Proves d'ultrasò de juntes soldades, mètodes i tecnologia de prova

2024 Autora: Howard Calhoun | [email protected]. Última modificació: 2023-12-17 10:21

Pràcticament no hi ha indústria on no es faci soldadura. La gran majoria de les estructures metàl·liques estan muntades i interconnectades mitjançant cordons de soldadura. Per descomptat, la qualitat d'aquest tipus de treball en el futur depèn no només de la fiabilitat de l'edifici, estructura, màquina o qualsevol unitat que s'està aixecant, sinó també de la seguretat de les persones que d'alguna manera interactuaran amb aquestes estructures. Per tant, per garantir el nivell adequat de rendiment d'aquestes operacions, s'utilitzen proves d'ultrasons de soldadures, gràcies a les quals és possible detectar la presència o absència de diversos defectes a la unió de productes metàl·lics. Aquest mètode de control avançat es parlarà al nostre article.

Historial d'ocurrència

La detecció de defectes per ultrasons com a tal es va desenvolupar als anys 30. Tanmateix, el primer dispositiu realment funcionant va néixer només l'any 1945 gràcies a Sperry Products. Durant les dues dècades següents, la darrera tecnologia de control va guanyar el reconeixement mundial i el nombre de fabricants d'aquests equips va augmentar de manera espectacular.

UltrasònicsEl detector de defectes, el preu del qual avui comença entre 100.000 i 130.000 mil rubles, inicialment contenia tubs de buit. Aquests dispositius eren voluminosos i pesats. Funcionaven exclusivament amb fonts d'alimentació de CA. Però ja als anys 60, amb l'aparició dels circuits de semiconductors, els detectors de fallades es van reduir significativament de mida i van poder funcionar amb bateries, cosa que finalment va permetre utilitzar els dispositius fins i tot en condicions de camp.

Passa a la realitat digital

En les primeres etapes, els instruments descrits utilitzaven processament de senyal analògic, per la qual cosa, com molts altres dispositius similars, estaven subjectes a la deriva en el moment de la calibració. Però ja l'any 1984, Panametrics va llançar el primer detector de defectes digital portàtil anomenat EPOCH 2002. A partir d'aquest moment, les unitats digitals s'han convertit en equips altament fiables, idealment proporcionant el calibratge i l'estabilitat de mesura necessaris. El detector d'errors per ultrasons, el preu del qual depèn directament de les seves característiques tècniques i de la marca del fabricant, també va rebre una funció de registre de dades i la possibilitat de transferir lectures a un ordinador personal.

En l'entorn actual, cada cop hi ha més interès pels sistemes de matriu en fase, que utilitzen una tecnologia sofisticada basada en elements piezoelèctrics de diversos elements per generar feixos direccionals i crear imatges de secció transversal similars a les imatges d'ecografia mèdica.

Esferaaplicacions

El mètode de control d'ultrasons s'utilitza en qualsevol indústria. El seu ús ha demostrat que es pot utilitzar amb la mateixa eficàcia per provar gairebé tots els tipus de juntes soldades en construcció, que tenen un gruix de metall base soldat de més de 4 mil·límetres. A més, el mètode s'utilitza activament per comprovar les articulacions de les canonades de gas i petroli, diversos sistemes hidràulics i d'aigua. I en casos com ara la inspecció de costures gruixudes obtingudes com a resultat de la soldadura d'escòria elèctrica, la detecció de defectes per ultrasons és l'únic mètode acceptable d'inspecció.

La decisió final sobre si una peça o una soldadura és apta per al servei es pren sobre la base de tres indicadors (criteris) fonamentals: amplitud, coordenades, dimensions condicionals.

En general, la prova d'ultrasons és exactament el mètode més fructífer pel que fa a la imatge en el procés d'estudi de la costura (detall).

Motius de la demanda

El mètode d'inspecció descrit mitjançant ultrasons és bo perquè té una sensibilitat i fiabilitat de les indicacions molt més elevades en el procés de detecció de defectes en forma d'esquerdes, menor cost i alta seguretat en el procés d'ús en comparació amb Mètodes clàssics d'inspecció radiogràfica. Fins ara, les proves d'ultrasons de les juntes soldades s'utilitzen en el 70-80% dels casos d'inspecció.

