимумов по длине. Фокусировка "пятна" -средняя. Обычно 2Ь£ Ь

Таблица 4 Основные признаки протяженной плоскостной несплошности в сварных швах по когерентным изображениям

Тип несплошности Длина, L Высота, Ь Локализация относительно сварного шва Особенности изображений Примечание

Несплавление по кромке Более ДЬ Более Дг Вблизи линии сплавления шов - основной металл. В изображении В-типа иногда наблюдаются два пятна. В этом случае в изображениях С- и ГМипа верхний и нижний концы - компланарны При высоте дефекта в несколько X между двумя пятнами могут наблюдаться дополнительные элементы изображения. Характерное соотношение: b/LSl/7

Межвалнковое несплавление Более AL Более Дг Внутри сварного шва. В зависимости от локализации в изображении В-типа могут наблюдаться два пятна с размерами порядка Дх н Лг, или одно пятно с размерами ¿г и большими Дх. Изображение С - типа может иметь вид или двух параллельных "линий", или одной, шириной больше Дх и длиной > ДЬ При высоте дефекта в несколько X могут наблюдаться дополнительные элементы изображения.

Непровар Более ДL Более Дг В корне X или У-образного шва. В изображении В-типа, как правило, наблюдаются два пятна, одно из которых совпадает с корнем шва. Изображение 0 - типа имеет вид двух параллельных "линий", одна из которых локализована в области корня сварного шва. При высоте дефекта в несколько X между двумя пятнами могут наблюдаться дополнительные элементы изображения.

Трещина продольная . Более ДЬ Более Дг В любом месте по глубине и длине шва В изображении В-типа, как правило, наблюдаются несколько пятен по г. Изображения С— и Г)-типа имеют- вид двух извилистых "линий", соответствующих верхнему и нижнему концам. В целом*, верхний и нижний концы трещины-компланарны. При высоте дефекта в несколько X между двумя пятнами могут наблюдаться дополнительные элементы изображения. Часто направления верхних и нижних концов трещины не совпадают с осью Y. Характерное соотношение b/L ~1/12

• Нитевидная Более ДЬ В пределах Ах В любом месте по глубине и длине шва В изображении В-типа, наблюдается одно пятно. В изображениях С- и Е)-типа наблюдается "линия" Изображения объемной протяженной типа шлакового включения и плоскостной нитевидной несплошностей не различаются. Как правило, считается, что несплошность-плоскостная.

ультразвуковом контроле сварных швов и материалов с высоким уровнем акустических шумов — нержавеющей стали, аустенитных материалов и др. Зарегистрированный файл данных содержит набор изображений В-типа, соответствующих сканированию ПЭП по линии вдоль сварного шва на различном удалении от него. В алгоритме используется характерная особенность такого изображения — наличие несплошности в нем отражается в присутствии «пятна» изображения на нескольких расстояниях Z при постоянной координате X и в повышенном значении амплитуды изображения.

Испытания алгоритма на данных, полученных при контроле кольцевых сварных швов трубопроводов из перлитной стали диаметрами 1020 мм , 828 мм, а также трубопроводов из нержавеющей стали диаметром 325 мм показали, что алгоритм работает устойчиво. Его применение позволяет почти на 30% уменьшить объем данных и временные затраты на измерительный контроль.

Рассмотренный алгоритм поиска «дефектных» зон используется в практическом контроле трубопроводов для автоматического определения областей измерительного контроля в системах серии Авгур 4.2.

2 этап. Автоматизация определения параметров дефектов.

Следующий этап — программное определении реальных параметров дефектов по когерентным изображениям. Алгоритм выполняется в четыре шага:

1 шаг — предварительная обработка изображений. ■

Задачей этого шага является описание анализируемого изображения минимальным набором признаков - повышение отношения сигнал/шум, подготовка данных для дальнейшего анализа.

Обработка состоит в отсечке низкоамплитудного и высокоамплитудного шумов изображения, поиске локальных максимумов по всему изображению В-типа и построении двумерных контуров.

Отсечка низкоамплитудного шума, связанного с акустическими шумами от структуры, выполняется за счет пороговой отсечки

Т=А+2ст. (14)

Здесь А — средняя интенсивность изображения, ст — его дисперсия.

Отсечка высокоамплитудного шума, связанного с наводками, импульсными помехами и другими артефактами, выполняется фильтрацией изображения. В качестве фильтра Б используется изображение точечного рассеивателя, измеренного тем же ПЭП, что и анализируемое изображение. Фильтр Б, представляет собой двумерную матрицу весов

Бк = 5Хг, (15)

которая определяет изображение точечного источника, полученного соответствующим ПЭП с отсечкой по уровню 0,7. Фильтрация заключается в последовательном перемещении фильтра по изображению на одну точку, взвешенном суммировании интенсивностей исходного изображения с весовыми коэффициентами фильтра и нормировании полученной суммы на сумму весовых коэффициентов. При этом новое значение матрицы интенсивностей в точке ] определяется выражением:

5ХАк

2 -

(16)

где точка j соответствует геометрическому центру фильтра S.

Затем для каждой плоскости, формирующей фильтрованное изображение B-тина, выполняется поиск локальных максимумов. Для этого двумерная матрица весов фильтра S используется как маска, определяющая, какие точки, попадающие в апертуру фильтра, участвуют в расчетах.

И, наконец, для каждого максимума в данной плоскости определяются двумерные контуры с интенсивностью, равной интенсивности изображения в точке с координатами локального максимума, умноженной на заданный относительный уровень.

2 шаг - выделение совокупности элементов изображений, относящихся к не-сплошностям.

Здесь ставится задача выделения из совокупности «пятен», составляющих изображение только тех групп «пятен» — элементов изображения, которые относятся к элементам несплошностей.

Эти группы представляют собой трехмерные контуры, составленные из двумерных контуров, принадлежащих изображениям В-типа.

Обработка выполняется в Microsoft Excel и представляет собой реализацию набора логических правил, определяющих совокупность элементов изображений, относящихся к не-

•. JO,-. Ть-

( „-«to ¡t»

Г г I* I im I I I I I in

J ........ ....................

Ü" S

5

Ш)mïHl-r^KW'W......T-

V-.ULt Jt'.^l1..; 7

I

сплошности. В этих правилах учитываются особенности изображений, полученных при практическом контроле.

3 шаг — определение типа несплошности.

В результате его выполнения необходимо определить наиболее вероятный тип несплошности -непротяженная, протяженная, объемная, плоскостная, нитевидная. Затем, используя априорную Рис. 18. Проекционные изображения, полученные информацию, можно классифи-после выполнения 2 шага алгоритма. Сплошными ЦИровать дефекты более подроб-линиями приведена идеализированная разделка но, используя таблицы 2-4. сварного шва. Однако многие признаки из

них весьма неопределенны, относятся сразу к нескольким типам дефектов, что не позволяет их применять в логическом алгоритме. Поэтому в алгоритме различаются непротяженные, протяженные объемные, плоские и нитевидные несплошности. Для определения типа несплошности в дальнейшем рассматриваются все возможные пары трехмерных контуров. В частности, несплошность

считается непротяженной, когда длина трехмерного контура не превышает ДЬ<ЗДА, т.е. существует не более чем в трех слоях; несплошность считается протяженной, когда длина трехмерного контура превышает AL; несплошность считается нитевидной, когда несплошности являются протяженными, но состоят из одиночных трехмерных контуров, или из их цепочки. Соответствующая несплошность будет иметь высоту обычно менее 2Az.

4 шаг — оконтуривание несплошности, определение ее параметров и генерация протокола контроля.

Для определения параметров дефекта и выделения его контура в контролируемом объеме очень полезным является наличие априорной информации о преимущественном характере дефектов (поверхностные или подповерхностные и

т.д.). Это позволяет сформулировать ряд дополнительных логических правил, позволяющих выполнить оконтуривание дефекта и определение его параметров. Эти правила были сформулированы нами для коррозионных дефектов аустенит-ных сварных швов трубопроводов из нержавеющей стали диаметром 325 мм. В этих изделиях плоскостные дефекты, как правило, образуются на внутренней поверх-Рис. 19. Профиль вертикальной трещины, по- ности сварного соединения и ориен-. лученный при использовании алгоритма авто- тированы вдоль линии сплавления матического определения параметров дефек- сварного шва.

тов. Сплошная линия показывает контуры де- Получающийся в результате

Фекта- работы программы замкнутый кон-

тур представляет собой проекцию продольного сечения сварного шва. Фактически определяется профиль дефекта. На рис. 18 и рис. 19 приведен пример работы алгоритма по автоматическому определению параметров дефекта, фото которого приведено на рис. 20. Результатом работы алгоритма автоматизации оценки параметров дефектов является автоматическое формирование протокола контроля, которое осуществляется также в Microsoft Excel на отдельном листе.

Необходимо отметить, что при выполнении расчетов на прочность используется информация о максимальной длине и высоте дефекта,

Рис. 20. Фото трещины, результаты УЗК которой использованы при получении.рис. 18 и рис. 19. Черной сплошной линией выделен контур дефекта.

тогда как при выполнении мониторинга сварных швов весьма существенным является знание профиля дефекта, что дает возможность следить за процессом развития дефекта и своевременно применять корректирующие действия.

Необходимо подчеркнуть, что алгоритм определения параметров не-сплошностей предназначен для помощи эксперту при выполнении количественной оценки параметров несплошностей и может исполнять роль «советчика» при оценке данных — решение о наличии несплошности и ее количественных характеристиках принимает эксперт. Его применение позволяет почти в 10 раз сократить время на оценку параметров дефектов.

В шестой главе приведены примеры использования систем серии Авгур при мониторинге и эксплуатационном контроле в промышленности. Системы серии Авгур обладают рядом особенностей, отмеченных в первой главе, которые позволили предложить и реализовать комплексную технологию УЗ контроля, представленную на рис. 21. Данная технология реализуется в три этапа.

В РЕМОНТ

Рис. 21. Комплексная технология УЗК сварных соединений с использованием систем серии Авгур.

На первом этапе проводится поисковый контроль, используя ручной или автоматизированный УЗК по стандартным методикам контроля. Для исключения случаев пропуска опасных дефектов плоскостного типа, чувствительность фиксации контроля увеличивается в сравнении со стандартными методиками на 6-12 дБ до уровня поисковой чувствительности. Если амплитуда эхосигнала от отражателя не достигает уровня фиксации, то шов признается годным и пропускается в эксплуатацию.

На втором этапе проводится автоматизированный измерительный УЗК с помощью систем с когерентной обработкой данных серии «Авгур». Измерительному контролю подвергаются те швы, в которых на первом этапе были об-• наружены отражатели с амплитудой эхо-сигналов, достигающей уровня фиксации. По результатам УЗК составляются заключения, содержащие информацию о реальных размерах несплошностей, их профиле, локализации и типе.

На третьем этапе информация о параметрах дефектов используется для прочностного расчета ресурса работы сварного шва с учетом других характеристик, влияющих на ресурс. Если расчет показывает, что запас прочности таков, что имеется возможность дальнейшей эксплуатации, шов допускается в работу оборудования. В противном случае шов отправляется в ремонт. Вместе с тем, сварной шов, допущенный в эксплуатацию, подлежит периодическому измерительному контролю с целью наблюдения за развитием несплошности. Периодичность контроля определяется по результатам прочностных расчетов. Данная технология ультразвукового диагностирования позволяет:

- значительно повысить надежность выявления дефектов различного типа за счет более высокой чувствительности контроля;

- минимизировать как «недобраковку», так и «перебраковку» благодаря регистрации всей информации о контроле и возможности детального анализа

ее оператором в особо сложных и важных случаях; составить базу данных о наличии в сварных швах различного рода допустимых несплошностей;

осуществлять эксплуатацию оборудования с «непроходными» (по действующим нормам) дефектами благодаря возможности оценки ресурса работы сварной конструкции по установленным размерам несплошностей и параметрам напряженного состояния; проводить мониторинг за развитием дефектов в процессе эксплуатации объектов. Начиная с 1996 года, ком-;сная технология неразрушаю-Рис. 22. Профили трещин в сварном шве трубо- щего контроля успешно применяет-провода 325x15, полученные при повторном ся как ПРИ эксплуатационном кон-контроле в 2000 - 2004 гг.: а - профили нераз- троле трубопроводов различных вивающейся трещины, б - профили развиваю- диаметров в атомной энергетике на щейся трещины. действующих АЭС, так и при пред-

■ » '2004

■ м $ м.чДООа

щ | ■ || | 12000

——•—•Границ* Ш

м ■ ■ л

585 595 605 615 625

Развертка сварного шва, мм

эксплуатационном контроле (1998-2000 гг.) на 1 блоке Волгодонской АЭС и строящемся блоке Калининской АЭС (2002). На действующих АЭС с реакторами РБМК: Ленинградской, Курской, Смоленской АЭС, основными объектами эксплуатационного контроля являлись перлитные сварные швы трубопроводов первого контура Ду 800 и аустенитные швы трубопроводов Ду 300 первого контура реактора. Работы по эксплуатационному контролю выполнялись также на АЭС с реакторами типа ВВЭР: Балаковской, Волгодонской, Калининском, Кольской, Нововоронежской АЭС.

