Применение ультразвуковых фазированных решеток в автоматизированных и механизированны - Профессия «дефектоскопист» как она есть | Дефектоскопист.ру
Профессия «дефектоскопист» как она есть | Дефектоскопист.ру

Ответ
 
Опции темы Опции просмотра
Старый 11.02.2014, 12:45   #1
В мире НК
Гость
 
Сообщений: n/a
По умолчанию Применение ультразвуковых фазированных решеток в автоматизированных и механизированны

Об авторе

Михайлов Игорь Игоревич
Технический директор ЗАО «Панатест НК» (г. Москва)
эксклюзивного представителя
торговой марки «R/D Tech »
фирмы «Olympus NDT».
Специалист III уровня по акустическому виду НК.

В последние годы все большее применение в автоматизированных и механизированных системах НК находят ультразвуковые фазированные решетки (ФР) [1], которые позволяют:
  • резко повысить производительность НК по сравнению с традиционными методами УЗК благодаря электронному сканированию объектов контроля;
  • повысить надежность систем контроля за счет существенного упрощения их механической части;
  • повысить достоверность контроля за счет возможности применения большего числа различных схем сканирования с использованием одной аппаратуры;
  • легко осуществлять настройку или подстройку оборудования без механического перемещения ультразвуковых преобразователей.

Чтобы лучше оценить преимущества этих систем, необходимо кратко рассмотреть, что из себя представляют ФР и основные принципы их работы.


Рис. 1 Излучение и прием ультразвукового сигнала с помощью ФР


Рис. 2. Схема расположения элементов (синий цвет) в линейной ФР

ФР - это массивы небольших пьезоэлектрических элементов, образующих общее поле излучения. Обычно каждый элемент ФР имеет свой собственный генератор возбуждения, усилитель и блок аналого-цифрового преобразования. Управляя временем запуска генераторов возбуждения, можно изменять диаграмму излучения решетки, а изменяя величину задержки принятого сигнала от каждого элемента ФР перед их суммированием, можно изменять диаграмму приема (рис. 1). Наибольшее распространение получили так называемые линейные ФР. Они представляют собой набор прямоугольных пьезоэлектрических элементов, расположенных в одну линию (рис. 2). Число элементов в такой решетке может быть от десятка до нескольких сотен.

Управляя величинами задержек, можно изменять положение точки ввода, угла ввода и глубины фокусировки (рис. 3). Из-за линейной структуры такой ФР управление возможно только в одной плоскости. Во второй плоскости обычно осуществляют механическое перемещение объекта контроля вдоль ФР или решетки вдоль объекта контроля.


Рис. 3 Управление ФР: линейное и секторное сканирование, сканирование по глубине

Типичным применением линейных ФР в системах автоматизированного УЗК является их использование в системах контроля прутков, одна из которых представлена на рис. 4. В ней решетки выполнены в виде сегментов окружности (рис. 5) и установлены по кругу в иммерсионной ванне. Каждая решетка содержит 128 элементов. Всего в установке используется шесть ФР.
Изображения
Тип файла: jpg 00.jpg (1.6 Кб, 677 просмотров)
Тип файла: jpg 01.jpg (9.9 Кб, 353 просмотров)
Тип файла: jpg 02.jpg (9.7 Кб, 349 просмотров)
Тип файла: jpg 03.jpg (9.2 Кб, 357 просмотров)
Тип файла: jpg 04.jpg (15.0 Кб, 350 просмотров)
Тип файла: jpg 05.jpg (3.5 Кб, 346 просмотров)
Тип файла: jpg 06.jpg (8.3 Кб, 344 просмотров)
Тип файла: jpg 07.jpg (8.1 Кб, 349 просмотров)
Тип файла: jpg 08.jpg (12.0 Кб, 12 просмотров)
Тип файла: jpg 09.jpg (7.8 Кб, 16 просмотров)
Тип файла: jpg 10.jpg (14.0 Кб, 16 просмотров)
Тип файла: jpg 11.jpg (19.7 Кб, 14 просмотров)
Тип файла: jpg 12.jpg (6.8 Кб, 14 просмотров)
Тип файла: jpg 13.jpg (7.7 Кб, 20 просмотров)
  Ответить с цитированием
Старый 11.02.2014, 12:49   #2
В мире НК
Гость
 
Сообщений: n/a
По умолчанию


Рис. 4. Система контроля прутков фирмы «Olympus NDT» (торговая марка «R/D Tech ») с применением ФР: общий вид (слева) и вид на иммерсионную ванну


Пруток проходит через центр иммерсионной ванны между ФР. Такая конструкция позволяет реализовать контроль аналогичный контролю с применением вращающихся головок, однако, вращающиеся детали при этом отсутствуют. Система позволяет контролировать прутки диаметром от 15 до 100 мм. Скорость контроля 2 м/с.

