Kontrola svarových spojů velkých tlouštěk ultrazvukem
Kontrola svarových spojů kovových materiálů je velmi důležitou součástí zajištění celkové kvality různých strojírenských výrobků – od relativně jednoduchých až po konstrukční celky. Svarové spoje se kontrolují různými metodami nedestruktivního zkoušení, mezi nimiž má své důležité a nezastupitelné místo i zkoušení ultrazvukem.
Je zcela běžné zkoušet tloušťky od 8 mm do několika desítek milimetrů. Zkoušení rozměrů menších či větších však může přinášet různá úskalí.
Zkoušení svarových spojů z běžných feritických či nízkolegovaných ocelí ultrazvukem nepředstavuje většinou zásadní problém a provádí se buď klasickým způsobem, nebo ultrazvukovou metodou Phased Array, či TOFD. Normy ovšem neřeší zkoušení svarových spojů o malé tloušťce. Podobně předpisy neřeší nijak podrobně ani zkoušení materiálů, které jsou v případě svarových spojů obtížně prozvučitelné, např. zhotovených z austenitických ocelí.
Typickým příkladem je zkoušení svarových spojů tlakových nádob o velké tloušťce, například 100 a více mm, zhotovených z austenitického materiálu. I když samotný základní materiál může být dobře prozvučitelný, svarové spoje jsou díky své tloušťce a především struktuře vytvořené i mnoha desítkami svařovacích housenek téměř neprozvučitelné. Použití klasického ultrazvuku nebo např. ultrazvukové metody TOFD je obtížné až nemožné. Díky velké tloušťce je také velmi obtížné vyzkoušet oblasti pod převýšením svaru, a svar tedy není možné běžnými prostředky vyzkoušet stoprocentně.
Při této tloušťce materiálu, a tím i výrazně omezenému pro kontrolu potřebného prostoru na bocích svarového spoje, nelze použít běžné ultrazvukové sondy, ale je nutné použít sondy typu Phased Array, které umožňují vyslat ultrazvukový svazek do materiálu z jednoho konkrétního místa pod různým úhlem a tím je zásadním způsobem zredukován potřebný prostor pro umístění a pohyb sondy. Použitá ultrazvuková sonda Phased Array vysílající podélné vlny však musí mít podstatně nižší frekvenci, než je běžné (ne více než 1,5 MHz) a jak sonda, tak plexisklová předsádka jsou tedy značně veliké v porovnání s běžně používanými sondami a také váha celé sestavy je značná. Vzhledem k velké tloušťce materiálu a s tím souvisejícím útlumem obzvláště v případě svarového spoje z austenitického materiálu však nelze využít ke kontrole ultrazvukových vln odražených od vnitřního povrchu. Jednoduše řečeno, do sondy se vrátí pouze minimum vyslané energie, které neumožňuje odpovídající zkoumání stavu materiálu.
Řešením této situace je použití takzvané dvojité sondy místo sondy jednoduché, která se použila pro zkoušení v prvním kroku kontroly.
Dvojitou sondu představují dvě samostatné sondy Phased Array umístěné těsně vedle sebe na plexisklovém klínu. Tyto sondy podélných vln tvoří dvojitou sondu Phased Array. Aby byl materiál dobře kontrolovatelný, je opět použitá nízká frekvence, ne větší než 1,5 MHz.
Nejdůležitější však je, že pomocí této sondy je možné směřovat ultrazvukový paprsek až 86 stupňů od kolmice k povrchu. To znamená, že osa paprsku je téměř rovnoběžná s povrchem a lze tedy vyzkoušet i oblasti nacházející se těsně pod povrchem. Rozdíl mezi oběma použitými sondami je názorně zobrazen na simulaci měření.
Prokázanou výhodou dvojité sondy je to, že pomocí ní je možné registrovat velmi dobře nejen vady nacházející se pod povrchem, ale i vady vycházející z vnějšího povrchu, tedy z povrchu, na kterém je zároveň umístěna i samotná ultrazvuková sonda. Toto u běžných ultrazvukových sond není možné.
To, co není příjemné, je cena, protože speciální pokročilé sondy jsou 10-20 krát dražší než sondy běžné. Navíc se ukazuje, že pro různé případy nelze vycházet z univerzálního řešení. To znamená, že každý případ je nutné řešit individuálně, a to jak z pohledu použité techniky, tak způsobu měření. Je to však jediná možnost, jak realizovat měření, které bude plně odpovídat požadavkům předpisů a norem.
Použití techniky
Společnost TEDIKO, s.r.o., používá pro kontrolu materiálu různá měřicí zařízení včetně přístrojů Olympus Omniscan. Ultrazvukem se kontrolují především svarové spoje tlakových nádob a potrubí, případně i jiné vhodné komponenty, u nichž je podezření na výskyt trhlin. K měření a hodnocení se používá výkonný software. Výstupem měření je záznam uložený v paměti přístroje či na pevném disku počítače, se kterým je možné dále pracovat – přehrávat, analyzovat a hodnotit získaný obraz.
TEDIKO používá často pro měření manipulační prostředky vyvinuté na míru přímo ve společnosti. Tyto prostředky umožňují kontrolovaný pohyb měřicích sond, urychlují a zpřesňují kontrolu. Zařízení umožňují použití i více sond při jednom měření, jsou vybavena snímáním polohy a automatickým přítlakem sond s imerzní vazbou.
To je případ i zde popisované metody. Moderní metody návrhu a výroby umožňují operativní a pružné uzpůsobování měřicího zařízení okamžitým požadavkům.
Kromě výše popsané metody se TEDIKO zabývá i ostatními nedestruktivními a destruktivními zkouškami materiálů, diagnostikou stavu a sledováním životnosti výrobního zařízení v energetice, teplárenství, chemickém průmyslu včetně rafinérií a dalších průmyslových oborech. Zajišťuje revize a zkoušky tlakových a plynových zařízení, termovizní a geodetická měření, přejímky investičních celků ve výrobních závodech a během stavebně montážních prací, poradenskou, konzultační a školicí činnost.
Zavádění nových metod, jako je například TOFD nebo Phased Array, patří mezi základní principy společnosti TEDIKO v závazku poskytovat svým zákazníkům služby vynikající kvality, které budou plně uspokojovat jejich požadavky a očekávání nejen současná, ale i budoucí.
328
.gif)
