RU2262689C1 - Method and device for testing rolled stock - Google Patents
Method and device for testing rolled stock Download PDFInfo
- Publication number
- RU2262689C1 RU2262689C1 RU2003136053/28A RU2003136053A RU2262689C1 RU 2262689 C1 RU2262689 C1 RU 2262689C1 RU 2003136053/28 A RU2003136053/28 A RU 2003136053/28A RU 2003136053 A RU2003136053 A RU 2003136053A RU 2262689 C1 RU2262689 C1 RU 2262689C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- electromagnetic
- ultrasonic wave
- discontinuities
- irregularity
- transformed
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 16
- 238000012360 testing method Methods 0.000 title abstract description 5
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims abstract description 8
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 7
- 230000010287 polarization Effects 0.000 claims abstract description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 8
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims description 6
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 claims description 6
- 230000003993 interaction Effects 0.000 claims description 2
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 abstract description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 5
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 4
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 3
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 2
- CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N Fe2+ Chemical compound [Fe+2] CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 description 1
- -1 ferrous metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 238000009659 non-destructive testing Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области неразрушающего контроля поверхностного слоя металлопроката и может быть использовано для обнаружения приповерхностных дефектов листового, сортового проката и труб из черных и цветных металлов.The invention relates to the field of non-destructive testing of the surface layer of metal and can be used to detect surface defects of sheet, long products and pipes from ferrous and non-ferrous metals.
Известен способ ультразвуковой дефектоскопии цилиндрических изделий и устройство для его реализации [1], включающий возбуждение в изделии импульса ультразвуковой волны, осуществление многократного прохождения этого импульса по периметру сечения, прием сигналов, обусловленных процессами отражения и трансформации, при помощи электромагнитно-акустических преобразователей.A known method of ultrasonic flaw detection of cylindrical products and a device for its implementation [1], including the excitation of an ultrasonic wave pulse in the product, the implementation of the multiple passage of this pulse along the perimeter of the cross section, the reception of signals due to reflection and transformation processes using electromagnetic-acoustic transducers.
К недостатку известного способа и устройства относится низкая чувствительность при приеме, так как энергия зондирующих импульсов не обеспечивает в контролируемом объекте возбуждение акустических волн с достаточно высокой амплитудой [2].The disadvantage of this method and device is the low sensitivity when receiving, since the energy of the probe pulses does not provide in the controlled object the excitation of acoustic waves with a sufficiently high amplitude [2].
Кроме того, недостатком известного способа и реализующего его устройства является невозможность выявления дефектов с очень малым раскрытием или заполненных флюсами или оксидами, которые прозрачны для ультразвукового контроля.In addition, a disadvantage of the known method and the device implementing it is the inability to detect defects with very little opening or filled with fluxes or oxides that are transparent for ultrasonic testing.
Известен способ и устройство для генерации поверхностных волн при помощи лазера [3].A known method and device for generating surface waves using a laser [3].
Он включает в себя возбуждение поверхностных волн, прием и регистрацию сигналов при помощи интерферометра.It includes the excitation of surface waves, the reception and registration of signals using an interferometer.
Недостатком способа и реализующего его устройства является его ограниченная чувствительность за счет применения интерферометра при приеме сигналов, который является довольно сложным устройством, чувствительным к вибрации [2].The disadvantage of the method and the device that implements it is its limited sensitivity due to the use of an interferometer when receiving signals, which is a rather complex device that is sensitive to vibration [2].
Указанный недостаток не позволяет в достаточной степени эффективно использовать излучение лазера, возбуждающего в поверхностном слое объекта контроля ультразвуковые импульсы со значительной амплитудой.This drawback does not allow sufficiently efficient use of laser radiation, which excites ultrasonic pulses with a significant amplitude in the surface layer of the test object.
Целью изобретения является повышение чувствительности, надежности и эффективности контроля.The aim of the invention is to increase the sensitivity, reliability and effectiveness of control.
