Dviguba matricinė matrica, skirta akustiškai triukšmingų suvirinimo siūlių tikrinimui

Santrauka

Skirtingų metalų suvirinimo siūlės ir kitos akustiniu triukšmu pasižyminčios medžiagos gali būti tikrinamos naudojant įprastinius ultragarsinius išilginio perdavimo-priėmimo (TRL) zondus. Patobulintame tikrinimo metode naudojami "Olympus" dvigubos matricos matricos (DMA) zondai ir fazinės matricos ultragarsas, kad būtų galima elektroniniu būdu nukreipti, pakreipti ir sufokusuoti akustinius spindulius per medžiagas.

Iššūkiai

Skirtingų ir austenitinių medžiagų suvirinimo siūles sunku tikrinti ultragarsu. Patikrinimai tampa ypač sudėtingi, jei reikia tikrinti tik vieną medžiagos pusę, nes dėl suvirinimo medžiagos anizotropijos ultragarso spinduliai išsisklaido.

Dviejų elementų TRL zondai, paprastai naudojami šioms medžiagoms tikrinti, turi vieną siųstuvą ir vieną imtuvą, kuriuos skiria akustinė izoliacija. Žvilgsnio ir stogo kampo konfigūracija leidžia jiems sufokusuoti dėmesį į vieną detalės tašką, todėl sukuriama pseudofokalizacija. TRL zondai yra tinkami, nes jie pašalina sąsajos aidą, neturi mirusių zonų dėl pleišto aido, sumažina atgalinės sklaidos signalus ir leidžia naudoti didesnį stiprinimą.

Tačiau TRL zondų trūkumas yra tas, kad dėl fiksuoto lūžio kampo ir pseudožidinio taško tikrinant gali prireikti daug šių zondų, kad būtų galima aprėpti įvairias reikalingas konfigūracijas.

Sprendimai

Naudojant "Olympus" DMA zondus kartu su " ^OmniScan®" arba "FOCUS ^PX™" prietaisu, naudojamas fazinės matricos ultragarsas (vietoj įprastinio ultragarso), kad būtų galima išplėsti tikrinimo diapazoną ir pagerinti stambiagrūdžių austenitinių ir Inconel® lydinių medžiagų ir suvirinimo siūlių vertinimą. DMA zondai sujungia fokusuotų išilginių bangų S-scan ir pitchcatch išilginio tikrinimo metodų privalumus.

Čia pateiktame DMA tikrinimo metode naudojami dviejų tipų standartiniai zondai - 2,25 MHz zondas ir 4 MHz zondas, kurie suteikia galimybę tikrinti įvairias austenitines medžiagas ir suvirinimo siūles, įskaitant nepanašaus metalo, korozijai atsparaus lydinio (CRA) suvirinimo siūles.

Įrangos aprašymas

"Olympus" 2,25 MHz, A17 DMA zondas turi 4 × 7 didelių elementų konfigūraciją kiekviename matricos korpuse ir yra optimizuotas storesnėms ir silpnesnėms austenitinėms medžiagoms. Kiekvienos matricos apertūra yra 12 × 19 mm. Kadangi A17 DMA zonde yra keturi elementai antrinėje ašyje, spindulį galima valdyti elektroniniu būdu naudojant plokščią pleištą, nereikalaujant mechaninio pleišto stogo kampo.

4 MHz "Olympus" A27 DMA zondas turi 2 × 16 mažų elementų konfigūraciją kiekviename iš korpusų ir yra optimizuotas plonesnėms ir mažiau slopinančioms austenitinėms medžiagoms. Kiekvienos matricos apertūra yra 6 × 16 mm. Kadangi A27 DMA zonde yra tik du elementai antrinėje ašyje, pleištams reikia mechaninio stogo kampo kiekvienam vamzdžio skersmeniui arba fokusui.

