|
DOI: 10.14489/td.2020.03.pp.004-019
Данилов В. Н., Воронкова Л. В.
НЕКОТОРЫЕ ОСОБЕННОСТИ УЛЬТРАЗВУКОВОГО КОНТРОЛЯ ОБЪЕКТОВ ИЗ ЧУГУНА С ПЛАСТИНЧАТЫМ И ШАРОВИДНЫМ ГРАФИТОМ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПРЯМЫХ ЛИНЕЙНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ С ФАЗИРОВАННЫМИ РЕШЕТКАМИ
(c. 4-19)
Аннотация. Проведено компьютерное моделирование акустических характеристик сигналов прямого линейного преобразователя с фазированной решеткой (ПФР) в чугуне с пластинчатым и шаровидным графитом, в процессе которого рассчитывалась форма акустических импульсов продольной волны, зависящая от пройденного волной расстояния и значения коэффициента затухания для различных моделей чугуна. К основным моделировавшимся характеристикам преобразователя относятся диаграмма направленности и изменение амплитуды сигнала вдоль акустической оси. Показано, что различие диаграмм направленности ПФР для чугуна с пластинчатым графитом разных моделей и стали обусловлено двумя факторами – существенно более низкими по сравнению со сталью скоростями продольных волн в чугуне и уменьшением в нем рабочей частоты вследствие затухания. При этом для чугуна с шаровидным графитом небольшое изменение ширины диаграмм обусловлено лишь меньшей скоростью продольных волн в чугуне по сравнению со сталью. Для чугуна с пластинчатым графитом модели 3 установлено явление нелинейного затухания, обусловленного понижением частоты максимума спектра сигнала при распространении продольной волны в чугуне с соответствующим уменьшением частотно-зависимого коэффициента затухания. Оценка нелинейности затухания для чугуна с шаровидным графитом показала, что она весьма мала. Установлено влияние на диаграммы направленности в чугуне расчета исходных задержек сигналов по скорости продольных волн в стали, убывающее с возрастанием расстояния фокусировки. Показано, что для чугуна с пластинчатым графитом возможны случаи, когда направленность излучения ПФР в чугун практически отсутствует.
Ключевые слова: чугун, пластинчатый графит, шаровидный графит, импульс, продольная волна, спектр сигнала, коэффициент затухания, линейный прямой преобразователь, фазированная решетка, диаграмма направленности, расстояние фокусировки, нелинейное затухание.
Danilov V. N., Voronkova L. V.
SOME FEATURES OF ULTRASONIC TESTING OF CAST IRON OBJECTS WITH FLAKE AND GLOBULAR GRAPHITE USING NORMAL LINEAR PROBES WITH PHASED ARRAYS
(pp. 4-19)
Abstract. Computer modelling of the acoustic characteristics of signals of direct normal probe with phased array (PFR) in the cast iron with flake and globular graphite was performed. As a result the form of acoustic pulses of a longitudinal wave, depending on the passed by wave distance and the values of attenuation coefficient for different models of cast iron was calculated. The main modeled characteristics of the probe include the directivity characteristic and the change in the amplitude of the signal along the acoustic axis. It is shown that the difference in the PFR directivity characteristics for cast iron with flake graphite of different models and steel is due to two factors – significantly lower longitudinal wave velocities in cast iron compared to steel and a decrease in its operating frequency due to attenuation. In this case, for cast iron with globular graphite, a small change in the width of the diagrams is due only to the lower speed of longitudinal waves in cast iron compared to steel. For cast iron with flake graphite model 3, the phenomenon of nonlinear attenuation due to a decrease in the frequency of the maximum of the signal spectrum during the propagation of a longitudinal wave in cast iron with a corresponding decrease in the frequency – dependent attenuation coefficient is established. Evaluation of the nonlinearity of attenuation for cast iron with globular graphite showed that it is very small. The influence of calculation of initial signal delays on the velocity of longitudinal waves in steel on the directivity characteristics in cast iron, decreasing with increasing focus distance, is established. It is shown that for cast iron with flake graphite there are cases when the direction of transmitting of PFR in cast iron is practically absent.
Keywords: cast iron, flake graphite, globular graphite, pulse, longitudinal wave, signal spectrum, attenuation coefficient, normal probe, phased array, directivity characteristic, focusing distance, nonlinear attenuation.
