Badania ultradźwiękowe UT

Badania ultradźwiękowe (UT) pozwalają na określenie stanu, w jakim znajduje się cała objętość badanego elementu oraz informuje o umiejscowieniu, rozmiaru oraz ilość występujących w materiale niezgodności. Te badania nieniszczące wykorzystują zjawiska akustyczne zachodzące w komponentach, polegają na wykrywaniu nieciągłości przy pomocy fal ultradźwiękowych emitowanych przez głowice o częstotliwościach 0,5-25 MHz dla stali i stopów, dla tworzyw sztucznych o częstotliwościach 25-250 kHz. Głowice powinny zostać tak dobra, aby spełnić wymogi założonych poziomów akceptacji. Fale ultradźwiękowe są drganiami mechanicznymi pośród położenia równowagi cząstek materiału, w którym się rozchodzą. Aby uzyskać wyniki niezależne od miejsca badania, czasu badania i w pewnym stopniu zastosowanej aparatury, konieczne jest posiadanie próbek wzorcowych do których można odnosić wskazanie uzyskane przy badaniach. Metodę ultradźwiękową można podzielić na kilka etapów:

pierwszy polega na wykryciu, lokalizacji oraz określeniu rozmiaru niezgodności,
drugi lokalizację i wytyczenie rozmiaru niezgodności płaskich prostopadłych bądź skośnych do spoiny
trzeci określający informacje dodatkowe o niezgodnościach z dwóch wcześniejszych etapów.

Metody badań ultradźwiękowych

Wyróżniamy trzy metody badań ultradźwiękowych:

– metoda echa – polega na nadawaniu fal ultradźwiękowych i ich odbiorze po odbiciu od nieciągłości w materiale, lub od powierzchni ograniczających. Nadawanie impulsów fal ultradźwiękowych odbywa się za pomocą głowicy, która wytwarza sygnał, składający się z kilku drgań o określonej częstotliwości. Czas trwania tego sygnału, zwany szerokością lub długością impulsu, wynosi od kilku od kilkunastu mikrosekund. Wytworzona przez głowicę fala ultradźwiękowa rozchodzi się w badanym materiale i odbija od nieciągłości, względnie powierzchni otaczających, badanego przedmiotu. Po odbiciu fala ultradźwiękowa powraca do przetwornika i pobudza go do drgań, a te z kolei zamieniane są na impulsy elektryczne.
– metoda przepuszczania (metoda cienia) – za jej pomocą dokonuje się pomiaru amplitudy fali ultradźwiękowej za wadą materiałową. Ta forma badania UT wymaga wykorzystania dwóch głowic, pierwsza z nich jest nadawcą jej zadaniem jest wytwarzanie fal ultradźwiękowych, druga odbiorcza ma za zadanie wyłapywać sygnał po jego przejściu przez badany materiał. W przypadku wystąpienia defektu w badanym elemencie, powodują obniżenie energii fal ultradźwiękowych jakie docierają do głowicy odbiorczej. Przy badaniu metodą przepuszczania głowice są zawsze umieszczane po przeciwnych stornach wady.
– metoda rezonansu – zjawisko rezonansu zachodzi wtedy, gdy grubość badanego elementu jest całkowitą wielokrotnością połowy długości fali. Aby w badanym materiale utworzyła się fala stojąca i aby wystąpił tez. Rezonans grubościowy, ścianki przedmiotu muszą być równoległe. Metoda rezonansowa znalazła zastosowanie do pomiaru grubości, za jej pomocą udaje się również znaleźć rozwarstwienia.

Jedną z form badań ultradźwiękowych jest pomiar grubości powłok jako wyznaczenie czasu przejścia fali ultradźwiękowej przez określoną grubość .

Przebieg badania ultradźwiękowego UT spoin

Podstawowym założeniem badania ultradźwiękowego jest wyznaczenia takiej powierzchni badania, aby móc w pełni objąć badaniem całą objętości spoiny. Podczas badania drganiami mechanicznymi fala ultradźwiękowa wprowadzona jest impulsowo do badanego materiału, przy pomocy głowicy aparatu ultradźwiękowego, które można sklasyfikować w zależności od rodzaju zastosowanego odbiornika, rodzaju odbieranych i wysyłanych fal ultradźwiękowych, metody tworzenia fal ultradźwiękowych, jak również typu głowic. Istotne jest zapewnienie prawidłowego sprzężenia akustycznego pomiędzy głowicą, a materiałem w tym celu zaleca się stosowanie środka sprzęgającego ułatwionego wprowadzenie wiązki ultradźwiękowej do badanego elementu. Fala rozchodząca się po danym obiekcie daje sygnał przepuszczalny lub odbity od powierzchni czy też nierówności. Po czym wraca do głowicy i przetwarzany jest w pamięci komputera połączonego z defektoskopem, informują o czasie przejścia fali i amplitudzie. Technika badań ultradźwiękowych może być zautomatyzowana, półautomatyczna lub ręczna, ale może też wykorzystywać przeszukiwanie całkowite, bezkontaktowe lub zanurzeniowe. Wymagania jakościowe stawiane złączom spawanym podczas badania UT powiązane są przede wszystkim z użytym materiałem wyrobu, metodą spawania oraz warunkami eksploatacji. W celu uwzględnia wszystkich tych wymagań norma PN-EN ISO 17640 opisuje cztery poziomy badania (A, B, C i D). Poprzez zwiększenie pokrycia obszaru badania np. ilości poszukiwań czy obróbką powierzchni uzyskuje się narastająco, od poziomu badania A do poziomu badania C zwiększone prawdopodobieństwo wykrywania. Poziom badania D można uzgodnić dla zastosowań specjalnych. Obowiązuje wówczas pisemna instrukcja badania, która powinna uwzględniać ogólne wymagania niniejszej normy.

Efektywność i niższy koszt badań ultradźwiękowych

Dobór techniki uzależniony jest od sposobów połączenia. Odczytanie i ocena wyników dotyczących rodzaju oraz rozmiaru niezgodności określana jest na podstawie amplitudy echa, a także lokalizacji i otoczenia samej niezgodności. Do jednej z najważniejszych badań ultradźwiękowych jest dokładne pozycjonowanie wady w przestrzeni materiału i duża wykrywalność wad krytycznych w spoinach i materiale. Badania metodą ultradźwiękową dają lepsze efekty niż badania radiograficzne. Ten rodzaj badania NDT charakteryzuje się również krótszym czasem i niższym kosztem realizacji jak również w przeciwieństwie do badań radiograficznych nie ma potrzeby wydzielania strefy wokół miejsca wykonywania badań.

Cechy badań UT ultradźwiękowych

– badanie objętościowe
– dokładność otrzymywanych wyników
– odczyt badania otrzymywany na bieżąco
– brak konieczności wyznaczania strefy wokół badanego elementu
– wymaga dobrze przygotowanej powierzchni do badań

Zastosowanie badania ultradźwiękowego

Nasza firma realizuje badania ultradźwiękowe dla złączy spawanych, odlewów, odkuwek, prętów, rur, wyrobów płaskich jak również w celu pomiaru grubości materiałów.