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 [1]. Впоследствии серия подобных установок помогла металлургам страны существенно улучшить технологические процессы производства листовой стали.
Изобретение эхосквозного метода УЗК и создание на его основе серии установок ДУЭТ [2] 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).
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. Ее производительность по сравнению с производительностью предыдущих установок увеличена в 20 раз и доведена до 2 млн. тонн проката в год. Дефектоскоп ДУЭТ 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 про-ката 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 предусмотрены устройства контроля габаритов раскатов и надежные механические защиты узла акустической системы.
Высокая достоверность выявления несплошностей
В установке ДУЭТ 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 датчика-ми). 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 [3]. Становятся возможными достоверная сортировка ТЛП с малой вероятностью недобраковки и перебраковки, а также оценка соответствия между различными стандартами.
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 [3].
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 АЗОВСТАПЬ" в октябре 1998 года, комплекс ДУЭТ-5 обладает лучшей совокупностью характеристик, чем у других известных дефектоскопов для УЗК ТПП.
Успешное использование установки ДУЭТ-5 позволило ОАО "Меткомбинат АЗОВСТАПЬ" принимать заказы на производство и поставку ТПП в страны с разными стандартами на УЗК и сделало комбинат одним из основных поставщиков проката гарантированного качества на мировом рынке. Благодаря ДУЭТ-5, предприятие выпускает ТЛП по 28 сертификатам стран мира (Великобритании, Германии, Канады, Норвегии, Рос-сии, США, Франции, Японии и других).
Основные технические параметры и характеристики установки ДУЭТ-5