Организация работ по реализации изложенной выше технологии на АЭС выполнялась следующим образом:

- Системы серии Авгур, предназначенные для контроля таких трубопроводов, эксплуатировались специалистами НПЦ «Эхо+» - разработчиками систем серии Авгур, и обученными специалистами атомных станций.

- В первые годы проведения работ данные контроля передавались для обработки и анализа в НПЦ «Эхо+». Здесь составлялись экспертные заключения с оценкой параметров выявленных несплошностей: типа, локализации относительно сварного соединения; определялась длина, высота и профиль несплошности. В том случае, когда анализировались результаты повторного контроля, выполнялся

31 сравнительный анализ по-

лученных данных и данных прошлых лет (рис.22). В последние годы обработка и оценка данных контроля, в основном, осуществляется аттестованными специалистами атомных станций.

- Прочностной анализ на основании экспертного заключения и принятие решения о допустимости в эксплуатацию осуществляет специализированная организация (НИКИЭТ, РНЦ «Курчатовский институт, ВНИИАЭС). Описанная выше комплексная технология контроля сварных соединений применялась также в нефтегазовом комплексе. Был выполнен автоматизированный ультразву-

Рис. 23. Контроль системой Авгур технологических трубопроводов ГКС ОАО «Газпром».

Рис.24. Контроль системой ОАО «Транснефть».

Авгур нефтепроводов

ковой контроль кольцевых сварных соединений на газопроводах различного . назначения оборудования компрессорных станций с использованием системы ультразвукового контроля «Авгур 4.2» в соответствии с методикой автоматизированного УЗК сварных соединений газо- и нефтепроводов (рис.23). По результатам работы были определены типы и геометрические размеры несплошно-стей в проконтролированных сварных соединениях.

Данные АУЗК позволили сделать вывод о том, что большинство обнаруженных несплошностей появилось в сварных соединениях в процессе монтажа трубопроводов. Сварные соединения, содержащие несплошности, были подвергнуты расчету на прочность (выполнялся ООО «ВНИИСТПРОЧНОСТЬ») и были разделены на группы с различным временем ресурса работы до повторного контроля. В результате, у руководства компрессорных станций появилась обоснованная возможность планировать объем ремонта этих швов на длительный период.

Приводятся примеры проведения аналогичных работ на нефтепроводах различного диаметра ОАО «Транснефть» (рис. 24.).

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Впервые предложены, теоретически обоснованы, методически и метрологически обеспечены, аппаратурно реализованы и внедрены в производственных условиях атомных электростанций и нефтегазового комплекса когерентные методы обработки данных измерений акустических полей, рассеянных несплошностями, позволяющие перейти к УЗ дефектометрии с измерением реальных размеров и определением типов дефектов.

2. Предложены и исследованы быстрые и эффективные когерентные многочастотные алгоритмы получения акустических изображений внутреннего объема контролируемого объекта: многоракурсный алгоритм проекции в спектральном пространстве, позволяющий более чем в 10 раз уменьшить время получения изображений, и алгоритм эталонной голограммы, широко используемый для повышения разрешения акустических изображений при учете реальных условий УЗ контроля.

3. Разработаны алгоритмы улучшения качества изображений:

• за счет предварительной обработки зарегистрированных данных: алгоритм учета аппаратной функции, который позволяет получать изображения с поперечным разрешением более чем в 1,5 раза выше, чем до обработки; алгоритмы учета кривизны поверхности изделия путем коррекции фазы или коррекции спектра зарегистрированного акустического поля, применение которых необходимо при регистрации данных на изделиях с радиусами кривизны большими 50 X - для алгоритма коррекция фазы и больше 15 X — для алгоритма коррекция спектра.

• алгоритмы получения изображений с использованием гомоморфной фильтрации, сложных сигналов и дельта - схемы прозвучивания данных с преобразованием волн. Показано, что применение гомоморфной фильтрации на 5 — 7 дБ уменьшает влияние мультипликативных помех; использование сложных сигналов дает возможность увеличить чувствительность контроля на 12 - 15 дБ; использование дельта - схемы позволяет получать высококачественные изображения вертикальных плоскостных дефектов и надежно отличать трещины с плоскими гранями от других типов дефектов

4. Сформулированы требования к параметрам системы и ее отдельным узлам: электронному, механическому, акустическому, программному обеспечению; разработаны функциональные и структурная схемы системы ультразвукового неразрушающего контроля с когерентной обработкой данных серии Авгур, предназначенной для выполнения УЗ дефектометрии основного металла и сварных швов трубопроводов с минимальным диаметром 200 мм (сертификат типа Госстандарта РФ RU.C.27.01.003A № 12292 от 07.05.02, per. № 16083 - 02).

5. Для метрологического обеспечения приборов серии Авгур разработан комплект стандартных образцов СГО - 1, СГО - 3 и «Методика поверки компьютерной системы ультразвукового контроля с когерентной обработкой данных Авгур 4.2», утвержденная ВНИИОФИ.

6. Разработанные методики контроля конкретных изделий вошли в нормативные документы:

- «Методика автоматизированного ультразвукового голографического контроля элементов КМПЦ реакторов типа РБМК», согласованная с НИКИ-ЭТ;

- «Методика экспертного ультразвукового контроля стыковых сварных соединений аустенитных трубопроводов ДуЗОО реакторов РБМК с использованием системы АВГУР 4.2ТМ», утверждённая Концерном «Росэнергоатом»;

- «Ультразвуковой экспертный контроль сварных швов трубопроводов и оборудования АЭС с применением компьютерных голографических систем серии Авгур» - МЭ-ОМП-98, утверждённая Концерном «Росэнергоатом»;

- «Методика автоматизированного ультразвукового контроля аустенитных сварных соединений трубопроводов турбинного отделения АЭС с применением систем серии Авгур», утверждённая Концерном «Росэнергоатом»;

- АК-ОМП-2000 «Автоматизированный ультразвуковой неразрушшощий контроль сварных соединений теплотехнического оборудования и трубопроводов с применением систем серии Авгур», согласованная Управлением подъемными сооружениями Госгортехнадзора РФ;

Методика автоматизированного ультразвукового неразрушающего контроля сварных соединений газо- и нефтепроводов с применением систем серии «АВГУР» — МА-ОП-НГ-01, согласованная Управлением по надзору в нефтяной и газовой промышленности Госгортехнадзора России.

Исследованы источники погрешностей определения параметров несплош-ностей в системах серии Авгур в реальных условиях контроля. Показано, что потеря 20% информации о дефекте, связанная с нарушением акустического контакта разной природы в начале или конце области регистрации данных не приводит к существенной ошибке измерения параметров дефектов, а потеря 20% информации о дефекте в середине области регистрации данных приводит к фатальному ухудшению качества изображения дефекта и не позволяет достоверно определить его параметры. Эти результаты рекомендовано учитывать при предварительной оценке качества зарегистрированных данных.

Выполнено сопоставление результатов НК и разрушающего контроля; установлено, что для аустенитных сварных швов трубопроводов из нержавеющей стали' диаметром 325x15 мм погрешность определения высоты дефектов при первичном контроле составляет ±1,5 мм — в 95 % доверительном интервале (массив данных 120 измерений). При повторном контроле погрешность составляет ±1,0 мм — в 95 % доверительном интервале (массив данных 246 измерений); погрешность определения длины дефекта составляет ± 5 мм при выбранной методике измерения данных.

Предложены и разработаны методы определения параметров несплошно-стей по когерентным изображениям и алгоритмы автоматизации различных режимов работы систем серии Авгур, позволяющие автоматически выделять границы дефектных зон в контролируемом изделии и определять реальные размеры и тип выявленных несплошностей. Использование алгоритмов позволяет на 30% уменьшить время на поисковый контроль и почти в 10 раз уменьшить время на оценку данных и определение реальных размеров дефектов.

Разработана и реализована трехэтапная комплексная технология УЗ контроля сварных соединений ответственного назначения с использованием систем серии Авгур, состоящая из поиска несплошностей, определения их реальных размеров, типа и выполнения прочностных расчетов, что позволяет значительно сократить объемы и оптимизировать планирование необходимого ремонта, осуществляя наблюдение за развитием дефектов в процессе эксплуатации объектов. По результатам УЗ контроля на АЭС трубопроводов ДУ - 300 и выполнения прочностного анализа 94% дефектных сварных швов были допущены в эксплуатацию с ежегодным мониторингом и только 6% из них были отремонтированы.

11. Разработанная комплексная технология и аппаратура широко используются при АУЗК потенциально опасных объектов, в том числе в атомной энергетике, при контроле нефте- и газопроводов различного назначения и широкой номенклатуры диаметров. В общей сложности с использованием этой технологии было проконтролировано около 12000 сварных швов трубопроводов различных диаметров, причем около 15 % из них подвергаются повторному контролю, в ходе которого выполняется наблюдение за развитием ранее выявленных дефектов в процессе эксплуатации объектов. ■ •

12. Системы серии Авгур производятся, в НПЦ НК «Эхо+». Системы серии Авгур 1.1- Авгур 3.2 применялись в НПЦ «Эхо+» для выполнения испытаний в условиях контроля АЭС и отработки методики применения аппаратуры на конкретных изделиях. Совокупный производственный выпуск систем серии Авгур 4.2 составил 28 шт. в объеме около 3 млн. долл. США. Система Авгур 4.2, поставлена за рубеж (в Финляндию и Латвию). Значительная часть систем поставлена на АЭС России (14 шт.) и успешно используются при контроле трубопроводов различного диаметра первого контура реакторов типа РБМК. Ряд систем (5 шт.) поставлен на ведущие предприятия, разрабатывающие методики контроля и выполняющие контроль оборудования АЭС. В НПЦ «Эхо+» используется 7 систем для контроля нефте- и газопроводов и оборудования АЭС.

СПИСОК ОСНОВНЫХ ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ.

1. Бадалян В.Г. Применение методов акустической голографии в дефектоскопии. // Основные направления развития ультразвуковой техники и технологии на период 1981-1990: Тез. докл. Всесоюзн. Научн,-технич. конф.14-16 декабря 1982 г. - Суздаль, 1982. - С. 32.

2. Бадалян В.Г., Базулин Е.Г. Цифровое восстановление изображений дефектов методом эталонного источника. // Основные направления развития ультразвуковой техники и технологии на период 1981-1990: Тез. докл. Всесоюзн. Научн.-технич. конф. 14-16 декабря 1982 г. - Суздаль, 1982.- С. 35.

3. Бадалян В.Г., Базулин Е.Г. О численном восстановлении в акустической голографии // Акустический журнал. - 1983. - Т. 29. - Вып. 3. - С. 403 -404.

4. Бадалян В.Г., Базулин Е.Г. Алгоритм численного восстановления дефектов в акустической голографии // Дефектоскопия. - 1985. - № 4. - С. 32 -36.

5. Бадалян В.Г., Базулин Е.Г., Черноверхский М.П. Голографическая система визуализации дефектов // Вопросы судостроения. - Сер. Акустика. -1985. - Вып. 20. - С. 23 - 32.

6. Бадалян В.Г. Влияние стробирования на разрешающую способность систем акустической голографии // Дефектоскопия. - 1987. - № 4. - С. 56 - 63.

7. Бадалян В.Г. Применение акустической голографии в дефектоскопии // Дефектоскопия. - 1987.-№ 7. - С. 39 - 56.

8. Бадалян В.Г., Базулин Е.Г. Улучшение качества изображения дефектов при восстановлении акустических голограмм // Дефектоскопия. — 1987. -№ 11.-С. 76-80.

9. Бадалян В.Г., Базулин Е.Г. Многочастотная, многоконфигурационная акустическая голография. // Неразрушающие физические методы и средства контроля: Тез. докл. XI Всес. научн.-тех. конф. Москва. — 1987. - С. 40.

10. Бадалян В.Г., Базулин Е.Г., Черноверский М.П. Ультразвуковой голо-графический дефектоскоп с цифровым восстановлением изображений дефектов // Неразрушающие физические методы и средства контроля: Тез. докл. XI Всес. научн.-тех. конф. Москва. — 1987. — С. 41.

11. Бадалян В.Г., Базулин Е.Г. Цифровое восстановление изображения рас-сеивателей методом проекции в спектральном пространстве // Акустический журнал. - 1988. -Т. 34.-Вып. 2.-С. 222-231.

12. Бадалян В.Г., Базулин Е.Г. Применение псевдослучайных последовательностей в цифровой акустической голографии // Акустический журнал. - 1989. - Т. 35. - Вып. 5. - С. 784 - 790.

