Riso. 1. Metodo di ispezione della produzione di saldature in acciaio inossidabile: assemblaggio di doppia matrice 2D in modalità TRL.

Codici, standard e metodi si sono evoluti per consentire l'utilizzo di test ultrasonici phased array (PAUT) al posto della radiofrequenza (RT) per testare le saldature austenitiche. Ampiamente utilizzato per la prima volta nelle centrali nucleari quasi 15 anni fa, l'uso di gruppi di sensori a doppia matrice (2D) si è esteso al settore petrolifero e del gas e ad altri settori in cui è richiesta un'ispezione rapida, affidabile e sicura delle saldature austenitiche ad alta attenuazione.
I più recenti dispositivi phased array portatili sono dotati di un potente software integrato che consente di impostare, distribuire e interpretare in modo rapido ed efficiente le scansioni di array di matrici 2D senza dover importare file di legge di messa a fuoco creati con calcolatrici esterne o sistemi di controllo remoto mediante software avanzati. software per PC.
Oggi, le tecnologie di ispezione basate su trasduttori array 2D offrono capacità superiori per il rilevamento di difetti circonferenziali e assiali nelle saldature in acciaio inossidabile e metalli dissimili. La configurazione standardizzata a doppia matrice 2D può coprire efficacemente il volume di ispezione delle saldature in acciaio inossidabile e rilevare difetti piani e di massa.
Le procedure di ispezione a ultrasuoni prevedono in genere l'impiego di matrici bidimensionali doppie, posizionate su componenti cuneiformi sostituibili, i cui contorni corrispondono al diametro esterno del componente in esame. Utilizzare basse frequenze: 1,5 MHz per saldature di metalli dissimili e altri materiali che riducono l'attenuazione, da 2 MHz a 3,5 MHz per substrati e saldature in acciaio inossidabile lavorato uniformemente.
La configurazione duale T/R (trasmissione/ricezione) offre i seguenti vantaggi: nessuna "zona morta" in prossimità della superficie, eliminazione degli "echi fantasma" causati dalle riflessioni interne nel cuneo e, in definitiva, migliore sensibilità e rapporto segnale/rumore (rapporto segnale/rumore). cifra di rumore) ) grazie alla convoluzione dei fasci T e R.
Diamo un'occhiata al metodo PA UT per il controllo della fabbricazione di saldature in acciaio inossidabile austenitico.
Quando si esegue il controllo di produzione, anziché la temperatura ambiente, il controllo dovrebbe coprire il volume della saldatura e l'intero spessore della parete della zona termicamente alterata. Nella maggior parte dei casi, il tappo di saldatura sarà in posizione. Nelle saldature in acciaio al carbonio, si consiglia di utilizzare onde di taglio per sonicare il volume controllato su entrambi i lati, mentre l'ultima semionda viene solitamente utilizzata per ottenere riflessioni speculari dai difetti sullo smusso di saldatura.
A frequenze inferiori, un metodo simile a onde di taglio può essere utilizzato per testare lo smusso prossimale delle saldature in acciaio inossidabile, ma non è affidabile per i test attraverso il materiale di saldatura austenitico. Inoltre, per le cosiddette saldature CRA, è presente un rivestimento in lega resistente alla corrosione sul diametro interno del tubo in acciaio al carbonio, e l'ultima metà del ponticello in filo della traversa non può essere utilizzata efficacemente.
Diamo un'occhiata ai metodi di rilevamento del campione utilizzando uno strumento UT portatile e un software, come mostrato nella Figura 1.
Trasduttori a matrice 2D doppi che producono fasci rifratti di onde P da 30 a 85 gradi, utilizzabili per la copertura di volumi completi. Per spessori di parete da 15 a 50 mm, sono considerate idonee frequenze da 1,5 a 2,25 MHz, a seconda dell'attenuazione del substrato.
Ottimizzando l'angolo del cuneo e la configurazione degli elementi della sonda array, è possibile generare in modo efficiente un'ampia gamma di scansioni dell'angolo di rifrazione senza lobi laterali associati (Fig. 2). L'ingombro del nodo del cuneo nel piano di incidenza è ridotto al minimo, consentendo di posizionare il punto di uscita del fascio il più vicino possibile alla saldatura.
