Ultrazvočni pregled zvarjenih spojev, metod in tehnologije nadzora

Industrija, kjer varjenje ni izvedeno, praktično ni. Velika večina kovinskih konstrukcij je sestavljena in povezana s pomočjo varilni šivi. Seveda je kakovost takšnega dela v prihodnosti odvisna ne le od zanesljivosti postavljene zgradbe, strukture, stroja ali katerekoli enote, ampak tudi od varnosti ljudi, ki bodo nekako komunicirali s temi strukturami. Zato je za zagotovitev ustreznega nivoja izvedbe takšnih postopkov uporabljen ultrazvočni pregled varilnih šivov, zaradi česar je mogoče na križišču kovinskih izdelkov zaznati prisotnost ali odsotnost različnih napak. O tej napredni metodi nadzora in o tem bomo razpravljali v našem članku.

Zgodovina pojavljanja

Ultrazvočna odkritja napak kot taka je bila razvita v tridesetih letih prejšnjega stoletja. Vendar pa je bila prva resnična delovna naprava rojena šele leta 1945, zahvaljujoč družbi Sperry Products. V naslednjih dveh desetletjih je najnovejša tehnologija za nadzor prejela priznanje po vsem svetu, število proizvajalcev takšne opreme se je dramatično povečalo.

Ultrazvočni detektor napak, katere cena za danes se začne od 100.000 -130000000 rubljev, prvotno temelji na vakuumski cevi. Takšne naprave so bile okorne in težke. Delali so izključno iz virov izmenične napetosti. Toda že v šestdesetih letih prejšnjega stoletja so se s pojavom polprevodniških vezij detektorji napak znatno zmanjšali in so lahko delovali iz baterij, kar je sčasoma omogočilo, da se naprave uporabljajo tudi na terenu.

Stopite v digitalno realnost

V zgodnjih fazah so naprave, ki so bile opisane, uporabile analogno obdelavo signalov, ki so bile, tako kot mnoge druge podobne naprave, nagnjene k odvajanju v času kalibracije. Toda že leta 1984 je družba Panametrics začela s prvim prenosnim digitalnim detektorjem napak, imenovanim EPOCH 2002. Od takrat dalje so digitalne enote postale zelo zanesljiva oprema, ki idealno zagotavlja potrebno stabilnost kalibracije in meritev. Ultrazvočni detektor napak, katerega cena je neposredno odvisna od tehničnih lastnosti in blagovne znamke proizvajalca, je prejel tudi funkcijo zapisovanja podatkov in možnost prenosa odčitkov na osebni računalnik.

V sodobnih razmerah, več sistemi so v interesu faznih nizov, ki se uporablja zapleten sestavljeno piezoelektrične elemente, ki temeljijo na tehnologiji, ki ustvarjajo usmerjene žarke in ustvarja prečno sliko, podobno medicinsko ultrazvočnega slikanja.

Področje uporabe

Ultrazvočna metoda nadzora se uporablja v katerikoli smeri industrije. Njegova uporaba je pokazala, da jo je mogoče enako učinkovito uporabiti za testiranje skoraj vseh vrst varjenih spojev v gradbeništvu, ki imajo varjeno debelino navadne kovine več kot 4 milimetre. Poleg tega se metoda aktivno uporablja za preizkušanje priključkov plinskih in naftnih cevovodov, različnih hidravličnih in vodovodnih sistemov. In v takih primerih, kot nadzor nad šivi velike debeline, ki izhajajo iz elektroslag varjenje, ultrazvočno odkrivanje napak je edina sprejemljiva metoda nadzora.

Končna odločitev o tem, ali je obdelovanca ali varilni šiv primeren za delovanje, se sprejme na podlagi treh osnovnih kazalnikov (meril) - amplitude, koordinate, pogojne dimenzije.

Na splošno je ultrazvočno testiranje ravno metoda, ki je najbolj plodna z vidika oblikovanja slike v procesu preučevanja šiva (podrobnosti).

Vzroki za pomembnost

Opisana metoda nadzor s pomočjo ultrazvoka je dobro s tem, da ima mnogo večjo občutljivost in natančnost odčitkov med odkrivanje napak, kot so razpoke, nižje stroške in visoke varnosti med uporabo, v primerjavi z običajnimi metodami radiografsko spremljanje. Do danes je ultrazvočni pregled zvarjenih sklepov uporabljen pri 70-80% primerov inšpekcijskih pregledov.