13. Бадалян В.Г., Базулин Е.Г. Алгоритм совместной обработки многочастотных и многоракурсных акустических голограмм для восстановления изображения дефектов // Дефектоскопия. - 1989. — № 3. — С. 25 - 32.

14. Бадалян В.Г., Базулин Е.Г. Применение наклонных преобразователей в цифровой акустической, голографии // Дефектоскопия. — 1989. — № 6. - С. 63-71.

15. Бадалян В.Г., Базулин Е.Г., Тихонов Д.С. Влияние поверхности объекта на восстановленное изображение при иммерсионном контроле // Дефектоскопия. - 1989.-№ 11. - С. 51 - 60.

16. Бадалян В.Г. Когерентные методы получения изображений в ультразвуковой дефектоскопии // Заводская лаборатория! — 1989. — N 11. - С. 59 - 68.

17. Бадалян В.Г., Базулин Е.Г., Тихонов Д.С. Неразрушающий контроль цилиндрических объектов методами многочастотной акустической голографии // Дефектоскопия. - 1991. - № 10. - С. 29 - 36.

. 18. Бадалян В.Г., Вопилкин А.Х. Комплексный ультразвуковой контроль сварных швов трубопроводов с определением ресурса и мониторингом // Тез. Докл. 3 Межд. Конф. «Диагностика трубопроводов» 21-26 мая 1991 г. -Москва, 1991.-С. 162.

19. Бадалян В.Г., Базулин' Е.Г. Визуализация наклонных трещин по многочастотным цифровым акустическим голограммам // Дефектоскопия. -1992,-№ 1.- С. 13-23.

20. Бадалян В.Г., Вопилкин А.Х., Тихонов Д.С. Визуализация неоднородно-стей методом обобщенной многочастотной акустической голографии // Акустический журнал. - 1992. - Т. 38. - Вып. 3. - С. 396 — 401.

21. Бадалян В.Г., Вопилкин А.Х. Информативность изображений дефектов полученных с помощью ультразвуковых компьютерных систем с когерентной обработкой данных. // Методы и средства повышения информативности и достоверности УЗ контроля сварных металлоконструкций: Тез. Докл 14 науч.-техн. конф. 14-16 окт.1992 г. — С-Петербург, 1992. - С.21.

22. Бадалян В.Г., Базулин Е.Г. Использование сложных сигналов для повышения помехозащищенности' процесса регистрации цифровых акустических голограмм. // Вопросы судостроения, сер. Акустика. - 1992. - Вып. 6. -С.92.

23. Бадалян В.Г., Базулин Е.Г., Вопилкин А.Х. и др. Возможности применения ультразвуковых компьютерных экспертных систем в атомной энергетике // Методы и средства повышения информативности и достоверности УЗ контроля сварных металлоконструкций: Тез. докл. 14 Всесоюзн. науч.-тех. конф. 1982 г. - С - Петербург, 1992. - С.45.

24. Бадалян В.Г., Вопилкин А.Х., Тихонов Д.С. Ультразвуковая система «Авгур 4.2» с когерентной обработкой данных для экспертного контроля промышленного оборудования. // Контроль. Диагностика. - 1992. - № 2. -С. 19-23.

25. Бадалян В.Г., Вопилкин А.Х. Компьютерные системы для ультразвукового неразрушающего контроля//Дефектоскопия. - 1993.- №5,- С.7 -13.

26. Бадалян В.Г., Базулин Е.Г., Вопилкин А.Х., Тихонов Д.С. Использова- . ние трансформированных волн для получения изображений вертикальных трещин по многочастотным цифровым акустическим голограммам II Дефектоскопия. — 1993.— №6.- С. 3-9.

. 27. Бадалян В.Г., Базулин Е.Г., Вопилкин А.Х. и др. Компьютерная система ультразвукового контроля с когерентной обработкой данных "АВГУР 2.1" // Дефектоскопия. - 1993. - № 7. - С. 3 - 15.

28. Бадалян В.Г., Вопилкин А.Х. Компьютерные системы серии "АВГУР" в ультразвуковом неразрушающем контроле. // Неразрушающие физические методы и средства контроля: Тез. докл 13 Науч. техн. конф. 8-12 сент.1993 г. - С-Петербург, 1993. - С. 72 - 73.

29. Бадалян В.Г., Вопилкин А.Х., Тихонов Д.С. Новый подход к ультразвуковому неразрушающему автоматизированному контролю ответственных сварных соединений // Контроль. Диагностика. - 1999. - № 10. - С. 23 -31.

30. Бадалян В.Г., Вопилкин А.Х. Опыт применения ультразвуковой экспертной системы с когерентной обработкой данных «Авгур» на российских АЭС // Контроль. Диагностика. - № 9. - 2000. - С. 35 - 39.

31. Бадалян В.Г., Вопилкин А.Х. Что может акустическая голография // Дефектоскопия - 2000. - № 2. - С. 94 - 96.

32. Бадалян В.Г., Вопилкин А.Х. Техника современной УЗ-дефектоскопии // Энергия: экономика, техника, экология. - 2000. - № 7. - С. 22-26.

33. Бадалян В.Г., Базулин Е.Г., Гребенников В.В., Гребенников Д.В., Самарин П.Ф., Тихонов Д.С. Методика анализа и оценки данных автоматизированного ультразвукового контроля системами серии «АВГУР», М: ООО НПЦ «ЭХО+», 2001.

34. Бадалян В.Г., Вопилкин А.Х. Комплексный ультразвуковой контроль сварных швов трубопроводов с определением ресурса и мониторингом // Контроль. Диагностика. — №6.- 2001.— С. 3 — 7.

35. Бадалян В.Г., Гребенников В.В., Гребенников Д.В., Самарин П.Ф., Тихонов Д.С. Методика экспертного ультразвукового контроля сварных соединений аустенитных трубопроводов ДуЗОО реакторов РБМК с применением компьютерных систем, серии АВГУР. МЭ-ТАМ/2-К-02. М.: НПЦ «ЭХО+», 2002.

36. Бадалян В.Г., Базулин Е.Г. Использование гомоморфной обработки данных для улучшения качества когерентных изображений дефектов // Труды 16 Российская науч.-техн.конф. «Неразрушающий контроль и диагностика», сентябрь 2002 г. - С - Петербург, 2002. - С. 5 - 6.

37. Ермолов И.Н., Вопилкин А.Х., Бадалян В.Г. Эволюция средств и методов определения формы и размеров дефектов при ультразвуковом контроле (к семидесяти пятилетию со времени открытия ультразвуковой дефектоскопии) // Контроль. Диагностика. — 2003. — № 2. — С. 6 — 27.

. 38. Бадалян В.Г. Погрешность измерения дефектов с использованием систем с когерентной обработкой данных. // Дефектоскопия, 2003, № 3, с. 12 — 23.

39. Бадалян В.Г., Базулин Е.Г. Применение гомоморфной фильтрации для повышения качества изображения дефектов при экспертном контроле сварных швов трубопроводов АЭС // Дефектоскопия. - 2003. - № 4. - С. 15-22.

40. Бадалян В.Г., Вопилкин А.Х. Опыт применения ультразвуковой экспертной системы с когерентной обработкой данных «Авгур» для контроля сварных швов промышленных объектов // Тяжелое машиностроение. — 2003,- №3.- С. 27-30.

41. Бадалян В.Г., Вопилкин А.Х. Мониторинг сварных соединений трубопроводов с использованием систем автоматизированного УЗК с когерентной обработкой данных // В мире неразрушающего контроля. - 2004. — № 4 (26) . - С. 22 - 27.

42. Бадалян В.Г., Вопилкин А.Х., Доленко С.А., Орлов Ю.В., Персианцев И.Г. Алгоритмы обработки данных для автоматизации работы ультразвуковых систем с когерентной обработкой данных // Дефектоскопия. - 2004. - № 12.- С. 3-15.

43. Бадалян В.Г., Доленко С.А. Автоматизация определения параметров дефектов в приборах с когерентной обработкой данных // Неразрушающий контроль и диагностика: Сб. докладов 17 научн.-техн. конф. 5-11 сентября 2005,- Екатеринбург, 2005.- С. 89.

44. Arjaev A.I., Kiselyov V.A., Badalyan V.G.,Vopilkin A.K., Strelkov B.P., Vanukov V.N., Aladinsky V.V., Makhanev V.O. Field application of "Augur" ultrasonic system during RBMK NPP unit ISI and its impact on pressure boundary integrity. -Ageing of Materials and Methods for the Assessment of Engineering Plants, Penny (ed), Rotterdam, 1997, p. 97-104.

45. Bougaenko S.E., Arefiev A.A., Strelkov B.P., Arjaev A.I., Badalyan V.G., Vopilkin A.K., Grebennikov D.V., Tikhonov D.S Aladinsky V.V., Makhanev V.O. Augur 4.2 ultrasonic system: features, reliability, application to on-site expert examination of primary circuit piping. - NDT.net, April v.3, N 4.

46. Badalyan V.G., Vopilkine A.K. The Ultrasonic Testing System Application at the Russian NPP with the Coherent Data Treatment "Augur". - 15 World Conference on NDT, Roma, 2000.

47. Badalyan V.G., Vopilkine A.K. The ultrasonic examination and monitoring of austenite welds of stainless steel pipelines at Russian Nuclear Power Plants. 8 Europe Conference on NDT, Barcelona, 2002.

48. Бадалян В.Г. Устройство для топографического контроля материалов. -Авт. свид. СССР N 1035507 с приоритетом от 10.03.1982.

49. Бадалян В.Г. , Черноверхский М.П. Устройство для регистрации акустических голограмм. - Авт. свид. СССР N 1189221 с приоритетом от 17.05.1984.

50. Бадалян В.Г. , Базулин Е. Г, Черноверский М.П. Ультразвуковой голографический дефектоскоп. - Авт. свид. СССР N 1344048 с приоритетом от 06.01.1986.

51. Ермолов И. Н., Вопилкин А.Х. Бадалян В.Г. Расчеты в ультразвуковой дефектоскопии (краткий справочник). М.: Издано ООО НПЦ «ЭХО+», 2000. 108 с.

ВВЕДЕНИЕ

1. СИСТЕМЫ УЛЬТРАЗВУКОВОГО НЕРАЗРУ ШЛЮЩЕГО КОНТРОЛЯ С КОГЕРЕНТНОЙ ОБРАБОТКОЙ ДАННЫХ

1.1. Дефектоскопия как обратная задача.

1.2. Классификация систем визуализации по признаку обработки данных.

1.3. Когерентные алгоритмы формирования изображений в дефектоскопии.

1.3.1. Голографические алгоритмы получения изображений.

1.3.2. Временной алгоритм фокусированной синтезированной апертуры (SAFT).

1.4. Основные свойства акустических изображений.

1.4.1. Предельная разрешающая способность.

1.4.2. Особенности когерентных изображений.

1.5. Переход от дефектоскопии к дефектометрии.

1.6. Выводы.

1.7. Цели и задачи работы.

2. РАЗРАБОТКА КОГЕРЕНТНЫХ АЛГОРИТМОВ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЙ ДЕФЕКТОВ И УЛУЧШЕНИЯ ИХ КАЧЕСТВА.

2.1. Алгоритм проекции в спектральном пространстве (ПСП).

2.1.1. Раздельный режим регистрации данных.

2.1.2. Совмещенный режим регистрации данных

2.1.3. Предельная разрешающая способность алгоритма ПСП.

2.1.4. Быстродействие алгоритма ПСП.

2.2. Алгоритм Эталонной Голограммы

2.3. Алгоритмы улучшения качества изображения.

2.3.1. Учет аппаратной функции.

2.3.2. Учет формы контролируемого изделия.

2.3.2.1. Фазовая коррекция распределения рассеянного поля.

2.3.2.2. Коррекция спектра распределения рассеянного поля.

2.3.2.3. Сопоставление корректирующих свойств алгоритмов коррекции.

2.3.3. Гомоморфная фильтрация.

2.3.4. Исследования особенностей применения сложных сигналов.

2.3.4.1. Основные формулы

2.3.4.2. Результаты экспериментальных исследований,

2.3.4.3. Сжатие сложных сигналов.

2.3.4.4. Повышение чувствительности и помехоустойчивости систем, использующих сложные сигналы.

2.3.5. Исследования возможностей улучшения качества изображений плоскостных дефектов.

2.4. ВЫВОДЫ.

3. УЛЬТРАЗВУКОВЫЕ СИСТЕМЫ С КОГЕРЕНТНОЙ ОБРАБОТКОЙ ДАННЫХ СЕРИИ АВГУР.

3.1. Ультразвуковые системы неразрушающего контроля. I

3.2. Ультразвуковые системы с когерентной обработкой данных серии Авгур.

3.2.1. Принципы построения автоматизированных систем серии Авг\р.

3.2.2. Структура систем серии Авгур.

3.2.2.1. Аппаратные средства систем сери и Авгур.

3.2.2.2. Программное обеспечение систем серии Авгур.

3.2.3. Основные технические характеристики систем серии Авгур.

