Byultrarent

Badania PMI

PMI (Positive Metal Indentification) to jedna z metod zaliczanym do  badań nieniszczących pozwalająca na identyfikację stopów metali na podstawie ich składu chemicznego. Badania PMI pozwalają na zweryfikowanie jakości stosowanego materiału pod kątem jego odporności na wysokie temperatury, właściwości antykorozyjnych, spawalności i innych właściwości użytkowych. Ma to kluczowe znaczenie podczas zapewniania bezpieczeństwa wielu urządzeń i instalacji, szczególnie tych pracujących na parametrach niebezpiecznych czyli wysokich ciśnieniach, temperaturach oraz transportujących i przetwarzających czynniki łatwopalne, trujące i toksyczne.

Ponieważ wymagania wielu branż przemysłowych nieustannie się zwiększają zapotrzebowanie na badania PMI stale rośnie.

Metoda PMI to jedna z metod nieniszczących pozwalająca  na wykonanie badań w terenie dzięki zastosowaniu przenośnych analizatorów o niewielkich gabarytach. Oczywiście badania można wykonać w warunkach laboratoryjnych na bardziej rozbudowanych spektrometrach.

Natomiast z powodu nieustannego rozwoju technologii przenośne analizatory w większości przypadków spełniają wszystkie potrzebne wymogi a ich zastosowanie jest wystarczające.

Jak wygląda badanie ?

Jak pisałem już wcześniej badania PMI opierają się na analizie stopów metali oraz ich identyfikacji na podstawie składu chemicznego. Metoda jest zaliczana do grupy badań nieniszczących ponieważ badanie nie wymaga przygotowania specjalnych próbek do badań czyli uszkodzenia badanego materiału. 

Wyniki pomiarów są przedstawienie w postaci procentowego stężenia pierwiastków. Wiele spektrometrów oferuje automatyczne dopasowanie dokładnego gatunku badanego materiału. Metoda jest prosta, daje bardzo jednoznaczne wyniki. A to wszystko można osiągnąć w zaledwie kilka sekund. Sama obsługa nowoczesnych, cyfrowych spektrometrów również nie stanowi problemów dla przeciętnego kontrolera.

Spektrometry stosowane w badaniach PMI są dostępne w wielu różnych wariantach.

W jakim celu wykonuje się badania PMI ?

Specyfikację i wymogi materiałów stosowanych w przemyśle nieustannie się zmieniają wraz z ciągłym rozwojem przemysłu. Przez to zapotrzebowanie na testy PMI staje się również coraz bardziej popularne. Ze względów ekonomicznych przestoje w zakładach produkcyjnych, rafineriach wykonywane są coraz rzadziej przez co od stosowanych materiałów wymaga się dłuższej żywotności. Dodatkowo rozwój metalurgii sprawił, że na budowach i w zakładach produkcyjnych stosuje się bardzo szeroką gamę materiałów, która są nie do odróżnienia gołym okiem.

Wielu inwestorów wymaga badań PMI n SWOICH Projektach po to aby potwierdzić stosowanie właściwych materiałów przez wykonawcę. Dodatkowo badania są w stanie potwierdzić skład chemiczny podany przez producenta materiału. Zamiast opierać się na certyfikatach dostarczanych przez wytwórcę badania PMI umożliwiają w sposób szybki ale również bardzo precyzyjny określenie rzeczywistego składu chemicznego materiału.

Dla wykonania popranego złącza spawanego bardzo istotne jest również zastosowanie odpowiedniego materiału dodatkowego. Badania PMI złączy spawanych są w stanie dostarczyć nam dokładnych informacji na temat składu chemicznego spoiny.

Świadomość stosowania badań PMI może przynieść szereg korzyści. Dokładne i kompleksowe inspekcje mogą przynieść szereg korzyści ekonomicznych w postaci dłuższych żywotności produktów oraz poprawić bezpieczeństwo poprzez zmniejszenie ryzyka wystąpienia wypadku.

Gdzie badania PMI są już powszechnie stosowane:

Badania PMI  są powszechnie stosowane w następujących obszarach przemysłowych:

• elektrownie jądrowe i konwencjonalne,
• rafinerie i zakłady chemiczne,
• do kontroli wyrobów takich jak: blachy, kolana, trójniki, kołnierze itp.,
• do badania odlewów,
• zbiorniki ciśnieniowe, zawory i inne odpowiedzialne komponenty,
• komponenty wykorzystywane w lotnictwie,
• sprzęt medyczny i spożywczy,

Wiele wypadków przemysłowych jest związanych z awariami integralności mechanicznej. Przykładami tego typu sytuacji są eksplozję i wycieki czynników wynikające w związku z występowaniem pęknięć korozji naprężeniowej oraz niewystarczająca wytrzymałość połączeń spawanych.

Najszersze zastosowanie badania Positive metal identyfication znajdują w energetyce i przemyśle naftowym. Wiele dużych firma wymaga aby każda rura, kolano, zawór, kołnierz oraz złącze spawane zostało skontrolowane za pomocą spektrometru. W przypadku badań złączy spawanych kontrola obejmuje skład chemiczny spoiny oraz SWC. Badania PMI są obecnie powszechnie stosowane na wielu poważnych inwestycjach w energetyce oraz przemyśle petrochemicznym.

Badania PMI znajdują coraz szersze zastosowanie w branży odlewnictwa. W przypadku odlewów o dużych gabarytach użycie przenośnego spektrometru jest bardzo pożądane ze względu na brak konieczności ich transportowania do laboratorium.

Globalizacja jest kolejnym czynnikiem zwiększającym zapotrzebowanie na badani PMI. Wielu nabywców ze względu na wiele czynników ekonomicznych decyduje się na zakup produktów z innego kraju a bardzo często nawet z innego kontynentu. Przenośmy spektrometr umożliwia nabywcy w szybki i łatwy sposób zweryfikowanie jakości otrzymanego produktu.

Ponieważ specyfikacje materiałów stosowanych w przemyśle są coraz bardziej szczegółowe zapotrzebowanie na testy PMI nieustannie rośnie na przestrzenni ostatnich lat.

Metody PMI

Istnieją dwie główne technologie stosowane do identyfikacji stopów w technice PMI – są to : fluorescencja  rentgenowska (XRF) oraz optyczna spektroskopia emisyjna (OES).

Spektrometry XRF w swoich analizach wykorzystują wiązkę promieniowania rentgenowskiego, a dokładnie wystawiają na jej działanie badany wyrób. Atomy materiałów, z którego wykonano przedmiot badań pochłaniają energię promieniowania rentgenowskiego, pozostają przez chwilę w stanie wzbudzenia po to by następnie wyemitować promieniowanie wtórne. Każdy pierwiastek chemiczny emituje promieniowanie rentgenowskie o innej energii. Za pomocą pomiaru intensywności i rodzaju emitowanego promieniowania wtórego, spektrometr może z łatwością przeprowadzić jakościową oraz ilościową składu chemicznego badanego materiału.

W przypadku techniki OES atomy również zostają wzbudzone, jednak energia potrzebna do do wykonania tej czynności pochodzi z iskry utworzonej pomiędzy badanym obszarem a specjalną elektrodą. W przypadku tej techniki energia iskry powoduje, że elektrony w badanym materiale emitują światło, które zostaje następnie w sposób jakościowy i ilościowy przeanalizowane przez spektrometr. Pomimo tego, że metoda OES jest uważana za metodę nieniszczącą, po wykonaniu badania na kontrolowanym materiale zostaje niewielki ślad spowodowany przez iskrę.

