Ultraljudstestning




Ett exempel på ultraljudstestning (UT) på bladrötter på en V2500 IAE - flygmotor . Steg 1 : UT-sonden placeras på roten av bladen för att inspekteras med hjälp av ett speciellt boreskopverktyg (videosond). Steg 2 : Instrumentinställningar matas in. Steg 3 : Sonden skannas över bladroten. I detta fall indikerar en indikation (topp i data) genom den röda linjen (eller grinden) ett bra blad; en indikation till vänster om det området indikerar en spricka.
Principen för ultraljudstestning. VÄNSTER: En sond skickar en ljudvåg in i ett testmaterial. Det finns två indikationer, en från sondens initiala puls och den andra på grund av det bakre väggekot. HÖGER: En defekt skapar den tredje indikationen och minskar samtidigt amplituden på bakväggindikeringen. Defektens djup bestäms av förhållandet D / E p

Ultraljudstestning ( UT ) är en familj av oförstörande testtekniker baserade på utbredningen av ultraljudsvågor i föremålet eller materialet som testas. I de flesta vanliga UT-tillämpningar sänds mycket korta ultraljudspulsvågor med centrumfrekvenser från 0,1-15 MHz, och ibland upp till 50 MHz, in i material för att upptäcka inre brister eller för att karakterisera material. Ett vanligt exempel är ultraljudstjockleksmätning , som testar tjockleken på testobjektet, till exempel för att övervaka rörledningskorrosion .

Ultraljudstestning utförs ofta på stål och andra metaller och legeringar, men det kan också användas på betong , trä och kompositer, om än med mindre upplösning. Det används i många industrier inklusive stål- och aluminiumkonstruktion, metallurgi, tillverkning, flyg- , bil- och andra transportsektorer .

Historia

De första försöken att använda ultraljudstestning för att upptäcka brister i fast material inträffade på 1930-talet. Den 27 maj 1940 ansöker den amerikanska forskaren Dr. Floyd Firestone vid University of Michigan om ett patent på amerikansk uppfinning för den första praktiska ultraljudstestmetoden. Patentet beviljades den 21 april 1942 som US-patent nr 2 280 226, med titeln "Flaw Detecting Device and Measuring Instrument". Utdrag från de två första styckena i patentet för denna helt nya oförstörande testmetod beskriver kortfattat grunderna för sådan ultraljudstestning. "Min uppfinning hänför sig till en anordning för att detektera närvaron av inhomogeniteter av densitet eller elasticitet i material. Till exempel om ett gjutgods har ett hål eller en spricka i sig, tillåter min anordning närvaron av bristen att upptäckas och dess position lokaliseras, även om felet helt och hållet ligger inom gjutgodset och ingen del av det sträcker sig ut till ytan... Den allmänna principen för min enhet består av att skicka högfrekventa vibrationer in i den del som ska inspekteras, och bestämningen av tidsintervallen för ankomsten av de direkta och reflekterade vibrationerna vid en eller flera stationer på delens yta."

James F. McNulty (amerikansk radioingenjör) från Automation Industries, Inc., då, i El Segundo, Kalifornien, en tidig förbättring av de många bristerna och gränserna för denna och andra oförstörande testmetoder, undervisar mer i detalj om ultraljudstestning i sin US-patent 3 260 105 (ansökan inlämnad 21 december 1962, beviljad 12 juli 1966, med titeln "Ultrasonic Testing Apparatus and Method") att "Ultraljudstestning utförs i princip genom att på en piezoelektrisk kristallomvandlare applicera periodiska elektriska pulser av . Kristallen vibrerar vid ultraljudsfrekvensen och är mekaniskt kopplad till ytan på det prov som ska testas. Denna koppling kan åstadkommas genom nedsänkning av både givaren och provet i en vätskekropp eller genom faktisk kontakt genom en tunn film av vätska såsom olja. Ultraljudsvibrationerna passerar genom provet och reflekteras av eventuella diskontinuiteter som kan påträffas. Ekopulserna som reflekteras tas emot av samma eller av en annan givare och omvandlas till elektriska signaler som indikerar förekomsten av defekten." För att karakterisera mikrostrukturella egenskaper i de tidiga stadierna av trötthet eller krypskador, bör mer avancerade olinjära ultraljudstester användas. Dessa olinjära metoder är baserade på det faktum att en intensiv ultraljudsvåg blir förvrängd eftersom den möter mikroskador i materialet. Intensiteten av distorsion är korrelerad med graden av skada. Denna intensitet kan kvantifieras med den akustiska olinjäritetsparametern (β). β är relaterat till första och andra harmoniska amplituder. Dessa amplituder kan mätas genom harmonisk nedbrytning av ultraljudssignalen genom snabb Fourier-transformation eller wavelet-transformation.