Указанная цель достигается тем, что в известном способе, включающем использование взаимодействия волн Релея с несплошностями, облучают волной Релея несплошность, регистрируют трансформированную несплошностью ультразвуковую волну, накладывают на объект контроля магнитное поле и регистрируют рассеянный несплошностью магнитный поток, модулированный ультразвуковой волной, по амплитуде и поляризации трансформированной ультразвуковой волны и переменной составляющей рассеянного магнитного потока судят о глубине, ориентации и раскрытии несплошности.This goal is achieved by the fact that in the known method, including the use of the interaction of Rayleigh waves with discontinuities, the Rayleigh wave is irradiated with a discontinuity, an ultrasound wave transformed by discontinuity is recorded, a magnetic field is applied to the control object, and the magnetic flux modulated by the ultrasound wave is recorded by amplitude and polarization the transformed ultrasonic wave and the variable component of the scattered magnetic flux judge the depth, orientation and disclosure discontinuities.
Достижению указанной цели способствует также то, что известное устройство, содержащее электромагнитно-акустические преобразователи, усилитель, блок измерения информативных параметров, дефектоскоп и блок принятия решений, дополнительно содержит импульсный лазерный генератор для возбуждения волн Релея и, по меньшей мере, один световод, доставляющий излучение лазера в рабочую зону электромагнитно-акустических преобразователей.The achievement of this goal is also facilitated by the fact that the known device comprising electromagnetic-acoustic transducers, an amplifier, a unit for measuring informative parameters, a flaw detector and a decision unit, further comprises a pulsed laser generator for exciting Rayleigh waves and at least one optical fiber delivering radiation laser into the working area of electromagnetic-acoustic transducers.
Кроме того, лазер и электромагнитно-акустические преобразователи установлены на общей платформе, снабженной приводом, с возможностью перемещений вдоль горизонтальной оси объекта контроля, а электромагнитно-акустические преобразователи смонтированы на раме, снабженной приводом, с возможностью перемещений вдоль вертикальной оси объекта контроля.In addition, the laser and electromagnetic-acoustic converters are mounted on a common platform equipped with a drive, with the possibility of movement along the horizontal axis of the control object, and electromagnetic-acoustic converters are mounted on a frame equipped with a drive, with the possibility of movement along the vertical axis of the control object.
Применение в известном способе УЗК лазерного излучения и использование ультразвуковых поверхностных волн Релея в качестве зондирующих импульсов (ЗИ) позволяет значительно увеличить их амплитуду по сравнению с электромагнитным излучением, генерируемым с помощью электромагнитно-акустических преобразователей (ЭМАП), а следовательно, повысить чувствительность и эффективность контроля качества металлопроката.The use in the known method of ultrasonic testing of laser radiation and the use of ultrasonic surface Rayleigh waves as probing pulses (ZI) can significantly increase their amplitude compared to electromagnetic radiation generated by electromagnetic-acoustic transducers (EMAT), and therefore, increase the sensitivity and monitoring efficiency quality metal.
Применение в известном устройстве дополнительно импульсного лазерного генератора позволяет создавать в поверхностном слое металлопроката волны Релея и регистрировать трансформируемые несплошностями ультразвуковые волны при помощи ЭМАП или пьезоэлектрических преобразователей (ПЭП).The use in the known device of an additional pulsed laser generator allows you to create Rayleigh waves in the surface layer of metal and register ultrasonic waves transformed by discontinuities using EMAT or piezoelectric transducers (PES).
Применение в известном устройстве платформы с приводом позволяет устанавливать устройство строго по оси объекта контроля (ОК) и при необходимости откатывать его в сторону во время ремонтов и техобслуживания.The use in a known device of a platform with a drive allows you to install the device strictly along the axis of the object of control (OK) and, if necessary, roll it aside during repairs and maintenance.
Применение в известном устройстве дополнительно для установки преобразователей рамы, снабженной приводом, позволяет перемещать блок ЭМАП по вертикали для совмещения их геометрического центра с геометрическим центром ОК (т. О, фиг.5).The use in the known device, in addition to installing the transducers of the frame, equipped with a drive, allows you to move the EMAT unit vertically to combine their geometric center with the geometric center OK (i.e., Fig. 5).
