Témata
Reklama

Nedestruktivní testování - jeho poslání, současný stav a trendy

Úkolem nedestruktivního testování je zjistit, zda příslušný dílec, výrobek nebo zařízení nemají defekt ve smyslu odchylky od normativních standardů, a pokud se nějaký defekt najde, určit jeho povahu a zjistit, kde se nalézá. Detekce, identifikace a lokalizace defektů představuje diagnostiku technického stavu testovaného objektu.

K plnění svého poslání nedestruktivní testování (dále NDT) využívá různá fyzikální pole, záření všeho druhu, chemické interakce a monitorování za pomoci dopravních prostředků (silničních, železničních, vzdušných, mořských i vesmírných), stacionárních i mobilních observatoří, přenosných zařízení a rozsáhlé výpočetní techniky pro zpracování dat. Cílem a výsledkem NDT je odhad zbytkové životnosti nebo rizika spojeného s dalším využíváním testovaného předmětu. Za historický počátek NDT se zpravidla pokládá objev rentgenového záření 8. 11. 1895, které poprvé umožnilo nazírat do nitra objektů (např. odlitků nebo výkovků, ale i velkých a složitých výrobků a zařízení), aniž by je bylo za tím účelem třeba provrtat, rozřezat nebo jinak porušit. Využívání ultrazvuku, druhé nejpoužívanější techniky NDT k tomuto účelu, se datuje od r. 1928 (S. Sokolov). Význam NDT je zvlášť velký při zajišťování bezpečnosti provozu rozsáhlých výrobních zařízení (jaderné elektrárny, terminály rozvodu zkapalněných plynů, naftové těžní plošiny, velké chemické podniky), jejichž havárie by byly spojeny s velkými negativními dopady. Nicméně vzdát se možnosti provozovat takováto zařízení nelze a pouze důsledná aplikace NDT umožňuje, aby rizika spojená s takovým provozem byla přijatelná.
Významnou úlohu hraje NDT v rozvojových zemích, kde důsledkem nízké technické úrovně výroby dochází ke ztrátám kolem 10 % hrubého národního důchodu. Ale i například v USA dochází v důsledku únavy kovových materiálů ke ztrátám 100 miliard dolarů a v důsledku koroze ke ztrátám 200 miliard dolarů ročně. Tyto velké ztráty lze silně zredukovat pomocí NDT. Samozřejmě že nasazení NDT do výrobního procesu a monitorování exploatační degradace také něco stojí. Jde o investice, provozní náklady i periodické atestace a upgrade měřicího zařízení, jakož i kvalifikaci obsluhy. Při rozhodování o aplikaci (nebo prohloubení aplikace) NDT se budou vždycky klást na váhu oba aspekty: na jednu misku výlohy spojené s poruchami nekvalitních, resp. nenáležitě exploatovaných výrobků, na misku druhou náklady na systém NDT, jenž by četnost výskytu takových poruch redukoval.
Reklama
Reklama
Reklama

Techniky NDT

Široké spektrum technik používaných v NDT není přepychem ani zbytečností. Jednotlivé techniky NDT vzhledem ke svému principiálnímu technickému omezení mají svá specifika: jsou citlivé na vady určité etiologie a málo citlivé na ostatní vady. Velmi také záleží na charakteru (rozměrech, tvarové složitosti a způsobu výroby nebo provozování) testovaných objektů. Optimální návrh systému NDT je složitou úlohou pro vysoce kvalifikované pracovníky, kterou je třeba řešit pro každou aplikaci zvlášť. Obecně lze říci, že většinou se vyplatí kombinovat několik monitorovacích (diagnostických) technik, např. radiační a optické, elektromagnetické a akustické nebo magnetické a optické. Nejdůležitější metody NDT jsou: radiografické, akustické, elektromagnetické, optické, termické a kapilární. Při radiografii se používá rtg záření, gama záření, neutrony a pozitrony a při akustických zkouškách se používá ultrazvuk. K elektromagnetickému zkoušení řadíme metodu rozptylových toků a metodu vířivých proudů. Široké je spektrum optických a termických technik, při kterých se používá nejen světlo, ale i infračervené záření a elektromagnetické záření v oboru centimetrových a decimetrových vlnových délek; patří sem i holografie. Kapilárních zkoušek se používá ke zjišťování necelistvostí povrchu materiálu a výrobků, k čemuž se využívají různé detekční kapaliny, mezi nimi též fluorescenční.

