Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Методы контроля и диагностика в машиностроении

Диссертационная работа:

Тихонов Дмитрий Сергеевич. Разработка методов и аппаратуры для ультразвуковой дефектометрии сварных соединений трубопроводов АЭС : диссертация ... кандидата технических наук : 05.02.11 / Тихонов Дмитрий Сергеевич; [Место защиты: Центр. науч.-исслед. ин-т технологии машиностроения].- Москва, 2007.- 177 с.: ил. РГБ ОД, 61 07-5/4932

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

ВВЕДЕНИЕ 4

1. МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАЗМЕРОВ ДЕФЕКТОВ ПО ДАННЫМ УЛЬТРАЗВУКОВОГО НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ (ОБЗОР) 15

1.1. МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАЗМЕРОВ ДЕФЕКТОВ , 15

1.2. АМПЛИТУДНЫЕ МЕТОДЫ ОЦЕНКИ РАЗМЕРОВ И ФОРМЫ ДЕФЕКТОВ 16

1.3. ДИФФРАКЦИОННО-ВРЕМЕННОЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЫСОТЫ ДЕФЕКТОВ 19

1.4. МЕТОДЫ СИНТЕЗИРОВАННОЙ АПЕРТУРЫ 1.4.1. Алгоритм SAFT. 21

1.4.2. Алгоритм SAFT для фазированных антенных решеток. 23

1.4.3. Использование гибких фазированных антенных решеток 25

1.5. МЕТОД АКУСТИЧЕСКОЙ ГОЛОГРАФИИ И SAFT в ФУРЬЕ ОБЛАСТИ 26

1.5.1. Метод угловых спектров 27

1.5.2. Обобщенная акустическая голография 28

1.5.3. Метод проекции в спектральном пространстве 28

1.5.4. Алгоритмы сверхразрешения

1.6. СВОЙСТВА КОГЕРЕНТНЫХ ИЗОБРАЖЕНИЙ 33

1.7. ЦЕЛЬ и ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ 36

1.8. Выводы 37

2. ПОЛУЧЕНИЕ КОГЕРЕНТНЫХ ИЗОБРАЖЕНИЙ ДЕФЕКТОВ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ УСЛОВИЯХ РЕГИСТРАЦИИ ДАННЫХ 39

2.1. ВОССТАНОВЛЕНИЕ ИЗОБРАЖЕНИЙ ДЕФЕКТОВ ПО ДАННЫМ, АРЕГИСТРИРОВАННЫМ НА НЕПЛОСКОЙ ПОВЕРХНОСТИ 39

2.1.1. Влияние неровности поверхности объекта контроля на восстановленное изображение 39

Неровности периодического типа 40

Модельные эксперименты 43

2.1.2. Алгоритмы коррекции акустических голограмм 47

Коррекция фазы голограмм 47

Коррекция фазы спектра голограмм 48

2.1.3. Восстановление изображений дефектов при регистрации данных по замкнутой линии 50

Два алгоритма восстановления изображений 50

Результаты численных экспериментов 55

Результаты модельных экспериментов 56

2.2. АЛГОРИТМЫ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЙ ДЕФЕКТОВ МЕТОДОМ ПРОЕКЦИИ В СПЕКТРАЛЬНОМ

ПРОСТРАНСТВЕ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ТРАНСФОРМИРОВАННЫХ И ЗЕРКАЛЬНО ОТРАЖЕННЫХ ВОЛН 60

2.2.1. Восстановление изображений при использовании трансформированных на дефекте волн 61

2.2.2. Восстановление изображений при использовании волн, отраженных от границ объекта контроля 63

2.2.3. Объединение изображений 64

2.2.4. Восстановление изображений вертикальных трещин 66

Модельные эксперименты 69

2.2.5. Объединение изображений для определения размеров и формы моделей дефектов 73

2.3. Выводы 77

3. ОСНОВНЫЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ ПРИНЦИПЫ И АППАРАТНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО УЛЬТРАЗВУКОВОГО КОНТРОЛЯ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ С ВИЗУАЛИЗАЦИЕЙ ДЕФЕКТОВ .79

3.1. ОСНОВНЫЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ СИСТЕМ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО КОНТРОЛЯ С ВИЗУАЛИЗАЦИЕЙ ДЕФЕКТОВ 80

