- Ultrazvuková kontrola počas výrobného procesu zváraných rúr ERW
Ultrazvukové skúšanie je v súčasnosti hlavnou nedeštruktívnou skúšobnou metódou vo výrobnom procese zváraných rúr ERW. Jeho hlavné oblasti použitia zahŕňajú: 1) Ultrazvukové online testovanie oceľových plechov. 2) Ultrazvuková online kontrola zvarových švov po zváraní ERW a odstránení vnútorných a vonkajších otrepov. 3) Offline kontrola ERW zvarov. 4) Ultrazvukové testovanie koncov zváraných rúr ERW.
1. Ultrazvuková online kontrola oceľových plechov
Online detekcia oceľových plátov ultrazvukovými vlnami vo všeobecnosti využíva duálne kryštálové alebo polykryštalické sondy spojené s vodným filmom alebo metódami lokálneho ponorenia do vody. Jeho hlavným účelom je odhaliť vrstvené defekty v oceľovom plechu, ktoré sú rovnobežné s povrchom oceľového plechu. Existujú dve hlavné metódy skenovania: po prvé, skenovanie pozdĺž rovnobežných línií v smere valcovania; po druhé, oceľová doska sa pohybuje lineárne pozdĺž smeru valcovania a sonda sa vratne pohybuje kolmo na smer pohybu oceľovej rúry, čím vytvára sken v tvare "z". Pretože okraj oceľového plechu tvorí zvar pri následnom zváraní ERW, detekcia defektov je tu obzvlášť dôležitá pri testovaní oceľového plechu ultrazvukom. Príslušné normy a špecifikácie vyžadujú 100% skenovanie okraja oceľového plechu. Pri skutočnej práci sa to vo všeobecnosti zabezpečuje zvýšením počtu sond na okraji oceľového plechu.
2. Ultrazvuková online kontrola zvarov
Ultrazvuková online kontrola ERW zvaru sa vykonáva po zváraní a odstránení vnútorných a vonkajších otrepov. Zahŕňa hlavne dve časti: Najprv použite skenovanie A alebo skenovanie B na zistenie efektu zoškrabovania vnútorných a vonkajších otrepov. V porovnaní so skenovaním A môže sken B zobraziť morfológiu vnútornej steny zvaru po odstránení vnútorných otrepov v reálnom čase a grafické zobrazenie je intuitívnejšie; po druhé, pozdĺžna vlna dopadá šikmo a priečna vlna vytvorená jej lomom v zváranej rúre sa používa na detekciu zvarových chýb. Keďže teplota zvaru je v tomto čase relatívne vysoká, online kontrola vo všeobecnosti používa vysokoteplotné sondy a používa metódu lokálneho ponorenia do vody.
3. Zvárajte ultrazvukovú offline kontrolu a kontrolu konca potrubia
Offline ultrazvukové testovanie ERW zvarov sa vo všeobecnosti vykonáva po hydrostatickom testovaní a skosení a používa sa hlavne na detekciu pozdĺžnych defektov vo zvare a tepelne ovplyvnenej zóne. Na zlepšenie účinnosti detekcie sa vo všeobecnosti používa automatická detekcia. Vplyvom slepej oblasti na konci potrubia pri automatickej detekcii. Potom sa zvyčajne pridáva manuálne ultrazvukové skenovanie zvarov. Obsahom kontroly konca potrubia je najmä zisťovanie zvarov na koncoch potrubia, vrstvených defektov základného materiálu na konci potrubia a axiálnych a obvodových defektov. Detekcia vrstvených defektov sa vo všeobecnosti používa delenými sondami a axiálne defekty vo zvare a základnom materiáli sú a obvodové defekty sa často skenujú šikmou sondou.
- Výber procesných parametrov pre ultrazvukové skúšanie zvaru ERW
Ultrazvukové testovanie ERW zvarov zahŕňa hlavne dve metódy: automatické testovanie a manuálne testovanie. V súčasnosti používa automatická detekcia zvarov ERW hlavne dve formy: detekciu sondy kolesa a detekciu lokálneho ponorenia do vody. Automatická kontrola má výhody vysokej účinnosti detekcie a vysokej rýchlosti, ale neprispieva k presnému umiestneniu defektov a kvalitatívnej a kvantitatívnej analýze; v porovnaní s tým je manuálna kontrola flexibilnejšia, nielenže môžu byť defekty presne lokalizované, ale tiež vykonávať kvalitatívnu a kvantitatívnu analýzu defektov prostredníctvom charakteristík ozveny a dynamických priebehov. Poruchy zistené automatickými ultrazvukovými vlnami sa vo všeobecnosti ďalej potvrdzujú pomocou manuálnych metód. Parametre procesu, ktoré je potrebné zvážiť pri ultrazvukovom testovaní zvarov ERW, zahŕňajú uhol lomu, šírku zvukového lúča a frekvenciu detekcie.
