Современная технология ультразвукового контроля сварных швов из нержавеющей стали с помощью р/с датчика на фазированной решетке.

Атомная отрасль — одна из важнейших источников получения энергии. Являясь одной из самых чистых и высокопроизводительных, атомная энергетика устанавливает очень высокие требования по качеству и надежности используемых компонентов и оборудования.

Производство оборудования для атомной промышленности на 90% состоит из компонентов аустенитной, жаропрочной и нержавеющей сталей. Используются данные виды сталей в системе охлаждения реактора, трубопроводов, корпусов насосов, сварных соединениях.

Неразрушающий контроль сварных соединений нержавеющих сталей имеет высокую значимость для атомной отрасли уже на протяжении более 30 лет.

Насегодняшнийденьконтрольосуществляется двумя методами: радиографическим и ультразвуковым. Ультразвуковойконтроль в последние годы стал приоритетным за счет использования современныхтехнологий (Фазированные решетки, метод TFM фазированными решетками, использованиематричных датчиков, TOFD, TULA).

Ультразвуковой контроль нержавеющей стали имеет ряд сложностей:

Высокая анизотропия материала приводит к тому, что продольные и поперечные волны распространяются по разному в направлениях кристаллической решетки;
Крупное зерно вызывает большое затухание и высокий шум;
Затухание в стали различается в зависимости он направления прозвучивания;
Поперечная волна часто не доходит до задней кромки сварного шва в связи со сложной структурой
При контроле можно использовать только низкие частоты.

Рисунок 1 — Сложности при контроле.

ZETEC предлагает решение по данной задаче с использованием самых современных методов ультразвуковой дефектоскопии и новой технологии изготовления преобразователей.

Для проведения контроля используются раздельно-совмещенные, так называемые, «матричные преобразователи»

Рисунок 2 — Раздельно-совмещенныематричныепреобразователи

Данные преобразователи раздельно-совмещенного типа имеют следующие особенности:

Низкие частоты от 1,5 до 3,5 МГц для возможности прозвучивания крупного зерна;
Отсутствие мертвой зоны;
Отсутствие фантомных сигналов от призм;
Отсутствие необходимости в использовании демпфера в конструктиве призмы. Отсутствие демпфера укорачивает длину призмы и дает возможность поставить датчик максимально близко к сварному шву.
Преобразователи излучают как продольные волны для контроля крупного зерна, так и поперечные - для мелкозернистой структуры. Контроль одновременно ведется двумя типами волн.

Рисунок 3 — Особенности р/с датчиков

Преимущества использования:

Полных охват контролируемой области за один проход. При контроле используются углы ввода от 30 до 85 продольной волны.
Фокусировка луча на различные глубины за счет матричной конструкции пьезопластины позволяет фокусироваться в двух направлениях, как на продольные, так и на поперечные дефекты.

Рисунок 4 — Преимущества р/с датчиков

Сравнение использования классических фазированных решеток и матричных

Для наглядности различий между двумя преобразователями ниже представлены результаты контроля:

Контроль со стороны непровара поперечными волнами. Дефект выявляется, видно отражение от верхнего края дефекта.

Контроль через сварной шов. Дефект не выявляется, поперечная волна не доходит обратно. При одностороннем доступе контроль не даст результатов, что приведет к аварии.

При использовании матричных преобразователей дефект обнаруживается по обе стороны от сварного шва. При контроле со стороны дефекта, четко прослеживается отражение от всей грани дефекта. При контроле через сварной шов дефект полностью обнаруживается и можно безошибочно определить его высоту.

Рисунок 5 — Сравнение использования классическихфазированных решеток и матричных

Примеры выявления различных типов дефектов с применением матричных фазированных датчиков:

Рисунок 6 — Примеры выявления различных типов дефектов сприменением матричных фазированных датчиков

Выявление несплавления по кромке
Корневой непровар
Подрез
Пористость

Для обеспечения данной технологии контроля необходимо использовать дефектоскоп TOPAZ производства ZETEC в конфигурации 32/128 PR. Данная система обеспечивает работу с любым классическим, раздельно-совмещенном и матричным преобразователем на фазированной решетке. Дефектоскоп основан на базе компьютера с 64-битным АЦП. Встроенное программное обеспечение UltraVision Touch позволяет отображать данные контроля во всех сканах (А, B, C, D, S) и также учитывать объемную проекцию для корректности изображения сканов. Объем одного файла данных может достигать до 2 Гб, вы сможете записать большую длину сварного шва. Система также позволяет подключать одновременно две матричных фазированных решетки по обе стороны сварного шва за счет использования сплиттера.

Рисунок 7 — Комплект для решения задачи