Divu matricu masīvs akustiski trokšņainu metinājumu pārbaudei

Kopsavilkums

Atšķirīgu metālu šuves un citus akustiski trokšņainus materiālus var pārbaudīt, izmantojot parastos ultraskaņas, pārraides un uztveršanas gareniskos (TRL) zondes. Uzlabotā pārbaudes metode izmanto Olympus divu matricu matricu (DMA) zondes un fāzētu ultraskaņas matricu, lai elektroniski virzītu, novirzītu un fokusētu akustiskos starus caur materiāliem.

Izaicinājumi

Ar ultraskaņu ir grūti pārbaudīt neviendabīgu un austenīta materiālu šuves. Pārbaudes kļūst īpaši sarežģītas, ja tās jāveic tikai vienā materiāla pusē, jo metinājuma materiāla anizotropija izraisa ultraskaņas staru izkliedi.

Divu elementu TRL zondēs, ko parasti izmanto šo materiālu pārbaudei, ir viens raidošais elements un viens uztvērējelements, kas atdalīti ar akustisko izolāciju. Skujas un jumta leņķa konfigurācija ļauj tiem fokusēties uz vienu punktu detaļā, kas rada pseidofokalizāciju. TRL zondes ir piemērotas, jo tās novērš saskarnes atbalsis, tām nav ķīļveida atbalss radīto mirušo zonu, tās samazina pretatstarošanas signālus un ļauj izmantot lielāku pastiprinājumu.

Tomēr TRL zondes trūkums ir tas, ka to fiksētā refrakcijas leņķa un pseidofokusa punkta dēļ pārbaudei var būt vajadzīgi daudzi no šīm zondēm, lai aptvertu nepieciešamo konfigurāciju diapazonu.

Risinājumi

Olympus DMA zondes apvienojumā ar ^OmniScan® vai FOCUS ^PX™ instrumentu izmanto fāzēto matricu ultraskaņu (nevis parasto ultraskaņu), kas ļauj paplašināt pārbaudes diapazonu, lai uzlabotu rupjgraudainu austenīta un Inconel® sakausējumu materiālu un šuvju novērtēšanu. DMA zondes apvieno fokusēto garenviļņu S-scan un pitchcatch garenvirziena pārbaudes metožu priekšrocības.

Šeit aprakstītajā DMA pārbaudes metodē izmanto divu veidu standarta zondes - 2,25 MHz zondi un 4 MHz zondi, kas nodrošina plaša spektra austenīta materiālu un metinājuma šuvju, tostarp atšķirīgu metālu, korozijizturīgu sakausējumu (CRA) šuvju pārbaudes iespējas.

Aprīkojuma apraksts

Olympus 2,25 MHz, A17 DMA zondei ir 4 × 7 lielu elementu konfigurācija katrā no tās masīva korpusiem, un tā ir optimizēta biezākiem un vājinātākiem austenīta materiāliem. Katram masīvam ir 12 × 19 mm apertūra. Tā kā A17 DMA zondei ir četri elementi sekundārajā asī, staru kūli var vadīt elektroniski, izmantojot plakanu ķīli, un ķīlim nav nepieciešams mehānisks jumta leņķis.

Olympus 4 MHz, A27 DMA zondei A27 katrā korpusā ir 2 × 16 mazo elementu konfigurācija, un tā ir optimizēta plānākiem un mazāk slāpējošiem austenīta materiāliem. Katra bloka apertūras izmērs ir 6 × 16 mm. Tā kā A27 DMA zondei ir tikai divi elementi sekundārajā asī, ķīļiem ir nepieciešams mehānisks jumta leņķis katram caurules diametram vai fokusam.

