Ponieważ presja rynku zmusza producentów rur do szukania sposobów na zwiększenie wydajności przy jednoczesnym przestrzeganiu rygorystycznych standardów jakości, wybór najlepszej metody kontroli i systemu wsparcia jest ważniejszy niż kiedykolwiek. Podczas gdy wielu producentów rur opiera się na kontroli końcowej, w wielu przypadkach producenci stosują testy na wcześniejszych etapach procesu produkcyjnego, aby wcześnie wykryć wadliwe materiały lub procesy. Pozwala to nie tylko zmniejszyć ilość odpadów, ale także obniżyć koszty związane z obsługą wadliwych materiałów. Takie podejście ostatecznie przekłada się na wyższą rentowność. Z tych powodów dodanie systemu badań nieniszczących (NDT) do fabryki jest dobrym rozwiązaniem ekonomicznym.
Na najlepszy test wpływa wiele czynników, takich jak rodzaj materiału, średnica, grubość ścianki, szybkość procesu oraz metoda spawania lub formowania rury. Czynniki te mają również wpływ na wybór cech w stosowanej metodzie kontroli.
Badanie prądami wirowymi (ET) jest stosowane w wielu zastosowaniach rurowych. Jest to stosunkowo niedrogie badanie, które można stosować w przypadku rur o cienkich ściankach, zwykle o grubości ścianki do 0,250 cala. Nadaje się do materiałów magnetycznych i niemagnetycznych.
Czujniki lub cewki testowe można podzielić na dwie podstawowe kategorie: cewki opasujące i cewki styczne. Cewki okrężne kontrolują cały przekrój rury, natomiast cewki styczne kontrolują tylko obszar spawany.
Cewki owijane wykrywają wady na całej wchodzącej taśmie, a nie tylko w strefie spoiny, i są zazwyczaj skuteczniejsze przy testowaniu rozmiarów o średnicy mniejszej niż 2 cale. Są również odporne na przesunięcie podkładki. Główną wadą jest to, że przepuszczanie wchodzącej taśmy przez walcarkę wymaga dodatkowych kroków i dodatkowej ostrożności, aby przepuścić ją przez cewkę testową. Ponadto, jeśli cewka testowa jest ciasno dopasowana do średnicy, nieudany spaw może spowodować pęknięcie rury, co uszkodzi cewkę testową.
Cewki styczne badają niewielki fragment obwodu rury. W zastosowaniach o dużej średnicy stosowanie cewek stycznych zamiast cewek owijanych zapewnia zazwyczaj lepszy stosunek sygnału do szumu (miara siły sygnału testowego w stosunku do sygnału statycznego w tle). Cewki styczne nie wymagają również gwintów i są łatwiejsze do kalibracji poza walcownią. Wadą jest to, że sprawdzają tylko strefę spawania. Są one odpowiednie do rur o dużej średnicy i mogą być stosowane do rur o małych rozmiarach, jeśli pozycja spawania jest dobrze kontrolowana.
Oba typy cewek umożliwiają testowanie w celu wykrycia okresowych nieciągłości. Badanie defektów, znane również jako badanie luk lub rozbieżności, polega na ciągłym porównywaniu spoiny z przyległą częścią metalu bazowego i jest czułe na niewielkie zmiany spowodowane przez nieciągłości. Doskonale nadaje się do wykrywania krótkich wad, takich jak otwory szpilkowe lub spoiny skokowe, co jest podstawową metodą stosowaną w większości zastosowań w walcowniach.
Drugi test, metoda absolutna, wykazała liczne błędy. Ta najprostsza forma ET wymaga od operatora elektronicznego wyważenia układu na dobrych materiałach. Oprócz wykrywania ogólnych, ciągłych zmian, wykrywa ona również zmiany grubości ścianek.
Korzystanie z tych dwóch metod ET nie musi być szczególnie kłopotliwe. Jeżeli przyrząd jest wyposażony w tę funkcję, można je stosować jednocześnie, stosując jedną cewkę testową.