3.2.3.1. Назначение систем.

3.2.3.2. Характеристики объектов контроля

3.2.3.3. Электрические и конструктивные характеристики

3.2.3.4. Чувствительность и точность выявления дефектов

3.2.3.5. Габариты и вес

3.2.4. Особенности систем серии Авгур.

3.2.4.1. Схемы регистрации эхо-сигналов

3.2.4.2. Поисковый режим работы системы Авгур

3.2.4.3. Измерительный режим работы системы Авгур

3.2.4.4. Получение изображения дефектов

3.2.4.5. Основные требования, предъявляемые к ПЭП.

3.2.4.6. Основные требования к регистрации данных кон троля.

3.3. Метрологическое обеспечение и выпуск систем серии Авгур.

Выводы.

4. ИССЛЕДОВАНИЯ ПОГРЕШНОСТИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ НЕСПЛОШНОСТЕЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СИСТЕМ С КОГЕРЕНТНОЙ ОБРАБОТКОЙ ДАННЫХ

4.1. Анализ разрешающей способности систем с когерентной обработкой данных.

4.2. Источники ошибок в определении параметров дефектов.

4.2.1. Погрешность определения параметров при первичном кот роле

4.2.2. Погрешность определения профиля дефектов при повторном измерении.

4.3. Сопоставление результатов измерений параметров дефектов с использованием системы Авгур и разрушающих испытаний.

4.3.1. Определение профиля коррозионных дефектов.

4.3.1.1. Особенности определения профиля коррозионных дефектом

4.3.1.2. Определение профиля коррозионных дефектов с использованием системы Лвгур.

4.3.2. Погрешность измерения параметром трещин в аустепигиых сварных соединениях трубопроводов из нержавеющей стали диаметром 325x15 мм.

4.3.2.1. Определение длины дефекта.

4.3.2.2. Определение профиля дефекта при первичном контроле.

4.3.2.3. Погрешность определения профиля дефекта при повторном контроле.

4.4. Сравнительный анализ результатов ручного УЗК и АУЗК с когерентной обработкой данных.

4.5. Выводы. 172 5. ОЦЕНКА ДАННЫХ, ПОЛУЧЕННЫХ CHCTEMAjMH СЕРИИ АВГУР

5.1. Классификация дефектов по когерентным изображениям.

5.1.1. Обшие принципы формирования изображений в системе Авгур

5.1.2. Характерные особенности изображений дефектов в системах серии Авгур.

5.1.2.1. Выделение несплошности в изображении.

5.1.2.2. Признаки типов несплошностей.

5.2. Алгоритмы автоматической оценки результатов УЗК системами серии Авгур.

5.2.1 Автоматическое определение «дефектных» зон.

5.2.2 Автоматизация определения параметров дефектов.

5.2.2.1 Предварительная обработка изображений.

5.2.2.2 Выделение совокупности элементов изображений, относящихся к песплошпостям, на фоне помех.

5.2.3 Определение типа несплошности

5.2.4 Окоптуривание песилошности и определение ее параметров.

5.2.5 Формирование протокола контроля. 216 6 ПРИМЕРЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СИСТЕМ СЕРИИ АВГУР ПРИ МОНИТОРИНГЕ И ЭКСПЛУАТАЦИОННОМ КОНТРОЛЕ В ПРОМЫШЛЕННОСТИ.

6.1. Комплексная технология контроля сварных соединений.

6.2 Применение комплексной технологии контроля сварных соединений в атомной энерг етике.

6.3 Применение комплексной технологии контроля сварных соединений в нефтегазовом комплексе (примеры).

6.3.1 Контроль трубопроводов обвязки на газокомпрессорных станциях (ГКС) Газпрома. 229 6.3.2 Контроль сварных соединений нефтепроводов ОАО

Трапснефть».

6.4 Выводы:

В России эксплуатируется большое количество промышленных потенциально опасных объектов: в энергетике и, в первую очередь, атомной, в нефтехимическом производстве, при транспортировке нефти и газа и во многих других отраслях промышленности. Для повышения эксплуатационной безопасности и снижения аварийности все больше внимания уделяется диагностике оборудования, которая позволяет на ранних стадиях проводить оценку их работоспособности, предупреждать возникновение аварийных ситуаций и, по возможности, продлевать сроки эксплуатации объектов. Одним из основных методов диагностики является метод ультразвуковой дефектоскопии, предложенный С.Я. Соколовым в 1928 г. В течение последующего десятилетия им были предложены основные методы ультразвуковой дефектоскопии, направленные па решение, как задачи обнаружения дефектов, так и задачи классификации, т.е. определения типа и параметров дефектов. С.Я. Соколовым были предложены различные методы визуализации дефектов, такие как электронно-акустический преобразователь (трубка Соколова), а также методы, которые в настоящее время называют визуализацией с использованием дифракции Брэгга [85, 163], методом поверхностного рельефа жидкости [173]. Необходимо отметить, что эти методы визуализации были, по существу, когерентными - голографическими. Осознание этого факта пришло только после изобретения голографии Габором в 1948 г. Можно сказать, что, фактически начиная с самого появления дефектоскопии, очень большое внимание уделялось количественному описанию выявленных дефектов - определению их тина, размеров, местоположения. Работами Алешина Н.П. [3, 120], Белого В.Н. [41], Вонилкина А.Х. [60], Воронкова В.A. [62J, Гребенникова В.В. [74], Григорьева М.В. [68], Гурвича А.К. [76, 77], , Ермолова И.П. [81, 82], Щербинского В.Г. [119, 120], применявших пекогерентные методы дефектоскопии, был внесен значительный вклад в решение этой проблемы. Однако основными параметрами, описывающим выявленный дефект, оставались условные размеры, эквивалентная площадь, индикатриса рассеяния и ее производная коэффициент формы, топкие изменения в спектре эхосигналов от дефекта. Все эти параметры далеко не всегда адекватно описывают реальные параметры дефекта [42, 119]. Вместе с тем незнание характера и реальных размеров дефектов разрывает естественную связь двух научно - технических областей, направленных на повышения надежности и определение ресурса контролируемых конструкций - дефектоскопии и теории прочности. Действительно, специалистами в области прочности накоплен значительный опыт расчетов по определению состояния сварных швов и конструкций с учетом влияния дефектов, степени опасноеiи дефекта и расчета ресурса работы дефектного объекта. Имеются утвержденные методики расчетов. Но для эффективного применения результатов прочностных расчетов, необходимо иметь точную информацию о типах, размерах и местоположении обнаруженных дефектов. Сложившееся положение привело к тому, что нормы па ультразвуковой контроль (УЗК), практически во всех отраслях, необоснованно завышены. Любое превышение норм требует проведения ремонта или замены шва.

Одна из причин больших трудностей, связанных с определением реальных размеров дефектов при использовании некогерентных методов, состоит в недостаточности информации, извлекаемой из измерений полей, рассеянных дефектами. Поэтому, для адекватного количественного описания дефектов исследователи применяли разнообразные «искусственные» приемы, адаптированные к выполнению перазрушающего контроля конкретного объекта и увеличивающую доступную для анализа информацию, но эти приемы могли быть неэффективны при ультразвуковом неразрушающем контроле другого объекта.

Исследования обратной задачи рассеяния, частью которой является дефектоскопия, выполненные Буровым В.А. с сотрудниками [46 -51], Боярски Н.Н. (Bojarski N.N.) [132], Портером Р.П. (Porter R.P.) [177, 178], Деванеем А. Дж. (Devaney A.J.) [146 - 148], Стоуном В.P. (Stone W.R.) [186, 187] и экспериментальные исследования акустической голографии [1,2] позволили выявить основные особенности, границы применимости и информационные возможности различных когерентных методов. Было показано, что, применение когерентных методов обработки данных и акустической голографии в частности, в перазрушающем контроле [1, 2, 105, 158], приводит к значительному увеличению объема используемой информации и ее применение в дефектоскопии весьма перспективно [11]. Однако аналоговые методы реализации акустической голографии, такие как метод поверхностного рельефа, метод сканирования с опт ическим восстановлением изображений [44], оказались слишком громоздкими, мало приспособленными для применения в практике. Одновременно с ними появились работы, направленные па использование в дефектоскопии вычислительных методов когерентной обработки данных с целью получения изображений - был разработан алгоритм фокусированной синтезированной апертуры (SAFT) [157, 1691. в котором основная обработка данных выполняется во временной области; вместо оптического восстановления голограмм используется алгоритм угловых спектров [2, 79] в котором основная обработка данных выполняется в частотной области. Было показапо, что в рамках дифракционной теории алгоритм SAFT можно реализовать как во временной области, гак и в области пространственных частот, и существует тесная связь между этими алгоритмами [164].

В последние годы в связи с лавинообразным развитием вычислительной техники особые перспективы использования в дефектоскопии получили когерентные методы визуализации дефектов с применением компьютеров.

Приборы, использующие когерентные методы визуализации дефектов, если отбросить очевидный существенный недостаток для практики - большую сложность и стоимость, имеют принципиальное преимущество перед традиционными дефектоскопами: они используют значительно больше информации о дефекте, что позволяет получать изображения е очень высоким разрешением - порядка длины используемой звуковой волны, высоким отношением сигнал - шум, хорошо воспроизводимые при повторном контроле. Эти изображения в значительной большей степени зависят от фазовых составляющих измеренного акустического поля, рассеянного дефектами, чем от его амплитуды [155].

До постановки настоящей работы, начатой 1982 г., отсутствовали методы и средства ультразвукового неразрушающего контроля металлов е измерением реальных параметров дефектов: определением их типа, размеров, пригодные для применения в практике. Это было связано с тем, что отсутствовали быстрые и эффективные алгоритмы когерентной обработки данных, предназначенные для получения изображений внутреннего объема контролируемого объекта. Ультразвуковые системы с цифровой когерентной обработкой данных были предназначены для лабораторных исследований и были мало пригодны для практического использования [124, 182]. Они не обеспечивали достаточного быстродействия, качества получаемых изображений, адаптации к условиям практического контроля; отсутствовали алгоритмы улучшения качества изображений за счет учета практических характеристик направленности акустических преобразователей, учета реальных условий регистрации ультразвуковых данных. Единственный прибор, который выпускался серийно фирмой Karl Deutsch по лицензии ВАМ - цифровой голографиче-ский дефектоскоп Holograph 1190 - позволял получать одномерные когерентмыс изображения, полученные одночастотным вариантом метода угловых спектров, что совершенно непригодно для практических целей.

Учитывая, что потенциально системы могли быть измерительными, так как позволяли выполнять измерения реальных размеров дефектов, требовалась оценка погрешности определения параметров дефектов применительно для естественных дефектов. Однако не было статистически достоверных данных о реальных погрешностях приборов с когерентной обработкой данных на естественных, а пе искусственных дефектах.

Для объективизации результатов оценки данных необходимо было выработать правила выделения дефекта в изображении контролируемого объема и его классификации на фоне акустических шумов различной природы и в присутствии разнообразных артефактов, связанных с выполнением контроля на реальных объектах.

Таким образом, для решения важной народно - хозяйственной задачи повышения безопасности и эксплуатационной надежности потенциально опасных объектов, продления сроков безаварийной работы путем перехода от дефектоскопии с измерением условных и эквивалентных размеров, к дефектометрии с измерением реальных размеров и определением типов дефектов потребовалось решить крупную научно -техническую проблему, которая заключается в разработке когерентных методов и средств ультразвуковой дефектометрии металлов, обеспечивающих определение типа и измерение реальных параметров дефектов. При этом полностью выполняется технологическая цепочка, состоящая из УЗК и прочностного расчета с оценкой технического состояния, определением ресурса, срока и возможности дальнейшей эксплуатации контролируемого изделия

Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения и списка литературы и приложения.

Основные результаты работы следующие:

1. Впервые предложены, теоретически обоснованы, методически и метрологически обеспечены, аппаратурно реализованы и внедрены в производственных условиях атомных электростанций и нефтегазового комплекса когерентные методы обработки данных измерений акустических полей, рассеянных несплошностями, позволяющие перейти к УЗ дефектометрии с измерением реальных размеров и определением т ипов дефектов.

2. Предложены и исследованы быстрые и эффективные когереншые миогочастотные алгоритмы получения акустических изображений внутреннего объема контролируемого объекта: многоракурсный алгоритм проекции в спектральном пространстве, позволяющий более чем в 10 раз уменьшить время получения изображений, и алгоритм эталонной голограммы, широко используемый для повышения разрешения акустических изображений при учете реальных условий УЗ контроля.

3. Разработаны алгоритмы улучшения качества изображений:

• за счет предварительной обработки зарегистрированных данных: алгоритм учета аппаратной функции, который позволяет получать изображения с поперечным разрешением более чем в 1,5 раза выше, чем до обработки; алгоритмы учета кривизны поверхности изделия путем коррекции фазы или коррекции спектра зарегистрированного акустического поля, применение которых необходимо при регистрации данных на изделиях с радиусами кривизны большими 50 X -для алгоритма коррекция фазы и больше 15 Х- для алгоритма коррекция спектра.

