Ultrasoon testen van lasverbindingen, testmethoden en technologie

2024 Auteur: Howard Calhoun | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2023-12-17 10:36

Er is praktisch geen industrie waar niet wordt gelast. Het overgrote deel van de metalen constructies wordt gemonteerd en met elkaar verbonden door middel van lasnaden. Natuurlijk hangt de kwaliteit van dit soort werk in de toekomst niet alleen af van de betrouwbaarheid van het gebouw, de constructie, de machine of welke unit dan ook die wordt gebouwd, maar ook van de veiligheid van mensen die op de een of andere manier met deze constructies in aanraking zullen komen. Om het juiste prestatieniveau van dergelijke bewerkingen te garanderen, wordt daarom ultrasoon testen van lassen gebruikt, waardoor het mogelijk is om de aanwezigheid of afwezigheid van verschillende defecten op de kruising van metalen producten te detecteren. Deze geavanceerde controlemethode wordt besproken in ons artikel.

Geschiedenis van voorkomen

Ultrasone foutdetectie als zodanig werd in de jaren '30 ontwikkeld. Het eerste echt werkende apparaat werd echter pas in 1945 geboren dankzij Sperry Products. In de volgende twee decennia kreeg de nieuwste besturingstechnologie wereldwijde erkenning en het aantal fabrikanten van dergelijke apparatuur nam dramatisch toe.

UltrasoonDe foutdetector, waarvan de prijs vandaag begint bij 100.000 -130.000 duizend roebel, bevatte aanvankelijk vacuümbuizen. Dergelijke apparaten waren omvangrijk en zwaar. Ze werkten uitsluitend met wisselstroombronnen. Maar al in de jaren 60, met de komst van halfgeleidercircuits, werden foutdetectoren aanzienlijk verkleind en konden ze op batterijen werken, waardoor het uiteindelijk mogelijk werd om de apparaten zelfs in veldomstandigheden te gebruiken.

Stap in de digitale realiteit

In de vroege stadia gebruikten de beschreven instrumenten analoge signaalverwerking, waardoor ze, net als veel andere vergelijkbare apparaten, onderhevig waren aan drift op het moment van kalibratie. Maar al in 1984 lanceerde Panametrics de eerste draagbare digitale foutdetector, de EPOCH 2002. Vanaf dat moment zijn digitale eenheden zeer betrouwbare apparatuur geworden, die idealiter de nodige kalibratie en meetstabiliteit biedt. De ultrasone foutdetector, waarvan de prijs rechtstreeks afhangt van de technische kenmerken en het merk van de fabrikant, kreeg ook een datalogging-functie en de mogelijkheid om metingen naar een pc over te dragen.

In de huidige omgeving is er steeds meer belangstelling voor phased array-systemen, die geavanceerde technologie gebruiken op basis van piëzo-elektrische elementen met meerdere elementen om gerichte bundels te genereren en dwarsdoorsnedebeelden te creëren die vergelijkbaar zijn met medische ultrasone beeldvorming.

Spheretoepassingen

Ultrasone controlemethode wordt in elke branche gebruikt. Het gebruik ervan heeft aangetoond dat het even effectief kan worden gebruikt voor het testen van bijna alle soorten lasverbindingen in de constructie, die een gelaste basismetaaldikte van meer dan 4 millimeter hebben. Daarnaast wordt de methode actief gebruikt om de verbindingen van gas- en oliepijpleidingen, verschillende hydraulische en watersystemen te controleren. En in gevallen zoals de inspectie van dikke naden die zijn verkregen als gevolg van elektroslaklassen, is ultrasone foutdetectie de enige acceptabele inspectiemethode.

De uiteindelijke beslissing of een onderdeel of een las geschikt is voor gebruik wordt gemaakt op basis van drie fundamentele indicatoren (criteria) - amplitude, coördinaten, voorwaardelijke afmetingen.

In het algemeen is ultrasoon testen precies de methode die het meest vruchtbaar is in termen van beeldvorming tijdens het bestuderen van de naad (detail).

Redenen voor de vraag

De beschreven inspectiemethode met behulp van ultrageluid is goed omdat het een veel hogere gevoeligheid en betrouwbaarheid heeft van indicaties tijdens het detecteren van defecten in de vorm van scheuren, lagere kosten en een hoge veiligheid tijdens het gebruik in vergelijking met klassieke methoden van radiografische inspectie. Tot op heden wordt ultrasoon testen van lasverbindingen gebruikt in 70-80% van de inspectiegevallen.

Ultrasone transducers

ZonderHet gebruik van deze apparaten voor niet-destructief ultrasoon onderzoek is gewoon ondenkbaar. Apparaten worden gebruikt om excitatie op te wekken en om ultrasone trillingen te ontvangen.