Směry vývoje NDT metod

Technika nedestruktivního testování se dynamicky rozvíjí a zvláštní pokrok znamenáme zejména v následujících čtyřech směrech. V první řadě je to intelektualizace NDT metod a prostředků. V současnosti se při nedestruktivním testování používá více než 100 metod založených na různých fyzikálních principech pomocí několika tisíc rozličných typů přístrojů. Za rok se provedou NDT zkoušky za více než deset miliard amerických dolarů. Při řešení diagnostického problému je třeba především provést optimální výběr fyzikálních jevů, pomocí nichž lze získat objektivní odhad příslušných diagnostických příznaků. Na rozdíl od klasického přístupu, při kterém se NDT zjišťují již vzniklé defekty (odchylky od standardů), je dnes snahou najít takovou metodu, která by byla schopna vypovídat o změnách, k nimž dochází ve struktuře materiálu ještě předtím, než vznikne defekt. Tyto nové inteligentní prostředky NDT nové generace využívají často akustickou emisi a elektromagnetické záření v celé šíři jeho spektra od radiofrekvenčních vln až k pronikavým rtg paprskům. Podle toho, který fyzikální fenomén byl zvolen k monitorování příslušných strukturních stavů a procesů podmiňujících provozuschopnost testovaného objektu, je nutné vybrat náležitou diagnostickou technologii. Většinou to bývají senzory zkonstruované na principu rozličných fyzikálních jevů a chemických přeměn. V současnosti je na trhu velké množství různých senzorů a převodníků, takže správný výběr, odpovídající zkoumaným parametrům testovaného objektu v rozsahu jeho kontrolovaných funkcí vyžaduje podrobnou analýzu a profesionální zkušenosti. Intelektualizace moderních NDT metod je spojena s intenzivní computerizací, širokým nasazením vestavěných procesorů, osobních počítačů a minipočítačů a vyžaduje sestavovat mnoho různých výpočetních programů, testovacích algoritmů a funkční diagnostiky. Stalo se běžným postupem prezentovat diagnostická data formou 2D a 3D zobrazení s následným zpracováním v reálném čase, pracovat s amplitudami, frekvencemi i fázemi mnohorozměrných signálů, provádět tomografickou rekonstrukci, syntézu atd. Nejnaléhavějším úkolem v současnosti je přechod k expertním diagnostickým systémům pro velké průmyslové podniky, jež by umožňovaly průběžné hodnocení zbytkové životnosti a provozního rizika každého zařízení v celém podniku v reálném čase.

Jednotný systém zajištění bezpečnosti

Další důležitou oblastí je vypracování jednotného systému zajištění bezpečnosti technických zařízení a životního prostředí. Aktuálnost tohoto úkolu je dána exponenciálním růstem vědeckého a technologického potenciálu, častými přírodními katastrofami (zemětřesení, tsunami, tornáda aj.) a hrozivým narůstáním ekologických problémů v mnoha regionech. Diagnostika technických zařízení si ovšem vyžaduje podrobné zkoumání faktorů, se kterými je třeba počítat. Čím větší je měřítko, ve kterém se příslušná událost očekává, tím komplexnější musí být diagnostická technika a tím rozsáhlejší je pak také soubor různých polí a záření, jež s jednotlivými aspekty té události korelují. Tak třeba při předpovídání zemětřesení se nelze omezit jen na vibroakustická měření. Je nezbytné sledovat vedle toho též změny elektromagnetického záření spojené s nahromaděním zemské energie, rozložení teplotního pole, výšku vodní hladiny, složení atmosféry a mnoho dalších doprovodných (předcházejících) jevů a geofyzikálních polí v pospolitosti a vzájemné souvislosti s cílem zvětšit určitost (signifikantnost) nálezu o anomálním charakteru příslušného aspektu monitorovaného jevu.
Pro racionální rozhodování o organizačních opatřeních, jež by měla zajistit bezpečnost lidí a zařízení, je nezbytné matematicky zpracovávat velké množství multivariantních údajů získaných kontinuálním i periodickým monitorováním území stacionárními i mobilními pozorovacími stanicemi, laboratořemi, družicemi a leteckým snímkováním. Diagnostika ekologické situace na daném území by se měla stát integrální součástí aktivit všech podniků působících v daném regionu a jejich rozvoje. Měla by být přímo a systémově propojena s diagnostikou zařízení a všech pracovišť každého takového podniku. Vzhledem k tomu, že mnohé měřicí kanály, diagnostické algoritmy, metody pro předzpracování dat, fyzikální a chemické jevy, jakož i technické pomůcky používané pro diagnostiku výrobního zařízení a přírodního prostředí jsou identické, nebude fyzické ani logické sjednocení systémů zajišťujících bezpečnost obyvatelstva a technických instalací obtížné. Metody a zařízení pro NDT mají také hodně společného s mikroanalytickými technikami, které se v současné době rychle rozvíjejí v souvislosti s potřebami mikroelektroniky, biotechnologie a dalších odvětví vědy a techniky, pro výzkum a vývoj nových materiálů a objektů v mikroskopickém měřítku (mikrotomografie, rtg televizní mikroskopie, mikrotomoskopie, mikroendoskopie). To zvyšuje účinnost vývoje NDT zařízení a vytváří předpoklady pro optimalizaci a sjednocení měřicí techniky, jež by nebyla omezena velikostí nedestruktivně testovaných objektů ani shora, ani zdola.

