defektoskopie 76 ih) is
DŮM TECHNIKY ČVTS PRAHA 1976
DUM TECHNIKY CVTS PRAHA
DEFEKTOSKOPIE ' 7 6
1976
Obsah str. Ing. Jaroslav Obraz, CSc. Ultrazvukové sondy pro zjišíování únavových trhlin v blízkosti povrchu
7
Ing. Jiří Ullmann Ultrazvuková kontrola jakosti odporových svarů na vrtných trubkách s privarenými spojníky
20
Ing. Petr Šípek Nedestruktivní kontrola výrobků s austenitickou výstelkou
42
Jan SVoboda Uhlové sondy s různým úhlem lomu z hlediska zjištění vad zejména ve svarových spojích
54
Ing. Stanislav Janovský Stanovení náhradní velikosti vady v praxi
67
Ing. Jiří Pitter Metodika určování šířky konstrukčního neprůvaru a zjišťování trhlin u koutových svarů pomocí ultrazvuku
^2
Pavel Klaana, Jaroslav Kesl Zkušenosti s použitím přístroje D-BSetru při měření tlouštěk materiálu
79
Jiří Šplíchal Mechanizovaná ultrazvuková zkouška základního materiálu součástí rotačních tvarů Alois LiSka Nedestruktivní kontrola výrobků potrubí primárního okruhu VVER 440 z oceli jakosti 08CH18N12T
8
$
?8
František Uacál Ověřování sovětské cejchovecí soupravy KEU - 1
107
Ing. Jaroslav Udatný, ing. Jiří Šimek Kapilární soubor KD - 40 LC
117
Ing.L.Čížek, C S c , Ing.V.Bízek, Ing.R.Pleskač Stanovení optimálních a mezních podmínek při prozařování s ohledem na zjistitelnbst přirozených vad 126 Ing. K. Rytina K volbě parametrů urychlovače pro radiografii velkých tlouštěk
163
Ing. Lubomír Duben, CSc. Zjišťování povrchových vad na ocelových trubkách velkých průměrů
175
Josef Solnař Vícepřlstrojové vybavení automatických nedestruktivních linek pro kontrolu trubek 192 Pavel Laurenčik Kontrola stupňa tepelného spracovania poistných krúžkov elektroinduktívnou meťódou 200 Jaroslav Kunt Příspěvek k problematice sledování trhlin metodou kontaktního měření elektrické vodivosti
208
Doc.Ing.M.Samotný, C S c , Ing.K.Koeman, CSc. Příspěvek k možnosti hodnocení obrobitelnosti kovových materiálů metodami nedestruktivní strukturoskopie 215 Jiří Sácha Poižití tepelných metod pro nedestruktivní defektoskopii v ČSSR
220
Doc.Dr.Ing.Oldřich Taraba, CSc. Rozbor emitovaného ultrazvukového signálu pravděpodobnostním analyzátorem PA 040 PEL
230
- 4-
Úvod
Předkládáme Vám sborník referátů z celostátního semináře Defektoskopie 76, který je již jedenáctým z cyklu každoročních periodických seminářů. Letošní seminář pořádá ČVTS - hutnická společnost - odborná sekce pro defektoskopii ve spolupráci s Celostátním defektoskopickým střediskem SVÚM Praha, Krajskou odbornou skupinou pro defektoskopii v Ostravě při Komitétu jakosti a spolehlivosti a Domem techniky ČVTS Praha. Plány rozvoje našeho socialistického hospodářství kladou stéle větší nároky na strojírensky průmysl. Plnění úkolů pětiletého plánu, integračních cílů, dohod o mezinárodní spolupráci socialistických států i obchodních závazků s ostatními státy a partnery se stává stále složitějším a náročnějším, především v důsledku rychlého rozvoje vědy a techniky. Proto naši vedoucí političtí i hospodářští pracovníci zdůrazňují nutnost neustálého rozvoje a zkvalitňování politické, organizační a technické struktury našich národních podniků. Významné místo v tomto dění zaujímá inovace výrobních programů podniků a dosahování vysoké kvality výrobků přicházejících na náš trh. Vysoké požadavky kladené na výrobky nelze splnit bez důkladného prověření funkce a parametrů (tedy přezkoušení) nově vyvinutých výrobků i výrobků již vyráběných. Cílem těchto seminářů je každoročně seznamovat technickou veřejnost s výsledky základního i aplikovaného výzkumu v oboru nedestruktivní defektoskopie.
- 5-
Referáty prvého dne jsou zaměřeny výhradně na ultrazvukovou defektoskopii, jejíž použití v praxi je nejrychlejší a nejekonomičtější. Dále je věnována pozornost prozařování, magnetickým a dalším defektoskopickým metodám. Posláním semináře je kromě přednesení odborných referátů umožnit navázáni přímých kontaktů mezi specialisty a poskytnout tak možnost vzájemné výměny názorů. Věřím, že všichni účastníci semináře naleznou v této publikaci bohatý zdroj inspirace pro práci na svém pracovišti a přispějí k aplikaci těchto teoretických poznatků v každodenní praxi.
Jan Pejša, obor strojírenství, Dům techniky ČVTS Praha
ULTRAZVUKOVÉ SONDY PRO ZJIŠŤOVANÍ ÚNAVOVÝCH TRHLIN V BLÍZKOSTI POVRCHU Ing. Jaroslav Obraz, CSc./ SVIÍSS/ Praha
1. Úvod V tlakových nádobách energetických zařízení se mohou vyskytovat únavové trhliny v blízkosti povrchu. Pro jejich zjišíování, zejména v případech, kdy nesouvisejí s povrchem, je vhodný ultrazvuk. Je známo, že se používá úhlových sond a zkoušení se provádí přímým odrazem od vady, zvláště když tloušíky materiálů jsou větší, jako tomu bývá u nádob energetických jaderných reaktorů. Cílem tohoto příspěvku je uvést některé teoretické i praktické poznatky o typu úhlových sond, kterými lze ultrazvukem zjistit únavové trhliny orientované kolmo k povrchu nebo od tohoto směru mírně skloněné. 2. Měřeni .jednoduchou sondou Trhliny orientované kolmo k povrchu lze ultrazvukem indikovat pouze při použití úhlových sond. Únavové trhliny v blízkosti povrchu se zjišíujl převážně přímým odrazem (obr. 1) úhlovými sondami s vyšším úhlem lomu f. Nepřímý odraz při použití tandemového uspořádání nebývá vhodný, protože při úhlech vyšších než 60° vycházejí vzdálenosti sond v tandemu příliš velké. Výška odraženého echa od vady o náhradní velikosti D závisí na její orientaci. Tuto závislost lze vyjádřit pro vady ve vzdáleném poli výrazem
/:/ ., • -iÓn 7?.„ (1) je argument Besselovy funkce J-, - 7 -
H
- výška srovnávacího echa odraženého od nekonečné odrazové plochy při kolmém dopadu ( f = 0 ) , D l[/\ - činitel průchodu přes rozhraní lomového klínu úhlové sondy s úhlem V" v oceli (obr. 2), ,~ rv") - ginitel odrazu příčné vlny na volném rozhraní oceli natočeném o úhel $• od kolmé roviny, - plocha měniče, - náhradní velikost vady, - úhel dopadu v lomovém klínu sondy, - úhel lomu v oceli, - průmět plochy měniče do roviny kolmé na rovinu lomu a na osu ultrazvukového svazku, - průmět vady do roviny kolmé na rovinu lomu a na osu ultrazvukového svazku, *• - délka příčné vlny v oceli, h - hloubka vady, 1 - dráha v lomovém klínu sondy, d - útlum podélné vlny v prostředí sondy, *ťT - útlum příčné vlny v oceli. Výraz (1) byl použit jako výchozí pro praktický výpočet. Nebyla však přímo vynášena poměrná výška echa vzhledem k výšce srovnávacího echa H , nýbrž jako srovnávací hladina (OdB) byla vzata velikost šumu při Jednoduché úhlové sondě s úhlem Y- 60° (57°) a s velikostí měniče Sn = 25 x 16 mm na frekvenci 2 MHz. Na obr. 4 až 6 jsou vyneseny závislosti pro úhlové sondy 57°, 70° a 80° pro náhradní velikost vady D R / ( V = 3,75. Je samozřejmé, že největší citlivosti se dosahuje při takovém sklonu .J*, kdy osa ultrazvukového svazku dopadá na vadu kolmo. Úhly 57° a 72° byly skutečně naměřené na sondách. Ve všech závislostech se vyskytují význačná minims výšek ech, která jsou pod hladinou šumu. Vady byly v hloubkách 10 a 20 mm. Experimentálne bylo možné ověřit pouze některé body. Výpočet souhlasí s měřením pouze kvalitativně, protože ultrazvukové signály je možné získat pouze tam, kde vypočtená hodnota výšky echa převyšuje hladinu šumu. Srovnáním závislostí na obr. 4 až 6 vyplývá, že echa - 8 -
větSích výšek lze získat při menších úhlech f = 57° a 60°. Sondaai s úhly *y= 70° a 80° nejsou výsledky dobré, protože echa jsou většinou nižší než Sum. AvSak ani sondy s úhly kolem hodnoty •/" = 60° nedávají pro praxi uspokojivé výsledky, protože i v tomto případě signály se často přibližují hladině Sumu nebo v ní mizí. V praxi se však vyžaduje, aby signál při ručním zkoušení převyšoval šum nejméně o 6 dB a při zkoušení mechanizovaném o 10 dB. 5. Měření dvo.1it.vini úhlovými sondami Neuspokojivé výsledky popsané v předchozí části vedly k vývoji dvojitých úhlových sond, o nichž je i z literatury známo, že jsou vhodné pro zkoušení sustenitických materiálů, vyznačujících se vždy velkým ultrazvukovým šumem. Dvojité úhlové sondy se skládají ze dvou samostatných funkčních částí sestavených tak, aby osy ultrazvukových paprsku svíraly úhel (obr. 7 ) . Volbou tohoto úhlu se dosáhne maximální citlivost sondy v určité hloubce pod povrchem, stejně jako tomu je u sond přímých. Dvojité úhlové sondy mají kromě malého šumu i krátké mrtvé pásmo. Výsledky měření vad o poměrné náhradní velikosti D A = 3,75 ležících v hloubkách 10 a 20 mm jsou na obr. 8 a 9. Byla zjišťována závislost na orientaci tS v rozmezí ^ = -10° až +10°. Srovnáním naměřených hodnot vyplývá, že nejpříznivější výsledky dává sonda s úhlem -f= 60° (57°). Úhlové sondy byly navrženy pro úhel if = 60°, avšak skutečný úhel zjištěny měřením na mechanickém přípravku byl změřen 57°. Průběh citlivosti sond závisí 1 na sklonu S/tobou polovin sondy. Experimentálně bylo zjištěno, že pro danou velikost měničů (8 x 12,? mi Je optimum kolem 2" = 12°. Fotom v hloubkách 10 až 25 mm pod povrchem se pracuje s odstupem minimálně 10 dB nad šumem. Pro dvojité sondy také ku echa a proto lze srovnat obr. 4) s naměřenými (např. nými a naměřenými hodnotami měrky.
přibližně platí vztah (1) pro výšzávislosti vypočtené (např. na na obr. 8 ) . Odchylky mezi vypočtelze vysvětlit přechodem na různé
- 9 -
4. Závěr V příspěvku jsou uvedeny výsledky početního a experimentálního vyšetření jednoduchých a dvojitých ultrazvukových sond pro zjišíování únavových trhlin v oceli uhlíkaté i austenitické. Jednoduché sondy jsou pro zkoušení austenitických ocelí zcela nepoužitelné pro velký ultrazvukový šum. Avšak ani pro uhlíkaté oceli nejsou jednoduché sondy vhodné, protože poměr signál - Sum je vyhovující pouze při vhodné orientaci trhliny, kdy ultrazvukový svazek dopadá přibližně kolmo na vadu. Při ostatních orientacích trhliny ultrazvuková echa v šumu úplně nebo částečně zanikají. Pro mechanizovaný způsob zkoušení jsou odstupy signál - šum nedostatečné. Naproti tomu dvojité úhlové sondy dávají uspokojivé výšky ech při dobrém odstupu signálu a šumu. V obou případech, at u sond jednoduchých nebo dvojitých se ukázalo, že nejpříznivější závislost na orientaci vady mají sondy s úhlem lomu = 60°.
í
Úhlové sondy s měniči s velkou plochou, které jsou popsány v tomto příspěvku, jsou vhodné pro mechanizované zkoušení. Pro ruční zkoušení se uplatní sondy s menšími měniči, u nichž vzájemný sklon os vyzařovacích diagramů měničů je menší.
1
1
- 10 -
Obr. 1.
ZjiStováni dnavevé trhliny úhlovou soiviou
- 11 -
. ••-•..».--•,.S..i.i.í>;.-,-i. -• - . i :.-
I
So I
10
Obr. 2„ Součinitel průchodu D ( lľ) při transformaci podélné vlny na příčnou na rozhraní plcxiaklo - oe«l
Ml
I
4'
6
8-
10
12
14
16
18
20
60
50
40 22
24
26
28
60 30
31
32
90
33
33.35
Obr. 3, Součinitel odrazu podélné nebo příčné vlny dopadající pod úhlem JL,. nebo OCT na volné rozhraní oceli
o naměřené sondu Y
body =
5 7
pro
*
=10mm
h = 20mm ž'
20
-3C
šum
30
Obr. 4 • Závislosti poměrné výfiky ech z hloubak h = 10 a 20 mm při úhlové sondg s dhlem T * 60° (57°) na sklonu ^ vady D n ^ = 3,75 - 14 -
30 o
naměřené body pro sonda -r - 72,5°
20
10
sum h = 10mm
-20 h =20mm 30 ^ _ .
•40
-30
-20
-10
10 [*]
Obr. 5.
Závislosti poměrné výškyy ech z Moubek h = 10 a 20 mm při dhlové sondě -f = 70° (72,5°) na sklonu 99 vady D n 4 = 3,75
ffi TJ
>
X = 80' 20
i •4
10
0
\
i/
x// V; •
/ /
1 // // / ;/ // /
-
/
/
\ \
n\f\ \\
-
— _
šum
_
h=10mm
/
s/20
/"
Í
\
10
\1
/ \ | ,'30
/ \ /
U M
\ i
40
i
50
. \
i
v SI
1
/ / t ť
h = 20mm
t
1
1
f
1
i i
1i
-30
-20
-K
0
i • v'10
20
Obr. 6 . Z á v i s l o s t i poměrné výäky ech z hloubek h = 10 a 20 mm při úhlové sonďě 80° na sklonu vady - 16 -
X
= 3,75
•E o m m o so •H O
- 17 -
sonda
J = 57 h - 1C mm h -• 20ir.m
J =13,5°
_12 d B
-10
Obr. 8.
10
Naměřené poměrné výšky ech z hloubek 10 a 20 mm při dvojité dhlové sondě s tihlem 7f= 57°
- IB -
T 9
y = 67* 6 = 11* I h = 10mm
h = 10 mm h = 20rnm
Obr. 9 - Naměřené poměrné výšky ech z hloubek h = 10 a 20 mm p ř i dvojitých dhlových sondách s iíhly
f
= 67° a 74°
- 19 -
ULTRAZVUKOVÁ KONTROLA JAKOSTI ODPOROVÝCH SVAR& HA VRTNÍCH TRUBKÁCH S PŘIVAŘENJMI SPOJNÍKY Ing. Jiří Ullmann, Výzkumný a zkušební ústav NHKG, Ostrava-Kunčice
Při hloubení vrtů pro průzkum a těžbu ložisek nafty a senního plynu se v současné době ve značné míře používají vrtné trubky s odporově privarenými spojníky. Proti dříve používanému závitovému spojení má odporový svar vyšší únavovou pevnost, ovšem za předpokladu kvalitaíno provedení svaru. Výrobci vrtných trubek proto věnují značnou pozornost i kontrol* kvality svarů mezi vrtnými trubkami a spojníky. Kontrola se většinou provádí podle interních závodních předpisů, závazné, obecně platné normy nebyly dosud zpracovány. Svary vrtných trubek s privarenými spojníky se od zavedení výroby kontrolují v NHKG ultrazvukem podle dosud nezávazného mezinárodního doporučení ISO-TC-SC-5 /I/. Tento předpis však není zcela jednoznačný. Proto byl v poslední době proveden podrobný průzkum podmínek ultrazvukové kontroly odporových svarů, jehož cílem bylo zdokonalit ultrazvukovou kontrolu a vytvořit podmínky pro maximální zvySování kvality vrtných trubek. Průzkum podmínek pro ultrazvukové zkoušení svarů, jehož hlavní výsledky jsou uvedeny v tomto příspěvku, byl prováděn na trubkách o průměru 5", z materiálu P IO5 podle API, a konci pěchovanými vně i uvnitř, se spojníky 4 1/2" IF. Zhodnocení způsobů kontroly svarů Pro vady odporových svarů je charakteristické, že mají zcela jednoznačnou orientaci. Probíhají prakticky kolno k povrchu materiálu, poněvadž vlastní svar je velmi úzký. Podle literárních údajů / 2 / /V se jedná ve většině případů o oxidické vměstky, které mohou být za určitých podmínek zjištěny ultrazvukem, prozařováním však jen v ojedinělých případech. - 20 -
I při zkoušení ultrazvukem je nutno počítat s tím, že malá tlouáíka vad nepříznivě ovlivňuje podmínky odrazu ultrazvuku. Při kontrole vrtných tyčí však nelze zcela vyloučit výskyt vad mimo svar, zejména v pěchované části trubky. Je nutno zkoušet i okolí svaru, kde lze předpokládat převážně vady kolmé na osu trubky, většinou související s vnitřním povrchem. Geometrický tvar koncu trubek se spojníky (obr. 1) umožňuje pouze kontrolu vhodnými úhlovými sondami. U vad souvisejících s povrchem lze při zkouäení úhlovou sondou očekávat poměrně dobré výsledky. Úhlový odražeč, který tyto vady vytváří, se za určitých podmínek chová Jako odražeč kolmý na osu ultrazvukového svazku* To platí především při úhlu loni ultrazvukového svazku v rozmezí 35° až 55°. Při větším úhlu lomí, především v okolí 60° bude odraz ultrazvuku horší a značně závislý na úhlu lomu /4/. U vad ve střední části tlouštky stěny jsou podmínky pro jejich zjištění horší. Ultrazvukový svazek nedopadá na vadu kolmo, na vadě se zrcadlově odráží a odražený paprsek nedopadá zpět na měnič sondy. Na měnič dopadá pouze část ultrazvukové energie, difusně rozptýlené na nerovnostech vady. U vad odporových avarů s poměrně hladkým povrchem a malou tloušťkou bude odražený signál poměrně slabý /5/. Z hlediska maximální citlivosti zkušební metody se jeví výhodnější tandemová metoda, u které je přijímací sonda oddělená a umístěná v místě dopadu odraženého paprsku. Tento způsob zkoušení je prakticky totožný s případem, kdy je vada kolmá na osu ultrazvukového svazku. Praktické použití tandemové metody je však spojeno s určitými technickými obtížemi. Mají-li být vady v různé hloubce pod povrchem zjištovény za stejných, optimálních podmínek, je nutno během zkouäení měnit vzájemnou polohu sond, při čemž osy ultrazvukových svazků obou sond musí být neustále v jedné rovině. Při kontrole svaru a jeho okolí by bylo kromě toho zapotřebí dále zajistit pohyb dvojice sond rovnoběžně se svarem a kolmo na svar. Zajistit při ruční kontrole tři nezávislé pohyby dvojice sond, zaručit při tom potřebnou vzájemnou polohu - 21 -
sond a dosáhnout spolehlivého prozkoušení celého kontrolovaného objemu je však velmi obtížné a časově náročné. Také je nutno uvážit, že tandemová metoda nezaručuje dobré podmínky pro zjištění vad souvisejících s povrchem, takže se musí doplnit zkoušením jednou sondou. 1
Zjednodušit způsob zkoušení je možno za předpokladu, že se připustí určitá chyba při určení amplitudy poruchového echa a využije se rozbíhavosti ultrazvukového svazku* Při nepříliš velké tlouSfce zkoušeného materiálu se nabízí laožnost použít dvojici sond s konstantní vzájemnou vzdáleností, které pak mohou být pevně zabudovány do zkušební hlavice. Rozbíhavost svazku také umožňuje zjistit vady uprostřed tloušťky stěny i při zkoušení jednou sondou, pokud je tato v dostatečné vzdálenosti od vady (obr. 2 ) . Jedná se o obdobu tandemové metody pro sondy s odlišným úhlem lomu a nulovou vzájemnou vzdáleností.
Další možností zjednodušit ultrazvukovou zkoušku je zkoušet svar z konstantní vzdálenosti. Pokud se dosáhne uspokojivé přesnosti, přináší tento způsob značné zrychlení kontroly a snižuje pravděpodobnost neprozkoušení některých částí svaru. Při zkoušení tvarově komplikovaných pěchovaných konců vrtných trubek nelze s dostatečnou přesností teoreticky stanovit závislost velikosti poruchového echa na podmínkách zkoušky. Použitelnost jednotlivých způsobů zjednodušení kontroly je nutno ověřit experimentálně . Předběžné zkoušky, sloužící k ověření vhodného typu sond, byly provedeny na rovinném vzorku tloušťky 18 mm a umělými vadami ve formě zářezů kolmých k povrchu a ve formě vývrtů s plochým dnem, rovněž kolmým ke zkoušenému povrchu (obr. 3 ) . Etyly ověřovány některé komerčně vyráběné sondy, blíže charakterizované v tabulce 1. Na uvedeném vzorku byla zjišťována závislost amplitudy poruchového echa na uhlu lomu ultrazvukového svazku a úhel rozevření ultrazvukového svazku ve směru kolmém na zkušební povrch. Poměr užitečného signálu a šumu byl stanoven na vzorku z vrtné trubky se svarem, jako umělá vada sloužil vývrt s plochým dnem 0 3 x 3 mm s osou kolmou na zkušební povrch. - 22 -
I když rozdíly v citlivosti i v poměru signál/šum nebyly příliS významné, pro předpokládaný účel se jevily vhodnější sondy se čtvercovým měničem než sondy s měničem obdélníkovým, zejména pro lepší rozlišitelnost poruchových ech a pro menší výskyt rušivých signálů. Velikost měniče je v podstatě omezena délkou blízkého pole vzhledem k předpokládané vzdálenosti od svaru* Pro praktické zkoušení odporových svarů na vrtných trubkách byly proto navrženy sondy 4 MHz/70°/10 x 10 nm. Navržené sondy byly vyrobeny ve Státním výzkumném ústavu pro stavbu strojů, Běchovice. r 4
-
První ověřovací zkoušky s těmito sondami byly opět provedeny na rovinném vzorku (obr. 3), na vývrtech s plochým dnem. Ke zkouškám byl použit ultrazvukový defektoskop Unipan 310. Sondy byly po povrchu vzorku přemistovány pomocí přípravku s křížovým vodičem, který umožňoval odečítat aoučadnice polohy sondy s přesností asi 0,2 nu. Byla zkoušena jedna sonda nebo dvě sondy v tandemovém uspořádání s konstantní vzájemnou vzdáleností 44 mm nebo 25 mm. Závislost velikosti poruchového echa na vzdálenosti sondy od svaru je pro několik typických případů znázorněna na obr. 4-7. Ve všech případech docházelo ke kolísání velikosti poruchového echa i při malé změně vzdálenosti sondy od vady (i několik dB/nm). Na uvedených obrázcích jsou proto zakresleny pouze obalové křivky maxim a minim. Z výsledků měření vyplynulo, že je vhodné umístit sondy co nejblíže svaru, jednak z důvodu citlivosti, jednak pro kolísání amplitudy signálu. Z geometrických důvodů však nemůže být vzdálenost sondy od svaru menší než asi 75 mm. Vliv vzájemné vzdálenosti sond u tandemové metody na velikost poruchového echa není příliš výrazný, takže je reálné uvažovat o použití dvou sond s konstantní vzdáleností. Rovněž kolísání velikosti poruchového echa v závislosti na vzdálenosti sond od svaru a srovnatelná úroveň velikosti ech pro vady v různých hloubkách zdůvodňuje možnost kontroly svarů z konstantní vzdálenosti. Při hodnocení výsledků těchto zkoušek je však nutno vzít v úvahu, že podmínky zkoušky na rovinném vzorku a na tvarově složitějším svaru nejsou stejné. Ověřeni uvedených závěrů na - 23 -
skutečných svarech Je uvedeno v následujících kapitolách. ZkuSební zařízeni Pro zkoušení svarů na vrtných trubkách byl použit polsky ultrazvukový defektoskop Unipan 510. Je to moderní, transistorový, přenosný přístroj s příznivými parametry pro běžné použití. Podrobnější popis přístroje je uveden v literatuře /6,7/. Pro usnadnění obsluhy přístroje při zkoušení trubek byl zhotoven transportní vozík (obr. 8 ) , sloužící zároveň jako stojan během zkoušení. Čelní panel přístroje je proti nežádoucí manipulaci chráněn uzamykatelným víkem. Ve víku je skříňka s přepínačem, který usnadňuje práci se dvěma sondami. V polohách přepínače 1 a 2 pracuje první nebo druhá sonda současně jako vysílač i přijímač. V poloze 1-2 je první sonda přijímací, druhá vysílací. Dvě sondy byly pevně zabudovány do zkušební hlavice, vyrobené ze silonu (obr. 9 ) . Doeedací plocha hlavice je přizpůsobena zakřivení povrchu zkoušených trubek. Uvedené uspořádání sond umožňuje zkoušet svar jednou sondou ze dvou různých vzdáleností i dvěma sondami v tandemovém uspořádání, aniž se mění vzdálenost hlavice od svaru. Postačí přepínání sond. Aby se usnadnilo vedení zkušební hlavice v konstantní vzdálenosti od svaru, upíná se na zkouSenou trubku opěrný kroužek, o který se hlavice opírá (obr. 9 ) . Jako vazební prostředek se z praktických důvodu'jevila výhodnější voda než běžně užívaný olej. Neznečištuje zkoušené trubky, neztěžuje povrchovou ochranu trubek a neznečištuje pracoviště. Použití kompaktní hlavice s dosedací plochou přizpůsobenou zakřivení zkoušení trubky umožňuje přivádět kontaktní kapalinu do bezprostřední blízkosti sond a dostatečně dlouho ji tam udržet, i když má nižší viskozitu než olej. Pro přívod vody byl v tělese hlavice vyvrtán otvor rovnoběžný se sondami, vyúsťující ke každé sondě dvěma kanálky 0 1 mm. Jako podávací čerpadlo byl použit elektrický omývaS skel automobilů APO 010. Upevňuje se na boční stranu vozíku defektoskopu a je napájen přímo ze sítového zdroje defektoskopu. - 24 -
Při praktiekéD zkoušení trubek není nutný trvalý přívod kapaliny, postačí občasné, krátkodobé zapnutí čerpadla. Aby zařízení mohla obsluhovat jedna osoba, byl* tlačítko pro zapínání čerpadla umístěno přímo do zkušební hlavice. Ke spojení zkušební hlavice a ultrazvukového defektoskopii slouží dva koaxiální kabely (pro sondy) a dvoulinka (spouštění čerpadla). Jelikož na zkušební hlavici byl nedostatek místa pro umístění samostatných koaxiálních konektorů a konektoru pro ovládání, byla vyzkoušena možnost použít společného pětikolíkového konektoru Tesla. Bylo zjištěno, Že útlum ultrazvukových signálů je menší než 1 dB. Také nebyl zjištěn žádný nepříznivý vliv na tvar vyhodnocovaných ech. Ověřovací zkoušky ultrazvukového zařízení na vzorku s vadami Funkce ultrazvukového zařízení byla ověřována na vzorku z vrtné trubky 5" x 9,2 s privareným spojníkem. Část spojníku až do vzdálenosti 20 am od svaru byla upíchnuta. Jako umělé vady byly z čelní plochy vyvrtány otvory 0 3 mm s plochým dnem tak, aby dno vad leželo přímo ve svaru. Umělé vady měly hloubku pod zkoušeným povrchem 5, 6, 9, 12 a 15 mm. Při zkouškách se měřila velikost poruchových indikací v závislosti na vzdálenosti zadní hrany hlavice od svaru A. Hlavice byla vedena pomocí opěrného kroužku. Po ukončení měření byly umělé vady převrtény na průměr 4 mm a měření bylo stejným způsobem opakováno. U viech zkoušek byl použit maximální výkon vysílacího pulsu. Při předběžných zkouškách bylo zjištěno, že původně předpokládaná vzdálenost sond od svaru 70 - 100 mm nemůže být využívána. Docházelo k rušení oscilogramu klamnými echy, jejichž vzájemná vzdálenost odpovídala přibližně tloušíce zkoušeného materiálu (obr. 10). Tento Jev na rovinném vzorku pozorován nebyl a je pravděpodobně způsoben odrazem vedlejšího ultrazvukového svazku na kuželovém přechodu vnitřního pechu do těla trubky. - 25 -
Výsledky zkoušek byly přehledně zpracovány způsobem, znázorněným na obr. 11 a 12. Na těchto diagramech je uvedeno rozpětí velikosti poruchových ech pro vady v řízných hloubkách při různých vzdálenostech zkušební hlavice od svaru. Z výsledků vyplynulo, že vady ležící v různých hloubkách jsou indikovány s různou citlivostí. Přesto uvedené diagramy dokumentují možnost takového nastavení citlivosti, že umělé vady o průměru 4 mm budou spolehlivě indikovány, kdežto vady o průměru 3 mm prakticky nikoliv. Pro sondu č. 1 (blíže u svaru) nastává tento případ pro vzdálenost hlavice od svaru 175 - 185 mm a 215 - 220 mm (obr. 11). Mimo tyto oblaati dochází k určitému překrývání. U sondy č. 2 byly tyto vzdálenosti 180 - 195 mm a 200 - 210 mm. Lepších výsledků se dosáhne při dvojím zkoušení svaru sondami 1 a 2, přičemž se pro hodnocení použije větší poruchové echo. Tento případ je graficky znázorněn na obr. 12. Při vzdálenosti hlavice 205 mm od svaru a při citlivosti asi 53dB bude hranice třídění aezi vadami o náhradní velikosti 5 s 4 ass. Část trubky až do vzdálenosti min. 35 mm od svaru bude zkoušena prakticky za stejných podmínek. Na straně spojníku bude chyba měření poněkud větší. Lze to však tolerovat, protože výskyt malých vad ve spojníku je málo pravděpodobný. Dvojím zkoušením se také značně sníSi pravděpodobnost přehlédnutí vady. Zkoušení svarů tandemovou metodou nedalo lepší výsledky než zkoušení jednou sondou. I při zkoušení jednou sondou Je Již vzdálenost od svaru dostatečná, aby byl zaregistrován ultrazvukový svazek zrcadlově odražený od vady. Tandemovou metodu lze doporučit pro případ, kdy při zkoušení Jednou ze sond vzniknou rušivá echa při nepříznivém umístění přechodu pěchované části trubky. V úvahu opět přichází dvojí zkoušení - jednou sondou a tandemovou metodou. Provozní zkoušky tfčelem provozních zkoušek bylo prověřit ťunkci celého zařízení a metalograficky identifikovat typické vady. Celkem bylo vyzkoušeno více než 200 svarů na trubkách 5" x 9,2 z materiálu P 105 podle API. - 26 -
J ni
i
Ultrazvukové zařízení fungovalo spolehlivě, voda přiváděná přímo k sondám vytvářela dostatečný akustický kontakt. Vedení hlavice se sondami pomocí opěrného kroužku se osvědčilo, reprodukovatelnost výsledků byla dobrá. Úroveň Sumu v oblasti svaru byla v
- 27 -
Záver Experimentálně byla potvrzena možnost zkoušet odporová svary na vrtných trubkách šikmou sondou z konstantní vzdálenosti. Proti obvyklému způsobu zkoušení, kdy se sonda pohybuje po ploSe ve dvou vzájemně kolmých směrech, znamená navržený způsob významná snížení pracnosti zkoušky. Aby se snížily rozdíly mezi indikacemi vad v různá hloubce pod povrchem a v různé vzdálenosti od svaru, je vhodné zkoušet svar dvakrát, ze dvou různých vzdáleností* Pro usnadnění práce byla zhotovena zkušební hlavice se dvěma sondami za sebou. Sondy je možno přepínat, takže vzdálenost hlavice od svaru není nutno během zkoušení měnit. Při ověřovacích zkouškách bylo potvrzeno, že navržený způsob zkoušení umožňuje spolehlivě zjišíovat vady ve svarech vrtných trubek i v okolí svarů. I když je při správné technologii svařování výskyt vad velmi nízký, přispívá ultrazvuková kontrola ke zvyšování jakosti vrtného nářadí.
- 28 -
Literatura /!/ ISO-TC-SC-5 "Předběžný návrh mezinárodní normy pro vrtné trubky ocelové pro vrty na naftu a zemni plyn", srpen 1972 / 2 / Helnsohn K.: Ultraschallprufung an abbrennstumpfgeschweiasten Baustahlen. ZIS-Mitteilungen, 1969, č. 3, s. 492-501 /3/ Heinsohn K.: Zerstórungsfreie Untersuchungen zuř Nahtwertigkeit von Abbrennstumpfschweissungan. ZISS-Mittellungen, 1971, fi. 10, s. 1466-1475 /4/ Krautkramer J. u.H.: Werstoffprufung mit Ultraschall, Berlin 1966 / V Ščerblnskij V. O., Bělyj V. E.: Obnaruženlje defektov švarných Svov pri ultrazvukovom kontrole sistěnoj "tandem" Defektoskopija 1974, fi. 5, s. 25-29 /6/ Ullmann J.: Charakteristika ultrazvukového defektoskopu Unipan 510. Sborník referátů ze semináře "Defektoskopie 75", Dum techniky CVTS, Praha, 8. 46-62 / 7 / Firemní literatura firny Unipan
- 29 -
Tabulka 1. Základní parametry vybraných sond
Sonda
měnič
rozevření svazku pro 6 dB
vzdálenost
roven šumu poruch, signál :šum dB echo
4/60
7x7
6,3°
126 200
66 71
9 8
4T7OA7
4/70
7x7
8,7°
100 185
70
10
67
13
2T7OA15 OZ 60-4
Un ipan
4T60A7
o
2/70
15x15
3,0°
110 210
68 71
8 9
4/60
10x5
12,0°
120 190
67 71
7 7
4/70
10x5
20,5°
90 175
67 69
7
1
OZ 70-4
LP C tice
XS
8
Tabulka 2. Výsledky laboratorních zkoušek
Vzorek
sonda
poruch. echo dB
vzdal. od svaru
uz
X
125
1 2 1-2
57 62 59
0
0
135
1 2 1-2
57 55 58
35
36
x - změřeno po rozřezání vzorku
- 30 -
hloubka vady x •
1,2 nm 6,7 *
sv»r
min 35
cc« IOC
O
•» t
Obr. 1. Základni rozměry vrtné trubky 5" x 9,2 v pěchované Cáati
Obr. 2. Nepřímý odraz na vadě kolmé k povrchu
12
w
Obr.
3-
oo
1
Kovinný vzorek
- 32 -
12
70
80 Obr. 4 .
20
30
Obr. 5.
90
100
110
120
h = 3 mu:
Jedna sonda 70
40
50
60
Tandem 70° + 70° / 44 - 33 -
130 x [u]
70
ram
80
h = 9 mm
90
x [••]
60
70 Obr. o .
40
50
Obr. 7.
