בדיקה אולטרסאונדית של חיבורים מרותכים, שיטות וטכנולוגיית בדיקה

2024 מְחַבֵּר: Howard Calhoun | [email protected]. שונה לאחרונה: 2023-12-17 10:27

אין כמעט תעשייה שבה לא מתבצע ריתוך. הרוב המכריע של מבני מתכת מורכבים ומחוברים ביניהם באמצעות תפרי ריתוך. כמובן, האיכות של סוג זה של עבודה בעתיד תלויה לא רק באמינות הבניין, המבנה, המכונה או כל יחידה שהוקמה, אלא גם בבטיחותם של אנשים אשר איכשהו יתקשרו עם המבנים הללו. לכן, כדי להבטיח את רמת הביצועים הנאותה של פעולות כאלה, נעשה שימוש בבדיקה קולית של ריתוכים, שבזכותם ניתן לזהות נוכחות או היעדר פגמים שונים בצומת של מוצרי מתכת. שיטת שליטה מתקדמת זו תידון במאמר שלנו.

היסטוריה של התרחשות

זיהוי פגמים אולטראסוני ככזה פותח בשנות ה-30. עם זאת, המכשיר הראשון שעובד באמת נולד רק בשנת 1945 הודות ל-Sperry Products. במהלך שני העשורים הבאים, טכנולוגיית הבקרה העדכנית ביותר זכתה להכרה עולמית, ומספר היצרנים של ציוד כזה גדל באופן דרמטי.

אולטרסאונדגלאי הפגמים, שמחירו היום מתחיל מ-100,000 -130,000 אלף רובל, הכיל בתחילה צינורות ואקום. מכשירים כאלה היו מגושמים וכבדים. הם עבדו אך ורק ממקורות מתח AC. אבל כבר בשנות ה-60, עם הופעת מעגלי המוליכים למחצה, גלאי הפגמים הצטמצמו באופן משמעותי והצליחו לפעול על סוללות, מה שאפשר בסופו של דבר להשתמש במכשירים גם בתנאי שטח.

צעד לתוך המציאות הדיגיטלית

בשלבים המוקדמים, המכשירים המתוארים השתמשו בעיבוד אותות אנלוגי, עקב כך, כמו מכשירים דומים רבים אחרים, הם היו נתונים לסחף בזמן הכיול. אבל כבר בשנת 1984 השיקה Panametrics את גלאי הפגמים הדיגיטלי הנייד הראשון שנקרא EPOCH 2002. מאותו רגע, יחידות דיגיטליות הפכו לציוד אמין ביותר, המספקות באופן אידיאלי את יציבות הכיול והמדידה הדרושים. גלאי הפגמים האולטראסוני, שמחירו תלוי ישירות במאפייניו הטכניים ובמותג היצרן, קיבל גם פונקציית רישום נתונים ויכולת העברת קריאות למחשב אישי.

בסביבה של היום, יש יותר ויותר עניין במערכות מערך שלבים, המשתמשות בטכנולוגיה מתוחכמת המבוססת על אלמנטים פיזואלקטריים מרובי אלמנטים כדי ליצור אלומות כיווניות וליצור תמונות חתך בדומה להדמיית אולטרסאונד רפואית.

ספירהיישומים

שיטת בקרה אולטרה-סונית משמשת בכל תעשייה. השימוש בו הראה שניתן להשתמש בו באותה יעילות לבדיקת כמעט כל סוגי המפרקים המרותכים בבנייה, בעלי עובי מתכת בסיס מרותכת של יותר מ-4 מילימטרים. בנוסף, השיטה משמשת באופן פעיל לבדיקת המפרקים של צינורות גז ונפט, מערכות הידראוליות ומים שונות. ובמקרים כמו בדיקת תפרים עבים המתקבלים כתוצאה מריתום אלקטרוסלג, זיהוי פגמים קולי הוא שיטת הבדיקה המקובלת היחידה.

ההחלטה הסופית אם חלק או ריתוך מתאימים לשירות מתקבלת על בסיס שלושה אינדיקטורים בסיסיים (קריטריונים) - משרעת, קואורדינטות, ממדים מותנים.

באופן כללי, בדיקה אולטרסאונד היא בדיוק השיטה הפורה ביותר מבחינת הדמיה בתהליך לימוד התפר (פירוט).

סיבות לביקוש

שיטת הבדיקה המתוארת באמצעות אולטרסאונד טובה בכך שהיא בעלת רגישות ואמינות אינדיקציות הרבה יותר גבוהות בתהליך איתור ליקויים בצורת סדקים, עלות נמוכה יותר ובטיחות גבוהה בתהליך השימוש בהשוואה ל שיטות קלאסיות של בדיקה רדיוגרפית. עד כה, נעשה שימוש בבדיקה קולית של חיבורים מרותכים ב-70-80% ממקרי הבדיקה.