Diagnostická technologie

Pokrok NDT je nerozlučně svázán s trvalým zdokonalováním diagnostické technologie. Technické prostředky NDT zahrnují hardware, software a technické manuály. Bohužel se příliš málo pozornosti věnuje rozvoji metod kompletování požadované technické dokumentace a výzkumu optimalizace postupů NDT. Očekává se, že diagnostická technologie bude v blízké budoucnosti disponovat řadou typů přístrojového vybavení od jednoduchých manuálních až po plně automatické verze včetně přechodných typů vyplňujících mezeru mezi těmito dvěma krajními případy, jakož i knihovnu algoritmů a diagnostických programů vyvinutých pro specifické problémy a postupy hledání defektů. Hlavní závěr nedestruktivního testování, že totiž daná součást vyhovuje nebo nevyhovuje specifikovaným požadavkům, a tudíž bude v provozu ponechána nebo naopak z provozu vyřazena, by měl být formulován na základě solidních technických podkladů a statistického zpracování databáze v minulosti získaných údajů. Diagnostické postupy by měly být důkladně testovány před zavedením do NDT. Místo orientace na idealistické závěry typu "výrobek nemá žádné defekty" by diagnostické postupy měly být sestavovány tak, aby mohly detekovat stavy, jež vlastnímu vzniku defektů předcházejí, a tak zabránit riskantní exploataci dílců nebo konstrukčních celků s defekty. Nejdůležitějším úkolem NDT není odhad velikosti vady (defektometrie), ale odhad zbytkové životnosti, resp. kvantitativní odhad rizika spojeného s dalším provozováním testovaného objektu. Na to by pak měl navazovat návrh nápravného technologického opatření, kterým by se nalezené defekty eliminovaly.

Institucionální podpora

Další rozvoj nedestruktivního testování není myslitelný bez institucionální podpory v celosvětovém měřítku. Ve většině zemí světa je NDT rozvíjeno specialisty z univerzit, akademií a různých státních i soukromých institucí. Tito specialisté a je podporující instituce, které využívají NDT a školí specialisty z tohoto oboru, se sdružují v národních společnostech pro NDT. Tyto společnosti organizují spolupráci v mezinárodním měřítku, pořádají odborné konference a výstavy, vytvářejí mezinárodní standardy atd. První mezinárodní konference o NDT se uskutečnila v Bruselu v roce 1955. Roku 1960 byl ustaven Mezinárodní komitét pro NDT (ICNDT) a v roce 1998 Evropská federace pro NDT (EFNDT).
Česká společnost pro nedestruktivní testování (ČNDT) historicky navazuje na dlouholetou tradici Československé společnosti pro NDT, která byla založena již v padesátých letech. Po vzniku samostatné České republiky byla roku 1993 vytvořena současná ČNDT. ČNDT je neziskovou organizací, jejímž základním cílem je podpora rozvoje NDT ve všech oblastech výzkumu, vývoje i praktického využití. Společnost se svou činností snaží být zárukou odbornosti a kvality v oboru NDT. Tyto úkoly plní sdružováním zainteresovaných pracovníků ze všech oblastí, jejich informováním a seznamováním s novými technologiemi zkoušení a s nejmodernější přístrojovou technikou. ČNDT aktivně působí při zavádění nových NDT metod a výsledků výzkumu a vývoje v České republice v úzké návaznosti na významná zahraniční pracoviště. ČNDT postupně buduje otevřený informační systém v oblasti nedestruktivního testování, zajišťuje konzultační činnost a zprostředkovává přímé kontakty mezi specialisty a uživateli NDT techniky z průmyslové praxe. ČNDT a její členové se významně podílejí na zavádění mezinárodních norem do defektoskopické praxe v ČR. Společnost aktivně spolupracuje při přípravě školení a přezkušování pracovníků NDT na všech úrovních. Významnou oblastí aktivity ČNDT je její podíl na akreditační a certifikační činnosti - ČNDT je významným členem a spoluzakladatelem APC (sdružení pro certifikaci personálu).
Významnou aktivitou ČNDT je spolupráce při vydávání jediného českého periodika, které je programově zaměřeno na problematiku nedestruktivního testování - NDT Welding Bulletinu. V tomto časopise je odborná veřejnost průběžně informována o všech aktivitách společnosti, o nejnovějších výsledcích výzkumu a soudobých trendech v NDT a příbuzných oborech a o stavu certifikace a standardizace v defektoskopii. Tradičně nejvýznamnější odbornou i společenskou akcí ČNDT je mezinárodní konference "Defektoskopie", spojená s výstavou NDT techniky a služeb, která se každoročně stává místem pro výměnu zkušeností nejen členů ČNDT, ale i široké odborné veřejnosti z oblasti NDT, svařování, výrobců a provozovatelů tlakových zařízení a dalších. Podrobnosti o letošním ročníku této konference najdete na straně 62.
Prof. RNDr. Jaroslav Fiala, CSc., FEng.
Nové technologie - Výzkumné centrum Západočeské univerzity v Plzni
Reklama
Vydání #6
Kód článku: 50618
Datum: 15. 06. 2005
Rubrika: Trendy / Měření
Autor:
Firmy
Související články
Měření v rámci celého výrobního řetězce

