Inspecția cu ultrasunete a îmbinărilor sudate, a metodelor și tehnologiei de control

Nu există practic nicio industrie unde sudarea nu este efectuată. Majoritatea covârșitoare a structurilor metalice sunt asamblate și conectate prin intermediul unor elemente de tip cusături de sudură. Desigur, calitatea acestui tip de muncă în viitor depinde nu numai de fiabilitatea clădirii, structurii, mașinii sau a oricărei unități construite, ci și de siguranța persoanelor care vor interacționa cumva cu aceste structuri. Prin urmare, pentru a asigura un nivel adecvat de performanță a acestor operațiuni, se utilizează inspecția cu ultrasunete a cusăturilor de sudură, datorită cărora este posibil să se detecteze prezența sau absența diferitelor defecte la joncțiunea produselor metalice. Despre această metodă avansată de control și vor fi discutate în articolul nostru.

Istoria apariției

Detectarea defectelor ultrasonice ca atare a fost dezvoltată în anii 1930. Cu toate acestea, primul dispozitiv cu adevărat de lucru sa născut abia în 1945 datorită companiei Sperry Products. În următoarele două decenii, cea mai recentă tehnologie de control a primit recunoașterea în întreaga lume, numărul producătorilor de astfel de echipamente a crescut dramatic.

Detector defect ultrasonic, a cărui preț pentru astăzi începe de la 100.000 -130000 mii de ruble, inițial bazat pe un tub de vid. Asemenea dispozitive erau greoaie și grele. Ei au lucrat exclusiv din surse de curent alternativ. Dar, încă din anii 1960, odată cu apariția circuitelor semiconductoare, detectoarele de defecte au fost semnificativ reduse și au putut funcționa din baterii, ceea ce a permis ca dispozitivele să fie utilizate chiar și pe teren.

Intrați în realitatea digitală

În stadiile incipiente, dispozitivele descrise au utilizat procesarea semnalelor analogice, care, la fel ca multe alte dispozitive similare, au fost predispuse la deviație în momentul calibrării. Dar, încă din 1984, compania Panametrics a dat startul primului detector portabil digital defect numit EPOCH 2002. Din acel moment, unitățile digitale au devenit echipamente extrem de fiabile, oferind în mod ideal stabilitatea necesară pentru calibrare și măsurători. Detectorul defectuos cu ultrasunete, al cărui preț depinde în mod direct de caracteristicile sale tehnice și de marca producătorului, a primit de asemenea funcția de înregistrare a datelor și posibilitatea transmiterii citirilor pe un computer personal.

În condițiile moderne, interesul tot mai mare este atras de sistemele cu tablouri fazate, care utilizează o tehnologie sofisticată bazată pe elemente piezoelectrice cu mai multe elemente care generează grinzi direcționate și creează imagini transversale asemănătoare imaginilor medicale cu ultrasunete.

Domeniul de aplicare

Metoda de control cu ​​ultrasunete se aplică în orice direcție a industriei. Aplicarea sa a demonstrat că poate fi folosit la fel de eficient pentru a testa aproape toate tipurile de îmbinări sudate în construcții, care au o grosime sudată de metal de bază mai mare de 4 milimetri. În plus, metoda este utilizată în mod activ pentru a testa conexiunile îmbinărilor conductelor de gaz și petrol, ale diferitelor sisteme hidraulice și de alimentare cu apă. Și în astfel de cazuri, ca și controlul cusăturilor de grosime mare, care rezultă din electroslag sudare, diagnosticarea defectelor ultrasonice este singura metodă acceptabilă de control.

Decizia finală privind dacă o piesă de prelucrat sau o cusătură de sudură este potrivită pentru funcționare este luată pe baza a trei indicatori de bază (criterii) - amplitudine, coordonate, dimensiuni condiționale.

În general, testarea cu ultrasunete este tocmai metoda cea mai fructuoasă din punct de vedere al formării imaginii în procesul de studiere a cusăturii (detalii).

Cauze relevante

Metoda descrisă de control cu ​​ultrasunete este bună deoarece are o sensibilitate mult mai ridicată și fiabilitate a indicațiilor în procesul de detectare a defectelor sub formă de fisuri, costuri mai reduse și siguranță înaltă în timpul utilizării în comparație cu metodele clasice monitorizare radiografică. Până în prezent, inspecția cu ultrasunete a îmbinărilor sudate este utilizată în 70-80% din cazurile de inspecție.