Благодаря использованию ФР можно вводить ультразвук в пруток не только по нормали к его поверхности, но и под углом к ней (рис. 6), что позволяет контролировать пруток на наличие продольных дефектов в поверхностной зоне. Дополнительное преимущество такой системы - это возможность контроля помимо круглых прутков прямоугольных и шестигранных. Для этого достаточно использовать легкосъемные кассеты с плоскими линейными ФР, сконфигурированными для их контроля.


Рис. 6. Схема контроля с вводом ультразвуковых колебаний по нормали к поверхности прутка и под углом к ней: разными цветами показаны три направления прозвучивания; виртуальный датчик - это зона излучения при линейном сканировании


Рис. 7. Автоматизированная система фирмы «Olympus NDT» (торговая марка "R/D Tech" ) для контроля труб диаметром до 100 мм

Другим примером применения линейных ФР в системах автоматизированного УЗК являются системы контроля тела трубы. Показанная на рис. 7 система конструктивно конструктивно мало отличается от системы контроля прутков: трубы без вращения проходят через иммерсионную ванну, в которой расположены блоки ФР. Один блок с шестью ФР обеспечивает обнаружение продольных дефектов (рис. 8а), причем он может обнаруживать дефекты сразу в двух направлениях (по и против часовой стрелки). Два блока ФР предназначены для поиска поперечных дефектов (рис. 86). Дополнительный блок с восемью обычными иммерсионными преобразователями обеспечивает контроль геометрических параметров трубы.
Изображения
Тип файла: jpg 08.jpg (12.0 Кб, 5 просмотров)
Тип файла: jpg 09.jpg (7.8 Кб, 4 просмотров)
  Ответить с цитированием
Старый 11.02.2014, 13:08   #3
В мире НК
Гость
 
Сообщений: n/a
По умолчанию


Рис. 8. Схемы построения блоков ФР для обнаружения продольных (а) и поперечных (б) дефектов и схемы прозвучивания тела трубы

Система обеспечивает полный контроль стенок трубы с максимальной скоростью подачи 2 м/с. Длина неконтролируемых концов составляет не более 50 мм. Специальное программное обеспечение обеспечивает перенастройку системы на другие диаметр трубы и толщину стенки без механической перестройки положения ФР. Отсутствие вращающихся головок делает систему чрезвычайно надежной и стабильной в работе.


Рис. 9. Система контроля труб большего диаметра с применением ФР

Для контроля труб большого диаметра разработана другая система контроля (рис. 9). Труба вращается, а блоки ФР, размещенные в локальных иммерсионных ваннах, передвигаются вдоль контролируемой трубы. Применение ФР при такой схеме контроля обеспечивает:
  • контроль за один подход и тела трубы и ее концов на одной и той же системе контроля благодаря управлению работой ФР;
  • высокую производительность контроля за счет совмещения механического и электронного сканирования: при шаге спирального движения 180 мм реальный шаг сканирования составляет около 1 мм (например, труба длиной 12 м с диаметром 273 мм и с толщи ной стенки 16 мм проверяется 38 с с учетом контроля концов трубы);
  • выявление продольных и поперечных дефектов в двух направлениях, контроль на расслоения и стопроцентную толщинометрию стенки трубы;
  • малое время перехода на другой диаметр или толщину стенки трубы за счет отсутствия необходимости в механической юстировке фазированных решеток;
  • соблюдение требований практически всех существующих в настоящее время стандартов благодаря высокой разрешающей способности и высокой чувствительности

Самое широкое распространение по-лучило использование ФР в системах контроля сварных швов. В качестве примера рассмотрим две системы производства фирмы «Olympus NDT» (торговая марка «R/D Tech»): «PipeWIZARD» и «PipeSMART» (рис. 10).


Рис. 10. Системы PipeWIZARD и PipeSMART контроля сварных стыков трубопроводов

«PipeWIZARD» представляет из себя автоматизированную систему, основным назначением которой является контроль сварных стыков трубопроводов во время их монтажа. Ее особенностью является передвижение сканера «PW» по бандажу, остающемуся после автоматической сварки. Производительность контроля составляет 100 мм шва в секунду или 3 - 4 мин на один стык диаметром 1 м, включая установку, сканирование и съем сканера, анализ результатов и выдачу заключения, переезд к следующему шву.


