+7 (903) 799-86-55

Высокоэффективный ультразвуковой контроль листового проката для машиностроения и судостроения



Описаны основные принципы и технические решения, позволившие создать автоматизированную ультра­звуковую установку нового поколения ДУЭТ-5, предназначенную для сплош­ного контроля толстолистового про­ката с высокой чувствительностью и достоверностью. Представлен опыт промышленной эксплуатации этой установки в непрерывном потоке про­катного стана "3600".

Об авторе

 Веревкин Владимир Михайлович 

 

Веревкин Владимир Михайлович 

 Директор ООО "РИСОН", кандидат техн. наук, старший научный сотруд­ник Лаборатории электроакустики им. чл.-корр. АН СССР проф. С. Я. Со­колова. Работает в Лаборатории с 1949 г. Ученик С. Я. Соколова и один из создателей серий установок УЗУЛ и ДУЭТ. Лауреат Премии и медали "Рентген-Соколов" 1998г.

Научные интересы - методы и средства промышленного автоматизированного ультразвукового контроля качества листового проката.

 

 

 

Впервые в мире проблема сплошного ультразвукового контроля (УЗК) листового проката была решена Лабораторией электроакустики им. чл.-корр. АН СССР проф. С. Я. Соколова (Ленин­град, ЛЭТИ) в конце пятидесятых годов. А в 1961 г. в Нижнем Тагиле на НТМК стал успешно работать и промышленный дефектоскоп для УЗК толстолистового проката (ТЛП) УЗУЛ-01, созданный совместно Ла­бораторией и металлургическим комбинатом. Впоследствии серия подобных установок помогла метал­лургам страны существенно улуч­шить технологические процессы производства листовой стали.

  Коллектив разработчиков дефектоскопа ДУЭТ-5

Коллектив разработчиков дефектоскопа ДУЭТ-5, сотрудники Лаборатории электроакустики Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета

Изобретение эхо-сквозного метода УЗК и создание на его основе серии установок ДУЭТ-5 позволило металлургии СССР уже в семидесятые годы выпускать действительно высококачественный листовой прокат. Неоценимую помощь и поддержку в этом отечественной промышленности и Лаборатории оказали ЦНИИ КМ "Прометей" (Ленинград) и ЦНИИЧЕРМЕТ (Москва).

Установка ДУЭТ-5 в цехе

 Установка ДУЭТ-5 в цехе

 Пропускная способность установок ДУЭТ была сравнительно невелика - до 100 тыс. тонн проката в год. С учетом потреб­ностей промышленных предприятий специально организованная фирма "РИСОН" разработала и изготовила установку нового поколения ДУЭТ-5. Ее производительность по сравнению с про­изводительностью предыдущих установок увеличена в 20 раз и доведена до 2 млн. тонн проката в год. Дефектоскоп ДУЭТ-5 введен в эксплуатацию и прошел государственную метрологи­ческую аттестацию в 1998 г. на ОАО "Меткомбинат АЗОВСТАЛЬ" (г. Мариуполь, Украина). Он представляет собой многоканальную иммерсионную ультразвуковую систему экспертного уровня с высокими эффективностью и достоверностью контроля. Неудобства, обусловленные иммерси­онным акустическим контактом, несравнимы по значимости с достигнутым уровнем технических параметров и характеристик системы. ДУЭТ-5 позволяет не предъявлять каких-либо особых требований к состоянию поверхностей ТЛП, а также к качеству технической воды, используе­мой в иммерсионной ванне. Влага с листов удаляется после контроля с помощью кордовых и воздушных водосгонов не более, чем за минуту, поэтому коррозия и потеря товарного вида про­ката исключены.

Иммерсионная ванна установки длиной 28,8 м встроена в участок специализированного (заглубляющего лист) рольганга, заменившего собой часть обычного цехово­го. Уровень роликов этого рольганга плавно заглубляется к центру ванны, где расположена акустическая система уста­новки. Пройдя над торцевым бортом ванны и опустившись к акустической системе, раскат оказывается погруженным в воду ванны на глубину 100- 120 мм. После УЗК, раскат поднимается по рольгангу вверх и уходит с участка УЗК над вторым торцевым бортом ванны. Применение такого роль­ганга позволило не иметь каких-либо перегрузочных меха­низмов и транспортировать ТЛП без какого-либо изменения его скорости. Прокат может идти непрерывным потоком, с расстояниями между листами 0,2-0,5 м, что не снижает темпа работы цеха, даже когда за сутки через участок УЗК проходит до 1000 тридцатиметровых раскатов.

Для большей надежности акустических контактов и уменьшения влияния волнообразо­вания в установке используется также локаль­ный подъем уровня воды в зоне акустической системы, который обеспечивает специальная водоподъемная камера. Устройства, подобные этому, ранее не применялись в ультразвуковой дефектоскопии.

