Как установить идеальный план сканирования для контроля сварных швов с помощью TOFD, PAUT и TFM

Ультразвуковой контроль с фазированной решеткой (PAUT) и дифракционно-временной метод (TOFD) за короткий промежуток времени стали основными технологиями как для заводской сварки, так и для контроля в процессе эксплуатации. Комбинация этих методов позволяет обнаруживать все типы сварных дефектов и обеспечивает надежную возможность определения размеров сквозных отверстий за одну проверку.

Более того, полный матричный захват (FMC), метод тотальной фокусировки (TFM), визуализация плоских волн (PWI) и вспомогательный анализ дефектов подняли качество ультразвукового контроля на новый уровень.

Чтобы соответствовать требованиям многих применимых норм и стандартов, таких как ASME и ISO, необходимо подробно задокументировать параметры ультразвукового контроля. Документ должен включать план сканирования, описывающий размещение преобразователя, движение и качество покрытия контролируемого образца, чтобы обеспечить стандартизированную и повторяемую методологию.

К информации, необходимой для плана сканирования, относятся:

  • объемный охват, исследуемый для каждого сварного шва;
  • геометрия поперечного сечения стыка, включая зону термического влияния (HAZ);
  • геометрические размеры контрольного образца;
  • размер и частота преобразователя;
  • диаграммы направленности для всех используемых углов;
  • расположение преобразователя и движение относительно осевой линии сварного шва, а также расстояние между центрами преобразователей (PCS) в случае TOFD.

В данной статье мы разберем как установить план сканирования в соответствии с требованиями российских и международных стандартов в зависимости от используемого метода ультразвукового контроля.

Традиционный ультразвуковой контроль

Традиционный ультразвуковой контроль - это основной ультразвуковой метод контроля сварных соединении. Этот метод активно применяется уже долгое время и хорошо изучен. Как международные стандарты, такие как ISO17640 или ASME V, так и российские стандарты, выделяют требования, необходимые для определения надлежащих процедур проверки сварных швов, такие как: квалификация персонала, настройка / проведение контроля, объем сканирования и стандарты приемки.

Два важных параметра, на которые следует обратить внимание при выполнении контроля сварных швов ультразвуковым методом контроля - это угол падения и размер элемента. Согласно стандартам, один из используемых углов ввода ультразвуковых лучей должен гарантировать, что поверхности сварного шва проверяются при нормальном падении или как можно ближе к нему. Размер элемента следует выбирать в соответствии с используемым ультразвуковым трактом и частотой. Чем меньше размер элемента, тем короче предел ближнего поля и больше разброс луча в дальнем поле, что означает меньшую способность к размеру небольших индикаторов.

На изображении слева показан классический ультразвуковой преобразователь диаметром 9,5 мм (0,375 дюйма) и частотой 5 МГц, используемый для проверки V-образного сварного шва диаметром 25 мм (1 дюйм) под углом 65 °. Мы используем две призмы: угол 45 ° и угол 60°. В трехмерном виде можно увидеть несколько примечаний: толщина объекта контроля, смещение преобразователя, угол между углом падения и скосом (на той же стороне) на второй ветви, угол между углом падения и скосом (противоположная сторона) на вторая ветвь, угол падения и распространение луча. План сканирования показывает, что осмотреть корень шва с помощью угла под 45 ° практически невозможно.

На изображении справа показан план сканирования призмы SW60; мы можем видеть, где ультразвук попадает на фаску, и иметь представление о размере фокусного пятна, когда они попадают в него. Угол со скосом составляет 2°.

TOFD

Метод TOFD описан в ASME V и ISO 10863 как метод создания ультразвукового изображения, который предлагает возможность обнаружения, определения местоположения и определения размера. Эти стандарты содержат рекомендации по частоте, углу луча, размерам элемента и пересечении луча в зависимости от толщины ОК. Что касается плана сканирования, датчики должны быть настроены так, чтобы обеспечить адекватное покрытие и оптимальные условия для инициирования и обнаружения дифрагированных сигналов в интересующей области.