Wady i zalety obu technik

Zarówno jedna jak i druga technika ma swoje wady i zalety. Spektrometry XRF są łatwe w użyciu, posiadają małe gabaryty i lekką wagę a badana powierzchnia nie wymaga specjalnego przygotowania. Niestety posiadają ograniczenia co do liczby materiałów jakie są w stanie skontrolować. Dodatkowo pojawią się problem z  promieniowaniem rentgenowskim. Urządzenia generujące wiązkę promieniowania rentgenowskiego wymagają specjalnego pozwolenia uzyskanego od Państwowej Agencji Atomistyki.

Spektrometry OES posiadają większe gabaryty. W ich przypadku przygotowanie próbki do badań ma dużo większe znaczenie ale praktycznie nie posiadają ograniczeń co do zdolności analizowania pierwiastków znajdujących się w większości dostępnych metali. Spektrometr OES posiada przewagę podczas pomiarów pierwiastków lekkich takich jak węgiel i aluminium.

Podsumowanie:

Uważamy, że badania PMI to bardzo ciekawa, praktyczna oraz rozwojowa metoda badań NDT. Zapotrzebowanie na badania nieustannie się zwiększa. Głównymi zaletami metody jest szybkość i dokładność wykonywanych pomiarów.

Na przestrzeni ostatnich lat nastąpił również bardzo duży rozwój samych urządzeń do badań PMI. Dla przykładu – jeszcze 10 lat temu przenośne analizatory XRF ważyły 10 kilogramów i potrzebowały około 30 sekund na wykonanie pomiaru. Obecnie ze względu na znaczący rozwój technologii zminiaturyzowanych lamp rentgenowskich oraz elektroniki takie przyrządy mogą ważyć mniej niż 2 kilogramy i wykonać pomiar w mniej niż 5 sekund.

Na rysunku dostępne są również nowoczesne pakiety oprogramowania do analizy danych, ich łatwego przesyłania i drukowania. Urządzenia mogą komunikować się z komputerami bezprzewodowo.  Wiele przenośnych analizatorów najnowszej generacji pozwala osiągnąć wyniki pomiarów zbliżone dokładnością do urządzeń stacjonarnych jednak dodatkowo posiadają ogromną zaletę pozwalającą na pracę w terenie.

Byultrarent

BADANIA WIROPRĄDOWE

Badania wiroprądowe to jedna z metod badań nieniszczących wykorzystywana do wykrywania niezgodności powierzchniowych i podpowierzchniowych ze stali o różnych strukturach, miedzi, aluminium, tytanu, cyrkonu i innych stopów. Badania wiroprądowe są nazywa również metodą prądów wirowych.

Zasada działania metody prądów wirowych oparta jest na zjawisku indukcji magnetycznej. Powstające w badanym obiekcie prądy wirowe, wytwarzana są pod wpływem zmiennego pola magnetycznego, wytworzonego przez cewkę zasilaną zmiennym prądem o wysokiej częstotliwości – zazwyczaj od 10 do 120 MHZ. Wzbudzone w badanym materiale prądy wirowe, wytwarzają następnie zgodnie z regułą Lenza własne pole magnetycznego, które z kolei oddziaływuje na pierwotne pole cewki powodując powstawanie pola wypadkowego, zmieniającego własności elektryczne cewki.

Wszelkie zmiany przewodnictwa badanego elementu, takie jak niezgodności przypowierzchniowe, różnice grubości mają wpływ na wielkość otrzymanego prądu wirowego. Wszystkie zmiany są wykrywane za pomocą cewki pierwotnej lub cewki wtórnej detektora, stanowiąc jednocześnie podstawę działania techniki inspekcyjnej wykonywanej za pomocą prądów wirowych.

Z metodą prądów wirowych bezpośredni związek ma współczynnik przenikalności magnetycznej. Przenikalność określa stopień z jaką dany materiał może zostać namagnesowany. Przewodność materiały wpływa na głębokość penetracji podczas wykonywania inspekcji. W przypadku metali o wysokiej o wysokiej przenikalności magnetycznej następuje większy przepływ prądów wirowych oraz głębokość penetracji jest większa niż w przypadku metali takich jak miedz lub aluminium.

Głębokość penetracji w metodzie prądów wirowych można zmieniać również poprzez zmianę częstotliwości prądu przemiennego. Im niższa jest wartość częstotliwości tym większa jest głębokość penetracji. Dlatego prądy wirowe o wysokich częstotliwościach wykorzystywane są wyłącznie do wykrywania defektów powierzchniowych, a zakresy o częstotliwościach niskich do wykrywania defektów znajdujących się wewnątrz materiału. Niestety w momencie obniżenia częstotliwości zwiększamy głębokość obszaru przeszukiwania ale czułość badania ulega znacznemu pogorszeniu. Dlatego bardzo istotne jest aby dla każdego testu zoptymalizować częstotliwość aby uzyskać wymaganą głębokość i czułość badania.

Zalety badania prądami wirowymi:

– możliwość wykrycia niezgodności powierzchniowych oraz przypowierzchniowych o wielkości zaledwie 0,5 mm,

– możliwość wykonania badań bez konieczności usuwania  warstw farby i innych powłok zabezpieczających,

– możliwość badania powierzchni o podwyższonych temperaturach – metoda bezkontaktowa,

– możliwość kontrolowania elementów o bardzo złożonej geometrii,

– otrzymywanie wyników badania na bieżąco,

– przenośna i lekka aparatura badawcza,

– szybki czas przygotowania do badań – kontrolowane powierzchnie wymagają tylko nie wielkiego czyszczenia wstępnego,

– możliwość określenia przewodnictwa elektrycznego badanych elementów,

– duże możliwości dotyczące zautomatyzowania kontroli  wyrobów seryjnych takich jak koła zębate, rury, oraz inne podzespoły wykorzystywane w przemyśle lotniczym,

Ograniczenia badania wiroprądowego

– możliwość testowania wyłącznie elementów przewodzących strumień pola magnetycznego,

– zmienna głębokość penetracji,

– duża podatność na zmiany przenikalności magnetycznej – problem pojawia się w momencie badania złączy spawanych wykonanych w stali ferrytycznej. Przy zastosowaniu nowoczesnych defektoskopów oraz sondy o odpowiedniej konstrukcji można ten problem wyeliminować,

– brak możliwości wykrycia defektów zlokalizowanych równolegle do powierzchni badanego obiektu,

– problem z interpretację wskazań dla operatora posiadającego niewielkie doświadczenie.

Zastosowanie metody wiroprądowej:

Wykrywanie pęknięć

Metoda wiroprądowa może posiadać szerokie zastosowanie. Najczęściej technika jest wykorzystywana do wykrywania pęknięć oraz innych wad powierzchniowych.  Sprzęt do wykrywania pęknięć z wykorzystaniem metody prądów wirowych można podzielić na aparaturę o wysokiej częstotliwości do wykrywania pęknięć powierzchniowych występujących w materiałach żelaznych i nieżelaznych oraz na urządzenia o niskiej częstotliwości do wykrywania pęknięć podpowierzchniowych w materiałach nieżelaznych.

Wykrywanie pęknięć podpowierzchniowych w materiałach żelaznych jest możliwe ale dopiero w momencie doprowadzenia ich do stanu magnetycznego nasycenia. Jest to proces bardzo złożony i możliwy do wykonania tylko i wyłącznie w systemach zautomatyzowanych.

Badania wiroprądowe są natomiast bardzo skuteczne w przypadku wykrywania pęknięć powierzchniowych.  Wysokie częstotliwości rzędu 2 MHZ pozwalają na uzyskanie bardzo dobrej wykrywalności. Niestety sondy wykorzystywanego w tego typu badaniach są małe i skontrolowanie dużych powierzchni wymaga czasu.