Конструкция акустического узла позволяет, при по­мощи электроподъемного механизма, достаточно быстро поднимать акустическую систему из рабочего положения в положение, удобное для осмотра и проведения профилак­тических работ как с датчиками, так и с электронными бло­ками, размещенными в ее корпусе. Время, затрачиваемое на подъем акустической системы, так же как и на возврат ее в рабочее положение, не превышает 2 мин.

В комплексе ДУЭТ-5 предусмотрены уст­ройства контроля габаритов раскатов и надежные механические защиты узла акустической системы.

ВЫСОКАЯ ДОСТОВЕРНОСТЬ ВЫЯВЛЕНИЯ НЕСПЛОШНОСТЕЙ

  ВЫСОКАЯ ДОСТОВЕРНОСТЬ ВЫЯВЛЕНИЯ НЕСПЛОШНОСТЕЙ

В установке ДУЭТ-5 высокая и стабильная чувстви­тельность достигнута благодаря иммерсионному способу ввода и приема ультразвука, а высокая достоверность конт­роля обеспечена применением относительных измерений и трех методов контроля (эхо-сквозного, многократно-теневого, теневого) как одновременно, так и в любом их сочетании. В качестве датчиков используются надежные пьезокварцевые преобразователи, хорошо зарекомендовавшие себя в экстре­мальных условиях металлургического производства благо­даря присущим им прочности и стабильности. (Возможна комплектация установок ДУЭТ пьезокерамическими датчика­ми). Реальный разброс чувствительностей датчиков компен­сируется на программном уровне путем использования зна­чений амплитуд прямых "водных" сигналов, запись которых производится аппаратурой непосредственно перед началом контроля каждого листа.

Повышению достоверности контроля способствует учет затухания ультразвука особенно при прозвучивании проката толщиной 30 ч 60 мм. Оператору-дефектоскописту предоставляется информация о том, при помощи какого метода наиболее уверенно была обнаружена конкретная несплошность. Это имеет существенное значение при клас­сификации несплошностей, поскольку используемые методы контроля имеют различную информативную способность при выявлении дефектов с разной макроструктурой.

Впервые предусмотрен режим съема принятых сигналов с максимальной реализуе­мой чувствительностью.

При этом в каждой точке прозвучивания в цифровой форме реги­стрируются амплитуды всех сигналов, включая сигналы от структурных обра­зований в металле. Разбраковка ТЛП производится практически одномо­ментно, сразу после прохождения рас­ката (листа) через акустическую сис­тему. Кроме того, впоследствии, неза­висимо от срока давности и не проводя повторные "прогоны" раската через акустическую систему дефектоскопа, оператор имеет возможность проана­лизировать информацию об этом рас­кате. Анализ позволяет: применять различные комбинации методов УЗК; задавать различные значения уров­ней дефектоотметки по каждому из них; обрабатывать дефектограммы в соответствии с различными стандар­тами УЗК. Становятся возможными достоверная сортировка ТЛП с малой вероятностью недобраковки и пере­браковки, а также оценка соответст­вия между различными стандартами.

Участок дефектограммы раската, выведенный на экран монитора при различных уровнях дефектоотметки

Участок дефектограммы раската, выведенный на экран монитора при различных уровнях дефектоотметки

Отмеченные возможнос­ти очень полезны для продаж проката странам с разными стандартами, для корректи­ровки технологии производ­ства ТЛП, исследовательских целей и для экспертной рабо­ты при рекламациях на ТЛП.

ПОЛНАЯ АВТОМАТИЗАЦИЯ КОНТРОЛЯ

Согласованную работу механических уст­ройств установки ДУЭТ-5  обеспечивает комплекс средств автоматики, который, среди прочих функций, выполняет такие, как: обеспечение безаварийного прохождения раскатов и листов на участке ультразвукового контроля; управление работой систем водоснабжения, водооборота и очистки листов; поддержание уровня подъема воды в водоподъемной камере; контроль тем­пературы и уровня воды в иммерсионной ванне; контроль герметичности акустических узлов.

Информационно-вычислительный комплекс (ИВК) установки включает в себя системы сбора, обработки, отображения и хранения информации, позволяющие полностью автоматизировать процесс контроля раскатов и предоставляющие оператору исчерпывающую и наглядную информацию о результатах этого контроля, а также о состоянии различных узлов дефектоскопа.

ИВК представляет собой гибкую, легко наращивае­мую локальную информационную сеть. В ней осуществля­ется формирование дефектограммы и ее отображение на экране одной из рабочих станций синхронно с прохожде­нием раската через акустическую систему. ИВК ведет архив дефектограмм и протоколов контроля всех прошедших че­рез установку раскатов, поддерживает базу данных резуль­татов технического тестирования установки, а также авто­матизирует процесс формирования и печати служебной документации. На случай внезапного выключения цехового электропитания аппаратура дефектоскопа снабжена автоматическими системами беспере­бойного питания и резервного копиро­вания информации.