• алгоритмы получения изображений с использованием гомоморфной фильтрации, сложных сигналов и дельта - схемы прозвучивания данных с преобразованием волн. Показано, что применение гомоморфной фильтрации на 5 - 7 дБ уменьшает влияние мультипликативных помех; использование сложных сигналов дает возможность увеличить чувствительность контроля на 12 - 15 дБ; использование дельта - схемы позволяет получать высококачественные изображения вертикальных плоскостных дефектов и надежно отличать трещины с плоскими гранями от других типов дефектов

Сформулированы требования к параметрам системы и ее отдельным узлам: электронному, механическому, акустическому, программному обеспечению; разработаны функциональные и структурная схемы системы ультразвукового неразрушающего контроля с когерентной обработкой данных серии Авгур, предназначенной для выполнения УЗ дефектометрии основного металла и сварных швов трубопроводов с минимальным диаметром 200 мм (сертификат типа Госстандарта РФ RU.C.27.0!.003Л № 12292 от 07.05.02. per. № 16083-02).

Для метрологического обеспечения приборов серии Авгур разработан комплект стандартных образцов СГО - 1, СГО - 3 и «Методика поверки компьютерной системы ультразвукового контроля с когерентной обработкой данных Авгур 4.2», утвержденная ВНИИОФИ.

Разработанные методики контроля конкретных изделий вошли в нормативные документы:

Методика автоматизированного ультразвукового голографическо-го контроля элементов КМПЦ реакторов типа РБМК», согласованная с НИКИЭТ;

Методика экспертного ультразвукового контроля стыковых сварных соединений аустенитных трубопроводов ДуЗОО реакторов РБМК с использованием системы АВГУР 4.2ТМ», утверждённая Концерном «Росэнергоатом»;

Ультразвуковой экспертный контроль сварных швов трубопроводов и оборудования АЭС с применением компьютерных гологра-фических систем серии Авгур» - МЭ-ОМ11-98, утверждённая Концерном «Росэнергоатом»;

Методика автоматизированного ультразвукового контроля аустенитных сварных соединений трубопроводов турбинного отделения

АЭС с применением систем серии Авгур», утверждённая Концерном «Росэнергоатом»;

- AK-OMI1-2000 «Автоматизированный ультразвуковой неразру-шающий контроль сварных соединений теплотехнического оборудования и трубопроводов с применением систем серии Авгур», согласованная Управлением подъемными сооружениями Госгортех-надзора РФ;

- Методика автоматизированного ультразвукового неразрушающего контроля сварных соединений газо- и нефтепроводов с применением систем серии «АВГУР» - МА-ОП-НГ-01, согласованная Управлением по надзору в нефтяной и газовой промышленности Г'осгор-технадзора России.

7. Исследованы источники погрешностей определения параметров несплошностей в системах серии Авгур в реальных условиях контроля. Показано, что потеря 20% информации о дефекте, связанная с нарушением акустического контакта разной природы в начале или конце области регистрации данных не приводит к существенной ошибке измерения параметров дефектов, а потеря 20% информации о дефекте в середине области регистрации данных приводит к фатальному ухудшению качества изображения дефекта и не позволяет достоверно определить его параметры. Эти результаты рекомендовано учитывать при предварительной оценке качества зарегистрированных данных.

8. Выполнено сопоставление результатов ПК и разрушающего контроля; установлено, что для аустепитных сварных швов трубопроводов из нержавеющей стали диаметром 325x15 мм погрешность определения высоты дефектов при первичном контроле составляет ±1,5 мм - в 95 % доверительном интервале (массив данных 120 измерений). При повторном контроле погрешность составляет +1.0 мм - в 95 % доверительном интервале (массив данных 246 измерений); погрешность определения длины дефекта составляет ± 5 мм при выбранной методике измерения данных.

9. Предложены и разработаны методы определения параметров несплошностей по когерентным изображениям и алгоритмы автоматизации различных режимов работы систем серии Авгур, позволяющие автоматически выделять границы дефектных зон в контролируемом изделии и определять реальные размеры и тип выявленных несплошностей. Использование алгоритмов позволяет на 30% уменьшить время на поисковый контроль и почти в 10 раз уменьшить время на оценку данных и определение реальных размеров дефектов.

10. Разработана и реализована трехэтапная комплексная технология УЗ контроля сварных соединений ответственного назначения с использованием систем серии Авгур, состоящая из поиска несплошностей, определения их реальных размеров, типа и выполнения прочностных расчетов, что позволяет значительно сократить объемы и оптимизировать планирование необходимого ремонта, осуществляя наблюдение за развитием дефектов в процессе эксплуатации объектов. По результатам УЗ контроля па АЭС трубопроводов ДУ - 300 и выполнения прочностного анализа 94% дефектных сварных швов были допущены в эксплуатацию с ежегодным мониторингом и только 6% из них были отремонтированы.

11. Разработанная комплексная технология и аппаратура широко используются при АУЗК потенциально опасных объектов, в том числе в атомной энергетике, при контроле нефте- и газопроводов различного назначения и широкой номенклатуры диаметров. В обшей сложности с использованием этой технологии было прокоп фоли-ровано около 12000 сварных швов трубопроводов различных диаметров, причем около 15 % из них подвергаются повторному контролю, в ходе которого выполняется наблюдение за развитием ранее выявленных дефектов в процессе эксплуатации объектов. Системы серии Авгур производятся в НИЦ НК «Эхо)». Системы серии Авгур 1.1- Авгур 3.2 применялись в НПЦ «Эхо+» для выполнения испытаний в условиях контроля АЭС и отработки методики применения аппаратуры на конкретных изделиях. Совокупный производственный выпуск систем серии Авгур 4.2 составил 28 шт. в объеме около 3 млн. долл. США. Система Авгур 4.2 поставлена за рубеж (в Финляндию и Латвию). Значительная часть систем поставлена на АЭС России (14 шт.) и успешно используются при контроле трубопроводов различного диаметра первого контура реакторов типа РБМК. Ряд систем (5 шт.) поставлен па ведущие предприятия, разрабатывающие методики контроля и выполняющие контроль оборудования АЭС. В НПЦ «Эхо+» используется 7 систем для контроля нефте- и газопроводов и оборудования АЭС. Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Предложены мпогочастотные алгоритмы получения акустических изображений с высоким разрешением: алгоритм проекции в спектральном пространстве и алгоритм эталонной голограммы. Определены теоретически и подтверждены практически высокое быстродействие и разрешающая способность алгоритмов.

2. Разработан ряд алгоритмов улучшения качества изображения за счет' предварительной обработки зарегистрированных данных УЗК. Экспериментально показана эффективность учета аппаратной функции для повышения разрешения акустических изображений. Теоретически и на модельных экспериментах определены границы применимости алгоритмов фазовой коррекции.

3. Предложено использовать алгорит м гомоморфной филы рации для повышения качества когерентных изображений. На данных реального контроля установлена эффективность использования гомоморфной фильтрации для улучшения качества изображений дефектов в практике.

4. Исследованы возможности применения сложных сигналов для получения когерентных изображений в условиях контроля сред с высоким уровнем акустических потерь. Экспериментально подтверждена эффективность применения сложных сигналов для повышения чувствительности контроля.

5. Разработан и исследован на модельных экспериментах алгоритм обработки данных, полученных при дельта - схеме прозвучивапия с преобразованием акустических воли.

6. Теоретически исследованы источники и экспериментально определены реальные величины погрешностей измерения размеров дефектов при первичном и повторном контроле, что обеспечило возможность использования разработанной аппаратуры в дефектометрии.

7. Разработана комплексная технология ультразвуковою контроля с использованием систем с когерентной обработкой данных и методология оценки размеров дефектов по их акустическим изображениям.

8. Предложены и разработаны алгоритмы автоматизации различных режимов работы системы с когерентной обработкой данных: автоматизации поиска измерительных зон и определения параметров песплошпостей. На большом массиве экспериментальных данных показана высокая достоверность полученных результатов и эффективность использования алгоритмов.

Практическая цепкоегь работы состоит:

1. Впервые предложены, теоретически обоснованы, методически и метрологически обеспечены, аппаратурпо реализованы и внедрены в производственных условиях атомных электростанций и нефтегазового комплекса когерентные методы обработки измерений акустических полей, рассеянных песплошностями, позволяющие перейти к УЗ дефектометрии.

2. Созданная аппаратура позволила:

- реализовать комплексную технологию УЗК, объединяющую поиск несплошности, определение ее реальных параметров, прочностной расчет контролируемого объекта, содержащего несплош-пость, и определение ресурса.

- осуществлять мониторинг объектов, путем периодического наблюдения за выявленными ранее дефектами

Использование результатов полученных в работе состоит в следующем:

1. Разработанные в результате работы системы с когерентной обработкой данных серии Авгур используются в качестве основных измерительных приборов при УЗК при планово - предупредительных ремонтах на атомных электростанциях Российской Федерации (СмАЭС, КуАЭС, ЛАЭС, НовоВоронежская АЭС, Волгодонская АЭС, Калининская АЭС, Балаковская АЭС).

2. Системы серии Авгур широко применяются для контроля газо- и нефтепроводов широкой номенклатуры диаметров и различного назначения.

3. Разработано и в настоящее время эксплуатируются 28 систем серии Авгур для контроля оборудования АЭС, нефте- и газопроводов. Из них 2 системы поставлены на экспорт: в VTT (Финляндия), в Jlai-РосТрапс (Латвия).

4. Общее число проконтролированных системами серии Авгур сварных соединений трубопроводов различного диаметра около 1 2000. причем около 15 % сварных соединений контролируются повторно, и в них выполняется наблюдение за развитием ранее выявленных дефектов в процессе эксплуатации объектов.

5. Разработанные методики использования когерентных систем для контроля конкретных изделий вошли в нормативные документы: «Ультразвуковой экспертный контроль сварных швов трубопроводов и оборудования АЭС с применением компьютерных голографиче-еких систем серии Авгур» - МЭ-ОМП-98;

Методика экспертного ультразвукового контроля сварных соединений аустенитных трубопроводов ДуЗОО реакторов РБМК с применением компьютерных систем серии АВГУР» - МЭ-ТАМ/2-К-02:

Методика автоматизированного ультразвукового неразрушаюшего контроля сварных соединений газо- и нефтепроводов с применением систем серии «АВГУР» - МА-ОП-НГ-01.

Созданная аппаратура достаточно быстро устаревает в отличие oi проблемы, для решения которой она создана. Очевидно, что дальнейшие пути ее совершенствования лежат в области уменьшения времени регистрации, обработки и оценки данных контроля. Уже сейчас разработаны и находятся в стадии разработки системы серии Авгур пятого поколения. Их отличительной особенностью является значительное сокращение времени регистрации данных, более широкие возможности анализа и представления данных. Интегрирование в их программное обеспечение алгоритмов автоматизации оценки и классификации данных, прочностного расчета существенно сократит время цикла поиск дефектов -определение ресурса.

Личный вклад автора состоит в том, что им предложены быстрые и эффективные модификации когерентных алгоритмов получения акусгических изображений, алгоритмы улучшения качества изображений, учитывающие практические условия контроля, предложено применение гомоморфной фильтрации, сложных сигналов, дельта - схемы регистрации данных, выполнены теоретические и экспериментальные исследования разработанных алгоритмов; сформулированы правила выявления несплошностей на фоне помех в акустических изображениях, основные у стойчивые признаки определения типа несплошностей по акустическим изображениям, предложены алгоритмы автоматизации оценки результатов контроля в когерентных системах, исследована адекватность их работы на данных, полученных при практическом контроле, определены области применения алгоритмов; теоретически и экспериментально исследовано влияние практических условий контроля на разрешение и погрешность определения размеров дефектов, определены реальная погрешность измерения размеров дефектов. По результатам теоретических и экспериментальных исследований разработаны требования к параметрам структурных и функциональных схем систем с когерентной обработкой данных серии Авгур. Под руководством и при личном участии автора разработаны, испытаны и переданы в производство образцы ультразвуковых систем с когерентной обработкой данных серии Авгур. Автором сформулирована концепция комплексного контроля сварных швов. Под руководством и при личном участии автора выполнялись работы по внедрению систем серии Авгур в атомной энергетике, контроле нефте- и газопроводов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Анализ состояния методов и средств ультразвуковой дефектоскопии металлов показал, что

1. Задача классификации дефектов в полном объеме не решена, т.к. является классической обратной задачей рассеяния: некорректной, не имеющей единственного решения, существенно нелинейной.

2. Использование когерентных методов обработки данных с целью получения изображений несплошностей позволяет в значительной степени решить задачу классификации в объеме достаточном для целей дефектоскопии - по анализу изображения несплошности определять её тип и реальные параметры.