НА фиг.1 показана структурная схема устройства.Figure 1 shows the structural diagram of the device.
На фиг.2 показана схема расположения точек генерации зондирующих импульсов (ЗИ) и преобразователей в плане.Figure 2 shows the location of the points of generation of the probe pulses (ZI) and the converters in the plan.
На фиг.3 показана схема взаимного расположения преобразователей и ЗИ по окружности ОК относительно друг друга.Figure 3 shows a diagram of the relative position of the transducers and the ZI around the circle OK relative to each other.
На фиг.4 показано три возможных случая применения способа:Figure 4 shows three possible cases of applying the method:
Случай 1 - Обнаружение крупной трещины с размерами в плане более 0.1 мм и глубиной от 0.3 мм.Case 1 - Detection of a large crack with dimensions in the plan of more than 0.1 mm and a depth of 0.3 mm.
Волна Релея частично трансформируется в поперечную волну, регистрируемую при помощи ПЭП.The Rayleigh wave is partially transformed into a transverse wave, recorded using a probe.
Случай 2 - Одновременная регистрация мелких и крупных несплошностей (то есть дефектов) поверхностного слоя металлопроката при помощи ЭМАП и ПЭП.Case 2 - Simultaneous registration of small and large discontinuities (that is, defects) of the surface layer of metal using EMAT and PEP.
Случай 3 - Обнаружение мелкой трещины с размерами в плане менее 0.1 мм и глубиной менее 0.3 мм при помощи ЭМАП.Case 3 - Detection of a shallow crack with plan dimensions less than 0.1 mm and depth less than 0.3 mm using EMAT.
На фиг.5 показан вид В на устройство (спереди).Figure 5 shows a view In the device (front).
На фиг.6 показан вид А на устройство (сбоку).Figure 6 shows a view A of the device (side).
Устройство содержит (фиг.1, 5, 6) блок преобразователей (электромагнитно-акустических или пьезоэлектрических) - 1, блок усилителей 2, блок измерения информативных параметров 3, дефектоскоп 4, блок принятия решений 5, двухканальный лазерный генератор волн Релея 6, световоды 7, блок управления 8, платформу 9, раму 10, на которой с обеих сторон установлены блоки преобразователей 1, шкаф 11, в котором установлены блок усилителей 2, блок измерения информативных параметров 3, дефектоскоп 4, блок принятия решения 5, двухканальный лазерный генератор 6, от которого к ОК проложены световоды 7, блок управления 8, привод 12 платформы 9, привод 13 рамы 10, пневмопривод 14 преобразователей для их подведения или отведения от поверхности ОК.The device contains (Figs. 1, 5, 6) a block of converters (electromagnetic-acoustic or piezoelectric) - 1, a block of amplifiers 2, a block for measuring informative parameters 3, a flaw detector 4, a decision block 5, a two-channel laser wave generator Rayleigh 6,
Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.
С помощью привода 12 платформа 9 с лазером 6 и блоком преобразователей 1 перемещается в рабочее положение и устанавливается на оси ОК. От случайных перемещений платформы предусмотрены захваты (условно не показаны). С помощью привода 13 геометрический центр рамы 10 совмещается с геометрическим центром ОК (т. О, фиг.5). С помощью приводов 14 преобразователи 1 подводятся к поверхности ОК. По световодам 7 к поверхности ОК посылаются импульсы лазерного излучения (ИЗ) (фиг.2, 3).Using the
При взаимодействии поверхности диагностируемого ОК с импульсом излучения лазера 1 возникает интенсивная волна Релея (фиг.3, 4). При взаимодействии этой волны с находящейся на пути распространения несплошностью (например, трещиной, фиг.4) происходит ее частичная трансформация в поперечную волну (фиг.3, 4), которую регистрируют ЭМАП или ПЭП преобразователями 1 и по амплитуде и поляризации трансформируемой ультразвуковой волны и переменной составляющей рассеянного магнитного потока судят о глубине, ориентации и раскрытии несплошности.When the surface of the diagnosed OK interacts with the radiation pulse of
Изменяя взаимное расположение преобразователей 1 и световодов 7, осуществляют диагностику приповерхностных дефектов любой конфигурации.Changing the relative position of the
Способ весьма эффективен в практическом применении, так как он позволяет увеличить ресурс ЭМАП за счет обеспечения увеличенного зазора между ЭМАП и ОК, а также обнаруживать дефекты, которые другими способами не обнаруживаются или их обнаружение существенно затруднено.The method is very effective in practical application, since it allows you to increase the EMAT resource by providing an increased gap between the EMAT and OK, as well as detect defects that are not detected by other methods or their detection is substantially difficult.