Na koniec, kluczowe znaczenie ma fizyczna lokalizacja testera. Na umiejscowienie testera mogą mieć wpływ takie czynniki, jak temperatura otoczenia i drgania młyna (przenoszone na rurę). Umieszczenie cewki testowej w pobliżu komory lutowniczej daje operatorowi natychmiastowe informacje o procesie lutowania. Mogą jednak być wymagane czujniki odporne na temperaturę lub dodatkowe chłodzenie. Umieszczenie cewki testowej w pobliżu końca młyna umożliwia wykrycie wad powstałych w procesie kalibrowania lub kształtowania; istnieje jednak większe prawdopodobieństwo fałszywie dodatnich wyników, ponieważ taka lokalizacja zbliża czujnik do układu odcinającego, gdzie istnieje większe prawdopodobieństwo wykrycia drgań podczas piłowania lub ścinania.
Badanie ultradźwiękowe (UT) polega na wykorzystaniu impulsów energii elektrycznej i przekształceniu ich w energię akustyczną o wysokiej częstotliwości. Fale dźwiękowe są przesyłane do badanego materiału za pomocą takich mediów, jak woda lub chłodziwo młyna. Dźwięk jest kierunkowy; od orientacji czujnika zależy, czy system ma szukać wad, czy mierzyć grubość ścianki. Zestaw przetworników może utworzyć zarys strefy spawania. Metoda UT nie jest ograniczona grubością ścianki rury.
Aby wykorzystać proces UT jako narzędzie pomiarowe, operator musi ustawić przetwornik prostopadle do rury. Fale dźwiękowe wchodzą przez średnicę zewnętrzną do rury, odbijają się od średnicy wewnętrznej i wracają do przetwornika. System mierzy czas przelotu — czas, w którym fala dźwiękowa przemieszcza się od średnicy zewnętrznej do średnicy wewnętrznej — i przekształca ten czas na pomiar grubości. W zależności od warunków panujących w walcowni, ta konfiguracja może mierzyć grubość ścianki z dokładnością ± 0,001 cala.
Aby wykryć wady materiału, operator ustawia przetwornik pod kątem. Fale dźwiękowe wchodzą od średnicy zewnętrznej, biegną do średnicy wewnętrznej, odbijają się z powrotem do średnicy zewnętrznej i w ten sposób rozchodzą się wzdłuż ścianki. Nieciągłość spawania powoduje odbicie fali dźwiękowej; powraca ona tą samą drogą do czujnika, który zamienia ją z powrotem na energię elektryczną i tworzy wizualny wyświetlacz wskazujący lokalizację wady. Sygnał przechodzi również przez bramkę wady, która albo uruchamia alarm powiadamiający operatora, albo uruchamia system malowania, który oznacza lokalizację wady.
Systemy UT mogą wykorzystywać pojedynczy przetwornik (lub wiele przetworników monokrystalicznych) lub przetworniki z matrycą fazowaną.
W tradycyjnych testach UT stosuje się jeden lub więcej przetworników monokrystalicznych. Liczba czujników zależy od oczekiwanej długości defektu, prędkości linii i innych wymagań testowych.
Czujniki ultradźwiękowe z przetwornikami fazowymi wykorzystują wiele elementów przetwornikowych w obudowie. System sterowania elektronicznie steruje falami dźwiękowymi bez zmiany położenia elementów przetwornikowych w celu skanowania obszaru spoiny. System może wykonywać szereg czynności, takich jak wykrywanie wad, pomiar grubości ścianek i monitorowanie zmian w czyszczeniu strefy spoiny. Te tryby kontroli i pomiaru można wykonywać praktycznie jednocześnie. Co ważne, podejście z przetwornikami fazowymi toleruje pewien dryft spawalniczy, ponieważ przetwornik może pokryć większy obszar niż tradycyjne czujniki o stałej pozycji.
