Οι υπερηχητικοί ανιχνευτές ελαττωμάτων (UT flat detectors) είναι όργανα μη καταστροφικών δοκιμών (NDT) που έχουν σχεδιαστεί για τον εντοπισμό ρωγμών, αστοχιών σύντηξης, εγκλεισμάτων, πορώδους και εσωτερικών ελαττωμάτων σε συγκολλήσεις, χυτά, σφυρήλατα, προϊόντα έλασης και άλλα μεταλλικά προϊόντα. Χρησιμοποιούν υπερηχητικούς παλμούς (συχνότητες 0,5-15 MHz) που διαδίδονται μέσω του υλικού. Οι ανακλάσεις από τις εσωτερικές ασυνέχειες συλλέγονται από τον ίδιο ή έναν δεύτερο μετατροπέα και αναλύονται για να προσδιοριστεί η θέση, το μέγεθος και ο τύπος του ελαττώματος. Χρησιμοποιούνται στις δοκιμές συγκολλημένων κατασκευών (γέφυρες, δοχεία πίεσης, αγωγοί φυσικού αερίου), σε επιθεωρήσεις αποδοχής σφυρήλατων και χυτευμένων υλικών, σε περιοδικές επιθεωρήσεις βιομηχανικών εγκαταστάσεων και στην πιστοποίηση του προσωπικού NDT.
Θέλετε βοήθεια στην επιλογή του προϊόντος;
Αρχή του UT
Η αρχή βασίζεται στη διάδοση ελαστικών κυμάτων υψηλής συχνότητας (υπέρηχοι) στο υλικό. Ένας πιεζοηλεκτρικός μετατροπέας (συνήθως PZT) παράγει πολύ σύντομους υπερηχητικούς παλμούς (δέκατα του µs) που εισέρχονται στο υλικό μέσω ενός συζευκτήρα (τζελ, νερό, λάδι για να εξασφαλίσουν ακουστική μετάδοση μεταξύ του μετατροπέα και του τεμαχίου εργασίας). Τα κύματα διαδίδονται με γνωστή ταχύτητα (π.χ., 5920 m/s για διαμήκη κύματα σε χάλυβα) και ανακλώνται σε τυχόν εσωτερικές ασυνέχειες (ρωγμές, εγκλείσματα) ή στην αντίθετη επιφάνεια. Ο ίδιος μετατροπέας (σε λειτουργία παλμικής ηχούς) ή ένας δεύτερος μετατροπέας (σε λειτουργία pitch-catch) ανιχνεύει τις ανακλάσεις και τα ηλεκτρονικά αναλύουν τα σήματα στο χρονικό πεδίο (A-scan).
Τύποι ανιχνευτών ελαττωμάτων
Οι σύγχρονοι ανιχνευτές σφαλμάτων είναι συμπαγή, φορητά όργανα με σαρώσεις A σε πραγματικό χρόνο, πύλες για αυτόματη ανίχνευση ηχώ σφαλμάτων, κάθετη (πλάτος) και οριζόντια (χρόνος/απόσταση) βαθμονόμηση γραμμικότητας, λειτουργίες διόρθωσης πλάτους απόστασης (DAC) για την αξιολόγηση ελαττωμάτων σε διαφορετικές αποστάσεις από την κεφαλή, κέρδος με χρονική μεταβολή (TVG) για την αντιστάθμιση της εξασθένησης του υλικού και λειτουργίες AVG/DGS για τον προσδιορισμό του μεγέθους των ελαττωμάτων. Τα πιο προηγμένα μοντέλα ενσωματώνουν Phased Array UT (με μετατροπείς πολλαπλών στοιχείων και ηλεκτρονική σάρωση δέσμης), περίθλαση χρόνου πτήσης (TOFD), σαρώσεις B και σαρώσεις C για χαρτογράφηση ελαττωμάτων.
Μετατροπείς και αισθητήρες
Οι μετατροπείς UT διακρίνονται ως προς: τη συχνότητα (0,5-1 MHz για παχιά, εξασθενητικά τεμάχια όπως ο χυτοσίδηρος· 2-5 MHz για τυπικές εφαρμογές σε χάλυβα· 10-15 MHz για μετρήσεις υψηλής ακρίβειας σε λεπτά υλικά)· τη γεωμετρία (άμεση επαφή – μονοκρύσταλλος, διπλό στοιχείο, διπλή γραμμή· γωνιακή – 45°, 60°, 70° για επιθεωρήσεις συγκολλήσεων· βυθισμένη στο νερό)· τις διαστάσεις (από μερικά mm έως δεκάδες mm σε διάμετρο)· τη μέθοδο σύζευξης (επαφή με το συνδετικό υλικό· βυθισμένη στο νερό· αεροζόλ για ειδικές εφαρμογές). Η επιλογή του μετατροπέα εξαρτάται από το υλικό, το πάχος, τον τύπο των αναμενόμενων ελαττωμάτων και την τεχνική επιθεώρησης.
Εφαρμογές
Οι βιομηχανικές εφαρμογές ποικίλλουν: επιθεωρήσεις συγκολλήσεων (έλεγχος για ρωγμές, ελλιπή σύντηξη, εγκλείσματα σκωρίας και πορώδες – σύμφωνα με τα βιομηχανικά πρότυπα όπως το EN 17640 για UT σε συγκολλήσεις)· αποδοχή σφυρήλατων και χυτευμένων υλικών (διαχείριση κεντρικού πορώδους, διαχωρισμοί)· επιτόπιες επιθεωρήσεις σωλήνων, δοχείων πίεσης και δεξαμενών (για τον εντοπισμό ρωγμών κόπωσης και εντοπισμένης διάβρωσης)· επιθεωρήσεις τροχών και αξόνων σιδηροδρομικών γραμμών για την πρόληψη καταστροφικών βλαβών· αεροναυτικές επιθεωρήσεις (δοκιμή δομικών στοιχείων ελαφρού κράματος)· και Ε&Α στον τομέα των υλικών.
Πρότυπα αναφοράς
Τα κύρια πρότυπα είναι: ISO 9712 (προσόντα προσωπικού NDT, επίπεδα 1-2-3)· ISO 17640 (συγκόλληση UT)· ASTM E164 (επαφή UT)· EN 12668 (χαρακτηρισμός των οργάνων UT)· EN 583 (μέρη 1-6, διαδικασία δοκιμής UT). Τα συγκεκριμένα προσόντα προσωπικού για αεροδιαστημικές εφαρμογές ακολουθούν το NAS 410. Η βαθμονόμηση των οργάνων UT εκτελείται με μπλοκ αναφοράς V1 (για γραμμικότητα και βασική βαθμονόμηση) και V2 (για εφαρμογές μικρής γωνίας). Οι μετατροπείς ελέγχονται με ειδικά μπλοκ για πλάτος, συχνότητα και πλάτος παλμού.
Κριτήρια επιλογής
Η επιλογή ενός ανιχνευτή σφαλμάτων εξαρτάται από: την εφαρμογή (απλό UT έναντι Phased Array έναντι TOFD)· το εύρος πάχους και υλικών που πρόκειται να ελεγχθούν· τη φορητότητα (συμπαγές για επιτόπια εξυπηρέτηση, επιτραπέζιο για εργαστήρια)· την οθόνη A-scan έναντι της B/C-scan και της τρισδιάστατης απεικόνισης· τη συμμόρφωση με τα βιομηχανικά πρότυπα (για αεροδιαστημική, ενέργεια, πυρηνική ενέργεια)· το λογισμικό για ανάλυση και αναφορά ASNT/EN 17637· την υπηρεσία υποστήριξης και αξιολόγησης οργάνων.