В. Н. Данилов, Л. В. Воронкова (АО «НПО «ЦНИИТМАШ», Москва, Россия) E-mail:
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
, E-mail:
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
V. N. Danilov, L. V. Voronkova (ROSATOM Scientific Centre of Russian Federation JSC RPA “CNIITMASH”, Moscow, Russia) E-mail:
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
, E-mail:
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
1. Справочник по чугунному литью / под ред. Н. Г. Гиршовича. Л.: Машиностроение, 1978. 758 с.
2. Воронкова Л. В. Контроль чугунных отливок ультразвуком. М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2006. 24 с.
3. Беляков А. И., Жуков А. А., Маццарелли Д., Беляков А. А. Производство отливок из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом. М.: Машиностроение, 2010. 672 – 693 с.
4. Данилов В. Н., Воронкова Л. В. Исследование влияния затухания упругих продольных волн в чугуне с пластинчатым графитом на характеристики сигналов при ультразвуковом контроле // Контроль. Диагностика. 2019. № 6. С. 18 – 33.
5. Данилов В. Н., Воронкова Л. В. Исследование возможностей ультразвукового контроля чугуна с пластинчатым графитом с использованием стандартных прямых преобразователей // Контроль. Диагностика. 2020. Т.23. № 1. С. 4 – 18.
6. Данилов В. Н., Воронкова Л. В. Исследование особенностей ультразвукового контроля чугуна с шаровидным графитом с использованием продольных упругих волн // Контроль. Диагностика. 2020. Т.23. № 2. С. 6 – 25.
7. Воронков И. В., Воронкова Л. В., Данилов В. Н. Преобразователи с фазированными решетками. М.: ИД «Спектр», 2013. 36 с.
8. Данилов В. Н., Воронкова Л. В. Основы теории и некоторые аспекты применения преобразователей с фазированными решетками. М.: ИД «Спектр», 2015. 155 с.
9. Данилов В. Н., Воронкова Л. В. Просто о преобразователях с фазированными решетками в ультразвуковом контроле. М.: ИД «Спектр», 2019. 136 с.
10. Verkooijen J., Boulavinov A. Sampling phased array – a new technique for ultrasonic signal processing and imaging // Insight. 2008. V. 50. No 3.
11. Robert S., Casula O., Neau G. Real-Time Inspektion of Complex Composite Structures with a Self-Adaptive Ultrasonic Technique // 18th WCNDT. 16 – 20 April 2012, Durban, South Africa. Durban, 2012.
12. Pain D., Drincwater B. Detection of fibre waveness using ultrasonic array scattering data. 18th WCNDT, 16 – 20 April 2012, Durban, South Africa. Durban, 2012.
13. Долматов Д. О., Седнев Д. А., Булавинов А. Н., Пинчук Р. В. Применение алгоритма расчета в частотной области для ультразвуковой томографии слоисто неоднородных сред с использованием матричных антенных решеток // Дефектоскопия. 2019. № 7. С. 11 – 19.
14. Базулин Е. Г., Авагян В. К. Использование псевдоортогональных сигналов для уменьшения уровня шума при проведении ультразвукового контроля материалов с большим затуханием // Дефектоскопия. 2019. № 8. С. 3 – 13.
15. Song W.-A., Yuan K.-Y., Chen Y.-F., Yan H.-M. Mechanikal Property Analysis with Ultrasonic Phased Array // 17 WCNDT, 25 – 28 Oct. 2008, Shanghai, China. Shanghai, 2008.
16. Неразрушающий контроль: справочник: в 8 т. Т. 3. Ультразвуковой контроль / И. Н. Ермолов, Ю. В. Ланге. 2-е изд., дораб. М.: Машиностроение, 2006. 864 с.
17. Данилов В. Н., Воронков И. В. Моделирование работы прямого преобразователя с фазированной решеткой в режиме излучения // Дефектоскопия. 2010. № 7. С. 3 – 17.
18. Дьяконов В. П. Справочник по алгоритмам и программам на языке бейсик для персональных ЭВМ. М.: Наука, 1989. 240 с.
19. ГОСТ 26266–90. Контроль неразрушающий. Преобразователи ультразвуковые. Общие технические требования. М.: Гос. ком. СССР по стандартизации и метрологии, 1991. 24 с.
