Найти в Дзене

Преимущества комплексного секторного сканирования (комплексного S-сканирования)

автор: Стивен Сундаррадж (Stephen Sundarraj) Когда в начале 1990-х годов различные нормы и стандарты разрешили проводить ультразвуковой контроль (УК) вместо рентгенографического (РК), метод фазированных решеток (ФР) быстро обрел популярность ввиду его простоты, скорости контроля, охвата, надежности, воспроизводимости измерений и высокой вероятности обнаружения дефектов (POD). Кроме того, контроль с помощью ФР может проводится в диапазоне толщин до 6 мм или меньше, в зависимости от принятых норм, если обеспечивается удовлетворительное обнаружение несплошностей и определение их размера. Кроме того, когда метод ФР сочетается с дифракционно-временным методом (TОFD) (обратите внимание, что для TOFD требуется двусторонний доступ), эти методы дополняют друг друга для лучшего обнаружения большинства несплошностей в разориентированных направлениях (Olympus 2007). Однако TОFD не может быть использован в качестве самостоятельного метода из-за его ограничений для обнаружения несплошностей в мертвы

автор: Стивен Сундаррадж (Stephen Sundarraj)

Когда в начале 1990-х годов различные нормы и стандарты разрешили проводить ультразвуковой контроль (УК) вместо рентгенографического (РК), метод фазированных решеток (ФР) быстро обрел популярность ввиду его простоты, скорости контроля, охвата, надежности, воспроизводимости измерений и высокой вероятности обнаружения дефектов (POD). Кроме того, контроль с помощью ФР может проводится в диапазоне толщин до 6 мм или меньше, в зависимости от принятых норм, если обеспечивается удовлетворительное обнаружение несплошностей и определение их размера.

Кроме того, когда метод ФР сочетается с дифракционно-временным методом (TОFD) (обратите внимание, что для TOFD требуется двусторонний доступ), эти методы дополняют друг друга для лучшего обнаружения большинства несплошностей в разориентированных направлениях (Olympus 2007). Однако TОFD не может быть использован в качестве самостоятельного метода из-за его ограничений для обнаружения несплошностей в мертвых зонах, требующих дополнительного исследования с применением ФР или обычного эхо-импульсного метода. Точно также метод ФР требует, чтобы углы падения луча были почти перпендикулярны несплошности для лучшего обнаружения разориентированных дефектов [2].

При работе с ФР операторы имеют возможность применять различные методы сканирования для выполнения контроля сварных швов различной конфигурации. К ним относятся секторное сканирование (S-сканирование), электронное сканирование с фиксированным углом (E-сканирование), или комбинация обеих техник, называемая комплексным S-сканированием.

Технология комплексного S-сканирования, появившегося примерно в 2015 году [1], мало изучена, поскольку имеющихся данных недостаточно, чтобы определить эффективность этого метода контроля. Поэтому автор проявил особый интерес к изучению этого метода, сравнив доступные методы ФР и предоставив варианты наиболее подходящих методов сканирования для определенных целей. Объектом исследования послужила испытательная сварная пластина толщиной 25 мм с естественными дефектами (предварительно проверена радиографическим методом).

Введение в методики контроля ФР

В последующих разделах в общем виде описаны различия между S-сканированием, Е-сканированием и комплексным S-сканированием.

Секторное сканирование (S-сканирование)

Согласно статье 1.121.2 раздела V ASME (УК- термины и определения), (ASME 2019a), S-сканирование (также называемое секторным, секторальным или азимутальным сканированием) может относиться либо к качанию луча, либо к отображению данных. Качание луча связано с законами фокусировки, согласно которым на определенном диапазоне углов с использованием одного и того же набора элементов формируется веерообразная серия лучей. На дисплее отображается двумерный вид всех А-разверток из определенного набора элементов с поправкой на задержку и угол преломления. Изображения, полученные посредством S-сканирования с коррекцией объема, обычно имеют форму сектора, содержащего любые несплошности, расположенные в их геометрически точных и доступных для измерения положениях. На рисунке 1 показан пример S-сканирования.

