- Ultrasone inspectie tijdens het productieproces van ERW-gelaste buizen
Ultrasoon testen is momenteel de belangrijkste niet-destructieve testmethode in het productieproces van ERW-gelaste buizen. De belangrijkste toepassingsgebieden zijn onder meer: 1) Ultrasoon online testen van staalplaten. 2) Ultrasone online inspectie van lasnaden na ERW-lassen en interne en externe braamverwijdering. 3) Offline inspectie van ERW-lassen. 4) Ultrasoon testen van ERW-gelaste buisuiteinden.
1. Ultrasone online inspectie van staalplaten
Online ultrasone golfdetectie van stalen platen maakt over het algemeen gebruik van dubbele kristal- of polykristallijne sondes, gekoppeld aan waterfilm of lokale wateronderdompelingsmethoden. Het belangrijkste doel is het detecteren van gelaagde defecten in de staalplaat die evenwijdig zijn aan het oppervlak van de staalplaat. Er zijn twee hoofdscanmethoden: ten eerste scannen langs parallelle lijnen in de rolrichting; ten tweede beweegt de stalen plaat lineair langs de rolrichting, en beweegt de sonde loodrecht op de bewegingsrichting van de stalen buis heen en weer, waardoor een "z"-vormige scan wordt gevormd. Omdat de rand van de staalplaat bij het daaropvolgende ERW-lassen een las vormt, is de detectie van defecten hier bijzonder belangrijk bij het ultrasoon testen van de staalplaat. Relevante normen en specificaties vereisen 100% scannen van de rand van de staalplaat. Bij feitelijk werk wordt dit doorgaans verzekerd door het aantal sondes aan de rand van de stalen plaat te vergroten.
2. Ultrasone online inspectie van lassen
ERW-las ultrasone online inspectie wordt uitgevoerd na het lassen en het verwijderen van interne en externe bramen. Het bestaat hoofdzakelijk uit twee delen: Gebruik eerst A-scan of B-scan om het schraapeffect van interne en externe bramen te detecteren. Vergeleken met A-scan kan B-scan de morfologie van de binnenwand van de las weergeven na het in realtime verwijderen van de binnenste bramen, en de grafische weergave is intuïtiever; ten tweede valt de longitudinale golf schuin in en wordt de transversale golf die wordt gegenereerd door de breking ervan in de gelaste buis gebruikt om lasfouten te detecteren. Omdat de lastemperatuur op dit moment relatief hoog is, wordt bij online-inspectie over het algemeen gebruik gemaakt van sondes voor hoge temperaturen en de lokale methode van onderdompeling in water.
3. Las ultrasone offline inspectie en inspectie van het pijpuiteinde
Offline ultrasoon testen van ERW-lassen wordt doorgaans uitgevoerd na hydrostatisch testen en afschuinen, en wordt voornamelijk gebruikt om longitudinale defecten in de las en de door hitte beïnvloede zone te detecteren. Om de detectie-efficiëntie te verbeteren, wordt over het algemeen automatische detectie gebruikt. Door de invloed van het blinde gebied aan het buisuiteinde bij automatische detectie. Daarna wordt meestal handmatig ultrasoon scannen van de lassen toegevoegd. De inhoud van de inspectie van buisuiteinden omvat voornamelijk de detectie van lasnaden aan het buisuiteinde, gelaagde defecten in het basismateriaal van het buisuiteinde en axiale en omtreksdefecten. De detectie van gelaagde defecten maakt doorgaans gebruik van gesplitste sondes, en de axiale defecten in de las en het basismateriaal worden vaak gescand met een schuine sonde.
- Selectie van procesparameters voor ultrasoon ERW-lasonderzoek
Ultrasoon testen van ERW-lassen omvat hoofdzakelijk twee methoden: automatisch testen en handmatig testen. Momenteel bestaat de automatische detectie van ERW-lassen voornamelijk uit twee vormen: wielsondedetectie en lokale detectie van onderdompeling in water. Automatische inspectie heeft de voordelen van een hoge detectie-efficiëntie en hoge snelheid, maar is niet bevorderlijk voor de precieze positionering van defecten en kwalitatieve en kwantitatieve analyse; Ter vergelijking: handmatige inspectie is flexibeler. Niet alleen kunnen de defecten nauwkeurig worden gelokaliseerd, maar kunnen ook kwalitatieve en kwantitatieve analyses van defecten worden uitgevoerd via echokarakteristieken en dynamische golfvormen. Defecten die door automatische ultrasone golven worden gedetecteerd, worden doorgaans verder bevestigd met behulp van handmatige methoden. Procesparameters waarmee rekening moet worden gehouden bij het ultrasoon testen van ERW-lassen zijn onder meer de brekingshoek, de breedte van de geluidsbundel en de detectiefrequentie.