3. Существующие ультразвуковые системы с когерентной обработкой данных больше подходят для лабораторных исследований, чем для практического использования. Они не обеспечивают достаточные для практики качество изображений, быстродействие, адаптацию к условиям контроля.

4. Разработанные алгоритмы когерентной обработки данных можно разделить на два типа: голографические алгоритмы, в которых обработка данных выполняется в области пространственных частот и алгоритмы SAFT, в которых обработка данных выполняется во временной области. Оба типа этих алгоритмов требуют значительного времени для обработки данных, которое линейно возрастает с увеличением числа частот - в многочастотной голографии и квадратично растет (в двумерном случае) при увеличении визуализируемой области - в алгоритмах SAFT. Фактор времени является одним из существенных и значительно ограничивает возможности и привлекательность использования когерентных методов обработки результатов УЗК для практических целей

5. Нет алгоритмов улучшения качества изображений учитывающие практические характеристики направленности акустических преобразователей и реальные условия регистрации ультразвуковых данных.

6. Нет статистически достоверных данных о реальных погрешностях приборов с когерентной обработкой данных на естественных, а не искусственных дефектах.

7. Отсутствуют правила выделения дефекта в изображении контролируемого объема и его классификации на фоне акустических шумов различной природы и в присутствии разнообразных артефактов, которые присутствуют при выполнении контроля на реальных объектах.

8. Применение систем с когерентной обработкой данных даег возможность перейти от дефектоскопии к дефектометрии, которая связывает в единую пеночку ультразвуковой контроль с определением реальных параметров несплошностей - прочностной расчет, содержащий оценку ресурса, сроки и возможности дальнейшей эксплуатации проконтролированного объекта.

В ходе выполнения работы, связанных с повышением безопасности и эксплуатационной надежности потенциально опасных объектов была решена самостоятельная научно - техническая проблема по разработ ке когерентных методов и средств ультразвуковой дефектометрии металлов, для чего был решен ряд новых научных и технических задач, которые можно сформулировать следующим образом:

1. Разработать когерентные методы и быстрые и эффективные алгоритмы получения изображений несплошностей в изотропном твердом теле и алгоритмы улучшения качества изображений в условиях практического использования па реальных объектах.

2. Разработать аппаратные средства ультразвуковою контроля, реализующие разработанные методы и алгоритмы в условиях практического использования и создающие инструмент для перехода к дефектометрии.

3. Обеспечить высокую разрешающую способность, достоверность и погрешность определения размеров дефектов разработанной аппаратуры для выполнения дефектометрии сварных соединений контролируемых изделий.

4. Разработать алгоритмы автоматизации оценки данных ультразвукового контроля, полученных с использованием разработанной аппаратуры.

5. Разработать комплексную технологию ультразвукового контроля сварных соединений, объединяющую возможности дефектоскопии, дефектометрии и прочностного анализа, позволяющую, в конечном счете, определить надежность и срок возможной эксплуатации контролируемого сварного соединения.

6. На основе разработанной аппаратуры и алгоритмов внедрить в практику новый класс измерительных систем, предназначенных для определения реальных параметров дефектов, обеспечивающих переход от дефектоскопии к дефектометрии.

1. Акустическая голография. Пол. Ред. В.Г. Прохорова. - Л.: Судостроение, 1975. - 297 с.

2. Акустоскопия (специальный выпуск). ТИИЭР, 1979, т. 67, № 4.

3. Алешин П.П., Баранов В.Ю., Могильнер Л.Ю. Повышение выявляемое™ объемных дефектов // Дефектоскопия. 1985. - № 7. - С. 24-32.

4. Алешин Н.П., Вадковский I1.I1., Волкова, ГШ. Ультразвуковой контроль аустенитных сварных швов: анализ способов и рекомендации по повышению надежности // Дефектоскопия. 1988, - № 2. - С. 43 -59.

5. Алешин Н.П., Горная С.П. Исследование распространения ультразвукового поля в сварном аустенитном шве с целыо повышения надежности контроля изделий // Перспективные материалы. 2001.1.-С. 95 100.

6. Бадалян В.Г., Базулин Е.Г. Цифровое восстановление изображений дефектов методом эталонного источника // Основные направления развития ультразвуковой техники и технологии на период 19811990: Тез. Докл. Всесоюзн. научн. конф. М., 1982. - С. 35.

7. Бадалян В.Г., Базулин Е.Г. О численном восстановлении в акустической голографии // Акустический журнал. 1983. - Т. 29. -Вып. З.-С. 403 - 404,

8. Бадалян В.Г., Базулин Е.Г. Алгоритм численного восспшовлепия дефектов в акустической голографии // Дефектоскопия. 1985. - № 4.-С. 32-36.

9. Бадалян В.Г., Базулин Е.Г., Черноверхский M.II. Голографическая система визуализации дефектов // Вопросы судостроения, сер. Акустика. 1985. - Вып. 20. - С. 23 - 32.

10. Бадалян В.Г. Влияние стробирования на разрешающую способное!i. систем акустической голографии // Дефектоскопия. 1987. № 4. -С. 56- 63.1 1. Бадалян В.Г. Применение акустической голографии в дефектоскопии // Дефектоскопия. 1987. - № 7. - С. 39 - 56.

11. Бадалян В.Г., Базулин Е.Г. Цифровое восстановление изображения рассеивателей методом проекции в спектральном пространстве И Акустический журнал. 1988. - Т 34, Вып. 2. - С. 222 - 231.

12. Бадалян В.Г, Базулин Е Г. Применение псевдослучайных последовательностей в цифровой акустической голографии // Акустический журнал. 1989. - Т. 35. - Вып. 5. - С. 784 - 790.

13. Бадалян В.Г., Базулин Е.Г. Алгоритм совместной обработки многочастотных и многоракурсных акустических голограмм для восстановления изображения дефектов // Дефектоскопия. 1989. - № 3. -С. 25 - 32.

14. Бадалян В.Г., Базулин Е.Г. Применение наклонных преобразователей в цифровой акустической голографии // Дефектоскопия. 1989. -№ 6.- С. 63-71.

15. Бадалян В.Г., Базулин Е.Г. , Тихонов Д.С. Влияние поверхности объекта на восстановленное изображение при иммерсионном контроле // Дефектоскопия. 1989. - № 11. - С. 5 1 - 60.

16. Бадаляп В.Г., Базулин П.Г., Тихонов Д.С. 11сразрузнающий контроль цилиндрических объектов методами многочастотной акустической голографии // Дефектоскопия. 1991. - № 10. - С. 29 - 36.

17. Бадаляп В.Г., Базулин 11.Y. Визуализация наклонных трещин по многочастотным цифровым акустическим голограммам // Дефектоскопия. 1992.-№ 1.-С. 13-23.

18. Бадалян В.Г., Вонилкин А.Х., Тихонов Д.С. Визуализация неодно-родностей методом обобщенной многочастотной акустической голографии // Акустический журнал. 1992. - Т. 38, - Вып. 3. - С. 396 -401.

19. Бадалян В.Г., Базулин Е.Г., Вопилкип А.Х., Тихонов Д.С. Ультразвуковая система «Авгур 4.2» с когерентной обработкой данных для экспертного контроля промышленного оборудования // Контроль. Диагностика. 1992. - №2. - С. 19-23.

20. Бадалян В.Г. Вонилкин А.Х. Компьютерные системы для улыра-звукового неразрушающего контроля /У Дефектоскопия. 1993.5. С. 7 - 13.

21. Бадалян В.Г., Базулин Е.Г., Вопилкип А.Х., Тихонов Д.С, Использование трансформированных волн для получения изображений вертикальных трещин по многочастотным цифровым акустическим голограммам // Дефектоскопия. 1993, - № 6, - С. 3 - 9.

22. Бадалян В.Г., Базулин Е.Г., Вонилкин А.Х. и др. Компьютерная система ультразвукового контроля с когерентной обработкой данных "АВГУР 2.1м //Дефектоскопия. 1993. - № 7. - С. 3 - 15.

23. Бадаляп В.Г., Вонилкин А.Х., Тихонов Д.С. Новый подход к ультразвуковому неразрушающему автоматизированному контролю ответственных сварных соединений // Контроль. Диагностика. 1999. -№ 10.-С. 23-31.

24. Бадалян В.Г., Вопилкин А.Х. Опыт применения ультразвуковой экспертной системы с'когерентной обработкой данных «Авгу р» на российских АЭС // Контроль. Диагностика. 2000. - № 9. - С. 35 -39.

25. Бадалян В.Г., Базулин Е.Г., Гребенников В.В., Гребенников Д.В. Самарин П.Ф., Тихонов Д.С, Методика анализа и оценки данных автоматизированного ультразвукового контроля системами серии «АВГУР». МЭ-АОД-2001. М: НПЦ НК «ЭХО+, 2001.

26. Бадалян В.Г. Погрешность измерения дефектов с использованием систем с когерентной обработкой данных //Дефектоскопия. 2003. - № 3. - С. 12-23.

27. Бадалян В.Г., Базулин Е.Г. Применение гомоморфной фильтрации для повышения качества изображения дефектов при экспертном контроле сварных швов трубопроводов АЭС II Дефектоскопия. -2003,-№4.-С. 15-22.

28. Бадалян В.Г., Вопилкин А.Х. Опыт применения ультразвуковой экспертной системы с когерентной обработкой данных «Авгур» для контроля сварных швов промышленных объектов // Тяжелое машиностроение. 2003. - № 3. - С. 27 - 30.

29. Бадалян В.Г., Вопилкин А.Х. Мониторинг сварных соединений трубопроводов с использованием систем автоматизированного УЖ с когерентной обработкой данных // В мире неразрушающего контроля. 2004. - № 4 (26). - С. 22 - 27.

30. Бадалян В.Г., Вопилкип А.Х., Доленко С.А., Орлов 10.В., Персиан-цев И.Г. Алгоритмы обработки данных для автоматизации работы ультразвуковых систем с когерентной обработкой данных // Дефектоскопия. 2004. - № 12. - С. 3-15.

31. Бадалян В.Г., Доленко С.А. Автоматизация определения параметров дефектов в приборах с когерентной обработкой данных // Не-разрушающий контроль и диагностика : Сб. докл. 17 научн. тех-нич. конф. Екатеринбург, 2005. - С.89.

32. Базулин Е.Г. Получение изображений рассеивателей с продольным сверхразрешением по многочастотным цифровым акустическим ю-лограммам при построении AR—модели спектров эхосигналов // Акустический журнал. 1993. - Т. 34. - Вып. 2. - С. 213 - 222.

33. Базулин Е.Г. Применение методов сверхразрешения для анализа «тонкой» структуры вертикально ориентированных подповерхностных трещин // Дефектоскопия. 1995. - № 10, - С. 9 - 13.

34. Базулин Е.Г. Использование в ультразвуковом неразрушающем контроле метода двойного сканирования для повышения качества изображения дефектов // Дефектоскопия. 2004. - № 4. - С. 3-14.

35. Бейтс Р., Мак-Доппелл ML Восстановление и реконструкция изображений / Пер. с англ. М.: Мир, 1989. - 333 с.

36. Белый В.Е. Оценка характера дефектов сварных швов по совокупности информационных признаков // Дефектоскопия. 1992. - № 8. - С. 9 - 17.

37. Белый В.E., Щербинский В.Г. Выявляемость реальных плоскостных дефектов при различных вариантах прозвучивания, // Дефектоскопия,- 1980.-№9.-С. 89-90.

38. Борн М., Вольф Э. Основы оптики / Пер. с нем. М.: Наука. - 1973. -719 с.

39. Бренден Б.Б., Коллинз Г.Д. Акустическая голография с системами сканирования голограмм И Голографические неразрушающие исследования / Пер. с англ.; Под ред. Р. К. Эрфа. М.: Машиностроение, 1979.-С. 408-431.

40. Бреховских JI.M. Волны в слоистых средах М.: Наука, 1973, - 343 с.

41. Буров В.А., Горюнов А.А., Сасковец А.В., Тихонова Т.А Обратные задачи рассеяния в акустике (обзор) // Акустический журнал. -1986. Т. 32. - Выи. 4. - С. 433—449.

42. Буров В.А., Горюнов А.А., Сасковец А.В., Тихонова Т.А. Обратная задача рассеяния в ультразвуковой технике и медицине // Вопросы судостроения, сер. Акустика. Вып. 20, - ! 985. — С. 32 - 46.

43. Буров В.А., Рычагов М.11. Дифракционная томография как обратная задача рассеяния. Интерполяционный подход. Линеаризованный вариант // Акустический журнал. 1992. - Т, 38. - Вып. 4. - С. 63 1 -642.

44. Буров В.А., Рычагов М.Н. Дифракционная томография как обратная задача рассеяния. Интерполяционный подход. Учет многократных рассеяний // Акустический журнал. 1992. - Т. 38. - Вып. 5. - С. 844 -854.

