Suvirintų jungčių ultragarsinis bandymas, bandymo metodai ir technologija

2024 Autorius: Howard Calhoun | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2023-12-17 10:34

Praktiškai nėra pramonės, kurioje nebūtų atliekamas suvirinimas. Didžioji dauguma metalinių konstrukcijų montuojamos ir tarpusavyje sujungiamos suvirinimo siūlėmis. Žinoma, tokio pobūdžio darbų kokybė ateityje priklauso ne tik nuo statomo pastato, konstrukcijos, mašinos ar bet kurio mazgo patikimumo, bet ir nuo žmonių, kurie kaip nors sąveikaus su šiomis konstrukcijomis, saugumo. Todėl, siekiant užtikrinti tinkamą tokių operacijų atlikimo lygį, naudojamas ultragarsinis suvirinimo siūlių tyrimas, kurio dėka galima aptikti įvairių defektų buvimą ar nebuvimą metalo gaminių sandūroje. Šis išplėstinis valdymo metodas bus aptartas mūsų straipsnyje.

Įvykio istorija

Ultragarsinis defektų aptikimas buvo sukurtas 40-aisiais. Tačiau pirmasis tikrai veikiantis įrenginys „Sperry Products“dėka gimė tik 1945 m. Per ateinančius du dešimtmečius naujausios valdymo technologijos sulaukė pasaulinio pripažinimo, o tokios įrangos gamintojų skaičius labai išaugo.

UltragarsasDefektų detektoriuje, kurio kaina šiandien prasideda nuo 100 000–130 000 tūkstančių rublių, iš pradžių buvo vakuuminiai vamzdeliai. Tokie prietaisai buvo nepatogūs ir sunkūs. Jie dirbo tik iš kintamosios srovės š altinių. Tačiau jau šeštajame dešimtmetyje, atsiradus puslaidininkių grandinėms, defektų detektoriai buvo žymiai mažesni ir galėjo veikti su baterijomis, todėl galiausiai buvo galima naudoti įrenginius net lauko sąlygomis.

Žingsnis į skaitmeninę realybę

Ankstyvosiose stadijose aprašytuose prietaisuose buvo naudojamas analoginis signalo apdorojimas, dėl kurio, kaip ir daugelis kitų panašių prietaisų, kalibravimo metu jie buvo dreifuojami. Tačiau jau 1984 m. Panametrics pristatė pirmąjį nešiojamąjį skaitmeninį defektų detektorių, pavadintą EPOCH 2002. Nuo to momento skaitmeniniai įrenginiai tapo labai patikima įranga, idealiai užtikrinančia reikiamą kalibravimą ir matavimo stabilumą. Ultragarsinis defektų detektorius, kurio kaina tiesiogiai priklauso nuo techninių charakteristikų ir gamintojo prekės ženklo, taip pat gavo duomenų registravimo funkciją ir galimybę perkelti rodmenis į asmeninį kompiuterį.

Šiandieninėje aplinkoje vis labiau domimasi fazinėmis masyvo sistemomis, kurios naudoja sudėtingą technologiją, pagrįstą kelių elementų pjezoelektriniais elementais, kad sukurtų kryptinius spindulius ir sukuria skerspjūvio vaizdus, panašius į medicininį ultragarsinį vaizdą.

Sferaparaiškos

Ultragarsinis valdymo metodas naudojamas bet kurioje pramonės šakoje. Jo naudojimas parodė, kad jį galima vienodai efektyviai naudoti beveik visų tipų suvirintoms jungtims statybose, kurių suvirinto netauriojo metalo storis yra didesnis nei 4 milimetrai. Be to, metodas aktyviai naudojamas tikrinant dujotiekių ir naftotiekių, įvairių hidraulinių ir vandens sistemų jungtis. Ir tokiais atvejais, kaip storų siūlių, gautų suvirinant elektros šlaku, patikrinimas, ultragarsinis defektų aptikimas yra vienintelis priimtinas tikrinimo būdas.

Galutinis sprendimas, ar dalis ar suvirinimas tinkamas eksploatuoti, priimamas remiantis trimis pagrindiniais rodikliais (kriterijais) – amplitudė, koordinatėmis, sąlyginiais matmenimis.

Apskritai ultragarsinis bandymas yra būtent tas metodas, kuris yra vaisingiausias vaizdo gavimo požiūriu tiriant siūlę (išsamiau).

Paklausos priežastys

Aprašytas patikros ultragarsu metodas yra geras tuo, kad jis pasižymi daug didesniu indikacijų jautrumu ir patikimumu nustatant defektus, pvz., įtrūkimus, mažesnes sąnaudas ir aukštą naudojimo saugą, palyginti su klasikiniai radiografinio tyrimo metodai. Iki šiol ultragarsinis suvirintų jungčių tyrimas naudojamas 70-80% patikrinimų atvejų.