80
90
100
110
Jedna sonda 70°
60
70
130 x [ u ]
h = 11 mm
80
Tandem 7O°+7C°/?5 mm - 34 -
120
90
100
h = 9 mm
110
Obr.8, Ultrazvukové zařízení pro kontrolu odporových svarů
- 35 -
Obr .9- ZkuSební hlavice a opěrný kroužek
Cbr.lC. Huáivá echa
- 36 -
Obr. 11, Schema indikace vad 3ondou C. 1
Obr. 12.
Schema indikace vad pro dvojí zicouSení sondami 5 . 1 a 2
Obr .13. Vada na vnitřním povrchu trubky
- 59 -
lomová plocha
ir
řez kolmo na lomovou plochu Obr.14. Vada ve svaru
- 40 -
x 250 neleptáno
x 2
x 1CC
a)
b)
x 1C0
Obr.15. Detaily lomové plochy
- 41 -
NEDESTRUKTIVNÍ KONTROLA VÝROBKU S AUSTENITICKOU VÝSTELKOU Ing. Petr Šípek, Vítkovice - železárny a strojírny Klementa Gottwalda, n.p., Ostrava 6
Úvod Rozvoj vědy a techniky, snaha o konstrukci co nejvýkonnějších a co nejekonomičtějších zařízení vyvolává stále vyšší a náročnějfií požadavky na používané oceli. Stále rostou teploty, tlaky a zároveň chemické a další vlivy na různé konstrukční prvky. Velmi často Je řada těchto pro ocel nepříznivých vlivů kombinována natolik, že doposud běžné ferriticko-perlitické materiály obzvláší z hlediska odolnosti vůči teplotě a chemické agresivitě pracovního prostředí nedostačují. Proto pak musejí být používány speciální vysoce legované austenitieké materiály. Tyto sice na jedné straně mají vyhovující technické parametry, ale na druhé straně jsou nevýhodné ekonomicky - jejich cena je totiž několikanásobně vyšší oproti materiálům tradičním. Proto pro dosažení všestranně (z hledieka výroby i provozování zařízení) přijatelných výsledků byla v řadě případů lispěšně navržena i zavedena výroba určitých obzvláší exponovaných dílů ze dvou složek. Konstrukční část, nesoucí hlavně mechanická zatížení, Je vyrobena z tradičních ferriticko-perlitických ocelí. Její plochy, namáhané navíc hlavně tepelně a chemicky, jsou pokryty výstelkou těmto vlivům dobře odolávající austenitické oceli. Poněvadž i v našem podniku je v rozsáhlé míře připravována důležitá výroba vysoce náročných výrobků s austenitickou výstelkou, započali jsme 3 pracemi na řešení a ověřování možností jejich nedestruktivní kontroly. 0 některých doposud zjištěných a z hlediska defektoskopie zajímavých a problematických skutečnostech má informovat tento referát. - 42 -
Požadavky na nedestruktivní kontrolu Pro defektoskopii vyvstává specifický úkol kontrolovat kvalitu výrobku e austenltickou výstelkou. Oproti běžným zvyklostem při kontrole celistvosti jednosložkových výrobků existují v případě dvouvrstvých výrobků určité odlišnosti jak v požadavcích na kontrolu, tak v možnostech jejich řešení. Hlavními, reap, z hlediska defektoskopie nejzajímavějšími požadavky na ni jsou v současné situaci kontrola celistvosti rozhraní mezi základním materiálem a austenitickou výstelkou, kontrola tlouStěk obou vrstev a dále kontrola celistvosti pracovní plochy výstelky. Naše výsledky byly získány na výrobcích, resp. vzorcích ze základních materiálů z ocelí středně legovaných (v oboru tříd ČSN 15...) a tlouStěk v desítkách mm, materiál výstelek byla CrNi ocel tlouStěk řádově několika mm (3-10). Výstelky byly zhotoveny jednak tzv. plátováním, jednak navařením. UZ kontrola celistvosti rozhraní vrstev 1 měření tlouštěk vrstev bylo provedeno hlavně přístrojem USIP 11 (fy Krautkramer) s příslušnými sondami řady -N. Plátované výrobky Kontrola výrobků plátovaných je z hlediska defektoskopie poměrně jednodušší. Jedná se totiž vesměs o plech, se kterým je neválcováním za tepla spojen austenitický plát, tj. druhý plech. Z těchto plátovaných plechu jsou pak dalším zpracováním (lisování, zkružování) vyráběny potřebné díly. UZ kontrola vnitřní celistvosti základního materiálu i spojení na rozhraní obou vrstev (dále pouze "na rozhraní") je prováděna běžným způsobem čelními, resp. VP sondami. Podle našich zkušeností je bez ohledu na kvalitu povrchů výrazně vhodnější provádět UZ kontrolu rozhraní ze strany základního materiálu. Výskyt a indikovatelnost necslistvostí v základním materiálu není nutno zde rozvádět. Za zmínku vSak stojí UZ indikace na rozhraní* Získávané indikace totiž zřejmě mají dvojí příčinu, a to jednak výskyt skutečných necelistvostí, daných - 43 -
nedokonalým spojením obou vrstev, jednak rozdílné akustické vlastnosti základního materiálu a austenitické výstelky. Většina necelistvostí ne rozhraní - vyjma vyloženě technologické nespojení * je podle našich zkušeností dána výskytem převážně oxidických vměstků (viz obr. 1-6). Tyto necelistvosti mají pro UZ kontrolu ne právě nejlepší vlastnosti - jejich tvar se dosti blíží kulovému, jejich rozměry jsou řádově v setinách mm a vyskytují se ve shlucích s různou četností. Jejich indikace Je pak podstatně závislá na jejich četnosti, resp. vzdálenostech v kolmém průřezu UZ svazku, na jejich propojení atd. Vyhodnocovaná náhradní velikost UZ indikace (je požadována od průměru cca 2 mm výše) pak jednak skutečným poměrům odpovídá velmi přibližně, jednak dosti závisí na typu (čelní - VP) a průměru sondy. Druhou možnou příčinou UZ indikací z rozhraní je rozdílnost akustických vlastností (hlavně rychlosti Síření UZ) základního a austenitického materiálu. Teoretické propočty i experimentální výsledky se vcelku dobře shodují v tom, Se na rozhraní uvažovaných materiálů vzniká odraz UZ vln, odpovídající náhradní velikosti kolem 0 1 um. Sama o sobě tato skutečnost nemá podstatný vliv na posuzování kvality spojení - získávané hodnoty náhradních velikostí leží dosti hluboko pcd tSrovni, registrovanou podle stávajících podmínek. Pokud odmyslíme určité zvětšení indikace od skutečné necelistvosti jejím součtem s indikací od rozhraní (ve stejné hloubce), má existence indikace od rozhraní z hlediska nedestruktivního měření tlouštěk vrstev vítaný přínos.
'•:
Je totiž požadováno a potřebné i nedestruktivní měření tlouštěk, a to jak základního materiálu, tak výstelkové vrstvy - s přesností na desetiny mn. Pro měření tlouštěk austenitu, blížících se 10 mm, již metody magnetické i elektroinduktivní selhávají - alespoň nám není známo vhodné a spolehlivé zařízení. Jako jediný technicky i ekonomici-v přijatelný způsob měření pak zůstává UZ. Lze vycházet z toho, že rozhraní mezi základním a výstelkovým materiálem vždy dává určitý malý UZ impuls (pracovně - 44 -
nazvaný "meziecho"), který *e navíc větainou zesílen odrazy od na rozhraní přítomných necelistvostí. Měřením vhodnou frekvencí (kolem 5 MHz) a vhodně seřízeným UZ defektoskopem (pomocí etalonové techniky) pak lze s dostatečnou přesností na obrazovce defektoskopu odečítat vzdálenosti mezi vstupním impulsem - meziechem - koncovým impulsem, a tím zjišíovat tloužíku základního materiálu i výstelky. Uvedený postup byl na řadě vzorků ověřen a lze říci, že se osvědčil. Ovšem - i když se jeho princip zdá zcela jednoduchý a spolehlivý, je nutné při jeho realizaci počítat s řadou nepříznivých faktorů, například: Při vyhodnocování tloušíky výstelky je nutná výrazná korekce na rychlost Siření UZ v austenitu. Prakticky ji lze provádět nejlépe experimentálně - pomocí vhodných etalonů, odpovídajících zkoušenému výrobku materiálem a tloušťkami. Indikace rozhraní je téměř vždy "doplněna" o indikaci od necelistvostí. V důsledku toho se mění amplituda meziecha. Vzhledem ke vždy ne kolmém náběhu impulsu na obrazovce UZ defektoskopu tak dochází k určité chybě v odečtu tloušťek. Tato chyba může být řádově srovnatelná s potřebnou přesností měření. Uvedené dvě skutečnosti slouží jako příklad hlavních potíží, se kterými Jsme se při řešení problému setkali a které se snažíme specifikovat a eliminovat. I když řešení celého problému měření tlouStěk výrobků s austenitickou výstelkou není doposud uzavřeno, lze již v současném stadiu považovat navržený princip za výhodně použitelný. Navařované výstelky Obdobné, jako u plátované výstelky, a navíc další problémy se vyskytují u nedestruktivní kontroly výrobků s výstelkou navarovanou. U návarů má být nedestruktivně zkoušena: 1. UZ kontrolou celistvost rozhraní mezi základním materiálem a návarem.
^ > •
Poznémte: austenitový navař vykazuje typickou hrubozrnnou licí strukturu (viz např. obr. 7 ) f u které se zřejmě vůbec nepředpokládá možnost dosaženi dostatečná citlivosti a vyhodnotitelnosti UZ kontroly homogenity materiálu vrstvy. Zřejmě proto není UZ kontrola vnitřní celistvosti návaru vůbec požadována a tedy ani my se její problematikou doposud hlouběji nezabýváme. 2. "Nedestruktivně" tloušíka základního materiálu a návaru. 3. Kapilární kontrolou celistvost povrchu návaru. K .jednotlivým kontrolám 1. UZ kontrola vána pouze pro lem a návarem. ní velikosti 0 zde vyvstávají
celistvosti je předepsána a tedy rovněž uvažooblast ostrého rozhraní mezi základním materiáPředepsaná citlivost vyžaduje indikaci od náhradcca 2 mm vyše. Oproti plátované výstelce vSak další potíže.
Jako prvý problém je nutno řeSit vůbec určení polohy rozhraní. Při navařování totiž dochází jednak k poměrně hlubokému (a2 v ma) protavení základního materiálu, jednak k určitému promísenl obou materiálu podle rozhraní. Tento fakt je závislý na momentálních parametrech navařovacího procesu « může se během navařování dosti měnit - a taky se mění alespoň co do hloubky provaření. Jako poměrně přijatelné východisko se nabízí reálný předpoklad celistvosti základního materiálu. Před navařováním je totiž základní materiál zkoušen UZ na vnitřní celistvost a navíc plocha pro návar je zkoušena magnetickou metodou práfikovou. Za tohoto předpokladu pak při kontrole rozhraní zjigíované necelistvosti musí mít spojitost s provedeným návarea. Se současným přihlédnutím k popisovanému měření tlouStěk budou i vyhodnocovány. Příklad charakteru rozhraní spolu s fotografiemi příslušných oscilogramů je na obrázcích 7 «ř 11. fr
Druhým závažným problémem při kontrole celistvosti rozhraní navařeni vrstvy a základního materiálu se jeví možnost výskytu velmi nebezpečných podnávarových trhlin. 0 možnostech jejich vzniku, charakteru tvaru i uloženi existují doposud značně rozporné informace. Při námi prováděných ověřovacích - 46 -
zkouškách jsme se s nimi doposud nesetkali - veškeré nalezené nepřípustné indikace tyly zapříčiněny vměstfcy. Teoreticky se indikace podnávarových trhlinek tradičními metodami (UZ čelní i úhlové sondy, prozáření) nejeví jako dosti spolehlivá. Proto OTěřujeme možnosti nasazení a provozní aplikace kontroly pomocí akustické emise, která by v tomto případě měla dávat spolehlivou informaci o vůbec výskytu podnávarových trhlin. 2. Měření tlouštěk základního materiálu i navařené vrstvy. Problematika je sice obdobná vyše uvedené plátované výstelce, ale její řešení je obtížnější. Navíc přibývá doposud přesně nezodpovězená otázka, jaký vliv na polohu a velikost meziecha mohou mít přechodové oblasti, tzn. oblasti kolem rozhraní se vzájemným pronášením obou materiálů. Doposud se tento nepříznivý vliv neprojevil a lie předpokládat jeho "ukrytí" v přípustné chybě měření. Při měření tlouStěk navařovaných dílů se nepříjemně projevuje i vlnitost plochy rozhraní. Odchylka plochy rozhraní od kolmice k ose UZ svazku zapříčiňuje patrný pokles amplitudy meziecha. Vzhledem k tomu, že (na rozdíl od ostatních známých metod měření) lze jednak korigovat citlivost, jednak provést měření těsně vedle nepříznivého místa, nezdá se tato skutečnost být na závadu. I přes uvedené některé odlišnosti lze přijmout stejný závěr, jako u plátovaných výstelek: UZ kontrola tlouštěk navařovaných výstelek pomocí meziecha je reálná a oproti doposud používaným metodikám měření je výhodná. 3. Kapilární kontrolu provádíme podle SSN 01 $016. Její zvláštností je nepřípustnost obsahu síry a halogenů (max. do 1 %) v používaných penetračních prostředcích. Kontrola se provádí na opracovaných plochách a problémy s ní spojené jsou spíše rázu provozního a hygienického než přímo defektoskopického. Závěrem považujeme za vhodné podotknout, že uvedené výsledky jsou založeny na prvé fázi celého ověřovacího programu. Měly by sloužit hlavně pro podníoení dalšího vývoje v tomto směru i v dalších organizacích, zabývajících se uvedenou problematikou. - 47 -
0333B ^ lOOx Obr.l. Metalografické zobrazeni malých a málo četných vměstků v rozhraní plátovaného materiál"
• * • « • " * *
•
03339 Obr.2,
D t t o
-
větší zvětšení - 48 -
Obr.3,
UZ oscilogram v miste obr,l
<•«<*•
100
033' Obr.4 .
Neleptaný vsor?k n ve-lkýia počtem vm-r3tků v rozhraní plátovaného r.icteri
- 49 -
03342 Cbr.5.
Obr. 6
* 100.x
D t t o
obr.4 - l e p t á n o
V Z oacilogra^. z niista řezu obr. 4
- 50 -
•
>.-
Obr,7. Metalografické zobrazení rozhráni navaru.
- 51 -
Obr.8-
U Z oscilogram návaru - mxato obr.7
Obr.9;
D t t o - 6x menší rozsah časové základny
- 52 -
Obr.10>
Rozhraní náraru 3 vmestkem
Obr.11 , Oscilogram UZ oblasti místa obr.10.
S R&ZNÝM ÚHLEM LOKU Z HLEDISKA ZJIŠTĚNÍ VAD ZEJMĚNA VE SVAROVÝCH SPOJÍCH Jan Svoboda, ŠKODA)o.p., Plzeň
Práce se zabývá studiem vlivů na přenos a odraz ultrazvukové energie při ultrazvukovém zkoulení svarových apoJů/zejména velkých tloušťek. Závéry se kloní k tomu, že nezáleží v největší míře na úhlu lomu, ale na technologii výroby svaru a typu jí způsobených vad. V technických přejímacích podmínkách se vyskytují někdy požadavky odlišné od zvyklostí výrobce. Tak při jednání se zákazníkem ze SSSR vznikla otázka jakého úhlu lomu použít při zkouSení svarových spojů úhlovými sondami. Otázka vznikla proto, Se v Sovětském svazu jaou zavedeny ultrazvukové sondy s úhly lomu 39* 51, 60 • 70° oproti u nás používaným úhlům 35, 45, 60 a 70°. Protože úhly l o m 60 a 70° se vyskytují v obou řadáchtjednalo se hlavně o to, lze-li úhly lomu 39 a 51° Jednoduše nahradit úhly lomu 35 a 45°, případně bude-li nutno použít ještě jiných úhlů. Tyto otázky byly dosti podrobně zkoumány jak teoreticky, tak i prakticky. Výsledky jsou zajímavé nejen pro posuzování a tvorbu technických podmínek, ale i protože hlavně z experimentální oblasti lze udělat obecnější závěry. Hlediska, která mohou být uvažována pro náhradu sond 8 různými úhly lomu jsou jednotlivě posouzena a v závěru je proveden souhrn. Konstrukce a provedení sond Fyzikální základy konstrukce, technologie zpracování a materiál se příliš neliší u většiny vyráběných a používaných úhlových sond. Hlavními součástmi jsou piezoelektrický měnič a plexisklový klin, kterými je ultrazvukové vlnění generováno - 54 -
a převáděno do zkoušeného materiálu. Jedině tyto součásti mohou mít podstatný vliv na účinnost. Protože ale, jak bylo řečeno, jsou si velni podobné anebo úplně stejné, nemůže tudíž z tohoto hlediska vzniknout podstatný rozdíl mezi sondami různých úhlů lomu a dokonce ani různých výrobců. Tím méně pak by se mohlo jednat o ostatní prvky sondy jako jsou tlumící tělíska, lepidla, kryt sondy, které mohou mít vliv pouze podřadný, např. na velikost mrtvého pásma, tvorbu nepravých indikací apod. Přenos ultrazvukového vlnění Jevy spojené s přenosem ultrazvukového vlnění do zkoušeného předmětu a zpět, v podstatě z jednoho prostředí do druhého, jsou v popředí odborného zájmu již řadu let a byla o nich publikována řada prací A , 2, 3/. Tak Krautkramer A / uvádí diagram úbytků akustického tlaku na rozhraní plexi-ocel, sestrojeném podle údajů Kuhna a Lutche, pro impuls podélného vlnění v plexi a příčného v oceli, který proSel tam a spět, následující hodnoty. Při vzrůstajícím úhlu lo.nu <
39°.
- 55 -
Směr Siření ultrazvukového svazku ve zkoušeném materiálu Jakmile impuls ultrazvukového vlnění přestoupí ze sondy do zkouSeného materiálu není ovlivňován Již ničím jiným než akustickými vlastnostmi materiálu, tj. materiálu základního a materiálu necelistvosti a tvarem a polohou odrazné plochy, tj. necelistvosti. Akustické vlastnosti materiálů jsou pravidelně ve všech směrech stejné a nemají tudíž vliv na volbu úhlu lomu. Naproti tomu tvar a poloha necelistvoati má vlastní směrový účinek. Tvar odrazné plochy Je jasné, že nejmenší směrový účinek bude mít odrazná plocha kulového tvaru, případně válcového tvaru. Tedy např. bubliny nebo vměstky. U těchto ploch potom přirozeně nezáleží na úhlu lomu, naproti tomu plochy rovinné mají sněrove účinky významné. Nejjednodušší případ odrazu nastává na jedné odrazné rovině. Optimální odraz vlnění nastává na rovině, která je orientována kolmo na směr Síření ultrazvukového svazku. Toho lze ovšem v praxi u všech přirozených vad, které se ve sledovaném objemu vyskytují, těžko dosáhnout, i když u jednotlivé vady je to možné. Prakticky se vš a k tohoto optimálního případu dosáhne v minimálním počtu případu. Pro odraz na rovině odkloněné od pravého úhlu uvádí Krautkrämer / I / na rozhraní ocel - vzduch diagram. Podle tohoto diagramu při odchylce o 10° od pravého úhlu dochází k poklesu odraženého akustického tlaku na 0,9 původní jednotkové hodnoty, tj. pokles o 1 dB. Tato hodnota je prakticky zanedbatelná a je tedy zanedbatelná i změna úhlu dopadu a tím i úhlu lomu odkloněného od pravého úhlu do 10°. Dalším případem, který je pro praxi významný, je odraz na dvou, případně na třech, na sebe kolmých rovinách, které tvoří kout, případně roh. Takovéto uspořádání tvoří opět podle Krautkrámera dokonalý reflektor tehdy, když příčné vlny dopadnou do rohového reflektoru pod úhlem 33 až 57°. Tento případ se při zkoušení svarů může vyskytnout velmi často neboí malé reflektorky vznikají na nepřuvarech kořene, na studených spojích - 56 -
návarových hran a housenek, mezi jednotlivými housenkami vícevrstvových svarů a drobných trhlinkách uvnitř svarových housenek (tzv. kráterových). Zdá se jakoby zejména ruční svarový spoj přímo oplýval tímto typem reflektorů. Reflektory nemusí být ovšem prakticky tvořeny pouze pravoúhle se stýkajícími stěnami, ale i jinýel úhly. Tyto případy zkoumá ve své práci Regazzo / 4 / a dochází k podobným výsledkům. Z hlediska úhlu lomu sond jsou všechny uvažované sondy rovnocenné, protože a) k j»vu dochází při úhlech 33 až 57° b) směrodatný je úhel dopadu do reflektoru.jehož poloha je dána bu5 konstrukcí, nebo výrobní technologií svaru Praktické ověření vlivu úhlu lomu Pro praktické ověření vlivu úhlu lomu na výsledky ultrazvukové zkoušky byl použit asi 900 mm dlouhý automatový svar (obr. 1) provedený na plechu tloušíky 128 mm. Zkušební povrchy opracovány na drsnost lepší než 3,2AÍ. Svar byl před ultrazvukovou zkouškou tepelně zpracován. Pro zkoušení svarového spoje bylo použito 11 různých úhlových sond, jejichž parametry jsou uvedeny v tabulce 1. Efektivní průměr a blízké pole každé sondy byl stanoven podle ČSN 01 5027. Do rovnic pro výpočet blízkého pole a efektivního průměru byla dosazována změřená pracovní frekvence, takže získané parametry sond odpovídají v největaí dosažitelné míře skutečnosti. Pracovní frekvence byla změřena pomocí osciloskopu. Náhradní velikost byla stanovena podle ČSN 01 5022. Cílem všech těchto opatření bylo, aby byl v největší míře omezen vliv různých parametrů jednotlivých sond a naopak, aby se projevil vliv různého úhlu lomu. Každou sondou, jejichž seznam je v tabulce 1, byl svar prověřen ve čtyřech směrech, které jsou označeny A, B, C, D (obr. 1 ) . Souřadnice polohy a náhradní velikost vad jsou zaznamanány v tabulce 2. Jednotlivé vady byly indikovány buď jednou, nebo vícekrát. V takovém případě jsou souřadnice vad - 57 -
vypočteny jako aritmetický průměr souřadnic indikací. Čísla vad s indexem a) nebo b) přísluSí vadám, kde souřadnice indikací ae lišila od souřadnic vady o více než - 4 % a přesto je ještě možné považovat je za související s vadou bez indexu. Poloha necelistvosti Směrové účinky necelistvosti se nemění ae vzdáleností od ultrazvukové sondy. Vliv vzdálenosti a velikosti odrazné plochy je hodnocen při stanovení náhradní velikosti vady pomocí AVG diagramu nebo etalonů. Vyhodnocení Celkem bylo indikováno 25 vad náhradní velikosti 1,1 až 4,2 mm. Z toho 10 vad (diagram 1) bylo indikováno pouze sondou jednoho uhlu, 4 vady byly indikovány dvěma úhly a zbytek, tj. 11 vad třemi nebo více sondami různých úhlů. Z tabulky 3 je zřejmé, že z poměrně vysokého počtu 10 vad indikovaných pouze jedním úhlem, plných 7 je indikováno sondami 51°. Diagram 2 dále ukazuje, že těchto 7 vad bylo indikováno různými sondami s úhlem lomu 51° a z různých směrů. Jde tedy o jev, který nelze spojovat s úhlem lomu. Z celkového počtu bylo nejvíce indikací zaznamenáno sondami úhlu lomu 45°,a to počtem 77. 75 indikací bylo zaznamenáno sondami 51°, 70 indikací s úhlem lomu 39°, 11 indikací sondami e úhlem lomu 60° a 6 indikací sondami s úhlem lomu 35°. Z tohoto výčtu by se jednoduše mohlo usuzovat, že úhly lomu 39, 45 a 51° jsou si co do počtu indikací rovnocenné a úhly lomu 35 a 60° nevhodné. Provedeme-li vyhodnocení indikací podle určitých technických podmínek, kde se bere v úvahu náhradní velikost vad a jejich četnost, pak docházíme k výsledkům v následující tabulce. Je zřejmé, že i sondy s úhlem lomu 35° 8 nejmenSím celkovým počtem indikací indikují poměrně vysoký počet nepřípustných vad. Poznámka: Vyhodnoceni bylo provedeno podle maximálních indikací z libovolného směru. - 58 -
hodnocení
měření sondou č.
iíhel lomu
1
35°
zmetek
2
39°
vyhovující
3
39°
4
2 indikace
Dn > 3,6
zmetek
2 indikace
Dn > 3,6
39°
zmetek
6 indikací
Dn > 3,6
5
45°
zmetek
1 indikace
Dn
3,6
6
45°
vyhovující
7
45°
zmetek
5 indikací
Dn
> 3,6
8
51°
zmetek
4 indikace
Dn
> 3,6
vyhovující
10
51° 51° 00°
11
vyhovují ci vyhovující
Závěr Zvolený vzor svaru obsahuje značný počet vad, jejichž náhradní velikost se pohybuje okolo hraniční velikosti. Tento počet vad se mění rozptylem naměřených hodnot jednotlivými sondami. Ze zjištěných hodnot vyplývá, že rozptyl je značný a způsobuje, že tentýž výrobek při jednom měření je vyhovující a při jiném měření nevyhovující. Je proto vhodné již při tvorbě technických podmínek dbát na to, aby stanovené hrnnice přípustných vad nebyly v oblasti rozptylu měření. Na základě teoretického rozboru a praktického měření nelze jednoznačně určit, který úhel lomu je nejvhodnější. Jako podstatné se v tomto bodě jeví vzájemná poloha dopadajícího svazku ultrazvukové energie a odrazové plochy. Proteze s^ěr dopadajícího svazku nuže být volen a orientace vao je dána technologií výroby a konstrukcí svaru jeví ae dčleřitějšl znát převládající typ a polchu vad, nacházejících se ve sv-ru řež úhel lomu. - 55 -
Velmi důležitý je tvar odrazných ploch vaň. Zejména u svarových spojů vznikají soustavy drobných reflektorů, které jsou dobře indikovatelné.
Literatura /I/ Krautkramer: Werkstoffprufung mit Ultraschall, Springer Verlag - 1967 /2/ Kolektiv autorů: Zkoušení materiálu ultrazvukem Ing. Obraz, CSc.: 4. kapitola: Typy ultrazvukových sond, české socialistická akademie MV Praha,1969 / V Banks, Oldfield, Rawding: Ultrasonic Flaw Detection in Metals ILIFFE Books LTD London /4/ Regazzo: Odborné posouzení vlivu sond a úhly 39 a 51° na citlivost kontroly svarových spojů v porovnaní se sondani nsezinárodni řady, SV1ÍM Praha, zpráva č. 4300
- ÓC -
2Z0
L
220
Poznámka: První číslo u znaSky vady je 21sio vady, druhé je hloubka v mm
D
\
Prúaěraá náhradní v*liko»t vad • + A
ST
!*-
ct O D R . C. I
VZOR AUTOMATOVÉHO SV ABU - 61
-
lam - 1,9mm 2mm - 2,9mm 3nm a vět ä i
Sondy 51° ctlkem 73 indikeci
3 g
Frekvence /WSz/
\r /«/
Bosaftr měnič.
17,5
10,4
D 12
2,08
37
15,2
O 12
2,5
2,56
49
15,8 015x15
V2.5S39-3
2,5
2,78
21,7
10,5
Z) 12
5.
V2.5S45-2
2,5
2,04
23,5
12,2
0 12
6.
MWB-45 + KU4S45-6
4
+
+
17
11,2
7.
WB-45 • KU2S45-6
2
+
•
8.
V2.5S51-1
2,5
1,82
17,5
11,2
9.
V2.5S51-2
2,5
2,78
40
13,6 015x15
10.
V2.5S51-3
2,5
3,02
20,4
11.
V2.5S60-2
2,5
2,00
20
Poř. čis.
Označení
1.
V2,5S35-1
2,5
2,08
í?2.
V2,5S39-1
2,5
3.
V2.5S39-2
4.
f
f
j
/ma/
P
75^10*
11,4
•
Označené údaje jaou firemní •Označené údaje jsou firemní
•»•
9,4
Foináaka
0 12
Si 12 0 12
TA&IJ Seanaas použitých ultrazvukových sond m j e j i c h paraoet rů t* fp
•
.....
frekvence jmenovitá frekvence pracovní namorené na použité sonde
*
- 64
1 3,1
1,6
o'c
3,0
[ o
o
2,5
O
Š"
C'I
a
a>
<MM
S
,
i
•
•í
•
,
i
i
1,8
i
2,7
51°
O_
"i
1
5 1
5
O O
,
O
u^
o
io
o*
,"0|2
CM N
tí
s
S
"9.
O
•i
,
,
8
ITS
•
<*/
J) (
1
1
in
1
i
1
1
1
2.7
3,2
ŕ
t*
O
í»i
1.2
i
O
(M
1,9
i
1
2,1
°5
1
1
'
•
•£rí
~"
t
(
(
IM ry
•
3,5
3S
t
Q*Z
'a
(
•
1
.75
1
3)
3,41
•*
°l
(M
f-i
•
3,2
"i
VO
•
2,4
R
O
(\»
•
o
o <->
t-
,n
r^
•
•
3.6
i
(TN VP
'
2.21 2,2
is
J
»^
2,8
' (
™-
3,6,
m
1
a^
•
2,5
"t -
a
m
(
™
2,2
o
1.3
1
o
2.5
.
51 2,2
en
i
(M
1
'I
2,5
o
s
W(M
7
m
1
O ,
-•
o
O~4
J E S
•S
a
eí
1
CD
9
(M
~i J %
,
,
.
,
.
3,56
.
.
3
A
í ii
- 65 -
• •
•1.9
8
ď í
|
íh
c
r*
S s •0,5
137 o
-0,5
137
127,5
o
S!
c,
-1,0
¥
o
•0,2
T
o
S
41.
o
26.
o
4,
?*
O
•1,9
132
135
•0,1
„°"
69.
S
U3
132 •0,7
134
31,5
133,5
o
9
•71
72,
IX
ŕ" ?
-0.1
m
66,
<0
a •
49,
f-
¥
n.
o
•0,5
129 "0,1
131,5 •0,9
129
s
o
S
20,0
J
+0,4
-i
,
JI
*0,5
In
°í
3,6
,
1
•ti
•S
í
*
i
OQ
1
jedním úhlem
dvěma úhly
dvěma úhly
39° s 45°
45° a 51°
Třemi a více úhly
Číslo vady
Číslo vady
Úhel
Dn /mm/
Číslo vady
Dn /mm/
2
39°
1,6
21
2,9
9
2,6
1
3,0
22
39°
2,7
23
2,5
20
2,2
3
3,0
24
45°
1,5
5
2,0
4
51°
4,2
6
2,5
12
51°
2,0
7
3,1
15
51°
1,8
8
3,2
16
51°
3,0
10
1,6
18
51°
1,1
11
3,0
19
51° 51°
2,25
13
3,1
1,8
17
2,5
Číslo vady
25
Dn /mm/
TAB.č.3 Přehled vad indk lícovaných sondami rtianých úhlů I onu
Dn /mm/
STANOVENÍ NÁHRADNÍ VELIKOSTI VADY V PRAXI Ing. Stanislav Janovský Vítkovice - železárny a strojírny Klementa Gottwalda, n.p., Ostrava 6
1. úVod Příspěvek se zabývá problematikou stanovení náhradní velikosti vady v praxi při ručním zkoušení výrobků ultrazvukem ve VŽKG. Rozebírá vhodnost jednotlivých postupů a uvádí nejrozšířenější metodu stanovení náhradní velikosti vady pro podmínky ultrazvukové kontroly těžkých a velmi těžkých výkovků, tlustých plechů a svařenců z tlustých plechů. 2. Pojednání Po zjištění vady a určení její polohy je zkušební postup obvykle zakončen stanovením náhradní velikosti vady. Pro hodnocení ultrazvukového nálezu a zařazení výrobku do určitého klasifikačního stupně podle československých norem a předpisů potřebujeme navíc znát ještě případnou četnost vad. Nebývá tomu tak u některých zahraničních předpisů, nebo předpisů klasifikačních společností. Není předepisována žádná přípustné náhradní velikost ani četnost vad, nýbrž rozhodnutí o použitelnosti výrobku po provedené ultrazvukové kontrole je ponecháno výrobci, případně zástupci odběratele. Z hlediska výrobního závodu je tento postup výhodnější. Zmetkovánl výrobků je provedeno až po důkladném zvážení všech okolností, a často takový postup ponechává možnost výrobek "zachránit", tj. více nebo méně prokázat jeho možnost použití. Ultrazvuková kontrola a hoinocení ultrazvukového nálezu podle jednoznačně udané přípustnosti vad v našich normách a předpisech je naproti tomu snadnější a výhodnější pro pracovníka, provádějícího ultrazvukovou kontrolu. Tento typ kontroly však vyžaduje, aby rozbory přípustnosti vad ve výrobcích - 67 -
byly provedeny již předem, před vydáním kontrolního předpisu nebo normy, a navíc, takto prováděná kontrola musí vycházet ze snadné a jednoduše proveditelné metodiky zkoušení, z důvodů neustále rostoucího objemu produkce, kterou je nutno ikoušet ultrazvukem. Pokusím se v další části zdůvodnit, že ze všech uvedených příčin se jeví jako nejvhodnější způsob pro stanovení náhradní velikosti v praxi, používat vyhodnocovacího diagramu ultrazvukové sondy. 3. Stanoveni náhradní velikosti vady a. ČSN 01 5022 ČSN 01 5022 dovoluje stanovení náhradní velikosti vady třemi způsoby, a to: - výpočtem - pomocí srovnávacích měrek - z obecného vyhodnocovacího diagramu 3.1. Výpočtové metody Mají být používány jen ve vzdáleném poli sondy, nad 3 l 0 , a u přístrojů, které mají atenuátor. Při výpočtové metodě stanovení náhradní velikosti vady, aí už pomocí koncového echa tenké destičky, nebo koncového echa výrobku, může snadno dojít k chybě ve výpočtu. Zřejmě tak snadno, jak došlo k tiskové chybě ve vzorci pro výpočet pomocí koncového echa destičky. Výpočet nelze provádět napr. přímo v provoze, bez logaritmického pravítka atd. Způsob stanovení náhradní velikosti přirozené vady pomocí umělé vady známé velikosti v měrce, je stejně komplikovaný co do výpočtu, ačkoliv je ve své podstatě velmi jednoduchý a ze všech třech výpočtových metod snad nejvhodnější. Bývá zobrazen na modifikaci vyhodnocovacího diagramu - tzv. předsádkových stupnicích. Stejně tak není efektivní komplikovaně počítat velikost vady, zvláště Jsou-li všechny vzorce přehledně zobrazeny v nomogramu, v oblasti lineárních průběhů náhradních velikostí vad ve vyhodnocovacím diagramu ultrazvukové sondy. - 68 -
3.2. Stanoveni náhradní velikosti vady pomoci srovnávacích měrek Domnívám ae, že tento postup lze v nejběžnější praxi připustit pouze - u přístrojů bez atenuátoru - u výrobků se složitou geometrií - u mechanizovaného nebo automatizovaného zkušebního zařízení Používání výhradně měrek je v tínešní době provozní praxe již nemyslitelné. S ohledem na stoupající objem kontroly, na rozsah kontrolovaných tlouštěk nejrůznějších výrobků nebo svarů, není již možné, aby pracovník během směny neustále nastavoval přístroj na měrkách. Není již možné mít k dispozici široký a početně rozsáhlý soubor měrek. Uvědomíme-li si, že výroba měrek není jednoduchá - ploché dno vývrtu, ani snadná - např. u austenitického materiálu, je možné předpokládat, že používání měrek je zatíženo stejnou chybou, jako použití vyhodnocovacího diagramu. V současné době je čas od času přece jen nutné měrku zhotovit a používat. Je to u výrobků se složitější geometrií. I zde je možné použití měrek vyloučit, a používat vyhodnocovací diagram, je ovšem nutné stanovit tzv. přechodové ztráty. Situace není tak komplikovaná, nebo? se jedná téměř vždy o zkoušení přímými sondami na válcové ploše tělesa plného nebo dutého, a úhlovými sondami ve směru axiálním, zřídka tangenciálním. Do budoucna bude nutné stanovit tyto přechodové ztráty ve formě nomogramu tak, jak je to již známo pro koncové echo osového vývrtu. Používání měrek je dále nutné u přístrojů bez atenuátoru, avšak tuto eventualitu předem vylučuji, neboí bez atenuátoru dnes již nelze efektivně zkoušet. Zbývá tedy pouze mechanizované nebo automatizované zkoušení, kde je použití měrek samozřejmé a nezbytně nutné. 3.3. Stanoveni náhradní velikosti vady z obecného vyhodnocovacího diagramu V ČSN 01 5022 je uveden způsob stanovení náhradní velivady pouze z obecného vyhodnocovacího diagramu. - 69 -
Tento postup je při stanovení náhradní velikosti přirozené vady ve VŽVG již dlouho běžně používán, nebo? se jeví jako nejefektivnější a pro naši provozní praxi nejvhodnější. Protože již byly publikovány vyhodnocovací diagramy i pro dvojité sondy, lze již stanovit náhradní velikost vady i v blízkém poli jednoduché přímé sondy. Z těchto důvodů považujene omezující předpoklad obecného vyhodnocovacího diagramu již za bezpredmetný. Pokud se používají zkušební sondy, k nimž výrobce nedodává vyhodnocovací diagramy, existují způsoby, jak vyhodnocovací diagram proměřit. Čas, námaha a náklady s tím spojené se brzy vrátí. Kromě toho Je nutno si uvědomit při investicích do ultrazvukových zařízení, že přístroje a sondy bez vyhodnocovacích diagramů mají nižší užitnou hodnotu v pravém slova smyslu. Nebudeme se zde zabývat principem vyhodnocovacího diagrairu ani prací s ním. Zájemce odkazujeme na ČSN 01 5022 a příslušnou literaturu. Místo toho považujeme za účelnější zmínit ee o ostatních okolnostech, které umožňují, případně omezují použití vyhodnocovacího diagramu v co nejširším měřítku. 5.3.1. Zkušební sondy a přístro.ie Ultrazvuková sonda a přistroj tvoří zkušební zařízení. Jeho parametry je třeba kontrolovat, neboí se s časem mění, a nevystačíme jen s důvěrou k typovému štítku firmy. Ukazuje se nutné ultrazvuková kontrolní zařízení kontrolovat podle ČSN 35 6884. Mělo by se tak dít buá v CDS nebo v některém z HDS. Zatím musíme vyatačit s důvěrou a spolehnout se na firemní údaje, pokud jsou k dispozici. Seznámení se s firemními podklady k sondám a přístrojům považujeme za velmi užitečné. Umožní ná» to redukovat některé naše představy o zjistitelnosti vad, mrtvé zóně, zóně podmíněné zjiatitelnosti vad, rozlišovací schopnosti na blízko i na dálku, které se někdy objevují v technických podmínkách. 3.3.2. Útlum Znalost hodnoty iítlurau ultrazvuku v materiálu je důležitá a podstatná při všech metodách stanovení náhradní velikosti
- 70 -
vady. Hlavně u zkoušení větších tlouštěk nebo austenitického materiálu úhlovými sondami již nelze útlum zanedbávat. Vyskytne-li se kombinace větší tlouštky austenitického materiálu se zakřiveným povrchem, selhává i tak dost problematická netoda použití dvou úhlových sond proti sobě při stanoveni litlumu příčných vln. Zdá se,, že bude nutné vyzkoušet přímé sondy s mění Ci. pro příčné vlny. Nedokonalé propracování metody stanoveni útlumu materiálu, zvláště u úhlových sond, jsou největší slabinou využívání vyhodnocovacích diagramů. 4. Závěr Tento příspěvek se snaží obhajovat a prosazovat větší využívání vyhodnocovacích diagramů ultrazvukových sond v« zkušební praxi, ve které se jeví jediným způsobem rychlého a efektivního stanoveni náhradní velikosti vady.