Testowanie rur

Do kontrolowania rur, prętów oraz drutów za pomocą metody prądów wirowych wykorzystuje się zautomatyzowane systemy badawcze, pozwalające na kontrole z prędkością do 3 m/s.

Po dokonaniu kalibracji przez operatora za pomocą elementu wzorcowego inspekcja rur przebiega automatycznie usuwając z linii produkcyjnej wadliwe elementy lub oznaczając je za pomocą farby.

Niestety ze względu na efekty krawędziowe nie ma  możliwości testowania końcówek rur. Nie można również wykryć defektów powstałych w procesie wytłaczania, ponieważ pole prądów wirowych z otaczającej cewki ma zerowe natężenie w środku pręta.

Kontrola wymienników ciepła

Technika prądów wirowych jest powodzeniem stosowana do oceny stanu i żywotności rur wymienników ciepła szczególnie w przemyśle, energetycznym, petrochemicznym, chemicznym oraz chłodniczym.

Badania wiroprądowe pozawalają na wykrywanie korozji, wżerów, pęknięć, erozji i innych niezgodności występujących zarówno na powierzchni wewnętrznej jak i zewnętrznej rury.

Podczas badania sonda jest umieszczona wewnątrz rury i przesuwana przez całkowitą jej długość. Zaletą takich inspekcji jest możliwość wykrycia wszelkich usterek natychmiast oraz zgłoszenia wykrytych nieprawidłowości do przedstawiciela klienta.

Badania wiroprądowe połączeń spawanych

Defektoskopy wykorzystywane w metodzie prądów wirowych są w pewnych sytuacjach wykorzystywane do wykrywania pęknięć eksploatacyjnych w złączach spawanych. Metoda ma ogromną zaletę, której brakuje pozostałym metodom badań NDT. Mianowicie badania wiroprądowe umożliwiają wykonanie inspekcji przez warstwy farby.  Dzięki temu badania wiroprądowe połączeń spawanych cieszą się dużą popularnością w przemyśle offshorowym.

Badania wiroprądowe są często stosowane w połączeniu z innymi metodami badań nieniszczących takimi jak: badania magnetyczno-proszkowe lub badania ultradźwiękowe.

Metoda może być również z powodzeniem stosowana do badania połączeń spawanych ze stali nierdzewnej.

Pomiar grubości materiału i powłok

Ze względu na bardzo wysoką rozdzielczość badań prądami wirowymi w pobliżu powierzchni sprawia, że metoda ta jest bardzo przydatna do dokładnego pomiaru powłok, zarówno metalicznych jak i warstw farb naniesionych na metalowe podłoża.

Ponadto metodę prądów wirowych można zastosować do określenia grubości materiału oraz wykrywania wszelkich wycienień materiału spowodowanych oddziaływaniem korozji.

Przemysł lotniczy

Jak wiadomo, przemysł lotniczy to branża gdzie utrzymanie maksymalnej jakości jest niezbędne. W wielu przypadkach nie mamy możliwości zastosowania konwencjonalnych metod badawczych ze względu na różnorodność stosowanych materiałów konstrukcyjnych z których większość nie jest ferromagnetyczna. Metoda wiroprądowa w lotnictwie jest bardzo często wykorzystywana do kontrolowania miejsc  łączenia ze sobą kilku elementów czy innych punktach krytycznych.

Podsumowując

Testowanie prądami wirowymi jest niezwykle korzystną metodą inspekcyjną wykorzystywaną w przypadku kontroli materiałów pod kątem występowania wad powierzchniowych, pęknięć i innych defektów, dyskwalifikujących użytkowanie badanego wyrobu.

Dużym atutem metody jest możliwość badania zarówno materiałów paramagnetycznych jak i innych tworzysz sztucznych będących ferro- oraz paramagnetykami.

Operatorzy wykonujący badania powinni posiadać skomplikowaną wiedze na temat doboru właściwej sondy badawcze, która sprawdzi się w przypadku geometrii badanego elektrum.

Muszą również odpowiednio zinterpretować rodzaj wykrytej wady, jej wielość i lokalizację. Przede wszystkim należy w sposób prawidłowy wyeliminować wszystkie wskazania pozorne.

Wykwalifikowany operator musi być w stanie dobrać odpowiednią częstotliwość badania aby osiągnąć odpowiedni kompromis pomiędzy głębokością badania a wykrywalnością.

Pomimo swoich ograniczeń badania wiroprądowe są wypróbowaną i sprawdzoną metodą, która zapewnia bardzo dobre efekty  w wykrywaniu małych, drobnych pęknięć oraz pozostałych niewidocznych gołym okiem wad.

Ponadto aparatura badawcza jest przenośna dzięki czemu nie ma problemu z wykonywaniem badań w trudnodostępnych warunkach.

Badania wiroprądowe umożliwiają kontrole dużych powierzchni i elementów i bardzo krótkim czasie.

Byultrarent

Badanie Twardości HT

Badania twardości to bardzo szybka i stosunkowo niedroga metoda badań nieniszczących służąca na sprawdzeniu twardości badanego materiału oraz określeniu jego przydatności do zamierzonego zastosowania. Badanie twardości doskonale sprawdza się w wielu branżach przemysłowych.

Czym jest twardość HT ?

Najbardziej prostą i powszechnie stosowaną definicją twardości jest odpornością materiału na trwałe odkształcenie plastyczne. Twardość jest cechą materiału oraz jego podstawową własnością fizyczną i jest określona jako pomiar głębokości wgniecenia w badany materiał.

Mówiąc prościej, używając określonej wartości siły (obciążenia) oraz odpowiedniego wgłębnika wykonujemy odcisk w badanym materiale. Im mniejsze wgłębienie otrzymamy tym twardszy jest nasz materiał. Wartość twardości określa jest poprzez pomiar głębokości lub powierzchni otrzymanego za pomocą jednej z dostępnych metod pomiarowych odcisku.

Dostarczone podczas badania informacje mają ogromne znaczenie  w przypadku większości gałęzi przemysłu. Określenie właściwości materiału zapewnia cenny wgląd w ich trwałość, wytrzymałość, elastyczność i możliwości zastosowania określonych komponentów oraz materiałów. Informacje uzyskane podczas badania twardości pozwalają na skontrolowanie spawanych oraz obrabianych termicznie materiałów oraz upewnieniu się, że procesy te zostały wykonane w sposób prawidłowy. Jak wiadomo wraz ze wzrostem twardość, właściwości plastyczne materiałów ulegają znacznemu pogorszeniu. Dodatkowo wzrost twardości powoduje również obniżenie udarność materiału – ma to bardzo kluczowe znaczenie szczególnie w obniżonych temperaturach. Element staje się twardy ale bardziej podatny na pękanie. Niepożądane zwiększenie twardości może świadczyć również o przegrzaniu materiału podczas spawania oraz zastosowaniu zbyt dużej energii liniowej.

Badanie twardości jest obecnie popularną, szeroko stosowaną formą badania materiałów. Test jest stosunkowo łatwy do wykonania, zwykle minimalnie lub całkowicie nieniszczący a przenośne mierniki twardości dostępne na rynku są stosunkowo tanie w porównaniu innymi rodzajami aparatury badawczej stosowanej w badaniach nieniszczących. Dodatkowo obecnie nie jest problemem wykonanie badania bezpośrednio na elemencie.