45. Буров В.А., Румянцева О.Д., Сасковец А.В. Акустическая томография и дефектоскопия как обратная задача рассеяния // Вестник-МГУ, сер. 3. 1994. - Т. 35. - № 6. - С. 61 - 70.

46. Буров В.А., Тихонова Т.Д. Обратная задача рассеяния для твердою тела в борцовском приближении // Вестник МГУ, сер. 3. 1986. - Т. 27. - № 6. - С. 52 - 57.

47. Вайнберг Э.И. Промышленная рентгеновская вычислительная томография // В мире неразрушающего контроля. 1998. - № 1. - С, 8 - 11.

48. Василенко Г.Н. Теория восстановления сигналов. М.: Сов. радио. 1979. 269 с.

49. Василенко Г.И., Тараторин A.M. Восстановление изображении. -М.: Радио и связь, 1986.-343 с.

50. Варакин Л.Е. Теория сложных сигналов. М :, Сов. радио, 1970. -376 с.

51. Ватсои Г.Н. Теория бесселевых функций, ч.1. М : Наука. - 1949.s -л ло v4 с.

52. Викторов И.А. Звуковые поверхностные волны в твердых телах. -М.: Наука. 1981. 287 с.

53. Волнлкин А.Х. Волны дифракции и их применение в ультразвуковом неразрушающем контроле (Обзор) <7 Дефектоскопия. 1985. -№2.-С. 72- 85.

54. Вопил кии А.Х. Методы распознавания типа и измерения размеров дефектов в ультразвуковой дефектоскопии (обзор) //' Дефектоскопия. 1990. - № 1. - С. 3-22.

55. Вопилкин А.Х., Ермолов И.П., Стасеев В.Г. Спектральный ультразвуковой метод определения характера дефектов М.: Машиностроение, 1979. - 54 с.

56. Воронков В. А., Тихонов Д.С. Контроль высокого разрешения (штатно-зкспертный контроль трубопроводов первого и второго контуров строящейся Ростовской АЭС // Докл. па 17 Петербургской

57. Конференции УЗДМ -2001 , (Санкт-Петербург Репино, 6 - 8. b.uz 2001 г.)

58. Воронков В. А. и др. К возможности оценки размера поверхностных трещин ультразвуковым времяпролетным способом // Дефектоскопия. 1993. - № 4. - С. 46-50.

59. ВСН 012-88. Строительство магистральных и промысловых трубопроводов. Контроль качества и приемка работ. Часть 1, 1989,

60. Гик Л.Д. Акустическая голография. Л.: Паука, 1981. - 180 с.

61. Голографические перазрушающие исследования: Пер. с англ.; Под. ред. В. А. Карасева, М.: Машиностроение, 1979. 448 с.

62. Горюнов А.А., Сосковец А.В. Обратные задачи рассеяния в акустике.-М.: МГУ, 1989.- 152 с.

63. Градштсйн П.С. Рыжик И.М. Таблицы интегралов, сумм, рядов и произведений. М.: Изд. физ.-мат. литературы, 1962. - 590 с.

64. Григорьев М.В., Гурвич А.К., Гребенников В.В Ультразвуковой способ определения размеров трешин //' Дефектоскопия. 1979. - М-6.-С. 50-56.

65. Гребенников В.В., Бадалян В.Г., Вопилкин А.Х., Гребенников Д.В. Сравнительный анализ способов повышения отношения сигнал/шум при ультразвуковом контроле аустенитных швов /7 Контроль. Диагностика. 2000. - № 9 (27). - С. 29 - 35.

66. Гребенников В.В., Бадалян В.Г., Вопилкин А.Х., Гребенников Д.В. Голографические методы УЗК аустенитных сварных швов // В мире неразрушающего контроля. 2001. -№4(14). - С. 36 -38.

67. Гребенников В.В., Вопилкин А.Х., Гребенников Д.В., Бадалян В.Г . Тихонов Д.С. УЗК аустенитных сварных соединений: I. Применение многопараметровых методов для повышения эффективности // В мире неразрушающего контроля. 2003. - № 1 (19). - С. 10- 12.

68. Гребенников В.В., Вонилкин А.Х., Гребенников Д.В., Бадалян 15.Г. Тихонов ДС. УЗК ауетенитных сварных соединений: II. Новые возможности при применении автоматизированных систем // В мире неразрушающего контроля. 2003. - № 1 (19). -■ С, 13-15.

69. Гребенников В.В., Гребенников Д.В. Двухмодовый голографиче-ский ультразвуковой контроль ауетенитных сварных швов // Диагностика трубопроводов: Тез. докл. 3 Международная конф, М. 1991.-С. 173.

70. Гребенников В.В., Лебедев II.Г. Эхозеркальпый способ ультразвукового контроля с трансформацией упругих волн // Дефектоскопия. 1979. -№ 9.-С. 73 78.

71. Грегуш П. Звуковидение. М.: Мир, 1982.- 231 с.

72. Гурвич А.К., Дымкин Г.Я. Цомук С.Р. Новый информативный признак формы дефекта // Дефектоскопия. 1990. - № 11. - С. 3 -7.

73. Гурвич А.К., Ермолов И.Н, Ультразвуковой контроль сварных швов. К.: Техника, 1972. - 460 с.

74. Гурвич А.К., Кузьмина Л.И. Справочные диаграммы направленности искателей ультразвуковых дефектоскопов. К.: Техника, 1980. -100 с.

75. Гудмен Дж. Введение в фурье оптику / Пер, с англ. - М.: Мир, 1970.-364 с.

76. Евтютов А.П., Колесников А.Е. Справочник по гидроакустике. -Л.: Судостроение, 1982. 344 с.

77. Ермолов И.Н. Теория и практика ультразвукового контроля, М.: Машиностроение, 1981.- 240 с.

78. Ермолов И.П., Ланге Ю.В, Ультразвуковой контроль. Справочник «Неразрушающий контроль», Т.З / Под ред. В.В. Клюева. М.: Машиностроение, 2004. - 859 с.

79. Жмуркин Ю.А., Яблоник JJ.M. Автоматизация и механизация ультразвукового контроля сварных швов в судостроительной промышленности. // Дефектоскопия. 1981. - № 3. - С. 49 - 61.

80. Иофе В.К., Мясникова Е.Н., Соколова Е.С. Сергей Яковлевич Соколов (1897 1957). - JI. : «Наука» Ленинградское отделение, 1976. -150 с.

81. Исакович М.А. Общая акустика. М: 11аука, 1973. - 496 с.

82. Кавех М., Соумек М. Дифракционная компьютерная томография. // Реконструкция изображений / Пер. с англ.; Под ред. Г, (дарка. М.: Мир, 1992.-354 с.

83. Качанов В.К., Питолин А.И., Попко В,П., Карташев В.Г., Соколов И.В., Зорин А.Ю. Приоритет российских ученых в разработке новых средств УЗК с повышенной информативностью // В мире не-разрушающего контроля. 2001. - № 2 (12). •- С. 14- 15.

84. Ковалёв А. В., Козлов В. Н., Самокрутов А. А., Шевалдыкин В. Г. Яковлев Н. Н. Импульсный эхо-мегод при контроле бетона. Помехи и пространственная селекция // Дефектоскопия. 1990. - № 2. - С. 29-41.

85. Козлов В. И., Самокрутов А. А., Яковлев П. Н., Ковалёв А. В. Шевалдыкин В. Г. Акустическая В- и С-томография круппоструктур-пых материалов импульсным эхо-мегодом // Приборы и системы управления. 1989. -№ 7. - С, 21 - 24.

86. Козлов В. Н., Шевалдыкин В. Г., Самокрутов А. А. Ультразвуковая дефектоскопия бетона эхометодом: состояние и перспективы // В мире неразрушающего контроля. 2002. -№2(16).- С. 6 - 10.

87. Крауткремер Й., Крауткремер Г. Ультразвуковой контроль материалов / Пер. с нем. М.: Металлургия, 1991. - 751 с.

88. Красильников П.Н. Цифровая обработка изображений. М.: Вузовская книга, 2001. - 320 с.

89. Методика автоматизированного ультразвукового неразрушающего контроля сварных соединений газо- и нефтепроводов с применением систем серии «Авгур» МА-ОП-НГ-01, М.:, НПЦ «Эхо+», 2001 г.

90. Методика ультразвукового контроля стыковых кольцевых сварных соединений аустенитных трубопроводов ДуЗОО реакторов РБМК с использованием системы «АВГУР 4.2.ТМ». М.:, НПЦ «Эхо-Ь>, 1998 г.

91. Методика оценки прочности кольцевых сварных соединений с дефектами обвязочных трубопроводов ГПА» ((ЗОО ВНИИСТПРОЧ-НОСТЬ, 2003 г. проект)

92. Методика расчета и нормы допускаемых размеров дефектов в сварных соединениях трубопроводов ДуЗОО КМПЦ РБМК (РД ЭО 048903).

93. Методика расчета допустимых дефектов металла и трубопроводов во время эксплуатации АЭС. М-02-91. М.: ПНКИЭТ, ВНИИ АЭС. 1991.

94. Методы акустического контроля металлов / И.П. Алешин. В.Е.Белый, А.Х.Вопилкин и др.: Под ред. 11.11. Алешина М: Машиностроение, 1989, - 456 с.

95. Онпенгейм А., Шафер Р. Цифровая обработка сигналов / Пер. с апгд.-М.: Мир, 1979. 416 с.

96. Оппенгейм А.В., Лим Дж.С. Важность фазы при обработке сигналов. // ТИИЭР. 1981. -Т. 69, № 3. - С. 39 - 53.

97. Осетров А.В. Оценка устойчивости голографических методов со сверхразрешением при коррелированных ошибках измерений '! Акустический журнал. 1990. - Т. 36. - Вып. 5. - С. 913 - 919.

98. Плис А.И., Бабин М.В., Железняков В.А, К вопросу о прямом восстановлении пространственной структуры акустических источников // Письма в ЖТФ/ -1981/ Т. 8. - № 2. - С. 83 - 86.

99. Реконструктивная томография (специальный выпуск). ТИИЭР. 1983.-Т. 71.-№3.

100. Системы акустического изображения. / Пер. с англ.; Под. Ред. Г. Уэйда. Л.: Судостроение, 1981. - 240 с.

101. Скучик Е. Основы акустики. М: Мир, 1976. - 387 с.

102. Соколов С.>1 Ультраакустические колебания и их применение. // Заводская лаборатория. 1935. 5. С. 527 - 538.

103. Соколов С.Я. Устройство для определения неоднородпостей в твердых, жидких и газообразных средах посредством ультразвуковых колебаний. // Авт. Свид. № 49426., Ь. И,, 1936, № 8.

104. Сыркин М.М. Повышение достоверности автоматизированного ультразвукового контроля. // Дефектоскопия. 2003. - № 3. - С 1 1 23.

105. Тихонов А. П., Арсении В.Я. Методы решения некорректных задач. М.: Наука, 1986. - 287 с.

106. Тихонов Д.С., Гребенников В.В. Методика автоматизированного ультразвукового контроля аустенитных сварных соединений трубопроводов турбинного отделения АЭС с применением систем серии Авгур (МА-АЭ1-Т2МБ/12К-04)

107. Ультразвуковой экспертный контроль сварных швов трубопроводов и оборудования АЭС с применением компьютерных голографических систем серии Авгур (общие методические положения), МЭ-ОМП-98, 1998.

108. Хелгасон С. Преобразование Радона / Пер, с англ, М: Мир, 1983.- 152 с.

109. Хермен Г. Восстановление изображений но проекциям / 11ер. с англ.- М.: Мир, 1983.- 350 с.

110. Хуанг 'Г. Цифровая голография // Применение голографии / Пер. с англ. -М.: Мир, 1973.-С. 65-78.

111. Шевалдыкин В.Г. Диагностические возможности аппаратуры для УЗК бетона // В мире неразрушающего контроля. 2004. - № 1 (23). -С. 8- 12.

112. Шендеров Е.Н. Волновые задачи гидроакустики. Л.: Судостроение, 1972.-348 с

113. Щербинский В, Г, Учет качества акустического контакта при ручном УЗК металлоконструкций /7 В мире неразрушающего контроля. 2004. № 1 (23). - С, 38 - 42.

114. Щербинский В.Г. Технология ультразвукового контроля сварных соединений. М.: Тиссо, 2003. - 313 с.

115. Щербинский В.Г., Алешин Н.П. Ультразвуковой контроль сварных соединений. М.: МГГУ, 2000. - 496 с.

116. Щербинский В.Г., Белый В.П. Эхо зеркальный ультразвуковой метод обнаружения и распознавания дефектов сварных швов. - М.: Машиностроение, 1980. - 40 с.

117. Ярославский Л.П., Мерзляков Н.С. Цифровая голография. М/ Наука, 1982.-192 с.