1. Girshovich N. G. (Ed.) (1978). Iron Casting Handbook. Leningrad: Mashinostroenie. [in Russian language]
2. Voronkova L. V. (2006). Ultrasound control of cast iron castings. Moscow: Izdatel'stvo MGTU im. N. E. Baumana. [in Russian language]
3. Belyakov A. I., Zhukov A. A., Matstsarelli D., Belyakov A. A. (2010). Production of ductile iron castings with spherical graphite. Moscow: Mashinostroenie. [in Russian language]
4. Danilov V. N., Voronkova L. V. (2019). Investigation of the influence of attenuation of elastic longitudinal waves in cast iron with lamellar graphite on the characteristics of signals in ultrasonic testing. Kontrol'. Diagnostika, (6), pp. 18 – 33. [in Russian language] DOI: 10.14489/td.2019.06.pp.018-033
5. Danilov V. N., Voronkova L. V. (2020). Investigation of the possibilities of ultrasonic testing of lamellar cast iron using standard direct transducers. Kontrol'. Diagnostika, Vol. 23, (1), pp. 4 – 18 [in Russian language]
6. Danilov V. N., Voronkova L. V. Investigation of the features of ultrasonic testing of nodular cast iron using longitudinal elastic waves. Kontrol'. Diagnostika, Vol. 23, (2), pp. 6 – 25 [in Russian language]
7. Voronkov I. V., Voronkova L. V., Danilov V. N. (2013). Phased Array Converter. Moscow: ID «Spektr». [in Russian language]
8. Danilov V. N., Voronkova L. V. (2015). Fundamentals of the theory and some aspects of the application of transducers with phased arrays. Moscow: ID «Spektr». [in Russian language]
9. Danilov V. N., Voronkova L. V. (2019). Just about phased array transducers in ultrasonic testing. Moscow: ID «Spektr». [in Russian language]
10. Verkooijen J., Boulavinov A. (2008). Sampling phased array – a new technique for ultrasonic signal processing and imaging. Insight, Vol. 50, (3).
11. Robert S., Casula O., Neau G. (2012). Real-Time Inspektion of Complex Composite Structures with a Self-Adaptive Ultrasonic Technique. 18th World Conference on Non-Destructive Testing. Durban.
12. Pain D., Drincwater B. (2012). Detection of fibre waveness using ultrasonic array scattering data. 18th World Conference on Non-Destructive Testing. Durban.
13. Dolmatov D. O., Sednev D. A., Bulavinov A. N., Pinchuk R. V. (2019). Application of the calculation algorithm in the frequency domain for ultrasound tomography of layered inhomogeneous media using matrix antenna arrays. Defektoskopiya, (7), pp. 11 – 19. [in Russian language]
14. Bazulin E. G., Avagyan V. K. (2019). The use of pseudo-orthogonal signals to reduce noise during ultrasonic testing of materials with high attenuation. Defektoskopiya, (8), pp. 3 – 13. [in Russian language]
15. Song W.-A., Yuan K.-Y., Chen Y.-F., Yan H.-M. (2008). Mechanikal Property Analysis with Ultrasonic Phased Array. 17th World Conference on Non-Destructive Testing.Shanghai.
16. Ermolov I. N., Lange Yu. V. (2006). Non-Destructive Testing: Reference: in 8 volumes. Vol. 3. Ultrasonic testing. 2nd ed. Moscow: Mashinostroenie. [in Russian language]
17. Danilov V. N., Voronkova L. V. (2010). Modeling the operation of a direct converter with a phased array in radiation mode. Defektoskopiya, (7), pp. 3 – 17. [in Russian language]
18. D'yakonov V. P. (1989). Reference on algorithms and programs in basic language for personal computers. Moscow: Nauka. [in Russian language]
19. Non-destructive testing. Ultrasonic transducers. General technical requirements. (1991). Ru Standard No. GOST 26266–90. Moscow: Gosudarstvenniy komitet SSSR po standartizatsii i metrologii. [in Russian language]
Статью можно приобрести в электронном виде (PDF формат).
Стоимость статьи 350 руб. (в том числе НДС 18%). После оформления заказа, в течение нескольких дней, на указанный вами e-mail придут счет и квитанция для оплаты в банке.
После поступления денег на счет издательства, вам будет выслан электронный вариант статьи.
Для заказа скопируйте doi статьи:
10.14489/td.2020.03.pp.004-019
и заполните форму
Отправляя форму вы даете согласие на обработку персональных данных.
.
This article is available in electronic format (PDF).
The cost of a single article is 350 rubles. (including VAT 18%). After you place an order within a few days, you will receive following documents to your specified e-mail: account on payment and receipt to pay in the bank.
After depositing your payment on our bank account we send you file of the article by e-mail.
To order articles please copy the article doi:
10.14489/td.2020.03.pp.004-019
and fill out the form
.
|
Архив номеров
Разработка концепции и создание сайта - ООО «Издательский дом «СПЕКТР»