Контроль сварных швов из нержавеющей стали малого диаметра традиционно проводится в основном методом радиографического контроля (РТ). Тем не менее, наблюдается растущее стремление сократить использование рентгенографии в различных отраслях, одновременно улучшая возможности обнаружения и определения размеров. При правильном сочетании передовых датчиков для ультразвукового контроля с фазированной решеткой (PAUT), приборов и программного обеспечения можно реализовать весьма успешный и надежный подход к контролю этих сложных компонентов, одновременно обеспечивая дополнительные преимущества для производства, безопасности и эффективности на объекте. Передовое решение Eddyfi Technologies сочетает в себе опыт проектирования и производства датчиков с лучшими в своем классе приборами и программным обеспечением.
Ультразвуковой контроль с фазированной решеткой сварных швов малого диаметра получил широкое распространение за последнее десятилетие, с большим успехом заменив рентгенографию в основном в узлах из углеродистой стали, таких как трубы котлов электростанций. При необходимости использование PAUT может принести несколько преимуществ инспекционной кампании.
Безопасность и эффективность сайта
Замена рентгенографии на методы УЗК исключает использование потенциально вредного ионизирующего излучения на местном участке, уменьшая необходимость в расширенных протоколах безопасности и связанных с этим затратах. Там, где раньше требовалось закрывать «горячие» рабочие зоны для проведения контроля, PAUT может выполняться без запретных зон, что позволяет проводить регулярные работы параллельно с контролем. Благодаря полностью портативному оборудованию результаты можно анализировать непосредственно в месте контроля или отправлять данные удаленному аналитику для составления отчета. Это дает предприятию значительные преимущества в эффективности производства и общих затратах на деятельность.
Возможность контроля
Хотя рентгенография может иметь свои преимущества, особенно для определенных классификаций дефектов, использование PAUT может улучшить чувствительность к плоским дефектам, которые может быть трудно обнаружить с помощью рентгенографии из-за неправильной ориентации. Кроме того, методы PAUT могут обеспечить возможность определения глубины и высоты индикаций, обеспечивая большую видимость дефектов для критической оценки и возможности быстрого ремонта.
Проблемы сварных швов из нержавеющей стали малого диаметра
Во-первых, что мы считаем малым диаметром? Обычно это кольцевые стыковые сварные швы на трубах с наружным диаметром менее 4 дюймов номинального размера трубы (NPS). Обычно сварные швы имеют тонкостенное поперечное сечение, а в зависимости от области применения к ним может быть ограничен доступ для использования сканеров и оборудования для неразрушающего контроля (NDT).
Конечно, как и в случае с другими методами, нержавеющая сталь создает некоторые дополнительные проблемы в отношении распространения УЗ волн, часто из-за сильного затухания, искажения и рассеяния, снижения потенциальной мощности сигнала, возвращаемого на контрольный датчик, и затуманивания данных контроля из-за низкого уровня материала. зерновой шум. Кроме того, в случае присутствия разнородных металлических сварных швов или плакирования стратегия контроля и выбор датчика должны быть соответствующим образом скорректированы.
Небольшой диаметр труб также создает проблему, действуя как линзы, рассеивающие отраженные звуковые лучи по большей окружности, которые становятся более выраженными с уменьшением диаметра трубы.
Для успешного контроля этих компонентов решение должно учитывать все эти факторы в рамках комбинированного решения, и все начинается с оптимизации конструкции ультразвукового преобразователя для данной задачи.
Оптимизированные преобразователи
Для аустенитных нержавеющих сталей особенно важно обеспечить оптимальный профиль УЗ-луча, концентрируя энергию луча в интересующей зоне и уменьшая потери из-за расходимости. При использовании 1D линейных решеток контроль луча во вторичной плоскости, т. е. по длине сварного шва, отсутствует. Эта проблема была решена для линейных решеток путем добавления механической фокусировки элементов по их ширине, например, в популярном датчике A15 для контроля котловых труб из углеродистой стали. Однако из-за необходимости сохранять низкий профиль призмы существует относительно короткий путь звука до сварного шва и относительно широкий профиль луча во вторичной плоскости, что особенно заметно на образцах с более тонкими стенками и меньшим диаметром. Вблизи призмы и в начале звукового пути профиль луча может иметь эффект двойного максимума, что в крайних случаях приводит к завышению размеров и усложнению характеристики показаний.
Двойная линейная матрица для малого диаметра
Одним из подходов к использованию контрольных датчиков, позволяющих преодолеть некоторые проблемы, связанные с датчиками малого диаметра для аустенитного материала, является использование датчика с решетчатым датчиком шага, который разделяет звуковые пути передатчика и приемника в призме с использованием акустического барьера. Призма спроектирована таким образом, что взаимодействие номинальных лучей в материале может происходить в интересующей области контроля. Акустическое разделение передачи и приема помогает снизить фоновый шум зернистой структуры, возникающий при использовании импульсно-эхо-зондов, за счет уменьшения эффекта обратного рассеяния на датчике, который может быть типичным для этих типов материалов, особенно из-за длинных звуковых путей в более толстых компонентах. Двойной линейный датчик DMA A25 и призма к нему могут быть полезны при исследовании аустенитных труб большой толщины, но могут не подойти для очень маленьких труб.
Конфигурация с датчиком A25 для волны 60L в трубе NPS диаметром 2 дюйма и толщиной стенки 5,5 мм.
Метод двумерного матричного преобразователя
Для решения этих проблем был разработан низкопрофильный DMA матричный датчик, который совместим с существующими сканерами малого диаметра, такими как сканеры CIRC-IT от Jireh, и обеспечивает низкий зазор для облегчения проблем ограничения доступа. Двумерный матричный зонд состоит из двух измерений, так что элементы могут запускаться независимо и располагаться по законам фокусировки для достижения фокусировки как в первичной, так и во вторичной плоскостях.