Рис. 1. Пример секторного сканирования (S-scan)
Рис. 1. Пример секторного сканирования (S-scan)

S-сканирование пользованием тем же набором элементов ФР преобразователя, но путем изменения углов ввода. При S-сканировании луч ФР преобразователя, выходящий из одной точки, путем использования различных временных задержек формирует т.н. веерный луч. S-сканирование — это возможность изменять угол падения, тем самым изменяя угол преломления луча, генерируемого преобразователем фазированной решетки. S-сканирование позволяет пользователю без какого-либо перемещения преобразователя исследовать полный объем сварного соединения , в зависимости от размера датчика, геометрии шва и толщины изделия. S-сканирование формирует лучи под различными углами и может использоваться для контроля различных объектов, включая детали со сложной геометрией или контроль областей с ограниченным доступом.

S-сканирование сочетает в себе преимущества вместо применения набора нескольких ПЭП с фиксированными углами, использованием всего лишь одним ПЭП с фазированной решеткой. Диапазон углов лучей может быть изменен с помощью наклонной призмы.

Электронное сканирование (E-сканирование)

Согласно разделу V ASME BPVC (ASME 2019a), электронное сканирование (также известно, как электронное растровое (линейное) сканирование) представляет собой один фиксированный угол ввода сформированный набором активных элементов для луча с постоянным углом, перемещающимся по всей длине ФР преобразователя с определенным шагом. Характерной чертой электронного сканирования являются линейное сканирование луча с использованием набора элементов, по всей длине ПЭП ФР без какого-либо физического перемещения ПЭП, используя тот же закон фокусировки. Электронное сканирование подходит для контроля коррозии и позволяет проводить линейное сканирование лучом с фиксированным углом, используя соответствующие призмы или динии задержки. Пример электронного сканирования показан на рисунке 2.

Рис. 2. Пример электронного сканирования (Е-scan) (усиленный луч)
Рис. 2. Пример электронного сканирования (Е-scan) (усиленный луч)

Комплексное секторное сканирование (комплексное S-сканирование)

Согласно разделу V ASME BPVC (ASME 2019a), комплексное S-сканирование представляет собой набор углов ввода, использующих секторное сканирование в определенном диапазоне углов. Комплексное S-сканирование объединяет линейное сканирование и секторное сканирование одновременно с применением одного ПЭП ФР для сбора данных в один файл (см. рис. 3).

Рис. 3. Пример комплексного секторного сканирования
Рис. 3. Пример комплексного секторного сканирования

Поскольку комплексное S-сканирование объединяет электронное сканирование и секторное в одну группу, настройка, стандартизация и интерпретация результатов выполняются проще и быстрее. Комплексное S-сканирование фактически использует все элементы одновременно. Увеличенный угол падения луча (BIA), благодаря сочетанию секторного и электронного сканирования, способствует улучшению обнаруживаемости дефекта. Оборудование с единой группой имеет облегченную конструкцию, по сравнению с другим многомодульным оборудованием.

Контроль сварного соединения

Всякий раз, когда планируется какое-либо обследование для контроля сварных швов ультразвуковым методом, основное внимание уделяется участкам сплавления сварных швов в соответствии со многими международными кодексами / стандартами, поскольку ожидается, что большинство несплошностей будет обнаружено в этих областях. Это в первую очередь связано с геометрией сварного шва и его склонностью к образованию дефектов, когда основной материал и металл шва соприкасаются в процессе сплавления. Следовательно, во время любого контроля методом ФР соответствующие нормы или стандарты требуют, чтобы при настройке, в настроечных образцах, на линиях сплавления по всей геометрии сварного шва были изготовлены искусственные дефекты, среди которых плоские дефекты, такие как непровары вдоль кромок или межслойные непровары, которые, как правило, трудно обнаружить, особенно если они ориентированы под острым углом к ходу луча.