- 71 -
METODIKA URČOVANÍ ŠÍŘKY KONSTRUKČNÍHO NEPRPVARU A ZJIŠŤOVANÍ TRHLIN U KOUTOVÝCH SVAR8 POMOCÍ ULTRAZVUKU Ing. Jiří Pitter, SVÚM, Praha
Určování velikosti šířky konstrukčního neprůvaru a zjišíování trhlin u koutových svarů představuje problém, který bylo nutno řešit, aby u mostů nebyla snížena pevnost svarů a tím i celé mostní konstrukce. Déle popsaná metodika určování šířky neprůvaru byla ověřována na vzorcích koutových svarů s tloušíkou péanic 25, 30 a 40 mm a tloušťkami stojin 10, 14, 18 a 25 mm. K určování šířky neprůvaru a zjišťování trhlin byla na vzorcích svarů použita sonda MB4T o frekvenci 4 MHz s fokuaačními polystyrénovými nástavci. Schéma lineární fokusace je ukázáno na obr. 1. Pro výpočet dílčích hodnot fokusace a výsledné ohniskové vzdálenosti platí podle obr. 1 následující vztahy:
tg
•< , = —
sin li
=
2
,
sin
1 c
sin 3 tg A
kde f c, c2 c~
= = = =
5
l
= sin o 3 =
y f y
ohnisková vzdálenost 2350 m/s - rychlost siření uz v polystyrenu 1480 m/s - rychlost šíření uz ve vodě 5900 m/s - rychlost šíření uz v oceli - 72 -
Pro zakřivení válcové fokusační plochy R s 60 ran a volenou hodnotu y - 3 mm byla vypočtena ohniskové vzdálenost podle výše uvedených vztahů ř
60
= 4O
»56 mm
šířka uz svazku 7 ohniskové vzdálenosti je dána vztahem
a tedy pro D - = 10 nm Je r
o
* 7, 42 mm
Pro zakřivení válcové fokusační plochy R = 40 nm; a volenou hodnotu y = 3 mm byla obdobným postupem vypočtena ohniskové vzdálenost: f 40 = 2 6 . 9 7 »Í a Šířka uz svazku v ohniskové vzdálenosti r
o
=
*»93 mm
Sonda s nástavcem o ohniskové vzdálenosti f g 0 = 40 mm byla určena ke stanovení Šířky neprůvaru u svarů s tloušťkou pásnice 40 mm. Sonda s nástavcem o ohniskové vzdálenosti ftn = 27 mm pak r 40 ke stanovení šířky neprůvaru u svarů s tlouštkami pésnice 25 a 30 mm, K určení okraje konstrukčního neprůvaru byl zvolen následující postup: a) Podle nákresu na obr. 2 byla vyrobena stupňová měrka s tlouštkami stupňů 40, 30 a 25 mm. b) Na stupeň s tloušťkou 40 mm byla přiložena sonda a koncové echo bylo nastaveno na referenční úroveň výšky 2/5 rastru obrazovky. Potom byla citlivost zvýšena o 12 dB. c) Sondou bylo posouváno směrem ke stupni o větší tlouSÍce do místa, kde koncové echo od tlouštky stupně 40 mm pokleslo na referenční úroveň, tj. o 12 dB. V tomto místě byla odmě- 73 -
řena vzdálenost a - viz obr. 2. Osa válcové fokusační plochy při tomto měření musí být rovnoběžná a hranou stupně, d) Osa sondy v tomto místě dle bodu c) se nachází ve vzdálenosti od okraje měrky r kde r
+ a
=
c + b
~ vzdálenost hrany nástavce od osy sondy
Zjištěná hodnota r
+ a není rovna hledané hodnotě £, ale
Je větší o hodnotu b. Stejným postupem byly určeny hodnoty b pro tloušíky pásnic 25 a 30 nm. Pro jednotlivé tloušťky pésnic byly naměřeny následující hodnoty b: tlouštka pésnice 40 mm
b = 2 mn
tlouštka pásnice 30 nm
b = 1,5 mm
tlouštka pásnice 25 nm
b = 1,5 mn
Nastavení přístroje umožňovalo rovněž zjišťovat přítomnost trhlin v oblasti svaiu. Za echo od trhliny bylo považováno takové, které se nacházelo v menší hloubce než echo od neprůvaru (viz obr. 3) a dosáhlo minimálně výšky 1/5 rastru obrazovky. Tato úroveň odpovídá velikosti koncového echa snížené o 18 dB. Popsanou metodikou byly prozkoušeny vzorky svarů. Celkem bylo provedeno 252 ultrazvukových měření, které byla v 62 případech ověřena pomocí ověřovacích řezů. Zkoušky byly prováděny uz přístrojem USM-2M a sondou MB4T 8 fokusačními nástavci. Pro určení směrodatné odchylky měření byly pro tloušťky pásnice 4C a 30 mm určeny odchylky šířky neprůvaru změřené ultrazvukem od "skutečné" hodnoty šířky neprůvaru určené ověřovacími řezy. Pro určení střední kvadratické odchylky měření bylo pou£ito vztahu: T o2 _
.a....
kde n s S
9
- počet měření - šířka neprůvaru určená ultrazvukem - "skutečná" šířka neprůvaru v místě řezu
Směrodatná odchylka provedených měření je v tomto případě
s = Í7 což pro tloušíku pésnice 40 mm činí S
= - 1,6 mm
a pro tloušíku pésnice 30 um S = - 1,5 nm S touto směrodatnou odchylkou je určena pomocí ultrazvuku celé šířka neprůvaru. Na obr. 4 jsou histogramy naměřených odchylek pro jednotlivé tloušíky pásnic. Materiál pásnic obsahoval v některých místech drobné necelistvosti, které vlivem fokusace uz svazku byly Indikovány poměrně vysokými poruchovými echy, které znemožňovaly provést uz vyšetření a vyhodnocení. Závěr Popsanou metodikou ultrazvukového zkoušení koutových svarů lze zjiStovat velikost konstrukčního neprůvari . přítomnost trhlin ve svarech. Celková Sirka neprůvaru byla pomocí uz měření určována s těmito směrodatnými odchylkami: u tlouštky pásnice 40 mm u tlouätky pásnice 30 mm -
- 75 -
S = - 1,6 mm S = - 1,3 mm.
C, =2730 ms1
osa tu. smzku
Obr.
I
- 76 -
a
30
Obr. 2
Obr. 3
- 77 -
[^
30
I I .« i i 4 t A3-
S
k\\\\\\\\\\\\^
E II
<S
H
S
«o
}
>*• 01
1 1 1 1
1-
Í
••f
V//////A
- 78 -
u
ja
o
ZKUSENOSTI S POUŽITÍM PŘÍSTROJE D-METRU PŘI MĚŘENÍ MATBRUÍLU Pavel Klaana, Jaroslav Keel, o.p.
ŠKODA Plzeň
Jedním z častých požadavků v průběhu prověřování jakosti materiálu a výrobků je 1 požadavek přesného měření tlouStěk atěn materiálu a to jak u výrobků, kdo nelze měřit obvyklými délkovými měřidly (např. u uzavřených nádob, potrubí, odlitků), tak při vstupních kontrolách hutních polotovarů (plechů, tyčí, trubek) nebo v ostatních speciálních případech (např. měření aouososti vrtaných hřídelů, měření vrstev návarfl apod.) c Měření tlouštěk stěn se provádí bu3 reeonanční metodou, která se vcelku dobře osvědčuje na rovných plochách, kde lze z a j i s t i t dobrou akustickou vazbu, nebo Impulsními odrazovými metodami, které jsou založeny na zjištění doby průchodu impulsu měřenou tloušťkou stěny a zpět. Doba průchodu t = - * — , kde d = tloušťka materiálu, c = rychlost Síření ultrazvuku v materiálu. V současné době se používá v ČSSR i v zahraničí celá řada ultrazvukových tloušfkoměrů. Jedním z těchto přístrojů je i digitální měřič tlouStěk stěn D - METER, typ DM 1, který je používán též v závodech o.p. §KODA Plzeň. V průběhu posledních 3 l e t byla s uvedenými přístroji provedena řada ověřovacích a zejména provozních měření, při kterých byly získány některé praktické zkušenosti, které jsou obsahem předloženého referátu. Technické parametry přistrojte DM - 1 1. Měřicí rozsah: 2. Zkušební sondy:
1,2 - 300 mm oceli KMR 4: pro rozsah 1,2 - 60 ran oceli KMS 4 : pro rozsah 8 - 180 mn ocel i KMS 2: pro rozsah 1? - 300 mm oceli KMH 4: pro měření materiálů při vyšších teplotách - 79 -
3. Princip přístroje: impulsní ultrazvuková odrazová metoda - dvojitá sonda - měření Časového průběhu - číslicový záznam tloušíky . 4. Rozsah akustické rychlosti měřených materiálů:
5. 6. 7. 8. 9. 10.
5890 - 6364 m/s při osazení standardními křemennými krystaly. Možnost osazení speciálními křemennými krystaly pro rozsahy akustických rychlostí 2400 - 6364 m/s Možnost nastavení 6 zkušebních rozsahů (3 pro ocel a 3 pro hliník) Zabudovaný kontrolní etalon ti. 5 "nm určený pro nacejchování přístroje Zdroj: 5 suchých článků 1,5 V nebo 5 článků NiCd Hmotnost: 1 kg Přípustné nejmenší zakřivení měřené plochy r = 10 mm (nejmenší tloušíka stěny 2 mm) Přesnost měření: - 0,1 mm v celém měřicím rozsahu
Jedním z prvních provozních úkolů bylo ověřování tlouštěk hutních polotovarů a materiálu dodávaných do našeho podniku od externích závodů. Jedná se především o ocelové tyčové materiály a dále plachy a trubky z ocelí tříd 11, 12, 13, 15 a 17. 1. Měření tlouštěk ocelových tyčí třídy 11 (čtvercového a obdélníkového průřezu) válcovaných za tepla, jejichž rozměry, objednávání a způsob dodávání je předepsán normami ČSN 42 5520 a ČSN 42 5522. Pro měření tlouštěk byly vybrány namátkové tyče čtvercového a obdélníkového průlezu tlouštěk v rozsahu od 5 do 80 mm a porovnáván rozdíl mezi hodnotou tlouštěk změřenou klasickými délkovými měřidly (posuvná měřidla, mikrometry), tzv. "skutečná tlouštka" a hodnotou tlouštěk zaznamenanou při měření tloušíkoměrem, tzv. "změřená tloušíka". Tato hodnota je vždy průměr ze 3 měření. Uvedené hodnoty Jsou zaznamenány v tabulce 1. Z výsledků měření uvedených v tabulce 1 je možno vyvodit následující dílčí závěry; a) rozdílnost povrchů válcovaných a tažených tyčí nemá vliv na přesnost měřené tlouštky - 80 -
b) s narůstající tloušíkou zkoušeného materiálu nedochází ke zvětšení chyby měření Z výsledků uvedených v tabulce je zřejmé, že největší chyba měření tloušíkoměrem není větší než - 0,2 mm. Pro porovnání je nutno uvoat, že nejmenší mezní vichylka tloušíky pro tyče ploché podle ČSN 42 5522 je - 0,5 mnu Nejmenší mezní úchylka tlouštky pro %če čtvercové podle ČSN 42 5520 je * 0,4 mm. 2. Měření tlouštšk ocelových plechů t ř í d 10 - 16 válcovaných zateplá , jejichž" rozměry a objednávání je předepsáno normou ČSN 42 5310. Při měření byl namátkově vybrán sortiment plechů tlouštěk od 3 do 40 ram rozměrů převážně 2000 x 4000 mm a měření tlouštěk prováděno stejným postupem jako v případě ocelových t y č í . Výsledky měření "skutečných tlouatěk" a "změřených tlouštěk" jsou uvedeny v tabulce 2. Z výsledků uvedených v tabulce 2 vyplývá, že největší chyba p ř i míření uvedených tlouštěk plechů představuje - 0,1 mm. Pro porovnání je nutno uvést, že nejmenší mezní povolená úchylka tlouštky pro plechy tlouštky větší než 3 mm podle ČSN 42 5310 je - 0,3 nun. Výsledky měřeni, podobně jako v případě měření tyčového materiálu prokázaly, že stav povrchu dodávaných plechů ani nar ů s t a j í c í t l o u š t k a neovlivňuje v podstatě chyby měření. 3» Měřeni trubek z ocelí t ř í d 11 a 12 válcovaných nebo tažených za t e p l a , Jejichž rozměry a objednávání je předepsáno normou ČSN 42 5715. Pro měření byly namátkově vybrány ocelové trubky v rozsahu vnějšího 0 od 25 do 220 mm a tlouštěk od 1 do 14 mm. Výsledky měření "skutečných tlouštěk" a "změřených t l o u š těk" jsou uvedeny v tabulce 5. Z tabulky je patrno, že 3 narůstající tloušíkou stěny trubek a jejich zakřivením nedochází ke zvětšení chyby vněřeni. Největší chyba při měření uvedených tlouštěk nepřesahuje hod- 81 -
notu 0,2 mm. Mezní úchylka tloušťek stěn trubek do ti. 20 mm, podle normy CSN 42 5515, je + 12,5 % a - 15 % tloušťek stěny. V omezeném rozsahu bylo provedeno ověření přesnosti měření přístroje D • meter u tyčového materiálu z ocelí tří',. 17. Zkoušky provedené na tyčích v rozsahu tlouštěk 33 - 65 mm prokázaly, že při nastavení citlivosti přístroje podle zabudovaného etalonu docházelo k odchylkám "změřené tlouštky" od "skutečné tloušíky" v rozsahu 0,6 až 1,1 mm. Při nastavení přístroje podle známé tlouštky zkoušené tyče z oceli třídy 17 nepřesahovaly odchylky měřené - 0,2 mm. V této oblasti bude nutno v budoucnu provést ověřovací zkoušky na materiálech s větším tlouštkovým rozsahem a posoudit zda akustické rychlost v hutních polotovarech z ocelí třídy 17 (případně 19) neleží mimo rozsah přístroje a nebude-li nutno přístroje pro tyto případy vybavit speciálními krystaly. Další ověřovací zkoušky s použitím tlouštkoměru D - Metru byly prováděny na celé řadě členitých ocelových odlitku a odlitků z lehkých slitin. Zkušenosti z prováděných zkoušek prokázaly, že v případě měření tlouštěk stěn odlitků je pro iíepě5ný výsledek základním předpokladem homogenní průřez zkoušeného materiálu. Jakékoliv naplynění, řediny a staženiny ve zkoušeném průřezu zcela zákonitě zkreslují, případně znemožňují úspěšné provedení měření. Příkladem je stupňový zkušební etalon určený k nastavení přístroje (obr. 1) z hliníkové slitiny ti. 10 - 80 mm, kde ve stupních tlouštky 40 - 80 mm není možno spolehlivě provést nastavení přístroje v důsledku přítomnosti vad typu ředin (na stupních 20 a 30 mm byly při nastavení podle ti. 10 mm naměřeny hodnoty 19,8 mm a 29,4 m m ) . Přítomnost těchto ředin je prokázána na rádiogramu (obr. 2) provedeném z bočního směru. Podle návodu k obsluze přístroje byls vypočítána rychlost šíření ultrazvuku v tomto materiálu a bylo zjištěno, že tato leží mimo rozsah akustických rychlostí uváděných výrobcem pro standardní provedení přístroje (6680 m / s ) . Funkce tlouštkoměru byla dále ověřována též při měření souoso8ti vrtaných vřetenových hřídelí. Byla prováděna měření na hřídelích o vnějších průměrech 160, 200 a 250 mm při odvr- 82 -
tání průměru 90 mm a kontrolována souosost v celé 6ti metrové délce hřídele. V uvedené délce byla měřena tloužtk^ stěny ve čtyřech místech po obvodu vždy po úsecích délky 200 mm. Závěr V průběhu minulého období byla v závodech o.p. ŠKODA provedena celá řada provozních měření tlouštěk materiálu a výrobků nejrůznějšího sortimentu. Výsledky těchto měření prokázaly široké možnosti použití tlouštkoměru D - Metru, který tak rozšiřuje obor nedestruktivních defektoakopických zkoušek.
- 83 -
Tabulka 1. Výsledky měření tlouštěk ocelových tyčí (čtvercového a plochého průřezu Materiál
Chyba měření
"Skutečná tloušíka" (mm)
"Změřená tloušíka". (mm)
1. 2.
5,2 5,4
5,0 5,3
11373
válcovaný
- 0,2
11373
válc ováný
- o.i
3.
6,0
6,2 6,2 8,0
11373 11600
válcovaný
+ 0,2
tažený
" 0,2
11373
válcovaný
- o,i - o,i - o,i
Poř.č.
4.
6,4
5.
(mm)
6.
8,1 9,8
7.
10,6
10,5
11373 11523
válcovaný
8.
16,3
16,3 19,7
11523 11523
válcovaný válcovaný
19,9 20,0
11523 11600
tažený tažený
19,9 19,9 20,0
11600 11600
tažený
- o,i + 0,1 + 0,1 — - o.i
11600
tažený
—
11603
tažený
- o.i
11373
válcovaný
9,7
válcovaný
—
9.
19,8
10. 11. 12. 13.
19,8
14. 15.
20,0
16.
20,0
19,9 20,0
17.
20,0
19j8
11373
válcovaný
- 0,2
18. 19. 20. 21. 22. 23. 24.
24,6
11373 11523 11600
válcovaný
24,9 27,8
24,5 24,9 24,8 27,9
11600
tažený
• +
27,9 29,8
27,9 29,8
11600
tažený válcovaný
35,8
11523 11600
19,9 19,9 20,0 20,0
24,8
25.
36,0
35,9 36,0
26. 27. 28. 29. 30. 31. 32.
39,7
39,8
39,9
39,8 49,6
tažený
válcovaný tažený
těžený
11600
tažený
11523 11600
válcovaný tažený
11373
49,7 50,6
50,7
11373
válcovaný válcovaný
55,0
55,1
11373
válcovaný
60,4 69,8
60,5 69,8
11523
válcovaný
11373
válcovaný
79,4
79,5
11523
válrovaný
- 84 -
—
• + + • + •
o.i 0,1 o.i 0,1 — — 0,1 — 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 — 0,1
Tabulka 2. Výsledky měření tloužtěk stžn ocelových trubek Poř.č.
Průměr trubky (mn)
1. 2. 5. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20.
21,6 25,0 27,0 32,2
33,4 40,0 42,0 44,0 51,0 51,6 51,7 60,0 71,0
80,0 90,0 90,0 160,0 160,0 170,0 220,0
"Skutečná tlouStka stěny" (nm)
"Změřená tlouštka stěny" (mn)
3,5 2,8 3,0
3,5 2,6 3,0
3,5 3,7 1,0
3,5 3,7 0,9 4,0 2,6 11,8 2,7 8,4 13,4 1,6 6,9 3,7 3,4 4,9 11,7 4,5 6,3
4,1 2,7 11,7 2,8 8,4 13,6 1,6 7,0 3,7 3,5 4,9 11,6 4,6 6,4
i
- 85 -
Kateriál
Chyba měření (um) —
11353 11353 11353 12022 11353 11353 11353 11353 11453 11353 11453 11453 11353 11453 12021 11353 12021
- o,i — - o.i —
11453 11353 12021
•» 0,1 - 0,1 - 0,1
- 0,2 — — —
- o,i - o,i - 0,1 + 0,1 - 0,1 — - 0,2 —
Tabulka 5. Výsledky měření tlouštěk stěn ocelových trubek Poř.e.
"Skutečná tlouštka stěny" (mm)
i. 2.
3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16.
17. 18.
19. 20.
*
"Změřená tlouštka stěny" (mm)
1,0 1,6 2,7 2,8 2,8
0,9 1,6 2,6 2,6 2,7
3,0 3,5 3,5 3,7 3,7
3,0 3,4 3,5 3,5 3,7 3,7
4,1 4,6 4,9 6,4 7,0 8,4 11,6 11,7 13,6
4,0 4,5 4,9 6,3 6,9 8,4 11,7 11,8 13,4
3,5
- 86 -
Materiál
Chyba měření (mm)
11353 11353 11353 11353 11353 11353 11353 12022 11353 12021 11353 11353 11353 12021 12021 11453 11453 11453 11453 11453
- o.i — - o,i - 0,2 - o,i
—
- o.i — — — — - 0,1 - 0,1 — - 0,1 - 0,1 — + 0,1 • 0,1 - 0,2
Tabulka 4. Výsledky měřeni tlouStěk ocelových plechů Poř.č.
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.
9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18.
19. 20.
"Skutečná tlouStka stěny" (mn)
1,0 1,1 1,5 1,6 1,8 2,1 3,0 4,0 6,0 7,0
"Změřená tlouštka"
Chyba měření
(um)
(mn)
9,7
1,1 1,2 1,6 1,7 1,8 2,1 2,9 4,0 5,9 7,0 8,1 9,8
10,4 11,8 15,4 18,0 19,0 29,1 39,7 39,7
10,4 11,9 15,4 17,8 18,9 29,1 39,8 39,6
8,0
- 87 -
+
0,1 + 0,1 + 0,1 + 0,1
— — - 0,1
— • + +
0,1 0,1 0,1 0,1 — + 0,1 — - 0,2
- o,i + 0,1
- o.i
Of
ž
I '09
08
- 88 -
MECHANIZOVÁN/ ULTRAZVUKOV/ ZKOUŠKA Z / K L A E N Í H O MATERIÁLU SOUČÁSTÍ ROTAČNÍCH TVAPJB Jiří Šplíchal, ŠKODA, o.p.,Plzeň
Vývoj v oblasti, ultrazvukové defektoskopie se podobně jako u ostatních defektoskopických metod řídí snahou o získání většího množství informací o zjištěných vadách, odstranění lidského faktoru, zlevnění a zejména zrychlení kontroly. Jednou z možností je zavedení metodiky automatizovaného zkoušení ultrazvukem, kde mimo uvedené zrychlení zkušebních operací lze téměř plně odstranit subjektivní vliv operátora. 0. p. ŠKODA Plzeň vyrábí řadu nejrůznějších výkovků, odlitků a svarů, které podléhají defektoakopickým zkouškám prozářením, ultrazvukem a povrchovými metodami. Jedna z možností zavedení mechanizované UZ zkouáky byla prověřována při UZ kontrole základního materiálu kovaného hladkého prstence a kruhové desky. tfčelem provedených UZ zkoušek bylo ověření možnosti použití pohybového zařízení karuselového soustruhu ke zmechanizovaní ultrazvukové zkoušky. Uvedená mechanizovaná zkouška byla použita k vyhledávání neceliatvostí v základním materiálu součástí rotačních tvarů na prstenci o průměru 4 000 mm, výšce 3 800 mm a ti. stěny 200 mm a kruhové desce o průměru 4 000 mm, ti. 300 mm. Součásti byly zkoušeny po ohrubování na drsnost povrchu Ra 12,5 um. K provedení UZ zkoušky bylo použito ultrazvukového přístroje USIP 11 a přímé sondy o frekvenci 2 MHz o ef. 0 měniče 20 mm. Uvedená sonda byla zabudována do držáku používaného ke zkoušení plechů předvstřikovací metodou. Předvstřikovací držák se sondou byl upnut do nožové hlavy suportu obráběcího stroje pomocí upínacího přípravku umožňujícího nastavení a aretaci sondy v pracovní poloze, viz. obr. 1, 2. - 89 -
K vytvoření akustické vazby mezi sondou a povrchem zkoušeného materiálu bylo použito vrstvy z běžné chladicí emulze používané ke chlazení řezných nástroja. Tlouštka vazebná vrstvy byla laděna na poloviční hodnotu vlnové délky UZ vlnění v kapal i n ě . Kapalina nepřetržitě přitékala do prostoru sondy hadičkou z nádobky umístěné na pracovní plošině karuselu, viz foto 1. Nastavení sondy do pracovní polohy bylo provedeno následujícím způsobem: Povolením převlečné matice kulového čepu upínacího přípravku a současným přibližováním držáku ke zkoušenému povrchu pomocí suportu obráběcího stroje bylo umožněno nastavení přizpůsobovacího nástavce předvstřikovacího držáku sondy do pracovní polohy. (Kopíruje zkoušený povrch). V této poloze byl držák zaaretován utažením převlečné matice kulového čepu. Nastavení požadované vzdálenosti čela sondy od povrchu zkoušeného materiálu na poloviční hodnotu vlnové délky UZ vlnění v kapalině bylo provedeno posouváním sondy v předvstřikovacím držáku následovně: Při stálém doplňování vazebné kapaliny do prostoru sondy bylo čelo sondy oddalováno z výchozí kontaktní polohy od zkoušeného povrchu otáčením stavěči matice předvstřikovacího držáku. Současně bylo sledováno koncové echo na obrazovce UZ přístroje. Při dosažení maximální výchylky echa byla vzdálenost čela sondy od povrchu zkoušeného materiálu rovna požadované poloviční hodnotě vlnové délky UZ vlnění v kapalině. Vyhledávací c i t l i v o s t přístroje byla nastavena tak, aby byly z j i s t i t e l n é vady o Dn ^ 2 • . Nastavení c i t l i v o s t i bylo provedeno pomocí ÁVG diagramu odečtením d£ hodnoty od křivky koncového echa. Rychlost otáčení pracovní desky obráběcího stroje byla nastavena na 4 ot/min., což odpovídá posuvu ultrazvukové sondy po vnějším povrchu zkoušené součásti o průměru 4 000 mm, rychl o s t í 0,8 m/s. Tato rychlost je nižší než teoreticky možná rychlost posuvu stanovená výpočtem dle vzorců uvedených v pojednání: "Maximální rychlost pohybu ultrazvukové sondy při - 90 -
automatizované kontrole" (Technika, Ekonomika - č. 3 - 4 f 1966, str. 25-29). Držák s ultrazvukovou sondou byl posouván od horního okraje prstence směrem dolu po vnějším povrchu prstence. Současně se prstenec otáčel kolem své osy rychlostí 4 ot/min. Složenía obou pohybů dojde k posuvu ultrazvukové sondy po vnějším povrchu prstence po dráze šroubovice o stoupání 15 mm, což odpovídá šířce řádku 15 mm. Iři aktivním průměru měniče sondy 18 mm byl dodržen požadavek 20 % překrytí. Při zkoušení rotačních desek byl postup při nastavení sondy do pracovní polohy stejný Jako při zkoušení válcových součástí. Držák s UZ sondou byl posouván pomocí vodorovného suportu o 15 mm za 1 ot. od středu desky směram z vnějšího povrchu při současném otáčení desky. Otáčky pracovní desky bylo nutno přizpůsobit vzhledem ke vzdálenosti sondy od středu desky tak, aby rychlost posuvu sondy po zkoušeném povrchu nepřekročila hodnotu 0,8 m/s. Proto, že nebylo k dispozici vhodné registrační zařízení, které by umožňovalo zaznamenávání polohy vad přímo na zkoušeném povrchu, bylo nutné sledovat obrazovku UZ přístroje vizuálně a polohy vad zaznamenávat ručně na zkoušeném povrchu. Přesné určení polohy, hloubky a velikosti vad zjištěných mechanizovanou zkouškou bylo provedeno tradičním způsobem po skončení mechanizované zkoušky. Výhodou mechanizované ultrazvukové zkoušky je podstatné zkrácení času potřebného k vyhledávání necelistvostí v základním materiálu součástí rotačních tvarů. Srovnání časů potřebných ke zkoušení 100 % základního materiálu kroužku 0 0 4 000 mm, výšky 2 800 mm, přímou sondou, mechanizovanou zkouškou a zkouškou ručním způsoben, je uvedeno v tabulce 1.
- 91 -
Závěr Předložené výsledky ověření použití mechanizované UZ kontroly na prstenci prokázaly plně známé výhody automatizace UZ zkoušek. Dosažené výsledky prokazují, že oproti klasické ruční kontrole dochází při použití mechanizované UZ zkoušky k úspoře času na provedení zkoušky, dále k možnému snížení počtu pracovníků i přístrojů a v neposlední radě i k větší záruce objektivnějšího vyhodnocení výsledků.
Tabulka 1
Druh zkou a ky mechanizovaná UZ zkouška ruční UZ zkouška
čas potřebný k provedení UZ zkoušky
počet pracovníků 2 -» obsluha stroje
3 hod
4
20 hod
- 92 -
počet UZ příatrojť
1
2
Obr.l
obr.:,'
- 9ľ> -
(17338)
(i7,ja)
6 1 3 0 0V2K-.
