Ультразвуковой контроль сварных швов с применением 3D

При разработке плана контроля сварных швов отвода важно убедиться, что:

1. Эффект перекоса седловой поверхности компенсируется для обеспечения взаимодействия луча по всему объему сварного шва и почти зеркального отражения в интересующих областях обратно к датчику.
2. Имеется достаточный охват объема сварного шва для всех положений сканирования с учетом изменения взаимодействия вокруг геометрии отвода.
3. Лучи могут соответствующим образом взаимодействовать с поверхностями сплавления сварного шва и полными объемами сварного шва. Для сварных швов с подготовкой на основном сосуде или трубе в большинстве случаев потребуется пропустить заднюю поверхность, что требует правильного расчета для каждого поворотного положения с учетом изменения кривизны передней и задней стенок.
4. Показания в результирующих данных отображаются правильно по отношению к трехмерному объему для характеристики, правильного местоположения и размера. Инструменты для «нарезки» модели являются большим преимуществом, помогающим изолировать показания в полном объеме компонента и, следовательно, при определении размеров и характеристик.

Рисунок 1: Эффект перекоса луча при повороте под углом 45 градусов на геометрии образца

В этом примере использовалась образец, принадлежащая Phoenix ISL. Это образец отвода производства Sonaspection со встроенными дефектами.

Рисунок 2: Чертеж образца отвода Sonaspection

1. Корневая трещина
2. Отсутствие слияния боковых стенок
3. Шлак

Сканер, используемый в этом тесте, представляет собой моторизованный NozzleScan Phoenix ISL. Инструментом, используемым в качестве контроля, является Eddyfi Technologies TOPAZ® 64, дистанционно управляемый с помощью программного обеспечения UltraVision® 3.

Рисунок 3: Внешний вид испытательной установки

Чтобы спроектировать контроль с учетом трехмерной геометрии компонента, UltraVision 3D позволяет напрямую импортировать компонент в формате 3D CAD (файл SAT). Это дает доступ к целому ряду инструментов, помогающих в правильной разработке контроля, а также в сборе данных и анализе.

После импорта модели можно вставить искусственные дефекты, как показано зеленым цветом на рис. 4; они расположены и имеют размер в соответствии с планом, прилагаемым к отчету Sonaspection.

Рисунок 4: 3D-модель в UltraVision с предполагаемыми дефектами

Важно точно учитывать поведение сканера, когда речь идет о сборе данных о сложном образце; необходимо убедиться, что при анализе данные отображаются правильно по отношению к детали. Для этого исследования мы можем смоделировать «полярный» сканер в UltraVision, который находится на одной линии с используемым сканером, имея ось сканирования, вращающуюся вокруг отвода, а также исходящую от него индексную ось.

Чтобы обеспечить адекватное покрытие сварного шва и компенсировать эффект перекоса седловидной геометрии, необходимо использовать несколько углов перекоса луча.

Подход, принятый для этого исследования, заключается в том, чтобы использовать датчик с 2D матричной матрицей для электронного измерения нескольких углов наклона в одной ориентации датчика, что позволяет собирать все соответствующие данные в последовательности одного сканирования без необходимости физически наклонять датчик.

Рисунок 5: Трассировка лучей электронного перекоса луча

На рисунке 5 показаны углы наклона от -15 до +15 градусов для всех углов поворота по главной оси (от 40 до 70 SW) при одном положении датчика.

Видео регистрации в реальном времени можно увидеть на рис. 7. Как видно на видео, для этой конкретной конфигурации возможно сканирование сварного шва с одного смещения индекса, за один проход и без механического перекоса преобразователя.

Данные можно просматривать без поправки на угол наклона или объединять в один набор данных. Представления объединенных данных очень помогают в обнаружении и интерпретации, поскольку они учитывают все лучи и углы наклона с учетом их соответствующего направления луча и пути звука. На рис. 8 показаны объединенные данные с C-сканом, B-сканом и конечным видом.

Рисунок 7: Объединенные представления CB-End

Три индикации можно четко увидеть в объединенных данных, а наложение помогает с позиционированием индикации. Однако для точного позиционирования дефекта с учетом профиля поверхности, профиля задней стенки, геометрии сварного шва и углов пучка для всех положений мы используем передовые инструменты построения трехмерных данных UltraVision, чтобы отображать ультразвуковые данные в среде трехмерного компонента с использованием всех основных параметров.

Рисунок 8: Выбор объемных данных для построения трехмерных данных

Обработка данных в 3D-среде с помощью инструмента UltraVision для построения 3D-данных позволяет точно определять местоположение признаков и геометрических эхо-сигналов, помогая правильно характеризовать и определять местоположение обнаруженных признаков.

Рисунок 9: Трехмерное представление данных

Использование трехмерных секущих плоскостей в трехмерных видах UltraVision позволяет анализировать сложные компоненты, выделяя вид поперечного сечения для каждой позиции и, таким образом, помогая определить местоположение индикации, в данном случае в объеме сварного шва.

Контроль отводов и других компонентов сложной геометрии с помощью фазированной решетки может быть сложной задачей, а использование основных инструментов PA может привести к ложному заключению о том, что достигается полное покрытие объема. На практике это может быть не так, и есть вероятность, что недостатки будут упущены. Использование программного обеспечения для контроля, такого как UltraVision 3D, дает возможность выполнять полное проектирование, проверку и анализ данных в единой 3D-среде, обеспечивая оптимальную и эффективную технику контроля, продемонстрированную на этом вебинаре.