Na cestě k aplikaci konceptu Průmyslu 4.0 se měřicí a kontrolní technologie čím dál víc používají jako řídící nástroj ve výrobě. V rámci plnění této nové role ale potřebují pružněji a rychleji zachytit kvalitativní údaje na různých místech: v měřicí laboratoři, v těsné blízkosti výrobní linky, stejně tak jako přímo v ní.

Přesné měření libovolného materiálu nebo povrchu

Společnost Keyence uvedla na trh řadu konfokálních snímačů polohy CL-3000 pro vysoce přesné měření na jakémkoliv materiálu nebo povrchu. Tyto vysoce kompaktní koaxiální laserové snímače polohy pomáhají s takovými úkoly, jako je zlepšování kvality, prevence dodávek nevyhovujících dílů a zvyšování objemu výroby.

Měřicí technologie pro Průmysl 4.0 v Nitře

Průmysl 4.0 závisí na propojení systémů schopných spolu komunikovat, schopných získávat, vyhodnocovat a sdílet data a na takto zpracované informace reagovat v reálném čase. Údaje z měření jsou nezbytné pro shromažďování informací, které mají být použity při inteligentním rozhodování za účelem zabránit nežádoucím procesním změnám.

Související články
Měřicí přístroje pro efektivní výrobu

Jestliže jsou nástroje přesně zaměřeny a seřízeny ještě před samotným obráběním mimo obráběcí stroj, lze následně zkrátit vedlejší neproduktivní časy na stroji a zvýšit tak celkovou efektivitu výroby. Přístroje pro měření a seřizování nástrojů mohou v samotném procesu třískového obrábění zajistit zvýšení produktivity až o 25 %, a to při velmi dobrém poměru cena/výkon. Úspěšné obrábění tedy vyžaduje nejen výkonné stroje, ale i přesně seřízené nástroje.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Velmi přesný měřicí stroj pro výpočetní tomografii

Nový model TomoCheck S HA (High Accuracy) 200 společnosti Werth Messtechnik GmbH se senzorem pro výpočetní tomografii je aktuálně nejpřesnějším souřadnicovým měřicím strojem na světě.

Měřicí technika se stává součástí výrobních strojů

Vzhledem k tomu, že jednou z aktivit České metrologické společnosti, z. s., je mimo jiné také sledování prezentace aktuálních metrologických novinek, trendů vývoje a zastoupení metrologie na veletrzích pořádaných v České republice i v zahraničí, navštívili jsme mimo jiné veletrh Toolex 2017, který se již po desáté konal v polském městě Sosnowiec na třetím největším výstavišti v Polsku – Expo Silesia.

Konfirmace měřidel

Příspěvek se zabývá problematikou zajištění návaznosti měření a rozebírá obvyklé metrologické čin-nosti, které jsou za tím účelem prováděny. Zákon o metrologii i běžná praxe zmiňují jako základní postupy kalibraci nebo ověření stanovených měřidel. Kalibrace je postup vedoucí k dosažení způsobilého měřidla ve dvou logických krocích podle definice VIM. Vždy musí být zjištěn aktuální stav měřidla – provádí se zkouškou, která ověří, zda je měřidlo způsobilé plnit dané specifikace, či nikoliv. Nezpůsobilé měřidlo se musí kalibrovat nebo vyřadit. O výsledku je vydán doklad (kalibrační certifikát), jímž je potvrzena způsobilost z dřívější kalibrace nebo způsobilost dosažená kalibrací novou. Zvláštní pozornost je věnována kalibraci měřidel řízených softwarem, např. u souřadnicových měřicích strojů.