•
x5Q
Obr. 4
/>
Obr. 5
Obr. 6
voŕ.S
Otor.7
k
. v^ j,> i;,v
- 95 -
Foto 1
- 96 -
Foto 2
Foto 3
- 97 -
NEDESTRUKTIVNÍ KONTROLA VÍROBKU POTRUBÍ PRIMÁRNÍHO OKRUHU W E R 440 Z OCELI JAKOSTI 08CH18N12T Alois Liška/ Vítkovice - železárny a strojírny Klementa Gottwalda, n.p., 08tráva
Mohutný rozvoj průmyslové základny s i vyžaduje i získávání nových energetických zdrojů. Omezené zásoby pevných paliv, stále rostoucí ceny tekutých paliv - ropy - a v neposlední řadě silné znečišíování atmosféry při výrobě elektrické energie klasickou cestou nutí výrobce hledat nová, progresivní ře^Jií. Jednou z těchto cest Je jaderná energetika, která s i ve světové vědě nezadržitelně razí svou cestu, získává důležité postavení pro svou ekonomičnost i hygienu. Tento příspěvek se zabývá výsledky ověřovacích zkoušek ultrazvukem na austenitických ocelích třídy 08CH18N12T dle GOST 5632-61, mnohé zde uvedené poznatky mají však širfií platnost a je možné je s urfiitým omezením uplatnit i u jiných výrobků stejné nebo podobné jakosti. Z celé řady měření a z množství použitých sond byly pro tento referát vybrány výsledky charakteristické, a to ty, které byly uplatněny také při zpracování definitivního znění přejímacích podmínek. Je všeobecně známo, že využitím jaderného paliva při výrobě elektrické energie kladou se mimořádné nároky na celkovou jakost všech použitých dílů energetické jednotky - zejména pak na díly primárního okruhu - které jsou vystaveny přímému styku s radioaktivním médiem a jsou namáhány Jak tlakem, tak teplotou. Potrubí hlavního cirkulačního okruhu Js 500 pro jaderné elektrárny typu WER 440 pracuje při provozní teplotě 598 K (325 °C) a provozním tlaku 12,26 N/mm2 (125 kp/cm2). Z hlediska výroby jsou trubky vlastně dutá tělesa, vyráběná volným kováním na trnu. Těmto nárokům jsou schopny odolávat pouze speciální jakosti ocelí, které jsou pro tyto účely vyvíjeny, - 98 -
a které vytvářejí zcela odlišné podmínky pro Jejich zkoušení a vyhodnocení kvality. Rozsah zkoušení Předběžné přejímací podmínky předpokládaly 100 % kontrolu vnitřní homogenity pomocí ultrazvuku přímými i úhlovými sondami. Kontrola ultrazvukem přímým svazkem Za účelem stanovení stupně prozvučivosti, hranice minimální z j i s t i t e l n é náhradní vady, r o z l i š i t e l n o s t i velikosti vad, určení nejvhodnější zkušební sondy bylo použito srovnávacích měrek, které byly vždy zhotoveny z výřezů trub výše uvedené Jakosti, ve kterých byly vyvrtány otvory s plochým dnem, jejichž osa byla orientována kolmo ke zkušebnímu povrchu - viz obr. 1. Kontrola ultrazvukem příčným vlněním Ze stejných důvodů Jako pro kontrolu přímým svazkem byly zhotoveny srovnávací měrky pro úhlové ozvučení - vývrty s plochým dnem, jejichž osy svíraly se zkušebním povrchem příslušný úhel - viz přílohu 1. Obojí tyto typy srovnávacích měrek byly opakovaně zhotovovány vzhledem k stále ae vyvíjející technologii výroby oceli tak, aby vždy reprezentovaly současný stav a kvalitu finálních výrobků. Po zhotovení srovnávacích měrek bylo vždy provedeno: 1. Decibelové (dB) ohodnocení všech umělých defektů (vývrtů) různými typy sond pracovní frekvence 2 a 4 MHz a na základě získaných výsledků byly sestaveny cejchovní křivky platící pro jednotlivé sondy a srovnávací měrky. 2. Byl měřen v určitých průřezech útlum ultrazvukového svazku v materiálu, který byl z n a č e n i ' (měření bylo prováděno na zakřivených vzorcích) a byl stanoven ze vztahu:
<£' = ?
i2 d
/dB/W
H 2 - H2 - rozdíl amplitud prvního a druhého echa d = tloušíka materiálu - 99 -
Parametry ověřovacích zkouěek Přístroj: USIP-lO, US1P-11 - Krautkrämer Metoda: impulsní - odrazová Frekvence: 2 MHz, 4 MHz Sondy: přímé - B2SN, B4SN, ME2SN, MB4SN dvojité - SEB2, SEB2T, SEB4, SEB4T tlhlové - WB45N, VTB6ON, WB70N, WTB45N4, IMB6ON4, MWB7ON4 PB 50-2 Kontrolní měrka: K 1 podle ČSN 35 6885 Po provedeném ultrazvukovém ohodnocení byly vzorky (srovnávací měrky) podrobeny metalografickému šetření - stanovení velikosti zrna podle GOST 5639-65. Sezy byly vedeny vždy v místech průchodu osy ultrazvukového svazku materiálem - V Í B obr. 1 a 2. Výsledky průzkumu Výsledky ověřovacích prací lze rozdělit do tří skupin, a to podle toho, jak se měnila kvalita (předevSím co do velikosti a stejnoměrnosti austenitického zrna) materiálu, předávaného ke zkouškám. 1. skupina Do této skupiny se řadí výrobky s velikostí zrna stupně 1 až větší než -1 podle GOST 5639-65. Uspořádání zrn bylo velmi nahodilé, nerovnoměrné - ve velkých zrnech se pouze nepravidelně objevovala zrna menších velikostí - viz. obr. 3 mikrostruktury (61203) a obr. 4 (61300). a) kontrolou přímým svazkem - dvojitou sondou SEB2T - byly sice indikovány umělé vady (vývrty) 0 5 mm; 3,0 mm, ojediněle 0 1,5 mm, avšak úroveň zesílení pro indikaci stejně velkého defektu ve stejné hloubce byla velmi proměnlivá a tudíž pro zkušební praxi zcela nepoužitelná. Nestejnoměrnost struktury se rovněž projevila i na změřeném koeficientu útlumu^', který se pohyboval v rozmezí od 0,048 dB/mm do 0,615 dB/mm pro pracovní frekvenci 2 MHz. - 100 -
b) kontrolou úhlovým svazkem - úhlovými sondami W345, 60, 70° bylo zjištěno, že prostupnost příčných vln těmito vzorky Je velmi malá a pro vyhodnocení kvality zcela nepoužitelná. 2. skupina V této skupině sledovaných vzorků se sice vyskytovalo hrubé zrno velikosti 1 a větěí než 1, avšak struktura a rozložení zrn byly poměrně stejnoměrné - viz obr. 5 (37507), obr. 6 (57510) a obr. 7 (37542) mikrostruktury. 3. skupina Velikost austenitického zrna této skupiny se pohybovala v mezích 4 a 3 podle GOST 5639-65 - viz. obr. 8 (37539), obr. 9 (3751D mikrostruktury. Výsledky měření ze skupiny 2 a 3 Jsou zřejmé z přiložených grafů v příloze 2 a 3 zkonstruovaných po dB ohodnocení Jednotlivých umělých vad vzorků. Graf v příloze 2 platí pro dvojitou sondu SEB2T, vývrt (8 3,0 a 0 5,0 mm, zkonstruovaný na vzorcích: b.č. 27 - který reprezentoval skupinu 2 b.č. 30 - který reprezentoval skupinu 3 b.č. 31 - který reprezentoval přechod mezi skupinou 2 a 3. Z cejchovních křivek tohoto grafu vidíme, že e rostoucím zrnem ve vzorcích potřebujeme vyšší zesílení ke zjištění stejně velkého defektu ve stejné hloubce. Rovněž útlum ultrazvukového svazku průchodem zkoušeného materiálu rostl se zvyšující se velikostí zrna a tím, že zrno dosahovalo stejnoměrnějších vel i k o s t í , byl koeficient útlumu stabilnější. Vzorek b.č. 27 - vykazoval střední hodnotu o ^ / = 0,146 dB/mm Vzorek b.č. 31 - vykazoval střední hodnotu «£' = 0,040 dB/ma Vzorek b.č. 30 - vykazoval střední hodnotu <£'- 0,036 dB/mm Graf v příloze 3 platí pro úhlovou aondu WB45N, vývrt 0 4,0 mm zkonstruovaný na vzorcích: b.č. 44 - reprezentoval velikost zrna stupně 2 - 4 b.č. 45 - reprezentoval velikost zrna stupně 2 - 4 b.5. 46 - reprezentoval velikost zrna stupně 3 a 4 b.č. 47 - reprezentoval velikost zrna stupně 3 a 4 - 101 -
Z grafu Je opět patrný rozdíl v prostupnosti ultrazvukového svazku materiálem s jemnějším a hrubším zrnem. Vyhodnocení výsledků ověřovacích zkoušek Z provedeného průzkumu vyplynulo , íe zjistitelnost minimální vady plochy 7 mm přímou sondou a plochy 15 mm úhlovou sondou je možná jen za předpokladu, že velikost austenitického zrna bude maximálně třetího stupně podle GOST 5639-65. Praktické využití K zajištění 100 % kontroly předmětných výrobků a plného respektování sjednaných technických podmínek je nutné využití pouze poloautomatizovaného zkušebního zařízení. Z uvedených důvodů ve VŽKG využíváme stavebnicového ultrazvukového přístroje typu KS 3000 fy Krautkrämer a jako polohovadla klasického hrotového soustruhu. V obvodu přístroje jsou zařazeny: Generátor - vyrábí elektrické vysílací impulsy k buzení vysokofrekvenčních kmitů. Zesilovač - zesiluje sondou přijaté impulsy ech. Obsahuje jak necejchovaný zesilovač pro průběžné zesílení, tak atenuátor s dělením po 2 a 20 dB s úhrnnou hodnotou zesílení 80 dB. Obrazová část - na jejím stínítku se zobrazují impulsy echa v závislosti na čase á amplitudě a clony monitorů. Synchronizátor - dodává řídící impulsy celému systému, tzn. impulsy pro vysílač, pro clony monitorů. Kompenzace vlivu vzdálenosti - umožňuje získat lineární průběh lmpulaů v závislosti na hloubce. Monitory - 4 skupiny zařazené v UZ přístroji umožňují vyhodnocování Indikací ve vymezených hloubkách a se stanovenou vyhodnocovací citlivostí, a to 1 sledování poklesu koncového echa. Ultrazvukový přístroj pracuje impulsní - odrazovou metodou předvstřikovacím způsobem, sonda Je vedena v držáku sondy - 102 -
v místě nožové upínky soustruhu. Registrace defektů se provádí přímo na výrobku barvou pomocí střikácích pistolí. Zkušební rychlost je dána maximální přípustnou obvodovou rychlostí zkoušeného výrobku - ověřením na srovnávací měrce byla experimentálně stanovena na 1,6 m/s pro přímou sondu a volbou posuvu musí být splněna podmínka 50 % překrytí sondy. Ze všech zjištěných poznatků vyplynulo, že toto zkušební zařízení a metodické postupy lze využít nejen při kontrole trub, ale i pro ultrazvukovou kontrolu tySoviny kruhového průřezu, těžkých prstenců a jiných výrobků rotačního charakteru. Literatura - Technické zprávy o nedestruktivních zkouškách na vzorcích a trubkách W E R 440 jakosti 08CKL8N12T VŽKG duben 1972, VŽKG květen 1975, VŽKG leden 1976 - Das Echo Nr. 22
- 103 -
6,3
DETAIL „A" M M
ut-
\ .HRANU OXHUT
VZORKY
PRO UHLOVÉ SONDY
- 104 -
piíloha č. 1
SONOA
5 E 8 - 2 ľ PRO VŠECHNY VZORKY
ZESU.EW
32 3o 2B
26 24 22 2o 18 16 VÍ
12 TO
8 6
5o
10
příloha ?, 2
- 105 -
So
PO TEPELNÉM ZPRACOVÁNÍ
SONDA :WB 4 5 ° - N 2 ( 2 MHz ) 23 22-
—^
2-1-
*•/
•
. 1
2o k
19
X*
ie17
—i
I-
\
y
J
ZHNO
/ ^
<
/ /
« ^
40
16 2O
3O 3U
GRAF Č. IX
- 106 -
UO
ČSSD Si
60
SOVŽTSKŽ CEJCHOVACÍ SOUPRAVY KEU - 1 František Hacál, HDS - ZVIÍ, n . p . , Oca dec Králové
Cejchovací souprava KEU-1 je určena pro zjišťování základních parametra ultrazvukové kontroly svarových spojů. V soupravě jsou obsaženy: Kontrolní měrka g» 1 - materiál p l e x i s k l o (obr. 1 ) : a) r y c h l o s t podélných v l n v měrce p ř i t e p l o t ě +20 °C -5 °C . . . 2, 67 nm/^vts
b) Kasový interval neži vstupní• impulsem a impulsy, odráženými na drážce měrky ... 19^-4.8, 58/^8, 57.-fa a c) poměrná velikost mezi vstupním signálem a signálem od umělých vad při frekvenci 2,5 MHz, úhlu dopadu 50° a průměru měniče 12 tam odpovídá: hloubka vývrtu 20 25 30 55 40 poměrná velikost. 0,56
0,52 0,18 0,1 0,06
Tato kontrolní měrka slouží k určení poměrné citlivosti, nutné pro kontrolu daného svarového spoje, k nastavení přístroje a sondy na příslušnou porôrnou citlivost, k prověřování přesnosti práce hloubkoměru* Sále je možno hodnetit rozlišovací schopnost přímých i uhlových sond, u uhlových sor.d lze určovat i úhel dopadu. Váha etalonu okolo 0,3 kg, rozměry 20? x 80 x 23 mm. Kontrolní aěrka g. 2 - materiál ocel (obr. 1 ) : Slouží k určování úhlu lomu pomocí stupnice, připevněné k etalonu. Otvor 0 2 mm v dané hloubce umožňuje informativně určovat velikost mrtvého pásma, úhlové sondy. Váha etalonu.okolo 1 kg, rozměry 190 x 65 x 30 mm. Kontrolní měrka č. 3 - materiál ocel (obr. 1 ) : Tato měrka dovoluje určovat pouze bod výstupu na svazku úhlových sond, event, nastavení referenční úrovně akustického tlaku. - 107 -
Váha měrky.-1,5 kg, rozměry 120 x 60 x 30 nm. Přípravek UNED - C 2: (obr. 2, 3) Umožňuje provádění záseků pod lihlem 45° do hloubky 0,5; 1; 2; 3; 4 mm. Hloubka záseku Je určena vymezovacími podložkami. Vlastní sekáče jsou provedeny Jako břity a dříkem. Úhel břitu Je 45° * 15" - tvrdost HBC = 52 - 57. Šířka sekáčů Je 2; 2,5; 3; 3,5; 4 nm. Univerzální pravítko pro určování souřadnic vad (obr. 4) Pomocí základních stupnic tohoto pravítka lze řeSit následující úlohy: - určování souřadnic polohy vady - hodnocení možnosti prozvu&ení svarového spoje danou sondou - volba správného úhlu lomu pro kontrolu daného typu svaru - určení délky "kroku" při kontrole svarů Pomocná stupnice (nomogram) Je určena ke zjišťování změny ůx.lu lomu následkem zvýšeného útlumu UZ vln. Na opačné straně pravítka je nanesen převod decibelů na poměrné jednotky, vztahy pro výpočet polohy vady a tabulka některých materiálů s udáním rychlosti šíření podélných a příčných vln. Kompletní soubor, uložený v dřevěném pouzdru, váží přibližně 10 kg, rozměry pouzdra jsou 340 x 250 x 100 mm (obr. 5 ) . Zhodnocení výsledků Testování cejchovního souboru KEU - 1 bylo zaměřeno v prvé řadě na ověření umělých vad typu záseků. Funkce etalonů č. 2 a 3 Je prakticky shodná a funkcí měrek K 1 a K 2 podle ČSN 35 6885 a SSN 35 6886. Výhodou etalonu č. 2 je poněkud přesnější určování úhlu lomu z důvodů jemnějšího dělení stupnice. Z řady známých a běžně používaných etalonů u nás vybočuje etalon č. 1. Umožňuje zejména určování rozlišovacích schopností úhlových sond a sledování citlivosti úhlových sond při periodických kontrolách.
- 108 -
Při ověřování umělých vad typy záseku byly sledovány náaledující ukasatelé: 1. reprodukovatdno81 údajů mezi Jednotlivými záseky 2. vztah mezi zásekem a plochým dnem - použití metody AVG 3. vlastnosti sekáčů - počet úderů, odolnost proti tupení, deformaci, štípání, atd. Použité zkušební zařízení tvořil přístroj USIP 11 s líniovými sondami typu MWB-N (nové provedení). Byly používány sondy a frekvenci 4 MHz a jmenovitých úhlech lomu 45°, Skutečný uhel lomu byl zjišťován na měrce K 1. TTD MB 1MB WB
sondy 45 - N 4 60 - N 4 70 - N 4
60° a 70°
z j i š t ě n ý úhel lomu
43° 58° 69°
Základní nastavení přístroje se provádělo na měrce K 2 (poloměr R 25) tak, aby výška echa na R 25 dosáhla 2/5 výšky obrazovky. Zesílení při měření na umělých vadách se vždy upravovalo vzhledem k těmto 2/5 výšky obrazovky. Záseky byly vytvářeny pomocí kladiva, hloubka měřena z odvěsny pravoúhlého trojúhelníku pomocí měřítka s lupou. Materiál etalonu. Při vytvoření záseku dochází k nahrnutí materiálu, což do Jisté míry ovlivňuje odrazové vlastnosti umělé vady. Záseky byly vytvářeny na etalonech různé tlouäíky, při čemž se měření provádělo na přímý a na první odraz. K převodu na náhradní velikosti plochého dna vývrtu byl použit vztah: S = N . Sj
(1)
S = plocha dna vývrtu S 1 = odrazová plocha záseku b x h b = šířka záseku h = hloubka záseku H = koeficient závislý na úhlu lomu
- 109 -
Hodnoty koeficientu N jsou převzaty ze sovětské normy GOST 14782-69 a z literatury /!/: - ťihel lomu v oceli - úhel dopadu v plexisklu
N
34-40 45-50 65
30-32 37-40 49-50
J, o
2,5 1J5
0,5
x\
io
m
ío
\ SO'
m
fo
/
?om
Obr. 6. Závislost koeficientu N na úhlu lomu Podmínkou pro splněni vztahu (1) je, aby poměr hloubky záseku k jeho šířce byl v rozmezí 0,5 - 4 a rozměry h i b byly větší než délka vlny použitého UZ vlnění. Test č. 1: Etalon: ti. 25 mm, materiál - ocel třídy 11, povrch broušený na Ba 6,3. Sekáč í. 32: provedeno 7 záseku, 10 úderů kladivem, nástroj nepoškozen. Rozměry úseku: b = 2 mm, h = 0,8 mm, S^ = 1,6 mm h = 0,9 mm, Sj^ = 1,8 um Nastavení přístroje: rozlišení 2, impuls 3, časová základna 100 mm, základní zesílení 14 dB. Sonda: MWB 45 - N 4, N = 1,5. - 110 -
A. Měření na přímý odraz: dráha k vadě 35 Zásek č. 1 2
3 4 5 6 7
rozměr; záa. s b h zesílení l 2 2 0,7 1,4 mm 36 dB 36 dB 2 0,7 1,4 mm 2 2 0,8 1,6 nm 25 dB 2 2 0,8 1,6 nm 22 dB 2 0,8 1,6 nm 21 dB 21 dB 2 0,8 1,6 um 2 2 0,8 1,6 mm 21 dB
náhradní velikost podle S z AVG 0 1,6 0 1,6 0 1,75 0 1,75 0 1,75 0 1,75 0 1,75
0 0 0 0 0 í 0
0,6 0,6 1,4 1,5 1,6 1,6 1,6
B. Měření na první odraz: dráha R k vadě 70 mm.
1 2
3 4 5 6
7
2 2 2 2 2 2 2
0,7 0,7 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8
2
1,4 mm 2 1,4 m n 2 1,6 mm 2 1,6 nm 1,6 mm 2 1,6 mm 1,6 mm
36 dB 38 dB 31 dB 38 dB 35 dB 36 dB 36 dB
0 1,6 0 1,6 0 1,75 0 1,75 0 1,75 0 1,75 0 1,75
0 1,2 0 1,1 0 1,7 0 1,1 0 1,4 0 1,25 0 1,25
V případě měření na první odraz je uvažován při určování náhradní velikosti podle AVG vliv koeficientu útlumu, který č i n i l .Jy = 0,03 dB/mm. Sonda: MB 60 - N 4, N = 0,4 A. Měření na přímý odraz: dráha k vadě 46 nm Zásek č.
rozměry záseku b h SJL
1 2
zesílení
46 45 46 46 45
3 4 5
dB dB
dB dB
dB 45 dB
6
7
46 dB
- 111 -
náhradní velikost podle S z AVG 0 0,94 0 0,04 0 1 0 1 01 0 1 0 1
0 0 0 0 0 0 0
0,4 0,3 0,4 0,4 0,3 0,2 0,4
B. Měřeni na první odraz: dráha k vadě 92 nm Zásek č .
Rozměry záseku s b h l
Zesílení 50 50 50 54 52 52 50
1 2
3 4
5 6 7
dB
dB dB dB dB dB dB
Náhradní velikost ss AVG podle S 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0
0,94 0,94 1 1 1 1 1
0,7 0,7 0,7 0,6
0,65 0,65 0,7
Sondou 1MB 70 - N 4 nebyl indikován žádný :sásek na příay ani na první odraz. V případě měření 1. testu nebyla splněna podmínka 0 »5<5 < 4 . Test č . 2 : Etalon: t i . 20 mm, materiál - ocel třídy 1 1 , povrch broušený na Ra 6 , 3 . Sekáč č . 1 3 : provedeny 4 záseky, 1 0 úderu, b ř i t sekáče v y š t í p nut. Nastavení p ř í s t r o j e : r o z l i š e n í 2; impuls 3; časová základna 100 mm, základní z e s í l e n í 12 dB* Sonda MWB 45 - N 4 ; N = 1,5 A. Měření na přímý odraz: dráha k vadě 27 nm Zásek č .
Rozměry záseku b h S,
Zesílení
1
2
2
2
2 2
2 1
2 mm
2
1
2 mm
3 ' 4
4 4
IBflI
2 2
25 21 26 30
dB dB dB dB
Náhradní v e l i k o s t podle S podle AVG 0 2,4 0 2,4 0 1|2 1,2
0 0 0 0
1,1 1,4
0 0 0 0
0,6 0,6
1 0,8
B. Měření na první odraz: dráha k vadě 55 nm 1 2
2 2
2 2
3
2
1
4
2
1
2 4 nn 2 4 2 2 mm 2 2 mm
- 112 -
44 45 43 43
dB dB dB dB
0 0 0 0
2,4 2,4 2
I, 1,2
0,7 0,7
Test č. 3 Etalon t i . 20mm, materiál - ocel třídy 11, povrch broušen na Ba 6,3.
Sekáč č. 2: provedeny 4 záseky, 10 úderů, břit otupen Nastavení přístroje: rozlišení 2, Impuls 3, Sašové základna 100 mm, základní zesílení 12 dB. Sonda MVÍB 45 - N 4, dráha k vadě 27 mm, N = 1,5 A. Měření na přímý odraz: dráha k vadě 27 mm Zásek č .
Rozměry záseku b
h
1
2,5
2
2,5
2,2 2
3 4
2,5
2,5
2,5
2,5
S
l
2 5, 5 nm DD1 5 2 6, 25 mm 2 6, 25 mm
Zesílení
24 dB 22
dB
22 dB
Náhradní[ v e l i k o s t podle S-L podle SVd neindikuje 0 1,2 0 3,08 0 3,46 0 1,4 0 1,4 0 3,46
Měření na první odraz: dráha k vadě 55 nB 2,5
2,2
2
2,5
2
2 5, 5 mm mm 5
3 4
2,5
2,5 2,5
2 6, 25 mm 2 6, 25 mm
1
2,5
28 dB 28 dB 32 dB 28 dB
0 0 0 0
3,24 3,08 3,46 3,46
0 1,5 0 1,5
0 1,3
0 1,5
Sonda MWB 60 - N 4, N = 0,5, základní zesílení 16 dB A. Měření na přímý odraz: dráha k vadě 40 na Zásek č .
Rozměry záseku
s-L
b
h
1
2
2
2 3
2 2
2 1
4 JfTIŤf 2 4 mm 2 2 na
4
2
1
2
2
Zesílení 32 28 42 42
dB dB dB dB
Náhradní velikost podle S podle AV6
0 1,6
0 1
0 1,6
0 1,3 0 0,6 0 0,6
0 1,1 0 1,1
B. Měření na první odraz: dráha k vadě 78 m m 1
2
2
2
2 2
4 4
3
2
1
4
2
1
2 2
•ŕ" 2
„B2 B»2
39 40 48 51
- 113 -
dB dB dB dB
0 1,6 0 1,6
0 1,1 0 1,1
0 1,4
0 1,4 0 0,8 0 0,6
Sonda MB 60 - N 4, N = 0,5, základní z e s í l e n í 16 dB A. Měření na přímý odraz; dráha k vadě 40 nm Zásek č. 1 2
3 4
Rozměry záseku Zesílení S b h l 26 dB 2,5 2 , 2 5,5 nun 2 2 5 nm 2,5 25 dB 2 2,5 2,5 6,25 nm 22 dB 2,5 2,5 6,25 nm2 24 dB
Náhradní velikost podle S podle AVG 0 0 0 0
1,87 1,78
0 0 0 0
1,87 1,78
2
2
0 0 0 0
1,3 1,3 1,7 1,5
0 0 0 0
1,6 1,6 1,8 1,6
B. Měření na první odraz; dráha k vadě 78 mm 1 2 3 4
2,5 2,5 2,5 2,5
2,2 2 2,5 2,5
5,5 mm2 5 mm 6,25 mm2 6,25 nm2
36 36 34 36
dB dB dB dB
2 2
Test č . 4 Etalon: t i . 25 mm, materiál - ocel 11416, povrch broušen na Ra 6,3 Sekáč č. 4: provedeny 4 záseky, 10 úderů, b ř i t na jedné straně poškozen Nastavení p ř í s t r o j e : rozlišení 2, impuls 3, časová základna 100 mm Sonda WB 45 - N 4, N = 1,5, základní zesílení 8 dB A. Měření na přímý odraz; dráha k vadě 34 tam Zásek č. 1 2
3 4
Rozměry záseku b
h
2,4 2,4 2,4 2,4
1,8
2 2,2 2,2
Zesílení
4 ,3 mm 4 ,8 mm 5 ,3 Tnifi 2 5 ,3
22 dB 23 dB
15 dB I S dB
Měření na první odraz; dráha k vadě 68 1 2 3 4
2,4 2,4 2,4 2,4
1,8 2 2,2 2,2
Náhradní velikost podle S podle AVG
Si
4 ,3 mm 2 4,8 m m 2 5 ,3 m m cm 5 ,3 - 114 -
25 30 23 26
dB dB dB dB
0 0 0 0
2,86 3,1 3,2 3,2
0 0 0 0
0 0 0 0
2,86 3,1 3,2 3,2
0 0 0 0
1,6 1,6 2,5 2
nim
2,5 1,8 2,8 2,4
vliv
Ve všech případech měření na první odraz byl uvažován koeficientu útlumu, který č i n i l 0,05 dB/mm.
Všechna měření byla provedena na zásecích, vykazující zahrnutí materiálu nad odvěsnou, kolmou k povrchu etalonu. Zabroušením do roviny se snižovalo celkové zesílení o 2 a 3 dB.
Z předložených výsledků plynou poměrně značné rozdíly v určování náhradní velikosti vady. Jsou patrné diference nejen mezi jednotlivými sondami podle iíhlu lomu, ale i v hodnotách mezi přímým a prvním odrazem. Ze získaných údajů vyplývá jednoznačně zvýšená c i t l i v o s t při použití umělé vady typu záseku. Literatura Dodací list k soupravě Defektoskopija 4/1973, str. 157-138
- 115 -
Obr.4
Obr.l
Obr. 2
Obr. 5
Obr. 2
- 116 -
KAPILÁRNÍ SOUBOR KD - 40 LC Ing. Jaroslav Udatný, ir£. J i ř í Šimekt ZVlJ, n.p., Hradec Králové
V současné době j » u dostatečně prokázány výhody provádění kapilárních zkoušek pomocí detekčních tekutin ve sprejích v závislosti na druhu výrobku, resp. dalších požadavcích na kapilární zkoušku. Kapilární komplet KD - 40 LC umožňuje plnění detekčních tekutin do sprejů přímo na pracovišti. Tato možnost několikanásobného použití sprejových nádob skýtá nesporně řadu výhod, zejména ekonomický efekt. Závislost defektoskcpických pracovišť na dovozu zahraničních výrobků (Turco dy Chek, Bifu Therm) ve sprejovém provedení naráží na devizové problémy, takže je nutné používat stávající tuzemský výrobek Indikal a nanášet jej ručně. Rovněž použití Indikalu ve sprejovém provedení je problematické vzhledem ke kvalitě rozstřiku defektoskopického materiálu a dodacím schopnostem výrobce pokrýt požadovanou spotřebu. Technické dda.ie výrobce: tfčel použití: Aerosolová souprava a plnicím zařízením pro kapilární defektoskopii ve sprejích. Technické parametry: 1. dopravní plyn, Freon 12 2. Aerosolové nádobky veliká souprava - (nádobky po 572 cm') - 7 ks střední souprava- (nádobky po 385 cm') - 4 ks malá souprava - (nádobky po 208 cm') - 4 ks 3. Vzdálenost mezi aerosolovou nádobkou a kontrolovaným povrchem 200 - 400 mm 4. Převládající velikost rozprašovaných částic vývojky Je maximálně 0,3 mm (při teplotě nádobky 3O - 5 °C a teplotě kontrolovaného povrchu 15 - 20 °C), úhel rozprašovaného paprsku max. 25°. - 117 -
5.
Napojení t l a k o v é h o vzduchu 6 - 0 , 6 kg/cm 2
6.
Vnější
rozměry:
a) přenosných souprav; velké 500 x 250 x 390 um střední 410 x 180 x 290 mm malé 410 x 180 x 230 mm b) kontejneru pro uskladnění souprav 1100 x 600 x 550 mm c) plnicího zařízení 1600 x 700 x 1000 mm 7. Hmotnost: a) přenosných souprav: velké (s transformátorem) 14 kg velké (bez transofrmátoru) 10 kg střední 5 kg malé 4 kg b) kontejneru s příslušenstvím 46 kg c) plnicího zařízení 214 kg d) celkového kompletu 300 kg Zařízení a způsob práce Jednotlivé soupravy sprejových nádobek jsou funkčně určeny pro následující defektoskopické materiály: - detekční kapalina - vývojka - čistidlo - rozpustidlo a jsou barevně rozlišeny. Celkové uspořádání a práci přístroje je možno charakterizovat: - přenosné soupravy aerosolových nádobek, jimiž se provádí zkouška kapilární metodou, z nichž velká je vybavena elektrickým ohřívačem - plnicí stojan k plnění rozebíratelných aerosolových nádobek tří rozměrů - kontejner, který slouží k dopravě a uschování přenosných částí zařízení (souprav s aerosoly, pomocných a náhradních dílů a zásobních nádobek) - dále je možno nanášet defektoskopické materiály naprašováním. Ve vybavení je rovněž UV přenosný ozařovač. - 118 -
Postup při plnění spre„lovech nádobek: Nádobka se naplní příslušnou defektoskopickou tekutinou. Množství defektoskopického materiálu je udáno podle druhu tekutiny a kontroluje se po nalití do nádobky na přesných vahách VLKT - 2 kg (tyto jsou rovněž součástí kompletu). Dále se nasadí na nádobku horní víčko s ventilem a toto se přišroubuje převlsčnou maticí k závitu nasazenému na hrdle nádobky. Dotažení matice se provede momentovým klíčem. Takto je nádobka připravena k plnění. Vlastní plnicí stojan obsahuje: - soupravu plnicích nádržek pro odměřování kapilárních prostředků - momentový klíč pro dotažení matice upevňující horní víčko aerosolové nádobky - váhy VLKT - 2 kg - dávkovač propelentu - odplyňovací komora - uzavíratelný prostor pro odměrné nádobky a rozebíratelné součásti sprejů - nádoba pro kontrolu těsnosti naplněné nádobky - vaničky pro umístění aerosolových nádobek Zapojení stojanu: - tlakový vzduch pro ovládání dávkovače propelentu pod tlakem 2 6 kp/cm - freon 12 - dopravní plyn - dusík - napojen na nádobu s freonem 12, kterou dotlakovává na 10-12 kg/cm2 Nádobku připravenou k plnění umístíme do stojanu dávkovače propelentu. Nastavíme množství propelentu na otočné matici. Toto množství závisí na velikosti nádobky a druhu defektoskopické tekutiny a je výrobcem udáno. Stisknutím tlačítka "Pusk" vzduchový systém dávkovače propelentu automaticky přitiskne plnicí hlavici hrdla nádobky a provede naplnění nádobky freonem. Po neplnění zdvihne plnicí hlavici do horní polohy. Takto naplněná nádobka se odplyní v odplyňovací komoře - 119 -
a provede ee kontrola těsnosti uzávěru v nádobce s teplou vodou. Nyní je sprej připraven k použití. Zkušenosti z provozu plnicího zařízeni Těsnost nádobek závisí na dotažení Batice horního víčka nádobky. Matice se šroubuje na závit, který je převlečně nasazen na hrdle nádobky. Závit je rozříznut a ze spodu je nasazeno gumové těsnění. Často se stává, že tento závit a těsnící guma mají vůči hrdlu nádobky vůli, to znamená, že gumové těsnění tía> neplní svoji funkci a při dotahování matice se protáčí závit i s těsněním. Toto bylo částečně odstraněno lepením gumového těsnění k hrdlu nádobky. Další• dôležitým požadavkem je, aby do dávkovače propelentu byl dodáván freon v kapalném stavu. Toto je dosaženo dotlakováním nádoby s freonem dusíkem. Láhev s freonem musí být uložena ventilem dolu. Vždy před započetím s plněním je proto rovněž nutné zajistit, aby kapalný freon prošel trubkami až do dávkovače propelentu a do napojeni hlavice plnění. Odměřováni váhových množství defektoskopických tekutin na laboratorních kvadratických vahách VLET - 2 A 0 0 je rychlé a přesné. Výhodou je možnost aretace váhy obalu. Dávkovač propelentu, který obsahuje regulátor dávky propelentu (otočná matice na válci) umožňuje dávkovat freon v množstvích od 0-200 cm . Objem je zakónován do stupnice. Dávky se regalují ručně. Při změně velikosti nádobky nebo druhu defektoakopické tekutiny je nutno dávku měnit podle požadovaného množství freonu, množství kapalného freonu stanovíme ze vztahu y _ G - je dáno tabulkou "f - freonu je 1,33 Proto je výhodné vždy plnit větší množství nádobek stejného objemu jednou detekční tekutinou. Doporučujeme rovněž při přestavování otočné matice vypínat přívod tlakového vzduchu z důvodu lehčí manipulace s maticí. Rozprašovací trysky jsou razných typů a liší se tvarem - 120 -
a specializací. Hlavice GŽ 5 je určena pro všechny defektoskopické materiály, má úhel rozptylu od 15° do 20° a rozprašuje pod úhlem 90° k oae nádobky. Hlavice GŽ 5 je rovněž určena pro všechny defektoskopické materiály, má úhel rozptylu od 15° do 20°, rozprašuje pod úhlem 60° k oee nádobky, což umožňuje její použití pro opracování povrchů, umístěných v horní části špatně přístupných předmětů. Ve zvláštních případech mohou být použity hlavice GŽ, GŽ 4 a GK (nástřik vnitřních válcových ploch). Při provozu plniSky sprejů Je nutno dbát bezpečnostních předp.lsů pro práci s plyny. Během zkoušení funkce plničky a vlastních sprejů byly používány následující defektoskopické materiály: detekční tekutina - Indikal vývojka - Turco dy Chek - Developer čistidlo - aceton Dávkovaná množství: nádobka malá střední velká
Indikal tekutina
96 g 183 8 272 e
propelent
64 e 122 S 182 e
Developer tekut. propel,
Aceton tek. prop.
71 g
114 g 20 g 217 g 38 g 324 g 57 g
136 g 202 g
107 g 204 g 304 g
Ověření naplněných sprejů při vlastní defektoskopické kontrole: Všechny defektoskopické materiály vykazovaly rovnoměrný rozstřik, dobrou rozprašovací schopnost. Zejména vývojka byla nanášena v jemných částečkách. Relativně krátká doba zkušebního provozu přinesla zatím uspokojující výsledky, hlavně z hlediska funkce plněni. Další hlediska, tzn. použití při vlastní defektoskopické kontrole, déle plnění různými defektoskopickými materiály bude průběžně ověřováno do konce roku 1976.
- 121 -
Obrazová příloha charakterizuje hlavní části kapilárního kompletu KD - 40 LC. Obr. 1. Celkový pohled na kapilární komplet - zásobníky na detekční tekutiny - vlevo utahovací klíč - váhy - plnicí mechanismus - vpravo Obr. 2. Detailní záběr na utahovací klíč Obr. 3. Pohled na plnicí zařízení Obr. 4. Uspořádání nádob 3 freonem a dusíkem Obr. 5. Kontrola těsnosti nádob Obr. 6. Odplynovací komora Obr. 7. Pohled na velký, střední a malý soubor Obr. 8. Náhradní díly ke kompletaci nádobek Obr. 9. Schéma napájení dávkovače freonu Literatura Firemní návod Kapilární soubor KD - 40 LC
- 122 -
Obr. 1
Q:-r.