Hur det fungerar

På en byggarbetsplats testar en tekniker en rörledningssvets för defekter med hjälp av ett ultraljudsfasad array - instrument. Skannern, som består av en ram med magnetiska hjul, håller sonden i kontakt med röret med en fjäder. Det våta området är ultraljudskopplingen som låter ljudet passera in i rörväggen.
Icke-förstörande testning av en svängaxel som visar splinesprickor

Vid ultraljudstestning förs en ultraljudsgivare ansluten till en diagnostisk maskin över föremålet som ska inspekteras. Givaren är typiskt separerad från testobjektet med ett kopplingsmedel såsom en gel, olja eller vatten, som vid nedsänkningstestning. När ultraljudstestning utförs med en elektromagnetisk akustisk omvandlare (EMAT) krävs dock inte användning av kopplingsmedel.

Det finns två metoder för att ta emot ultraljudsvågformen: reflektion och dämpning . I reflektionsläge (eller pulseko) utför givaren både sändning och mottagning av de pulsade vågorna när "ljudet" reflekteras tillbaka till enheten. Reflekterat ultraljud kommer från ett gränssnitt, såsom objektets bakvägg eller från en ofullkomlighet i objektet. Diagnosmaskinen visar dessa resultat i form av en signal med en amplitud som representerar reflektionens intensitet och avståndet, som representerar reflektionens ankomsttid . I dämpningsläge (eller genomsändning) skickar en sändare ultraljud genom en yta, och en separat mottagare upptäcker mängden som har nått den på en annan yta efter att ha färdats genom mediet. Ofullkomligheter eller andra förhållanden i utrymmet mellan sändaren och mottagaren minskar mängden ljud som sänds, vilket avslöjar deras närvaro. Användning av kopplingsmedlet ökar effektiviteten i processen genom att minska förlusterna i ultraljudsvågenergin på grund av separation mellan ytorna.

Funktioner

Fördelar

  1. Hög penetreringskraft, vilket möjliggör upptäckt av brister djupt i delen.
  2. Hög känslighet, tillåter detektering av extremt små brister.
  3. Större noggrannhet än andra oförstörande metoder för att bestämma djupet på inre defekter och tjockleken på delar med parallella ytor.
  4. Viss förmåga att uppskatta storleken, orienteringen, formen och arten av defekter.
  5. Viss förmåga att uppskatta strukturen hos legeringar av komponenter med olika akustiska egenskaper
  6. Ofarligt för verksamheten eller för närliggande personal och har ingen effekt på utrustning och material i närheten.
  7. Kapabel för bärbar eller högautomatiserad drift.
  8. Resultaten är omedelbara. Därför kan beslut fattas på plats.
  9. Den behöver bara komma åt en yta på produkten som inspekteras.

Nackdelar

  1. Manuell drift kräver noggrann uppmärksamhet av erfarna tekniker. Givarna uppmärksammar både normal struktur hos vissa material, tolererbara anomalier hos andra prover (båda kallade "brus") och för fel däri som är tillräckligt allvarliga för att äventyra provets integritet. Dessa signaler måste särskiljas av en skicklig tekniker, vilket eventuellt kräver uppföljning med andra oförstörande testmetoder.
  2. Omfattande teknisk kunskap krävs för utveckling av inspektionsrutiner.
  3. Delar som är grova, oregelbundna i formen, mycket små eller tunna eller inte homogena är svåra att inspektera.
  4. Ytan måste förberedas genom att rengöra och ta bort lös glödskal, färg etc., även om färg som är ordentligt bunden till en yta inte behöver tas bort.
  5. Koplanteringar behövs för att ge effektiv överföring av ultraljudsvågsenergi mellan givare och delar som inspekteras om inte en beröringsfri teknik används. Beröringsfria tekniker inkluderar laser och elektromagnetiska akustiska givare ( EMAT ).
  6. Utrustning kan vara dyrt
  7. Kräver referensstandarder och kalibrering

