Οι υπερηχητικοί μετρητές τάσης μπουλονιών είναι μη καταστροφικά όργανα για την ακριβή μέτρηση της προφόρτισης (αξονική δύναμη προέντασης) που εφαρμόζεται σε μπουλονιά και μπουλόνια σε κρίσιμες μηχανικές συνδέσεις. Χρησιμοποιούν τη διάδοση διαμήκων υπερηχητικών κυμάτων στο υλικό του μπουλονιού για να μετρήσουν την ελαστική επιμήκυνση που προκαλείται από τη σύσφιξη. Η γνώση του μέτρου ελαστικότητας του υλικού και της γεωμετρίας του μπουλονιού επιτρέπει τον ακριβή υπολογισμό της αξονικής δύναμης, παρέχοντας σημαντικά πιο ακριβή έλεγχο από τον έλεγχο ροπής μόνο. Χρησιμοποιούνται σε μηχανολογικές κατασκευές όπου η αστοχία των μπουλονιών έχει σοβαρές συνέπειες: στρόβιλοι, γεννήτριες, φυγοκεντρικές αντλίες, χημικοί αντιδραστήρες, πετροχημικά και πυρηνικά εργοστάσια και δομικά έργα.
Θέλετε βοήθεια στην επιλογή του προϊόντος;
Αρχή μέτρησης UT
Η αρχή βασίζεται στη σχέση μεταξύ της ελαστικής επιμήκυνσης του κοχλία υπό φορτίο και του χρόνου διάδοσης του υπερηχητικού κύματος στο υλικό: T = T₀ (1 + ΔL/L), όπου T είναι ο χρόνος πτήσης μετά τη σύσφιξη, T₀ ο χρόνος με το κοχλία χωρίς φορτίο, L το ονομαστικό μήκος του κοχλία, ΔL η ελαστική επιμήκυνση (που σχετίζεται με τη δύναμη F από τον νόμο του Hooke F = E A ΔL/L). Η μέτρηση του T πριν και μετά τη σύσφιξη αποδίδει την αξονική δύναμη που ασκείται στο κοχλία. Η ακρίβεια μέτρησης είναι συνήθως καλύτερη από το 5% της δύναμης (σημαντικά υψηλότερη από τον έλεγχο ροπής, ο οποίος μπορεί να έχει σφάλματα 25-30% λόγω μεταβλητότητας στον συντελεστή τριβής).
Διαδικασία λειτουργίας
Η διαδικασία περιλαμβάνει: προκαταρκτικό χαρακτηρισμό του υλικού του μπουλονιού (μέτρο ελαστικότητας, ταχύτητα υπερήχων – συνήθως δηλώνεται από τον κατασκευαστή του μπουλονιού ή καθορίζεται σε ένα κύριο μπουλόνι)· προετοιμασία της ακραίας επιφάνειας του μπουλονιού (καθαρισμός, πιθανώς με σύνδεσμο και με σημειωμένη αναφορά για επαναληψιμότητα)· μέτρηση του αρχικού χρόνου πτήσης T₀ (μπουλονιού χωρίς φορτίο, πριν από τη σύσφιξη)· σύσφιξη του μπουλονιού σύμφωνα με την προβλεπόμενη διαδικασία· μέτρηση του χρόνου πτήσης T₀ υπό φορτίο· αυτόματο υπολογισμό της επιμήκυνσης και της δύναμης χρησιμοποιώντας το όργανο. Η μέτρηση διαρκεί συνήθως 30-60 δευτερόλεπτα για κάθε μπουλόνι, με ακρίβεια πολύ ανώτερη από τη δοκιμή ροπής.
Χαρακτηριστικά των εργαλείων
Οι υπερηχητικοί ελεγκτές τάσης μπουλονιών ενσωματώνουν: μετατροπέα επαφής UT με τυπική συχνότητα 5-10 MHz, αυτόματη σύζευξη για σταθερή σύζευξη (γέλη εφαρμόζεται στην κεφαλή του μπουλονιού), ηλεκτρονικά λήψης υψηλού ρυθμού δειγματοληψίας (50-100 MS/s) για ακριβή μέτρηση χρόνου πτήσης, οθόνη A-scan για οπτικοποίηση ηχούς και διάγνωση ανωμαλιών (παρουσία εσωτερικών ελαττωμάτων, επιλογή της σωστής ηχούς επιστροφής), βάση δεδομένων μπουλονιών με προφορτωμένες παραμέτρους (μήκος, υλικό, γεωμετρία, μέτρο ελαστικότητας), αυτόματες λειτουργίες υπολογισμού δύναμης, αρχείο για ιχνηλασιμότητα κάθε σύσφιξης.
Κρίσιμες Εφαρμογές
Οι εφαρμογές περιλαμβάνουν: σύσφιξη μπουλονιών ανεμογεννητριών (μπουλονιών φλάντζας πύργου, μπουλόνια πτερυγίων πλήμνης)· ηλεκτρικές γεννήτριες· φυγοκεντρικές αντλίες υψηλής πίεσης· χημικοί αντιδραστήρες και εναλλάκτες πίεσης· αγωγούς πετρελαίου και φυσικού αερίου υψηλής πίεσης· μεγάλους αγωγούς ύδρευσης· μεγάλους συλλέκτες κινητήρων καύσης· φλάντζες συστημάτων ασφαλείας σε πυρηνικούς σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής· και γεωτεχνικές αγκύρες σε μεγάλες κατασκευές. Σε όλες αυτές τις περιπτώσεις, ο έλεγχος προφόρτισης UT διασφαλίζει την ακεραιότητα της βιδωτής σύνδεσης καθ' όλη τη διάρκεια ζωής της, με περιοδικούς ελέγχους κατά τη διάρκεια της προληπτικής συντήρησης.
Πρότυπα αναφοράς
Τα πρότυπα αναφοράς είναι: ASTM F2168 (διαδικασία UT για τη μέτρηση προφόρτισης μπουλονιών). ISO 16047 (δοκιμή του συντελεστή τριβής των σπειρωμάτων, συμπληρωματικά προς το UT). ASME PCC-1 (Στοιχείο Δοχείου Πίεσης – κατευθυντήριες γραμμές για κρίσιμη βίδα). VDI 2230 (υπολογισμός βιδωτών συνδέσεων). Οι βίδες που χρησιμοποιούνται με το UT πρέπει να είναι ειδικά προετοιμασμένες (σημασμένη κεφαλή αναφοράς, χαρακτηρισμένο υλικό) για την επίτευξη των δηλωμένων ακριβειών. Συνιστάται η πιστοποίηση του προσωπικού ως χειριστών UT σύμφωνα με το ISO 9712 (ελάχιστο επίπεδο 1 για μετρήσεις προφόρτισης).