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

В то время как традиционные ультразвуковые испытания все еще широко используются, ультразвуковой контроль с фазированной решеткой (PAUT) и дифракционно-временной метод (TOFD) быстро стали основными технологиями как для заводской сварки, так и для контроля в процессе эксплуатации. Комбинация PAUT и TOFD 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 частоту 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.

Традиционный ультразвуковой контроль

Традиционный ультразвуковой контроль - это основной ультразвуковой метод контроля сварных соединении. Этот метод, за счёт определенного временного промежутка, уже хорошо изучен и активно применяется. Как международные стандарты, такие как ISO17640 или ASME V, так и наши стандарты, объясняют требования, необходимые для определения надлежащих процедур проверки сварных швов, такие как квалификация персонала, настройка / проведение контроля, объем сканирования и стандарты приемки.

Два важных параметра, которые следует выбрать, - это угол падения и размер элемента при выполнении контроля сварных швов ультразвуковым методом контроля. 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 следующем изображении 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

TOFD описан в ASME V и ISO 10863 как метод создания ультразвукового изображения, который предлагает возможность обнаружения, определения местоположения и определения размера. Эти стандарты предоставляют таблицы с рекомендуемой частотой, углом луча, размером элемента и пересечением 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.

...

02.03.2022

Рекомендуемые