3.2. КАЛИБРОВКА ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ 84

3.3. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ АНАЛИЗА ИЗОБРАЖЕНИЙ ДЕФЕКТОВ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ 3.4. СИСТЕМА АВТОМАТИЗИРОВАННОГО УЛЬТРАЗВУКОВОГО КОНТРОЛЯ АВГУР пятого ПОКОЛЕНИЯ 104

3.5. Выводы 114

3 4. МЕТОДИКИ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО УЛЬТРАЗВУКОВОГО КОНТРОЛЯ 115

4.1. МЕТОДИКА АУЗК КОЛЬЦЕВЫХ СС АУСТЕНИТНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ ДУ300 115

4.2. МЕТОДИКИ АУЗК КОЛЬЦЕВЫХ И ПРОДОЛЬНЫХ СС ПЕРЛИТНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ БОЛЬШОГО ДИАМЕТРА И ТОЛЩИНЫ 130

4.3. МЕТОДИКИ АУЗК АУСТЕНИТНЫХ И КОМПОЗИТНЫХ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ БОЛЬШОЙ ТОЛЩИНЫ 139

4.4. МЕТОДИКИ АУЗК ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ КОНТРОЛЯ 143

4.5. Выводы 150

5. ЗАКЛЮЧЕНИЕ 152

5.1. ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ 152

5.2. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ РАБОТЫ 156

5.3. ПЕРСПЕКТИВЫ ДАЛЬНЕЙШИХ ИССЛЕДОВАНИЙ 158

ПРИЛОЖЕНИЕ 1.МЕТОДИКИ АУЗК С ПРИМЕНЕНИЕМ СИСТЕМ АВГУР.159

ПРИЛОЖЕНИЕ 2.СЕРТИФИКАТЫ ТИПА СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ СИСТЕМ СЕРИИ АВГУР 161

ПРИЛОЖЕНИЕ 3.ОПИСАНИЕ И ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СИСТЕМЫ АВГУР 5.2 162

НАЗНАЧЕНИЕ И ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ 162

ОПИСАНИЕ 162

ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ 162

ЛИТЕРАТУРА 164 

Введение к работе:

В последнее время среди задач эксплуатационного неразрушающего контроля промышленного оборудования атомных электростанций (АЭС) и других промышленных объектов России всё более актуальной становится задача точного определения характеристик обнаруженных различными методами не-сплошностей. Потребность обоснованного продления ресурса работающего оборудования, а также проблемы избыточного консерватизма существующих норм контроля, ориентированных на традиционные устаревающие методы диагностики, требуют получения достоверной информации не только о наличии или отсутствии несплошностей, но и об их реальных размерах, точном месте локализации, ориентации и типе.

Наиболее перспективными методами неразрушающего контроля оборудования, способными предоставить необходимую информацию о дефекте, являются компьютерные методы визуализации данных ультразвукового (УЗ) контроля (УЗК), среди которых наиболее точными являются когерентные вычислительные методы формирования трёхмерных изображений несплошностей. За последние четыре десятилетия, благодаря трудам отечественных и зарубежных ученых таких как, например, Буров В.А., Горюнов А.А., Сасковец А.В., Бадалян В.Г., Базулин Е.Г., Качанов В.К., Осетров А.В., Самокрутов А.А., Шевалдыкин В.Г., Certo М., Devaney A.J., Gallagher N.C., Ermert Н., Hildebrand В.P., Langenberg K.J., Porter R.P., Schmitz V., Wustenberg H. созданы физико-технические основы методологии формирования акустических изображений с высокой фронтальной и лучевой разрешающей способностью, повышенным отношением сигнал/шум, расширенным динамическим диапазоном. В связи с бурным развитием вычислительной, информационной и визуализационной техники, созданы также широчайшие возможности обработки, хранения и представления данных контроля.

Когерентные методы ультразвуковой визуализации несплошностей вывели контроль на существенно более высокий информационный уровень и открыли принципиально новые возможности для решения задачи дефектометрии сварных соединений, т.е. задачи определения реальных размеров существующих дефектов.

Однако практическое применение когерентных методов визуализации ультразвуковых данных контроля ограничивается как несовершенством алгоритмов обработки данных для некоторых типовых схем прозвучивания, недостаточной проработанностью методологии анализа изображений, так и неточностью учета параметров пьезоэлектрических преобразователей (ПЭП), влиянием неровностей поверхности объекта контроля, наличием неучтенных способов формирования эхосигналов, теневых конфигураций дефектов и т.д. Все эти факторы приводят к снижению точности определения параметров отражателей. Без учета и корректировки их влияния невозможно достичь основной цели данной работы - перехода от ультразвуковой дефектоскопии к ультразвуковой дефектометрии ответственных сварных соединений трубопроводов АЭС. Настоящая диссертация посвящена разработке новых алгоритмов получения когерентных изображений дефектов, созданию и внедрению аппаратуры и методов проведения контроля, учитывающих влияние указанных факторов и обеспечивающих высокую точность определения размеров несплошностей.