Capture (программное обеспечение Eddyfi для дефектоскопов на ФР) предоставляет следующую информацию, чтобы операторы могли тщательно выбирать и размещать свои датчики:

  • угол преломления;
  • центральное пространство зонда (PCS);
  • распространение луча;
  • глубина пересечения.

В то время как TOFD имеет несколько «мертвых зон» из-за боковых эхо-сигналов и эхо-сигналов от задней стенки, правильный план сканирования обеспечивает максимальное покрытие и оптимизирует шансы обнаружения дефектов вблизи этих зон. В этом примере обнаруживаются трещины на поверхности и корне сварного соединения, и их размер определяется правильно.

Для диапазонов толщины стали от 75 до 300 миллиметров (от 3 до 12 дюймов) расхождение луча от одного элемента вряд ли обеспечит достаточную интенсивность для хорошего обнаружения по всей толщине. Экзаменационный образец должен быть разделен на несколько зон. План сканирования в Capture позволяет визуализировать несколько конфигураций TOFD; возможно до восьми пар TOFD.

Фазированная решетка

Методика сканирования фазированной решеткой для сварных швов должна быть установлена с использованием плана сканирования, который указывают требуемые позиции расположения датчика, чтобы обеспечить требуемый объемный охват и соответствующие углы луча. План сканирования должен показывать охват луча, толщину сварного шва и геометрию сварного шва. Если оценка показаний основана только на амплитуде, отклонение от нормали к сварному шву не должно превышать 6°.

План сканирования в Capture for PAUT содержит следующую информацию:

• Сварка и наплавка ЗТВ

• Смещение преобразователя

• Толщина

• Углы преломления

• Угол между преломленными углами и скосами, если он превышает 6 ° от нормы

• Ближнее поле

• Позиции первого и последнего элементов

Правильный план сканирования позволяет обнаруживать все признаки и надлежащий размер с использованием обычных методов определения размера, таких как падение энергии дифрагированной волны (для дефектов вдоль скоса) и дифракции на концах дефекта.

LOE (lack of penetration) – несплавление, Toe crack - трещина по границе сварного шва, Root crack – трещина в корне шва

В Capture 3.3 был представлена новая опция под названием 2D CAD. Операторы могут импортировать файлы dxf, с помощью которых можно будет настраивать план сканирования.

Чтобы подготовить свой план сканирования, операторы могут выбрать любые законы фокусировки и увидеть соответствующую трассировку лучей с отражениями от любых поверхностей, проходящих полный проход или до 20 отражений. Это отличное наглядное пособие для контроля, выбора правильных углов для достижения определенного места внутри компонента и выбора правильной области для фокусировки. На следующем изображении показан план сканирования конического сварного шва с использованием закона задержки проекционной фокусировки. Точки фокусировки совмещены со скосом на той же стороне, что и датчик. При использовании фокусировки точки фокусировки перемещаются вдоль лучей, а также позволяет при осмотре точно позиционировать точки фокусировки.

План сканирования в Capture for PAUT содержит следующую информацию:

• Сварка и наплавка

• Зона термического влияния

• Смещение преобразователя

• Толщина

• Углы преломления

• Угол между преломленными углами и скосами, если он превышает 6 ° от нормы

• Ближнее поле

• Позиции первого и последнего элементов

Согласно ASME, контроль только прямым лучом не считается подходящим для проверки всего объема сварного соединения. Мы определили высоту ROI с учетом прямого луча и однократно отражённого луча. Первый луч - это режим T-T, а однократно отраженный луч – это режим TT-TT.

Для сварных соединений контроль необходимо проводить с обеих сторон. Мы используем два датчика, по одному с каждой стороны сварного шва, используя мультигрупповую конфигурацию.

Предыдущие версии программного обеспечения Capture значительно улучшили возможности настройки планов сканирования для классических УЗК, TOFD, PAUT и TFM. Операторы могут выбрать свои датчики, рассчитать законы фокусировки и выбрать идеальное расположение датчика, чтобы обеспечить полный охват сварных швов независимо от метода УЗК.

Узнать подробнее об оборудовании для ультразвукового контроля Вы можете по телефонам: +7 (495) 989-56-80 и +7 (821) 389-56-90.

...

02.03.2022

Рекомендуемые