118. Ahrholdt М., Rohling П. Characterization of aerospace cfrp structures by an automatic classification system // NDT.net February. 2003. -Vol. 8.-No.2

119. Aldridge Е.Е., Clare А.В., Shepherd D.A., Brown C.C. Ultrasonic holography in the inspection of rotor forging // NDT Int. 1977. - V. 10. - N 3. - N. 115-120.

120. Badalyn V.G., Vopilkine A.K. The Ultrasonic Testing System Application at the Russian NPP with the Coherent Data Treatment "Augur"// 15 World Conference on NDT, Roma, 2000

121. Badalyn V.G., Vopilkine A.1С. The ultrasonic examination and monitoring of austenite welds of stainless steel pipelines at Russian Nuclear Power Plants // 8 Europe Conference on NDT, Barcelona, 2002.

122. Barbian O.E. Engle G., Grohs В., Rathgleb W., Wustenberg H. A second view of the German results obtained in the defects detection trials, UKAEA // Brit. j. NDT. 1984. - V. 26. - N 2 - P. 92 - 95.

123. Beale M.I.J. Periodic sampling errors in scanned ultrasonic holography // Acoustical Imaging. Ultrasonic visualization and characterization. V. 8. - New York. - London. - 1980. - P. 201 -218.

124. Berger M., Bruck D,, Fisher M., Langenberg K., Oberst J., Schmitz V, Potential and limits to holographic reconstruction algorithm // J. of Nondestructive Evaluation. 1981. - N 2. - P, 85 - 111.

125. Bernus L.V., Kroning M., Regn J., Ermert H., Pokoph G. Detection And Imaging Of Defects Especially Materials With Small UT Transducers Using Broad- Band Holography // Rev. Of Progr. In Quant. Mondesi. Eval. 1989. - V. 8A. - P. 575 - 581.

126. Bojarski N.N. Inverse scattering, inverse field and inverse source theory. // Acoustical Imaging. 1982. - V. 11. - P. 399 - 408.

127. Browne B. Time of flight diffraction Its Limitations Actual & Perceived // NDTnet - September. - 1997. -Vol.2. - No. 9.

128. Brendcn B.B. Acoustical holography as a tool for nondestructive testing // Material Evaluation. 1969. - V. 27, - N 6. - P. 140 - 144,

129. Celebrating TOFD's 25th anniversary // NDT.net June 1999. - V, 4 No.

130. Certo M. Thee-dimensional defect imaging by multifrequency acoustical holography /7 Material Evaluation. 1983. - V. 41. - N 7. - P. 946 950.

131. Clark A.V. Effect of minitank membrane on the minitank transfer function in the typical liquid surface acoustical holography system // IEEE Trans. Sonics & Ultrasonics. 1979. - V. 26. - N 4. - P. 286 - 299.

132. Collins H.D. Acoustical interferometry using electronically simulated variable reference and multiple path techniques // Acoustical Holography. New-York, 1975. - V. 6. - P. 595 - 620.

133. Collins H.D., Brendcn B.B. Acoustical holographic transverse scanning technique for imaging flaws in thick-walled pressure vessels // Acoustical Holography. New-York; London. - 1974. - V. 5. - P. 175 - 196

134. Collins H.D., Gribble R.P., Hall Т.Е. Acoustical holography matrix array imaging system for the underwater inspection of offshore oil platform weldments // Acoustical Imaging. New-York. - 1980. - V. 8. - P. 97 117.

135. Cormak A.M. Representation of a function by its line integrals, with some radiological applications // J. Appl. Phys. 1963. - V. 34. - N 9. P. 2722 - 2727.

136. Cormak A.M. Representation of a function by its line integrals, with some radiological applications. II // J. Appl. Phys. 1964. - V. 35. - N 10.-P. 2908 - 2913.

137. De Geus S.J., Dijkstra F.I I., Bouma T. Advances in TOFD Inspection п Proceedings of 15th World Conference on Non-Destructive Testing. 1521 October 2000 in Rome.

138. De Vadder D. Detection des grands defaults plans mal orientes a 1 aide de transducteurs focalises // 8 Cannes Conf. Mondiale sur les essais non destructifs, 1976, Sect. 3K1, 3FI1, 3G, p. 3HS/1 31 IS/10.

139. Devaney A.J Nonuniquensness in the inverse scattering problem // J. Math. Phys. 1978- V. 19. - N 17. P. 1526 - 153 1.

140. Devaney A.J. Inverse source and scattering problems in ultrasonic, i! I FEE Trans, on Sonic and Ultras. 1983. - V. SU-30. - N 6. - P. 355 -364.

141. Devaney A. J. Inverse source and scattering problems in Ultrasonics // Proe. Ultras. Symp. 1982. - V.l. - P. 27 - 38.

142. Doctor S.R., Hall Т.Е., Reid L.D. SAFT the evolution of a signal processing technology for ultrasonic testing // NDT Int. - 1986. - V. 19 - N. 3.-P. 163 -167.

143. Erhard A., Wustenberg H., Kutzner J. The accuracy of flaw size determination by ultrasonics // Brit. J. ND T. 1979. - V.21. - N 3. - P. 115 120.

144. Ermert H., Karg R. Multifrequency acoustical holography // IEEE Trans. Sonics a. Ultras. 1979. - SU-26. - N 4. - P. 279-286.

145. Frmert И., Schafer J.О. Flaw detection and imaging by higlit resolution synthetic pulse holography // Acoustical Imaging. 1982. - V. 10. - P. 435-445.

146. Feorn M.L., Sannii J. Diffraction tomography algorithm using the total scattering field // Acoustical Imaging. 1988. - V. 16. - P. 365 380.

147. Fukutomi H., Lin S., Nitta A. Ultrasonic examination of type iv cracking in high energy steam piping using TOFD and phase array techniques. /< Proceedings of 16 World Conference on Non-Destructive Testing. 30 Aug 3 Sent., 2004 in Montreal.

148. Gallagher N.C. Optimum quantization and relative information content of holographic magnitude and phase /7 Acoustical imaging and holography. 1979. - V. 1. - N 2. - P. 119 - 132.

149. IJanstead P. D. A new technique for ultrasonic imaging // Brit. J. NDT. -1979. V. 21.- N4,- P. 212-213.

150. Hildebrand B. P., Brenden B.B. An introduction to acoustical holography. New York, 1972.-219 p.

151. Hildebrand B. P., Davis T.J., Boland A.J., Silta R.L. A portable digital ultrasonic holography systems for imaging flaws in heavy section materials // IEEE Trans. On Sonics a. Ultras. 1984. - SU-31. - N 4. - P. 287-294.

152. Hildebrand D.P., Doctor S.R. Acoustical holography advancements // Opt. Engin.- 1980. V. 19. -N 5. - P. 705 - 710.1 61. Holt А.П., Lavvrie W.E. Ultrasonic characterization of defects /7 Acoustical 1 Iolography. 1977. - V. 7. - P. 599 - 609.

153. KimW.K., Park S.B., Johnson S.A. Signal to - noise ratio and bandwidth for code in an ultrasonic imaging system // Ultrason. Imaging . -1984.-V. 6. -P. 313 - 323.

154. Korpel. Visualization of the cross-section of a sound beam by Bragg-diffraction of light // Appl. Phys. Lett. 1966. - V.9. - N 12. P. 425 -427.

155. Latigenberg K.J. Applied inverse problems for acoustic, electromagnetic and elastic wave scattering// Basic Methods of Tomography and Inverse Problems, ed. A Hilger. Bristol. - 1987. - P. 125 - 467.

156. Langenberg K.J., Schmitz V. Generalization Tomography as Unified Approach to Linear Inverse Scattering: Theory and Experiment // 14 Symposium on Acoustical Imaging. 1985. - V. 14. - P. 283 - 294.

157. Langenberg К J., Berger M., Kreutter 'Ih., Mayer К., Schmitz V. Synthetic aperture focusing technique signal processing // NDT int., 1986. -V. i9.-N3.-P. 177 189.

158. Lewis K.D., Adler K. Lxperimentai aspects of the Born approximation theory for elastic wave scattering from flaw /7 J. Appl. Phys. - 1979. -• V. 50.-N 8.-P. 5179 -5188.

159. Lawson S. Recent developments for automatic on-line TOFD inspection // NDTnet.- 1997.- V. 2.- N9.

160. Magginness M. G., Kay L. Ultrasonic imaging in solids // Radio a. Electron. Engine. 1971.-V. 41.-N2.-P. 91 -93.

161. Mayer K., Markelein R., Langenberg K.J., Kreutter T. Three-dimensional imaging system based on Fourier transformation sinthetic aperture focusing technique // Ultrasonics. 1990. - V. 28. - P. 241 255.

162. Maynard J. D., Williams E.G., Lee Y. Near field acoustical holography -1. Theory of generalized holography and development of NAM // J ASA. 1985,-V. 78,-N4.-P. 1395 - 1413.

163. Moles M., Ginzel E, Dube N. Phased array for pipeline Inspections 11 Insight. 2002. - V. 44. - N 2. - P. 162 - 171.

164. Muller R.K., Sheridon N.K. Sound holograms and optical reconstruction // Appl. Phys. Lett. 1966. - V. 9. - N 11. - P. 328 - 329.

165. Nagai K. Multifrequency acoustical holography using narrow pulse // IEEE Trans. Sonic. A. Ultras. 1984. - SU-31. - N 3. - P. 151-156.

166. Nahamoo D., Как А.С. Ultrasonic echo imaging with pseudo-random and pulse source: a comparative study // Ultrason. Imaging. 1981. - V. 3.-P. 1 -36.

167. Ogilvi LA. Ultrasonic beam profiles and beam propagation in austenitic weld a theoretical ray tracing model // Ultrasonics. 1986. - N 1 1. - P. 337- 347.

168. Porter P.R., Devaney A.J. Holography and the inverse source problem // J. of Optical Society of America. 1982. - V. 72. - N 3. - P. 327 - 330.

169. Porter R.P., Devaney A.J. Generalized holography and computational solutions to inverse source problems // J. Optical Society of America. -1982/- V. 72.-N 12.-P. 1707- 1713.

170. Saglio R., Prot A.C., Touffait A.M. Determination of delect characteristics using focused probes // Mater. Eval. 1978. - V. 36. - N 1. - P. 62 -66.

171. Schmitz V., Muller W., Schafer D. Classification and reconstruction of defects by combined acoustical holography and line-saft // New procedures in nondestructive testing. 1983. - Springer. - P. 95 - 104.

172. Schmitz V., Muller W., Schafer D. A new ultrasonic imaging system // Mater. Evaluation.-1982.-V. 40.-N 1. P. 101-108.

173. Schmitz V., Wosnitza M. Experiences in using ultrasonic holography in the laboratory and in the fields with optical and numerical reconstruction // Acoustical Imaging. New-York. - 1980. - V. 8. - P.651 - 683.

174. Selby G. Phased Array IJT Applications Development at the LZPR1 NDL Center // NDT.net October 1999. - V. 4. - N 10.

175. Silk, M.G. The use of diffraction based time-of-flight measurements to locate and size defects. // Brit. J. of NDT. 1984. - V. 26. - P. 208 -213.

176. Stone W.R. An exact theory for coherent acoustic probing // Acoustical Imaging. New-York. - 1982. - V. 11. - P. 365 - 383.

177. Stone W.R. Acoustical holography is, at best, only a partial solution to inverse scattering problem // Acoustical Imaging. New-York. - 1982. -V. 11. - P. 338 -352.

178. Suzuki K, Takahashi F., Michuguchi Y. Application of shear wave focused image holography to nondestructive testing // Acoustical Holography. New-York. - 1977. - V.,7. - P. 583 - 598.

179. Taxt T. Comparison of Cepstrum-Based Methods for Radial Blind De-convolution of Ultrasound Images // IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics and Frequency Control. 1997. - V. 44. - N 3. - P. 666 -674.

180. Tribolet J.M. Seismic Application Of Homomorphic Signal Processing (Prentice-Hall Signal Processing series: Advanced monography)

181. The European TOFD standard draft ENV 583-6 and The British TOFT.) standard BS 7706 , 1993.

182. Verkooijen J. TOFD used to replace radiography // INSIGHT, 1995. -V.37(6).-P. 433 -435.

183. Vilkomerson D. Acoustical imaging with thin annular apertures /7 Acoustical Holography. New-York. - 1974. - V. 5. - P. 213 - 3 16.

184. Webber S. Five years of testing using the semi-automated ultrasonic time of Ilight diffraction system //www.ndt.net/aiticle/apcndt01/papers/898/898.htm). 2001

185. Wolf E. Three dimensional structure determination of semitransparent objects from holographic data // Opt. Commun. 1969. - V. 1. - N 4. -P. 153 - 156.

186. Wiistenberg PI., Erhard. Maching of ultrasonic flaw sizing methods to the defect type and location. // Nuclear Engin. & Design. 1984. -- V. 81.-P. 315-323.

187. Zahran, W Al-Nuaimy Automatic classification of defects in time-of-flight diffraction images. Proceedings of 8 Europe Conference on NDT, Barcelona, 2002.