Однако другие области сварного шва, такие как область заполнения самого сварного соединения и зона термического влияния, не менее важны для контроля. Наплавленный металл сварного соединения может включать дефекты, такие как шлаковые включения и поры, осевые трещины (которые по своей природе являются разнонаправленными несплошностями) и наплывы (которые расположены между сварочными проходами не перпендикулярно ультразвуковым лучам для обнаружения с помощью УК).

Вероятность возникновения дефектов на линиях плавления сварного шва еще более возрастает при узкой разделке кромок: U-образной, двойной U-образной, двойном и J-образном скосе кромок и т.п., которые представляют собой различные виды разделок, используемые при автоматической сварке для минимизации объемов наплавного металла шва. Эти типы раздела кромок более восприимчивы к дефектам несплавления из-за используемых сварочных процессов, таких как полуавтоматическая газовая дуговая сварка металла с низким тепловыделением, и трудностей в управлении сварочными проходами из-за его более узкого раздела кромок.

Кроме того, двумерные дефекты плавления, такие как непровар боковых стенок, непровар в корне шва, несплавление или даже трещины, лучше обнаруживаются методом ФР из-за его чувствительности к плоским дефектам, которые могут быть лучше выявлены (из-за его возможностей качания луча) к линии сплавления шва для почти перпендикулярного отображения в массе наплавленного металла под желаемыми углами.

Стратегия проведения контроля для тематического исследования

Для обычного сварного шва с V-образной разделкой кромок (при ручной сварке угол разделки кромок составляет 60°), больше подходит ультразвуковой контроль с углом преломления поперечной волны 60°. Однако не следует ожидать, что зоны сплавления всегда будут перпендикулярны ультразвуковому лучу (для хорошего отражения) при ручной разделки кромок. Это затруднит обнаружение дефектов несплавления.

Таким образом, преимуществами использования метода ФАР для контроля сварных швов являются его возможности качания луча, создаваемые при секторном сканировании (S-сканировании), которое может улавливать несплошности, слегка разориентированные по сравнению с углом скоса кромок 60°.

При S-сканировании ультразвуковые лучи могут быть сформированы в диапазоне от 35° до 70° (хотя некоторые ­производители утверждают, что для призмы с углом наклона 55° он может быть созданы на ±20° от центрального угла призмы ). Это может охватывать сварной шов одной или несколькими группами секторного сканирования или с помощью одного или нескольких электронных сканирований с фиксированным углом. Специалисты в области ультразвукового контроля традиционно следовали этой практике, пока не была внедрена новая методика, комплексного секторного сканирования.

Экспериментальная модель и ее разработка

В этом разделе рассматривается экспериментальная модель и ее конструкция для сравнения секторного, электронного и комплексного типов сканирования.

Оборудование и вспомогательные средства

Для этого исследования было использовано следующее оборудование: ФР дефектоскоп 16:64 (16 активных элементов с 64 каналами для комплексного S-сканирования); ФР дефектоскоп 16:128 (16 активных элементов с 128 каналами, имеющими многогрупповые опции для секторного сканирования); преобразователь ФР с 64 элементами, шагом 0,6 мм, и высотой 10 мм (64 x 0,6 x 10) в сочетании с наклонной рексолитовой призмой (обеспечивающим угол падения 36°); ручное портативное сканирующее устройство; программный пакет для моделирования луча; и программный пакет для анализа данных после их сбора. Кроме того, был использован стандартный калибровочный образец ASME толщиной 19 мм, с боковыми отверстиями глубиной 0,25t, 0,5t и 0,75t (где t — номинальная толщина исходного материала), а также стандартные калибровочные образцы IOW и IIW VI.