Достижение поставленной цели обеспечивалось выполнением работ в следующих направлениях:

- анализ существующих методов регистрации, обработки и визуализации данных УЗК с точки зрения возможностей определения размеров дефектов;

- разработка алгоритмов обработки и анализа данных, обеспечивающих снижение влияния факторов, ограничивающих точность и достоверность определения размеров несплошностей;

- разработка алгоритмов коррекции фазы искаженных неровностями поверхности голограмм;

- разработка алгоритмов получения когерентных изображений дефектов по данным, образованным трансформированными на дефекте волнами, а также волнами, отраженными от границ объекта контроля;

- разработка алгоритма и программы калибровки ПЭП, данные которых используются для когерентной обработки в системе автоматизированного ультразвукового контроля (АУЗК);

- экспериментальные исследования разработанных методов на образцах с искусственными отражателями и реальными дефектами;

- разработка и внедрение аппаратуры и методов АУЗК сварных соединений различного типа и основного металла с использованием разработанных алгоритмов;

- экспериментальное и расчетное подтверждение соответствия разработанного методического обеспечения требованиям по выявляемости дефектов и погрешности определения их размеров.

Основные результаты работы докладывались и обсуждались на:

XIV конференции «Методы и средства повышения информативности и достоверности результатов ультразвукового контроля сварных конструкций», г. Санкт-Петербург, 14-16 октября 1992 г.;

XV Российской научно-технической конференции «Неразрушающий контроль и диагностика», г. Москва, 28 июня - 2 июля 1999 г.;

XVI Российской научно-технической конференции «Неразрушающий контроль и диагностика», г. Санкт-Петербург, 9-12 сентября 2002 г.;

8th European Conference on Nondestructive Testing, Barcelona (Spain), June 17-21, 2002 г.;

XVII Российской научно-технической конференции «Неразрушающий контроль и диагностика», г. Екатеринбург, 5-11 сентября 2005 г.;

-Седьмой международный семинар по горизонтальным парогенераторам ФГУП ОКБ «Гидропресс», г. Подольск, Россия, 3-5 октября 2006 г.

Шестой международной выставке и конференции «Неразрушающий контроль и техническая диагностика в промышленности», г. Москва 15-17 мая 2007 г.

Основное содержание диссертации изложено в следующих работах:

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

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

3. Бадалян В.Г., Базулин Е.Г., Вопилкин А.Х., Григорьев М.В., Ломакин А.В., Стрелков Б.П., Тихонов Д.С, Штерн A.M. Возможность применения ультразвуковых компьютерных систем в атомной энергетике // Методы и средства повышения информативности и достоверности результатов ультразвукового контроля сварных конструкций: тезисы докладов XIV научно-технической конференции 14-16 октября 1992 г. - Санкт-Петербург, 1992. - С. 45.

4. Бадалян В.Г., Базулин Е.Г., Вопилкин А.Х., Тихонов Д.С. Новый метод получения изображений плоскостных дефектов при ультразвуковой многочастотной голографии // Методы и средства повышения информативности и достоверности результатов ультразвукового контроля сварных конструкций: тезисы докладов XIV научно-технической конференции 14-16 октября 1992 г. - Санкт-Петербург, 1992. - С. 58.

5. Бадалян В.Г., Базулин Е.Г., Бычков И.В., Вопилкин А.Х., Тихонов Д.С. Новый метод исследования и паспортизации акустических преобразователей ультразвукового неразрушающего контроля // Методы и средства повышения информативности и достоверности результатов ультразвукового контроля сварных конструкций: тезисы докладов XIV научно-технической конференции 14-16 октября 1992 г.- Санкт-Петербург, 1992. - С. 59.

6. Бадалян В.Г., Базулин Е.Г., Тихонов Д.С. Визуализация неоднородно-стей методом обобщенной многочастотной акустической голографии // Акустический журнал. - 1992. - Том 38. - Вып. 3. - С. 396-401.