Ultrazvočni pretvorniki

Brez uporabe teh naprav je neporušno ultrazvočno testiranje preprosto nepredstavljivo. Naprave služijo za nastanek vzbujanja, pa tudi za sprejem oscilacij ultrazvoka.

Agregati so različni in jih je treba razvrstiti po:

• Način vzpostavitve stika s proizvodom, ki se preiskuje.
• Metoda povezovanja piezoelementov z električnim krogotom samega detektorja in dislokacijo elektrode glede na piezoelektrični element.
• Orientacije so zvočne glede na površino.
• Število piezoelementov (en, dva, več elementov).
• Pasovna širina delovnih frekvenc (ozkopasovni pas - pas manjša od ene oktave, širokopasovna pasovna širina presega eno oktavo).

Izmerjene lastnosti napak

V svetu tehnologije in industrije GOST upravlja vse. Nadzor ultrazvoka (GOST 14782-86) v tej zadevi prav tako ni izjema. Standard določa, da so napake merjene z naslednjimi parametri:

• Enakovredno območje napake.
• Amplituda signala echo, ki se določi ob upoštevanju razdalje do napake.
• Koordinate napake na varilni točki.
• Do pogojnih velikosti.
• Pogojna razdalja med napakami.
• Število napak na izbrani dolžini zvara ali sklepa.

Delovanje detektorja napak

Neporušitveno testiranje, ki je ultrazvočno, ima svojo lastno tehniko uporabe, ki pravi, da je glavni izmerjeni parameter amplituda odmeva, pridobljena neposredno iz napake. Za razlikovanje odmevov od velikosti amplitude je določena tako imenovana zavrnitvena stopnja občutljivosti. To je nato konfigurirano z uporabo standardnega vzorca podjetja (SOP).

Začetek delovanja detektorja napak spremlja njegova nastavitev. Za to je nastavljena občutljivost zavrnitve. Po tem se med izvedenimi ultrazvočnimi preskusi prejeti odmev primerja z ugotovljeno napako s fiksno zavrnitvijo. V primeru, da izmerjena amplituda presega stopnjo zavrnitve, strokovnjaki odločijo, da je takšna napaka nesprejemljiva. Potem se šiv ali izdelek zavrne in pošlje za revizijo.

Najpogostejše napake varjenih površin so: neprepustnost, nepopolna penetracija, razpokanje, poroznost, vključki žlindre. Te nepravilnosti, ki učinkovito zaznajo odkrivanje napak z uporabo ultrazvoka.

Ultrazvočne raziskave možnosti

Sčasoma je postopek potrjevanja prejel več veljavnih metod za proučevanje varilnih spojev. Nadzor ultrazvoka zagotavlja precej veliko možnosti za zvočne preiskave zadevnih kovinskih konstrukcij, vendar so najbolj priljubljene:

• Eho metoda.
• Senca.
• Zrcalna metoda.
• Eho-ogledalo.
• Delta metoda.

Metoda številka ena

Najpogosteje v industriji in železniškem prometu se uporablja metoda echo-pulse. Zahvaljujoč mu je, da je diagnosticirano več kot 90% vseh napak, kar je mogoče zaradi registracije in analize skoraj vseh signalov, ki se odražajo na površini napake.

Sama po sebi ta metoda temelji na zvoku kovinskega proizvoda z impulzi ultrazvočnih vibracij, ki jim sledi njihovo snemanje.

Prednosti metode so:

- možnost enostranskega dostopa do proizvoda;

- precej visoka občutljivost na notranje napake;

- Najvišja natančnost določanja koordinat zaznane napake.

Vendar pa obstajajo pomanjkljivosti, vključno z:

- nizka odpornost proti motnjam površinskih reflektorjev;

- močna odvisnost amplitude signala od lokacije napake.

Opisana defektoskopija pomeni pošiljanje ultrazvočnega pulzera na izdelek. Sprejem odzivnega signala pride bodisi nanj bodisi drugega prosilca. Tako se signal lahko odraža tako neposredno iz napak in od nasprotne površine detajla, izdelka (šiva).