Фокусировка луча в этом эксперименте не применялась. Испытательный образец (используемый для аттестации сварщиков) представляет собой пластину из углеродистой стали длиной 300 мм, шириной 300 мм и толщиной 25 мм с односторонним стыковым швом с полным проплавлением и V-образной разделкой кромок под углом 60° (рис. 4).

Рис. 4. Испытательная сварная пластина, используемая для этого тематического исследования
Рис. 4. Испытательная сварная пластина, используемая для этого тематического исследования

Разработка плана сканирования

В соответствии с требованиями некоторых нормативных документов пространственный сектор при контроле сварных швов должен быть реалистично смоделирован в используемом программном обеспечении и продемонстрирован схематически. В начале эксперимента был смоделирован графический план сканирования с использованием программного обеспечения для моделирования схемы сканирования, чтобы поверить правильность выбора сектора сканирования сварного шва ультразвуковым лучом для всех методов (секторное, электронное и комплексное сканирование).

План сканирования - это документированная стратегия контроля, предназначенная для обеспечения повторной воспроизводимости ее процедур. План сканирования обычно включает в себя сведения об используемом электронном блоке сбора данных (дефектоскопе), используемом датчике и призме, полученных углах, требуемом количестве групп, расстоянии ПЭП ФР от центральной линии сварного шва (или смещении точки выхода луча), ходе лучей и перекрытии объема СС, а также геометрических отражениях.

Моделирование

При моделировании секторного сканирования были созданы две группы сканирования(от 40° до 70°) с различными начальными элементами. Покрытие всего объема СС наблюдалось с фиксированного расстояния от оси СС для пластины толщиной сварного шва 25 мм. Сам сварной шов, включая зону термического влияния, полностью попадал в сектор сканирования по крайней мере в двух группах (рис. 5).

Рис. 5. Моделирование плана сканирования сварной пластины диаметром 25 мм с использованием секторного сканирования
Рис. 5. Моделирование плана сканирования сварной пластины диаметром 25 мм с использованием секторного сканирования

При моделировании линейного сканирования с фиксированным углом с двумя группами элементов и использования этой технологии в качестве независимого метода контроля, требовало проведения сканирования с различным смещением точек выхода луча для полного покрытия объема сварного соединения при больших толщинах. Это, в свою очередь, увеличивало время проведения контроля, требовало увеличения площади сканирования и времени для интерпретации результатов и составления отчетов. Это может быть практически невозможно на объектах, доступ к которым ограничен. Таким образом, проведение контроля с использованием линейного секторного сканирования в качестве самостоятельного метода было исключено из этого задания.

Но при комплексном секторном сканировании (как видно из рисунка 6- электронные сканирования с углами от 40° до 70° проводились, в отношении каждого значения угла, с использованием до 16 элементов, от первого элемента до 49-го элемента.

Рис. 6. Моделирование комплексного S-сканирования для каждого угла (показано для наглядности с шагом 5° и цветовой схемой)
Рис. 6. Моделирование комплексного S-сканирования для каждого угла (показано для наглядности с шагом 5° и цветовой схемой)

ПЭП ФР и угол сканирования выбирались таким образом, чтобы угол падения УЗК на зонах сплавления должен быть как можно ближе к перпендикуляру. Однако это не сводит контроль только к зонам сплавления, но также охватывает другие области сварных швов несколькими углами для обнаружения других несплошностей в наплавленном металле сварного шва.

Покрытие луча (Объем охвата)

Как видно из рисунка 7, комплексное S-сканирование с одной группой элементов охватывало большую площадь области внутреннего диаметра (ID) и области внешнего диаметра (OD), включая потерянные области основного металла (в охвате S-сканирования с двумя группами). Это упрощало и облегчало обеспечение достаточного покрытия сварного шва зоны термического влияния, как того требует пункт 7.5.5.1(a) раздела 2 части VIII ASME (ASME 2019b), в котором указано: “При толщине материала 200 мм (8 дюймов) или менее зона ультразвукового контроля должна включать объем сварного шва плюс меньшее значение 25 мм (1 дюйм) или t с каждой стороны сварного шва. Напротив, объем исследования может быть уменьшен, чтобы включить фактическую зону термического воздействия (зону термического влияния) плюс 6 мм (1/4 дюйма) основного материала за пределами этой зоны с каждой стороны сварного шва, при условии... (1) Размеры зоны термического влияния сварного шва измеряется и документируется в процессе оценки сварного шва на соответствие требованиям...”