Badania twardości są wykorzystywane w następujących branżach

W Jakim celu wykonuje się badanie twardości:

Przede wszystkim w celu charakterystyki badanego materiału:

• aby sprawdzić czy spełniony został warunek dotyczący dopuszczalnej twardości badanego materiału,
• aby sprawdzić czy materiał uległ podhartowaniu,
• aby potwierdzić poprawność parametrów spawania, zgrzewania lub innego procesu spajania (np. w przypadku kwalifikowania technologii spajania),
• badanie twardości można również stosować do określenia przewidywanej wytrzymałości na rozciąganie.

Badania HT można również stosować w celu potwierdzenia stosowania danego materiału zgodnie z przeznaczeniem.

Aparatura pomiarowa stosowana w badaniach:

Twardościomierze przenośne

W ciągu ostatnich lat znacząco wzrósł popyt na stosowanie twardościomierzy przenośnych. Wynika to z faktu, że producenci kładą coraz większy nacisk na testowanie elementów w trakcie procesu produkcyjnego- np. na budowie lub warsztacie. Pomimo tego, że przenośne twardościomierze nie są w stanie zastąpić urządzeń mobilnych w każdym przypadku są one bardzo ciekawą alternatywą ze względu na swoją mobilność.

Przenośne twardościomierze są znacznie mniejsze, lżejsze i bardziej kompaktowe.  Ich dużą zaletą jest fakt, że kontroler nie musi pobierać z elementu próbek do wykonania pomiaru. Dlatego są dużo bardziej praktyczne i mogą być stosowane do kontroli elementów gotowych oraz urządzeń będących w trakcie eksploatacji.

W jakich branżach stosuje się badania twardości ?

• energetyka,
• lotnictwo,
• przemysł petrochemiczny,
• motoryzacja,
• przemysł offshore.

Metody badania twardości HT.

Podczas wyboru odpowiedniej metody pomiaru twardości należy uwzględnić następujące czynniki:

• rodzaj badanego materiału,
• rozmiar badanego przedmiotu,
• grubość badanego elementu,
• wybór odpowiedniej skali badania,
• kształt badanego elementu,
• oraz rodzaj przyrządu pomiarowego jaki mamy możliwość zastosować.

Test Twardości Brinella

Test twardości Brinnella jest jednym z najczęściej wykorzystywanych pomiarów twardości polega na przykładaniu do badanego materiału siły z wykorzystaniem  kulki wykonanej z węglika wolframu. Średnica kulki może wynosić 1, 2,5, 5 lub 10 mm a czas przyłożenia od 10 s dla stali do 60 dla miękkich stopów. Po wykonaniu odcisku następuje usunięcie obciążenia a następnie pomiar średnicy otrzymanego wgłębienia.  Twardość zostaje następnie wyznaczona za pomocą specjalnego wzoru.

Metoda Brinella jest zwykle stosowana do testowania stopów aluminium i miedzy z wykorzystaniem niższego zakresu dopuszczalnej siły oraz stali i żeliwa przy większym zakresie.

Test twardości Rockwella

W przypadku badania twardości z wykorzystaniem skali Rockwella narzędziem pomiarowym jest stalowa kulka lub diamentowy wgłębnik w kształcie stożka. Podczas wykonywania testu pierwotnie na powierzchni badanego materiału przyłożone zostaje obciążenie wstępne w ceku ustalenia zerowego punktu odniesienia. Następnie przyłożone zostaje główne obciążenie, które jest otrzymywane przez wymagany czas. Po upływie kilku sekund wartość obciążenia wraca do wartości wstępnej.  Wynikiem pomiaru ustalany jest na podstawie różnicy głębokości od położenia zerowego punktu odniesienia do położenia wgłębnika w momencie maksymalnego obciążenia.

W przypadku badania twardości za pomocą metody Rockwella w wyniki badań otrzymuje się szybko i bezpośrednio bez konieczności wykonywania dodatkowych pomiarów wymiarów.

Procedura wykonania całego testu trwa zaledwie od kilku do kilkunastu sekund.

Najpopularniejszym typem wgłębnika jest diamentowy stożek, szlifowany pod kątem 120 stopni, który wykorzystuje się do badania stali. Materiały o mniejszej twardości badanie się za pomocą kulek z węglika wolframu.

Test Knoopa/Vickersa

Badanie mikro oraz makrotwardości powszechnie określane jako badanie Knoopa lub Vickersa jest wykonywane przez wciśniecie wgłębnika o określonej geometrii w badaną powierzchnię. W przeciwieństwie do testów Rockwella oraz Brinella w metodzie Knoopa lub Vickersa stosuje się stałą wartość siły wykorzystywanej podczas badania. Otrzymany podczas badania odcisk jest następnie mierzony za pomocą mikroskopu o dużej mocy lub automatycznego oprogramowania pomiarowego.

Ultradźwiękowy pomiar twardości.

W technice tej wykorzystuje się twardościomierze ultradźwiękowe. Technika w trakcie pomiaru wykorzystuje fale ultradźwiękowe i jest całkowicie nieinwazyjna. Może być wykorzystywana do pomiaru zarówno materiałów metalowych jak i niemetali takich jak beton czy cegły. Dużym plusem techniki jest mobilność aparatury pomiarowej Istnieją dwa rodzaje wykonania pomiaru – technika kontraktowa i zanurzeniowa.  Technika kontaktowa umożliwia badanie dużych elementów, których transportowanie jest utrudnione lub niemożliwe. Technika zanurzeniowa natomiast polega na kontroli elementu zanurzone w cieczy w celu uzyskania lepszego sprzężenia dla fali ultradźwiękowej. Technika jest dużo bardziej czuła i dokładna.

Wybór najlepszej metody badania twardości

Wybór odpowiedniej metody twardości zależy przede wszystkim od rodzaju badanego materiału a dokładniej jego struktury oraz od wielkości badanych elementów a także ich stanu. Jak pisaliśmy na początku artykułu – podczas badania twardości dokonujemy wgniecenia wgłębnika do badanego materiału. Podczas wykonywania testu elementów szorstkich oraz niejednorodnych konieczne jest zastosowanie większej siły niż w przypadku materiału gładkiego oraz o strukturze jednorodnej. Oprócz wymienionych czynników przy wyborze odpowiedniej metody badania twardości należy uwzględnić wymagania podane w normach branżowych oraz wytyczne klienta.

Każda z metod badania twardości posiada zarówno swoje wady jak i zalety.

Podczas wyboru metody badania twardości należy wziąć pod uwagę:

• rodzaj badanego materiału,
• wymagania norm i przepisów,
• przybliżoną twardość badanego materiału,
• strukturę badanego materiału,
• rozmiar kontrolowanego elementu,
• miejsce przeprowadzania kontroli,
• liczbę próbek do zbadania,
• wymaganą dokładność.

Jak zapewnić dokładność i powtarzalność podczas badania twardości

Prawidłowe wykonanie badania twardości wymaga starannego przygotowania powierzchni. Dodatkowo należy nieustannie kontrolować cały przebieg badania twardości.

Czynniki wpływające na badanie twardości

Na wyniki testów twardości wpływa wiele czynników. Zgodnie z ogólną zasadą, im mniejsze obciążenie stosujmy podczas badania twardości, tym więcej czynników należy kontrolować aby zapewnić jego dokładność.