Kadangi TX ir RCV elementai per pleištą yra akustiškai izoliuoti, nereikia pleišto slopinimo medžiagos ir didelio atstumo tarp jų. Todėl DMA pleištas yra mažesnis pleištas, kuris gali išplėsti naudingą zondo fokusavimo gylį ir diapazoną toliau į medžiagą, todėl didesniame garso kelyje pasiekiamas didesnis SNR. Tai yra pranašumas, palyginti su dideliais pleištais, kurie dėl pleišto slopinimo gali prarasti daug energijos, pavyzdžiui, naudojant vienmatės linijinės matricos zondus pulsinio echoskopinio išilginio kampo spindulio patikrose.

Bandymų rezultatai

Tūriniai patikrinimai atlikti naudojant A17 DMA zondą su DN55L pleištu, kuris užtikrino dvigubą nominalią 55 laipsnių išilginę bangą. A17 zondo 2,25 MHz didelio elemento konstrukcija buvo tinkama storesnėms ir labiau slopinančioms medžiagoms, t. y. toliau aprašytiems Inconel ir 316 nerūdijančiojo plieno bandiniams. Siekiant aprėpti bandinių suvirinimo siūlių tūrį ir šaknų sritis, buvo naudojamas maždaug 30-75 laipsnių fokusuotas S-skonis.

Tikrinant Inconel bandinį, A17 zondas buvo naudojamas 2 mm EDM įpjovai 25 mm storio Inconel lydinio CRA suvirinimo siūlėje per plakiruotą sluoksnį vizualizuoti. Defektų detektoriaus "OmniScan" žymekliai buvo naudojami įpjovos ilgiui nustatyti C skenavimo ekrane, o gyliui ir aukščiui nustatyti A ir S skenavimo ekranuose. Kursorių deltos ir trigonometrija buvo rodomos "OmniScan" antraštėje ir įrašomos tiesiogiai iš antraštės sukurtoje indikacijų lentelėje.

Tikrinant 316 nerūdijančiojo plieno pavyzdį, A17 zondas buvo naudojamas 3 mm ilgio ir 25 mm gylio SDH (šoninio gręžimo skylė) per suvirinimo siūlę 50 mm storio SS316 indo kalibravimo bloke aptikti. Slopinimas per suvirinimo siūlę padidėjo 12 dB, palyginti su aptikimu per pagrindinę medžiagą šalia suvirinimo siūlės.

Išskirtinis A17 zondo privalumas - galimybė atlikti ne ašinį spindulio posvyrį, kai S-skenavimą galima nukreipti kitu kampu nei tiesiai prieš zondą. Tai buvo įmanoma tik naudojant A17 zondą, nes jo antrinėje ašyje yra pakankamai daug elementų (keturi). (A27 DMA zondas negali nukreipti spindulio už ašies ribų, nes jo antrinėje ašyje yra tik du elementai).

Pagrindinė ne ašies S-skanų paskirtis - aptikti ir nustatyti ašinį ir skersinį IGSCC (tarpkristalinį korozijos įtempių įtrūkimą) austenitinių vamzdžių suvirinimo siūlėse. Už ašies esančio spindulio posvyrio ribą lemia zondo antrinės ašies elementų skaičius, taip pat elementų dydis ir dažnis. Nors naudojant plokščią pleištą A17 zondas gali užtikrinti ne mažesnį kaip 45 laipsnių spindulio posvyrį nuo ašies, ši posvyrio riba sumažėja, kai naudojami AOD pleištai ir sumažėja vamzdžio išorinis ašinis skersmuo (AOD).

A27 DMA zondas buvo naudojamas papildomiems Inconel suvirinimo bandiniams atlikti tiek tūrines, tiek paviršiaus patikras. (Paviršiaus tikrinimas - tai negilių suvirinimo siūlių defektų arba defektų, susijusių su išoriniu suvirinimo siūlės paviršiumi, aptikimas, dydžio nustatymas ir apibūdinimas). A27 zondo 4 MHz mažo elemento konstrukcija buvo tinkama plonesnėms ir mažiau slopinančioms šių bandinių medžiagoms. Galima naudoti DN55L arba DNCR pleištą. Tačiau šiam taikymui buvo pasirinktas DNCR, o ne DN55L, nes jis buvo universalesnis tiek tūrinės, tiek paviršiaus patikros grupėms. DNCR pleišto konstrukcija buvo optimizuota paviršiaus patikroms, kai suvirinimo siūlių įstrižainės yra mažesnės nei maždaug 25 mm storio. Paviršiaus patikra papildė tūrinę patikrą, todėl buvo galima visiškai aprėpti suvirinimo siūlės nuožulniąją dalį.