Ultragarsiniai keitikliai

BeŠių prietaisų naudojimas neardomiesiems ultragarsiniams bandymams yra tiesiog neįsivaizduojamas. Prietaisai naudojami sužadinimui generuoti, taip pat ultragarso vibracijai priimti.

Vienetai yra skirtingi ir klasifikuojami pagal:

• Būdas sukurti kontaktą su bandomuoju elementu.
• Pjezoelektrinių elementų prijungimo prie paties defektų detektoriaus elektros grandinės metodas ir elektrodo pasislinkimas pjezoelektrinio elemento atžvilgiu.
• Akustikos orientacija paviršiaus atžvilgiu.
• Pjezo elementų skaičius (vieno, dvigubo, kelių elementų).
• Darbinių dažnių juostos plotis (siaurajuostis – mažesnis nei vienos oktavos dažnių juostos plotis, plačiajuostis – daugiau nei vienos oktavos dažnių juostos plotis).

Išmatuojamos defektų charakteristikos

GOST valdo viską technologijų ir pramonės pasaulyje. Ultragarsinis tyrimas (GOST 14782-86) šiuo atveju taip pat nėra išimtis. Standartas nurodo, kad defektai matuojami šiais parametrais:

• Lygiavertis defekto plotas.
• Aido signalo amplitudė, kuri nustatoma atsižvelgiant į atstumą iki defekto.
• Defekto koordinatės suvirinimo taške.
• Įprasti dydžiai.
• Sąlyginis atstumas tarp defektų.
• Pasirinkto suvirinimo ar jungties ilgio defektų skaičius.

Defektų detektoriaus veikimas

Neardomasis bandymas, kuris yra ultragarsinis, turi savo naudojimo būdą, kuris teigia, kad pagrindinis matuojamas parametras yra gauto aido signalo amplitudėtiesiai nuo defekto. Norint atskirti aido signalus pagal amplitudę, fiksuojamas vadinamasis atmetimo jautrumo lygis. Tai, savo ruožtu, sukonfigūruojama naudojant įmonės standartinį šabloną (SOP).

Dėl defektų detektoriaus veikimo pradžios jis sureguliuojamas. Tam nustatomas atmetimo jautrumas. Po to, atliekant ultragarsinius tyrimus, gautas aido signalas iš aptikto defekto lyginamas su fiksuotu atmetimo lygiu. Jei išmatuota amplitudė viršija atmetimo lygį, ekspertai nusprendžia, kad toks defektas yra nepriimtinas. Tada siūlė arba gaminys atmetami ir siunčiami peržiūrėti.

Dažniausi suvirintų paviršių defektai yra: susiliejimo trūkumas, nepilnas įsiskverbimas, įtrūkimai, poringumas, šlako intarpai. Būtent šie pažeidimai efektyviai nustatomi ultragarsu aptikus defektus.

Ultragarso parinktys

Laikui bėgant tikrinimo procesas sukūrė kelis galingus suvirinimo siūlių tyrimo metodus. Ultragarsinis tyrimas suteikia gana daug pasirinktų metalinių konstrukcijų akustinio tyrimo variantų, tačiau populiariausios yra:

• Aido metodas.
• Šešėlis.
• Veidrodinio šešėlio metodas.
• Echo Mirror.
• Delta metodas.

Pirmas metodas

Dažniausiai pramonėje ir geležinkelių transporte naudojamas echo-impulsinis metodas. Būtent jo dėka diagnozuojama daugiau nei 90% visų defektų, o tai tampa įmanoma dėl beveik visų signalų, atsispindėjusių nuo defekto paviršiaus, registravimo ir analizės.

Šis metodas yra pagrįstas metalo gaminio zondavimu ultragarsinių virpesių impulsais, o vėliau jų registracija.

Metodo pranašumai yra šie:

- galimybė vienpusiškai pasiekti gaminį;

- gana didelis jautrumas vidiniams defektams;

– didžiausias aptikto defekto koordinačių nustatymo tikslumas.

Tačiau yra ir trūkumų, įskaitant:

– mažas atsparumas paviršiaus atšvaitų trikdžiams;

- stipri signalo amplitudės priklausomybė nuo defekto vietos.

Aprašytas defektų aptikimas reiškia, kad ieškiklis į gaminį siunčia ultragarsinius impulsus. Atsakymo signalą gauna jis arba antrasis ieškotojas. Tokiu atveju signalas gali atsispindėti tiek tiesiogiai nuo defektų, tiek nuo priešingo detalės, gaminio (siūlės) paviršiaus.

