I takt med att marknadstrycket tvingar rörtillverkare att hitta sätt att öka produktiviteten samtidigt som de följer strikta kvalitetsstandarder, är det viktigare än någonsin att välja den bästa inspektionsmetoden och stödsystemet. Medan många rörtillverkare förlitar sig på slutinspektion, använder tillverkare i många fall tester längre uppströms i tillverkningsprocessen för att upptäcka defekta material eller processer tidigt. Detta minskar inte bara kassationer, utan det minskar också kostnaderna i samband med hantering av defekta material. Denna metod leder i slutändan till högre lönsamhet. Av dessa skäl är det ekonomiskt vettigt att lägga till ett system för oförstörande provning (NDT) i en fabrik.
Många faktorer – materialtyp, diameter, väggtjocklek, processhastighet och metod för svetsning eller formning av röret – avgör det bästa testet. Dessa faktorer påverkar också valet av funktioner i den använda inspektionsmetoden.
Virvelströmsmätning (ET) används i många rörapplikationer. Detta är ett relativt billigt test och kan användas i tunnväggiga rörapplikationer, vanligtvis upp till 0,250 tum väggtjocklek. Det är lämpligt för magnetiska och icke-magnetiska material.
Sensorer eller testspolar delas in i två grundläggande kategorier: omslutande och tangentiella. Omslutande spolar inspekterar hela rörets tvärsnitt, medan tangentiella spolar endast inspekterar det svetsade området.
Omlindningsspolar upptäcker defekter i hela den inkommande remsan, inte bara i svetszonen, och de tenderar att vara mer effektiva vid testning av storlekar mindre än 5 cm i diameter. De är också toleranta mot avdrift av svetsplattan. En stor nackdel är att det krävs extra steg och extra försiktighet för att föra den inkommande remsan genom fräsen. Om testspolen har en tät passform mot diametern kan en misslyckad svetsning också få röret att öppna sig och skada testspolen.
Tangentspolar undersöker en liten del av rörets omkrets. I tillämpningar med stor diameter ger användning av tangentiella spolar snarare än omlindande spolar generellt ett bättre signal-brusförhållande (ett mått på testsignalens styrka i förhållande till en statisk signal i bakgrunden). Tangentspolar kräver inte heller gängor och är enklare att kalibrera utanför fräsen. Nackdelen är att de bara kontrollerar svetszonen. Den är lämplig för rör med stor diameter och kan användas för små storlekar om svetspositionen är välkontrollerad.
Båda spoltyperna kan testa för intermittenta diskontinuiteter. Defekttestning, även känd som tomrums- eller diskrepanstestning, jämför kontinuerligt svetsen med en intilliggande del av basmetallen och är känslig för små förändringar orsakade av diskontinuiteter. Idealisk för att detektera korta defekter som porer eller hoppsvetsar, den primära metoden som används i de flesta valsverkstillämpningar.
Det andra testet, den absoluta metoden, fann utförliga brister. Denna enklaste form av elektronikutjämning kräver att operatören elektroniskt balanserar systemet på bra material. Förutom att hitta allmänna, kontinuerliga förändringar detekterar den även förändringar i väggtjocklek.
Att använda dessa två ET-metoder behöver inte vara särskilt besvärligt. Om instrumentet är utrustat kan de användas samtidigt med en enda testspole.
Slutligen är testarens fysiska placering avgörande. Egenskaper som omgivningstemperatur och vibrationer i kvarnen (som överförs till röret) kan påverka placeringen. Att placera testspolen nära lödlådan ger operatören omedelbar information om lödningsprocessen. Temperaturbeständiga sensorer eller ytterligare kylning kan dock krävas. Att placera testspolen nära änden av kvarnen kan upptäcka defekter som uppstår vid dimensionering eller formning. Det finns dock en större risk för falska positiva resultat eftersom denna placering för sensorn närmare avskärningssystemet, där den är mer benägen att upptäcka vibrationer under sågning eller klippning.
Ultraljudsprovning (UT) använder pulser av elektrisk energi och omvandlar den till högfrekvent ljudenergi. Dessa ljudvågor överförs till materialet som testas via medier som vatten eller kvarnkylvätska. Ljud är riktat; sensorns orientering avgör om systemet letar efter defekter eller mäter väggtjocklek. En uppsättning givare kan skapa konturerna av svetszonen. UT-metoden är inte begränsad av rörväggtjocklek.
För att använda UT-processen som ett mätverktyg måste operatören orientera givaren så att den är vinkelrät mot röret. Ljudvågor kommer in i ytterdiametern till röret, studsar mot innerdiametern och återvänder till givaren. Systemet mäter time-of-flight – den tid det tar för en ljudvåg att färdas från ytterdiameter till innerdiameter – och omvandlar tiden till en tjockleksmätning. Beroende på kvarnförhållandena kan denna inställning mäta väggtjocklek med en noggrannhet på ± 0,001 tum.