7. Бадалян В.Г., Базулин Е.Г., Бычков И.В., Вопилкин А.Х., Каплун СМ., Ломакин А.В., Пентюк М.В., Рубен Е.А., Тихонов Д.С, Штерн A.M. Компьютерная система для исследования и паспортизации пьезопреобразова-телей ультразвукового неразрушающего контроля «Авгур 2.2» // Дефектоскопия. - 1993.-№ 2. - С. 43-49.

8. Бадалян В.Г., Базулин Е.Г, Бычков И.В., Вопилкин А.Х., Каплун СМ., Ломакин А.В., Пентюк М.В., Рубен Е.А., Тихонов Д.С, Штерн A.M. Система калибровки пьезоэлектрических преобразователей «Авгур 2.2» // Законодательная и прикладная метрология. -1993. - № 5. - С. 14-17.

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

10. Бадалян В.Г., Базулин Е.Г., Вопилкин А.Х., Каплун СМ., Ломакин А.В., Пентюк М.В., Рубен Е.А., Тихонов Д.С, Штерн A.M. Ультразвуковой компьютерный дефектоскоп «Авгур 3.1» // Дефектоскопия. -1993. - № 1. - С. 3-10.

11. Бадалян В.Г., Базулин Е.Г, Бычков И.В., Вопилкин А.Х., Каплун СМ., Ломакин А.В., Пентюк М.В., Рубен Е.А., Тихонов Д.С, Штерн A.M. Компьютерная система ультразвукового контроля с когерентной обработкой данных "Авгур 2.1" // Дефектоскопия. -1993. № 7. - С. 3-15.

12. Базулин Е.Г., Тихонов Д.С. Использование «задонных» эхоимпульсов для повышения информативности изображения дефектов, восстановленного по

-цифровым акустическим голограммам // Дефектоскопия. - 1993. - № 7. - С. 16 22.

13. Бадалян В.Г., Базулин Е.Г., Бычков И.В., Вопилкин А.Х. Каплун СМ., Ломакин А.В., Пентюк М.В., Рубен Е.А., Тихонов Д.С., Штерн A.M. Цифровой ультразвуковой дефектоскоп Авгур. - Патент на изобретение № 2130610 с приоритетом от 15.04.94.

14. Базулин Е.Г., Тихонов Д.С. Экспертная оценка типа и размеров дефекта с помощью когерентного ультразвукового дефектоскопа // Дефектоскопия. -1996.-№ 8. - С. 3-14.

15. Bougaenko S.E., Arefiev А.А., Strelkov В.Р., Arjaev A.I., Vopilkin A.K., Grebennikov D.V., Tikhonov D.S., Aladinsky V.V., Makhanev V. 0. Augur 4.2 ultrasonic system: features, reliability, application to on-site expert examination of primary circuit piping II European-American Workshop Determination of Reliability and Validation Methods of NDE. - June 18-20, 1997, Berlin (Germany), Paper No. 331. NDT.net. -1998, Vol. 3, Issue 4.

16. Бадалян В.Г., Вопилкин A.X., Панов А.Д., Тихонов Д.С. Новый подход к ультразвуковому неразрушающему контролю ответственных сварных соединений // Неразрушающий контроль и диагностика: тезисы докладов XV Российской научно-технической конференции 28 июня - 2 июля 1999 г. - Москва, 1999.-т. 1.-С.298.

17. Бадалян В.Г., Вопилкин А.Х., Гребенников В.В., Гребенников Д.В., Тихонов Д.С. Опыт применения ультразвуковых компьютерных систем с когерентной обработкой данных серии Авгур в атомной энергетике // Неразрушающий контроль и диагностика: тезисы докладов XV Российской научно-технической конференции 28 июня - 2 июля 1999 г. - Москва, 1999. - т. 1. 

18. Бадалян В.Г., Базулин Е.Г., Вопилкин А.Х., Тихонов Д.С. Ультразвуковая система «Авгур 4.2» с когерентной обработкой данных для экспертного

-10-контроля промышленного оборудования // Контроль. Диагностика. - 1999. - №

10.-С. 19-23.

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

20. Бадалян В.Г., Базулин Е.Г., Вопилкин А.Х., Тихонов Д.С, Применение методов сверхразрешения при экспертном контроле сварных швов трубопроводов АЭС // Дефектоскопия. - 2000 г. - № 1. - С. 58-65.