Источники информацииSources of information
1. Патент РФ №2146363 Способ ультразвуковой дефектоскопии цилиндрических изделий и устройство для его осуществления.1. RF patent No. 2146363 A method for ultrasonic inspection of cylindrical products and a device for its implementation.
2. Н.П.Алешин, В.Е.Белый, А.Х. Вопилкин и др. Методы акустического контроля металлов. М.: Машиностроение, 1989 г.2. N.P. Aleshin, V.E.Bely, A.Kh. Vopilkin et al. Methods of acoustic control of metals. M .: Engineering, 1989
3. Патент США №4541280 от 17.10.1985 г.3. US patent No. 4541280 from 10.17.1985
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2003136053/28A RU2262689C1 (en) | 2003-12-16 | 2003-12-16 | Method and device for testing rolled stock |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2003136053/28A RU2262689C1 (en) | 2003-12-16 | 2003-12-16 | Method and device for testing rolled stock |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2003136053A RU2003136053A (en) | 2005-06-27 |
| RU2262689C1 true RU2262689C1 (en) | 2005-10-20 |
Family
ID=35836292
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2003136053/28A RU2262689C1 (en) | 2003-12-16 | 2003-12-16 | Method and device for testing rolled stock |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2262689C1 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2427906C2 (en) * | 2008-12-30 | 2011-08-27 | Общество с ограниченной ответственностью "ПА-Инжиниринг" | Method to detect and identify metal items |
| WO2017135841A1 (en) * | 2016-02-05 | 2017-08-10 | Алексей Михайлович КАШИН | Method for ultrasonic testing of surface and subsurface defects in metal production, and device for implementing same |
| RU2651431C1 (en) * | 2015-08-20 | 2018-04-19 | Алексей Михайлович Кашин | Method of industrial ultrasound diagnostics of vertically oriented defects of prismatic metal products and device for its implementation |
| DE112016006237T5 (en) | 2016-01-15 | 2018-10-18 | Aleksey Mihaylovich Kashin | Ultrasonic testing of a cast strand |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4541280A (en) * | 1982-12-28 | 1985-09-17 | Canadian Patents & Development Ltd. | Efficient laser generation of surface acoustic waves |
| US4777824A (en) * | 1987-06-25 | 1988-10-18 | Magnasonics, Inc. | Electromagnetic acoustic transducer |
| RU2006855C1 (en) * | 1991-06-20 | 1994-01-30 | Физико-технический институт со специальным конструкторским бюро и опытным производством Уральского отделения РАН | Method of testing articles using acoustic emission |
| US5894092A (en) * | 1996-09-27 | 1999-04-13 | Industrial Quality, Inc. | Method and system for obtaining near-surface characteristics of materials using ultrasonic Rayleigh waves |
-
2003
- 2003-12-16 RU RU2003136053/28A patent/RU2262689C1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4541280A (en) * | 1982-12-28 | 1985-09-17 | Canadian Patents & Development Ltd. | Efficient laser generation of surface acoustic waves |
| US4777824A (en) * | 1987-06-25 | 1988-10-18 | Magnasonics, Inc. | Electromagnetic acoustic transducer |
| RU2006855C1 (en) * | 1991-06-20 | 1994-01-30 | Физико-технический институт со специальным конструкторским бюро и опытным производством Уральского отделения РАН | Method of testing articles using acoustic emission |
| US5894092A (en) * | 1996-09-27 | 1999-04-13 | Industrial Quality, Inc. | Method and system for obtaining near-surface characteristics of materials using ultrasonic Rayleigh waves |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2427906C2 (en) * | 2008-12-30 | 2011-08-27 | Общество с ограниченной ответственностью "ПА-Инжиниринг" | Method to detect and identify metal items |
| RU2651431C1 (en) * | 2015-08-20 | 2018-04-19 | Алексей Михайлович Кашин | Method of industrial ultrasound diagnostics of vertically oriented defects of prismatic metal products and device for its implementation |