Tā kā TX un RCV elementi ir akustiski izolēti caur ķīli, nav nepieciešams ķīļa slāpēšanas materiāls un liels attālums starp tiem. Tāpēc DMA ķīlis ir mazāks ķīlis, kas spēj paplašināt zondes lietderīgo fokusa dziļumu un diapazonu dziļāk materiālā, tādējādi nodrošinot augstāku SNR uz lielāka skaņas ceļa. Tas ir uzlabojums salīdzinājumā ar lieliem ķīļiem, kas ķīļa vājināšanās dēļ var zaudēt ievērojamu enerģijas daudzumu, piemēram, izmantojot viendimensiju lineāro masīvu zondes impulsu eho garenvirziena leņķa sijas pārbaudēs.

Testu rezultāti

Tilpuma pārbaudes tika veiktas, izmantojot A17 DMA zondi ar DN55L ķīli, kas nodrošināja dubultu nominālo 55 grādu garenisko viļņu. A17 zondes 2,25 MHz lielā elementa konstrukcija bija piemērota biezākiem, vājinošākiem materiāliem, kas ir Inconel un 316 nerūsējošā tērauda testa paraugi, kuri aprakstīti turpmāk. Lai aptvertu testa paraugu metinājumu tilpumu un sakņu zonas, tika izmantots aptuveni 30-75 grādu fokusēts S-skenējums.

Inconel parauga pārbaudē A17 zondi izmantoja, lai vizualizētu 2 mm EDM iegriezumu 25 mm biezā Inconel sakausējuma CRA šuvē caur plaķēto slāni. OmniScan defektu detektora kursori tika izmantoti, lai veiktu iegriezuma garuma noteikšanu C skenera displejā un dziļuma un augstuma noteikšanu A un S skenera displejos. Kursoru deltas un trigonometrija tika attēlota OmniScan galvenē un reģistrēta indikāciju tabulā, kas ģenerēta tieši no galvenes.

Veicot 316 nerūsējošā tērauda parauga pārbaudi, A17 zondi izmantoja, lai noteiktu 3 mm garu un 25 mm dziļu SDH (sānu urbuma caurumu) caur šuvi 50 mm biezā SS316 trauka kalibrēšanas blokā. Vājinājums caur šuvi palielinājās par 12 dB, salīdzinot ar atklāšanu caur pamatmateriālu blakus šuvēm.

Zondes A17 unikālā priekšrocība bija tās spēja veikt staru kūļa novirzīšanu ārpus ass, kad S-skenēšanu var novirzīt citā leņķī, nevis tieši zondes priekšā. Tas bija iespējams tikai ar A17 zondi, jo tās sekundārajā asī ir pietiekams skaits elementu (četri). (A27 DMA zondei nav iespējams veikt staru kūļa novirzīšanu ārpus ass, jo tās sekundārajā asī ir tikai divi elementi).

Galvenais ārpusass S-skenēšanas mērķis ir noteikt un izmērīt aksiālo un šķērsvirziena IGSCC (starpkristālu spriegumkorozijas plaisāšanu) austenīta cauruļu metinājumos. Ārpusass staru kūļa novirzes robežu nosaka elementu skaits zondes sekundārajā asī, kā arī elementu izmērs un frekvence. Lai gan A17 zonde spēj nodrošināt vismaz 45 grādu leņķa sijas novirzi no ass, izmantojot plakanu ķīli, šī novirzes robeža samazinās, ja tiek izmantoti AOD ķīļi un tiek samazināts caurules ārējais aksiālais diametrs (AOD).

A27 DMA zonde tika izmantota, lai veiktu gan tilpuma, gan virsmas pārbaudes papildu Inconel metinājuma paraugiem. (Virsmas pārbaude attiecas uz seklu šuves defektu vai defektu, kas saistīti ar šuves ārējo virsmu, atklāšanu, izmēra noteikšanu un raksturošanu). A27 zondes 4 MHz mazo elementu konstrukcija bija piemērota šo paraugu plānākajiem un mazāk vājinošajiem materiāliem. Varēja izmantot DN55L vai DNCR ķīli. Tomēr šim lietojumam DNCR tika izvēlēts DN55L vietā, jo tas bija daudzpusīgāks gan tilpuma, gan virsmas pārbaudes grupām. DNCR ķīļa konstrukcija tika optimizēta virsmas pārbaudēm, ja metinājuma šuves slīpums ir mazāks par aptuveni 25 mm. Virsmas pārbaude papildināja volumetrisko pārbaudi un tādējādi nodrošināja pilnīgu metinājuma slīpuma pārklājumu.

