Témata
Reklama

Ultrazvuková kontrola obvodových svarů potrubí

Úlohou automatického ultrazvukového zkoušení je zejména nahradit rentgenové zkoušení, protože je rychlejší, bezpečnejší a podává lepší informace o velikosti a poloze vady. Významnou výhodou je to, že ve srovnání s rentgenem v mnoha případech výrazně snižuje náklady na zkoušení.

Při kontrole kvality a spolehlivosti obvodových svarů potrubí plynovodů nebo ropovodů se dosud používaly a používají systémy s několika ultrazvukovými sondami umístěnými po obou stranách obvodového svaru, přičemž každá dvojice sond byla zaměřená na určitou část průřezu svaru. Takovýchto sond musí být použito několik, aby se zkontroloval celý průřez svaru - kritické oblasti - a zároveň se minimalizoval čas zkoušení.

Reklama
Reklama
Reklama
Při kontrole kvality a spolehlivosti obvodových svarů potrubí plynovodů nebo ropovodů se dosud používaly a používají systémy s několika ultrazvukovými sondami umístěnými po obou stranách obvodového svaru.

Omezení použití takovýchto vícesondových systémů jsou následující:

  • velký počet sond;
  • těžký a robustní manipulátor;
  • velká šířka opracování povrchu;
  • tloušťka stěny ovlivňuje počet ultrazvukových sond;
  • při velkém počtu sond je vyšší pravděpodobnost nedokonalého kontaktu některé ze sond spovrchem;
  • náročná údržba a vysoká cena takovýchto kontrolních systémů;
  • identifikace velikosti vad je spolehlivější až po zavedení systému TOFD (Time-Of-Flight Diffraction).

Tento způsob klasického nedestruktivního zkoušení je možné nahradit systémem ultrazvukového zkoušení pomocí víceměničových ultrazvukových sond typu „phased array".

Ultrazvuková fázová soustava phased array

Víceměničové ultrazvukové sondy (tzv. phased array) jsou sondy, v nichž jsou měniče buzeny ne v jednom okamžiku, ale v určité volitelné časové posloupnosti, čímž se získá sonda s variabilním svazkem, který je možné elektronicky fokusovat nebo měnit jeho úhel, a to bez pohybu sondy. Tento princip umožňuje např. vytvoření obrazu celého sektoru zkoušeného materiálu. Takovéto sondy jsou používané již velmi dlouho v lékařství.

Princip fázové soustavy měničů (phased array): a - vysílání přímého svazku, b - vysílání šikmého svazku, c - vysílání fokusovaného přímého svazku

Soubor měničů phased array ultrazvukové sondy generuje signál s využitím předprogramovaného časového zpoždění každého jednoho měniče. Výsledkem je ultrazvukový svazek určitého tvaru a směru. Nastavováním zpoždění buzení jednotlivých piezoelektrických měničů se může ultrazvukový svazek fokusovat do určité hĺoubky a do určitého směru - úhlu šíření.

Víceměničová ultrazvuková sonda phased array je malá a lehká, redukuje velikost přípravy povrchu v okolí svaru. Zkoušení takovouto sondou je rychlejší a často je možné z jediné polohy. Nastavení sondy je velmi rychlé, vyžaduje jen vyvolání odpovídajícího nastavení z paměti řidícího počítače.

Záznam z kontroly se sondou phased array je většinou zobrazován v reálném čase na obrazovce vyhodnocovacího PC. Každý přijatý signál, který překročí nastavenou prahovou úroveň, může být okamžitě vyhodnocen. Z hlediska času je kontrola prováděna a vyhodnocována okamžitě po svaření (jen co to podmínky povrchové teploty dovolí), a proto se může velmi rychle upravit technologický proces svařování v případě nálezu vad.

Ultrazvukový systém PipeWizard PA

Příkladem náhrady vícesondového automatizovaného ultrazvukového systému je ultrazvukový systém PipeWizard PA. Ten je používán pro zkoušení obvodových svarů potrubí s tloušťkou stěny od 12 do 28 mm, systém umožňuje i zkoušení větších tlouštěk.