| DE112016006237T5 (en) | 2016-01-15 | 2018-10-18 | Aleksey Mihaylovich Kashin | Ultrasonic testing of a cast strand |
| WO2017135841A1 (en) * | 2016-02-05 | 2017-08-10 | Алексей Михайлович КАШИН | Method for ultrasonic testing of surface and subsurface defects in metal production, and device for implementing same |
| RU2644438C1 (en) * | 2016-02-05 | 2018-02-12 | Алексей Михайлович Кашин | Method of ultrasonic controlling surface and subsurface defects of metal products and device for its implementation |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2003136053A (en) | 2005-06-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7278315B1 (en) | Laser-ultrasonic detection of subsurface defects in processed metals | |
| US6945114B2 (en) | Laser-air, hybrid, ultrasonic testing of railroad tracks | |
| Wakata et al. | Defect detection of concrete in infrastructure based on Rayleigh wave propagation generated by laser-induced plasma shock waves | |
| Hernandez-Valle et al. | Laser ultrasonic characterisation of branched surface-breaking defects | |
| JP5607454B2 (en) | Method and system for detecting defects in a welded structure using pattern matching | |
| US20060201253A1 (en) | System for non-contact interrogation of railroad axles using laser-based ultrasonic inspection | |
| CN104960546A (en) | Flaw detecting car for inspecting steel rails of high-speed rail | |
| JP2002296244A (en) | Method and apparatus for diagnosing concrete structure | |
| Dixon et al. | Inspection of rail track head surfaces using electromagnetic acoustic transducers (EMATs) | |
| Hayashi | High-speed non-contact defect imaging for a plate-like structure | |
| Ng et al. | A novel laser-based duffing oscillator system to identify weak ultrasonic guided wave signals related to rail defects | |
| Kou et al. | A bi-grating laser acoustic spectrum method for small surface-breaking crack imaging and depth evaluation | |
| Masurkar et al. | Design of an innovative and self-adaptive-smart algorithm to investigate the structural integrity of a rail track using Rayleigh waves emitted and sensed by a fully non-contact laser transduction system | |
| Cavuto et al. | FEM based design of experiment for train wheelset diagnostics by laser ultrasonics | |
| Nomura et al. | Study on non-contact measurement method of resistance spot weld nugget diameter using laser ultrasonic technique | |
| RU2480741C1 (en) | Method of nondestructive check of units in railway car trolleys and device for its realisation | |
| RU2262689C1 (en) | Method and device for testing rolled stock | |
| JP2001021542A (en) | Measuring of weld line transverse crack defect length | |
| JP4410037B2 (en) | Ultrasonic flaw detection method and ultrasonic flaw detection apparatus | |
| JP2007101329A (en) | Weld penetration depth exploration method and weld penetration depth exploration device | |
| JP6173636B1 (en) | Ultrasonic inspection method and ultrasonic inspection apparatus | |
| JP5285845B2 (en) | Defect detection apparatus and defect detection method | |
| JP2006300634A (en) | Ultrasound propagation imaging method and apparatus | |
| CN115647591A (en) | Laser precision spot welding quality detection device and method based on annular light excitation ultrasound | |
| Kotyaev et al. | Laser-based non-destructive detection of inner flaws in concrete with the use of lamb waves |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC4A | Invention patent assignment |
Effective date: 20070125 |
|
| PC4A | Invention patent assignment |
Effective date: 20080828 |
|
| QB4A | Licence on use of patent |
Effective date: 20090810 |
|
| QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE Effective date: 20150130 |