Le prestazioni di un array dual array standard 10 x 3 a 2,25 MHz in modalità TRL sono state valutate su una piastra saldata in acciaio inossidabile 304 con spessore di parete di 25 mm. I campioni di prova presentavano una tipica pendenza a V e condizioni superficiali "come saldate" e presentavano difetti di saldatura reali e ben documentati, paralleli alla saldatura stessa.
Riso. 3. Dati combinati di phased array per un array standard Dual Array (TRL) 10 x 3 da 2,25 MHz su una piastra di acciaio inossidabile 304 saldata.
La figura 3 mostra le immagini dei dati PAR combinati per tutti gli angoli di rifrazione (da 30° a 85° LW) lungo l'intera lunghezza della saldatura. L'acquisizione dei dati è stata eseguita a basso livello di guadagno per evitare la saturazione di difetti altamente riflettenti. La risoluzione dei dati a 16 bit consente impostazioni di guadagno morbide appropriate per diverse tipologie di difetti. L'interpretazione dei dati può essere facilitata posizionando correttamente l'otturatore di proiezione.
L'immagine di un singolo difetto creato utilizzando lo stesso set di dati unito è mostrata nella Figura 4. Controlla il risultato:
Se non si desidera rimuovere il tappo prima dell'ispezione, è possibile utilizzare un altro metodo di ispezione per rilevare crepe assiali (trasversali) nelle saldature dei tubi: è possibile utilizzare una singola sonda array in modalità pulse echo per "inclinare" il tappo di saldatura Fascio sonoro dal basso Poiché il fascio sonoro si propaga principalmente nel substrato, le onde di taglio possono rilevare in modo affidabile i difetti sul lato vicino della saldatura.
Idealmente, le saldature dovrebbero essere ispezionate in quattro direzioni del fascio (Figura 5) e richiedono due cunei simmetrici da ispezionare da direzioni opposte, in senso orario e antiorario. A seconda della frequenza e delle dimensioni dei singoli elementi dell'array, il gruppo dei cunei può essere ottimizzato per ottenere angoli di rifrazione da 40° a 65° rispetto alla direzione dell'asse di scansione. Più di 50 raggi incidono su ciascuna cella di ricerca. Un sofisticato strumento PA statunitense con calcolatrice integrata può facilmente gestire la definizione di insiemi di leggi di focalizzazione con diverse inclinazioni, come mostrato in Figura 6.
Solitamente, si utilizza una sequenza di controlli a due linee per coprire completamente l'area di un controllo. Le posizioni assiali delle due linee di scansione sono determinate dallo spessore del tubo e dalla larghezza della punta di saldatura. La prima linea di scansione corre il più vicino possibile al bordo della saldatura, rivelando difetti localizzati alla radice della saldatura, mentre la seconda linea di scansione completa la copertura della ZTA. L'area di base del nodo di sonda sarà ottimizzata in modo che il punto di uscita del fascio sia il più vicino possibile alla punta della corona, senza riflessioni interne significative nel cuneo.
Questo metodo di ispezione si è dimostrato molto efficace nel rilevare difetti assiali mal indirizzati. La figura 7 mostra un'immagine phased array acquisita su una cricca assiale in una saldatura in acciaio inossidabile: i difetti sono stati rilevati a vari angoli di inclinazione e si è potuto osservare un elevato rapporto segnale-rumore.
Figura 7: Dati combinati phased array per cricche assiali nella saldatura di acciaio inossidabile (vari angoli e inclinazioni SW): proiezione convenzionale (sinistra) e proiezione polare (destra).
I vantaggi della PA UT avanzata come alternativa alla radiografia continuano a suscitare interesse nei settori petrolifero e del gas, della produzione di energia, manifatturiero e in altri settori che si affidano a un'ispezione affidabile delle saldature austenitiche. Allo stesso modo, strumenti PA UT completamente integrati, firmware potente e sonde array 2D continuano a rendere queste ispezioni più convenienti ed efficienti.
Guy Maes è il direttore vendite di Zetec per il settore UT. Vanta oltre 25 anni di esperienza nello sviluppo e nell'implementazione di metodi ecografici avanzati, nella valutazione delle competenze e nello sviluppo software. Per ulteriori informazioni, chiamare il numero (425) 974-2700 o visitare il sito www.zetec.com.
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