Контроль продольных сварных швов трубопроводов, может быть затруднен при использовании ультразвукового контроля с фазированной решеткой (PAUT) и метода полной фокусировки (TFM). Во-первых, кривизна внешней поверхности предполагает использование призм, приспособленных для обеспечения хорошего контакта. Изогнутая внутренняя стенка также представляет собой проблему, поскольку ультразвуковые волны будут отражаться от выпуклой поверхности, что затрудняет определение правильного плана сканирования. Калькулятор фокальных законов прибора и изображения должны учитывать эти искривления, чтобы направлять акустическую энергию в правильном направлении и правильно перемещать эхо сигналы. В этой статье мы представляем различные инструменты, доступные в программном обеспечении Capture™, позволяющие контролировать продольные сварные швы.
Трубы с продольными сварными соединениями применяются в различных отраслях промышленности. Как и другие сварные швы, их необходимо проверять на наличие дефектов как при изготовлении, так и в целях технического обслуживания. Контроль кольцевых и пластинчатых сварных швов основан на инструментах, использующих модели плоской поверхности. Эти инструменты включают калибровку задержки призмы, расчет фокальных законов и скорректированные представления сканирования (E-скан, S-скан и составное сканирование) с наложением сварного шва. Эти инструменты нельзя использовать непосредственно для продольных сварных швов.
Калибровка задержки в призме
При контроле продольных сварных швов с помощью PAUT и TFM используются специальные призмы, называемые призмами под гиб или COD, для которых кривизна призмы обрабатывается так, чтобы соответствовать кривизне наружного диаметра трубы.
Чтобы правильно рассчитать законы фокусировки, необходимо тщательно откалибровать угол и высоту призмы. Неправильные измерения кривизны угла и высоты приводят к неправильным законам задержки, что приводит к неправильным углам и плохой фокусировке.
Решение
В Capture встроен инструмент калибровки задержки призмы, который автоматически измеряет угол и высоту как плоских (и AOD), так и COD-призм.
Операторам просто нужно подсоединить ПЭП к призме, и инструмент обнаружит эхо-сигналы от задней стенки призмы, соответствующие кривой, чтобы определить угол и высоту призмы. Он также определяет, находится ли первый элемент внизу или вверху призмы.
Расчет фокальных законов
Фокальные законы позволяют генерировать ультразвуковые волны под нужными углами с фокусировкой или без нее. При работе с плоскими и кольцевыми сварными швами план сканирования определяется для получения оптимального обнаружения признаков внутри сварного шва. Как правило, секторное сканирование под углом от 35° до 70° очень распространено для получения лучей, перпендикулярных скосу на втором грани шва, и больших углов для контроля корня сварного шва. Фокальные законы учитывают точки выхода вдоль верхней поверхности для каждого угла. Если мы импортируем эти фокальные законы задержки для изогнутого компонента, например, для 20-дюймовой (500-миллиметровой) трубы, не учитывая кривизну, получим углы, отличные от исходных 35° на 70°, в этом примере 32° и 75° . Это означает, что показания могут быть неправильно расположены.
Решение
Калькулятор фокальных законов программного обеспечения Capture учитывает кривизну компонента. Он функционален для всех датчиков: линейных, матричных, двойных линейных (DLA) и двойных матричных (DMA). Можно визуализировать точки фокусировки, убрав заднюю стенку, чтобы идеально их расположить. Это позволяет определить план сканирования и обеспечить полное покрытие сварного шва. Доступны несколько режимов фокусировки, чтобы сфокусировать энергию там, где хочет оператор.
Учет кривизны позволяет создавать правильные углы, а также фокусироваться на правильном месте. На следующих изображениях показан луч, рассчитанный для угла 42°. Когда мы рассматриваем кривизну, луч фокусируется вдоль скоса после отражения от изогнутой задней стенки. Наоборот, использование плоских законов задержки приводит к эффекту расфокусировки поверх неправильного угла (44°).
Глядя на результаты для несплавления по кромке, мы видим, что использование фокальных законов для плоской задержки приводит к падению чувствительности примерно на 9 дБ из-за эффекта расфокусировки.
Представления изображения
Для плоских и кольцевых сварных швов данные PAUT обычно представляются с наложением сварного шва. Второй участок обычно представлен симметричным изображением сварного шва, поскольку отражения от задней стенки исходят от плоской поверхности. Для продольных сварных швов невозможно использовать такое же симметричное изображение, поскольку ультразвук отражается от выпуклой поверхности.
Решение
Capture позволяет отображать линейные, секторные и составные сканы с учетом отражения от задней стенки и верхней поверхности. Трассировка лучей выполняется с использованием точек выхода, рассчитанных калькулятором закона задержки, и определенного угла отражения каждого луча. На следующем изображении показана трассировка лучей секторного сканирования от 35° до 75° для 20-дюймовой (500-миллиметровой) трубы. Угловое разрешение во второй части распределяется неравномерно, увеличиваясь для больших углов. Это потенциально снижает пространственный охват, что может привести к низкой вероятности обнаружения. Этот эффект усиливается для труб малого диаметра. Таким образом, трассировка лучей очень важна для операторов, чтобы правильно определить свой план сканирования.
Используя трассировку лучей, можно представить сканы E-scan, S-scan и Compound в виде сложенных изображений. На следующем изображении слева показаны трещины по наружному диаметру, правильно расположенные на наружной поверхности трубы диаметром 17,7 дюйма (450 мм). Capture также учитывает несколько переотражений, отображая индикацию дефекта несколько раз с учетом одно (двух) кратно отраженных сигналов (Данные сигналы можно исключить уменьшив строб, зоны интереса ROI). На изображении справа представлены те же дефекты, которые видны после четырех отражений между задней стенкой и поверхностью наружного диаметра. Это может быть полезно, когда есть препятствие которое мешает расположению вблизи сварного шва.
Экспорт 3D
Начиная с Capture версии 3.1 возможен экспорт данных в 3D виде с учетом отражений от различных поверхностей; это справедливо и для криволинейных поверхностей. На следующем изображении показан экспорт данных семи обнаруженных дефектов наружного диаметра, вид сверху и S-скан.
Автоматическое определение размеров дефектов
Инструмент автоматическое определение размера дефектовтакже полностью совместим с продольными сварными швами.
Для контроля продольных сварных швов Capture предлагает все инструменты, необходимые для полного контроля. От калибровки задержки призмы до расчета законов фокусировки и визуального представления — у операторов есть все средства для оптимизации планов сканирования. Все эти инструменты доступны как для портативных дефектоскопов M2M Gekko®, так и для дефектоскопов Mantis™ — даже для устройств начального уровня. В сочетании с передовыми инструментами анализа Capture предлагает комплексное решение для контроля продольных сварных швов. Мы приглашаем вас связаться с нами, чтобы узнать больше о Gekko и Mantis для контроля продольных сварных швов сегодня и оставаться на шаг впереди своих конкурентов.