1. Výber uhla lomu
Ultrazvukové testovanie zvarov ERW vo všeobecnosti využíva pozdĺžne vlny so šikmým dopadom. Detekcia sa dosiahne generovaním priečnych vĺn prostredníctvom konverzie vlnového režimu v obrobku a zvare. Dve základné podmienky sú: 1) V základnom kove a zvare sú excitované čisté priečne vlny. 2) Zvukový lúč s priečnymi vlnami sníma vnútornú stenu oceľovej rúry.
2. Výber frekvencie detekcie
Frekvenčný rozsah ultrazvukového testovania je široký, zvyčajne 0.5-10MHz. Pri výbere frekvencie by sa mali zohľadniť najmä tieto faktory:
(1) Citlivosť ultrazvukovej detekcie je približne polovica vlnovej dĺžky. Zvýšenie frekvencie je prospešné pri hľadaní menších defektov. Navyše, čím vyššia je frekvencia, tým menšia je šírka impulzu a vyššie rozlíšenie.
(2) Vysoká frekvencia, krátka vlnová dĺžka, malý polovičný difúzny uhol, dobrá smerovosť zvukového lúča a koncentrovaná energia sú prospešné pre objavovanie a lokalizáciu defektov. Ale pri rovnakej veľkosti čipu platí, že čím vyššia je frekvencia, tým väčšia je oblasť blízkeho poľa, čo je na detekciu škodlivejšie.
(3) So zvyšujúcou sa frekvenciou sa prudko zvyšuje rozptyl a útlm absorpcie ultrazvukových vĺn, čo je škodlivé pre detekciu.
Počas testovania sa musia komplexne zvážiť rôzne faktory a frekvencia testovania by sa mala zvoliť primerane. Pre zvárané rúry ERW sú základným materiálom vo všeobecnosti zvitky valcované za tepla s relatívne jemnými zrnami. Šírka zóny zvárania a tepelne ovplyvnenej zóny po indukčnom ohreve a extrúznom lisovaní je úzka a jej zrnitosť je v podstate rovnaká ako veľkosť zrna základného materiálu. Pri skutočnej práci by sa na dosiahnutie vyššieho rozlíšenia mala čo najviac zvoliť vyššia frekvencia a zároveň zabezpečiť citlivosť detekcie, zvyčajne medzi 2.5-5MHz.
- Referenčný testovací blok
Referenčný testovací blok je základom pre stanovenie citlivosti ultrazvukového skúšania ERW zvarov. Normy API 5L a GB/T9711 vyžadujú použitie porovnávacích testovacích blokov s drážkami N10 alebo 3,2 mm zvislými otvormi, aby sa umelo odrážalo ultrazvukové testovanie zvarov oceľových rúr. Ako kritérium na určenie defektu sa používa 100 % ozveny tela.
- Záver
(1) Pri ultrazvukovom testovaní zváraných rúr ERW, aby sa zabezpečilo, že čisté priečne vlny budú excitované v zváraných rúrach a skenujú vnútornú stenu zváraných rúr, spodná hranica rozsahu uhla lomu šmykových vĺn zváraných rúr je 33,2 stupňa a jeho horná hranica závisí od pomeru vnútorného a vonkajšieho priemeru r/R zváraných rúr. Mení sa so zmenou r/R. Čím väčšia je hodnota r/R, tým širší je jej rozsah.
(2) Keď je uhol lomu zvukového lúča vnútornej steny zváranej rúry 45 stupňov, má vysokú citlivosť detekcie defektov povrchového otvorenia vo zvare a tepelne ovplyvnenej zóne. Aby sa však zohľadnila detekcia defektov v radiálnej oblasti vo vnútri zvaru, mali by sa na skenovanie použiť aj akustické lúče s priečnymi vlnami s veľkými uhlmi lomu.
(3) Šírka zvukového lúča palebného družstva sa musí posudzovať komplexne na základe uhla lomu priečnych vĺn a priemeru oceľovej rúry. Je potrebné zabezpečiť, aby horná hrana zvukového lúča nevzbudzovala povrchové vlny v zváranom potrubí a aby sa zabránilo vzniku lomu pozdĺžnych vĺn v zváranom potrubí.