Obr. 2
- 123 -
i
Obr. 5
Obr. 4
Obr. 6
Obr. 7
Obr. 8
- 124 -
reduktor
•feote a dusíkoa
Obr. 9 Schena nnpijeni dávkovače fřeomea
- 125 -
STANOVENÍ OPTIMÁLNÍCH A MEZNÍCH PODMÍNEK Pfil PROZAŘOVANÍ S CHLEDEM NA ZJISTITELNOST PŘIROZENÝCH VAD
Ing. L. Čížek C S c , Ing. V. Bízek, Ing. R. PleskaS, SVÚM,Praha
1. Úvod Neustálé snaha po zvyšování ekonomie energetických, chemických a jiných strojních zařízení se projevuje větším využíváním materiálu a zvyšováním spolehlivosti a životnosti zařízení v provozu. Tyto faktory se nutně projevují zvyšovaniu nároků na jakost a tedy i na úroveň nedestruktivní kontroly ve výrobních podnicích, při montáži i během provozu. Nejstaräí a dosud nejrozšířenější kontrolou, především svarových spojů je prozařování, které má dlouholetou tradici a jeho metodiku předepisují přísluSné normy. S rostoucími požadavky na kvalitu materiálu vzrůstají i požadavky na citlivost této metody z hlediska zjistitelnosti vad. Současně však stoupající objemy kontrolovaných výrobků kladou nároky na zvýšení ekonomie prozařování, tj. dosažení co nejkratší expoziční doby. Dosavadní doporučené metodiky vycházejí z určitého kompromisu mezi dosahovanou citlivostí metody a ekonomicky únosnou expoziční dobou. V praxi se však často vyskytují případy, kdy z nejrůznějších příčin nemohou být ani tyto tzv. optimální podmínky dodrženy. Dosavadní normy pro zkoušení prozařováním většinou předepisují tzv. kvalitu rádiogramu, definovanou jako rozlišitelnost umělých vad na měrkách, nejčastěji drátkových nebo otvorových. V technické praxi je pak jakost obrazu rádiogramu definována např. jako procentuální poměr průměru nejmenšího viditelného drátku na rádiogramu a tlouštky prozařovaného materiálu. Údaj měrky však nelze považovat za měřítko zjistitelnosti přirozených vad, i když pro určité typy měrek a přirozených vad existují vyhovující korelační vztahy. - 126 -
7 minulých letech probíhá v různých promyslově vyspělých státech intenzívní výzkum za účelem zlepšení zjistitelnosti vad při prozařování a dlouholeté doporučované metodiky a normy jsou předmětem revize. Ifyto snahy po dosažení maximální zjistitelnoati však většinou nerespektují ekonomické hlediako. Kromě toho některá doporučení postrádají experimentální podklad (např. doporučované ohniskové vzdálenosti). Podobně jako v zahraničí byl ve Státním výzkumné* ústavu materiálu v Praze v posledních letech proveden rozsáhlý experimentální program, jehož cílem bylo vypracování doporučené techniky prozařování s ohledem na zjistitelnost přirozených vad. Ve snaze respektovat v maximální míře i ekonomické hledisko byl zvolen experimentální program tak, aby bylo možno stanovit jednak optimální podmínky prozařování, které by zahrnovaly nejširší oblast použití a jednak podmínky mezné. Optimální podmínky prozařování byly voleny tak, aby zaručovaly co největší zjistitelnost vad při ekonomicky únosných expozicích. Pro případy, kdy nároky na kontrolu vyžadují použití metody s maximální zjistitelností vad, lze pak stanovit podmínky, kde ekonomické hledisko není dominantním faktorem. Tento případ vyžaduje dodržení nejvýhodnějších parametrů zkoušky i za cenu použití neběžných technik, dlouhé expozice ap. Současně jsme se zaměřili i na druhý mezní případ, kdy bu3 nelze v praxi ani optimální podmínky dodržet, nebo kdy je postačující menší zjistitelnost vad z důvodu přípustnosti vad větěich rozměrů. V tomto případě je nutno, aby defektoskopický pracovník věděl, s jakou sbortonou kvalitou obrazu a i zjistitelností vad musí počítat. 2. Experimentální program Zjistitelnost přirozených vad na rádiogramu je ovlivněna řadou faktora, počínaje zdrojem záření, přes techniku prozařování až po vyhodnocování rádiogramu. - 127 -
Experimentální prograii byl sestavován tak, aby bylo možno tyto základní faktory způsobu prozařováni sledovat, měřit a vyjádřit jejich vliv na zjistitelnost přirozených vad v celém oboru optimálních podmínek prozařování včetně mezních případů. Zjistitelnost vad různého typu je při prozařování odlišná a je tedy třeba z tohoto hlediska posuzovat i jednotlivé způsoby prozařování. Pro úSely prozařování lze vnitřní vady v podstatě rozdělit do dvou skupin - vady ploěné, u nichž je jeden z rozměrů vady řádově větší než ostatní (trhlina, vrub, zdvojenina) a vady prostorové - u nich:' J30U všechny tři rozměry vad řádově stejné. První skupina vad představovala v experimentu skupina příčných trhlin ve svaru orientovaných rovnoběžně 8 osou záření, druhou skupinu řada bublin a pórů různých velikostí. Rozsáhlý experimentální|program (přes 2000 rádiogramu) obsahoval studium nejdůležitějších parametrů prozařování: vliv zčernání rádiogramu, energie záření, geometrie prozařování a druhu filmu. Jako zdroje záření bylo použito rtg záření 150, 200, 250 a 300 keV, radioaktivních izotopů Ir 192 a Co 60 a betatronu 17 MeV» Vzorky vyrobené ze svarů s přirozenými vadami na ti. 10 mm byly podkládány přídavnými ocelovými deskami o celkové tlouštce do 330 mm. Vzdálenost zdroje od zkoufieného předmětu se pohybovala v rozsahu 200 - 2000 mm. Jako detektoru měření bylo použito filmu AgfaGevaert BR, D7 a D10 v kombinaci s olověnými fóliemi o tloušťkách 0,1^/0,25 pro obor rtg zářeni; Ir 192 a Co 60 a o tloušťkách 1/0,5 pro betatron. Expozice byly voleny tak, aby se dosáhlo zčernání u * 1,2 a 3. Zjistitelnost vad byla zjišťována subjektivně skupinou sedmi hodnotitelů s různou délkou praxe od 1 do 30 let a ve věkovém rozmezí 20 - b(3 let. Hodnotil se poíet viditelných vad, který byl podle skutečných rozměrů vad zjištěných na výbrusu vzorku převeden na minimální zjistitelný průřez (u trhlin) a objem (u pórů a bublin). Vyhodnocení rádiogramu bylo prováděno nezávisle na negatoskopu Schneider při - 128 -
dodržení stejných optimálních podmínek (jas negatoakopu, doba akomodace očí atd.) Současně byla ze stejných rádiogramu stanovena jakost rádiogramu z obrazu radiografických měrek (drátkové a otvorové). Soubor údajů o subjektivní zjistitelnosti vad byl matematicky zpracován metodou nejmenších čtverců. Subjektivní hodnocení bylo doplněno objektivními hodnotami zčernání, kontrastu, celkové neostrosti a degradace kontrastu na umělé štěrbině definovaných rozměrů. K měření bylo použito mikroderzitometru fy Joyce-Loebl a denzitometru Baldwin MK3. 3» Vliv zčernání rádiogramu Zčernání rádiogramu ovlivňuje výrazně ekonomii zkoušky prozařováním, nebo£ jeho velikost je závislá na expozici. V literatuře dnes již existuje dostatek teoretických údajů o příznivém vlivu vyšších hodnot zčernání na zjistitelnost vad /I, 2, 3, 4/. Chybí však dosud kvantitativní vyjádření závislosti zjistitelnosti vad při proměnném zčernání pro danou techniku zkoušky. Jedním ze základních cílů našeho experimentu proto bylo, stanovit kvantitativně vliv zčernání rádiogramu na zjistitelnost přirozených vad typu trhlin a bublin. Na obr. 1 jsou graficky znázorněny minimální průřezy trhlin (šířka trhliny x hloubka) zjistitelné při prozařování rentgenem, na filmu Structurix D4, při ohniskové vzdálenosti 700 mm. Ve šrafovaných pásmech se pohybují experimentální body, stanovené při různých energiích záření od 150 do 300 keV. Podobné diagramy se získaly i při použití filmu D7 a D10, jen absolutní hodnoty minimálních průřezů trhlin jsou při použití hrubozrnnějšího filmu I>7 a zvláště pak D10 vyšší. Na obr. 2 je obdobný případ pro zdroj Ir 192 a Co 60. Obr. 3 znázorňuje minimální objem zjistitelných prostorových vad při použití Ir 192 a Co 60 a obr. 4 při prozařování betatroněm. Sledovaná závislost zjistitelnosti vad na tloušťce prozařované oceli je exponenciála a její průběh v diagramech je - 129 -
možno popsat rovnicí log y = b + ax ve sledovaném rozmezí prozařovaných tlouštěk. Vliv Černání se projeví ve velikosti konstanty b spíše než v hodnotě směrnice a. (u daného typu filmu). Příznivý vliv zčernání na sjistitelnost plošných i prostorových vad byl prokázán v celém oboru zkoušek. Výrazný vliv zčernání na zjistitelnost vad se projeví zejména při zvýšení úrovně zčernání rádiogramu z hodnoty 1 D na 2 D a i další zvýšení zčernání na hodnotu 3 S má za následek zlepšení rozeznatelnosti přirozených vad. Tento vliv je možno sledovat u všech tří typů zkoušených filmů a v celém zkoušeném oboru prozařovaných tlouštěk oceli a energií. Použijeme-ix k popisu vlivu zčíernéní jako kvantitativnlnu uiěi-xtka p u u n u průřezu trhlin nebo objemu trhlin a pórů zjištěných při různém zčernaní, je možno výsledky vyjádřit průřezovým nebo objemovým koeficientem K~, který udává kolikrát menší průřez nebo objem vady lze zjistit zvýšením úrovně zčernání. Minimální hodnota tohoto koeficientu pro plošné vady 1,97 byla zjištěna při zvýšení úrovně zčernání z D=l na D=2 pro všechny filmy a energie, maximální 3,8 pro film Structurix D7 a zčernání z Dl na Ď 3 (při Ir 192). Vliv zčernání pro Co 60 je stejný jako u Ir 192. Prakticky se vliv zčernání nemění při zvětšení prozařované tloušíky (ve sledovaném tloušťkovém rozmezí). U prostorových vad byla nejnižší hodnota objemového koeficientu naměřena 1,66 (pro film D4 a Co 60 z D=l na D=2) a 3,52 (pro film D4 a betatron). Při zvýšení úrovně zčernání z D=l na D=3 se hodnoty koeficientu zvýší ještě výrazněji; takže maximální naměřená hodnota činila 1^=8,17 pro film 34 a betatron. Příznivý vliv zčernání rádiogramu lze pozorovat i obrazu drátkových měrek. Na obr. 5 je vyjádřena jakost gramu jako podíl průřezu nejmenšího viditelného drátku zařované tlouštce v závislosti na tlouščce prozařované při použití Ir 192.
z rádiok prooceli
Z diagramu je sice vidět příznivý vliv zčernání rádiogramu na jakost rádiogramu vyjádřenou a viditelnosti obrazu - 130 -
drátku při dané prozařované tloušíce, ale charakter sledované závislosti je v rozporu se skutečnou zjistitelností přirozených vad. Jakost rádiogramu při malých tlouštkách prozařované oceli dosahuje extrémně vysokých hodnot (v praxi pokládáno za ěpatné), zatímco zjistitelnost přirozených vad je v této oblasti maximální. Naopak v tlouštkách, které vykazují příznivé hodnoty jakosti rádiogramu (pod 2 %) je zjistitelnost .přirozených vad mnohonásobně menší. Vliv xčernání rádiogramu na zjistitelnost vad je možno teoreticky zdůvodnit zvýšením specifického kontrastu dané metody prozařování. Specifický kontrast je v radiografii vyjádřen jako C = 0,43 j - |
/d mm' 1 /
a představuje změnu zčernání při tloušíkové změně vzorku o 1 mm. Přírůstku specifického kontrastu je tedy možno dosáhnout jednak změnou gradientu filmu f a jednak komplexní změnou poměru'g-'. Gradient filmu se zvětšuje se zvyšujícím se zčernáním filmu podle příslušné charakteristiky. Poměr v je pro danou techniku konstantní jen pro určitou tlouštku prozařované oceli. Změna tloušťky způsobí i změnu velikosti >^a tím i hodnoty C. K ověření závislosti specifického kontrastu na prozařované tlouäíce a energii záření jsme provedli objektivní měření veličiny C mikrodenzitometrem. Obr. 6 ukazuje ukázku záznamu mikrodenzitoaetru a obr. 7 vliv zčernání na průběh specifického kontrastu pro Ir 192 a film Structurix D4. Vliv zčernání rádiogramu se projeví zvětaením kontrastu v celém sledovaném oboru prozařovaných tlouštěk. Z experimentálních výsledků je vidět shoda v průběhu obou závislostí - specifického kontrastu i zjistitelnosti trhlin. Také hodnoty průřezového koefici'entu K_ odpovídají u sledovaných typů'filmů přírůstkům specifického kontrastu při zvýšení úrovně zčernáni v rozsahu 1-3 O.
- 151 -
4. Vliv energie zářeni Vliv energie záření na zjistitelnost trhlin je znázorněn v diagramech na obr. 8. V diagramu jsou znázorněny závislosti aezi minimálním průřezem zjištěné trhliny na rádiogramu a tloušťkou prozařované oceli pro energii zářeni 150 - 300 keV (rtg), Ir 192 a Co 60. Přímky jsou regresní průběhy z experimentálních hodnot závislostí na základě vyhodnoceni každé prozařované tlouštky. Koncové Doay regresních přímek představuji obor sledovaných tloušték (daný zjiatitelností největší trhliny v souboru trhlin), šrafované oblasti u rtg-záření ukazují valikoat rozptylu průřezu vad zjištěných při různých energiích v oboru 150-300 keV. Stoupající energie záření se na zjistitelnosti trhlin projeví negativně v celém zkoušeném rozsahu tlouStěk oceli a u věech zkoušených typů rtg. filmů. Je tedy použití vyšší energie záření z hlediska zjistitelnosti malých trhlin (malého průřezu) nevýhodné a se zvětšující tloušťkou prozařované oceli ae zjistitelnost těchto trhlin ještě zmenáuje. Zajímavý výsledek vykázal film Structurix D4 a D7, u kterého je zjistitelnoat trhlin v závislosti na prozařované tloušíce prakticky stejná v celém oboru rtg. záření 150-300 keV. U filmu Structurix D 10 se při tloušťkách do 30 mm vliv energie zářeni projeví na zhoršení zjistitelnosti trhlin. Důležitým výsledkem je i skutečnost, že u tohoto typu filmu (D 10) nebyly při daných podmínkách (D=2; F=700 mm) trhliny zjištěny při prozařování Co 60 a při použití Ir 192 pouze trhliny největších průřezů (u sledovaného souboru trhlin) při nejmenších prozařova-' ných tloušťkách (do 30 mm Fe). Vliv energie záření na zjistitelnost bublin je opět ukázán na diagramech v obr. 9, 10 a 11. Při konstrukci diagramů se postupovalo obdobně jako u trhlin, přímky představují jednotlivé závislosti mezi minimálním objemem zjištěných vad a prozařovanou tloušťkou oceli. Vliv energie záření se projeví na zjistitelnosti vad tohoto typu negativně pouze v určité oblasti prozařovaných - 132 -
tlouštěk. Z diagramů je názorně vidět, že u filmů Structurix D4 a D7 je od tlouStěk cca 120 mu lepší zjistitelnoat vad při prozařování botatronem než Ir 192 a Co 60. Obdobně je možno v těchto tloušťkách dosáhnout lepšího výsledku při prozařování Co 60 v porovnání a Ir 192. Nejhorších výsledků ae dosáhlo při použití filmu Structurix D 10, kdy prakticky bylo možno největSí bubliny zjistit pouze do tlouštěk cca 100 mm. Experimentální výsledky získané vyhodnocením údajů ze so iboru rádiogramu prokazují jednoznačně negativní vliv vyšší energie záření na zjistitelnost přirozených vad (trhlin i bublin) v určitém oboru tlouštěk prozařované oceli. Z teoretického hlediska zjistitelnosti. vad se vliv energie záření projeví u všech tří základních parametrů obrazu vady na rádiogramu tak, že její zvýšení způsobí: zmenšení specifického kontrastu (C) zvětšení celkové neostrosti (Ne) zvětšení subjektivní zrnitosti filmu (šumu) Z tohoto hlediska je tedy možno provést analýzu experimentálních výsledku. Vyneaeme-li závislost specifického kontrastu na tlouštce prozařované oceli a použijeme-li jako parametr energii záření, získáme diagramy, jejichž přehled je na obr. 12 pro film Structurix D4« Při konstrukci těchto diagramů jame vycházeli z rozsáhlého souboru objektivních hodnot měření kontrastu mikrodenzitometrem, zpracovaného metodou nejmenších čtverců (regrese) pro celý obor zkoušených energií záření. V diagramu na obr. 12 jsou tyto závislosti 'znázorněny přímkou pro energie záření odpovídající zdrojům záření Ir 192; Co 60 a betatron a šrafovanou oblastí s vyznačenými body pro energie záření 150, 200, 250 a 300 keV (rtg.). Forovnáme-li průběhy experimentálně zjištěné zjistitelnosti vad na tlouštce a energii záření s průběhem specifického kontrastu v závislosti na stejných parametrech zjistíme, že experimentální výsledky jsou v souladu s měřeným průběhem specifického kontrastu. - 133 -
U filmu Structurix D 4 jsou naměřené hodnoty C v tloušíce 10 mm pro Ir 192 a Co 60 velmi blízké a proto i experimentálně stanovené zjistitelnosti trhlin vykazují téměř shodné velikosti průřezů. Při zvětšování prozařované tlouštky dochází sice k většímu úbytku specifického kontrastu při Ir 192 v porovnání s izotopem Co 60, ale ve zjiatitelnosti trhlin se tento rozdíl neprojeví. Tato skutečnost je způsobena negativním vlivem vyšší energie záření (u Co 60) na hodnotu celkové neostrosti Ke. Zvětšení celkové neostroati v důsledku zvětšení vnitřní neostrosti rádiogramu při použití Co 60 má za následek u trhlin větší degradaci kontrastu obrazu vady na rádiogramu, a ve skutečnosti je pak skutečný kontrast stejné trhliny menéí než při použití izotopu Ir 192. Při větších tloušťkách prozařované oceli a při vyhodnocení vad typu bublin (u kterých není degradace kontrastu dominantním faktorem zjiatitelnosti) se příznivější pokles spec. kontrastu s vyšší energií záření v závislosti na tlouštce prozařované oceli projeví ve zlepšení zjiatitelnosti vad. Experimentální výsledky skutečně prokázaly, že při tlouštkách cca 130 mm je zjistitelnost bublin lepší při použití izotopu Co bU než při použití Ir 19<^. Také výsledky při použití betatronu (17 MeV) jsou v dobrém souladu s průběhem specifického kontrastu v oblasti tlouáték od cca 120 mm oceli. Zjistitelnost bublin je v tomto případě v důsledku vyšších hodnot C u betatronu lepší než pro oba izotopy (Ir 192 a Co 60). Velmi podobné výsledky byly lískány i při použití filmu Structurix D7. U filmu Structurix D 10 se výrazněji projevil i vliv vyšší energie záření na zrnitost filmu. Zvětšení aubjektivní zrnitosti při použití tohoto typu detektoru záření ovlivní i výsledky subjektivního hodnocení zjistitelnosti vad, především trhlin. 5. Vliv geometrie prozařování Geometrií prozařování se rozumí soubor podmínek související se vzájemnou polohou (geometrií) zářiče, prozařovaného výrobku a detektoru záření. V prozařování je to faktor, který - 134 -
může pozitivně nebo negativně působit na zjistitelnost přirozených vad. Z tohoto důvodu je geometrickým podmínkám •i prozařování věnována značná pozornost. Geometrie prozařování je dána: a) efektivní velikoatí zářiče b) ohniskovou vzdáleností F - vzdáleností roviny filmu od zářiče c) vzdáleností předpokládaného místa vady od roviny filmu-t. V praxi ae změna geometrických podmínek nejsnáze realizuje změnou ohniskové vzdálenosti F. Důsledkem této změny je změna velikosti celkové neostrosti Ne, která je jedním ze základních parametrů obrazu vady na rádiogramu. Celková neostrost způsobí u vad, které jsou svými rozměry řádově stejné velikosti jako Ne, degradaci kontrastu. To znamená, žt> v důsledku degradace kontrastu obrazu vady nebude vada zjistitelné, i když její ideální kontrast (bez degradace) je větší než minimální zjistitelný kontrast <& Dmin pro dané podmínky vyhodnocení diagramu. Typickým příkladem pro degradaci kontrastu jsou obrazy trhlin, které jaou prakticky vždy zobrazeny na rádiogramu s degradovaným kontrastem v důsledku existující Ne. V literatuře existuje mnoho empirických vztahů k výpočtu interakce dílčích neostrosti /I, 5/, z nich byly v této práci použity vztahy:
Ne = V Ng*•+ Nv
kde
0 t F^
2
/mm/
= velikost zářiče/mm/ = vzdálenost roviny filmu od zobrazované vady = vzdálenost zářiče od roviny filmu (ohnisková vzdálenost) Ne = celková neostrost /mm/ Ng = geometrická neostrost počítaná z geometrie pro zařování /mm/ Nv = vnitřní neostrost kombinace film-fólie měřená experimentálně v této práci /mm/ - 135 -
a po degradaci dva nejdůležitější vztahy P„ = flj- pro w
/I/
F R c = 1 - exp (jjp pro w < N c (vztah Criscuola) /!/) kde F „ c w
= faktor degradace kontrastu vady, definovaný jako poměr ideálního kontrastu (při w ^ Ne) ke skutečnému kontrastu vady (při w < N c ) = rozevření vady (Šířka vady) /mm/
Vzhledem k tomu, že v uvedených výrazech je kromě ohniskové vzdálenosti F důležitým parametrem i efektivní velikost zářiče 0, která ae u rtg přístrojů může značně měnit « jejicn provozním režimem, bylo nejprve provedeno experimentální stanovení efektivní velikosti zářiče rtg. přístroje Baltospot 300 G a betatronu 17 MeV (podle doporučení IIW / 6 / ) . U zdrojů gama záření (Ir 192 a Co 60) byl za efektivní 0 zářiče dosazen rozměr zářiče. V druhé části přípravných experimentů byla měřena jednak vnitřní neostrost kombinací film-fólie a současně i celková neostrost rádiogramu v závislosti na způsobu prozařování a tlouSÍce prozařované oceli. Pro měření velikosti ohniska bylo použito přípravku s olověnou clonou o tloušíce 10 ma s otvorem 0 0,1 mm, naměřené rozměry ohniska u rtg. přístroje Baltospot 300 G se mění s napětím od 3,17 x 2,93 při 100 kV do 3.90 x 3,40 při 250 kV. Zároveň bylo i měřeno rozložení intenzity záření v ploáe ohniska. Bylo zjištěno, že při nízkém napětí rtg lampy je intenzita záření rozdělena v ploSe ohniska nerovnoměrně, ale při zvýšení napětí (na 200 keV) je rozdělení intenzity prakticky rovnoměrné. Hodnoty Nv a Ne byly stanoveny na základě vyhodnocení grafických záznamů křivek neostrosti zhotovených mikrodenzitometrera na obrazu hrany měrky v definovaném místě u celého souboru rádiogramu. Typickou ukázkou tvaru křivek neostrosti při změně geometrických podmínek pro rtg záření je obr. 13. Z grafického záznamu křivek neostrosti jsme stanovili velikost Nv (při podmínce Ng-^0) a Ne pro dané podmínky prozařování. Přitom jsme použili metody měření Ne doporučované v lit. /8/, - 136 -
tj. stanovení Ne přímo ze sklonu křivky neostrosti jako lineární vzdálenost průsečíků směrnice křivky v intervalu měřeného rozdílu zčernání. Na základě zjištěných efektivních velikostí ohnisek jednotlivých zářičů a známých geometrických podmínek experimentu, byl nejprve vypočítán teoretický průbžh Hy : závislosti na prozařované tloušíce oceli. Použitím Newellova vztahu /9/ pro celkovou neostrost a dosazením měřených hodnot Nv byly vypočteny hodnoty celkové neostrosti pro vSechny dané geometrické podmínky a způsoby prozařování. K ověření platnosti použitého vztahu(Ne = \l • Ng2 + Nv2 ) jame provedli sérii měření mikrodenzitometrem a z průběhu křivek neostrosti _a byla zjištěna velmi dobrá shoda naměřených a vypočtených hodnot. Faktor degradace kontrastu definovaný ja!ro F
kde C
NC
=
§'
-
ideální kontrast vady, je-li šířka štěrbiny w mnohem větší než NQ a C' = skutečný kontrast vady při w < N c
jsme stanovili pomocí měření skutečného kontrastu štěrbiny známé šířky (W = 0,1 a 0,2 mm) a konstanty velikosti 10 mm. Vyhodnocením záznamu mikrodensitometru byly stanoveny hodnoty skutečného kontrastu C'a z nich a z dříve stanovených hodnot specifického kontrastu C vypočten faktor degradace F
NC*
Tímto způsobem zjištěné hodnoty Ne, Nv a FMQ> které mezi sebou navzájem úzce souvisí a mají významný vliv na kontrast obrazu vad, jejichž rozměry jsou řádově stejně veliké jako Ne, byly použity pro vysvětlení experimentélních závislostí zjistitelnosti přirozsných vad (zejména trhlin) na geometrii prozařování. Vliv geometrie prozařování na zjistitelnost přirozených vad byl sledován vyhodnocením údajů skupiny hodnotitelů - 137 -
o zjistitelnosti vad, z rádiogramu zhotovených při různé ohniskové vzdálenosti F, při jinak stejných podmínkách prozařování (energie, film, zčernání), podobně jako v předchozích případech. Změna ohniskové vzdálenosti F=400 mm na F=1500 mm při prozařovaní rtg zářením 150 - 300 kev ae projeví na zjistitelnosti vad u každého zkouäeného filmu rozdílně. U filmu btructurix D4 byly subjektivním hodnocením zjištěny menší trhliny při ohniskové vzdálenosti F=1500 než při J=400 mm, ale zjištěný rozdíl není příliš veliký. Obdobný charakter zjistitelnosti trhlin jsme zíakali i u filmů Structurix D7 a D10, přičemž 3e rozdíly ve velikosti vad pro F=400 mm a F=1500 mm ještě zmenšily. U filmu Structurix D10 jsou obě pásoa rozptylu hodnot prakticky shodná. Příklad je uveden na obr. 14. Při prozařování Ir 192 byla měněna ohnisková vzdálenost od F=200 mm do F=1500 mm. Experimentální výsledky ukazují shodný průběh zjistitelnosti trhlin v závislosti na prozařované tloušíce oceli pro všechny zkoušené filmy v rozsahu F=400 mm až F=1500 mm. Při ohniskové vzdálenosti F=200 mm dochází k výraznému poklesu zjistitelnosti trhlin (u filmů Structurix D4 a D 7 ) , který se zvětšuje se zvětšováním prozařované tloušíky (viz obr. 1 5 ) . U filmu Structurix D 10 se rozdíl zjistitelnosti trhlin při F=200 mm a F=1500 mm projevil jen nepatrně. Příznivý vliv geometrie prozařování (větší ohnisková vzdálenost) se projevil u zjistitelnosti bublin při prozařování Ir 192. Zejména při použití jemnozrnějšího filmu Structurix D4 je možno dosáhnout lepší zjistitelnosti bublin změnou ohniskové vzdálenosti F, ale od hodnoty F=700 mu se další zvětšení ohniskové vzdálenosti na zjistitelnost bublin prakticky neprojeví. Při použití filmu Structurix D7 dostáváme obdobné výsledky,pouze rozdíl zjištěných velikostí bublin při F=200 mm a F=1500 mm je menší a u filmu otructurix D 10 je tento rozdíl prakticky zanedbatelný.
- 138 -
Při prozařování Co 60 a betatronem se vliv geometrie prozařování v mezích podmínek daných experimentem neprojevil. Zjistitelnost trhlin i bublin v závislosti na prozařované tlouěíce a ohniskové vzdálenosti F je prakticky stejné pro všechny hodnoty F (i u všech použitých filmu) a výsledky leží v pásmu rozptylu. Shrneme-li získané výsledky vidíme, že vliv ohniskové vzdálenosti na zjistitelnost vad je menší než se předpokládá. Při prozařování rtg zářením 150 - 3C0 keV je charakter experimentálních závislostí zjistitelnosti trhlin v závislosti na prozařované tloušťce oceli závislý především na průběhu specifického kontrastu a velikostí jeho degradace. Degradace kontrastu obrazu vady na rádiogramu způsobí zhoršení zjistitelnosti těchto vad. V důsledku zvyšování hodnoty Ne s prozařovanou tlouštkou a se zmenšující se ohniskovou vzdáleností F, je faktor degradace kontrastu pro F=400 mm větší než pro F=1500 mm při dané prozařované tlouštce. Je tedy teoretický předpoklad pro lepší zjistitelnost trhlin při větší ohniskové vzdálenosti F při tomto způsobu prozařování. Ve skutečnosti se tohoto výsledku dosáhle při použití filmu Structurix D4. U filmu Structurix D7 a D10 subjektivní hodnocení výrazné zlepšení zjistitelnosti trhlin p^i zvétšení F neprokázalo. luto skutečnost je možno vysvětlit jednak relativné" malým rozdílem ve velikosti F N pro F=400 mm a F„ pro F=1500 mm (cca 1.1) při sledovaných tloušíkách prozařované oceli (do 30-60 mm) a jednak vlastnostmi použitého filmu. Ze zkoušených typů filmů pouze film Structurix D4> v důsledku vyšších hodnot specifického kontrastu, ^" a malé subjektivní zrnitosti (a nejmenší vnitřní neostrosti) je schopen při subjektivním hodnocení na negatoskopu teoretický předpoklad zjistitelnosti trhlin dokumentovat. Při sledování vlivu geometrie vad na zjistitelnost trhlin při prozařování Ir 192 se ukázalo, že pro malé tlouštky prozařované oceli je zjistitelnost trhlin stejná pro všechny sledované ohniskové vzdálenosti F (200 - 1500 mni). Při zvětšování prozařované tloušťky dochází k podstatnému zhoršení - 139 -
zjiatitelnoati při F=200 mm, zatímco výsledky získané při F=700 mm až 1500 mm jsou prakticky stejné. Zjistitelnost vad je závislá na stejných parametrech obrazu vady jako při rtg záření. V tomto případě se při zvětšování prozařované tloušíky začne výrazně diferencovat vliv Ng a v důsledku toho roate degradace kontrastu rychleji při F=200 mm než při ostatních ohniskových vzdálenostech. Použití vyšší energie záření při prozařování Co 60 se projeví především ve zvětšení velikosti vnitřní degradace při zvětšováni prozařované tloušťky. Tato skutečnost se nutně projeví ve zjistitelnosti vad tím, že změna ohniskové vzdálenosti F nebude mít podstatný vliv na zjistitelnost trhlin. 6. Doporučovaná technika prozařování svaru Ze souboru experimentálních výsledků zjistitelnosti vad je možno doporučit základní parametry prozařování svarů v oboru tlouštěk 10 - 330 mm oceli. Ve snaze respektovat v maximální míře i ekonomické hledisko prozařování jsou doporučené techniky rozděleny na: A - optimální podmínky prozařování, zvolené tgk, aby zaručovaly co největší zjistitelnost vad při ekonomicky únosné expoziční době (nejnižší oblast použití) B - mezní podmínky prozařování, pro případy, kdy požadavky na kontrolu vyžadují použití metody s maximální zjistitelnosti vad, u kterých není expoziční doba dominantním faktorem C - mezní podmínky prozařování, pro případy, kdy bud nelze v praxi ani optimální podmínky dodržet, nebo kdy je postačující menší zjistitelnost vad (z hlediska přípustnosti vad). Aby bylo možno experimentální výsledky zjistitelnosti přirozených vad navzájem mezi sebou porovnávat a současně tak získat relativní měřítko lepší a horší zjistitelnosti, byla stanovena pásma velikostí zjištěných vad e označeny zvoleným kódem. Rozdělení velikostí vad, vyjádřených minimálním průřezem (u trhlin) a minimálním objemem - 140 -
(u prostorových vad) zjistitelným na rádiogramu při daných podmínkách prozařování je uvedeno v tab. 1. (obr. 16)* Tabulka g. 1 Kódované vyjádření velikosti zjistitelných vad při prozařování
Minimální z j i s t i t e l ný průřez-, (sa ) nebo objem (mor) vady
D r u h
trhliny
v a d y
prostorové vady —
0,05 0,05 - 0,10
1 2
0,10 0,20 0,40
0,20 0,40 0,60
3 4
5
1 2
- 0,60 - 1,0 - 1,5 - 2,0 - 4,0 1 - 8,0 8,0
6
3
7 8
4
9 -
b
0,60 0,80 1,0 1,5 2,0 4,0
-
5 7 8 9
A. Optimální podmínky prozařování svaru: V tab. S. 2 jaou přehledně uvedeny doporučené optimální podmínky prozařování s ohledem na zjistitelnost vad i dobu expozice. Jako ekonomicky únosné expoziční doby Dyly zvoleny tyto hodnoty: pro rtg zářeni 15 min. při proudu 5 mA, tj. 4,5 s A (75 n Amin) pro Ir 192 60 minut při 50 Ci, tj. 6,66.1c)15 (3000 Ci min) pro Co 60 60 minut při 15 Ci, tj. 2.1O 1 5 (900 Cimin) 2 a pro betatron 30 minut při 100 uW/cm
- 141 -
Údaje v tab. č. 2 platí pro kombinaci Pb fólií s filmy Structurix D4 a D7, zčernaní D=2m zpracování filmů podle doporučení výrobce a při dodržení optimálních pozorovacích podmínek rádiogramu. B. Mezní podmínky prozařovaní z hlediska maximální z.jiatitelnoati vad Při stanovení mezních podmínek prozařování s cílem dosáhnout maximální zjistitelnosti vad bylo využito experimentálních výsledků, vyjadřujících vliv jednotlivých faktorů prozařování na zjistitelnost vad. Údaje uvedené v tab. č. 3 ve které jsou mezní podmínky zaručující maximální zjiatitelnost vad při daných tloušťkách prozařování, platí pro kombinaci Pb fólií s filmy typu Structurix D4 a D7 zčernání d=3, zpracování filmů podle doporučení výrobce a při dodržení doporučených podmínek pozorování rádiogramu. Údaje uvedené v tab. č. 3 ukazují, že zjistitelnost přirozených vad je možno skutečně výrazně zlepšit při použití mezních podmínek prozařování. Zlepšení zjistitelnosti vad je vztaženo k hodnotám uvedeným v tab. S. 2 dosahovaným při dodržení optimálních podmínek. Ve skutečnosti uvedené údaje představují možnost zjištění vady na rádiogramu, jejíž průřez (objem) je 1,7 až 3 x menší než při optimálních podmínkách. C. Mezní podmínky prozařování pro případy, kdy nelze dodržet optimální podmínky prozařování V případě, kdy nelze dodržet ani optimální podmínky prozařování (vybavení pracoviště, provozní podmínky, kontrolovaný výrobek apod.) anebo je postačující menší zjistitelnost vad, je obtížné vyjádřit jednoduchou tabulkovou formou doporučení, ale z rozboru vlivu jednotlivých činitelů vyplývají orientační údaje o zhoršení zjistitelnosti vad pro jednotlivé základní faktory prozařování.