מתמרים קוליים

בליהשימוש במכשירים אלה לבדיקות אולטרסאונד לא הרסניות הוא פשוט בלתי מתקבל על הדעת. התקנים משמשים ליצירת עירור, כמו גם לקליטת רעידות של אולטרסאונד.

יחידות שונות ומסווגות לפי:

• הדרך ליצור איש קשר עם פריט הבדיקה.
• שיטת החיבור של אלמנטים פיאזואלקטריים למעגל החשמלי של גלאי הפגמים עצמו ופריקה של האלקטרודה ביחס לאלמנט הפיאזואלקטרי.
• כיוון האקוסטי ביחס למשטח.
• מספר רכיבי piezo (יחיד, כפול, מרובה אלמנטים).
• רוחב פס של תדרי הפעלה (פס צר - רוחב פס של פחות מאוקטבה אחת, פס רחב - יותר מאוקטבה רוחב פס אחד).

מאפיינים ניתנים למדידה של פגמים

GOST שולט בכל עולם הטכנולוגיה והתעשייה. בדיקות אולטרסאונד (GOST 14782-86) אינן יוצאות דופן גם בעניין זה. התקן מציין שפגמים נמדדים לפי הפרמטרים הבאים:

• אזור שווה של פגם.
• משרעת אות הד, שנקבעת תוך התחשבות במרחק לפגם.
• קואורדינטות של הפגם בנקודת הריתוך.
• גדלים קונבנציונליים.
• מרחק מותנה בין פגמים.
• מספר הפגמים באורך הנבחר של הריתוך או המפרק.

פעולת גלאי פגמים

לבדיקה לא הרסנית, שהיא אולטרסאונד, יש שיטת שימוש משלה, הקובעת שהפרמטר העיקרי הנמדד הוא משרעת אות ההד המתקבלישירות מהפגם. כדי להבדיל בין אותות הד לפי משרעת, מה שנקרא רמת רגישות הדחייה קבועה. זה, בתורו, מוגדר באמצעות התבנית הסטנדרטית הארגונית (SOP).

תחילת פעולתו של גלאי הפגמים מלווה בהתאמתו. לשם כך, מוגדרת רגישות לדחייה. לאחר מכן, בתהליך של מחקרי אולטרסאונד מתמשכים, אות ההד המתקבל מהפגם שזוהה מושווה לרמת הדחייה הקבועה. אם המשרעת הנמדדת עולה על רמת הדחייה, מומחים מחליטים שפגם כזה אינו מקובל. לאחר מכן התפר או המוצר נדחים ונשלחים לתיקון.

הפגמים הנפוצים ביותר של משטחים מרותכים הם: חוסר איחוי, חדירה לא מלאה, סדקים, נקבוביות, תכלילים של סיגים. ההפרות הללו מתגלות ביעילות על ידי זיהוי פגמים באמצעות אולטרסאונד.

אפשרויות קוליות

עם הזמן, תהליך הבדיקה פיתח מספר שיטות חזקות לבחינת ריתוכים. בדיקות אולטרסאונד מספקות מספר גדול למדי של אפשרויות לבדיקה אקוסטית של מבני המתכת הנחשבים, עם זאת, הפופולריות ביותר הן:

• שיטת הד.
• Shadow.
• שיטת מראה-צל.
• Echo Mirror.
• שיטת דלתא.

שיטה מספר אחת

לרוב בתעשייה ובתחבורה ברכבת, נעשה שימוש בשיטת הד-פולס.בזכותו מאובחנים יותר מ-90% מכלל הליקויים, מה שמתאפשר עקב רישום וניתוח כמעט כל האותות המשתקפים מפני השטח של הפגם.

שיטה זו עצמה מבוססת על צלילים של מוצר מתכת עם פולסים של רעידות קוליות, ולאחר מכן רישום שלהם.

יתרונות השיטה הם:

- אפשרות לגישה חד-כיוונית למוצר;

- רגישות גבוהה למדי לפגמים פנימיים;

- הדיוק הגבוה ביותר בקביעת הקואורדינטות של הפגם שזוהה.

עם זאת, ישנם גם חסרונות, כולל:

- התנגדות נמוכה להפרעות ממחזירי משטח;

- תלות חזקה של משרעת האות במיקום הפגם.

זיהוי הפגמים המתואר מרמז על שליחת פולסים קוליים למוצר על ידי המאתר. אות התגובה מתקבל אצלו או אצל המחפש השני. במקרה זה, האות יכול להשתקף הן ישירות מפגמים והן מהמשטח הנגדי של החלק, מוצר (תפר).