Atliekant tūrinį tikrinimą naudojant A27 zondą ir DNCR pleištą, CRA suvirinimo siūlė buvo tikrinama naudojant 30-80 laipsnių S-skenavimą, nukreiptą per 30 mm garso kelią. Buvo žinoma, kad išilginis garso greitis Inconel lydinio 625 suvirinimo siūlėje yra 5830 m/s, o anglies plieno pagrindo medžiagoje - 5890 m/s. Dėl šio greičių skirtumo suvirinimo siūlės sąsajoje nežymiai pasikeitė spindulio kampas. Gylio ir aukščio grafiko sudarymo tikslumas priklausė nuo tikslaus garso greičio verčių pagrindinėje medžiagoje ir suvirinimo siūlėje nustatymo.

A27 zondas parodė aukštą SNR tolimajame šone aptiktame nuožulniajame defekte. Defektas buvo teisingai nubraižytas, kad atitiktų žinomą jo gylį ir vietą suvirinimo linijoje. Defekto gylis (DA) išmatuotas naudojant didžiausios amplitudės A skenerį. Vartų trigonometrijos rodmenys, nustatantys garso kelią (SA), gylį (DA), zondo atstumą (PA) ir tūrinę padėtį nuo nulio indekso ašyje (VIA), buvo teisingai nubraižyti.

Atliekant paviršiaus patikrą A27 zondu buvo apsiribota didelio kampo, pirmosios kojos patikra. Zondas A27 buvo sukonfigūruotas naudojant didelio kampo S-skenavimą maždaug 70-85 laipsnių kampu ir seklų arba trumpą fokusavimą. Aukščiau nei maždaug 70-75 laipsnių kampu visi A skenavimo spinduliai iš esmės sklido lygiagrečiai paviršiui išilginiu greičiu. Tai leido panašiai aptikti negilią SDH, įpjovą ar suvirinimo defektą. Paviršiaus tikrinimo rezultatai nesikeitė priklausomai nuo suvirinimo siūlės vainiko formos (lygus ar ne).

Inkonelio lydinio 625 suvirinimo bandinyje A27 zondas su DNCR pleištu aptiko 1 mm gylio, 10 mm ilgio EDM paviršiaus įpjovą daugiau kaip 20 mm atstumu nuo pleišto paviršiaus.

152 mm (6 colių) skersmens Inkonelio lydinio 800 suvirinimo bandinyje A27 zondas su DNCR pleištu aptiko tris negilius defektus ir vieną defektą, susijusį su išoriniu paviršiumi.

Išvada

Standartiniai "Olympus" dvigubos matricos matricos zondai, kurie yra laisvai prieinami 2,25 MHz (A17) ir 4 MHz (A27), gali padidinti "OmniScan" arba "Focus PX" prietaiso austenitinių ir inkonelio lydinių ir suvirinimo siūlių tikrinimo galimybes.

A17 zondo 4 × 7 didelių elementų konfigūracija tinka storesnėms ir labiau slopinančioms austenitinėms medžiagoms. A27 zondo 2×16 mažų elementų konfigūracija tinka plonesnėms ir mažiau slopinančioms austenitinėms medžiagoms.

Su "OmniScan" suderinami DMA zondai yra papildoma fazinės matricos tikrinimo priemonė tiek pradedantiesiems, tiek pažengusiems naudotojams.

Inkonelio lydinio 625 suvirinimo bandinyje A27 zondas su DNCR pleištu aptiko 1 mm gylio ir 10 mm ilgio EDM paviršiaus įpjovą daugiau kaip 20 mm atstumu nuo pleišto paviršiaus.