Traductoare ultrasonice

Fără utilizarea acestor dispozitive, testarea ultrasonică nedistructivă este pur și simplu de neconceput. Dispozitivele servesc la formarea excitației, precum și la recepția oscilațiilor de ultrasunete.

Agregatele sunt diferite și fac obiectul clasificării prin:

• Metoda de a intra în contact cu produsul care face obiectul anchetei.
• Metoda de conectare a piezoelementelor la circuitul electric al detectorului defectuos și la dislocarea electrodului față de elementul piezoelectric.
• Orientările sunt acustice cu privire la suprafață.
• Numărul de piezoelemente (unul, doi, multi-element).
• Lățimea de bandă a frecvențelor de lucru (bandă îngustă - o bandă mai mică de o octavă, bandă largă - lățime de bandă depășește o octavă).

Caracteristicile măsurate ale defectelor

În lumea tehnologiei și a industriei, GOST gestionează totul. Controlul cu ultrasunete (GOST 14782-86) în această privință nu este de asemenea o excepție. Standardul reglementează faptul că defectele sunt măsurate prin următorii parametri:

• Suprafața echivalentă a defectului.
• Amplitudinea semnalului de ecou, ​​care se determină ținând cont de distanța la defect.
• Coordonatele defecțiunii la punctul de sudură.
• Pentru dimensiunile condiționate.
• Distanța condiționată dintre defecte.
• Numărul de defecte la lungimea selectată a îmbinării sau sudurii.

Funcționarea detectorului defectuos

Testarea nedistructivă, care este ultrasonică, are o tehnică proprie de utilizare, care afirmă că principalul parametru măsurat este amplitudinea ecoului obținut direct din defect. Pentru a diferenția ecourile de magnitudinea amplitudinii, așa-numitul nivel de respingere al sensibilității este fixat. Acesta, la rândul său, este configurat utilizând un eșantion de întreprindere standard (SOP).

Începutul funcționării detectorului defect este însoțit de ajustarea acestuia. Pentru aceasta, este stabilită sensibilitatea de respingere. După aceasta, în timpul testelor efectuate cu ultrasunete, ecoul primit este comparat cu defectul detectat cu nivelul de respingere fix. În cazul în care amplitudinea măsurată depășește nivelul de respingere, specialiștii decid că un astfel de defect este inacceptabil. Apoi, cusătura sau produsul sunt respinse și trimise spre revizuire.

Cele mai frecvente defecte ale suprafețelor sudate sunt: ​​nepătrunderea, penetrarea incompletă, crăparea, porozitatea, incluziunea zgurii. Este vorba de aceste anomalii care detectează efectiv detectarea defectelor folosind ultrasunete.

Opțiunile de cercetare cu ultrasunete

În timp, procesul de validare a primit mai multe metode valide pentru studierea îmbinărilor de sudură. Controlul cu ultrasunete oferă un număr destul de mare de opțiuni pentru examinarea acustică a structurilor metalice în cauză, dar cele mai populare sunt:

• Metoda echo.
• Shadow.
• Metoda Mirror-Shadow.
• oglindă Echo.
• Metoda delta.

Metoda numărul unu

Cel mai adesea în industria și transportul feroviar se folosește metoda echo-puls. Este datorită lui că mai mult de 90% din toate defectele sunt diagnosticate, ceea ce este posibil datorită înregistrării și analizei aproape tuturor semnalelor reflectate de suprafața defectului.

În sine, această metodă se bazează pe sunetul unui produs metalic prin impulsuri de vibrații ultrasonice urmate de înregistrarea lor.

Avantajele metodei sunt:

- posibilitatea accesului unilateral la produs;

- sensibilitate ridicată la defectele interne;

- Cea mai mare precizie de determinare a coordonatelor defectului detectat.

Cu toate acestea, există dezavantaje, inclusiv:

- rezistență scăzută la interferențe de la reflectorii de suprafață;

- dependența puternică a amplitudinii semnalului de locația defectului.

Defectoscopia descrisă implică trimiterea unui pulsator cu ultrasunete la produs. Recepția semnalului de răspuns apare fie de el, fie de un al doilea căutător. Astfel, semnalul poate fi reflectat atat direct din defecte, cat si dintr-o suprafata opusa a unui detaliu, un produs (o cusatura).