- 142 -
Tabulka č, 2 Vr doporučené pro proa&ŕo.T TlouSíZdroj ka («a) zářeni
Ohniskorá F i l a Tidálanoat
r (aa)
Expozice (aA, 1)
Expozice (aAain, Ciain)
aru Velikost zjisti rad P T
9 aAain
1
2,16 aA 2,16 afc 3.13.1O 1 4
36 aAain 36 aÁBia 142 Ciain
2 2 4
0
2,70 aA 1,26 aA 4,44.1b 17
45 aAain 21 aAain 200 Ciaia
3 3 5
0
10
150 keT
M
400
0,54 aA
20
150 keT 200 keT Ir 192
J>7 D4 D4
400 700 400
30
200 keT 200 keT Is- 192
D4 57 04
400 400 400
40
250 keT 250 keT Ir 192
04 VI D4
400 400 400
*,10 aA 0,90 aA 8,44.10i 1 7
35 aAain 15 aAain 380 Ciain
4 4 7
0
50
250 keT 300 keT I r 192
D7 D4 D4
400 400 400
2,70 sA 1,80 «A
45 aAain 30 aAain 630 Ciain
5 4 7
1
60
300 keT Ir 192
D7 D4
400 400
2,16 aA 2.55.1O 1 5
36 aAain 1150 Ciain
7 8
1
70
Ir 192 I r 192
B4 B7
400 400
3,93.10" 1.44.1015
1770 Ciaia 650 Ciaia
9 9
1 2
80
Ir 192
D7
700
6.55.1O 1 '
2950 Ciaia
2
90
Ir 192
D7
4CC
4,74.iOÍ3
2135 Ciain
4
100
Co 6 0 Co 6 0 17 MeT
B4 B7 Í4
700 700 >1000
1,29.10" 4,44-lD14
580 Ciain 200 Ciain
5
110
Co 6 0 Co 6 0 17 MeT
B4 B7 D4
700 700 >1000
6't44.1Q
860 Ciain 290 Ciain
5
120
Co 60 17 MeT
B7 B4
700 >1000
7,86.10u
354 Ciain
130
Co 60 17 MeT Co 6 0 17 MeT
B7 P4 D7 D7
700 >1000 700 71000
1,21.10"
545 Ciain
1,86.10"
840 Ciain
150 až 17 MeT 200
D7
>1000
140
Foznáakat
14
6 6 6*> 7
T - trhliny P - prostororé vady V tlouštkách 20 - 60 ao je Ir 192 vždy horSi nei RTG V tlouěllcach nad 100 na je betatron lepši, nei Co 60
x) zjistitelnoot stanovená interpolaci z diagramu - 143 -
Tabulka S. 3 Mezní podmínky prozařování svarů • ohledem na maximální zjistitelnoat vad Tloušíka (nun)
I
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140*330 nad 330
Zdroj záření
«"150 keV 150 keV $ 2 0 0 keV 250 keV 250 keV C 300 keV
300 keV Ir 192 Ir 192 Ir 192 Ir 192 Ir 192 Ir 192 Betatron Betatron
Film
04 D4 D4 D4 Ľ4 D4 . D7 D4 D4 D4 D4 D4 D4 D4 D4 D7
Ohnisková vzdal. F (mm)
Expozice
>1000 >1000 2:1000 5S1000 >700 >700 >700 >700 >1000 >1000 >1000 >1000 >1000 >700 >1000 >1000
5,4 sA 60 sA 54 sA 3b sA 36 sA 26,8 aA 23,4 sA 66 sA 5.86.1016 1.11.1017 2,16.1017 3.42.1O 1 7 5.55.1O 1 7 3.O4.1O 17
(sA, 1)
Expozice
Velikost Relativní zlepvad Sení z j i a t i t e l (mámin,Cimin) T P nosti vad 90 mAmin lliOO mAmin 900 mAmin 600 mAmin 600 mAmin 480 mAmin 390 mAmin 1100 mAmin 26412 Cimin 50220 Cimin 97200 Cimin 154000 Cimin 250000 Cimin 137000 Cimin
nelze kvantit, vyjádřit 2,5 x 2 x 2 x 1 - 1,7 x 1,8 x 1,8 x
1 1 2 3 4
5 5 6 8 9
1 1 2 2 4 4 4/0
1,7 3,0 2,5 2,5 2,0 2,0 2,5
x x x x x x x
a) Záměna typu filmu doporučeného pro optimální podmínky Při záměně doporučeného typu filmu pro optimami podminKy lD4 nebo D?) typem D7 nebo D10 se dosáhne zhoršení zjistitelnosti vad 2 - 4 x. b) Nedodrženi doporučeného zčernání D=2 Snížení úrovně zčernání z doporučované hodnoty D=2 na hodnoty nižší mé za následek zhoršení zjistitelnosti vad (trhlin i prostorových vad). Například při D=l je zjistitelnost vad 2 x horší. c) Záměna zdroje zářeni Použití vyšší energie rtg záření v oboru energií (150 300 keV) než optimální energie doporučované v tab. č. 2 nemá podstatný vliv na zjiatitelnost vad. Při použití Ir 192 v oboru tlouštěk 2O-6C mm (optimálních pro rtg záření) se zjistitelnost vad zhorší průměrně 2 3 x. Použití Co 60 při prozařování tlouštěk 40-90 mm oceli místo Ir 192 způsobí zhoršení zjistitelnosti vad průměrně 2 x. Použití Co 60 pří. prozařování tlouštěk 110-200 mm oceli místo betatronu způsobí zhoršení zjistitelnosti vad cca 1,5 - 2 x. d) Nedodrženi ohniskové vzdálenosti F Zmenšení ohniskové vzdálenosti na F=200 mm způsobí zhoršení zjistitelnosti vad 1,5 - 2,5 x. Uvedené možnosti zhoršení zjistitelnosti vad při prozařování za podmínek, kdy nebylo možno z jakýchkoli djvodů dodržet optimální podmínky prozařování, ukazují nepříznivý vliv změny jednotlivých faktorů na zjiatitelnost vad. Kombinací nepříznivých změn více faktorů (např. zčernání, filmu, energie a ohniskové vzdálenosti) současně, způsobí výrazné zhoršení zjistitelnosti vad, kteří je možno odhadnout jako součin účinků jednotlivých faktorů. - 145 -
Podle údajů uvedených v literatuře /10, 11/ je doporučováno použití Fe a Gu fólií pro Co 60 a tanttiLových fólií pro betatron vzhledem k vyšším dosahovaným hodnotám specifického kontrastu rádiogramu. Lze očekávat, že se zjistitelnost vad použitím těchto typů fólií ještě zlepší. Při použití těchto fólií je však nutno prodloužit expoziční dobu, aby bylo dosazeno stejného zčernání rádiogramu v porovnání s Pb fóliemi. Obdobné zlepšení zjistitelnosti vad (při současném prodloužení expoziční doby) je možno očekávat při použití jemnozrnnějších typů filmů (Structurix D2 apod.). 7« Podmínky pozorování rádiogramu Za předpokladu, že za daných zkušebních podmínek, vyplývajících z geometrie výrobku a jeho přístupnosti, byla zvolena vhodná radiografická technika a byl získán radiogram s určitými parametry obrazů vad, definovanými kontrastem, neostrostí a zrnitostí, je nutno zvolit při jeho vyhodnoceni takové podmínky pozorování, aby se zajistila možnost maximálního využití informací v rádiogramu obsažených. Pro správné vyhodnocení diagramu je proto nutno dodržet optimální pozorovací podmínky odpovídající jak danému radiografickému procesu, tak optickým a fyziologickým vlastnostem lidského oka. Z těchto důvodů pak vyplývají tyto skutečnosti: a) Při pozorování rádiogramu je nutno zajistit, aby použitý negatoskop umožňoval regulaci jasu matnice v širokém rozmezí v souladu se zčernáním rádiogramu tak, aby zjišíované A Dmi n se blížilo k minimálni hodnote* kontrastu, kterou je oko schopné vnímat. Ke splnení tohoto požadavku je nutné, aoy jas pozorovaného rádiogramu byl minimálně 3 mL (10cd/m ) a dosahoval pokud možno až 10 mL (30 cd/m^). Pro zčernání rádiogramu v rozmezí hodnoty 1-3, případné 1-4 dosáhne se téchto jasů rádiogramu tehdy, když jas matnice negatoskopu odpovídá jasu 300 cd/w? pro D-l, 3000 cd/m2 pro D=2; 10 000 cd/nŕ pro D=5 a 100 000 cd/m 2 pro D=4. - 146 -
b) Neostrost detailu zobrazeného na rádiogramu neovlivní hodnocení pro pozorovací vzdálenost 25 cm, pokud její hodnota nepřekročí C,5 am. Nepříznivý vliv větší neostrosti lze omezit zvětšením pozorovací vzdálenosti. c) Zrnitost radiografického filmu se uplatňuje komplexně ve zhorSení podmínek vyhodnocení v důsledku fluktuací zčernání !(!«), což nutno mít na zřeteli při volbě radiografickéh/) filmu pro daný případ kontroly a při jeho zpracování v temné komoře. d) Při vyhodnocování rádiogramu ae prakticky neuplatní schopnost očí rozlišit při optimálním kontrastu malé detaily, jejichž velikost u kruhových tvarů odpovídá zhruba 1 obloukové minutě (tj. cca 0,075 mm v pozorovací vzdálenosti 25 cm) a pro dlouhé liniové detaily, pokud jde o jejich šířku, je ještě podstatně vyšší, nebot obraz detailu na rádiogramu má obvykle menší kontrast a vlivem radiografické neostrosti jsou vady liniového typu, jako např. úzké trhliny zobrazeny liniemi, jejichž šířka je několikrát větaí, než vlastní šířka odpovídajících vad. e) Naopak je nutno při vyhodnocování rádiogramu zajistit podmínky pro dokonalé využiti schopnosti lidského oka rozlišit minimální rozdíly zčernání Dmin. (tj. minimální kontrast vyjádřený rozdílem zčernání) rovné 0,006 - 0,01 vhodnou volbou jasu pozadí rádiogramu, t j . jasu matnice negatoskopu, podle údajů uvedených v bodě a ) . t) Při pozorování na negatoskopu je nutno omezit dobu pozorování tak, aby ohřétím rádiogramu nedošlo k jeho deformaci. Při doporučovaných hodnotách jasu negatoskopu je nutno dbát na to, aby se teplen nepoškodil radiogram. Ve většině případů to znamená maximální dobu prohlížení rádiogramu 1 - 2 minuty. Při delším prohlížení je nutno hodnocení přerušit. Před vyhodnocováním je nutno dodržet podmínky správné adaptace oka na tmu (10 - 30 min.), omezit nepříznivý vliv vedlejšího světla dopadajícího na radiogram, vyloučit oslnění a dobu vyhodnocování omezit z důvodů senzorické únavy na 2 - 3 hodiny za směnu. - 147 -
d) Aby se zamezilo chybnému vyhodnocování rádiogramu v důsledku snížených zrakových schopností vyhodnotitele, doporučujeme zavést zrakový test podle návrhu IIW/IIS. Tento základní teat by měl být doplněn dalším testem, který by umožnil ověření kontrastní citlivosti zraku hodnotitele před a v průběhu dalšího hodnocení.
- 148 -
L... ..... _...:.
Obr. 1- Vliv zčernáni na zjistitelnost trhlin při prozařování rtg zářením - film Structurix D4
- 149 -
I 0.5
10
20
10
40
W
<0
10
m trn
Obr. 2. Vliv zčernáni na zjistitelnost trhlin při prozařování Ir 192 a Co 60, Structurix D4
- 150 -
Obr. 3 J Vliv zčernání na zjistitelnost prostorových vad při prozařování Ir 192 a Co 60, film Structurix D4
- 151 -
(i
Obr. 4/ Vliv zčernání na zjistitelnoat prostorových vad při prozařování betatronem (17 MeV), film Structurix D4 a D7
- 152 -
4.0
Ir 192 3
J
Í '°
f - 700M
1 , 0 ->
'•M
Ir 192 Stmctvrlx D T t • 700 ••
1»
20
10
40
K
60
70
90
90 100 110 120 130 140 1J0
ODr. 5i Vliv zčernání ne jakost rádiogramu
- 153 -
5
j
1 t
S J
» » 1)
l.lil
10 • 1
Cbr. 6. wřření specifického kontrastu £C) ze změny zčernání tří tloušťkových stupňů
- 154 -
•• u* u> u>
Obr. 7- Závislost specifického kontrastu na prozařované tlouštce
- 155 -
br. 8: Vliv energie záření na zjistitelnost trhlin
- 156 -
3br. 9, Vliv energie záření na zjiatitelnost prostorových vad
Obr. 10t Vliv energie záření na zjistitelnost prostorových vad
- 157 -
Obr. li- Vliv energie záření na zjÍ3titelriost prostorových vad
- 158 -
Obr. 12, Vliv energie záření na velikost apecifického kontraatu
- 159 -
F 1W, i . - I
< s U
1,1 i t
M , 1
Obr. 13 . Křivky neostrosti
- 160 -
TltlU, iro n o - x«> k«v Stneturli M D• 2
20
30
40
Obr. 14- Vliv ohniskové vzdálenosti na zjistitelnost trhlin, hodnoty N c a FřL, v závislosti na tloušíce prozařované oceli
- 161 -
«../•<*/
0,2-
TrtlU, Ir 192
1,0i
3.0 i
10
20
10
40
60
•c Im/
70
K)
'Ic 10,0
2.0 J Ir 192 StrueturLx D7 B •2
0,0
1
10
Obr. 15
20
X)
• 40
50
60
70
80
o.o
Vliv ohniskové vzdálenosti na zjistitelnost trhliny hodnoty řL, a FřL, v závislosti na tlouštce prozařované oceli
- 162 -
K VOLBĚ PARAMETRŮ URYCHLOVAČE PRO SADIOGRAFII VELKÝCH TLOUŠŤEK Ing* K. Rytina, Ústav fyziky plazmatu ČSAV, Fraha
Úvod Radiografická kontrola ailnostěnných materiálů a součástí (pro ocel tloušíky nad 100 mm) mé v dnešní dobr- možnost využívat již celou řadu zdrojů záření X s různými maximálními energiemi. Při volbě vhodného zdroje ae většinou uvažuje v prospektech převážně udávaná expoziční rychlost nehomogenizovaného svazku záření v jeho ose a ve vzdálenosti např. 1 m od terčíku. To je sice důležitá hodnota, ovšem z tohoto hlediska lze srovnávat pouze urychlovače se stejnou efektivní energií. Teoretický rozbor Při podrobném rozboru nutno počítat zejména 3 těmito veličinami: 1. Efektivní expoziční rychlost homogenizovaného svazku ve vzdálenosti potřebné pro pokrytí určité velikosti ozařovacího pole a dosažení optimálních podmínek radiografické kontroly. 2. Efektivní absorpční koeficient pro záření X generované daným urychlovačem. Toto má své opodstatnění jak v závislosti některých důležitých parametrů primárního avazku záření X nejen na energii urychlených elektronů, na principu jejich urychlování, ale zejména v závislosti efektivního absorpčního koeficientu ^u-^f na energii, která se silně uplatňuje v absorpčním zákonu
1 = io e - / y E ) - 163 -
x
kde r^W
(E)
x
= =
efektivní aba. koeficient pro danou energi i tlouštka prozařovaného materiálu
Místo efektivního abs. koeficientu ai zaveäme ve většině případů v podrobnějších údajích výrobců udávanou polotloušíku materiálu d
a počítejme expoziční rychlost zdroje I Q /g) nutnou pro danou expoziční rychlost I za určitou prozařovanou tloušíkou x
Pro dva zdroje a různými energiemi záření a jim odpovídajícími polotloušfkami je poměr efektivních expozičních rychlostí svazků záření pro danou tlouáíku x:
= W
„ e0,693
Když ai znovu ukážeme závislost polotloušíky oceli na energii - obr. 1, vidíme z ní, že maximální Hodnoty J4,5 mm dosahuje při maximální energii ve spojitém spektru brzdného záření 20 až 25 MeV. Nutno dodat, ze tyto hodnoty polotlouôíky platí pro tzv. široký svazek, přicházející v radiografii v úvahu. Spojitá křivka v grafu na obr. 1 Dyla získána Wideroem měřením na betatronu 31 MeV. Hodnoty označené v tomto grafu kroužky Dyly změřeny nu Detdtronu s maximálni energii 22,5 MeV v našem ústavu. Měření bylo provedeno ve vzdálenosti absorbujícího materiálu od ohniska f = 1 000 mm, homogenizovaný svazek záření byl kolimován na průměr 35C mm v této vzdálenosti. To odpovídá podmínkám vlastní radiografie a je dostatečně splněna podmínka širokého svazku.
- 164 -
Z grafu je patrná vcelku velmi dobrá shoda námi naměřených hodnot s dříve stanovenou závislosti. Třeba ještě poznamenat, že energie záření byla kontrolována magnetickými měřeními i pomocí fotojaderných (T , n) reakci. Na tomto grafu jsou vyznačeny i polotlouStky oceli udávané pro vysokofrekvenční lineární urychlovače: a)
+
b) A ) d) c
O •
- údaje pro urychlovače typu Linatron 400 (4 MeV), Linatron 2000 (6 UeV) a Linatron 6000 (15 MoV) americké fy Varian _ p r 0 urychlovače Neptun 6 a Neptun 10 francouzské fy GGR MeV _ pro sovětský urychlovač LUE-15 - 15 000 D - pro mikrotron (8 UeV) švédské firmy Scanditronix typ Graphitron HM-8.
Hodnoty polotlouštěk udávané pro vysokofrekvenční lineární urychlovače jsou vesměs nižší než hodnoty pro odpovídající energie měřené na betatronech. To lze vysvětlit v podstatě dvěma způsoby. Buď tím, že skutečná energie u lineárních urychlovačů je nižší než udávaná. Pomiňme však tuto možnost. Pak lze tyto rozdíly vysvětlit odlišným principem urychlování elektronů a z to.io plynoucí nižší efektivní energií ve spektru urychlených elektronů. Z principů urychlování, z podmínek fázové fokusace a stability elektronů při jejich urychlování ve vlnovodové urychlovací struktuře vyplývá, Že spektrum energií urychleného elektronového svazku je vždy poměrně široké. To je důležitý rozdíl proti betatronu nebo mikrotronu, kde urychlený svazek je prakticky monoenergetický. Síře spektra elektronů vysokofrekvenčního lineárního vysokofrekvenčního urychlovače je tím větší, čím vyšší je urychlený proud ve svazku. Současně se zvětšováním proudu se efektivní energie záření posunuje k nižším hodnotám. Nejlépe jsou tyto charakteristické vlastnosti svazku různým způsobem urychlených elektronů patrný z obr. 2. Je pochopitelné, že skutečnost širokého spektra energií elektronového svazku záření X - zmenšuje se - 165 -
jeho efektivní energie a z toho plyne nižší polotloušíka. Stručně lze říci, že její hodnota je výhodnější u urychlovačů, u nichž urychlený 3vazek elektronů před dopadem na terčík je prakticky monoenergetický - betatron, mikrotron a generátor Van de Graaff. Navíc u vf lineárních urychlovačů není jednoznačné udání energie. Ze vztahu / 4 / plyne, že poměr expozičních rychlostí pro určitou stejnou expoziční rychlost po zeslabení tloušíkou materiálu x je nejf;n funkcí obou polotlouštěk, ele i tloušíky x. Požadované expoziční rychlost zdroje záření X a nižší polotlouštkou ro3te exponenciálně a kontrolovanou tloušíkou x - tab- 1. 6 taDUlky 1 a grafu na obr. 3 je patrné, jak expoziční rychlost zdrojů s nízkou energií, nutné pro dosažení určité expoziční rychlosti za určitou tloušíkou velmi rychle roste a touto tloušíkou. Z křivek na obr. 3 jsou zřejmé i vzájemné závislosti jednotlivých zdrojů mezi sebou a je patrný i vliv rozdílu polotlouštěk oceli pro záření X produkované jednotlivými typy urychlovačů. Velmi zajímavé jsou i rozdíly mezi urychlovači stejné kategorie - málo odlišné energie. U vf urychlovačů mají svůj původ buä v rozdílné skutečné energii, nebo v rozdílném spektrálním složení urychleného elektronového svazku, äiarkantní rozdíl je zřejmý pro různé principy urychlování (napr. mikrotron 8 MeV a vf lineární urychlovače Linatron 2000 nebo Neptun 1 0 ) . Vyšší expoziční rychlost urychlovače s nižší energií 4 - 6 líeV je z hlediska vlastní expoziční doby výhodná jen pro relativně malé kontrolované tloušíky. Např. rozdíl expozifiní rychlosti rovný jednomu řádu mezi urychlovačem cca 5 MeV a betatroněm 17 MeV mizí při tloušíce oceli cca 240 mm, kde vlastně mění svůj smysl (u větších tlouštěk se začíná uplatňovat výhoda vyšší energie). Pro nový betatron 22 BäeV toto nastává při tloušíce oceli cca 150 mm. Toto i vliv efektivní energie záření různých zdrojů na expoziční časy pro různé tloušíky oceli (do 600 mm) je patrno z obr. 4. Expoziční křivky platí pro průměr homogenizovaného pole - 166 -
záření 400 mm, materiál Structurix D'l (Kodak AA) a stupeň zčernání 2. Protože ale z hlediska praktické radiografie je rozhodující produktivita kontroly, při niž nutno uvažovat nejen expoziční ale i pomocné doby, je při malých tlouáíkách přínos vyšší expoziční rychlosti jen velmi nízký - tím nižší, čím .i c poměr pomocné a expoziční doby vyšší. Vliv pomocné dob,> na počet snímků N za určitou dobu (500 min.) v závislosti na expoziční době je uveden na grafu 5, z něhož je zřejmé, Že produktivita kontroly při krátkých expozičních dobách se dá zvýšit především zkrácením pomocných časů, zatímco expoziční rychlost zdroje se uplatní relativně velmi málo. Na dalším grafu - 6 - je patrný vliv pomocné doby při kontrole rázných tlouštěk pro konkrétní urychlovač a podmínky snímkování. Z provedeného rozboru vyplývá několik důležitých závěrů: 1. Pro maximální hospodárně prozařitelnou tlouštku oceli, definovanou tloušíkou pro expoziční dobu rovnou 1 hodině lze pro uváděné podmínky radiografie, používané filmy (Structurix D7) a současný stav techniky urychlovačů vhodných pro radiografii uvést následující hodnoty: a) urychlovač Van de Graaff 2,5 MeV b) vf lineární urychlovače s energií cca 5 MeV c) betatrony 22 (30) MeV d) urychlovače na energii cca 8 MeV (vf lineární, mikrotron) e) vf lineární urychlovače na energii cca 15 MeV
200 mm 200 - 250 mm 300 - 350 mm 400 - 450 mm 500 - 550 mm
2. Radiografie tlouštěk oceli nad 500 mm je podmíněna nasazením urychlovačů urychlujících elektrony na energii miniméln? 15 MeV s výkonem urychleného svazku vyšáím než 3 kW. 3. I při těchto energiích je třeba pro každé zvýšení tlouš£ky oceli o 100 mm zvýšit expoziční rychlost svazku záření X nebo expoziční dobu o jedan řád. - 167 -
4. Silná závislost produktivity kontroly na poměru pomocné a expoziční doby znatelně snižuje'využitelnost zdrojů a vysokou expoziční rychlostí při kontrole relativně malých tlouětěk. Závěr Cílem tohoto rozboru bylo ukázat, že z hlediska radiograrie oceli velkých tlouátžk nestačí brát jako rozhodující parametr pouze expoziční rychlost v ose .jvazku záření X udávanou většinou v prospektech výrobců. Pro předpokládané tlouětky nutno zvážit ještě další parametry - efektivní energii svazku či polotlouštku oceli při této energii. Nutno totiž mít na paměti, že takový zdroj záření X nebude nikdy použit pro nulové nebo velmi malé tloušíky, při nichž se již silně uplatní velikost absorpce charakterizované polotloušíkou v exponentu absorpčního zákona.
Tabulka č. 1
Y ( E l f E2 = 22 ifeV, x) x
(mm)
N6 d=23 mm
L 400 d=24
N 10 d=27
L 2000 d=28,5
LUE-15
d=31
L 6000 d=31,4
100
2,73
2 , 41
1,74
1,53
1,29
1,22
200
7,45
5, 80
3,19
2,33
1,57
1,49
300
20,33
17, 01
5,30
3,52
1,97
1,82
400
55,48
50, 30
9,30
5,42
2,47
2,22
500
151,41
8 0 , 84
16,28
8,25
3,10
2,69
600
405,20
192, 10
28,21
12,55
4,05
3,^8
- 168 -
25
30
•» E [Mev| •
—
mikrotran 8 MeV, GnpHilron RM8, Scindilronix
• —
beitlron 22 MeV, 0 i v • 350 mm, f =1000 m m
-l- —
vi. lineárni urychlovíče Limlron. Viriin
A —
II
NepluR. CGR MeV
D —
"
IUE-15-15000D
Wideróe- betatron 31 MeV
obr. 1 - 169
-
linilc ií, "m»x
100
0,2
0,4
0,6 obr. 2 •
100
80
-
60
-
40
obr.2b
- 170 -
0,8
I
d=23mm
ä. 2a
10
100
200
300
400
500
600
0 = 2 , ocal = 400mm Siructurix (Kodilc AA
0.1 600
- 173 -
200
H = f ( » ). ocel, d = 34.5 mm
l n = 3 . 2 - 1 0 " 4 4 / | r g . To =500min { = 1 2 0 0 mm Struclurix D 7 D= 2
50
•br. 6
- 174 -
ZJIŠŤOVÁNÍ POVRCHOVÝCH VAD NA OCELOVÝCH TRUBKÁCH VELKÍCH
Ing. Lubomír Dub(*n;CSa, SVÚM Praha
1. Úvod Zjišťování podélných vad, zejména trhlin, na povrchu ocelových bezešvých trubek je stále aktuálním úkolem v hutní i strojírenské výrobě. Rozhodující měrou se v tomto oboru defektoakopické kontroly uplatňují metody založené na působení magnetického pole. Přitom je výrobní sortiment trubek po stránce jmenovitých průměrů velmi široký: sahá od cca 10 mm až do 500 mm, ve speciálních případech i výše. Kontrolu celého uvedeného rozsahu průměrů nelze zajistit použitím jediného principu. Tak trubky od nejmenších průměrů 3e kontrolují převážně metodou vířivých proudů s průchozí cívkou, jejíž hlavní předností je vysoká rychlost pohybu kontrolované trubky a tedy i vysoká produktivita kontroly. Dříve končily možnosti této metody u průměru 50 - 60 mm; dalším vývojem se podařilo posunout tuto hranici ke 140 mm. V této oblasti, t j . mezi 50 a 140 mm je však princip průchozí cívky nahrazován rotačními systémy, pracujícími bu3 metodou vířivých proudů 3 príložnou cívkou nebo metodou rozptylových polí. Rotační systémy mají v uvedeném oboru jmenovitých průměrů výhodu vyšší citlivosti a přesnější lokalizace vady, tj. možnost určit její polohu jak po delce 7 tak po obvodu trubky. Pro trubky největších průměrů již rotační principy snímačů nevyhovují pro potíže s neúnosně velkými hmotami rotujících částí, s jejich uložením a s přenosem signálů. Z ekonomických důvodů se proto zpravidla volí uspořádání, při němž jsou snímače v klidu a pohyb jak rotační, tak posuvný - tedy pohyb po šroubovici - koná kontrolované trubka.