För att upptäcka materialdefekter placerar operatören givaren i en sned vinkel. Ljudvågor kommer in från ytterdiametern, färdas till innerdiametern, reflekteras tillbaka till ytterdiametern och färdas längs väggen på samma sätt. Svetsavbrottet gör att ljudvågen reflekteras; den tar samma väg tillbaka till sensorn, som omvandlar den tillbaka till elektrisk energi och skapar en visuell display som indikerar defektens plats. Signalen passerar också genom defektgrinden, som antingen utlöser ett larm för att meddela operatören eller utlöser ett färgsystem som markerar defektens plats.
UT-system kan använda en enda givare (eller flera enkristallgivare) eller fasstyrda givare.
Traditionella UT:er använder en eller flera enkristallomvandlare. Antalet sensorer beror på den förväntade defektlängden, linjehastigheten och andra testkrav.
Fasstyrda UT:er använder flera givarelement i en kropp. Styrsystemet styr elektroniskt ljudvågorna utan att ompositionera givarelementen för att skanna svetsområdet. Systemet kan utföra en mängd olika aktiviteter, såsom att upptäcka defekter, mäta väggtjocklek och övervaka förändringar i rengöringen av svetszonen. Dessa inspektions- och mätlägen kan utföras i stort sett samtidigt. Viktigt är att fasstyrningsmetoden kan tolerera viss svetsdrift eftersom matrisen kan täcka ett större område än traditionella fastpositionssensorer.
En tredje NDT-metod, magnetisk läckage (MFL), används för att inspektera rör med stor diameter, tjockväggiga magnetiska rör. Den är idealisk för olje- och gasapplikationer.
MFL:er använder ett starkt likströmsmagnetfält som passerar genom ett rör eller en rörvägg. Magnetfältets styrka närmar sig full mättnad, eller den punkt där en ökning av magnetiseringskraften inte resulterar i en signifikant ökning av den magnetiska flödestätheten. När magnetiska fältlinjer stöter på en defekt i materialet kan den resulterande förvrängningen av det magnetiska flödet få det att utgå eller bubbla från ytan.
En enkel trådlindad sond som förs genom ett magnetfält kan detektera sådana bubblor. Precis som med andra magnetiska induktionstillämpningar kräver systemet relativ rörelse mellan materialet som testas och sonden. Denna rörelse uppnås genom att rotera magneten och sondaggregatet runt rörets omkrets. För att öka bearbetningshastigheten använder denna uppställning ytterligare sonder (återigen en matris) eller flera matriser.
Den roterande MFL-enheten kan detektera longitudinella eller tvärgående defekter. Skillnaderna ligger i orienteringen av magnetiseringsstrukturerna och sondens design. I båda fallen hanterar signalfiltret processen att detektera defekter och skilja mellan ID- och OD-positioner.
MFL liknar ET och de två kompletterar varandra. ET är lämplig för produkter med väggtjocklekar mindre än 0,250 tum, medan MFL används för produkter med väggtjocklekar större än detta.
En fördel med MFL jämfört med UT är dess förmåga att upptäcka mindre än ideala defekter. Till exempel kan MFL enkelt upptäcka spiralformade defekter. Defekter i sådana sneda riktningar kan detekteras av UT, men kräver specifika inställningar för den förväntade vinkeln.
Intresserad av mer information om detta ämne? Tillverkar- och tillverkningsorganisationen (FMA) har mer information. Författarna Phil Meinczinger och William Hoffmann kommer att ge en heldag med information och vägledning om principer, utrustningsalternativ, installation och användning av dessa processer. Mötet hölls den 10 november på FMA:s huvudkontor i Elgin, Illinois (nära Chicago). Registreringen är öppen för virtuellt och personligt deltagande. Läs mer.
Tube & Pipe Journal blev den första tidskriften som ägnades åt metallrörsindustrin år 1990. Idag är den fortfarande den enda publikationen i Nordamerika som är inriktad på branschen och har blivit den mest betrodda informationskällan för rörproffs.
Nu med full tillgång till den digitala utgåvan av The FABRICATOR, enkel tillgång till värdefulla branschresurser.
Den digitala utgåvan av The Tube & Pipe Journal är nu helt tillgänglig och ger enkel tillgång till värdefulla branschresurser.
Få fullständig tillgång till den digitala utgåvan av STAMPING Journal, som ger de senaste tekniska framstegen, bästa praxis och branschnyheter för metallstämplingsmarknaden.
Nu med full tillgång till den digitala utgåvan av The Fabricator på spanska, enkel åtkomst till värdefulla branschresurser.