Рис. 7. Область в квадрате показывает достаточный охват соединения, как того требуют нормативные документы: (а) комплексное S-сканирование; (б) S-сканирование. Как показано на этих рисунках, достаточное покрытие объема сварного шва в зонах ID и OD возможно при комплексном секторном сканировании, как того требует раздел VIII ASME, код раздела 2 (25 мм с каждой стороны), в то время как достаточное покрытие сварного шва возможно только при использовании двух групп элементов секторного сканирования
Рис. 7. Область в квадрате показывает достаточный охват соединения, как того требуют нормативные документы: (а) комплексное S-сканирование; (б) S-сканирование. Как показано на этих рисунках, достаточное покрытие объема сварного шва в зонах ID и OD возможно при комплексном секторном сканировании, как того требует раздел VIII ASME, код раздела 2 (25 мм с каждой стороны), в то время как достаточное покрытие сварного шва возможно только при использовании двух групп элементов секторного сканирования

На практике измерение и документирование зоны термического влияния являются громоздкими и трудоемкими операциями из-за большого количества сварочных процедур, которые могут потребоваться для работы в рамках проекта. Возможно, при разработке плана сканирования было бы разумнее и проще учитывать зону плавления сварного шва плюс 25 мм с каждой стороны для всех типов геометрии разделки кромок.

Как показано на рисунке 8, комплексное секторное сканирование покрывает требования норм в одной группе элементов, в то время как обычное секторное сканирование требует наличия двух групп.

Рис. 8. Сравнение моделирования луча на образце сварного шва толщиной 50 мм: (а) комплексное S-сканирование (обратите внимание, что в зону сканирования попадает весь объем сварного шва, когда преобразователь находится ближе к концам сварного шва); (б) секторное сканирование (обратите внимание, что в зону сканирования попадает не весь объем сварного шва, когда преобразователь находится ближе к концам сварного шва, даже при использовании двух групп)
Рис. 8. Сравнение моделирования луча на образце сварного шва толщиной 50 мм: (а) комплексное S-сканирование (обратите внимание, что в зону сканирования попадает весь объем сварного шва, когда преобразователь находится ближе к концам сварного шва); (б) секторное сканирование (обратите внимание, что в зону сканирования попадает не весь объем сварного шва, когда преобразователь находится ближе к концам сварного шва, даже при использовании двух групп)

Если бы вместо комплексного секторного сканирования был выбран метод секторного сканирования с одной или более группами элементов, то для достаточного покрытия сварного шва потребовалось бы несколько сканирований с разными смещениями от оси СС, изменение номеров элементов, дополнительные настройки калибровки и т. д., особенно когда толщина материала увеличивается вместе с изменением геометрии кромок сварных швов.

Но для комплексного секторного сканирования потребуется только изменение расстояния смещений наряду с увеличением точек функции ВРЧ (TCG), добавленных к существующей конфигурации для покрытия больших толщин, что сэкономит много времени на настройке и калибровке. Таким образом, использование комплексного секторного сканирования имеет большое преимущество при изготовлении трубопроводов, где на больших высотах и труднодоступных участках, где используются узкие разделки кромок.

Очевидно, это связано с более широкой апертурой, используемой при комплексном секторном сканировании (шаг 64 x 0,6 мм = 38,4 мм), когда используются почти все элементы против всего одной или двух групп элементов при секторном сканировании, где применяется минимальное количество элементов (шаг 16 x 0,6 мм = 9,6 мм).