Trzecia metoda NDT, metoda MFL (magnetic leakage), służy do kontroli rur o dużej średnicy i grubościennych, o właściwościach magnetycznych. Idealnie nadaje się do zastosowań w przemyśle naftowym i gazowym.
W magnesach magnetycznych MFL silne pole magnetyczne prądu stałego przechodzi przez rurę lub ścianę rury. Natężenie pola magnetycznego zbliża się do pełnego nasycenia, czyli punktu, w którym wzrost siły magnesującej nie powoduje znaczącego wzrostu gęstości strumienia magnetycznego. Gdy linie pola magnetycznego napotykają defekt w materiale, powstałe zniekształcenie strumienia magnetycznego może spowodować jego emanację lub powstanie bąbelków na powierzchni.
Prosta sonda z drutem nawiniętym na rurę i przepuszczona przez pole magnetyczne może wykryć takie pęcherzyki. Podobnie jak w przypadku innych zastosowań indukcji magnetycznej, system wymaga względnego ruchu między badanym materiałem a sondą. Ruch ten uzyskuje się poprzez obracanie zespołu magnesu i sondy wokół obwodu rury lub przewodu. Aby zwiększyć prędkość przetwarzania, w tym układzie stosuje się dodatkowe sondy (również jeden układ) lub wiele układów.
Obrotowa jednostka MFL może wykrywać defekty podłużne i poprzeczne. Różnice wynikają z orientacji struktur magnetycznych i konstrukcji sondy. W obu przypadkach filtr sygnału zajmuje się procesem wykrywania defektów i rozróżnianiem lokalizacji ID i OD.
Metoda MFL jest podobna do ET, a obie metody wzajemnie się uzupełniają. Metoda ET nadaje się do produktów o grubości ścianek mniejszej niż 0,250 cala, natomiast MFL stosuje się do produktów o grubości ścianek większej niż ta.
Jedną z zalet metody MFL w porównaniu z metodą UT jest jej zdolność do wykrywania defektów odbiegających od ideału. Przykładowo, metoda MFL z łatwością wykrywa defekty śrubowe. Defekty w takich skośnych kierunkach można wykryć metodą UT, ale wymagają one określonych ustawień dla oczekiwanego kąta.
Chcesz dowiedzieć się więcej na ten temat? Więcej informacji na ten temat można znaleźć na stronie Stowarzyszenia Producentów i Producentów (FMA). Autorzy Phil Meinczinger i William Hoffmann zapewnią całodniowy dostęp do informacji i wskazówek dotyczących zasad, opcji sprzętowych, konfiguracji i użytkowania tych procesów. Spotkanie odbyło się 10 listopada w siedzibie FMA w Elgin w stanie Illinois (niedaleko Chicago). Rejestracja na udział wirtualny i osobisty jest otwarta. Dowiedz się więcej.
W 1990 roku czasopismo Tube & Pipe Journal zostało pierwszym magazynem poświęconym branży rur metalowych. Do dziś pozostaje ono jedyną publikacją w Ameryce Północnej poświęconą tej branży i stało się najbardziej wiarygodnym źródłem informacji dla specjalistów zajmujących się rurami.
Teraz, dzięki pełnemu dostępowi do wydania cyfrowego The FABRICATOR, masz łatwy dostęp do cennych zasobów branżowych.
Cyfrowe wydanie czasopisma The Tube & Pipe Journal jest już w pełni dostępne, dzięki czemu można łatwo zapoznać się z cennymi zasobami branżowymi.
Uzyskaj pełny dostęp do wydania cyfrowego czasopisma STAMPING Journal, w którym znajdziesz najnowsze osiągnięcia technologiczne, najlepsze praktyki i wiadomości branżowe dla rynku tłoczenia metali.
Teraz, dzięki pełnemu dostępowi do wydania cyfrowego The Fabricator w języku hiszpańskim, masz łatwy dostęp do cennych zasobów branżowych.