Austenit, który rozprasza wiązkę
Stal austenityczna jest materiałem, na którym klasyczne badanie ultradźwiękowe zawodzi. Gruboziarnista i anizotropowa struktura powoduje silne tłumienie i rozpraszanie fali, a w samej spoinie dendryty ukierunkowane zgodnie z krzepnięciem odchylają wiązkę od zakładanego kierunku. Efektem jest wysoki szum strukturalny, w którym rzeczywiste wskazanie łatwo przeoczyć, oraz błędy w określaniu położenia niezgodności.
Dlatego odbiory prowadzi się zwykle radiografią. To rozwiązanie skuteczne, ale kosztowne czasowo: każda ekspozycja wymaga wygrodzenia strefy ochronnej, a między naświetleniem a oceną stoi obróbka i transport błon. Radiografia ma też ograniczenie merytoryczne. Wady płaskie, zwłaszcza przyklejenia brzegowe, są na radiogramie widoczne tylko wtedy, gdy wiązka trafi w płaszczyznę wady pod odpowiednim kątem. A to właśnie ten typ niezgodności ma największe znaczenie dla wytrzymałości złącza.
Skaner Phased Array zamontowany na obwodowej spoinie rurociągu. Fot. ULTRARENT
Głowica dobrana do materiału
Phased Array (PAUT) wykorzystuje głowicę wieloelementową, w której impulsy wyzwalane są z kontrolowanymi opóźnieniami. Wiązka jest sterowana elektronicznie i w jednym przejściu pokrywa zakres kątów, na przykład od 40° do 75°, a wynik zapisywany jest w całości w postaci cyfrowej. Sama technika nie rozwiązuje jednak problemu austenitu. Kluczowy jest dobór głowicy.
W jednej z realizacji odbiór obejmował 70 złączy spawanych rurociągów technologicznych ze stali AISI 316L (1.4404) o średnicach DN300 do DN600 i grubości ścianki od 5 do 8 mm. Badania przeprowadzono według PN-EN ISO 13588, uzupełnionej normą PN-EN ISO 22825, dedykowaną badaniom ultradźwiękowym złączy ze stali austenitycznych i stopów niklu. Zastosowano defektoskop OmniScan X3 i liniową głowicę podwójną, nadawczo-odbiorczą, na fale podłużne, z 32 elementami w układzie 16 nadawczych i 16 odbiorczych.
Ten wybór wynika wprost z właściwości materiału. Fale podłużne ulegają w austenicie znacznie mniejszemu tłumieniu i rozpraszaniu niż fale poprzeczne, a rozdzielenie elementów nadawczych i odbiorczych skutecznie tłumi szum strukturalny. Razem daje to obraz, na którym rzeczywiste wskazania da się odróżnić od tła.
Walidacja przed badaniem odbiorowym
Zanim technika trafiła na obiekt, przeprowadzono walidację na próbce referencyjnej odwzorowującej rzeczywiste złącze, z otworkami rozmieszczonymi w przekroju spoiny oraz nacięciami od strony lica i grani. Pozwoliło to potwierdzić wykrywalność w całym przekroju, ustawić czułość i upewnić się, że przyjęta konfiguracja wykrywa wady zarówno przypowierzchniowe, jak i w grani.
Defektoskop Phased Array podczas badania spoiny rurociągu w terenie. Fot. ULTRARENT
Efekty: dwa razy szybciej i z wykrytymi wadami płaskimi
Kontrola 70 złączy przebiegła dwukrotnie szybciej niż przy badaniach radiograficznych. Wyniki trafiały do oceny cyfrowo, bezpośrednio po skanowaniu, bez obróbki błon. Nie trzeba było wyznaczać stref ochronnych ani wstrzymywać prac w otoczeniu. Niezgodności wykryto w 7% złączy, głównie przyklejenia brzegowe i braki pełnego przetopu, czyli dokładnie te wady, które radiografia może przeoczyć. Szczegóły opisuje opis realizacji.
Zapis, do którego można wrócić
Pełny zapis cyfrowy badania PAUT ma też znaczenie dla eksploatacji. Dane ze skanowania można archiwizować i analizować ponownie po latach, bez ponownego dostępu do elementu. Przy przeglądach okresowych pozwala to porównać stan wskazania z poprzednim badaniem i ocenić, czy niezgodność się rozwija. Raport zawiera nie tylko wniosek, ale też surowe dane, które można niezależnie zweryfikować.
O co pytać przy zamawianiu badań spoin austenitycznych
-
Czy technika jest zgodna z PN-EN ISO 22825, a nie tylko z ogólną normą dla PAUT?
-
Jaka głowica zostanie użyta i czy pracuje na falach podłużnych?
-
Czy przed badaniem przewidziano walidację na próbce referencyjnej?
-
Jaka norma określa kryteria akceptacji (dla PAUT najczęściej PN-EN ISO 19285)?
-
Czy personel ma certyfikat według PN-EN ISO 9712 na poziomie 2 lub 3?
Więcej o metodzie, normach i zakresie zastosowań: badania ultradźwiękowe Phased Array.