Oto kilka najważniejszych czynników, które należy wziąć pod uwagę aby zapewnić dokładny przebieg badania:

• monitorowanie czynników środowiskowych takich jak oświetlenie, temperatura, wilgotność raz możliwość występowania zanieczyszczeń w obszarze badania,
• kontrola poprawnego zamocowania urządzenia badawczego,
• kontrola poprawnego zamocowania badanej próbki,
• sprawdzanie ustawienia wgłębnika – powinien on znajdować się w położeniu prostopadłym do badanej powierzchni,
• regularna kalibracja oraz kontrola stanu urządzenia badawczego.

https://www.struers.com/en/Knowledge/Hardness-testing#hardness-testing-how-to

Byultrarent

Badania ultradźwiękowe odlewów

Badania ultradźwiękowe znajdują bardzo szerokie zastosowanie w kontroli wyrobów odlewanych. Jest to spowodowane szeregiem korzyści otrzymywanych podczas wykorzystania właśnie tej metody. Wyrobu odlewane są stosowane wszędzie tam gdzie biorąc pod wagę czynniki ekonomiczne chcemy uzyskać elementy o skomplikowanych kształtach oraz wysokich właściwościach wytrzymałościowych.

Jak powstają wyroby odlewane

Odlewy jak sama sama nazwa wskazuje powstają poprzez krzepnięcie materiału, zalewanego do odpowiednio przygotowanych do celu for piaskowych lub kokil. Po zakrzepnięciu materiału pozostaje on w tym stanie przyjmując wymagane kształty i wymiary.

Najważniejsze etapy procesu odlewania:

• wypełnienie formy odlewniczej ciekłym metalem,
• krzepnięcie płynnego materiału w formie,
• wyjęcie odlewu / usunięcie formy odlewniczej,
• usunięcie wlewków i wykończenie odlewu.

Wyróżniamy następujące metody odlewania:

• odlewanie grawitacyjne (zalewanie formy ciekłym metalem pod wpływem siły grawitacji),
• odlewanie odśrodkowe (formy wirujące, wykorzystujące zjawisko bezwładności),
• odlewanie ciśnieniowe ( aplikowanie materiału do formy pod ciśnieniem),
• odlewanie ciągłe (chłodzone, metalowe formy, materiał jest doprowadzana w sposób ciągły – np. produkcja rur),
• odlewanie metodą modeli wytapianych (podczas odlewania wykorzystuje się jednorazowe modele np. z wosku),

Materiały , z których najczęściej wytwarza się wyroby odlewane:

• staliwo węglowe,
• żeliwo z grafitem płytkowym,
• żeliwo z grafitem sferoidalnym,
• żeliwo ciągliwe,
• odlewy z metali lekkich,
• odlewy z metali ciężkich.

Kiedy najlepiej  wykonać badania ultradźwiękowe odlewów

Najlepszym rozwiązaniem jest wykonanie badań na odlewach w końcowym stanie dostawy, po wykonaniu obróbki cieplnej chyba, że klient dodatkowo wymaga międzyoperacyjnej kontroli półproduktu.

Badana powierzchnia powinna zostać oczyszczona ze zgorzeliny, zanieczyszczeń, oleju, smarów, farb oraz pozostałości z pokryć formierskich. Wszelkie zanieczyszczenia mogą bowiem negatywnie wpływać na jakość badania i uniemożliwiać interpretację wskazań.

Dodatkowo przyjmuje się, że badania ultradźwiękowe odlewów należy przeprowadzić po procesach obróbki skrawaniem lub/i śrutowania. Powierzchnia nie powinna być nadmiernie chropowata i powinna zapewniać uzyskanie odpowiedniego sprzężenia akustycznego pomiędzy głowicą ultradźwiękową a odlewem. Brak odpowiedniego sprężenia utrudnia lub całkowicie uniemożliwia wykonanie prawidłowego badania.

Badanie powierzchni obrobionej ma kolejny atut ekonomiczny – gładka powierzchnia chroni przed nadmiernym zużyciem głowicy.

Jak badań odlewy za pomocą metody ultradźwiękowej:

Badania ultradźwiękowe odlewów wykonywane są najczęściej za pomocą metody kontaktowej z zastosowaniem głowic normalnych lub kątowych.

Przebieg, warunki badania oraz kryteria akceptacji powinny być zgodne z wymaganiami norm europejskich, wytycznych klienta lub innych międzynarodowych standardów.

Powierzchnie przeznaczone do badań są również kwestią uzgodnienia i powinny one zostać precyzyjnie wskazane w dokumentacji badania.

Ze względu na silne tłumienie fali ultradźwiękowej w odlewach zaleca się stosowanie głowic ultradźwiękowych o niskiej częstotliwości.

Jeżeli tylko istnieje taka możliwość badanie należy przeprowadzić z obu prostopadłych do siebie powierzchni odlewu.

Podczas wykonywania badań należy nieustannie kontrolować echo dna badanego elementu.

Obrabiane powierzchnie, szczególnie te znajdujące się w pobliżu nadlewów i w otworach zaleca się poddać badaniu podpowierzchniowemu przy użyciu głowicy dwuprzetwornikowej aby wykluczyć możliwość występowania niezgodności w strefie martwej.

Szczególną uwagę należy również zwrócić na miejscach, w których zostaną wykonany otwory oraz obszary, w których wykonano szlifowanie usuwające nadlewy.

W jakim celu wykonujemy badania ultradźwiękowe odlewów

Zalety badań ultradźwiękowych odlewów:

• duża szybkość badania,
• dokładność pomiaru,
• wysoka czułość badania,
• możliwość wykonania badań przy jednostronnym dostępie,
• bezpieczeństwo operatora badań nieniszczących
• przenośny, niewielki sprzęt badawczy,
• możliwość wykonywania badań eksploatacyjnych w trakcie procesów technologicznych,
• możliwość automatyzacji procesu

Wady badań ultradźwiękowych odlewów:

• mała wykrywalność pojedynczych defektów,
• brak możliwości badania materiałów o silnym tłumieniu
• brak pewności co do określenia rodzaju niezgodności znajdującej się wewnątrz odlewu
• brak możliwości kontroli elementów o skomplikowanych kształtach
• konieczność posiadania przez operatora wysokich kwalifikacji, zwłaszcza podczas interpretacji oraz oceny otrzymanych wyników,
• w przypadku technik ręcznych brak trwałego zapisu z badania jak ma to miejsce w przypadku radiografii (problem nie pojawia się w nowszych urządzenia i technikach zaawansowanych),
• błędna interpretacja wskazań może prowadzić do niepotrzebnych napraw.

Techniki badań ultradźwiękowych odlewów:

Metoda echa

W przypadku wykorzystania metody echa przetwornik głowicy pełni funkcję zarówno nadajnika jak i odbiornika fali ultradźwiękowej. Metoda ta jest szeroko stosowana w przemyślę ze względu na jej prostotę oraz zadowalające efekty. Metoda ta pozwala bowiem na na bardzo precyzyjne określenie lokalizacji, głębokości zalegania oraz wielkości niezgodności występujących w kontrolowanych elemencie.

Do głównych zalet tej metody należą: możliwość kontroli odlewu w przypadku jednostronnego dostępu, wysoka czułość, minimalna strefa martwa oraz duża wykrywalność.

Dodatkowo technika nie wymaga zastosowania drogiej i skomplikowanej aparatury badawczej. Do poprawnego przeprowadzenia badania wystarczy standardowy, przenośmy defektoskop ultradźwiękowy oraz

Technika przepuszczania

Technika przepuszczania polega na zastosowaniu dwóch przetworników ultradźwiękowych znajdujących się po obu stronach kontrolowanego obiektu. Jeden z przetworników pełni funkcję przetwornika, drugi zaś odbiornika. W momencie występowania wady w badanym elemencie amplituda odbieranego sygnału ultradźwiękowego znacznie się zmniejsza lub całkowicie zanika.

Metoda transmisji umożliwia wykrycie niezgodności o mniejszych rozmiarach w porównaniu z metodą echa.

Niestety do poprawnego wykonania badania wymagany jest dostęp z obu stron. Dodatkowy problem stanowi właściwa orientacja dwóch przetworników względem siebie. Dodatkowo  bardzo ograniczona została możliwość określenia głębokości zalegania defektu.