Использование элементов и диапазонов углов

При моделировании хода луча было отмечено, что комплексное секторное сканирование задействует практически все элементы и апертуру данного преобразователя, будь то 32 или 64 элемента, независимо от толщины, подлежащей контролю. Это устраняет необходимость в перемещении элементов вверх или вниз для достижения надлежащего покрытия при секторном сканировании сварного шва или основного металла. Это позволяет сэкономить много времени при отборе, моделировании, настройке и проведении многочисленных поверок для различных толщин и разделки кромок.

Кроме того, в любом заданном месте в пределах сварного шва или зоны покрытия основного металла наблюдается, что большее количество различных углов (линейных или секторных) попадает в интересующую точку при сочетании лучей при электронном и секторном сканировании, чем одна группа элементов секторного сканирования, что повышает обнаруживаемость дефектов. Это может быть более выгодно для J-образных или скосов, когда используются узкие углы для минимизации объема наплавного металла сварного шва.

Расчет расстояния смещения от оси сварного соединения (СС)

При настройке комплексного секторного сканирования, если предпочтительно устанавливать ПЭП ФР ближе к границам валика усиления с обеих сторон сварного шва во время сканирования, В соответствии с требованиями норм охват всего объема сварного соединения производится без смещения преобразователя для различных толщин. Это помогает избежать необходимости рисовать множество различных линий смещения расстояний (направляющих линий сканирования) вдоль сварного шва перед сканированием, тем самым экономя дополнительное время.

Кроме того, когда преобразователь находится ближе к сварному шву, это увеличивает акустическую энергию по мере уменьшения пути луча. Напротив, при использовании только секторного сканирования необходимо провести линии сканирования чтобы охватить весь объем сварного шва, поскольку расположение преобразователей ближе к границам наружной поверхности сварного шва не позволяет охватить весь его объем за одно сканирование, даже с двумя группами элементов.

Скорость сбора данных и скорость сканирования

Когда настройка и калибровка как для традиционного, так и для комплексного секторного сканирования завершена, отмечено, что скорость сканирования, вычисленная по закону фокусировки, выше для традиционного секторного сканирования (76 мм/с), чем для комплексного (60 мм/с) с большей частотой следования импульсов (4712 Гц против 1860 Гц). Возможно, это связано с тем, что количество законов фокусировки (А-разверток) для каждого электронного сканирования в комплексном сканировании составляло 31 (от 40° до 70°), уплотненных в 64 элементах, но количество законов фокусировки для простого секторного сканирования составляло 62 (31 × 2 группы), уплотненных в пределах всего 16 элементов.

Однако практически скорость сканирования не претерпела изменений ни для одного из двух типов сканирования при обычном ручном перемещении преобразователя по одной линии. Это соответствует максимальной скорости сканирования 150 мм/с, ограниченной нормами.

Настройка системы

Стандартные требования к проверке линейности (такие как вертикальная линейность экрана, горизонтальная линейность экрана и линейность управления амплитудой в соответствии со статьей 4 раздела V ASME) были выполнены и проверены для установки оборудования и преобразователя перед испытанием. Калибровка скорости проводилась с помощью блока IIW с на сторонах двойных радиусов (50 и 100 мм). Калибровка задержки призмы проводилась с использованием 1,5-мм бокового отражателя, расположенного на глубине 25 мм блока I0W. Настройка чувствительности (коэффициент усиления с поправкой на угол) проводилась с использованием 1,5-мм бокового отражателя, расположенного на глубине 25 мм блока I0W. Чувствительность соответствующего уровня усиления, скорректированного по времени, была установлена с использованием бокового цилиндрического отражателя в 2,5 мм, расположенного на глубине 0,25, 0,5 и 0,75 t блока ASME толщиной 19 мм, чтобы достичь 80% от полной высоты экрана для требуемого диапазона (до 1,5 пути хода луча). Сканирующее устройство было откалибровано путем перемещения его на длину 500 мм в соответствии с руководством пользователя.