Рис. 11. Окно программы автоматического расчета параметров и схем контроля системы «PipeWIZARD»

Система обеспечивает контроль в соответствии с требованиями различных стандартов (DNV OS F101 2000, ASTM E1961-98, API 1104 19th edition и ряда других) благодаря применению сразу нескольких методик контроля (эхо-метод с разбиением шва на большое число зон контроля, получение B-сканов шва, использование метода TOFD). Ее преимуществами по сравнению с аналогичными системами на основе обычных ПЭП являются:
  • быстрая настройка путем программного расчета параметров виртуальных датчиков (рис. 11), не нуждающихся в механической юстировке;
  • возможность контроля трубопроводов диметром от 100 мм и выше одной и той же системой ФР и призм;
  • малые размеры и вес блока с ФР по сравнению с размером и весом блока ПЭП (обычно больше 32 шт.);
  • легкость поддержания акустического контакта благодаря его малой площади (в 15 - 20 раз меньше чем у обычных систем);
  • обеспечение постоянного прямого контроля качества акустического контакта;
  • возможность увеличения числа зон контроля без увеличения числа каналов электронных блоков и без добавления дополнительных датчиков.

Программное обеспечение позволяет автоматически определять параметры обнаруженных дефектов и вносить их в отчет, что многократно упрощает и ускоряет проведение анализа дефектоскопистом.

В настоящее время это одна из самых востребованных систем в мире.
Изображения
Тип файла: jpg 08.jpg (12.0 Кб, 333 просмотров)
Тип файла: jpg 09.jpg (7.8 Кб, 335 просмотров)
Тип файла: jpg 10.jpg (14.0 Кб, 333 просмотров)
Тип файла: jpg 11.jpg (19.7 Кб, 335 просмотров)
  Ответить с цитированием
Старый 11.02.2014, 13:18   #4
В мире НК
Гость
 
Сообщений: n/a
По умолчанию

Система «PipeSMART», построенная на базе портативного прибора «OmniScan», обеспечивает высокопроизводительный и достоверный контроль, сочетая портативность с надежностью при работе в полевых условиях. В ней используется цепной ручной сканер « HSP-XY01 », позволяющий контролировать трубопроводы диаметром от 114 до 914 мм (по специальному заказу этот диапазон можно поднять до 1420 мм). Встроенные кодировщики положения обеспечивают точную привязку координат обнаруживаемых дефектов контролируемого сварного шва вне зависимости от равномерности перемещения сканера. Малый вес сканера (менее 3 кг) и аккумуляторное питание прибора (до 6 - 8 ч непрерывной работы) делают систему полностью автономной и удобной при работе в полевых условиях при обследовании строящихся или находящихся в эксплуатации трубопроводов.


Рис. 12. Схемы движения датчика ФР вдоль сварного шва (а); схемы линейного (6) и секторного (в) сканирования при контроле сварного шва


Рис. 13. Экран прибора «OmniScan» в системе «PipeWIZARD» при отображении нескольких сканирований: А-, S- и С-сканы двух линейных сканирований с разными углами ввода и секторное сканирование (все сканирования были получены за один проход)

Встроенное программное обеспечение позволяет производить двусторонний одновременный контроль сварных швов и легко подготавливать и выпускать протокол контроля. Обычно при работе с системой используется линейное или секторное сканирование (рис. 12) или различные их комбинации. Одновременное использование нескольких схем сканирования обеспечивает максимально полное исследование сварных швов. Протокол также может быть подготовлен на удаленном компьютере с помощью программного обеспечения «TomoView».

Система «PipeSMART» поддерживает самые разные стандарты, в том числе и API 1104, ISO 13847, AWS, ASTM E-1961 или DNV 0S-F101.

Таким образом, технологии, основанные на ультразвуковых фазированных решетках, находят все большее применение и имеют хорошие перспективы в тех случаях, когда требуется высокая производительность, достоверность и надежность средств НК, в том числе в автоматизированных системах контроля.

Литература
1. Introduction to Phased Array Ultrasonic Technology Applications / R/D Tech Guideline. - Quebec City (Canada), R/D Tech, 2004.
Изображения
Тип файла: jpg 12.jpg (6.8 Кб, 329 просмотров)
Тип файла: jpg 13.jpg (7.7 Кб, 333 просмотров)
  Ответить с цитированием
Старый 11.02.2014, 16:12   #5
admin
Администратор
 
Аватар для admin
 
Регистрация: 16.04.2012
Сообщений: 4,301
Благодарил(а): 71 раз(а)
Поблагодарили: 499 раз(а)
Репутация: 457
По умолчанию