Zaletami techniki są natomiast brak strefy martwej i  wysoka odporność na zakłócenia.

Niestety z powodu, że jest ona mniej praktyczna i jej zastosowanie jest ograniczone technika jest dużo mniej popularna niż metoda echa.

Technika Pahssed Array

Główną zaletą tej metody jest duża wydajność badań w porównaniu do głowicy jednoprzetwornikowej.

Głowice mozaikowe phassed array w przeciwieństwie do zwykłych głowic jednoprzetwornikowych wysyłają wiązkę w określonym zakresie kątów z odpowiednią rozdzielczością kątową.

Dzięki zastosowaniu wieloprzetwornikowej głowicy mamy możliwość zwiększenia rozdzielczości badania oraz zobrazowanie wad z dużo większą dokładnością. Dodatkowo technika PAUT umożliwia całkowity zapis z przebiegu badania, jego ewentualne otworzenie oraz ponowną interpretację jeżeli zajdzie taka potrzeba. Wszystkie zalety metody PAUT przyczyniają się do zwiększenia wykrywalności badanych elementów. Dodatkowo technika charakteryzuje się dużo większą szybkością przeprowadzania badań.

Problemy występujące podczas badania ultradźwiękowego

Badania ultradźwiękowe odlewów mogą być bardzo problematyczne z powodu następujących przyczyn:

• surowa nieobrobiona powierzchnia odlewu na ogół nie kwalifikuje się do przeprowadzenia odlewu i wymaga odpowiedniego przygotowania,
• skomplikowana w wielu przypadkach geometria odlewu umożliwia skontrolowanie całej objętości odlewu tylko w nielicznych przypadkach,
• odlewy w większości nie posiadają naprzeciwległych ścian równoległych – z tego powodu tylko w niewielu przypadkach można zastosować metodą echa do wykrywania typowych wad,
• wady odlewów ze względu na ich kształt oraz usytuowanie są bardzo złymi reflektorami wiązki fali ultradźwiękowej,
• odlewy posiadają różny stopień wypełnienia, który jest zależny od geometrii przekroju. Z tego powodu współczynniki korekcyjnych na tłumienie może mieć różne wartości w zależności od kierunku,

Uwzględniając wymienione powyżej spostrzeżenia – badania ultradźwiękowe odlewów muszą być wykonywane w specjalny sposób oraz przez bardzo doświadczony personel. Ocena otrzymanych wskazań na podstawie wysokości echa nie daje zadowalających wyników. Dużo lepsze wyniki możemy uzyskać stosując metodę przepuszczania oraz technikę Phassed Array.

Badania ultradźwiękowe odlewów powinny zostać w zasadzie ograniczone do obszarów o ściankach równolegle usytuowanych, które często wymagają mechanicznej obróbki kontrolowanej powierzchni oraz obszarów naprawianych przez napawanie. Ponadto bardzo istotne jest aby badania wykonywać zgodnie z procedurą opracowaną i zatwierdzoną przez doświadczony personel  posiadający uprawnienia III stopnia.

Byultrarent

Badania radiograficzne złączy spawanych

Spawanie jest uznawane za najpowszechniejszy sposób trwałego łączenia materiałów metalowych. Jest to uzasadnione wieloma względami, których omówieniem zajmiemy się w osobnym artykule. Natomiast faktem jest, że nie sposób nie mieć styczności ze złączami spawanymi pracując w przemyśle ciężki. Występują one bowiem w wielu gałęziach przemysłu począwszy od urządzeń ciśnieniowych, zbiorników, rurociągów, konstrukcji stalowych, mostów po statki oraz przemysł lotniczy.

Niestety nie wszystkie połączenia spawane są wykonywane w sposób prawidłowy. Często zdarza się, że posiadają one nieciągłości i wady, których obecność znacząco przekłada się na wytrzymałość złącza.

W jaki sposób można więc zapewnić, że wykonane złącza spawane spełniają odpowiednie wymagania ?

Badania radiograficzne złączy spawanych znajdują bardzo powszechne zastosowanie w przemyśle. Są one bowiem jedną z najpopularniejszych metod badania złączy spawanych o bardzo dużej wykrywalności – szczególnie wśród elementów o grubości do 40 mm.

Ogromnym atutem jest oczywiście możliwość badania złączy bez konieczności ich niszczenia.

Jak wyglądają badania RT złączy spawanych ?

Jak już wcześniej wspomniałem – badania radiograficzne pozostawiają kontrolowany wyrób w stanie nienaruszonym.

Sam proces badania jest bardzo podobny do tego spotykanego w medycynie. W obu bowiem przypadkach wykorzystuje się promieniowanie jonizujące do wewnętrznej kontroli.

W dużym skrócie proces wykonywania badań radiograficznych połączeń spawanych wygląda w sposób następujący:

• przygotowanie badanego elementu do testu
• wykonanie ekspozycji – źródło promieniowania wytwarza promieniowanie rentgenowskie lub gamma,
• promieniowanie jonizującego przechodzi przez badane złącze tworząc obraz na błonie radiograficznej,
• obróbka fotochemiczna błon,
• ocena otrzymanych błon przez wyszkolony do tego celu personel.

W jakim celu stosuje się badania radiograficzne złączy spawanych ?

Jak wiadomo wynikiem procesów spawania jest powstawanie złączy spawanych, które w bardzo wielu przypadkach posiadają niezgodności spawalnicze powstające w procesie produkcji.

Zalety badań radiograficznych połączeń spawanych

• duża wykrywalność niezgodności takich jak: pęcherze gazowe, pęknięcia, braki przetopu, wtrącenia, itp.
• możliwość wykrywania niezgodności podpowierzchniowych,
• trwały zapis z inspekcji w postaci radiogramu w formie analogowej lub cyfrowej,
• minimalne przygotowanie powierzchni,
• możliwość zwymiarowania otrzymanych niezgodności,

Wady badań radiograficznych połączeń spawanych:

– konieczność uzyskania dostęp z obu stron badanego przedmiotu,

– niebezpieczeństwo związane z występowaniem promieniowania jonizującego,

Badania radiograficzne złączy spawanych według normy PN-EN ISO 17636-1

Według normy PN-EN ISO 17636-1 badania radiograficzne mogą być wykorzystywane do kontroli złączy spawanych ze spoinami czołowymi i pachwinowymi w elementach wykonanych z blach i rur. Określenie rura poza znaczeniem tradycyjnym obejmuje również inne walcowane elementu takie jak: rurki cienkościenne, kształtki rurociągowe, elementy kotłów czy zbiorniki ciśnieniowe.

Norma umożliwia kontrolę połączeń wykonanych z następujących materiałów:

• stal (niestopowa i stopowa),
• miedz oraz jej stopy,
• nikiel oraz jej stopy,
• tytan oraz jego stopy,
• aluminium oraz jego stopy.

Stosowanie się do zaleceń podanych w normie PN-EN ISO 17636-1 pozwala na otrzymanie radiogramu o odpowiedniej jakości. Jeżeli jednak obie strony kontraktu ustalą łagodniejsze kryteria dotyczące wykonania badań radiograficznych połączeń spawanych uzyskana jakość może być niższa od wymaganej.

Klasy badań radiograficznych połączeń spawanych:

• klasa A – techniki podstawowe,
• klasa B – techniki ulepszone.