Eenheden zijn verschillend en worden geclassificeerd door:

• De manier om een contact te maken met het testitem.
• De methode om piëzo-elektrische elementen aan te sluiten op het elektrische circuit van de foutdetector zelf en de dislocatie van de elektrode ten opzichte van het piëzo-elektrische element.
• Oriëntatie van de akoestiek ten opzichte van het oppervlak.
• Aantal piëzo-elementen (enkel, dubbel, multi-element).
• Bandbreedte van werkfrequenties (smalband - minder dan één octaaf bandbreedte, breedband - meer dan één octaaf bandbreedte).

Meetbare kenmerken van defecten

GOST regeert alles in de wereld van technologie en industrie. Ultrasoon testen (GOST 14782-86) is ook hierin geen uitzondering. De norm specificeert dat defecten worden gemeten door de volgende parameters:

• Equivalent gebied van defect.
• Echosignaalamplitude, die wordt bepaald rekening houdend met de afstand tot het defect.
• Coördinaten van het defect op het laspunt.
• Conventionele maten.
• Voorwaardelijke afstand tussen defecten.
• Het aantal defecten in de geselecteerde lengte van de las of verbinding.

Flaw detector werking

Niet-destructief testen, dat ultrasoon is, heeft zijn eigen gebruiksmethode, die stelt dat de belangrijkste gemeten parameter de amplitude van het verkregen echosignaal isdirect van het defect. Om echosignalen te differentiëren naar amplitude, ligt het zogenaamde afwijzingsgevoeligheidsniveau vast. Dit wordt op zijn beurt geconfigureerd met behulp van de enterprise standard template (SOP).

Het begin van de werking van de foutdetector gaat gepaard met de aanpassing ervan. Hiervoor wordt de afkeurgevoeligheid ingesteld. Daarna wordt, in het proces van lopende ultrasone onderzoeken, het verkregen echosignaal van het gedetecteerde defect vergeleken met het vaste afwijzingsniveau. Als de gemeten amplitude het afkeurniveau overschrijdt, besluiten experts dat een dergelijk defect onaanvaardbaar is. Vervolgens wordt de naad of het product afgekeurd en ter revisie opgestuurd.

De meest voorkomende defecten van gelaste oppervlakken zijn: gebrek aan fusie, onvolledige penetratie, scheuren, porositeit, slakinsluitingen. Het zijn deze schendingen die effectief worden gedetecteerd door foutdetectie met behulp van ultrageluid.

Ultrasone opties

In de loop van de tijd heeft het inspectieproces verschillende krachtige methoden ontwikkeld voor het onderzoeken van lassen. Ultrasoon testen biedt een vrij groot aantal opties voor akoestisch onderzoek van de beschouwde metalen constructies, maar de meest populaire zijn:

• Echo-methode.
• Schaduw.
• Spiegel-schaduw methode.
• Echo Mirror.
• Delta-methode.

Methode nummer één

In de industrie en het spoorvervoer wordt meestal de echo-pulsmethode gebruikt. Het is dankzij hem dat meer dan 90% van alle defecten wordt gediagnosticeerd, wat mogelijk wordt door de registratie en analyse van bijna alle signalen die worden weerkaatst door het oppervlak van het defect.

Deze methode zelf is gebaseerd op het klinken van een metalen product met pulsen van ultrasone trillingen, gevolgd door hun registratie.

De voordelen van de methode zijn:

- de mogelijkheid van eenrichtingstoegang tot het product;

- tamelijk hoge gevoeligheid voor interne defecten;

- de hoogste nauwkeurigheid bij het bepalen van de coördinaten van het gedetecteerde defect.

Er zijn echter ook nadelen, waaronder:

- lage weerstand tegen interferentie van oppervlaktereflectoren;

- sterke afhankelijkheid van de signaalamplitude van de locatie van het defect.

De beschreven foutdetectie houdt in dat de vinder ultrasone pulsen naar het product stuurt. Het antwoordsignaal wordt door hem of door de tweede zoeker ontvangen. In dit geval kan het signaal zowel rechtstreeks van defecten als van het tegenoverliggende oppervlak van het onderdeel, product (naad) worden gereflecteerd.