Проведение сканирования

Сканирование сварного шва выполнялось со смещением 38 мм от центральной линии сварного шва как для простого, так и для комплексного секторного сканирования с двух сторон сварного соединения Для разных видов сканирования не требовалось существенного изменения скорости сканирования, и пропущенные мест при данных не фиксировались. Полученные данные были сохранены на карте памяти и загружены в компьютер для окончательного анализа.

Обработка результатов

Обработка полученных данных проводилась как для традиционного, так и для комплексного секторного сканирования независимо друг от друга с использованием двух разных компьютеров, на которых работало одно и то же программное обеспечение для анализа данных. Было отмечено, что размеры файлов данных как для традиционного, так и для комплексного секторного сканирования (7201 KB против 4201 KB) значительно различались для одной и той же длины сварного шва. Это может быть одним из основных преимуществ использования комплексного секторного сканирование — меньший размер файла позволяет легко передавать файлы в режиме онлайн в различные удаленные хранилища для дальнейшей обработки без ущерба для качества сканирования. Обработка данных была выполнена на первичном уровне чувствительности. Интерпретация данных секторного сканирования включала оба сканирования с разных сторон СС независимо друг от друга. При рассмотрении изображения, полученного в результате секторного сканирования на предметобнаружения несплошностей для обработки данных курсор был перемещен (на дисплее В-развертки) от нулевой базовой точки до конца линейного сканирования. Только эхо-сигналы, превышающие 20% от полной высоты экрана, были приняты во внимание, как того требует нормы. При комплексном секторном сканирование было обнаружено семь отчетливых линейных индикаций (непровар / трещины) по сравнению с четырьмя в группах секторного сканирования (с обеих сторон СС).

В таблице 1 приведен список обнаруженных индикаций. Из таблицы видно, что:

· Большее количество несплошностей выявлено при контроле с помощью комплексного секторного сканирования, чем традиционным методом.

· Длина несплошностей, обнаруженных при обычном секторном сканировании, короче, чем тех, которые были обнаружены при комплексном секторном сканировании.

· Амплитуда сигнала для каждой несплошности при комплексном секторном сканировании была намного выше, чем в случае традиционного секторного сканирования.

· Несплошностей 2, 5 и 6 были полностью пропущены при секторном сканировании в обеих группах.

· Как видно из рисунков 9 и 10, четкость изображений, полученных при комплексном секторном сканировании, намного превосходит изображения, полученные традиционным методом.

· Изображения, полученные при комплексном секторном сканировании, как правило, более четкие (вероятно, из-за большего количества А-разверток,), чем изображения, полученные с помощью обычного секторного сканирования

Таблица 1

Список обнаруженных признаков дефектов

-9

· с 2х сторон СС

Выводы

При сравнении рисунков 9 и 10 видно, что объемный охват, обнаруживаемость и четкость изображений при комплексном S-сканировании (рис. 9) превосходят секторное сканирование (рис. 10).

Рис. 9. Изображение В-развертки при комплексном S-сканировании, показывающее прерывистые трещины / непровар вдоль сварного шва: (а) вид с наклоном 90; (б) вид с наклоном 270°
Рис. 9. Изображение В-развертки при комплексном S-сканировании, показывающее прерывистые трещины / непровар вдоль сварного шва: (а) вид с наклоном 90; (б) вид с наклоном 270°
Рис. 10. В-изображение секторной развертки, показывающее прерывистые трещины/непровар вдоль сварного шва: (а) вид с наклоном 90; (б) вид с наклоном 270°
Рис. 10. В-изображение секторной развертки, показывающее прерывистые трещины/непровар вдоль сварного шва: (а) вид с наклоном 90; (б) вид с наклоном 270°

Таким образом, проведение комплексного секторного сканирования более предпочтительно ввиду следующих преимуществ:

· Данные, полученные с помощью секторного и электронного сканирования могут быть объединены в одну группу

· Настройка и калибровка выполняются быстрее благодаря единой группе.