1. Selectie van de brekingshoek
Bij ultrasoon testen van ERW-lassen worden doorgaans longitudinale golven met schuine inval gebruikt. De detectie wordt bereikt door transversale golven te genereren door middel van golfmodusconversie in het werkstuk en de las. De twee basisvoorwaarden zijn: 1) Zuivere transversale golven worden geëxciteerd in het basismetaal en de las. 2) De dwarsgolfgeluidsbundel scant de binnenwand van de stalen buis.
2. Selectie van detectiefrequentie
Het frequentiebereik van ultrasoon testen is breed, doorgaans 0.5-10MHz. Bij de selectie van de frequentie moet voornamelijk rekening worden gehouden met de volgende factoren:
(1) De gevoeligheid van ultrasone detectie bedraagt ongeveer de helft van de golflengte. Het verhogen van de frequentie is gunstig voor het vinden van kleinere defecten. Bovendien geldt: hoe hoger de frequentie, hoe kleiner de pulsbreedte en hoe hoger de resolutie.
(2) Hoge frequentie, korte golflengte, kleine halve diffusiehoek, goede richtingsgevoeligheid van de geluidsbundel en geconcentreerde energie zijn gunstig voor het ontdekken en lokaliseren van defecten. Maar voor dezelfde chipgrootte geldt: hoe hoger de frequentie, hoe groter het nabije veldgebied, wat schadelijker is voor de detectie.
(3) Naarmate de frequentie toeneemt, nemen de verstrooiing en absorptieverzwakking van ultrasone golven scherp toe, wat schadelijk is voor de detectie.
Tijdens het testen moeten verschillende factoren uitgebreid in overweging worden genomen en moet de testfrequentie redelijk worden gekozen. Voor ERW-gelaste buizen bestaat het basismateriaal doorgaans uit warmgewalste rollen met relatief fijne korrels. De breedte van de lasfusiezone en de door hitte beïnvloede zone na inductieverwarming en extrusiegieten is smal en de korrelgrootte is in principe hetzelfde als die van het basismateriaal. Bij feitelijk werk moet, om een hogere resolutie te verkrijgen, zoveel mogelijk een hogere frequentie worden geselecteerd terwijl de detectiegevoeligheid wordt gewaarborgd, doorgaans tussen 2,5-5 MHz.
- Referentie testblok
Het referentietestblok vormt de basis voor het bepalen van de gevoeligheid van ultrasoon testen van ERW-lassen. API 5L- en GB/T9711-normen vereisen het gebruik van vergelijkingstestblokken met N10-groeven of verticale gaten van 3,2 mm om het ultrasone testen van stalen buislassen kunstmatig weer te geven. Als criterium voor de defectbepaling wordt 100% van de lichaamsecho gebruikt.
- Conclusie
(1) Bij het ultrasoon testen van ERW-gelaste buizen, om ervoor te zorgen dat zuivere dwarsgolven in de gelaste buizen worden geëxciteerd en de binnenwand van de gelaste buizen scannen, is de ondergrens van het bereik van de schuifgolfbrekingshoek van de gelaste buizen is 33,2 graden, en de bovengrens hangt af van de interne en externe diameterverhouding r/R van de gelaste buizen. Het verandert met de verandering van r/R. Hoe groter de waarde van r/R, hoe groter het bereik.
(2) Wanneer de brekingshoek van de geluidsbundel van de binnenwand van de gelaste buis 45 graden bedraagt, heeft deze een hoge detectiegevoeligheid voor oppervlakteopeningsdefecten in de las- en hittebeïnvloede zone. Om echter rekening te houden met de detectie van defecten in het radiale gebied binnen de las, moeten ook akoestische dwarsgolfbundels met grote brekingshoeken worden gebruikt voor het scannen.
(3) De breedte van de geluidsbundel van het schietteam moet uitgebreid worden overwogen op basis van de transversale golfbrekingshoek en de diameter van de stalen buis. Het is noodzakelijk om ervoor te zorgen dat de bovenrand van de geluidsbundel geen oppervlaktegolven in de gelaste buis opwekt, en om het optreden van gebroken longitudinale golven in de gelaste buis te voorkomen.