21. Tikhonov D., Voronkov V. Experience of Use of the Conventional and Expert Ultrasonic Testing of Welds of Rostov NPP Pipelines II 8th European Conference on NDT. - June 2002, Barcelona (Spain), 2002, Paper No. 447.

22. Базулин A.E., Кретов Е.Ф., Самарин П.Ф., Тихонов Д.С. Применение когерентных методов при УЗК цилиндрических заготовок большого диаметра // Неразрушающий контроль и диагностика: Тезисы докладов XVI Российской научно-технической конференции 9-12 сентября 2002 г. - Санкт-Петербург, 2002 г.

23. Гребенников В.В., Вопилкин А.Х., Гребенников Д.В., Бадалян В.Г., Тихонов Д.С. УЗК аустенитных сварных соединений: I. Применение многопа-раметровых методов для повышения эффективности. II. Новые возможности при применении автоматизированных систем // В мире неразрушающего контроля. - 2003. - № 1 (19). - С. 10-15.

24. Тихонов Д.С, Штерн A.M., Ромашкин СВ., Гордеев Ю.Л., Рубен Е.А. Пятое поколение систем автоматизированного ультразвукового контроля Авгур» // Неразрушающий контроль и диагностика: тезисы докладов XVII Российской научно-технической конференции 5-11 сентября 2005. - Екатеринбург, 2005 г. - С 92.

25. Вопилкин А.Х., Самарин П.Ф., Тихонов Д.С. Оборудование и методики автоматизированного ультразвукового контроля сварных швов приварки коллекторов к патрубкам парогенераторов ВВЭР-440 и ВВЭР-1000 // Седьмой семинар по горизонтальным парогенераторам ФГУП ОКБ «ГИДРОПРЕСС» 3-5 октября 2006 г. - Сборник трудов. - Подольск, 2006. - Статья № 58.

26. Гапанович В.А., Славинский З.М., Гурвич А.К, Вопилкин А.Х., Тихонов Д.С., Кононов Д.А. Система диагностики колес и осей колесных пар вагонов методом многоракурсной акустической голографии // В мире неразрушающего контроля. - 2006. - № 3 (33). - С. 5-Ю.

27. Тихонов Д.С. Основные этапы автоматизированного УЗК с определением размеров дефектов системами серии «АВГУР» // В мире неразрушающего контроля. - 2006. - № 3 (33). - С. 24-28.

28. Вопилкин А.Х., Кононов Д.А., Тихонов Д.С. Автоматизированная ультразвуковая система диагностики колёсных пар пассажирских вагонов // Неразрушающий контроль и техническая диагностика в промышленности: тезисы докладов 6-й Международной конференции. 15-17 мая 2007 г. - М.: Машиностроение-!, 2007. С. 30.

29. Вопилкин А.Х., Ромашкин СВ., Тихонов Д.С. Комплексная технология ультразвуковой диагностики трубопроводов, работающих под давлением // Неразрушающий контроль и техническая диагностика в промышленности: тезисы докладов 6-й Международной конференции. 15-17 мая 2007 г. - М.: Машиностроение-!, 2007. С. 118-119. 

Подобные работы
Ремизов Андрей Леонидович
Разработка методов и средств ультразвуковой дефектоскопии паяных строительных металлоконструкций толщиной 4 - 20мм
Левин Валерий Алексеевич
Разработка методов активного контроля геометрических параметров абразивных кругов с целью повышения точности и экономичности каландрования
Кареев Андрей Евгеньевич
Разработка методов обработки сигналов акустической эмиссии на основе кластерного анализа для повышения надежности контроля машиностроительных конструкций
Ушаков Валентин Михайлович
Развитие методов и разработка средств и способов ультразвукового контроля изделий с криволинейной поверхностью
Соколов Игорь Вячеславович
Разработка помехоустойчивых методов и средств многофункциональной ультразвуковой дефектоскопии сложноструктурных изделий
Круглова Екатерина Владимировна
Разработка и исследование методов радиографического контроля глубины дефектов сварных соединений
Пырков Игорь Владимирович
Разработка методов радиационного контроля протечки теплоносителя в воду парогенераторов АЭС с ВВЭР
Бакиров Мурат Баязитович
Разработка и применение методов и средств контроля состояния материалов на АЭС
Пляскин Александр Владиславович
Разработка методов расчета резервируемых структур и оптимизации запасных элементов оборудования АЭС
Белоусов Павел Анатольевич
Разработка и применение методов обнаружения изменения свойств и прогнозирования временных рядов в задачах диагностирования АЭС

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net