Jak funguje ultrazvukový defektoskop?

Kvalita svařování určuje spolehlivost a výkonnostní charakteristiky kovových konstrukcí, což je zvláště důležité pro bezpečný provoz zdvihacích zařízení, nosných prvků budov a konstrukcí a dalších kritických objektů. K identifikaci vad je k dispozici několik kontrolních metod, z nichž jedna zahrnuje kontrolu svarů ultrazvukem.

Co je UZK

Ultrazvukové zkoušení je nedestruktivní metoda zkoušení svarových spojů s ultrazvukovým přenosem zkoušené části spoje k identifikaci vnitřních vad svařování a odchylek v chemickém složení kovu od norem stanovených současnými normami.

Taková detekce defektů může odhalit vměstky strusky, vzduchové dutiny, přítomnost nekovových složek a chemickou heterogenitu v kovové struktuře.

Princip ultrazvukového testování je založen na vlastnosti akustického vlnění udržovat přímost při průchodu homogenním prostředím. Záření s frekvencí nad 20 kHz snadno proniká svarem. V přítomnosti defektů se paprsky odrážejí od povrchů vnitřních dutin a mění trajektorii v důsledku heterogenního složení látky.

Odchylky se zaznamenávají pomocí speciálního zařízení. Na monitoru defektoskop vidí naměřené hodnoty získané na základě hodnot amplitudy přijímaného signálu a doby potřebné k tomu, aby impuls urazil danou vzdálenost. Díky tomu lze poměrně přesně určit povahu, umístění a velikost defektů.

Konstrukce a princip činnosti ultrazvukového defektoskopu

Všechny ultrazvukové diagnostické přístroje mají podobnou konstrukci, protože jejich provoz je založen na společném principu. Sada zařízení pro ultrazvukové zkoušení svarových spojů se skládá z:

Detektor defektů nastavuje modulaci pulsů s ohledem na vlastnosti kovu a vlastnosti zjištěných porušení technologie svařování. Zvukové vlny jsou přístrojem převáděny na elektromagnetické pulzy, zobrazené na displeji osciloskopu. Aby bylo zajištěno, že rozhraní média méně zkresluje přijímaný signál, je povrch švu ošetřen speciálním gelem.

Na základě ultrazvukových parametrů na výstupu je možné určit hloubku lokalizace a velikost defektů. Provádění prací vyžaduje zapojení vyškolených a certifikovaných specialistů, kteří získali odbornou kvalifikaci a jsou schopni pracovat se specializovaným diagnostickým zařízením.

Rozsah a možnosti aplikace techniky

Technika ultrazvukového testování je zcela univerzální a umožňuje přesně identifikovat vady svařování za různých podmínek kontroly. Je ale nutné počítat s určitými limity, které omezují možnosti této detekce chyb.

Ultrazvuk se používá k detekci následujících porušení technologie svařování:

• por;
• nedostatek penetrace;
• praskliny podél švů a v tepelně ovlivněné zóně;
• netavení kovů;
• delaminace struktury;
• píštěle;
• prověšený kov na rubové straně stropních švů;
• korozivní inkluze;
• odchylky v chemickém složení;
• porušení geometrie švů.

Ultrazvukové testování kontroluje kvalitu svarových spojů z legovaných a austenitických ocelí, mědi, litiny a dalších materiálů, které špatně vedou ultrazvukové vlny.

Pro geometrické charakteristiky jsou uvedeny následující tolerance, pod kterými je možné použít ultrazvukovou detekci vad:

• vzdálenost od snímače ke svaru není větší než 10 m;
• minimální hloubka švu je 3 – 4 mm;
• nejmenší tloušťka spoje je od 8 do 10 mm (s přihlédnutím k vlastnostem použitého zařízení);
• maximální tloušťka kovového prvku je od 500 do 800 mm.

Ultrazvuk se používá k testování následujících typů připojení:

Ultrazvukové testování je požadováno v různých oblastech průmyslové výroby, ve stavebnictví, pro kontrolu správné kvality výroby, instalace a opravy následujících objektů:

• potrubí;
• energetické komunikační podpory;
• nosné kovové konstrukce budov a konstrukcí;
• pláště kotlů a čerpacích zařízení;
• vazníky a nosníky zvedacích jeřábů;
• lité výrobky;
• části a součásti železničních vozidel, letadel a vodních plavidel, automobilů a v dalších oblastech.

Ultrazvuková detekce defektů je součástí povinné náplně práce při přejímce a expedici zařízení, přezkoušení průmyslové bezpečnosti a technických přezkoušení.

Je zvláště důležité provádět ultrazvukové testování, když je přístup k objektu obtížný, ve vysokých nadmořských výškách nebo ve stísněných prostorách.