Standarder

International Organization for Standardization (ISO)
  • ISO 2400: Icke-förstörande testning - Ultraljudstestning - Specifikation för kalibreringsblock nr 1 ( 2012)
  • ISO 7963: Icke-förstörande testning — Ultraljudstestning — Specifikation för kalibreringsblock nr 2 ( 2006)
  • ISO 10863: Icke-förstörande provning av svetsar -- Ultraljudstestning -- Användning av diffraktionsteknik (TOFD) ( 2011)
  • ISO 11666: Icke-förstörande provning av svetsar — ​​Ultraljudsprovning — Acceptansnivåer ( 2010)
  • ISO 16809: Icke-förstörande testning -- Ultraljudstjockleksmätning (2012)
  • ISO 16831: Icke-förstörande testning -- Ultraljudstestning -- Karakterisering och verifiering av utrustning för mätning av ultraljudstjocklek ( 2012)
  • ISO 17640: Icke-förstörande provning av svetsar - Ultraljudstestning - Tekniker, testnivåer och bedömning ( 2010)
  • ISO 22825, Icke-förstörande provning av svetsar - Ultraljudsprovning - Provning av svetsar i austenitiska stål och nickelbaserade legeringar ( 2012)
  • ISO 5577: Icke-förstörande testning -- Ultraljudsinspektion -- Ordförråd ( 2000)
Europeiska standardiseringskommittén (CEN)
  • EN 583, Icke-förstörande provning - Ultraljudsundersökning
  • EN 1330-4, Oförstörande testning - Terminologi - Del 4: Termer som används vid ultraljudstestning
  • EN 12668-1, Icke-förstörande testning - Karakterisering och verifiering av ultraljudsundersökningsutrustning - Del 1: Instrument
  • EN 12668-2, Icke-förstörande testning - Karakterisering och verifiering av ultraljudsundersökningsutrustning - Del 2: Sonder
  • EN 12668-3, Icke-förstörande testning - Karakterisering och verifiering av ultraljudsundersökningsutrustning - Del 3: Kombinerad utrustning
  • EN 12680, Grundläggande - Ultraljudsundersökning
  • EN 14127, Icke-förstörande testning - Ultraljudstjockleksmätning

(Obs: En del av CEN-standarderna i Tyskland accepteras som DIN EN, i Tjeckien som CSN EN.)

Se även

Vidare läsning

  •   Albert S. Birks, Robert E. Green, Jr., tekniska redaktörer; Paul McIntire, redaktör. Ultraljudstestning , 2nd ed. Columbus, OH: American Society for Nodestructive Testing , 1991. ISBN 0-931403-04-9 .
  •   Josef Krautkrämer, Herbert Krautkrämer. Ultraljudsprovning av material , 4:e full rev. ed. Berlin; New York: Springer-Verlag, 1990. ISBN 3-540-51231-4 .
  • JC Drury. Ultrasonic Flaw Detection for Technicians , 3:e upplagan, Storbritannien: Silverwing Ltd. 2004. (Se kapitel 1 Arkiverad 2006-10-17 på Wayback Machine online (PDF, 61 kB)).
  • Nodestructive Testing Handbook, tredje upplagan: Volym 7, Ultrasonic Testing. Columbus, OH: American Society for Nodestructive Testing.
  • Detektering och lokalisering av defekter i elektroniska enheter med hjälp av scanning ultraljudsmikroskopi och wavelet-transformmätning, volym 31, nummer 2, mars 2002, sid 77–91, L. Angrisani, L. Bechou, D. Dallet, P. Daponte, Y. Ousten
  •   Charles Hellier (2003). "Kapitel 7 - Ultraljudstestning". Handbok för oförstörande utvärdering . McGraw-Hill. ISBN 978-0-07-028121-9 .
Hämtad från " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Ultrasonic_testing&oldid=1128038562 "