Keevisliidete ultrahelitestimine, testimismeetodid ja -tehnoloogia

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2023-12-17 10:25

Praktiliselt pole tööstust, kus keevitamist ei tehtaks. Valdav enamus metallkonstruktsioone on monteeritud ja omavahel ühendatud keevisõmbluste abil. Loomulikult ei sõltu sellise töö kvaliteet tulevikus mitte ainult hoone, konstruktsiooni, masina või mis tahes püstitatava üksuse töökindlusest, vaid ka inimeste ohutusest, kes nende konstruktsioonidega kuidagi suhtlevad. Seetõttu kasutatakse selliste toimingute õige taseme tagamiseks keevisõmbluste ultraheliuuringut, tänu millele on võimalik metalltoodete ristmikul tuvastada erinevate defektide olemasolu või puudumist. Seda täiustatud juhtimismeetodit käsitletakse meie artiklis.

Esinemise ajalugu

Ultraheli defektide tuvastamine töötati välja 30ndatel aastatel. Esimene tõeliselt töötav seade sündis aga tänu Sperry Productsile alles 1945. aastal. Järgmise kahe aastakümne jooksul saavutas uusim juhtimistehnoloogia ülemaailmse tunnustuse ja selliste seadmete tootjate arv kasvas järsult.

UltraheliVeadetektor, mille tänane hind algab 100 000-130 000 tuhandest rublast, sisaldas algselt vaakumtorusid. Sellised seadmed olid mahukad ja rasked. Nad töötasid eranditult vahelduvvooluallikatest. Kuid juba 60ndatel, pooljuhtahelate tulekuga, vähenesid veadetektorite mõõtmed oluliselt ja need said töötada patareidega, mis lõpuks võimaldas seadmeid kasutada isegi välitingimustes.

Astuge digitaalsesse reaalsusesse

Varases staadiumis kasutasid kirjeldatud instrumendid analoogsignaalitöötlust, mille tõttu, nagu paljud teised sarnased seadmed, olid need kalibreerimise ajal triivinud. Kuid juba 1984. aastal tõi Panametrics turule esimese kaasaskantava digitaalse veadetektori nimega EPOCH 2002. Sellest hetkest alates on digitaalseadmed muutunud väga töökindlateks seadmeteks, mis ideaaljuhul tagavad vajaliku kalibreerimise ja mõõtmise stabiilsuse. Ultraheli veadetektor, mille hind sõltub otseselt selle tehnilistest omadustest ja tootja kaubamärgist, sai ka andmete logimise funktsiooni ja võimaluse näitude ülekandmiseks personaalarvutisse.

Tänapäeva keskkonnas tuntakse üha enam huvi faasitud massiivisüsteemide vastu, mis kasutavad mitmeelemendilistel piesoelektrilistel elementidel põhinevat keerulist tehnoloogiat, et tekitada suunatud kiirteid ja luua meditsiinilise ultraheliuuringuga sarnaseid ristlõikekujutisi.

Sfäärrakendused

Ultraheli juhtimismeetodit kasutatakse igas tööstuses. Selle kasutamine on näidanud, et seda saab võrdselt tõhus alt kasutada peaaegu igat tüüpi keevisliidete testimiseks ehituses, mille keevitatud mitteväärismetalli paksus on üle 4 millimeetri. Lisaks kasutatakse meetodit aktiivselt gaasi- ja naftajuhtmete, erinevate hüdro- ja veesüsteemide liigeste kontrollimiseks. Ja sellistel juhtudel nagu elektriräbu keevitamise tulemusena saadud paksude õmbluste kontrollimine, on ultrahelivigade tuvastamine ainus vastuvõetav kontrollimeetod.

Lõplik otsus selle kohta, kas detail või keevisõmblus sobib kasutamiseks, tehakse kolme põhinäitaja (kriteeriumi) – amplituud, koordinaadid, tingimuslikud mõõtmed – põhjal.

Üldiselt on ultraheli testimine just see meetod, mis on õmbluse uurimise käigus pildistamise seisukoh alt kõige viljakam (detail).

Nõudluse põhjused

Kirjeldatud ultraheliga kontrollimise meetod on hea selle poolest, et sellel on pragude kujul esinevate defektide tuvastamise protsessis näidustuste palju suurem tundlikkus ja usaldusväärsus, madalam hind ja kõrge ohutus kasutusprotsessis võrreldes Klassikalised radiograafilise kontrolli meetodid. Praeguseks on keevisliidete ultraheliuuringut kasutatud 70-80% kontrollijuhtudest.