Základem systému je ultrazvukový defektoskop Tomoscan Focus a snímací hlava se dvěma lineárními sondami phased array, z nichž každá má pole se 64 elementy. Sondy jsou upevněny na plastovou úhlovou předsádku a jsou tak přitlačené hydraulikou na povrch trubky. Vazební médium (voda) je tlačeno přes otvory v předsádce na dotykovou plochu. Sondy jsou namontovány na sondový držák. Ten je upevněn na krokový motor s jednoosým snímáním polohy po obvodu. Motor je pevně upnutý na obvodovou obruč. Po ní se posouvá po celém obvodu potrubí. Obruč se připíná velmi jednoduše na potrubí v požadované blízkosti svaru. Do držáku sondy je možno doplnit další měřicí sondy, protože při extravelkých tloušťkách stěn není toto uspořádání dostatečné pro zachycení příčně orientovaných vad.

Výše uvedené uspořádání je vhodné pro různé typy ultrazvukové kontroly svarů, přičemž se může použít automatický nebo ruční jednoosý snímač polohy.

Zařízení Tomoscan přenáší nasnímaná data do PC, kde je nainstalován software pro automatické vyhodnocení naměřených údajů a zároveň pomocí aplikace AutoCAD profil svaru. Software sám přepočítá polohu vad ve svaru. Zaznamenané údaje ultrazvukového zkoušení jsou odděleně ukládány na dvě nezávislá paměťová média a taktéž mohou být okamžitě vyhodnocovány a tištěny protokoly.

Touto metodou může být zkoušena široká škála svarů na základě různých zadaných podmínek.

Příkladem náhrady vícesondového automatizovaného ultrazvukového systému je ultrazvukový systém PipeWizard PA.
Vícesondová měřicí hlava
Měření na potrubí plynovodu

Výsledky záznamů

Záznamy jsou tradičně zobrazovány v liniových záznamech pro každý kanál, navíc je zde B zobrazení stavu kořene (v řezu) a povrchu svaru - jeho porozity, značení polohy vady na obvodu. Kanál Time-Of-Flight Diffraction (TOFD) ve střední části je používán pro zlepšení určení velikosti vady. Při překročení hraniční úrovně vady je část zvýrazněna červeným pásem a její poloha je jednoznačně identifikovatelná i na svaru. Délka a velikost vad je při použití kurzoru odčitatelná přímo z obrazovky.

Příklad možného nastavení měření, jednotlivé kontrolované oblasti jsou zvýrazněny.
Příklad vyhodnocení snímaného svaru. Červené plochy označují kritická místa s vadami.

Technické možnosti ultrazvukových systémů phased array

Průměr kontrolovaného potrubí od 100 do 1 400 mm. Tloušťka stěn 6-30 mm. Rychlost snímání 100 mm.s-1. Při této rychlosti se dá bez problémů zkontrolovat a vyhodnotit celý obvodový svar za dobu kratší než 10 minut, což neumožní žádná jiná kontrola. Citlivost metody: chyby v kterékoliv snímané oblasti s velikostí min. 1,5 mm.

Jaká je budoucnost?

Zanedlouho metoda phased array dosáhne a zřejmě v mnohém nahradí možnosti klasických automatických UT kontrol. Bude demonstrovat tradiční výhody ultrazvuku vůči rentgenu: bezpečnost, rychlou kontrolu, lepší detekci vad a určování velikosti vad, vhodnější vliv na proces svařování v provozu.

Tato metoda bude znamenat velkou flexibilitu použití při různých rozměrech potrubí a parametrech svarů. Malé sondy pomohou zredukovat čas kontroly, velikost a přípravu kontrolovaného povrchu. Velmi se zkrátí čas nutný pro manipulaci, nastavení a samotnou kontrolu. Životnost sondy ovlivní také použití úhlové předsádky, která chrání samotnou sondu před poškozením.

Ing. Pavol Kučík

NDT Trade

dana.furstova@ndttrade.cz

www.panametria.cz

Reklama
Vydání #6
Kód článku: 80637
Datum: 11. 06. 2008
Rubrika: Trendy / Měření
Autor:
Firmy
Související články
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.

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.

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
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.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
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.

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.

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.

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.

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?

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.

Měřím, měříš, měříme…na obráběcím stroji

V moderních výrobních systémech složených z CNC obráběcích strojů je měření a kontrola nástrojů pro preventivní zajištění kvality nepostradatelná. Změřená data nástrojů nebo změřené hodnoty obrobků jsou potom použity k automatickému výpočtu kompenzačních hodnot v probíhajícím výrobním procesu. Pomocí automatické kompenzace rozměrů nástrojů nebo případnou výměnou nástrojů zůstávají výsledky obrábění stabilní.

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