- 175 -
Výzkumné a vývojové práce z oboru kontroly trub měly v našem atátě obdobný postup. Na zařízení APD 50 navazovalo rotační zařízení AED 1 a pro trubky 3 nižší jakostí povrchu byl ověřen i funkční vzorek rotačního defektoskopu a principu indikace rozptylových polí. Požadavky hutních závodů na kontrolu trubek o průměrech až do 400, resp. 500 mm vedly pak k výzkumné práci, jejíž výsledky jsou obsahem tohoto příspěvku. 2. Stav v zahraničí Informace o zařízeních pro elektromagnetickou kontrolu trub velkých průměrů pocházejí hlavní z NSR a z JSSR. V NSR je to především Institut Dr. Forstera, který pro tyto účely vyvinul tři typy zařízení, a to Tuboteat, Rotier-ľubotest a Joch-Tubomat. Všechna tato zařízení jsou uvedena v souborném přehledu V. B. Schiilena / I / , předneseném ne konferenci o výročí válcování první bezešvé trubky ve VTŽ Chomutov. Prospektový materiál k těmto zařízením je rovněž dostatečně znám; údaje byly uváděny i v dřívějších pracech SVÚ1S / 2 , 3/, a proto je na tomto místě uveden pouze přehled o jejich principuj a) TUBOTEST - magnetizace provlečeným vodičem se stejnosměrným proudem, indikace soustavou feromagnetických sond, umístěných na koncích ramen, doléhajících na "hřbet" trubky. Trubka se pouze otáčí, ramena se posouvají ve směru podélné osy trubky. Výhody; průměr trubky omezen jen možnostmi zdroje magnetizačního proudu, poměrně nízké pořizovací náklady. Nevýhody: obtížné manipulace s provlečeným vodičem, malá produktivita kontroly. b ) ROTIER-TUBOTEST, r e s p . ROTOMAT - magnetizace souosým rotačním magnetickým obvodem 3 vyniklými póly (tangenciální magnetizace). Indikace dvěma soustavami Hallových sond, umístěných v odpružených - 176 -
držácích mezi pólovými nástavci magnetizačního obvodu. Trubka koná pouze postupný pohyb. Výhody; použitelné jak pro trubky, tak pro válcové sochory, dobře vyhovuje technologickému toku materiálu v hutích. Nevýhody: omezený max. průměr trubky, vysoké pořizovací náklady. c) JOCH-TUBOMAT - magnetizace lokální príložným magnetizačním obvodem, indilrace soustavou Heliových sond umístěných mezi pólovými nástavci magnetizačního obvodu. Celý snímač je tvořen vozíkem, který je udrřovén na hřbetní partii trubky; trubka koná otáčivý i postupný pohyb, t j . pohyb po árouYýho3y: neomezený průměr trubky, nízké pořizovací náklady. Nevýhody: náročný pohyb trubky. V SSSR se zabývá elektromagnetickou kontrolou polotovarů a výrobků Naufino-issledovatělakij institut introskopii (NIIIN) v Moskvě. Pro defektoskopii ocelových bezešvých trubek vyvinul dvě rařízení na principu indikace rozptylových poli, která nesou označení MD-1OF a UFKT-114. Principem i parametry se liší nepc.dstatn?; první je určeno pro průměry trubek 30 - 160 mm, druhé pro průměry 30 - 102 mm. Trubka je magnetována poměrně neobvyklým způsobem, a to průchodem proudu tělem trubky. Rotační hlava nese celkem 8 feromagnetických sond, které jsou umístěny na vahadlech. Systém vahadel je konstruován tak, že zs rotace jsou působením odstředivé síly konce se sondami pF-itlačovany k povrchu trubky, takže pracují bez vzduchové mezery. Rychlost postupného pohybu trubek dosahuje až 3 m/s při rozměrech nejmenšího zjistitelného defektu 0,2 x 10 mm. Předností uvedeného principu je velký počet snímačů a z toho plynoucí rychlost kontroly. Vyloučení vzduchové mezery vede sice ke zjednodušení celého zařízení, na druhé straně lze však očekávat zvýšené nároky na jakost povrchu trubek i přesnost geometrického tvaru a rozměrů. 3 tím souvisí i otázka magnetizace přímým průchodem proudu; potíže tu zpravidla činí - 177 -
přechodové odpory mezi kontaktními elektrodami a povrchem trubky, dále vede tento princíp k vřtší délce nevyzkoušených koncil a snižuje možnost indikace vad na vnitřním povrchu trubky, kde je při zmíněných podmínkách nulová intenzita magnetického pole. Pozoruhodná práce japonských autorů T. Shiraiwy a ualších / 4 / byla zveřejněna na mezinárodní konferenci v Hannoveru v r. 1970. Netýká se sice přímo zjišíování povrchových trhlin u trubek, nýbrž příbuzné problematiky sochorů kruhového průřezu. Princip použité metody a uspořádání celého zařízení, které bylo vyvinuto, je patrno z blokového schématu na obr. 1. Magnetizace zkoušeného sochoru se děje lokálně, a to střídavým magnetickým polem poměrně vysokého kmitočtu 0,5 - 10 kHz, takže hloubka vzniku je malá (řádově mm až desetiny m m ) . K zavedení magnetického toku v tangenciálním sr.ěru slouží otevřený magnetický obvod s pólovými nástavci, přizpůsobenými průměru sochoru. K indikaci rozptylového pole nad trhlinou použili autoři poměrně' nového prvku pro měření intenzity magnetického pole, a to magnetodiody. Je to polovodičový prvek, jehož citlivost ve srovnání se sondami Hallova typu je však zhruba o dva řády vyšší. Vedle toho jsou i rozměry magnetodiody (1 x j mm) vhodnějěí pro indikace malých oblastí rozptylového pole nad trhlinami malé nlouoky než Hallovy 3ondy, které mají zpravidla větší rozměry. Na základ! tohoto principu byla vyvinuta automatická kontrolní linka typu 6AM pro krunové sochory o průměru 40 100 mm o délce 3,5 - 7 m. Pro urychlení kontroly má linka tři snímače, každý z nich je opatřen šesti páry magnetodiod ve vzdálenosti 20 mm, což je i délka nejkratší zjistitelné trhliny. Sochor koná při kontrole pohyb po šroubovici se stoupáním 120 mm, snímače jsou v klidu. Poale údejů autorů pracuje zařízení od r. 1968 v jsdnom z hutních závodů (Osaka Works of Sumimoto Metal Industries) a s úspěchem nahradilo dříve užívanou kontrolu magnetickým fluorescenôním práškem. - 178 -
"'agnetodiody byly předmětem výzkumných prací i v ČSSR, především v Elektrotechnickém ústavu 3AV a ve VÚSE. Jvědčí o tom prameny / 5 , 6, 7, 8/, v nichž jsou uvedeny základní principy funkce, aplikační možnosti i vývojové tendence těchto poměrně nových polovodičových prvků. Základní strukturální uspořádání magnetodiody je uvedeno na obr. 2. Na čelech destičky z velmi čistého polovodičového materiálu jsou vytvořeny oblasti 3 vodivostí typu £ a n s vysokou koncentrací akceptorů a donorů. Tím jsou zajištěny podmínky pro vznik silné injekce děr i elektronů do oblasti i. (vlastního polovodiče). Jedná se o tsv. dvojitou injekci. Vzdálenost mezi oblastmi £ a n, tedy vlastně délka oblasti i_, je podstatně větší než difúzni délka volných nosičů náboje. Oblasti £ a n jsou opatřeny kontakty pro připojení prvku do el. ebvodu. Je-li přítomni ve svorkách napětí, proud protéká ve směru podélné osy magnetodiody. Na volné nosiče náboje obojího typu působí ovšem i rekombinační centra v objemu vlastního polovodiče i na jeho povrchu. Tím je ovlivněna 3třední doba života nosičů náboje a tím i vodivoat megnetodiody. Je-li přítomno magnetické pole, vyvolá prostřednictvím Lorenzovy síly změnu směru dráhy nosiče náboje. Tím se jeho dráha prodlouží, vzroste i pravděpodobnost rekombinace a tudíž se sníží vodivost magnetodiody. U skutečné magnetodiody je zavedeno tzv. nesymetrické opracování jejího povrchu. Ne jedné boční stěně destičky je povrch naleptán, event, broušen. V takové úpravě se velmi výrazně projeví vliv větší reko&binační rychlosti v blízkosti opracovaného povrchu. Dosáhne se stavu, že jeden povrch má rekombinační rychlost větší než povrch protější. Proto velikost vlivu magnetického pole závisí i na jeho smyslu. Při působení magnetického pole v tom smyslu, že jsou nosiče náboje vychylovány do oblasti s velkou rekombinační rychlostí, vodivost diody klesá při působení pole, v opačném smyslu vodivost stoupá. Tento stav přináší i zlepSení citlivosti v okolí nulového magnetického pole oproti uspořádáni 3e symetrickým povrchem. - 179 -
Směrové vlastnosti ukazuje obr. 3, na němž jsou znázorněny výsledky měření na vzorku magnetodiody MD 104 za těchto podmínek: napájení konstantním proudem I=3mA, B=0,05T. Význam úhlů >C , /$ je dostatečné patrný z obrázku. Z hlediska obvodového je magnetodiodu možno považovat za nelineární elektrický dvojpól, řízený neelektrickou veličinou. Je tedy možno jeho vlastnosti znázornit m j . i voltampérovými charakteristikami, v nichž je parametrem magnetické indukce. Na obr. 4 jsou znázorněny voltampérové charakteristiky téže germaniové magnetodiody MD 104 vyrobené v EÚ-SAV. V obrázku je rovněž zakreslena zatěžovecí přímka pro případ lineární odporové zátěže a znázorněn princip vzniku napěťového signálu při změnách magnetické indukce. Z tohoto obrázku je rovněž patrná nesymetrie účinku magnetického pole různé polarity. Rovněž je patrné z toho vyplývající nelinearita napětí odebíraného z diody a vliv sklonu zatěžovací přímky na napěíovou citlivost. Svými vlastnostmi magnetodiody vyhovují i pro některá použití v nedestruktivní defektoskopii ocelových výrobků metodou rozptylových polí. Vhodné jsou především dvojité magnetodiody, např. typ MD-230A firmy Sony. V pouzdře jsou uloženy dvě jednoduché magnetodiody rovnoběžně, ale v takovém smyslu, že homogenní magnetické pole má na každou z nich opačný účinek. Zapojení dvojité magnetodiody je na obr. 5; toto uspořádání zvyšuje citlivost, částečně linearizuje průběh výstupního napětí a výrazně snižuje vliv teplotní závislosti magnetodiod na výstupní napětí. 3. Funkční vzorek defektoskopu Na základě získaných poznatků a požadavků hutních závodů byl vyvinut funkční vzorek defektoskopu, jehož koncepce má tyto hlavní znaky: - podélné necelistvosti na vnějším, případně i na vnitřním povrchu jsou zjižíovény na základě indikace rozptylových Polí, - 180 -
- trubka je magnetizovéna lokálně v tangenciálním směru, a to stejnosměrným polem pomocí príložného magnetizačního obvodu, - rozptylová pole jsou indikována soustavou magnetodiod, uspořádanou v odpruženém držáku, který je v kontaktu a povrchem trubky, - snímač obsahující magnetizační obvod a držek s magnetodiodami je v klidu, kontrola po šroubovici je zajištěna pohybem trubky. Uvedená koncepce je dána především požadavky na rozsah průměrů zkoušených trubek, zejména trubek pro jadernou energetiku. Byl proto zvolen princip, jehož použití není v podstatě průměrem trubky omezeno, t j . systém otáčející se trubky, k níž je na vhodném místě přikládán snímač, zajištující místní megnetizaci trubky v patřičném směru a současnou indikaci rozptylového pole příslušnými snímacími prvky. Představitelem takového systému je ze zahraničních výrobků defektoskop firry Institut Dr.Forster typ Joch-Tubomat. Principiální schéma defektoskopu je uvedeno na obr. 6. Snímač je tvořen vozíkem, který nese jednak otevřený magnetizační obvod a výměnnými polovými nástavci pro řadu deseti jmenovitých průměrů trubek v rozsahu 127 až 520 mm, jednak stavitelný držák se čtyřmi dvojitými magnetodiodami Sony typ MD 230 A. *agnetodiody jsou umístěny v držáku v řadě ve vzdálenosti po 10 mm, orientovány tak, že krystaly leží svojí delší stranou paralelné s osou trubky a tedy i se směrem necelistvostl, které mají být indikovány. Výstupní signály z magnetodiod jsou vedeny na vstupy čtyř shodných zesilovačů 1-4 s filtračními členy a výstupním transformátorem impedance. Zesílené a frekvenčné" upravené signály jsou sloučeny ve slučovači 5 a přivedeny na vstup úrovňového členu 6. Ten překlopí, jakmile signál z kteréhokoliv kanálu přestoupí nastavenou úroveň a přes zpožaovaci obvod 8 dá spouštěcí impulX značícímu zařízení 9. Vedle toho ovládá úrovaový člen signalizační cbvod 7 se žárovkami - 181 -
mžikové a trvalé indikace. Žárovka trvalé indikace zhasíná buS po stisknutí příslušného tlačítka,nebo vstupem další trubky. Zdroj magnetiacčního proudu 10 napájí vinutí magnetizačního obvodu snímače, mezí jehož pólovými nástavci je umístěn držák magnetodiod. Celkový pohled na snímač s nástavci je uveden na obr. 7, pohled na elektrickou část defektoskopii na obr 8. Elektrická část je vestavěna do dvou skříní Te3la Jihlava, typu WK 12704 o rozměrech 480 x 140 x 280 mm. Ve spcdní je zdroj magnetizačního proudu, v horní elektronické obvody pro zesílení a vyhodnocení indikací, pro signalizaci a značení vad, dále příslušné napájecí zdroje a panel s ovláaecími prvky. 4. Ověřovací zkoušky Pro účely ověřovacích zkoušek byly připraveny z trubky J3 140 x 10 mm, dodané z rourovny NHKG, vzorky s vadami jednak na vnějším, jednak na vnitřním povrchu. Povrch trubky nebyl upravován. Ke zkouškám byla použita Část trubky s přirozenou vadou na vnějším povrchu (přeložka do hloubky 1 mm a cca 5 m dlouhé). Vedle této přirozené vady byly na povrchu vzorku zafrézovány tři drážky s roztečí 1/4 obvodu jako vady umělé, 0 rozměrech (hloubka x šířka x délka): 0,3 x 0,1 x 10 mm, 1 x 0,3 x 15 mm a 3 x 0,3 x 25 mm (3, 10 a 30 % tloušífcy stěny). Vady na vnitřním povrchu druhého vzorku trubky týchž rozměrů byly vytvořeny jako podélné drážky po celé délce vzorku (200 mm) a rozměrech (hloubka x šířka): 0,4 x 0,35 mm; 0,6 x 0,35 mm a 1,0 x 0,8 mm (4, 6 a 10 % tloušíky stěny). Rozteč drážek byla opět 1/4 obvodu. Indikace jsou uvedeny na snímcích v obr. 9 pro vady na vnějším povrchu a na obr. 10 pro vady na povrchu vnitřním. V každém obrázku jsou uvedeny 4 snímky: horní dvojice příslušející nižšímu pásmu frekvenčního přenosu, spodní vyššímu. Dvojice snímků jsou uváděny pro možnost posouzení reprodukovatelnosti. - 182 -
Snímky indikace byly pořízeny při otáčkách, odpovídajících obvodové rychlosti 0,8 m/s a časové základní osciloskopu nastavena tak, aby délka stopy odpovídala jednomu obvodu trubky; dominující vada je indikována dvakrát, t j . na začátku i na konci stopy. Vady na vnějším povrchu dělí stopu na čtyři stejné úseky, první zleva je umělé trhl'.na o hloubce 3 s"&j druhá zleva umělé trhlina o hloubce 1 mm, třetí (l?ží uprostřed stopy a její amplituda je srovnatelné a úrovní pozadí) je umělá trhlina o hloubce 0,3 mm, čtvrtá je přirozená vada (tangenciální přeložka). Pátá indikace je opakovaná trhlina 0 hloubce 3 mm. Indikace vad na vnitřním povrchu trubky jsou tři po čtvrtinách obvodu. První indikace odpovídá drážce o hloubce 1 mm. druhé - uprostřed atopy - drážce o hloubce 0,6 ouu, třetí - ve j/4 stopy - drážce o hloubce 0,4 mm (převyšuje zpravidla jen nevýrazně úroveň pozadí). Jak vyplývá ze snímků indikací, lze za mezní hodnotu citlivosti považovat trhlinu o hloubce 0,5 mm, tzn. pro daný případ trubky o tloušíce stěny 10 mm je citlivost dána hodnotou 5 % tloušíky stěny. Pro vnějáí povrch platí tato hodnota i pro krátké vady od cca 10 mm, pro vnitřní povrch pro vady průběžné. 5. Činnost defektoskopu při mechanické kontrole Pro účely mechanizované kontroly je defektoskop doplněn zařízením pro spouštění a zvedání snímače, dvojicí fotorelé pro indikaci polohy trubky a stříkací pistolí pro značení vad na trubce barvou. Při pohybu dopravníku koná trubka pohyb po šroubovici a její začátek přeruší postupně paprsek prvního i druhého fotorelé. První fotorelé je před snímačem, druhé za ním. V okamžiku, kdy jsou oba paprsky přerušeny, se spustí snímač na trubku. Po jeho dosednutí dojde k zapnutí magnetizačniho proudu a k otevření vstupů zesilovačů. Při dalším pohybu - 183 -
trubky probíhá vlastní kontrolní postup. Rozptylová pole nad necelistvostmi jsou snímána čtveřicí magnetodiod v pásmu širokém 40 mm, odpovídajícím stoupáním šroubovice, po níž se pohybuje trubka. Výstupní napětí z magrietodiod jsou zesílena, frekvenčně upravena a poté přivedena na vstup úrovňového členu. Ten ovládá jednak světelnou signalizaci, jednak přes zpožáovací člen typu posuvného registru i elektromagnetický ventil tlakového vzduchu pro stříkací pistoli. Po kontrole celého povrchu trubky uvolní její konec paprsek prvního fotorelé. Tím dojde k vypnutí megnetizačního proudu, zablokují se vstupy zesilovačů a snímač se zvedne. Kontrola trubky je skončena. 6. Závěr Způsob kontroly ocelových trub velkých průměrů na podélné povrchové vady, používaný v současné době některými z domácích výrobců je založen na vizuální práškové metodě. Trubka je zmagnetizována průchodem stejnosměrného proudu bu3 provlečeným vodičem,nebo přímo stěnou trubky a povrch trubky se po částech za sucha práškuje a současně se podle nahromadění prášku zjistují vady. Tento způsob má četné nedostatky: je to především ryze subjektivní charakter kontroly, vysoké spotřeba prášku a v neposlední řadě i nepříznivé pracovní podmínky z hlediska hygieny a bezpečnosti práce. Závažným ekonomickým momentem je i ta okolnost, že někteří zahraniční odběratelé trubek nepovažují práškovou metodu nadále za způsob kontroly, odpovídající současné úrovni nedestruktivní defektoskopie ve světě a odmítají takto nedostatečně kontrolované trubky nakupovat. Potvrzuje se tak skutečnost, že nedestruktivní kontrola se stává nedílnou součástí výrobního procesu a významným způsobem ovlivňuje prodejnost výrobků. Druhou oblastí, ye které se projevují důsledky nedostatečné kontroly, jsou uživatelé trubek. Jedné se zejména - 184 -
o provozovatele energetických zařízení, dálkovodů, vrtných zařízení apod. Následky havárie trubky za provozu mají zde sice jednorázový účinek, ztráty však mohou až o několik řádů převýšit škody, k nimž dochází za srovnatelné období u výrobe trubek. Projevuji se totiž nejen náklady spojené s opravou nebo výměnou vadné trubky, ale především ztráty následné, vyvolané nutností odstávky příslušného zařízení. Vyftavení hutních podniků, které vyrábéjí předmětný sortiment ocelových bezešvých trubek, zařízeními pro jejich mechanizovanou, resp. automatizovanou nedestruktivní kontrolu je cestou ke zlepSenl situace ve zmíněných směrech.
- 185 -
OBR. i. PRINCIP ZAŘ/ZEN/ TYPU SAM PRO KONTROLU PŘEDVALKŮ 1
DIFERENCIÁLNÍ ZESILOVAČ
2 - DEMODULATOR 3 - FILTR 4 - KOMPARÁTOR 5 - ZAPISOVAČ 6 - ČÍTAČ 7 - ZNAČÍCÍ ZAŘÍZENI 8 - TŘÍDICÍ ZAŘÍZENÍ - 186 -
OBR.4. VOLTAMPÉROVÁ CHARAKTERISTIKA MAGNETODIODY MD-104
-WUJi)
OBR. 5. ZAPOJENÍ DVOJITÉ MAGNET,'DIODY - 187 -
EÚ-SAV
OBR.2. ZÁKLADNI
USPOŘÁDANÍ MAGNETODIODY
I = 3mA
e - o.osT 0.5
90
180
-OS-
OBR.3.
SMEROVÉ VLASTNOSTI MAGNETODIODY - 188 -
OBR. 6.
PRINCIPIÁLNI SCHEMA ELEKTRICKÉ - 189 -
ČASTI
Oto. 7. Cvikový pohled na anlaač
Oto. 8. Elektrická íást defektoskopa - 190 -
Obr. 9. Xndikao* rad na raějélu porrohu trubky
Obr. 10. Indikace rad na Tcltřnla porrohu trubky - 191 -
VÍCEPSÍSTROJOVE" VYBAVENÍ AUTOMATICKÝCH NEDESTRUKTIVNÍCH LINEK PRO KONTROLU TRUBEK Joaef Solnař, VÍTKOVICE, železárny a strojírny Klementa Gottwalda, Ostrava
Ve VŽKG má využívání nedestruktivní defektoskopie ke kontrole hutních výrobku dlouholetou tradici. V závodě 4 - válcovnách trubek se započalo nejprve s ověřováním a později Ô provozním nasazením defektoskopickych přístrojů do kontrolních linek v druhé polovině šedesátých let. Jednalo se především o nedestruktivní přístroje na principu vířivých proudů.a to strukturoměry a defektoskopy a přístroje na principu ultrazvuku - impulsní defektoskopy. Jejich instalování do mechanických částí automatických, resp. mechanizovaných nedestruktivních linek umožňovalo masově kontrolovat část vyráběného sortimentu trubek na záměny materiálů, dodržení tepelného zpracování (mechanických hodnot) i defekty materiálového původu v automatickém kontrolním procesu. Nedestruktivní kontrola se zaměřovala především na kontrolu náročnějších trubek z hlediska použití, jako trubek přesných do 0 44,5 mm z materiálu tř. ČSN 11, 12, 15, 16, 17 - z hlediska použití především pro energetiku, chemii, export atp. a trubek hladkých tř. ČSN 12, 15, 17 do 0 160 mm převážně se stejným použitím. Uplatněním nové progresivní kontrolní nedestruktivní techniky bylo ve značné míře dosaženo náhrady vizuálního způsobu kontroly kontrolou objektivní, oproštěnou od vlivu lidského činitele. Ekonomický přínos se projevil v úspoře pracovníků, snížením ztrát z reklamací, zrychlení výrobního procesu a ve zvýšení užitných vlastností trubek. Nedestruktivní linky byly v prvopočátku vybaveny nedestruktivními přístroji, dostupnými z hlediska tehdejšího vývoje nedestruktivní techniky, úrovně poznatků o. nedestruktivní kontrole, poznatků, získaných při návštěvách jiných
rouroven, z hlediska výrobního sortimentu závodu a v neposlední řadě i podle investičních možností. Původní orientace byla na vybavení linek dvěma přístroji, pracujícími na principu vířivých proudů, a to pro kontrolu trubek přesných strukturoměr a defektoskop s průchozí cívkou a u trubek hladkých strukturoměr a defektoskop s príložnou sondou, respektive u trubek s tlouétkou stěny nad 8 mm jen defektoskopem a príložnou cívkou nebo ultrazvukovým defektoskopem. Praktické zkušenosti potvrdily, že toto uspořádáni přístrojů je pro zajištění bezvadnosti trubek nedostatečné. Z principu funkce jednotlivých systémů nedestruktivních přístrojů vyplývají klady i nedostatky zkoušení. Defektoskopy s průchozí cívkou na principu vířivých proudů (Defektograf a Defektomat fy Forster, APD - 50 LP Bráník) s pracovní frekvencí 2/2,5/10 kHz nezjišíujf vady v koncích trubek, vady podélného charakteru typu přeložek a trhlin na vnějším i vnitřním povrchu trubek. Měřicí schopnosti (citlivost zkouäení) klesá se vzrůstem vnějšího 0 (nad 60 mm) a tloušíky stěny nad 5 mm. Defektoskop s príložnou rotační nebo pevnou sondou na principu vířivých proudů (cirkograf fy Forster) je schopen indikovat jen vady podélného charakteru na vnějSím povrchu trubek. Ultrazvukový defektoskop využívaný pro kontrolu trubek (USIP 11 fy KrautkrSmer, UID-R LP Chotutice) s jednoduchou úhlovou sondou 45° neindikuje spolehlivě vady typu přeložc V: a šupin na vnějším povrchu trubek. Strukturoměry a průchozí cívkou na principu vířivých proudů (AEMD ZKL Brno, SK 7 LP Bráník), s pracovní frekvencí 50 Hz jsou schopny kontrolovat totožnost a dodržení tepelného zpracování pouze u uhlíkatých trubek tř. Č*SN 11 a 12, s menší přesností při vyloučení faktoru tavby i dodržení mechanických hodnot (ťťPtJ.i u trubek tř. ČSN 15. Strukturoměr llagnatest I fy Forster vzhledem k široké kombinační možnosti nastavení přístroje (frekvence 3 - 1 000 Hz) umožňuje i třídění záměn některých nízkolegováných trubek tř. ČSN 15. Také citlivost a přesnost strukturoměrů s průchozí cívkou klesá s rostoucí tloušíkou stěny trubek a se zvyšováním průměru trubek. - 193 -
Pro snížení nedostatků v měřicích a zkušebních možnostech jednotlivých defektoskopii bylo ve válcovně trubek VŽKG přikročeno ke kombinaci vícepřístrojového vybavení jednotlivých nedestruktivních linek tak, aby většina typických vad, vyplývajících ze způsobu a technologií výroby trubek, případně ze stavu výchozích materiálů a jejich zpracování před válcováním trubek, byla nedestruktivní linkou zjištěna a vytříděna. V současné době je přes potíže v přístrojovém vybavení prováděna defektoskopická kontrola na následujících nedestruktivních linkách. Nedestruktivní linka v tažírnách trub - 3vinov Nedestruktivní linka je sestavena z mechanické části, strukturoměru SK 7, Defektomatu 2189 a silnoproudé automatiky. Je využívána pro kontrolu bezešvých přesných za studena tažených nebo válcovaných trubek. Trubky jsou jeřábem dopraveny na nakulovací rošt a po předchozí úpravě (rovnáni,upíchnutí koncu a ojehlení) postupně automaticky dávkovány na irauapurtní válečkový dopravník. len zajištuje vedení trubky konstantní rychlostí snímači strukturoměru a defekt oskopu. Na základě informací obou- přístroji"; o stavu trubky je tato vytříděna bu3 jako dobrá na kontrolní rošt, kde se provádí vizuální kontrola vnějaího a vnitřního povrchu konců trubek do vzdálenosti cca 250 mm, rozměrová kontrola a adjustáž, nebo jako vadná / a to z hlediska struktury (záměna nebo nedodržení mechanických hodnot} do tašky strukturně vadných trubek-, _nebo pro vady lateriálu f.o tašky vadných trubek. Na lince jsou zkoušeny trubky $ 16 - 44,5 mm, ti. stěny- do 5 mm se zaručenou kontrolou vnitřního povrchu trubek, délky do 12 m. Hychloot zkoušení je volitelná ve třech stupních
I
- 1,4/2,0/2,6 m/a. Nedestruktivní linka y_ úpravně hladkých trubek - Jtiefel Nedestruktivní linku tvoří mechanická část, silnoproudá automatika, strukturomčr 6K 7, alternativní áefektoskopy - 194 -
r.
Defektomat 2189 (APD 50) a Cirkograf 6.221. Na nedestruktivní lince jsou kontrolovány bezešvé hladké nahotovo za tepla válcované trubky. Postup zkoušení je shodný s předchozí linkou. Vizuální kontrola je navíc prováděna u vnitřního povrchu po celé délce. Na lince jsou kontrolovány trubky SĎ 50 - 121 mm, tlouštky stěny do 8 mm, délky max. 10 m. Rychlost zkoušení je podle potřeby volitelná v 7 stupních v rozmezí 0,5 - 3 m/s. Nedestruktivní linka v úpravně trubek - Stiefel Linka se skládá z mechanické části, silnoproudé automatiky, strukturoměru AEMD ( resp. Megnatestu I, defektoskopú Defektomat 2.189, Cirkograf 6.221 (obr. 1 ) . Na nedestruktivní lince jsou kontrolovány za studena tažené bezešvé přesné trubky, určené především pro energetiku a chemii. Jedná se o trubky 0 16 - 44,5 mm ti. stěny se zaručenou kontrolou vnitřního povrchu do 5 mm a délce max. 8 m. Rychlost zkoušení je 1 m/s. Nedestruktivní linka v úpravné hladkých trubek - malý Mannesinann Nedestruktivní linka slouží k mechanizované ultrazvukové a elektroinduktivni kontrole trubek válcovaných za tepla, určených zejména pro energetiku, chemii, export atp. (obr. 2 ) . Linka sestává z mechanické části, ultrazvukového defektoskopú UID-R (U3IP 11) s jednoduchou úhlovou sondou 45° a Cirkografu 6.221 s dvěma príložnými pevnými sondami. Využití kombinace obou přístrojů ke zkoušení trubek umožňuje bezpečnou indikaci všech podélných vad na trubkách. Trubky jsou jeřábem dopravovány na nakulovací rošt, transportní valnice dopraví trubku čio hlavy unéšecího stroje a po upnutí konce trubky v hlavě dtís-tane trubka rotační pohyb. Na transportním vozíku jsou zabudovány sondy cirkografu a ultrazvuku. Vozík přitlačí sondy k povrchu trubky a plynulým pohybem je posouvá ve smčru zkoušení. Na vozíku je umístěn zásobník s vazební tekutinou, které je vedena do spec. přípravku, v kterém je upevněna sonda ultrazvuku. Na základě informace jednotlivých přístrojů je označeno místo vady na trubce. Na lince nejsou kontrolovány - 195 -
r.
konce trubek do vzdálenosti cca 300 - 400 mm. Konce a vadná místa se zkouší ručně. Linka je konstruována pro zkoušení trubek v lů 60 - 160 mm minimální tloušíky stěny 8 mm rychlostí 0,3 - 0,8 m/a (podle zkoušeného průměru). Nedestruktivní linka v úpravné hladkých trabek - velký Mannesmann V současné dobé je zavádSna do provozu nové nedestruktivní linka pro kombino" aou ultrazvukovou a elektroinduktivní kontrolu trutek 0 160 - 377 mm, která nahradí doposud prováděnou ruční kontrolu (oDr. j). Linka bude vybavena ultrazvukovým defektoskopem KS 3000 pro zjišťování podélných vad a zařízením pro UZ kontinuální měření tloušíky stěny. Cirkograf s pevnými sondami zajistí především zjištění vad podélného charakteru na vnějším povrchu trubek. Zkoušená trubka se upne do kónických prizmat a při zkoušení se kromě otáčení bude pohybovat i v podélném směru. Zkušební sondy budou upevněny na kontrolním stanovišti. Vzhledem k tomu, že se jedná o nové zařízení nejsou doposud známy jeho skutečné parametry, týkající se rychlostí a účinnosti zkoušení. Při hodnocení technické úroxmě nedestruktivních linek používaných pro kontrolu trubek ve VŽKG je nutno konstatovaž, že již dnes nevyhovují všem požadavkům na moderní nedestruktivní kontrolu z několika závažných aspektů: a) Současný technický stav používaných přístrojů je z technického hlediska hlavn? u československých defektoskopů značně špatný, což je ovlivněno mimo jiné i ukončením výroby a vývoje nedestruktivní techniky v CSSR. b) Zvyšují se požadavky na množství, rozsah a komplexnost nedestruktivního zkoušení. c) Objevují se některé nové typy vad, dané jednak změnami ve výrobní technologii jak oceli, tak i trubek. d) Zvyšují se nároky na kvalitu trubek pro energetiku, chemii atp. - 196 -
Z výčtu těchto několika hlavních činitelů vyplývá nutnost postupné změny koncepce a hlavně přístrojového vybavení v nedestruktivních linkách. VŽKG věnují značnou pozornost modernizaci vybavení nedestruktivní kontroly. Byl vypracován névrh koncepce nového vybavení válcovny trub nedestruktivní technikou taki aby tato nahradila v plné míře vizuální kontrolu, zkoušku vodním tlakem atp., komplexní řešila i nedestruktivní kontrolu rozměrů. Ve spolupráci s výrobci nedestruktivních přístrojů v NSR byl např. vypracován návrh na komplexní vícepřístrojovou nedestruktivní linku (obr. č. 4 ) . Linka je určena pro kontrolu trubek v 0 20 - 180 mm, tloušíka stěny 5 - 3 2
mm. Pro kontrolu totožností materiálu a stavu
tepelného zpracování je vybavena strukturoměrem Magnatest I, který pracuje na principu rozptylových toků a ROT 180 - ultrazvukovým přístrojem pro zjišíování vad podélného a příčného charakteru a kontinuální měření tloušťky stěny. Dalším přístrojem bude měřič délek a vnějšího 0 trubek. Údaje všech přístrojů budou zpracovávány počítačem a vyhodnocovány. Trubky dle příslušných informací přístrojů budou tříděny. Dobré trubky po signovaní půjdou na adjustáž. Závěrem lze konstatovat, že nedestruktivní kontrola trubek na mechanizovaných a automatizovaných linkách se dostává do fáze komplexního objektivního hodnocení jakosti pomocí moderní vícepřístrojové techniky. Nedestruktivní linky využívají předností metod elektroindäktivních, magnetoinduktivních i ultrazvukových pro zvyšování především spolehlivosti a účinnosti kontroly trubek a tím i zvyšováni jejich kvality a užitných vlastností. Literatura / I / Kasala, M.: Návrh koncepce vybavení závodu 4 nedestruktivní technikou - VŽKG 1976 / 2 / Solnař, J.: Nedestruktivní kontrola kotlových trubek defektoskopy s průchozí cívkou a príložnou sondou - technická zpráva VŽKG 1975 / 3 / Firemní literatura firmy Krautkramer, Koln / 4 / Firemní literatura firmy Institut Dr Forster, Reutlingen - 197 -
r.
Nedestruktivní linka Stiefel 1.kontrolní rošt 2.nakulovací roSt 3.taSka strukturně vadných trubek 4.válečkový dopravník 5.snímač Cirkografu 6.snímač Defektomatu 7.snímač Magnstestu I
8.ovládací pult 9.automatika 10.taška vadnjch trubek ll.Cirkograf 6.221 12.Defektomat 2.189 13.Magnatest I
Obr. 1
směr zkoušení ;ní Nedestruktivní linka malý Mannesmann 1.automatika 5.rotační jednotka 9.Cirkograf 6.221 2.nakulovací rošt 6.UZ sonda 10.UZ defektoskop 3.válečkový dopravník 7.El sondy 11.ovládací pult 4.dráha sond. vozíku 8.sond. vozík 12.tašky Obr. 2 - 198 -
n
Nedestruktivní linka velký Manneamann 1.výstupní roSt 7.upínací kužely 2.nakulovací rošt 8.ultrazvukový defektoskop 3.zkušební vůz 9.Cirkograf 6.221 4.kolejnice 10.UZ sonda 5.hřebenová kolejnice 11.El sondy 13.etalon 6.pohonné jednotky 12.ovládací pult 14.automatika Obr. 3
1.
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.
2.
3.
strukturoměr Magnatest_I /Forster/ defektoskop Rotornat /Forster/ defektoskop BOT 180 /Ttrautkrimer/ měřič vnějSlho 0 /Krautkrímer/ měřiC délek /VŽKG/ vadné trubky dobré trubky - signovaní, adjustáž Obr. 4 - 199 -
r
4.
KONTROLA STUPŇA TEPELNÉHO SPRACOVAMIA POISTNÝCH KRÚŽKOV ELEKTROINDUKTÍVNOU METODOU Pavel Laurenčik, SMZ Dubnica nad Váhom
Úvod Zo vzrastajúcim pokrokom v strojárenstve a všetkých príbuzných odboroch, rastú i nároky na kvalitu materiálu a súčiastok, ktoré sú z neho vyrobené. Súčasne s týmto pokrokom sa prejavuje snaha o zdokonalovanie metód merania vlastnosti materiálu a súčiastok. Jednou z nových progresívnych metód na zisťovanie kvality materiálu a súčiastok je metóda elektroinduktívna. V praxi sa používa na triedenie rozličných materiálov pri hladko táhaných ocelových tyčiach, drobných detailov, výkovkov, triedenie pódia tavieb normalizačné žíhaných detailov, meranie rozptylu pevnosti v sériových výrobkoch, stanovenie priebehu tvrdosti induktívne kalených súčiastok, zisíovanie materiálových vád v tyčovej oceli ap. Najväčeie uplatnenie a rozšírenie zaznamenávame pri nedeštruktívnom skúšaní ferromagnetických materiálov na chemické zloženie a kontrolu stupňa tepelného spracovania. Výhodou elektroinduktívnej metódy je možnost mechanizácie a automatizácie kontrolného procesu, takže v podmienkach hromadnej výroby sa stáva vysoko efektívnou. V strojárenskom priemysle s výhodou používame elektroinduktívne metódy pri meraní stupňa tepelného spracovania malých súčiastok, na ktorých je obtiažne prevádzal merania klasickými metódami H R C , H y , Hg.
- 200 -
r.
Meranie stupňa tepelného spracovania Magnetické a elektrické metódy sú najvýkonnejšie a najproduktívnejšie fyzikálne kontrolné metódy. Princip týchto metód spočívá v tom, že aa akosi tepelného spracovania súčiastok zisíuje pomocou určitého magnetického alebo elektrického parametra, ktorý je v mnohých prípadoch jednoznačnou funkciou materiálových hodnot. Určitým nedostatkom týchto metód je, že sa merajú hodnoty, ktoré nie aú závislé iba na materiálových akostných faktoroch, ale aj na dalších faktoroch napr.rozmere a geometrickom tvare súčiastok. Tieto nedostatky sa väak v podmienkach sériovej výroby odstránia. Metódy pre kontrolu stupňa tepelného spracovania súčiastok sú v podstate metódy porovnávacie a dávajú dobré výsledky pri porovnávaní kontrolovaných súčiastok so vzorom, etalónom. Ďalej je nutné ma{ na zreteli, že je velmi obtiažne teoretickým výpočtom urči£ rozloženie magnetického tlaku v súčiastkach so značne členitým geometrickým tvarom. 2 toho dôvodu je nutné určit experimentálnym výskumom pre určité druhy oceli, ako i pre rôzne tvary sériovo vyrábaných súčas tok, obecné zákonitosti vztahov medzi sledovanými mechanickofyzikélnymi vlastnosťami a magnetickými, pi ípadne elektrickými faktormi, ktorých sa používa ako triediacich veličín. Metódy a prístroje na kontrolu fyzikélno-mechanických veličín ocelí m£žu byl riešené na princípe merania koercitívnej sily, remanencie, magnetickej permeability, elektrickej vodivosti, alebo na základe parametrov, ktoré 3Ú zviazané s menovanými základnými veličinami. Všetky vymenované materiálové faktory majú rôzny vplyv na meranú elektromotorickú silu v závislosti na rôznych hodnotách magnetického budiaceho póla. Pri konštrukcii prístroje je preto nutné brat do úvahy to, aby bol prístroj schopný pracoval v dostatočne širokom rozsahu intenzít magnetického póla, v ktorom je možné néjsí úsek, kde sa určitý kontrolovaný materiálový parameter výrazne prejavuje za súčasného potlačenia vplyvu parametrov ostatných. Indukčné prístroje založené na meraní - 201 -
elektromotorickej sily majú obvykle širšie možnosti použitia ako prístroje založené na meraní koercitívnej sily. Použitý pristroj Na meranie stupňa tepelného spracovania súčiastok sa u nás používa prístroj Magnetest Q. Vyrába Institut Dr. Forster - Reutlingen. Prístrojom je možno určovat rozdielne magnetické a elektrické vlastnosti dvoch tvarom a rozmerom rovnakých, ŕerromagnetických súčiastok. Pracuje sa diferenčnou metódou, to znamená, že na obrazovke katódovej trubice sa nanášajú rozdiely magnetických a elektrických hodnot dvoch porovnávacích súčiastok. Z dvoch odlišných magnetických a elektrických vlastností sa dajú vyvodzoval závery vzhladom na ich fyzikálne, alebo chemické materiálové konstanty ferromagnetických materiálov. Prístroj poskytuje možnosť pre skúáky na zámenu ferromagnetických materiálov vz. ladom na ich chemické zloženie, äalej skúšky stupňa tepelného spracovania (tvraost, štrurtúra) a skúělcy prekalitelno3ti kaliteiných materiálov. K prístroju sú dodávané cievkové nadstavce c priemeroch 0 5 mm, 10 mm, 20 aim, 50 mm, 100 mm, 200 mm, 300 mm. Ku akúSaniu sa používa vždy ten pár cievok, ktorého svetelné šírka je eště dostačujúca pre skúšané súčiastky. Pár cievok, ktorý sa práve používa, musí byl v dostatočnej vzdialenosti osi 60 - 80 cm od seba, aby sa s určitoslou vylúčilo, že cievky nebudú navzájom ovplyvnené magnetizmom. Šalej je treba dbal na to, aby cievky počas skúšania boli tiež v dostatočnej vzdialenosti od ferromagnetického materiálu, alebo neboli umiestnené na podložke z takéhoto materiálu. Je úplne jedno, ktorú cievku z jednoho páru použijeme ako skúšobňu, a ktorú ako porovnávaciu. Praktické skúsenosti však ukázali, že pre rovnaké skúšanie materiálov je dobré použil tú istú cievku ako porovnávaciu. Z toho dôvodu sa doporučuje porovnávacia cievku vhodne označil. - 202 -
Praktické prevádzanie skúSok Po nastavení prístroja a zladení cievok sa vyberie jedna cievka z páru ako skúšobná (obr. 1}. Cievky sa môžu na skúšanú súčiastku nasúvai, alebo skúšanú súčiastku vsúvame do cievky. Pri skúšaní je potrebné zabezpečil, aby skúšané súčiastky, ako aj porovnávací vzorový etalon zaberal vždy jednu a tú istú polohu v cievkach. Rozhodujúci je pritom tzv. bod obratu. Rozumieme pod tým nasledovné: pri vkladaní súčiastky do cievky pozorujeme na obrazovke krivku, ktorej amplitúda stúpa, alebo klesá. Na určitom mieste dosiahne maximum a vracia sa spal. Toto maximum označujeme ako bod obratu. Je to bod, pri ktorom je najväčšie elektrické pôsobenie zmeny cievka - skúšaný materiál. Z toho vyplýva, že výsledky skúšky sú na tomto mieste najpresnejšie. Na zabezpečenie týchto podmienok je vhodné použit vložky z neferromagnetického materiálu. Je nutné si uvedomil, že znakom všetkých meraní magnetického toku pri súčasnom výskyte viacerých žiaduco alebo nežiaduco ovplyvňujúcich veličín, meria sa len ako jeden súčet všetkých. Preto musíme pred každým použitím prístroja experimentálne objasnil dúvislost medzi výchylkou prístroja, teda magnetickou hodnotou a zložením ocele, alebo jej mechanickými vlastnoslami. Zo skúšaných súčiastok musíme najskôr vybral zrovnávacie vzorky - etalony a potom opakovanými pokusmi previesl optimálne nastavenie prístroja vzhladom na budenie póla a citlivosti. Vybraný etalón vložíme do porovnávacej cievky a prepínačom zvýšime citlivost o dva stupne (obr. 2 ) . Ostatné zrovnávacie vzorky vkladáme do zrovnávacej cievky a zistíme na obrazovke rozptyl, ktorý ai značíme na priesvitný papier pred obrazovkou. Nastavovanie rozptylu sa prevádza súbežne s merania tvrdosti na Hgg. Po zakreslení rozptylu mažeme pristúpil k praktickému meraniu. V súčasnosti prevádzame u náa meranie na 20 druhoch súčiastok. Pristroj nám apofatuivo vytrieai súčiastky - 203 -
v požadovanej tolerancii na stupeň tepelného spracovania. Zároveň nám vylúči zámenu materiálu u skúšaných súčiastok. Overenie prístroja na kontrolu stupňa tepelného spracovania sme previedli na poistných krúžkoch. Požadovaná tvrdosl je v medziach 48 - 52 Hjv,. Predpísaný materiál 13 180 podlá CSN. Poistné krúžky sú strihané z plechu o hrúbke 2 mm. Ako etalón bol vybraný krúžok, ktorý mal tvrdost 50 HgQ« Na obr. 5. 3, 4, 5, 6» 7 je tvar krivky pri rôznych stupňoch tvrdosti, ktoré boli overované klasickou metódou na H ™ a Hy. Na obr. č. 8, 9, 10 je tvar krivky u kontrolovaných súčiastok, ktoré boli vylúčené prístrojom Magneteat Q na zámenu materiálu. Súčiastky boli dané na chemický a spektrálny rozbor, ktorý potvrdil zámenu materiálu. Rozdielny stupeň tepelného spracovania u súčiastok na obr. 4, 5, 6, 7 sme dosiahli rožnou kaliacou teplotou pri rovnako dlhom čase a teplote popúätania 360° - 25 min. Obr. 3 - vzor č. 4 - kal. tepl. 800° C tvrdosl 50 H H C Obr. 4 - vzor č. 1 - kal. tepl. 740° C tvrdost 31 Hjg Obr. 5 - vzor č. 2 - kal. tepl. 760° C tvrdost 44 H^, Obr. 6 - vzor č. 3 - kal. tepl. 780° C tvrdost 49 H^, Obr. 7 - vzor S. 5 - kal. tepl. 840° C tvrdosl 51 HK(, etalón - vzor 5. 6 - kal. tepl. 820° C tvrdosl 50 H—,
Popísané defektoskopické metóda umožňuje skúšanie malých súčiastok, na ktorých je prevedenie merania stupňa tepelného spracovania klasickou metódou obtiažne až nepreveditelné. Oproti klasickým metódam H ™ , Hy a Štatistickej kontrole je kvalitnejšia, a zároveň spolahlivo vylúči zámenu materiálu u vyrábaných súčiastok. Metódu nemožno použil u súčiastok, ku ktorých výrobe je použitý polotovar plech, ktorý do požadovaného tvaru súčiastky ohýbáme.