Ultraheli muundurid

IlmaNende seadmete kasutamine mittepurustavateks ultrahelitestideks on lihts alt mõeldamatu. Seadmeid kasutatakse ergastuse tekitamiseks ja ultraheli vibratsiooni vastuvõtmiseks.

Üksikud on erinevad ja klassifitseeritakse järgmiselt:

• Testiüksusega kontakti loomise viis.
• Piesoelektriliste elementide ühendamise meetod veadetektori enda elektriahelaga ja elektroodi nihkumine piesoelektrilise elemendi suhtes.
• Akustika suund pinna suhtes.
• Piesoelementide arv (üksik-, kahe-, mitmeelemendiline).
• Töösageduste ribalaius (kitsasriba – vähem kui üks oktaavi ribalaius, lairiba – rohkem kui üks oktaavi ribalaius).

Defektide mõõdetavad omadused

GOST valitseb tehnoloogia ja tööstuse maailmas kõike. Ultraheli testimine (GOST 14782-86) pole ka selles küsimuses erand. Standard määrab, et defekte mõõdetakse järgmiste parameetritega:

• Ekvivalentne defektiala.
• Kajasignaali amplituud, mis määratakse, võttes arvesse kaugust defektist.
• Defekti koordinaadid keevituspunktis.
• Tavapärased suurused.
• Tingimuslik kaugus defektide vahel.
• Defektide arv valitud keevisõmbluse või liite pikkuses.

Veadetektori töö

Mittepurustaval testimisel, mis on ultraheli, on oma kasutusmeetod, mis ütleb, et peamine mõõdetav parameeter on saadud kajasignaali amplituudotse defektist. Kajasignaalide eristamiseks amplituudi järgi on fikseeritud nn tagasilükkamise tundlikkuse tase. See omakorda konfigureeritakse ettevõtte standardmalli (SOP) abil.

Veadetektori töö alustamisega kaasneb selle reguleerimine. Selleks on seatud tagasilükkamise tundlikkus. Pärast seda võrreldakse käimasolevate ultraheliuuringute käigus tuvastatud defektist saadud kajasignaali fikseeritud tagasilükkamise tasemega. Kui mõõdetud amplituud ületab tagasilükkamise taseme, otsustavad eksperdid, et selline defekt on vastuvõetamatu. Seejärel lükatakse õmblus või toode tagasi ja saadetakse ülevaatamiseks.

Keevitatud pindade levinumad vead on: sulamise puudumine, mittetäielik läbitungimine, pragunemine, poorsus, räbu lisamine. Just need rikkumised tuvastatakse ultraheli abil tõhus alt vigade tuvastamisega.

Ultrahelivalikud

Aja jooksul on kontrolliprotsess välja töötanud mitmeid tõhusaid meetodeid keevisõmbluste uurimiseks. Ultraheli testimine pakub vaadeldavate metallkonstruktsioonide akustiliseks uurimiseks üsna palju võimalusi, kuid kõige populaarsemad on:

• Kajameetod.
• Vari.
• Peegel-varju meetod.
• Echo Mirror.
• Delta meetod.

Meetod number üks

Kõige sagedamini kasutatakse tööstuses ja raudteetranspordis kajaimpulssi meetodit. Just tänu temale avastatakse enam kui 90% kõigist defektidest, mis saab võimalikuks tänu peaaegu kõigi defekti pinn alt peegelduvate signaalide registreerimisele ja analüüsile.

See meetod ise põhineb ultraheli vibratsiooniimpulssidega metalltoote sondeerimisel, millele järgneb nende registreerimine.

Meetodi eelised on järgmised:

- ühesuunalise juurdepääsu võimalus tootele;

- üsna kõrge tundlikkus sisemiste defektide suhtes;

– suurim täpsus tuvastatud defekti koordinaatide määramisel.

Samas on ka puudusi, sealhulgas:

- madal vastupidavus pinnahelkurite häiretele;

- signaali amplituudi tugev sõltuvus defekti asukohast.

Kirjeldatud veatuvastus eeldab, et leidja saadab tootele ultraheliimpulsse. Vastussignaali võtab vastu tema või teine otsija. Sel juhul võib signaal peegelduda nii otse defektidelt kui ka detaili, toote (õmbluse) vastaspinn alt.