Metoda sence

Temelji na podrobni analizi amplitude ultrazvočnih vibracij, ki se prenašajo iz oddajnika v sprejemnik. Če se ta indikator zmanjša, to pomeni napako. V tem primeru je večja velikost same napake, manjša je amplituda signala, ki ga sprejema sprejemnik. Da bi pridobili zanesljive informacije, mora biti oddajnik in sprejemnik nameščen soosno na nasprotnih straneh predmetnega predmeta. Slabosti te tehnologije je mogoče obravnavati kot majhno občutljivost v primerjavi z metodo odmeva in težavo orientacije PET (piezoelektričnih pretvornikov) glede na centralne žarke smernega vzorca. Vendar pa obstajajo prednosti, ki vključujejo visoko odpornost na motnje, majhno odvisnost amplitude signala od lokacije napake in odsotnost mrtve cone.

Zrcalna metoda

Ta ultrazvočni nadzor kakovosti se najpogosteje uporablja za nadzor varjenih spojev armaturnih palic. Glavni znak, da je zaznana napaka, je oslabitev amplitude signala, ki se odseva z nasprotne površine (najpogosteje se imenuje dno). Glavna prednost metode je jasno odkrivanje različnih napak, katerih dislokacija je koren šiva. Za metodo je značilna tudi možnost enostranskega dostopa do šiva ali dela.

Eho ogledalo metoda

Najučinkovitejši način za odkrivanje napak v navpični smeri. Pregled se izvaja z uporabo dveh PET-jev, ki se premikajo po površini blizu šiva na eni strani. Istočasno se njihovo gibanje izvede tako, da se določi signal iz enega PET-a, ki se oddaja iz drugega PEP, in se dvakrat odraža v obstoječi pomanjkljivosti.

Glavna prednost metode je, da se lahko uporablja za ovrednotenje oblike napak, ki presegajo 3 mm in ki v navpični ravnini odstopajo več kot 10 stopinj. Najpomembnejša stvar je uporaba PEP z enako občutljivostjo. Ta različica ultrazvočnega testiranja se aktivno uporablja za testiranje debelih stenskih izdelkov in njihovih varilnih šivov.

Delta metoda

Ta ultrazvočni pregled zvarov uporablja ultrazvočno energijo, ki jo ponovno povzroči napaka. Prečni val, ki pade na napako, se delno reflektira v zrcalni podobi, delno preoblikuje v vzdolžno enoto in ponovi tudi difrakcijski val. Posledično so zajeti zahtevani PEP valovi. Slabost metode se lahko šteje za pometanje šiva, precej velika kompleksnost dešifriranja sprejetih signalov pri nadzoru zvarjenih spojev debeline do 15 milimetrov.

Prednosti ultrazvoka in finosti njene uporabe

Preiskave zvarjenih sklepov s pomočjo visokofrekvenčnega zvoka so pravzaprav neporušitveno testiranje, saj ta metoda ne more povzročiti poškodb na preiskovanem delu izdelka, a precej natančno določa prisotnost napak. Posebno pozornost si zasluži tudi nizek strošek tekočega dela in njihova visoka hitrost izvedbe. Prav tako je pomembno, da je metoda popolnoma varna za zdravje ljudi. Vse študije kovin in zvarov na osnovi ultrazvoka se izvajajo v razponu od 0,5 MHz do 10 MHz. V nekaterih primerih je mogoče opraviti delo z ultrazvočnimi valovi s frekvenco 20 MHz.

Analizo zvarjenega sklepa z ultrazvokom mora spremljati celo vrsto pripravljalnih ukrepov, kot je čiščenje testnega zvara ali površine, z uporabo posebnih kontaktnih tekočin (gelov za posebne namene, glicerina, motornega olja) na nadzorovano območje. Vse to naredimo, da zagotovimo stabilen akustični stik, ki sčasoma zagotavlja potrebno sliko na napravi.

Nezmožnost uporabe in slabosti

Nadzor ultrazvoka je absolutno nerazumljiv, da se uporablja za pregledovanje varjenih spojin kovin z grobo strukturo (na primer, litoželezo ali avstenitno šivanje debeline več kot 60 milimetrov). In vse, ker v takih primerih obstaja dovolj velika disperzija in močno zmanjšanje ultrazvoka.

Prav tako ni mogoče nedvoumno popolnoma opredeliti zaznane napake (vključitev volframa, vključitev žlindre itd.).