שיטת הצל

היא מבוססת על ניתוח מפורט של משרעת הרעידות האולטראסוניות המשודרות מהמשדר למקלט. במקרה שבו יש ירידה במדד זה, הדבר מצביע על נוכחות של פגם. במקרה זה, ככל שגודל הפגם עצמו גדול יותר, כך אמפליטודה של האות המתקבל על ידי המקלט קטנה יותר. כדי לקבל מידע מהימן, יש למקם את הפולט והמקלט בקואקסיאלית בצדדים מנוגדיםאובייקט במחקר. החסרונות של טכנולוגיה זו יכולים להיחשב לרגישות נמוכה בהשוואה לשיטת ההד ולקושי לכוון PETs (מתמרים פיזואלקטריים) ביחס לאלומות המרכזיות של תבנית הקרינה. עם זאת, ישנם גם יתרונות, שהם עמידות גבוהה בפני הפרעות, תלות נמוכה של משרעת האות במיקום הפגם, והיעדר אזור מת.

שיטת מראה-צל

בקרת איכות קולית זו משמשת לרוב לבדיקת חיבורי מוטות מרותכים. הסימן העיקרי לכך שהתגלה פגם הוא היחלשות משרעת האות, המשתקפת מהמשטח הנגדי (המכונה לרוב התחתית). היתרון העיקרי של השיטה הוא זיהוי ברור של פגמים שונים, שנקע שלהם הוא שורש הריתוך. כמו כן, השיטה מאופיינת באפשרות של גישה חד צדדית לתפר או לחלק.

שיטת מראה הד

הדרך היעילה ביותר לזיהוי פגמים אנכיים. הבדיקה מתבצעת באמצעות שתי בדיקות, המוזזות לאורך המשטח ליד התפר בצד אחד שלו. במקביל, תנועתם מתבצעת בצורה כזו שתקבע על ידי בדיקה אחת את האות הנפלט מבדיקה אחרת ומשתקף פעמיים מהליקוי הקיים.

היתרון העיקרי של השיטה: ניתן להשתמש בה כדי להעריך את צורתם של פגמים שגודלם עולה על 3 מ מ ושסטים במישור האנכי ביותר מ-10 מעלות. החשוב ביותר -השתמש בבדיקות עם אותה רגישות. גרסה זו של בדיקה אולטרסאונד משמשת באופן פעיל לבדיקת מוצרים בעלי קירות עבים והריתוכים שלהם.

שיטת דלתא

הבדיקה האולטרסאונדית שצוינה של ריתוכים משתמשת באנרגיה קולית המוקרן מחדש על ידי הפגם. הגל הרוחבי שתקף על הפגם משתקף באופן חלקי, הופך חלקית לאורכי, וגם מקרין מחדש את הגל המנותח. כתוצאה מכך, גלי ה-PET הנדרשים נלכדים. החיסרון של השיטה יכול להיחשב לניקוי התפר, המורכבות הגבוהה למדי של פענוח האותות המתקבלים במהלך השליטה במפרקים מרותכים בעובי של עד 15 מילימטרים.

היתרונות של אולטרסאונד ודקויות היישום שלו

בדיקת חיבורים מרותכים באמצעות צליל בתדר גבוה היא למעשה בדיקה לא הרסנית, מכיוון ששיטה זו אינה מסוגלת לגרום נזק כלשהו לחלק הנחקר של המוצר, אך בו זמנית קובעת בצורה מדויקת למדי. נוכחות של פגמים. כמו כן, תשומת לב מיוחדת ראויה לעלות הנמוכה של העבודה המבוצעת ולמהירות ביצוען הגבוהה. כמו כן, חשוב שהשיטה בטוחה לחלוטין לבריאות האדם. כל המחקרים של מתכות וריתוכים המבוססים על אולטרסאונד מבוצעים בטווח שבין 0.5 מגה-הרץ ל-10 מגה-הרץ. במקרים מסוימים, ניתן לבצע עבודה באמצעות גלים קוליים בתדר של 20 מגה-הרץ.

ניתוח של מפרק מרותך באמצעות אולטרסאונד חייב להיות מלווה במתחם שלםאמצעי הכנה, כגון ניקוי התפר או המשטח הנבדק, מריחת נוזלי מגע ספציפיים על האזור המפוקח (ג'לים למטרות מיוחדות, גליצרין, שמן מכונות). כל זה נעשה כדי להבטיח מגע אקוסטי יציב תקין, שבסופו של דבר מספק את התמונה הדרושה במכשיר.

לא שמיש וחסרונות

בדיקה אולטרסאונד היא ממש לא הגיונית לשימוש לבחינת חיבורי ריתוך של מתכות בעלות מבנה גס (לדוגמה, ברזל יצוק או ריתוך אוסטניטי בעובי של יותר מ-60 מילימטרים). והכל בגלל שבמקרים כאלה יש פיזור מספיק גדול והנחתה חזקה של אולטרסאונד.

לא ניתן גם לאפיין באופן חד משמעי את הפגם שזוהה (הכללת טונגסטן, הכללת סיגים וכו').