Михайлов И.И. Применение ультразвуковых фазированных решеток в автоматизированных и механизированных системах НК. − В мире НК. − Сентябрь 2006 г. − № 3 (33). − С. 13−16. Статья любезно предоставлена редакцией журнала «В мире НК» (http://www.ndtworld.com). Наиболее точная и достоверная версия – в прикрепленном файле.
Вложения
Тип файла: pdf 33_13_16_tekkno.pdf (1.35 Мб, 118 просмотров)
admin на форуме   Ответить с цитированием
Старый 11.02.2014, 17:34   #6
swc
Дефектоскопист всея Руси
 
Регистрация: 24.03.2013
Сообщений: 4,710
Благодарил(а): 174 раз(а)
Поблагодарили: 585 раз(а)
Репутация: 482
По умолчанию

Смотрел-смотрел и не нашел 10 отличий в рис1 и рис2. Честно говоря и одного-то не нашел.
swc вне форума   Ответить с цитированием
Старый 11.02.2014, 18:56   #7
Alexander
Профессионал
 
Регистрация: 24.10.2013
Сообщений: 1,060
Благодарил(а): 84 раз(а)
Поблагодарили: 173 раз(а)
Репутация: 151
По умолчанию

Цитата:
Сообщение от swc Посмотреть сообщение
Смотрел-смотрел и не нашел 10 отличий в рис1 и рис2. Честно говоря и одного-то не нашел.
И не могли найти, потому что это один и тот же рисунок. Ничего не потеряли из-за этой ошибки, потому что ничего важного для вас на том рисунке нет.
Alexander вне форума   Ответить с цитированием
Старый 11.02.2014, 19:23   #8
swc
Дефектоскопист всея Руси
 
Регистрация: 24.03.2013
Сообщений: 4,710
Благодарил(а): 174 раз(а)
Поблагодарили: 585 раз(а)
Репутация: 482
По умолчанию

Цитата:
Сообщение от Alexander Посмотреть сообщение
И не могли найти, потому что это один и тот же рисунок. Ничего не потеряли из-за этой ошибки, потому что ничего важного для вас на том рисунке нет.
Ну слава богу. Спасибо, Alexander, я уж думал, глаза отказали.
swc вне форума   Ответить с цитированием
Старый 12.02.2014, 13:10   #9
КОНСТ
Специалист
 
Регистрация: 04.02.2013
Сообщений: 781
Благодарил(а): 75 раз(а)
Поблагодарили: 140 раз(а)
Репутация: 121
По умолчанию

А для меня на том рисунке есть что-то важное или нет? И что вообще должно быть на рис.2?
КОНСТ на форуме   Ответить с цитированием
Старый 12.02.2014, 13:24   #10
Alexander
Профессионал
 
Регистрация: 24.10.2013
Сообщений: 1,060
Благодарил(а): 84 раз(а)
Поблагодарили: 173 раз(а)
Репутация: 151
По умолчанию

Цитата:
Сообщение от КОНСТ Посмотреть сообщение
А для меня на том рисунке есть что-то важное или нет? И что вообще должно быть на рис.2?
И для вас тоже. Какую важную информацию может нести рисунок состоящий из 16-ти параллельных отрезков, которые представляют отдельные элементы линейной решетки?
Alexander вне форума   Ответить с цитированием
Ответ
Похожие темы
Тема Автор Раздел Ответов Последнее сообщение
Проблемы прогнозирования работоспособности конструкций по данным НК В мире НК Статьи о дефектоскопии 5 12.10.2015 04:56
Требования к неразрушающему контролю с точки зрения прочности В мире НК Статьи о дефектоскопии 3 14.06.2015 14:01
Система Российских стандартов, нормативных и методических до admin Статьи о дефектоскопии 5 28.01.2014 13:53
Особенности экспертизы и НК металлических конструкций эксплу admin Статьи о дефектоскопии 1 10.06.2013 14:09
Повышение достоверности регистрации и расшифровки информации admin Статьи о дефектоскопии 2 17.03.2013 11:46


Опции темы
Опции просмотра
Комбинированный вид Комбинированный вид

Ваши права в разделе
Вы не можете создавать новые темы
Вы не можете отвечать в темах
Вы не можете прикреплять вложения
Вы не можете редактировать свои сообщения

BB коды Вкл.
Смайлы Вкл.
[IMG] код Вкл.
HTML код Выкл.

Быстрый переход

VK Defektoskopist OK Defektoskopist Facebook Defektoskopist Instagram Defektoskopist YouTube Defektoskopist


Текущее время: 08:52. Часовой пояс GMT +3. Copyright ©2000 - 2020. Перевод: zCarot.
Внимание, коллеги! В целях нормальной работы форума администрация оставляет за собой право на обработку персональных данных зарегистрированных пользователей. В случае вашего несогласия просьба написать жалобу на defektoskopist.ru@gmail.com