Klasa B znajduje zastosowanie w momencie, kiedy czułość techniki A jest niewystarczająca. Możliwe jest również zastosowanie wymagań wyższych niż podane w klasie B. Wybór klasy badania powinien zostać ustalony pomiędzy stronami kontraktu w zależności od rodzaju i wymagań jakościowych danego elementu. W  niektórych przypadkach wybór techniki narzucony jest obligatoryjnie przez normy wyrobu. W niektórych przypadkach wybór klasy badania podyktowany jest względami ekonomicznymi.

Wybór klasy techniki radiograficznej wpływa miedzy innymi na :

• dobór źródła promieniowania w zależności od grubości badanego elementu,
• minimalność odległość ogniskowej,
• ilość wykonanych ekspozycji podczas badania odcinkowego  spoin obwodowych,
• wymaganej czułości błony radiograficznej,
• wymaganej jakości obrazu na radiogramie,
• minimalną wartość gęstości optycznej (zaczernienia radiogramu).

Przygotowanie powierzchni do badania radiograficznego:

W przypadku badań radiograficznych połączeń spawanych specjalne przygotowanie powierzchni do badań nie jest wymagane. Należy jednak usunąć z badanej powierzchni wszelkie nieprawidłowości które mogą powodować powstawanie na radiogramie obrazu, który mógłby zostać pomylony z wadami spawalniczymi. Oczywiście obligatoryjnie należy z obszaru badania usunąć wszelkiego rodzaju niezgodności powierzchniowe. W przypadku badań radiograficznych należy również usunąć wszelkie powłoki ochronne, które pochłaniają promieniowania jonizujące – np. farba ołowiana oraz zanieczyszczeń w postaci smarów, olejów oraz emulsji. Tłuste środki mogą bowiem powodować zatłuszczenie błony radiograficznej.

Identyfikacja i oznaczanie radiogramów i badanych obiektów

Każdy z otrzymanych radiogramów powinien zostać oznakowany za pomocą znaczników ołowianych, znajdujących się możliwie poza badanym obszarem. Obrazy powstałe w skutek stosowania znaczników powinny zapewniać jednoznaczną identyfikację badanego odcinka.

Dodatkowo na badanym obiekcie umieścić należy trwałe oznaczenie, którego cleme jest ustalenie dokładnego położenia każdego radiogramu. W przypadku gdy rodzaj  badanego materiału uniemożliwia stosowanie trwałego oznaczenia bez jego uszkodzenia identyfikację można zapewnić poprzez stosowanie odpowiednich szkiców.

W przypadku spoin obwodowych na rurociągach bądź zbiornika bardzo praktycznym zastosowaniem jest użycie miarki ołowianej. W takim przypadku należy precyzyjnie oznaczyć punkt zero oraz kierunek rozwijania taśmy. W przypadku rurociągów zaleca się ustawienie punktu zerowego w położeniu godziny dwunastej oraz rozwijania miarki ołowianek w kierunku zgodnym z ruchem wskazówek zegara.

Nakładanie się błon.

Podczas wykonywania badań radiograficznych złączy spawanych w wielu przypadkach zachodzi konieczność zastosowania kilku oddzielnych błon do zbadania całego odcinka. Sytuacja taka ma miejsce na przykład podczas prześwietlania spoin obwodowych rur o średnicach przekraczających 100 mm. Aby wyeliminować możliwość pominięcia nawet niewielkiego odcinka spoiny błony radiograficzne powinny na siebie zachodzić.  W normie PN-EN ISO 17636-1 nie określono dokładnie wielkości wymaganej zakładki. W prakte najczęściej przyjmuje się, że zakładka powinna wynosić minimum 10 mm na stronę.

Wskaźniki jakości obrazu

Podstawą do weryfikacji jakości uzyskanego obrazu radiograficznego jest liczba widocznych pręcików na wskaźniku typu pręcikowego oraz liczba widocznych otworów na wzorcu typu schodkowo –otworkowego.

Na jakości obrazu otrzymanego obrazu radiograficznego wpływa wiele czynników. Trzy główne parametry związane z badaniami radiograficznymi to: kontrast, nieostrość oraz ziarnistość błon radiograficznych.

Każdy z wymienionych zależy od następujących parametrów:

1. Kontrast:

• energia promieniowania
• promieniowanie rozproszone
• gęstość optyczna (zaczernienie)

Im mniejsza wielkość energii promieniowania tym lepsza jakość otrzymanego zdjęcia. Dodatkowo w celu uzyskania zadowalającego kontrastu należy możliwie zredukować promieniowanie rozproszone oraz utrzymać gęstość optyczną radiogramu na wymaganym poziomie.

1. Nieostrość

• wielkość ogniska
• odległość źródło- obiekt
• odległość obiekt błona
• energia promieniowania

W radiografii panuje zasada, że im mniejszy wymiar ogniska źródła promieniowania tych nieostrość geometryczna jest mniej zauważalna. Dodatkowo w celu wyeliminowania skutków nieostrości należy zachować minimalną odległość od źródła promieniowania do badanego obiektu. Błona radiograficzna powinna natomiast możliwie najlepiej przylegać do badanego elementu.

1. Ziarnistość

• czułość błony
• obróbka fotochemiczna błon

Utrzymanie małej ziarnistości błon można uzyskać poprzez stosowanie błon o niskiej czułości, natomiast ich obróbka fotochemiczna powinna być wykonywana zgodnie z zaleceniami producenta. Podczas wywoływania błon rentgenowskich należy stosować „świeże” odczynniki oraz przestrzegać podanych przez producenta temperatur.

W celu kontrolowania wymienionych powyżej czynników stosuje się właśnie wskaźniki jakości obrazu, które umożliwiają obiektywną weryfikację obrazu powstałego na radiogramie i porównanie otrzymanego wyniki z wymaganiami normy PN-EN ISO 17636-1.

Byultrarent

Badania radiograficzne odlewów

Badania radiograficzne odlewów to jedna z bardzo skutecznych metod kontroli pozwalająca na wykrycie i zlokalizowanie niezgodności i wad wewnętrznych. Technologia kontroli radiograficznej jest stosowana w inspekcjach przemysłowych od dziesięcioleci. Bardzo szerokie zastosowanie znalazła miedzy innymi w kontroli elementów o znaczeniu krytycznym w branży energetycznej, w przemyślę naftowym oraz wojskowym. Wzrost zastosowania badań radiograficznych pozwalał na obniżenie lub całkowite wyeliminowanie ryzyka związanego z awarią produktu  w trakcie eksploatacji.

Jak wygląda badanie radiograficzne odlewów ?

W metodzie radiograficznej odlew zostaje wystawiony na działanie promieniowania jonizującego – gamma lub X. Podczas prześwietlania badany element pochłania część promieniowania – pozostała część wiązki trafia na nieosłoniętą część filmy. Z tego powodu pole za badanym elementem jest jaśniejsze od tła a jego kształt odpowiada badanemu obiektowi. Wszystkie natomiast ubytki wewnętrznej struktury ze względu na mniejszy przekrój prześwietlanego materiału pojawią się na obrazie w postaci ciemniejszych obszarów.

W badaniach radiograficznych odlewów źródło promieniowania umieszcza się po jednej stronie badanego obiektu, natomiast film lub panel cyfrowy po drugiej. Promieniowanie rentgenowskie lub gamma przechodzi przez badany obiekt naświetlając film. Dodatkowo stosuje się znaczki ołowiane z oznaczenie, umożliwiającym późniejszą interpretację oraz wskaźniki ostrości, pozwalające na sprawdzenie jakości otrzymanego obrazu.

Otrzymany radiogram w formie analogowej lub cyfrowej jest następnie poddawany ocenie. Wszelkie wewnętrzne wady są interpretowane i oceniane zgodnie z wymaganiami odpowiednich standardów lub indywidualnymi wytycznymi klienta.