Typy ultrazvukové defektoskopie

V souladu s ustanoveními GOST 23829-85 existuje 16 typů ultrazvukové diagnostiky, z nichž nejoblíbenější jsou následující metody:

• stínová – převodní zařízení jsou instalována na obou stranách spoje, umístěná pod úhlem 90 stupňů k kovovému povrchu; jeden modul vysílá, druhý přijímá signál. Slepá oblast indikuje změnu struktury a přítomnost defektu;
• pulzní echo – nejoblíbenější metoda, která zahrnuje použití jednoho zařízení, které vysílá a přijímá vlny odražené od zadní strany švu. Porušení vnitřní struktury se zjišťuje záznamem signálu echa. Atraktivitou metody je, že její použití nevyžaduje oboustranný přístup ke spoji, ale pro získání kvalitního signálu je nutné povrch důkladně očistit a v kontaktní verzi nanést speciální kapalinu;
• echo-mirror – zahrnuje umístění přijímacích a vysílacích zařízení na jedné straně testovaného prvku a záření je prováděno pod úhlem. Tato technika je zvláště účinná pro identifikaci dutin umístěných svisle vzhledem ke kovovému povrchu;
• mirror-shadow – druh stínové technologie, s jednostranným uspořádáním vysílače a přijímače, zaznamenávající odražený signál;
• deltas je složitá a nepříliš běžná technika, která vyžaduje pečlivé seřízení diagnostického zařízení a vysoce kvalifikované specialisty nezbytné k dešifrování získaných výsledků. Navzdory nevýhodám metoda umožňuje identifikovat defekty, které nelze určit jinými metodami, zejména když jsou dutiny nebo oblasti s nedostatečným průnikem umístěny svisle;
• velocimetrický – zahrnuje záznam a analýzu dat o rychlosti průchodu signálu diagnostikovanou zónou. Často se používá ke kontrole spojů z různých kovů;
• průbojnost – používá se i pro kompozitní spoje, vícevrstvá struktura materiálu. Vysílací a přijímací zařízení jsou umístěna na jedné straně povrchu; impulsy se při jejich průchodu mnohokrát odrážejí. Stabilní signál indikuje dobrou kvalitu svařování a odchylky mohou indikovat přítomnost vad.

V závislosti na charakteristice a diagnostických podmínkách je možné použít i jiné, méně oblíbené metody.

Postup provádění ultrazvukového zkoušení

Ultrazvukové zkoušení svarových spojů se provádí v následujícím pořadí:

1. poskytnout specialistům přístup na diagnostické místo;
2. šev a přilehlá oblast ve vzdálenosti do 70 mm na obou stranách spoje se očistí, odstraní se barva a stopy koroze;
3. Pro lepší průchod ultrazvukových vln se na kovový povrch nanáší gel nebo lubrikant;
4. umístěte a připojte zařízení, proveďte potřebné úpravy s ohledem na vlastnosti materiálu a tloušťku svařovaných prvků;
5. Vydávají ultrazvuk, pohybují senzorem po klikaté dráze podél kontrolované oblasti a zaznamenávají získané výsledky.

Na základě výsledků kontroly sepíše znalec protokol s popisem přítomnosti, lokalizace a charakteru zjištěných závad.

Pokud ultrazvukové testování přesně neodhalí vady svařování, používají se navíc jiné metody.

Výhody a nevýhody

Popularita ultrazvukové detekce vad svarů je vysvětlena následujícími výhodami této techniky:

• vysoká citlivost přístrojů, které umožňují přesně identifikovat a popsat charakteristiky zjištěných odchylek od technologie svařování;
• snadné použití díky kompaktnosti použitého zařízení;
• minimální náklady – defektoskopy jsou relativně levné při absenci spotřebního materiálu pro testování;
• zachování integrity spojení během diagnostiky;
• široká škála aplikací se schopností ovládat strukturu kovu ve velkých tloušťkách;
• schopnost kontrolovat zařízení bez dlouhodobého vyřazení z provozu;
• bezpečnost pro lidské zdraví, což nelze říci o radiografické metodě.

Ale nezapomeňte na nedostatky. Ultrazvukové testování je obtížné, když je kovová struktura hrubá. Diagnostika vyžaduje předběžnou přípravu švu. Použití této techniky je omezeno určitými tolerancemi geometrických rozměrů spoje.

Zkušebna “Micro” nabízí služby pro ultrazvukovou detekci vad svarových spojů. Práce provádějí kvalifikovaní odborníci pomocí moderního vybavení, které zaručuje naprostou spolehlivost výsledků.