Metoda umbrei

Se bazează pe o analiză detaliată a amplitudinii vibrațiilor cu ultrasunete transmise de la emițător la receptor. În cazul în care acest indicator scade, acest lucru indică un defect. În acest caz, cu cât este mai mare dimensiunea defectului în sine, cu atât este mai mică amplitudinea semnalului recepționat de receptor. Pentru a obține informații fiabile, emitorul și receptorul trebuie amplasate coaxial pe părțile opuse ale obiectului studiat. Dezavantajele acestei tehnologii pot fi considerate sensibilitate scăzută în comparație cu metoda ecou și dificultatea orientării PET (traductoarele piezoelectrice) față de grinzile centrale ale modelului de direcție. Cu toate acestea, există avantaje, care includ rezistența ridicată la interferențe, o mică dependență a amplitudinii semnalului de locația defectului și absența unei zone moarte.

Metoda Mirror-Shadow

Acest control al calității cu ultrasunete este utilizat cel mai adesea pentru a controla îmbinările sudate ale barelor de armare. Semnalul principal al detectării defectului este slăbirea amplitudinii semnalului, care se reflectă de pe suprafața opusă (cel mai adesea se numește partea inferioară). Principalul avantaj al metodei este o detectare clară a diferitelor defecte, a căror dislocare este rădăcina cusăturii. De asemenea, metoda este caracterizată de posibilitatea accesului unilateral la cusătura sau la o parte.

Echo oglindă metoda

Cea mai eficientă modalitate de a detecta defectele situate vertical. Verificarea se efectuează cu ajutorul a două PET-uri, care se deplasează de-a lungul suprafeței în apropierea cusăturii de o parte a acesteia. În același timp, mișcarea lor este făcută astfel încât să fixeze un semnal dintr-un PET emis de un alt PEP și reflectat de două ori de defectul existent.

Principalul avantaj al metodei este acela că poate fi folosit pentru a evalua forma defectelor care depășesc 3 mm și care deviază mai mult de 10 grade în planul vertical. Cel mai important lucru este să folosiți un PEP cu aceeași sensibilitate. Această versiune de testare cu ultrasunete este utilizată în mod activ pentru a testa produsele cu pereți groși și cusăturile lor de sudare.

Metoda delta

Această inspecție cu ultrasunete a sudurilor utilizează energia cu ultrasunete, re-emise de un defect. Unda transversală, care se încadrează pe defect, se reflectă parțial într-o imagine oglindă, transformată parțial într-o parte longitudinală și, de asemenea, re-emite un val difracționat. Ca rezultat, undele PEP necesare sunt captate. Un dezavantaj al metodei poate fi considerată o matura cusătură destul de mare complexitate de decodare a semnalelor recepționate în timpul controlului îmbinărilor sudate la o grosime de 15 milimetri.

Avantajele ultrasunetelor și finețea aplicării lor

de înaltă frecvență de cercetare suduri cu sunet - este, de fapt, de testare non-distructive, deoarece această metodă nu este în măsură să cauzeze nici un prejudiciu la site-urile de testare a produsului, dar destul de exact detectează prezența defectelor. De asemenea, o atenție deosebită merită costul scăzut al lucrărilor în curs și viteza mare de execuție. De asemenea, este important ca metoda să fie absolut sigură pentru sănătatea umană. Toate studiile privind metalele și sudurile pe bază de ultrasunete sunt efectuate în intervalul de la 0,5 MHz până la 10 MHz. În unele cazuri, este posibil să se lucreze cu ajutorul undelor ultrasonice cu o frecvență de 20 MHz.

Analiza cu ajutorul ultrasunetelor sudură trebuie să fie neapărat însoțită de un întreg set de măsuri pregătitoare, cum ar fi curățarea sau suprafața sudurii de încercare, aplicând o porțiune controlată a fluidelor specifice de contact (geluri scopuri speciale, glicerină, ulei de mașină). Toate acestea se fac pentru a asigura un contact stabil acustic stabil, care în cele din urmă oferă imaginea necesară pe dispozitiv.

Incapacitatea de a folosi și dezavantajele

Testarea cu ultrasunete este absolut imposibil de utilizat pentru inspectarea sudarea compușilor metalici având o structură grosieră (de exemplu, fontă sau sudură austenitic, cu o grosime mai mare de 60 de milimetri). Și toate pentru că în astfel de cazuri există o dispersie suficient de mare și o atenuare puternică a ultrasunetelor.

De asemenea, nu este posibilă caracterizarea fără echivoc a defectului detectat (includerea tungstenului, includerea zgurii etc.).