Рисунок 3. Нарезка одномерного линейного массива слева, пример 2D матричного массива справа.
Благодаря возможностям 2D-матричного преобразователя можно фокусировать каждый луч как в направлении сварного шва (первичная ось), так и по его окружности (вторичная ось). Это дает гораздо более однородный и более плотный профиль, как показано в приведенном ниже примере сравнения трубы из нержавеющей стали с толщиной стенки 3,5 мм и внешним диаметром 21,3 мм.
A15 датчик CCEV35, 5 МГц, 16 элементов с призмой 60SW – показан номинальный луч 60SW.
Рисунок 4. Первичная и вторичная оси профиля трубы.
Новый 63-элементный двумерный матричный датчик M15, 5 МГц, с призмой 60SW – показан номинальный луч 60SW
Рисунок 5. Первичная и вторичная оси профиля трубы.
Совместимость со сканером
Датчики A25 и M15 могут быть подключены к стандартному отраслевому сканеру CIRC-IT , предназначенному для сканирования кольцевых сварных швов с внешним диаметром от 21 до 114 мм (от 0,84 до 4,5 дюйма) для быстрого и точного кодированного сканирования. Оба могут использоваться как односторонние, так и двусторонние с одной из платформ Eddyfi PAUT.
Рис. 6. Матричный датчик M15 со сканером CIRC-IT.
Особенности применения с IRC -I T
- Диапазон стандартных труб диаметром от 21 до 114 мм (0,84–4,5 дюйма).
- Зазор 11 мм (0,4 дюйма), идеально подходит для зон с ограниченным доступом (< 12,7 мм/0,5 дюйма)
- Обеспечивает одно- или двусторонний контроль за один проход.
- Простая настройка и управление с одной стороны ряда труб.
- Обеспечивает стабильное и постоянное давление на протяжении всего сканирования.
- Обеспечивает плавное движение качения с минимальным осевым смещением.
- Компактная, легкая и портативная конструкция для повышенной маневренности.
- Облегчает быструю и легкую смену призм и датчиков.
- Совместим как с ферромагнитными, так и с неферромагнитными трубами.
- Имеет водонепроницаемую и нержавеющую конструкцию.
Дефектоскопы PAUT
Eddyfi Technologies предлагает несколько инструментов PAUT, идеально подходящих для этого применения. При работе с двумерным матричным датчиком M15 важно убедиться, что используется 64-импульсный инструмент, такой как TOPAZ®64 или Gekko®, поскольку каждый закон фокусировки будет включать все 63 элемента срабатывания преобразователя. К счастью, интуитивно понятное встроенное программное обеспечение позволяет легко настроить 2D-матричный массив без необходимости создавать настройки извне, а датчик можно калибровать и собирать данные с помощью PAUT обычным способом. Встроенные объединенные представления, функция объемного объединения и расширенные представления значительно помогают операторам эффективно анализировать и составлять отчеты о данных, а при необходимости можно перейти на мощный UltraVision® Classic для автономного анализа.
Помимо PAUT, обе платформы предлагают режимы сбора данных с полной матрицей в реальном времени (FMC), методом полной фокусировки (TFM), фазовой когерентности (PCI) и визуализации плоских волн (PWI), которые можно в полной мере использовать с технологией 2D матричного массива. где это приносит пользу при контроле.
Полученные результаты
Пример результатов для тонкостенного материала из нержавеющей стали можно найти в этом интересном приложении для контроля раструбных сварных швов небольшого диаметра из нержавеющей стали. Образец, предоставленный HOIS, представляет собой раструбный сварной шов фитинга размером 1 дюйм NPS и наружным диаметром фитинга 33,4 мм. Толщина стенки 4,5 мм.
Рис. 7. План сканирования — 2D-матрица M15 на раструбном сварном шве
Рисунок 8: Данные раструбного сварного шва из нержавеющей стали, показывающие трещину на пятке.
Передовые методы фокусировки
Также можно использовать передовые методы фокусировки, такие как TFM из FMC или PWI в реальном времени, или посредством постобработки при получении необработанных данных FMC или PWI. Анализ UltraVision позволяет осуществлять постобработку этих данных с помощью ряда различных алгоритмов, которые могут значительно улучшить соотношение сигнал/шум (SNR) для диагностики сложных материалов.
Например, во время контроля образца сварного шва небольшого диаметра из нержавеющей стали было обнаружено, что в результате последующей обработки полученных данных PWI с использованием алгоритма коэффициента фазовой когерентности (PCF) реакция единственной изолированной поры, встроенной в сварной шов, была значительно улучшено.
Рисунок 9: Данные сварного шва из нержавеющей стали толщиной стенки 4 мм.
Рисунок 12: Данные PWI, восстановленные с использованием пути PCF TT-TT, показывающие изолированную пору в сварном шве.
Краткое содержание
Ведущие приборы и программное обеспечение Eddyfi Technologies в сочетании с оптимизированным подходом к использованию датчиков выводят контроль сварных швов из нержавеющей стали малого диаметра на новый уровень.
Выбор датчика и подход к УЗ-диагностике являются основой успешного контроля. Новый двухмерный матричный преобразователь M15 для контроля малого диаметра значительно улучшает профиль луча, улучшая характеристики, обнаружение и соотношение сигнал/шум, когда это наиболее важно.
Парк инструментов Eddyfi Technologies, включая TOPAZ64 и Gekko, идеально подходит для использования преимуществ этой передовой технологии зондов и поддержки настройки двумерных матричных массивов на борту.