Ochrana provozních měřidel tlaku před mechanickým namáháním

Při měření tlaku v potrubních systémech a v nádobách se setkáváme s nepříznivými mechanickými vlivy, které mají původ v měřeném procesu. Jedná se o tlakové rázy, pulzace, otřesy či vibrace, a někdy také o přetížení nad rámec měřicího rozsahu přístroje. Pulzace tlaku v potrubí zpravidla pochází od čerpadel, případně od rotujících míchadel v nádobách. Tlakové rázy jsou způsobovány setrvačností sloupce kapaliny pohybující se v potrubí; na jejich vzniku se podílí i činnost ventilů a škrticích orgánů. Destruktivní účinky mohou mít i bubliny par a plynů v tekutině proudící přes ventily. Otřesy a vibrace jsou způsobovány zpravidla rotujícími částmi strojů, prouděním tekutin, pulzacemi a tlakovými rázy v potrubí. Tento článek si klade za cíl shrnout způsoby, jak lze tlakoměry před uvedenými vlivy ochránit.

Měření energie je důležité ve všech oborech

Spotřeba a ve velké míře i kvalita energií je v poslední době stále více sledovanou veličinou. Měřicími systémy od přehledových měřičů spotřeby až po systémy, kde je měření, zobrazování, ukládání a grafické prezentování veličin integrováno do větších systémů lze získávat přehled o spotřebě kdykoli je to potřeba.

Revoluční linka pro měření kvality

Je to takový český "americký sen". Začínal jako soustružník, dnes Miroslav Dušek vlastní strojírenskou firmu s mnohamilionovým obratem. Láska k poctivému řemeslu se u něj potkává s vynalézavostí, která ho nyní dovedla k vývoji revoluční linky pro měření kvality.

Průmysl 4.0 v měření aneb Kvalita 4.0

V souvislosti s postupující mírou digitalizace a automatizace výroby se často hovoří o Průmyslu 4.0 neboli čtvrté průmyslové revoluci. Tento trend se pochopitelně nevyhýbá ani oboru měření. Objevuje se dokonce nový pojem – Kvalita 4.0. Co si pod tím představit?

Vestavné přístroje pro měření v silnoproudé síti

Řadou vestavných přístrojů SIRAX se doplňují přístroje s vysokým výkonem SINEAX a završují tak portfolio v této oblasti. Přístroje série SIRAX se vyznačují základní funkčností převodníku elektrických veličin za dodržení velmi dobrého poměru cena/výkon. Přístroje BM1200 a BM1400 představují jednoduché a cenově výhodné monitory silnoproudé sítě. Pro vyšší stupeň vizualizace a komfortnější koncept obsluhy jsou vhodné multifunkční monitorovací přístroje, které byly označeny MM1200 a MM1400, jsou vybaveny TFT displejem a lze je na základě přehledného menu též konfigurovat.

Multisenzorová technologie a počítačová tomografie

Výběr vhodného měřicího přístroje pro účely rozměrové kontroly je velmi důležitý. Běžný přístup je takový, že daná aplikace určí vhodný typ senzoru. Pro správné rozhodnutí potřebuje vzít uživatel v úvahu několik aspektů.

Zákaznické dny ve znamení počítačové tomografie

Společnost Prima Bilavčík uspořádala ve svém sídle v Uherském Brodě zákaznické dny, na nichž seznámila své partnery s novinkami ve svém sortimentu měřicích přístrojů, jakož i ve vybavení svých laboratoří. Zlatým hřebem programu bylo představení počítačového tomografu Werth TomoScope HV 500, zakoupeného koncem loňského roku.

Reklama
Předplatné MM

Dostáváte vydání MM Průmyslového spektra občasně zdarma na základě vaší registrace? Nejste ještě členem naší velké strojařské rodiny? Změňte to a staňte se naším stálým čtenářem. 

Proč jsme nejlepší?

  • Autoři článků jsou špičkoví praktici a akademici 
  • Vysoký podíl redakčního obsahu
  • Úzká provázanost printového a on-line obsahu ve špičkové platformě

a mnoho dalších benefitů.

... již 25 let zkušeností s odbornou novinařinou

      Předplatit