Transductors d'ultrasons

SenseL'ús d'aquests dispositius per a proves ultrasòniques no destructives és simplement impensable. Els dispositius s'utilitzen per generar excitació, així com per rebre vibracions d'ultrasons.

Les unitats són diferents i es classifiquen per:

• La manera de crear un contacte amb l'element de prova.
• Mètode de connexió d'elements piezoelèctrics al circuit elèctric del propi detector de defecte i la dislocació de l'elèctrode en relació amb l'element piezoelèctric.
• Orientació de l'acústica respecte a la superfície.
• Nombre d'elements piezoïdals (simple, doble, multielement).
• Ample de banda de les freqüències operatives (banda estreta: amplada de banda inferior a una octava, banda ampla: amplada de banda de més d'una octava).

Característiques mesurables dels defectes

GOST governa tot el món de la tecnologia i la indústria. Les proves d'ultrasons (GOST 14782-86) tampoc són una excepció en aquesta qüestió. La norma especifica que els defectes es mesuren mitjançant els paràmetres següents:

• Àrea equivalent de defecte.
• Amplitud del senyal d'eco, que es determina tenint en compte la distància al defecte.
• Coordenades del defecte al punt de soldadura.
• Talles convencionals.
• Distància condicional entre defectes.
• El nombre de defectes a la longitud seleccionada de la soldadura o unió.

Operació del detector d'errors

Les proves no destructives, que són ultrasòniques, tenen el seu propi mètode d'ús, que estableix que el principal paràmetre mesurat és l'amplitud del senyal d'eco obtingutdirectament del defecte. Per diferenciar els senyals d'eco per amplitud, es fixa l'anomenat nivell de sensibilitat de rebuig. Això, al seu torn, es configura mitjançant la plantilla estàndard empresarial (SOP).

L'inici de funcionament del detector d'errors va acompanyat del seu ajust. Per a això, s'estableix la sensibilitat de rebuig. Després d'això, en el procés d'estudis d'ecografia en curs, el senyal d'eco obtingut del defecte detectat es compara amb el nivell de rebuig fix. Si l'amplitud mesurada supera el nivell de rebuig, els experts decideixen que aquest defecte és inacceptable. Aleshores, la costura o el producte es rebutja i s'envia a revisió.

Els defectes més comuns de les superfícies soldades són: manca de fusió, penetració incompleta, esquerdes, porositat, inclusions d'escòries. Són aquestes infraccions les que es detecten de manera efectiva mitjançant la detecció de defectes mitjançant ultrasons.

Opcions d'ultrasò

Amb el temps, el procés d'inspecció ha desenvolupat diversos mètodes potents per examinar les soldadures. Les proves d'ultrasons ofereixen un nombre bastant gran d'opcions per a l'examen acústic de les estructures metàl·liques considerades, però, les més populars són:

• Mètode d'eco.
• Ombra.
• Mètode d'ombra mirall.
• Echo Mirror.
• Mètode Delta.

Mètode número u

La majoria de vegades a la indústria i al transport ferroviari s'utilitza el mètode de pols eco. És gràcies a ell que es diagnostiquen més del 90% de tots els defectes, cosa que es fa possible gràcies al registre i anàlisi de gairebé tots els senyals reflectits a la superfície del defecte.

Aquest mètode en si es basa en el sondeig d'un producte metàl·lic amb polsos de vibracions ultrasòniques, seguit del seu registre.

Els avantatges del mètode són:

- la possibilitat d'accés unidireccional al producte;

- una sensibilitat força alta als defectes interns;

: la màxima precisió per determinar les coordenades del defecte detectat.

No obstant això, també hi ha desavantatges, com ara:

- baixa resistència a les interferències dels reflectors de superfície;

: forta dependència de l'amplitud del senyal de la ubicació del defecte.

La detecció de defecte descrita implica l'enviament de polsos ultrasònics al producte pel cercador. El senyal de resposta el rep ell o el segon cercador. En aquest cas, el senyal es pot reflectir tant directament dels defectes com des de la superfície oposada de la peça, producte (costura).