Jak już wspominałem wcześniej wszelkie pustki ze względu na mniejszy przekrój prześwietlanej grubości będą widoczne na radiogramach jako ciemniejsze pola. Ponieważ ołów jest gęstszy niż stal – absorbuje on również większą ilość promieniowania jonizującego.  Z tego powodu wszelkie obszary w których znajdowały się ołowiane znaczki będą jaśniejsze na otrzymanym obrazie.

Jeżeli natomiast badany materiał zawierał będzie niemetaliczne wtrącenia takie jak piasek, żużel, pustki gazowe lub jamy skurczowe, czyli obszary o zdecydowanie mniejszej gęstości niż badany materiał, wtedy będą one widoczne na radiogramie również jako obszary o większej gęstości (ciemniejsze).

Metodę radiograficzną stosowana do badania odlewów cechuje bardzo dobra wykrywalność, identyfikowalność defektów znajdujących się w odlewie oraz trwały zapis wyników badań w postaci radiogramów. Oczywiście metoda ta jak każda inna posiada również swoje ograniczenia. Pomimo tego jest ona w dalszym ciągu z powodzeniem stosowana w przemyśle odlewniczym.

Jakie wyniki otrzymamy ?

Głównym celem badań radiograficznych odlewów jest wykrycie oraz zlokalizowanie wad, które mogą w znaczący sposób obniżać wytrzymałość produktu. Odlewy są bardzo często poddawane badaniom radiograficznym ponieważ wiele niezgodności powstających w procesie odlewania ma charakter objętościowy, dzięki czemu mogą one zostać łatwo wykryte za pomocą tej metody. Powstałe niezgodności są oczywiście następstwem niedociągnięć związanych z samym procesem odlewania, jednak ich prawidłowe wykrycie i sklasyfikowanie może prowadzić do trafnych decyzji akceptacji wyrobu lub do podjęcia odpowiednich działań naprawczych. Ponieważ różne rodzaje oraz wymiary niezgodności mają różny wpływ na późniejszą eksploatację odlewu bardzo istotne jest aby kontroler badań nie nieniszczących w sposób prawidłowy był w stanie zidentyfikować rodzaj oraz rozmiar defektów.

Ile trwa badania odlewu ?

Trudno odpowiedzieć na to pytanie jednoznacznie.

Pierwszym czynnikiem mających wypływ na sam czas badania jest czas ekspozycji – czyli czas prześwietlania badanego odlewu. Czas ekspozycji zależy przede wszystkim od grubości badanego elementu i materiału z jakiego został wykonany. Materiały o większej gęstości pochłaniają więcej promieniowania i wymagają dłuższych czasów ekspozycji lub mocniejszego źródła promieniowania. W przypadku grubości wygląda to podobnie. Grubsze elementy wymagają silniejszego źródła promieniowania do osiągnięcia takiej samej gęstości optycznej błony (wymaganego zaczernienia). Istotna również dla określenia potrzebnego czasu badania jest zastosowana technika badawcza. Czas ekspozycji będzie inny w zależności od zastosowanego detektora, czyli czułości błony lub przypadku nowszych technik cyfrowych paneli. Zastosowania radiografii komputerowej DR lub cyfrowej CR pozwala na skrócenie czasów naświetlania.

Drugim z najważniejszych czynników jest rozmiar oraz kształt badanego elementu. Elementy o większych rozmiarach wymagają większej ilości wykonanych zdjęć. Tak samo to wygląda w przypadku odlewów o skomplikowanym kształcie. Bywają również takie przypadku, kiedy ze względu na bardzo skomplikowaną geometrię elementu nie ma możliwości zbadania całej objętości odlewu za pomocą badań radiograficznych. W takich przypadkach badania RT należy uzupełniać

Czym najlepiej wykonać badanie radiograficzne

Do badań radiograficznych odlewów możemy wykorzystać zarówno promieniowanie X jak i Gamma. Odlewy jednak ze względu na elementy o znacznych grubościach wymagają stosowania promieniowania o znacznie większej energii i zdolności przenikania przez materię. Dodatkowo materiały z których wykonuje się odlewy takie jak żeliwo to materiały silniej tłumiące promieniowanie jonizujące niż stal.  Z tego powodu źródła promieniowania gamma takie jak Selen (SE-75), Iterb (Yb-169) czy lampy rentgenowskie o napięciu do 250 kV nie zawsze znajdą zastosowanie w tym sektorze badawczym.

W przypadku odlewów o grubszych ściankach doskonale sprawdzają się natomiast aparaty rentgenowskie o napięciu powyżej 250 kV oraz Iryd (Ir-192). W przypadku ekstremalnych grubości zasadne jest zastosowanie Kobaltu (Co-60 ) oraz źródeł promieniowania rentgenowskiego akceleratory i betatrony o napięciu rzędu kilku do kilkunastu MeV.

Należy jednak pamiętać, że wraz ze wzrostem grubości badanego odlewu, radiografia staje się coraz mniej opłacalna i dokładna. Podczas wyboru odpowiedniej metody badawczej należy brać pod uwagę wszystkie czynniki mające wpływ na wybór odpowiedniego rodzaju inspekcji. W przypadku braku pewności, doświadczenia oraz odpowiedniej wiedzy warto skorzystać z pomocy specjalistów.

Radiografia komputerowa, cyfrowa czy analogowa ?

Podczas radiograficznego badania odlewów można zetknąć się ze wszystkimi wariantami. W przypadku odlewów o bardzo dużych grubościach nadal wykorzystuje się radiografię analogową. Niezmiernie bowiem trudno jest uzyskać akceptowalne obrazy cyfrowe przy użyciu akceleratorów o bardzo wysokiej energii.  Mamy jednak nadzieje, że ze względu na ciągły rozwój systemów do radiografii cyfrowej problem te w przyszłości zostanie wyeliminowany. Stosowanie radiografii cyfrowej i komputerowej jest bowiem dużo bardziej wygodniejsze. Możliwość regulacji zaczernienia to bardzo użyteczna funkcja, pozwalająca na wyeliminowanie konieczności stosowania technik wielu błon. Ponadto chemikalia wykorzystywane w procesie obróbki fotochemicznej są bardzo niebezpieczne dla środowiska a przechowywanie nowych filmów i archiwizowanie radiogramów wymaga dodatkowej przestrzeni i monitorowania warunków środowiskowych.

Ponadto podczas kontroli wyrobów odlewanych można zastosować systemy umożliwiające badanie odlewów w czasie rzeczywistym. Rozwiązania takie pozwalają na uzyskanie bardzo dobrych efektów ze względu na możliwość obracania badanego przedmiotu.  Niestety wielkość kabin ogranicza możliwość przeprowadzenia kontroli na odlewach o niewielkich gabarytach.

Podsumowanie

Badania radiograficzne w diagnostyce odlewów stosowane są od dziesięcioleci. Metoda daje bardzo satysfakcjonujące efekty w przypadku kontroli z powodu częstego występowania w odlewach niezgodności objętościowych typu pęcherze gazowe i wtrącenia. Dodatkowo metoda badawcza może być wykorzystywana zarówno do kontroli materiałów żelaznych i nieżelaznych. Wykrywalność badań radiograficznych zależy od wielu czynników, min. prześwietlanej grubości, typu oraz natężenia promieniowania oraz przede wszystkim wielkości i usytuowania wykrywanych niezgodności. Niestety ze względu na znaczące grubości prześwietlanych obszarów do badania odlewów niezbędne są źródła promieniowanie o dużych mocach. Rozwój technologii pozwala na coraz częstsze stosowanie radiografii cyfrowej oraz analogowej w odlewnictwie.