Veicot volumetrisko pārbaudi ar A27 zondi un DNCR ķīli, CRA šuvi pārbaudīja, izmantojot 30-80 grādu S-skenu, kas fokusēts caur 30 mm skaņas ceļu. Tika zināms, ka gareniskais skaņas ātrums Inconel sakausējuma 625 šuvē ir 5830 m/s, un bija zināms, ka ātrums oglekļa tērauda pamatmateriālā ir 5890 m/s. Šī ātruma atšķirība izraisīja nelielu staru kūļa leņķa maiņu metinājuma vietā. Dziļuma un augstuma attēlošanas precizitāte bija atkarīga no precīzas skaņas ātruma vērtību noteikšanas pamatmateriālā un šuvē.

A27 zonde uzrādīja augstu SNR tālajā pusē atklātajam konusveida defektam, ko tā konstatēja. Defekts tika pareizi uzzīmēts, lai atbilstu tā zināmajam dziļumam un atrašanās vietai uz metinājuma līnijas. Defekta dziļums (DA) tika izmērīts, izmantojot A skeneri ar visaugstāko amplitūdu. Tika pareizi uzzīmēti vārtu trigonometrijas rādījumi skaņas ceļam (SA), dziļumam (DA), zondes attālumam (PA) un tilpuma pozīcijai, kas noteikta no nulles uz indeksa ass (VIA).

Veicot virsmas pārbaudi, A27 zonde tika izmantota tikai liela leņķa pārbaude ar pirmo kāju. A27 tika konfigurēts, izmantojot augsta leņķa S-skenēšanu aptuveni 70-85 grādu leņķī ar seklu vai īsu fokusu. Virs aptuveni 70-75 grādu leņķa visi A skenera staru kūļi būtībā izplatījās paralēli virsmai ar garenisko ātrumu. Tas ļāva līdzīgā veidā atklāt seklu SDH, iegriezumu vai metinājuma defektu. Virsmas pārbaudes rezultāti nemainījās atkarībā no šuves vainaga formas (līdzens vai ne).

Inconel sakausējuma 625 metinājuma paraugā A27 zonde ar DNCR ķīli konstatēja 1 mm dziļu, 10 mm garu EDM virsmas iegriezumu vairāk nekā 20 mm attālumā no ķīļa virsmas.

Inkonela sakausējuma 800 metinājuma paraugā ar 152 mm (6 collu) diametru A27 zonde ar DNCR ķīli konstatēja trīs seklas nepilnības un vienu ar ārējo ārējo virsmu saistītu nepilnību.

Secinājums

Standarta Olympus divu matricu matricu zondes, kas ir standarta 2,25 MHz (A17) un 4 MHz (A27), var uzlabot OmniScan vai Focus PX instrumenta pārbaudes iespējas austenīta un Inconel sakausējumiem un metinātām šuvēm.

A17 zondes 4 × 7 lielo elementu konfigurācija ir piemērota biezākiem un vājinošākiem austenīta materiāliem. A27 zondes 2 × 16 mazo elementu konfigurācija ir piemērota plānākiem un mazāk slāpējošiem austenīta materiāliem.

OmniScan saderīgās DMA zondes ir papildu fāzētās matricas pārbaudes rīks gan iesācējiem, gan pieredzējušiem lietotājiem.

Inconel sakausējuma 625 metinājuma paraugā A27 zonde ar DNCR ķīli konstatēja 1 mm dziļu un 10 mm garu EDM virsmas iegriezumu vairāk nekā 20 mm attālumā no ķīļa virsmas.