Mètode d'ombra

Es basa en una anàlisi detallada de l'amplitud de les vibracions ultrasòniques transmeses des del transmissor al receptor. En el cas que hi hagi una disminució d'aquest indicador, això indica la presència d'un defecte. En aquest cas, com més gran sigui la mida del defecte en si, menor serà l'amplitud del senyal rebut pel receptor. Per obtenir informació fiable, l'emissor i el receptor s'han de col·locar coaxialment en costats oposatsobjecte en estudi. Els inconvenients d'aquesta tecnologia es poden considerar de baixa sensibilitat en comparació amb el mètode d'eco i la dificultat d'orientar els PET (transductors piezoelèctrics) en relació als feixos centrals del patró de radiació. Tanmateix, també hi ha avantatges, que són una alta resistència a les interferències, una baixa dependència de l'amplitud del senyal de la ubicació del defecte i l'absència de zona morta.

Mètode d'ombra mirall

Aquest control de qualitat d'ultrasons s'utilitza més habitualment per inspeccionar juntes de barres d'armadura soldades. El signe principal que s'ha detectat un defecte és el debilitament de l'amplitud del senyal, que es reflecteix des de la superfície oposada (sovint anomenada fons). El principal avantatge del mètode és la detecció clara de diversos defectes, la dislocació dels quals és l'arrel de soldadura. A més, el mètode es caracteritza per la possibilitat d'accés unilateral a la costura o la peça.

Mètode de mirall d'eco

La forma més eficaç de detectar defectes verticals. La comprovació es realitza mitjançant dues sondes, que es mouen al llarg de la superfície prop de la costura d'un costat d'aquesta. Al mateix temps, el seu moviment s'efectua de manera que una sonda fixi el senyal emès per una altra sonda i reflectit dues vegades pel defecte existent.

El principal avantatge del mètode: es pot utilitzar per avaluar la forma dels defectes, la mida dels quals supera els 3 mm i que es desvien en el pla vertical més de 10 graus. El més important -utilitzar sondes amb la mateixa sensibilitat. Aquesta versió de l'examen ultrasònic s'utilitza activament per comprovar productes de paret gruixuda i les seves soldadures.

Mètode Delta

La prova ultrasònica especificada de soldadures utilitza energia ultrasònica re-radiada pel defecte. L'ona transversal incident sobre el defecte es reflecteix parcialment de manera especular, es transforma parcialment en una de longitudinal i també torna a irradiar l'ona difractada. Com a resultat, es capturen les ones de PET necessàries. El desavantatge del mètode es pot considerar la neteja de la costura, la complexitat bastant alta de desxifrar els senyals rebuts durant el control de juntes soldades amb un gruix de fins a 15 mil·límetres.

Avantatges de l'ecografia i subtileses de la seva aplicació

L'examen de les juntes soldades mitjançant so d' alta freqüència és, de fet, una prova no destructiva, perquè aquest mètode no és capaç de causar cap dany a la secció investigada del producte, però al mateix temps determina amb força precisió la presència de defectes. Així mateix, una atenció especial mereix el baix cost de l'obra realitzada i la seva gran rapidesa d'execució. També és important que el mètode sigui absolutament segur per a la salut humana. Tots els estudis de metalls i soldadures basats en ultrasons es realitzen en el rang de 0,5 MHz a 10 MHz. En alguns casos, és possible realitzar treballs amb ones ultrasòniques amb una freqüència de 20 MHz.

L'anàlisi d'una unió soldada mitjançant ultrasons ha d'anar necessàriament acompanyada de tot un complexmesures preparatòries, com netejar la costura o la superfície en estudi, aplicar líquids de contacte específics a la zona controlada (gels especials, glicerina, oli de màquina). Tot això es fa per garantir un contacte acústic estable adequat, que finalment proporciona la imatge necessària al dispositiu.

Inutilitzable i desavantatges

La prova d'ultrasons és absolutament irracional per examinar juntes de soldadura de metalls amb una estructura de gra gruixut (per exemple, ferro colat o una soldadura austenítica amb un gruix de més de 60 mil·límetres). I tot perquè en aquests casos hi ha una dispersió prou gran i una forta atenuació dels ultrasons.

Tampoc és possible caracteritzar de manera inequívoca el defecte detectat (inclusió de tungstè, inclusió d'escòries, etc.).