Šešėlių metodas

Jis pagrįstas išsamia ultragarso virpesių, perduodamų iš siųstuvo į imtuvą, amplitudės analize. Jei šis rodiklis sumažėja, tai rodo, kad yra defektas. Tokiu atveju kuo didesnis paties defekto dydis, tuo mažesnė imtuvo gaunamo signalo amplitudė. Norint gauti patikimą informaciją, emiteris ir imtuvas turi būti išdėstyti bendraašiai priešingose pusėsetiriamas objektas. Šios technologijos trūkumai gali būti laikomi mažu jautrumu, palyginti su aido metodu, ir sunkumu orientuoti PET (pjezoelektrinius keitiklius) atsižvelgiant į centrinius spinduliuotės pluoštus. Tačiau yra ir privalumų, tokių kaip didelis atsparumas trukdžiams, maža signalo amplitudės priklausomybė nuo defekto vietos ir negyvos zonos nebuvimas.

Veidrodinio šešėlio metodas

Ši ultragarsinė kokybės kontrolė dažniausiai naudojama suvirintoms armatūros jungtims tikrinti. Pagrindinis ženklas, kad buvo nustatytas defektas, yra signalo amplitudės susilpnėjimas, kuris atsispindi nuo priešingo paviršiaus (dažniausiai vadinamo dugnu). Pagrindinis metodo pranašumas yra aiškus įvairių defektų, kurių išnirimas yra suvirinimo šaknis, aptikimas. Taip pat metodas pasižymi galimybe vienpusiškai pasiekti siūlę ar dalį.

Aido veidrodžio metodas

Veiksmingiausias būdas aptikti vertikalius defektus. Patikrinimas atliekamas naudojant du zondus, kurie perkeliami palei paviršių šalia siūlės vienoje jo pusėje. Tuo pačiu metu jų judėjimas atliekamas taip, kad vienu zondu būtų užfiksuotas kito zondo skleidžiamas signalas, du kartus atsispindėjęs nuo esamo defekto.

Pagrindinis metodo privalumas: juo galima įvertinti defektų, kurių dydis viršija 3 mm ir kurie nukrypsta vertikalioje plokštumoje daugiau nei 10 laipsnių, formą. Svarbiausias -naudokite tokio paties jautrumo zondus. Ši ultragarsinio tyrimo versija aktyviai naudojama tiriant storasienius gaminius ir jų suvirinimo siūles.

Delta metodas

Nurodytas ultragarsinis suvirinimo siūlių bandymas naudoja ultragarso energiją, kurią pakartotinai išspinduliuoja defektas. Skersinė banga, krintanti ant defekto, iš dalies atsispindi veidrodiniu būdu, iš dalies paverčiama išilgine, taip pat pakartotinai išspinduliuoja difrakcuotą bangą. Dėl to fiksuojamos reikiamos PET bangos. Metodo trūkumu galima laikyti siūlės valymą, gana didelį gaunamų signalų iššifravimo sudėtingumą valdant iki 15 milimetrų storio suvirintąsias jungtis.

Ultragarso privalumai ir jo taikymo subtilybės

Suvirintų jungčių tyrimas naudojant aukšto dažnio garsą iš tikrųjų yra neardomasis bandymas, nes šis metodas negali padaryti jokios žalos tiriamai gaminio daliai, tačiau tuo pačiu gana tiksliai nustato defektų buvimas. Taip pat ypatingas dėmesys nusipelno mažos atliekamų darbų kainos ir didelio jų atlikimo greičio. Taip pat svarbu, kad metodas būtų visiškai saugus žmonių sveikatai. Visi metalų ir suvirinimo siūlių tyrimai ultragarsu atliekami diapazone nuo 0,5 MHz iki 10 MHz. Kai kuriais atvejais darbus galima atlikti naudojant 20 MHz dažnio ultragarso bangas.

Suvirintos jungties analizę ultragarsu būtinai turi lydėti visas kompleksasparengiamosios priemonės, pvz., tiriamos siūlės ar paviršiaus valymas, kontroliuojamos zonos patepimas specifiniais kontaktiniais skysčiais (specialios paskirties geliai, glicerinas, mašinų alyva). Visa tai daroma siekiant užtikrinti tinkamą stabilų akustinį kontaktą, kuris galiausiai suteikia reikiamą vaizdą įrenginyje.

Netinkamas naudoti ir trūkumai

Ultragarsinis bandymas yra visiškai neracionalus tiriant metalų, kurių struktūra yra stambiagrūdė (pavyzdžiui, ketaus arba austenitinės siūlės, kurios storis didesnis nei 60 milimetrų), suvirinimo jungtis. Ir viskas todėl, kad tokiais atvejais yra pakankamai didelė ultragarso sklaida ir stiprus susilpnėjimas.

Taip pat neįmanoma vienareikšmiškai iki galo apibūdinti aptikto defekto (volframo intarpas, šlako intarpas ir kt.).