· Одна группа сбора данных с более широким углом луча в достаточной степени покрывает как внутреннюю, так и внешнюю сторону сварного шва.

· Использование всех элементов с более широкой апертурой позволяет проводить контроль с более высокой энергией, разрешением и чувствительностью.

· Требуется меньшее количество калибровок, охватывающих широкий диапазон толщин (повторные настройка может потребоваться только для точек функции ВРЧ).

· Можно в избежать дополнительных сканирований на разном удалении от оси СС.

· Множество практически перпендикулярных углов падения лучей УЗК на разделки кромок позволяют контролировать практически любые типы геометрии разделок лучше, чем простое секторное сканирование.

· Дополнительный канал с фиксируемым линейным угол (от 40° до 70°) вне зависимости от остальных охватывает каждый миллиметр сварного шва (в пределах ±10 ° BIA), что обеспечивает хорошую обнаруживаемость дефектов.

· Более быстрое сканирование при меньших размерах файлов данных упрощает их передачу в удаленные хранилища для быстрой обработки и составления отчетов.

· Время обработки данных и составления отчетов сокращается благодаря тому, что сканирование проводится одной группой элементов.

· Небольшой вес прибора и габариты сканирующего устройства делает его более удобным для применения на объектах, доступ к которым ограничен и обеспечивает более быстрое время выполнения контроля.

· Кроме того, оборудование ФР с функцией секторального сканирования с одним преобразователем стоит примерно вдвое дешевле аналогов с двумя преобразователями, что делает его более экономически выгодным.

· С учетом всех этих преимуществ можно сделать вывод, что комплексное секторное сканирование превосходит другие подобные методы исследования.

Автор

Стивен Сундаррадж: Инженер-технолог (Инженерный совет, Великобритания), представитель Института инженеров-механиков (Великобритания), Американское общество неразрушающего контроля (ASNT) Уровень III (RT/UT/MT/PT/VT), Система аттестации сварщиков и инспекторов (CSWIP) Уровень III (УК-ФАР), Система аттестации сварщиков и инспекторов (CSWIP) Уровень II (УК, времяпролетный метод); stephensun- darraj@gmail.com

Для цитирования

Оценка материалов 79 (12): 1138-1149 https://doi.org/10.32548/2021.me-04219 ©2021 Американское общество неразрушающего контроля

Литература

  1. Магрудер, С., 2016, “Достижения в разработке планов сканирования сварных швов с фазированной антенной решеткой - Использование комплексного секторного сканирования для улучшения обнаружения дефектов и определения размеров сварных швов”, Ежегодная конференция ASNT, 24-27 октября, Лонг-Бич, Калифорния
  2. Моулз, М., Р. Крузич и Э. Гинзель, 2010, “Требования к углу падения скоса для кодированных фазированных решеток”, Оценка материалов, Том 68, № 1, стр. 28-36
  3. Olympus, 2007, Достижения в области ­применения ультразвуковых технологий с фазированной антенной решеткой (электронная книга), Olympus Corp., Уолтем, Массачусетс ASME, 2019a, Кодекс ASME для котлов и сосудов высокого давления, Раздел V: Неразрушающий контроль
  4. ASME, 2019b, Кодекс ASME по котлам и сосудам высокого давления, Раздел VIII: Правила строительства сосудов высокого давления, Раздел 2: Альтернативные правила

Научно-учебный центр «Качество»! Подписывайтесь на наш канал: https://dzen.ru/media/nuckachestvo/

Подписывайтесь на наши соцсети:

Яндекс.Дзен / ВК

Youtube-канал УЗК от Михалыча: https://www.youtube.com/channel/UCC5GnrlfgkFHx3U3TO4N3vQ