Schaduwmethode

Het is gebaseerd op een gedetailleerde analyse van de amplitude van ultrasone trillingen die van de zender naar de ontvanger worden verzonden. In het geval dat deze indicator da alt, duidt dit op de aanwezigheid van een defect. In dit geval, hoe groter de omvang van het defect zelf, hoe kleiner de amplitude van het signaal dat door de ontvanger wordt ontvangen. Om betrouwbare informatie te verkrijgen, moeten de zender en ontvanger coaxiaal aan weerszijden worden geplaatstvoorwerp in studie. De nadelen van deze technologie kunnen worden beschouwd als een lage gevoeligheid in vergelijking met de echomethode en de moeilijkheid om PET's (piëzo-elektrische transducers) te oriënteren ten opzichte van de centrale bundels van het stralingspatroon. Er zijn echter ook voordelen, zoals een hoge weerstand tegen interferentie, een lage afhankelijkheid van de signaalamplitude van de locatie van het defect en de afwezigheid van een dode zone.

Spiegel-schaduw methode

Deze ultrasone kwaliteitscontrole wordt meestal gebruikt om gelaste wapeningverbindingen te inspecteren. Het belangrijkste teken dat een defect is gedetecteerd, is de verzwakking van de signaalamplitude, die wordt gereflecteerd door het tegenovergestelde oppervlak (meestal de bodem genoemd). Het belangrijkste voordeel van de methode is de duidelijke detectie van verschillende defecten, waarvan de dislocatie de laswortel is. Ook wordt de methode gekenmerkt door de mogelijkheid van eenzijdige toegang tot de naad of het onderdeel.

Echo spiegel methode

De meest effectieve manier om verticale defecten te detecteren. De controle wordt uitgevoerd met behulp van twee sondes, die langs het oppervlak in de buurt van de naad aan één kant ervan worden bewogen. Tegelijkertijd wordt hun beweging zodanig uitgevoerd dat door de ene sonde het signaal dat door een andere sonde wordt uitgezonden en twee keer wordt gereflecteerd door het bestaande defect, wordt gefixeerd.

Het belangrijkste voordeel van de methode: het kan worden gebruikt om de vorm te evalueren van defecten waarvan de grootte groter is dan 3 mm en die meer dan 10 graden afwijken in het verticale vlak. Het belangrijkste -gebruik sondes met dezelfde gevoeligheid. Deze versie van ultrasoon onderzoek wordt actief gebruikt om dikwandige producten en hun lassen te controleren.

Delta methode

Het gespecificeerde ultrasone testen van lassen maakt gebruik van ultrasone energie die opnieuw wordt uitgestraald door het defect. De transversale golf die op het defect v alt, wordt gedeeltelijk spiegelend gereflecteerd, gedeeltelijk omgezet in een longitudinale golf en stra alt ook de afgebogen golf opnieuw uit. Hierdoor worden de benodigde PET-golven opgevangen. Het nadeel van de methode kan worden beschouwd als het reinigen van de naad, de vrij hoge complexiteit van het ontcijferen van de ontvangen signalen tijdens de controle van lasverbindingen met een dikte tot 15 millimeter.

Voordelen van echografie en subtiliteiten van de toepassing ervan

Onderzoek van lasverbindingen met behulp van hoogfrequent geluid is in feite niet-destructief testen, omdat deze methode geen schade aan het onderzochte deel van het product kan veroorzaken, maar tegelijkertijd vrij nauwkeurig bepa alt de aanwezigheid van gebreken. Ook verdient speciale aandacht de lage kosten van het uitgevoerde werk en de hoge snelheid van uitvoering. Het is ook belangrijk dat de methode absoluut veilig is voor de menselijke gezondheid. Alle onderzoeken van metalen en lassen op basis van ultrageluid worden uitgevoerd in het bereik van 0,5 MHz tot 10 MHz. In sommige gevallen is het mogelijk om werkzaamheden uit te voeren met ultrasone golven met een frequentie van 20 MHz.

Analyse van een lasverbinding door middel van ultrageluid moet noodzakelijkerwijs gepaard gaan met een heel complexvoorbereidende maatregelen, zoals het reinigen van de naad of het te onderzoeken oppervlak, het aanbrengen van specifieke contactvloeistoffen op het gecontroleerde gebied (speciale gels, glycerine, machineolie). Dit alles wordt gedaan om een goed stabiel akoestisch contact te garanderen, wat uiteindelijk voor het nodige beeld op het apparaat zorgt.

Onbruikbaar en nadelen

Ultrasoon testen is absoluut irrationeel om te gebruiken voor het onderzoeken van lasverbindingen van metalen met een grofkorrelige structuur (bijvoorbeeld gietijzer of een austenitische las met een dikte van meer dan 60 millimeter). En dat allemaal omdat er in dergelijke gevallen een voldoende grote spreiding en sterke demping van ultrageluid is.

Het is ook niet mogelijk om het gedetecteerde defect (wolfraamopname, slakopname, enz.) ondubbelzinnig volledig te karakteriseren.