ПРОСТОТА И УДОБСТВО ЭКСПЛУАТАЦИИ

Аппаратура дефектоскопа на­ходится в специальной аппаратной, непосредственно около зоны УЗК це­хового рольганга. Контроль больших партий раскатов с одинаковыми пара­метрами УЗК может проводиться пол­ностью в автоматическом режиме, без участия операторов. Снятые дефектограммы попадают в специальный архив, организованный на сервере установки, а информация о них авто­матически заносится в базу данных дефектограмм. Впоследствии, в лю­бое время, оператор может провести подробный анализ любой из снятых дефектограмм на экране рабочей станции, предназначенной для рабо­ты с ними. Специальное программное обеспечение позволяет выполнять все необходимые операции по обра­ботке и распечатке на лазерном принтере дефектограмм в соответствии с различными стандартами качества.

При контроле малых партий ТЛП, для которых нужен УЗК с раз­личными параметрами, оператор упра­вляет процессом контроля с помощью пульта управления, рядом с которым расположена рабочая станция съема дефектограмм. Это позволяет оператору оперативно менять, при необходимости, параметры УЗК. Одновременно с процессом контроля ТЛП дефектоскоп дает возможность работать с архивными дефектограммами сразу нескольким операторам с помощью подключенных к локальной сети рабочих станций.

По оценкам различных специалистов в области НК, представителей металлургических предприятий России, Украины и других госу­дарств, а также по результатам украинской государственной аттестации, проводившейся на ОАО "Меткомбинат АЗОВСТАЛЬ" в октябре 1998 года, комплекс ДУЭТ-5 обладает лучшей сово­купностью характеристик, чем у других извест­ных дефектоскопов для УЗК ТЛП.

Успешное использование установки ДУЭТ-5 позволило ОАО "Меткомбинат АЗОВСТАЛЬ" при­нимать заказы на производство и поставку ТЛП в страны с разными стандартами на УЗК и сде­лало комбинат одним из основных поставщиков проката гарантированного качества на мировом рынке. Благодаря ДУЭТ^, предприятие выпус­кает ТЛП по 28 сертификатам стран мира (Великобритании, Германии, Канады, Норвегии, Рос­сии, США, Франции, Японии и других).

Экран рабочей станции в режиме подробного анализа дефектограммы раската

 Экран рабочей станции в режиме подробного анализа дефектограммы раската

Экран рабочей станции в режиме съема дефектограмм раската в реальном времени

 Экран рабочей станции в режиме съема дефектограмм раската в реальном времени

Экран рабочей станции в режиме тестирования различных узлов установки

Экран рабочей станции в режиме тестирования различных узлов установки

 

ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ И ХАРАКТЕРИСТИКИ УСТАНОВКИ ДУЭТ-S

ПАРАМЕТРЫ КОНТРОЛИРУЕМЫХ РАСКАТОВ И ЛИСТОВ

Ширина листов………………………………………………….до 3600 мм

Толщина листов……………………………………..…………6 ч 60 мм

Длина листов……………………………………………………до 30000 мм

Серповидность листа………………………………………….не ограничивается

Коробоватость и волнистость листов……………………….не более 12 мм/м

Требования к качеству поверхностей ТЛП………………..не предъявляются

Температура поверхностей до УЗК....................................не выше 150° С

ПАРАМЕТРЫ УЗК И ПРОЧИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Плотность…………………. сплошной контроль с перекры­тием по сетке 10 X 10 мм между центрами прозвучивания

Ширина прикромочных зон негарантируемой чувствительности…………..не более 10 мм

Неконтролируемые приповерхностные зоны для эхо-сквозного метода…не более 0,8 мм

Основные частоты спектра ультразвуковых импульсов……………………2,4 ч 3,0 МГц

Минимальная эквивалентная площадь обнаруживаемой несплошности..5 мм2

Диапазон чувствительностей:

эхо-сквозной (ЭС) метод………………………………………………………….1 ч 31 дБ

многократно-теневой (МТ) метод……………………………………………….1 ч 31 дБ

теневой (Т) метод………………………………………………………………….6 ч 31 дБ

Шаг установки чувствительностей……………………………………………..1 дБ

Акустическая база (расстояние излучатель-приемник)……………………..200 мм

Количество акусто-электронных каналов……………………………………...384

Скорость движения ТЛП при УЗК………………………………………………. м/с

Результаты контроля ............................................. дефектограмма, сертификат на лист, протокол контроля, запись в базу данных

Реализуемые стандарты………………………………………………………....ГОСТ 22727-88,

ASTM, SEL072,

"Норма АЗОВСТАЛЬ"

Иммерсионная жидкость…………………………………………………..техническая вода оборотного цикла

Диапазон температур иммерсионной жидкости……………………………….......5 ч 60° С

Пропускная способность……………………………………………………….. 2 000 000 тонн проката в год

 

Благодарим журнал "В Мире НК" за любезно предоставленную информацию http://www.ndtworld.com

Возврат к списку