Удосконалення акустичних методів визначення типів та розмірів дефектів металоконструкцій

Abstract

Дисертація присвячена удосконаленню акустичних методів визначення типів та розмірів дефектів типу «порушення цілісності» металоконструкцій тривалої експлуатації. Виконано аналіз фактичного стану металоконструкції) довготривалої експлуатації і проблем, що виникають в процесі їх експлуатації, та методів контролю. Аналіз неруйнівних методів контролю для виявлення та визначення розмірів внутрішніх дефектів металоконструкцій показав, що ультразвукові методи контролю є найбільш інформативними, але потребують достатнього досвіду оператора для розшифрування результатів контролю. Для оцінки технічного стану металоконструкцій, виявлення порушень суцільності і визначення їх типу та розмірів, необхідно підвищити інформативність ультразвукового контролю та спростити процес прийняття рішень, шляхом використання ультразвукових фазованих решіток (УЗФР) та когерентної обробки результатів контролю. Проведено дослідження параметрів перетворювачів УЗФР, які забезпечують високу чутливість і підвищення продуктивності ультразвукового контролю для контролю металоконструкцій. Проведено експериментальне підтвердження теоретичних досліджень підвищення чутливості та інформативності контролю за допомогою УЗФР. Розроблено методику визначення роздільної здатності та чутливості УЗФР. Розроблено методику проведення експериментальних досліджень промислових об’єктів за допомогою розробленого методу контролю з УЗФР і методики виявлення та визначення типу дефектів порушення суцільності.

В первой главе выполнен анализ фактического состояния металлоконструкций долговременной эксплуатации и проблем, возникающих в процессе их эксплуатации, и методов контроля. Анализ неразрушающих методов контроля для выявления и определения размеров внутренних дефектов металлоконструкций показал, что ультразвуковые методы контроля являются наиболее информативными, но нуждаются достаточного опыта оператора для расшифровки результатов контроля. Для оценки технического состояния металлоконструкций, выявление нарушений целостности и определения их типа и размеров, необходимо повысить информативность ультразвукового контроля и упростить процесс принятия решений, путем использования ультразвуковых фазированных решеток (УЗФР) и когерентной обработки результатов контроля. Второй раздел посвящен исследованию параметров преобразователей УЗФР, которые обеспечивают высокую чувствительность и повышение производительности ультразвукового контроля объектов сложной формы, в т.ч. трубных изделий. Проведено исследование основных параметров УЗФР (количество элементов, расстояние между ними, временные задержки). С целью выбора параметров УЗФР, обеспечивающие наивысшую концентрацию ультразвуковой энергии, генерируемой преобразователем и распространяется в определенном направлении было выполнено графоаналитического исследования акустического поля преобразователей с УЗФР. Для определения характера влияния изменения количества пьезоэлементов в УЗФР на распределение ультразвуковой энергии проводились построение и исследование диаграммы направленности УЗФР. В третьем разделе проведено экспериментальное подтверждение теоретических исследований повышения чувствительности и информативности контроля с помощью УЗФР. Разработан и изготовлен модельный образец сварного соединения с типичными дефектами нарушения целостности, проведены экспериментальные исследования и определены диагностические признаки объемных и плоских дефектов. Разработана методика определения разрешения и чувствительности УЗФР. Для повышения информативности контроля металлоконструкций был предложен новый подход к ультразвуковому контролю с использованием УЗФР, результатом которого является получение и обработка двумерных изображений внутреннего объема изучаемого объекта, сформированные характеристики акустических изображений для классификации дефектов на плоские и объемные. В четвертом разделе представлена методика проведения экспериментальных исследований промышленных объектов с помощью разработанного метода контроля с УЗФР и методики выявления и определения типа дефектов нарушения целостности.

The thesis is devoted to improvement of acoustic methods for determining and real sizes of defects in long term operation metal constructic. The analysis of the actual state of the hardware operation their use, and methods of control were conducted. Analysis methods for internal defects of steel structures detection and determination showed that ultrasonic control methods are most informative, but require sufficient experience of the operator to decrypt test results. There is a need to improve ultrasonic testing information and simplify decisionmaking by using ultrasound phased arrays with coherent processing results and control to evaluate die technical condition of hardware, discontinuities detection and determine their type and size. Research options of ultrasonic phased array provide high sensitivity and improved performance for metal construction control. The experimental confirmation of theoretical studies sensitization and information content control through were held. The method of determining ultrasonic phased array resolution and sensitivity is proposed. The method of experimental studies of industrial facilities using the proposed method of control with ultrasonic phased array and methods of detection and determination of such defects discontinuity were developed.