Varimeetod

See põhineb saatj alt vastuvõtjale edastatava ultraheli vibratsiooni amplituudi üksikasjalikul analüüsil. Kui see indikaator väheneb, näitab see defekti olemasolu. Sel juhul, mida suurem on defekt ise, seda väiksem on vastuvõtja poolt vastuvõetud signaali amplituud. Usaldusväärse teabe saamiseks tuleks emitter ja vastuvõtja paigutada koaksiaalselt vastaskülgedeleuuritav objekt. Selle tehnoloogia puudusteks võib pidada madalat tundlikkust võrreldes kajameetodiga ja raskust PET-ide (piesoelektriliste muundurite) orienteerimisel kiirgusmustri kesksete kiirte suhtes. Siiski on ka eeliseid, milleks on kõrge vastupidavus häiretele, signaali amplituudi vähene sõltuvus defekti asukohast ja surnud tsooni puudumine.

Peegel-varju meetod

Seda ultraheli kvaliteedikontrolli kasutatakse kõige sagedamini keevisraudade ühenduste kontrollimiseks. Peamine märk defekti tuvastamisest on signaali amplituudi nõrgenemine, mis peegeldub vastaspinn alt (kõige sagedamini nimetatakse seda põhjaks). Meetodi peamine eelis on erinevate defektide selge tuvastamine, mille nihestus on keevisjuur. Samuti iseloomustab meetodit ühepoolse juurdepääsu võimalus õmblusele või osale.

Kajapeegli meetod

Kõige tõhusam viis vertikaalsete defektide tuvastamiseks. Kontrollimiseks kasutatakse kahte sondi, mida liigutatakse piki pinda õmbluse lähedal selle ühel küljel. Samal ajal toimub nende liikumine nii, et ühe sondiga fikseeritakse teisest sondist väljastatud signaal, mis peegeldub kaks korda olemasolevast defektist.

Meetodi peamine eelis: selle abil saab hinnata defektide kuju, mille suurus ületab 3 mm ja mis kalduvad vertika altasandil kõrvale rohkem kui 10 kraadi. Kõige tähtsam -kasutage sama tundlikkusega sonde. Seda ultraheliuuringu versiooni kasutatakse aktiivselt paksuseinaliste toodete ja nende keevisõmbluste kontrollimiseks.

Delta meetod

Spetsiifiline keevisõmbluste ultrahelikatse kasutab defektist uuesti kiiritatud ultrahelienergiat. Defektile langev põiklaine peegeldub osaliselt spekulaarselt, muundub osaliselt pikisuunaliseks ja kiirgab ümber ka difraktsioonilaine. Selle tulemusena püütakse kinni vajalikud PET-lained. Meetodi puuduseks võib pidada õmbluse puhastamist, vastuvõetud signaalide dešifreerimise üsna suurt keerukust kuni 15 millimeetri paksuste keevisliidete juhtimisel.

Ultraheli eelised ja selle kasutamise peensused

Keevisliidete uurimine kõrgsagedusheli abil on tegelikult mittepurustav katse, kuna see meetod ei ole võimeline toote uuritavat osa kahjustama, kuid määrab samas üsna täpselt defektide olemasolu. Samuti väärivad erilist tähelepanu tehtud tööde madalad kulud ja nende kiire täitmise kiirus. Samuti on oluline, et meetod oleks inimeste tervisele täiesti ohutu. Kõik ultrahelil põhinevad metallide ja keevisõmbluste uuringud viiakse läbi vahemikus 0,5 MHz kuni 10 MHz. Mõnel juhul on võimalik töid teha ultrahelilainete abil sagedusega 20 MHz.

Keevisühenduse analüüs ultraheli abil peab tingimata kaasnema terve kompleksigaettevalmistavad meetmed, näiteks uuritava õmbluse või pinna puhastamine, spetsiifiliste kontaktvedelike kandmine kontrollitavale alale (eriotstarbelised geelid, glütseriin, masinaõli). Seda kõike tehakse selleks, et tagada korralik stabiilne akustiline kontakt, mis lõppkokkuvõttes annab seadmes vajaliku pildi.

Kasutuskõlbmatu ja puudused

Ultraheli testimine on täiesti irratsionaalne kasutada jämedateralise struktuuriga metallide keevisliidete uurimiseks (näiteks malm või austeniitkeevis, mille paksus on üle 60 millimeetri). Ja kõik sellepärast, et sellistel juhtudel on ultraheli piisav alt suur hajumine ja tugev sumbumine.

Samuti ei ole võimalik tuvastatud defekti üheselt täielikult iseloomustada (volframisisaldus, räbu kandmine jne).