- 204 -
Literatúra /I/
Píšek, Fr.: Nauka o materiále diel I. a II.
/2/
Kožalov, V.A.: Základy metalografie oceli
/3/
Brož, J.: Základy magnetických meraní
/4/
Dr. Foroter: Industrielle Erfahrungen mit dem Magnateat Q-gerat
/5/
Samotný, H.: Problémy elektromagnetických metód A kontroly mechanicko-fyzikalných hodnot zliatin železa
- 205 -
obr. 1 vvladenie cievok
obr. Z etalón v porovnávacej cievke
oor. 4 tvrdosť 31 H Rc
obr. 3 tvrdosť 50 H Rc
obr. 5 tvrdosť 44 H
obr. 6 tvrdosť 49 H
Rc - 206 -
Rr
obr. 7 tvrdosť 51 H Re
obr. 8 zámena materiálu
obr. 9 zámena materiálu
obr. 10 zámena materiálu
- 207 -
PŘÍSPĚVEK K PROBLEMATICE SLEDOVÁNÍ TRHLIN METODOU KONTAKTNÍHO MĚŘENÍ ELEKTRICKÉ VODIVOSTI
Jaroslav Kunt, SVÚM Praha
Ve SVÚM Praha byla vyvinuta řada přístrojů určených k indikaci trhlin v kovových materiálech a k měření jejich hloubky. Jedná se o přístroje MV-O1, MV-11, MT-2, Indikátor trhlin a Uniteat. Tyto ruční přenosné přístroje jsou určeny k indikaci trhlin a k měření jejich hloubky při normálních teplotách měřeného materiálu. Ve větším množství jsou používány v našich strojírenských a hutních závodech, zvláště přístroje MV-01 a Indikátor trhlin. Jako další problematika, kterou je nutno v oboru měření nárůstu trhlin řešit,je měření trhlin nejen při normální teplotě, ale i při teplotách vyšších (do teploty 700 ° C ) a také při změně teploty během měřicího cyklu. Jedné se zpravidla o laboratorní zkoušky prováděné na zkušebních strojích, ve kterých je upnut příslušně upravený vzorek z požadovaného materiálu. Některé zkoušky probíhají i po dobu řádově stovky hodin, proto ae předpokládá u měřicích přístrojů dlouhodobě dobrá stabilita. Při laboratorních únavových zkouškách materiálu a při zkouškách tečení materiálu za vyšších teplot je třeba zjišíovát rust trhliny z předem upraveného vrubu na zkoušeném vzorku, nebo sledovat růst trhliny při průběhu zkoušky. Běžn ě
a e
sledování provádí opticky, což je namáhavé a v případě
umístěni vzorku ve zkušební peci, velmi obtížné. V tomto případě se provádí vyhodnocení zkoušky až po jejím zakončení na základě zátěže vzorku a času, po který zátěž při stanovené teplotě působila. Obdobná situace je při sledování růstu trhlin na exponovaném místě strojních zařízení a součástek, jestlize jsou v místě při provozu nesnadno přístupném. - 208 -
K měření a registraci růstu trhlin lze a výhodou použít metodu kontaktního měření elektrické vodivosti. Její aplikace se zpravidla provádí tak, že do okrajů vzorku se v místě jeho uchycení přivádí stejnosměrný proud velikosti cca 100 A. Na obou stranách trhliny nebo vrubu jsou bodově privarený přívody, které snímají napětí, vzniklé průchodem proudu. Velikost tohoto napětí je po příslušném ocejchování měřítkem hloubky trhliny. Uvedený způsob měření růstu trhlin má některé nedostatky. Jeho nevýhodou je především nutnost použití velkého stejnosměrného proudu za účelem dosažení potřebné proudové hustor
ty. Při tak velkém proudu se obtížně provádí jeho stabilizace. Při průchodu velkého proudu měřeným vzorkem se vzorek ohřívá a tím může jeho teplota překročit teplotní toleranci zkoušky. Daláí nevýhodou uvedeného způsobu měieni je, že nejsou kompenzovány vlivy změny teploty vzorku na výsledek měření. Pro popsané způsoby měřeni jsou používána zařízení zhotovená v laboratorním měřítku. Tato zařízení jrou sestavována vždy pro jednotlivé zkoušky a nemají prvky, které by respektovaly všechny tepelné závislosti materiálu. Uvedené nevýhody a nedostatky odstraňuje zařízení, které je předmětem přihlášky vynálezu PV 4558-75 a jehož blokové schéma je na obr. 1. Zařízení umožňuje provádět měření a registraci růstu trhlin za teplot do 700 °Q , na měřeném materiálu £, který je podle druhu zkoušky uchycen na únavovém stroji nebo ve zkušební peci s možností regulace teploty. Na měřeném materiálu 6. je bodově přivařeno - a výhodou kondenzátorovou svářečkou - pět elektrod 1., 2_, 2, 4_, 5_, které mají vzájemně vzdálenost
v
asi 5 mm. Do vnějších proudových elektrod 1 a J je přiváděn ze zdroje proudu 2 - střídavý proud o frekvenci 1 až 7 kHz, Mezi vnějšími elektrodami proudovými l a ^
jsou umístěny
tři snímací elektrody 2_, 3 a £. Vadný úsek měřeného materiálu s trhlinou nebo vrubem je mezi snímacími elektrodami 2 a 4,. Úsek měřeného materiálu mezi snímacími elektrodami 2 a ] slouží jako porovnávací. :
_ 209 -
Krajní snímací elektroda 2_ je zapojena na porovnávací část měřeného materiálu, střední snímací elektroda J je společné úseku porovnávací části i části s vadou měřeného materiálu, krajní snímací elektroda ± je napojena na úsek s vadou. Napětí vzniklé při průchodu pracovního proudu měřeným materiálem způsobí, že v úsecích mezi snímacími elektrodami 2.-1 a 1-4, změříne napětí, jehož velikost bude závislá na vodivosti v daném úseku. Tato napětí mají proti sobě obrácenou polaritu, proto při stejné vodivosti naměříme na výstupu zesilovače 8, kterému jsou snímací elektrody 2, ] a 4 připojeny, nulové napěti. Jestliže je vodivost v úseku mezi snímacími elektrodami 2 a ±
ovlivněna trhlinou, bude velikost výstup-
ního napětí úměrná hloubce trhliny. Při měření nárůstu trhliny při stoupající teplotě je nutno použít obvod pro řízení citlivosti £, kterým vylučujeme nesprávný údaj hloubky trhliny, způsobený změnou vodivosti materiálu. Obvod pro řízení citlivosti £, který je připojen k porovnávacímu úseku mezi snímacími elektrodami ] a 2
zaručí,
aby údaj o hloubce trhliny byl při dané trhlině a stoupající teplotě stejný. Na zesilovač 8 je paralelně připojeno měřidlo hloubky trhliny 1£, registrační přístroj 1£, signální a vypínací obvod ljL. Obvod ]Q umožňuje přerušit zkoušku při dosažení určitého nárůstu trhliny nebo při přetržení měřeného materiálu. Výhody zařízení k měřeni a registraci růstu trhlin, které bylo popsáno, spočívá zejména v tom, že pracovní proud přiváděný do vnějších elektrod je malý - asi 1 A. Proto je možno jej snadno stabilizovat. Měření je
provedeno porov-
návací metodou tak, že defektní úsek vzorku nebo měřeného materiálu je porovnáván s jeho bezvadným úsekem. Tím je kompenzována nepřesnost měřeni, kterou by zavinila zrnina vodivosti materiálu při změně' teploty. Dále je zařízeni vybaveno obvodem pro řízení citlivosti, který lze použít při měřeni prováděném při mínící se teploto vzorku k vyloučení chybného údaje hloubky trhliny způsobeného ocejchováním citlivosti zařízení při jedné teplotě. - 210 -
Kromě možností sledování růstá trhliny je možná i její registrace, což dovoluje provádět dlouhodobé zkoušky bez přítomnosti obsluhy a zkoušky dodatečně vyhodnotit podle záznamu. Signální a vypínací obvod umožňuje zastavit zkoušku při dosažení určité hloubky trhliny nebo při přetržení vzorku a tuto skutečnost signalizuje. Tyto prvky mají vliv na lepší využití zkušebních strojů. Základní princip zařízení byl ve 3VÚM Praha použit např. při měření nárůstu trhliny a určení okamžiku prasknutí vzorku při metodě austenitických bloků pro hodnocení náchylnosti nízkolegovaných ocelí k žíhacím svarovým trhlinám. Při této metodě, vypracované v oddělení VKM/4, je tyčka s napodobeným tepelným cyklem svařování, mající uprostřed ostrý vrub, upnuta do bloku z austenitické oceli (obr. 2 ) . Blok je v pěti místech provrtán a vzniklými otvory je k tyčce přivařeno 5 elektrod izolovaných keramickými průchodkami. Elektrody jsou vyvedeny z pece (ve které je blok vložen) k přístroji, sestrojenému na základě dříve uvedeného principu a nazvanému MT-5 (obr. 3)« Blok je v peci pomalu ohříván do teploty 700
C. Náchylnost materiálu k praskavosti
se hodnotí podle teploty přetržení zkušební tyčky. U ocelí schopných nad 650 °c přenášet jen velmi nízké mechanické napětí bylo bez použití přístroje velmi obtížné neb nemožné zjistit okamžik přetržení zkušební tyčky. Kromě toho bylo žádoucí u všach zkoušených ocelí znát průběh růstu trhliny, což bylo bez použití přístroje MT-5 nemožné. Ověřovací zkoušky i následující běžné provozní zkoušky potvrdily, že bylo dosaženo předpokládaných výsledků. Ve SVÚM Praha jsou připraveny k rozpracování nebo jsou ve stadiu zkoušek další přístroje, které využívají vpředu uvedeného základního principu. Je předpoklad, že bude možno tento základní princip použít při měření nárůstu trhlin při únavových zkouškách tečení za vyšších teplot, při únavových dynamických zkouškách na pulzétorech a při lomových zkouškách. Pro každý druh zkoušky - 211 -
bude nutno při využití základního principu zkonstruovat přístroj, který by všechny podmínky dané zkoušky plně respektoval. Tím, že bude možno pomocí námi navržených a sestrojených přístrojů provádět přesnější vyhodnocení materiálových zkoušek, chceme napomáhat ke zvyšování jakosti strojírenských výrobků.
- 212 -
.c U
CO
O O
s
- 213 -
Obr. 2.
Zkušební tyčka v bloku
*"&
Obr. 3.
Přístroj MT-5
- 214 -
PfiíSPČVEK K MOŽNOSTI HODNOCENÍ OBROBÍTELNOSTI KOVOVÝCH MATERIAL** METODAMI NEDESTRUKTIVNÍ STRUKTUROSKOPIE
Doc. Ing.
M i l o s l a v Samotný^ CSc,
Ing.
K a r e l Kocmarľ CS&,
VUT Brno
1.0 Úvod Současný stav třískového konvenčního obrábění a perspektivní trendy rozvoje ukazují, že obráceni zůstává a zůstane ve strojírenské výrobě základní technologickou profesí. Podle počtu odpracovaných hodin za rok se třískové obrábění řadí na druhé místo za montážní a ruční práce, i když je snaha v budoucnu snižovat pracnost obrábění přechodem na přesné výkovky, výlisky, odlitky a svařence. Rozvoj techniky a tím i konstrukčních materiálů, zvláště v oblasti materiálů vysoce pevných a tepelně odolných, povede i v obrábění k tomu, že bude nutné hledat cesty, jak ekonomicky takové materiály obrábět. Některé z těchto materiálů už dnes používaných, byly před několika lety pokládány za neobrobitelné konvenčními metodami obrábění. Nové nástrojové materiály i materiály obráběné si vyžadují i nová bádání v teorii obrábění, v prvé řadě ve směrech obrobitelnosti materiálu a řezivosti nástroje a z toho plynoucí nutnost prověření doaavadních metod optimalizace řezných podmínek. Metodika optimalizace, donedávna využívající výhradně klasických Taylorových závislostí, bude muset být prověřena, nebol s novými materiály se dostáváme do oblastí, kde Taylorovy závislosti pozbývají platnosti. Toto si vyžaduje věnovat zvýšenou pozornost hodnocení obrobitelnosti materiálu, jako výchozí informace při návrhu technologie a volbě řezných podmínek, včetně jejich optimalizace. - 215 -
Předkládaný článek ukazuje možnosti stanovení kinetické obrobitelnosti materiálu nedestruktivními metodami, jako výchozí předpoklad pro optimalizaci řezného procesu a racionalizaci, zejména kusové a malosériové výroby na NC strojích a integrovaných výrobních úsecích. 2.0 Metody zkoušení obrobitelnosti materiálu Z komplexu všech technologických vlastností materiálu, podle kterých lze hodnotit obrobitelnost, má pro praxi největší význam kinetické obrobitelnost, tj. řezná rychlost, odpovídající požadované trvanlivosti a ostatní druhy zkoušek se používají dosud jako pomocná kritéria. Pro kinetickou obrobitelnost mohou být podle způsobu určení řezné rychlosti v- zkoušky dlouhodobé nebo krátkodobé. Obvykle se volí trvanlivost T = 60 min. a určuje se tedy řezná rychlost Vg Q . Dlouhodobá zkouška spočívá ve stanovení řezné rychlosti z grafu nebo číselných hodnot, získaných zkouškami obrábění při podmínkách, odpovídajících podmínkám provozním a vychází se ze známé závislosti mezi řeznou rychlostí a trvanlivostí nástroje, formulované nejčastěji podle Taylora (1) (2) 1
T™ . v T = c v
(2.1)
Index relativní kinetické obrobitelnosti, vyjádřený poměrem řezných rychlostí V<-Q zkoumaného a etalonového materiálu, je pak definován vztahem (1)
K
v
=v Y 6 ° v
(2.2)
6 0 et.
případně upravený pro libovolnou trvanlivost (2)
(2.3)
- 216 -
Vztah (2.3) bere v úvahu průběh závislosti trvanlivosti na řezné rychlosti v celé oblasti jejího praktického použití, tj. zahrnuje i vliv exponentu m na obrobitelnost. Dlouhodobá zkouška je náročná na čas a spotřebu zkoumaného materiálu. Proto byla vypracována různými autory celé řada zkoušek krátkodobých, které snižují podstatně spotřebu materiálu a potřebný čas, přičemž je však nutno počítat s tím, že výsledky krátkodobých zkoušek nejsou tak přesné, jako výsledky zkoušek dlouhodobých. Hodnocení kinetické obrobitelnosti dle našeho názoru může být převedeno též na základě zjištění mechanických, fyzi kálních, případně strukturních vlastností materiálu při předpokládané exponenciální závislosti aproximující funkce
v6 0
=
f(HB, HHC, <^ p t > H c , B, f , B^, ít,)
pMradnč u šedé litiny V ^ Q = f í v ^ ) , kde v u z je rychlost, ultrazvuku. Řezná rychlost se pak stanoví z příslušné závislosti. Porovnáním s hodnotou pro etalonový materiál lze zjistit index relativní kinetické obrobitelnosti. Pro materiály ČSN 12 040 a ČSN 12 ObO a jejich některé fyzikální stavy jsme na základě provedených zkoušek obroDitelnosti a měření vybraných fyzikálních veličin formulovali některé závislosti, uvedené v tab. l a v grafech c. 1 - 8 . Elektrické a magnetické vlastnosti byly naměřeny metodikou blížeji popsanou v publikaci (5). Tvrdost a pevnost v tahu byly měřeny dle platné normy ČSN.
Dílčí výzkum hodnocení obrobitelnosti ocelí pomocí metod elektromagnetické strukturoskopie nás opravňují k následujícímu tvrzení: - 217 -
1. Elektromagnetických strukturoskopickych metod lze objektivně účinně využít k hodnoceni obrobitelnosti uhlíkových zušlechtitelných ocelí. 2. Lze předpokládat, že podobné jednoduché průběhy funkcí lze zjistit i u ostatních druhů ocelí, případně neželezných kovů. Tvrzení nutno ověřit experimentálně. 3. Z hodnocení fyzikálních, mechanických a metalografických vlastností materiálu a jejich vlivu na obrobitelnost je podle uvedených závislostí zřejmé, že obrobitelnost šedé litiny je tím lepší, čím je: - nižší tvrdost zkoušeného kotouče HB^ . - vyšší relativní hodnota ultrazvuku kotouče UZ f c o t - vyšší relativní hodnota ultrazvuku zkušební tyče - nižSi mez pevnosti v tahu G'pt - menší poměr plochy primárních dendritů k celkové ploše výbrusu H - nižší intenzita magnetického pole H + (měřeno na kotouči) - nižší tvrdost zkušební tyfie HB, * - kratší délka dendritů V - nižší hodnota magnetických vlastností materiálu, zjištěných při měření na zkušebních tyčích Fl - vyšší počet eutektických buněk na 1 cm - Efc - vyšší hodnota stupně eutektičnosti Se n
- nižší hodnota poměru uhlíku ku křemíku (-57-) - vliv střední plochy dendritů J se jednoznačně neprojevil. 4. Aplikací strukturoskopickych metod lze regulovat režim obrábění v automatizovaných systémech nebo zamezit jejich havárie v důsledku nevhodné materiálové jakosti obráběných polotovarů. Literatura /!/ Přikryl, Z., Mu3Ílková, R.: Teorie obrábění, SNTL Praha 1972 / 2 / Buda, J., Békés, J.: Teoretické základy obrábania kovov. SVTL Bratislava 1967 - 218 -
/ 3 / Lěmidovič, B.P., Maron, J.A.: Základy numerické matemamatiky. SNIL Praha 1970 / 4 / Kocman, K.: ^tematické metody v teorii obrábění a aplikací na strojírenskou technologii. Zpráva VUT-FS č. 016-VT 16-73, Brno 1973 / 5 / Samotný, M., Sedláček, J., Míšek, B.: Soubor elektromagnetických charakteristik vybraných druhů ocelí, litin a neželezných kovů. VUT-FS Brno 1975 /6/ Kocman, K.: Příspěvek k hodnocení obrobitelnosti šedé litiny. Habilitační práce. VUT-F5 Brno 1975 / 7 / Featigkeits und Zerspannungs-Laboratorium fa G. Fischer: Vorachlag zuř Durchfiihrung des Plandrehversuches nach W. F. Brand srna. CIRP Paris 1966
tí!
- 219 -
POUŽITÍ TEPELNÍCH METOD PRO NEDESTRUKTIVNÍ DEFEKTOSKOPII V C SSR
Jiří Šecha, SVÚ1I/ Praha
1. Úvod Pod název tepelné defektoskopické metody je zahrnut soubor metod, které využívají principů sdílení tepla nebo jejich původních jevů k získání informace o zkoušeném materiálu nebo předmětu. Tyto metody lze třídit podle několika hledisek, a to např. na dotykové a bezdotykové, bodové a plošné, dynamické i statické. Význam těchto metod z hlediska nedestruktivní kontroly tkví hlavně v tom, ze umožňují provádět zkoušení v takových oDlaatech, které leží mimo možnosti běžných - klasických defektoskopických metod. Vzhledem k tomu, že se jedná vesměs o metody poměrně nové, většina z nich je teprve na počátku 3vého vývoje. 2. Základní principy .jednotlivých metod 2.1 Metody založené na detekci infračerveného záření Největší a nejrozšířenější skupinu tvoří metody založené na detekci infračerveného záření. Jsou to metody bezdotykové a podle použitého detektoru bu3 bodové/ nebo plošné. Jejich hlavní předností je bezdotykový způsob kontroly, mnohdy na vzdálenost i několika desítek metrů. Je to umožněno tím, že každé těleso, jehož teplota je vyšší než absolutní nula emituje elektromagnetické záření. Při pokojové teplotě tělesa leží toto záření v infračervené oblasti spektra elektromagnetických vln. Se stoupající teplotou se záření - 220 -
r.
přesouvá do viditelné oblasti spektra, v důsledku toho se předmět stává červeným. Na základě detekce infračerveného zářeni lze získat informaci o rozložení povrchových teplot, což můíe být zároveň i nositelem informace o stavu zkoušeného předmětu. Porušení homogenity materiálu se pak např. projevujs nerovnoměrným rozdělením teploty na jeho p»vrchu. Infračervená oblast spektra je vymezena vlnovými délkami 0,72 až lOOOyum. Na kratší straně navazuje na oblaat viditelného zářeni, na straně delších vlnových délek pak hraničí s mikrovlnami. Infračervená oblast záření se dělí na tři gásti: blízká 0,72 až 1,5/ut, střední 1,5 až 20yum a vzdálená 20 až 1000/im. Tyto hranice tvoří rovněž i předěly v technice detekce záření. Infračervené záření se šíří od zdroje přímočaře rychlostí světla. Prostupuje některými látkami pro světlo neprostupnými a naopak některými látkami je, na rozdíl od světla, pohlcováno. Může být opticky fokuzováno čočkami nebo zrcadly a rozkládáno hranoly. Každé těleso vysílá infračervené záření v určitém spektru vlnových délek, závislém na jeho teplotě. Např. při teplotě 290° K leží maximum záření u lOyun a při teplotě 2900° K již u 1^um. Přitom v oblasti kratších vlnových délek (tj. vlevo od maxima) leží jen 25 % energie záření a 75 % v oblasti delších vlnových délek. 2.2 Detektory infračerveného zářeni Tyto detektory je možno rozdělit zejména podle toho, na který z účinků infračerveného záření jsou citlivé. Jiným důležitým dělítkem je spektrální citlivost detektoru. a) Detektory reagující na tepelné účinky infračerveného záření. Do této skupiny patří bolometry, termočlánky, pneumatické detektory, pyroelektrické detektory a termistory. Jejich funkce spočívá v přeměně tepelné energie na analogickou elektrickou veličinu. - 221 -
b) Detektory fotochemické využívající chemických změn v některých látkách, ke kterým dochází při dopadu infračerveného záření na tyto látky. c) Detektory fotoelektrické nebo kvantové. Princip spočívá v detekci kvant dopadajícího záření tím, že se měří počet a energie elektrických nábojů uvolněných dopadajícím zářením. Pro detekci záření ležícího v blízké oblasti se používá převážně detektorů skupin a + b, pro střední oblast záření detektory skupiny £. Jednotlivé skupiny detektorů se od sebe liší citlivostí, časovou konstantou apod. Některé z detektorů pracují při pokojové teplotě, avšak většina polovodičových detektorů vyžaduje chlazení na velmi nízkou teplotu. Většinou jsou proto umisťovány do Dewarovy iiádoby s kapalným dusíkem (t = 78° K ) . 2.3 Metody založené na dotykovém snímání teploty Na rozdíl od principu uvedeného v odstavci 2.1, a který lze charakterizovat jako bezdotykový, nebot při něm nedochází k přímému styku mezi povrchem tSlesa a čidlem, existuje druhá skupina metod, kde přímý styk je základní podmínkou měřeni. V dalších odstavcích budou probrány principy těchto metod. a) Termočlánky Oba tyto prvky jsou dostatečně známy i z jiných oborů. Principem funkce termočlánku je vznik elektrického potenciálu na spoji dvou vhodných kovů, anebo slitin kovů, vystaveném teplotě. Termistor je prvek, jehož elektrický odpor je závislý na teplotě. Vhodnou volbou látky, ze které je termistor vyroben lze dosáhnout kladné nebo záporné charakteristiky. b) Metoda spočívá v užití fosforů citlivých na teplotu. Při změně teploty o 1° C mění tyto fosfory 3voji fluorescenci - 222 -
v ultrafialovém záření až o 20 %. Jako příklad ae uvádí sirník zinečnokademnatý (ZnCdSg), který mé tuto vlastnost v rozmezí teplot 5 - 50 ÚC» při ozáření ultrafialovým zářením o vlnové délce 3600 X. c) Tyto látky mají tu vlastnost, že při dosažení určité jmenovité teploty mění svoji barvu. Toto pásmo změny může být široké jen např. jeden, anebo několik gtupňů C. Ve většině případů je tato změna trvalá a nevratná. Časový úsek,ve kterém dojde ke změně se pohybuje v rozmezí několika desítek minut. Do této skupiny je možno zahrnout i tzv. teplocitlivé tužky s kalibrovaným bodem tání.
a) JK Jsou to organické látky, které se po mechanické stránce chovají jako kapaliny, ale současně se vyznačují anizotropil fyzikálních vlastností, která svědčí o určité pravidelnosti v uspořádání molekul. Z tohoto hlediska je možno je situovat na rozhraní mezi kapalné a tuhé skupenství. Kapalné krystaly se podle uspořádání molekul dělí na smektické, nematické a cholesterické. Pro daný účel, tj. mapování teplotních polí se hodí nejlépe krystaly cholesterické. Tyto krystaly jsou charakterizovány tím, že jejich molekuly jsou svými podélnými osami orientovány vzájemně přibližně rovnoběžně v rovině vrstev. Jednotlivé vrstvy jsou vSak v důsledku nesymetrie molekul vůči sobě pootočeny o konstantní malý úhel, 5vé jméno dostala tato skupina podle cholesterolu, jehož sloučeniny jsou ve skupině nejčaatěji zastoupeny. Pro účely snímání teplot jsou důležité zejména tyto vlastnosti cholesterické mezoféze: -optické aktivita -schopnost selektivně rozptylovat světlo určitých vlnových délek, což má za následek vznik charakteristických meňavých barev. Barva chole3tericke mezoféze zóvisí na úhlu pozorování a mění se rovněž v závislosti na teplotě a na jiných fyzikálně - 223 -
chemických faktorech. Změna barvy je vratná. Vhodnou kombinací látek lze teoreticky připravit indikátory s parametry v třehto mezích: 1. barevná změna kdekoli v rozmezí -20 až +25C °C» 2. šířka teplotního intervalu, ve kterém barevné změna probíhá asi 1 °C až několik desítek °C, 3. rychlost barevné odezvy na teplotní impuls několik desítek milisekund až několik vteřin. Přídavkem různých barviv lze také připravit teplotní indikátory s nezvratnou barevnou změnou. Původní stav lze obnovit mechanickým působením na indikátor, např. rozetřením. 3. Pracoviště v 5 SSR zabýva .jící se problematikou aouvise.i 3 tepelnými metodami
í
Úvodem je nutno uvést, že prozatím v naší republice neexistuje pracoviště, které by se zabývalo výhradně tepelnými metodami nedestruktivní kontroly. Problematikou, alespoň částečně související s tímto oborem se zabývají tato pracoviště: a) převážně
t e o r e t i c k y
VAAZ_v_Br.n|_, složka 445 je Školicí pracoviště pro aspiranty v oboru infračerveného záření a špičkové pracoviště v tomto oboru v ČSSR vůbec. Je vybaveno miao jiné i radiometrem vlastní konstrukce pro detekci infračerveného záření. Laboratoř pj>tilgy_C§AV v Praze.. Pracoviště 8 převážně teoretickou náplní a se základním laboratorním vybavenia. Tato instituce je uváděna pouze pro úplnost, nebol náplni má k uvedené problematice nejdále. Státní J^zkjuimL.iiatÄS- D T £ stavbu_strojů Pjraha/-Běchoyic£ Ústav vlastní již několik let termovizní kameru AGA typ 665, se kterou má bohaté zkušenosti. Bauera byla využívána v převážné míře pro účely vlastních výzkumných prací v oboru přenosu a sdíleni tepla. V malé míře byly prováděny ve formě zakázek i experimenty pro vnější zájemce. Jako příklady lze - 224 -
uvést: mapování povrchových teplot pilového kotouče při jeho funkčním nasazení, rozložení teplot na povrchu tepelného výměníku, lokalizace oblaatí tepelných ztrát komory termostatu apod. Rovněž určité experimenty byly prováděny v oblasti mapování povrchových teplot lidského těla za účelem diagnostickým. b)
p r a k t i c k y
Výz.kumný_Ú£tav_Mp_np_krys.talv. Turnov^ Pracoviště je zamě- . řeno na přístrojovou stránku datekce infračerveného záření. Byl zde aj» vyvinut radiometr vlastní konstrukce včetně čidla. Rozsah měřených teplot -100 až +2000 °C. Rozlišovací schopnost se podle autorů pohybuje v oblasti desetin stupně v intervalu 40 až 100 °C. Charakteristickou vlastností tohoto typu radiometru je časová setrvačnost měření cca 3 s, kterou lze ale vhodným zpracováním signálu podstatně zmenšit. Prozatím bylo vyrobeno 10 prototypů radiometru, z čehož jsou tři • používání v praxi. Záměr n.p. Monokrystaly je vypracovat dva základní typy: jeden pro lékařské použití a maximální citlivostí okolo pokojové teploty a druhý pro technické použití s rozsahem cca 100 až 800 °C. TEjgTiA. - 2ý£kumný_ús,tav_pro_va,kuovou £l£ktratechniku ± Pro účely délkového měření teplot v rozsahu od 300 °C výše je v tomto ústavu vyvíjena snímací elektronka - vidikon. Tato elektronka umožní ve spojení se zařízením průmyslové televize sledování dynamických jevů. Ústav spolupracuje se Žáárskými strojírnami při ověřování prototypu zařízení. Přesto, že mezi hutními podniky je o tento způsoo měření zájem, není dosud vyřešena ve VTÍVET otázka dalšího vývoje. Výzkumem úetektorů infračerveného záření se dále zabývá Fyzikální ústav ČSAV a TESLA - Výzkumný ústav pro sdělovací techniku A. S. Popova, prozatím bez návaznosti na námi sledovaný obor. - 225 -
VSŽ Košice_-_Odd£le_ní_ te£hni£kého rozvoje, a. £T£Je.k£ei Pracoviště
je vybaveno kamerou AGA typ 680 s barevným moni-
torem. Zařízení je využíváno jednak pro snímání dynamických jevů (rozložení teplot u válců válcovací trati, u brain a předvalků), jednak pro měření stacionární (např. mapování povrchových teplot pecí, konvertorů, měření prováděná za účelem kontroly vyzdívky apod.). Malé část kapacity pracoviště je věnována spolupráci se závodní nemocnicí VSŽ při kontrole polohy plodu a placenty. Výz_kumný_ús_tav_tváře£íc_h_stro_jů Brno^ Vlastní rovněž r
kameru AGA typ 680. Použití v převážné míře v délkovém mapování teplot ve válcovnách (válce, bramy apod.). Pracoviště může ve své volné kapacitě uspokojovat zájemce o měření s kamerou AGA, ale pouze z trustu podniků strojírenské techniky. ORGIffiZ_Brno_pobočka. Praha.._ Velmi agilní pracoviště vybavené od roku 1971 termovizní kamerou AGA typ 680. Použití v převážné míře pro účely preventivních kontrol v energetice. Kontroly se provádějí zejména na rozvodu a vedení vysokého napětí (110, 220, 400 k V ) . Jejich cílem je nalézt , na základě zvýSené teploty svorek.mfsta špatného elektrického spojení. Je to jeden z typických příkladů bezdemontážní diagnostiky. Takto prováděná kontrola je ekonomicky velmi efektivní - návratnost vynaložených prostředků je, vzhledem k důležitosti bezporuchového rozvodu elektrické energie, velice krátká. Zkušebně bylo v n.p. ORGREZ ověřováno použití termokamery: při stanovení teploty jednotlivých součástek na deskách tištěných spojů (TESLA Rožnov),
•/,
při měření elektrických zkratů ve spolupráci s Výzkumným ústavem energetickým, při mapování povrchové teploty lidského těla jako součást diagnostických měření (Ústav leteckého lékařství, KHE3 Praha
.
a další).
- 226 -
ŠKODA Plzeň -_ Ele_k^ro_te_chni,cký_zá_vo_d_Do_učle.vc,ei Další pracoviště s bohatými zkušenostmi, zaoývající se rovněž bezdemontážní diagnostikou či pMmo nedestruktivním zkoušením. Termovizní kameru AGA typ 680 vlastní od konce roku 1971. Rozsah použití je velmi široký: 1. pro potřebu závodu ET Doudlevce - vývoj a konstrukce elektrických generátorů, kontrola hotových výrobků (části generátorů - např. lamel komutátorů, spojů vodičů) při generálních opravách generátorů; 2. pro potřeby celého podniku 5K0DA (např. vývoj obráběcích strojů); 3« servisní práce jiným podnikům,např. při havárii elektrických generátorů - zjišťování rozsahu poškození vinutí, magnetických obvodů, poškození izolační vyzdívky ohříváků vysokých pecí, pro chemický průmysl - stav tepelné izolace reaktorů, tlakových nádob apod. Ckiborná, komise_VIS.s. Použivatelé termovizních kamer a některá další pracoviště jsou sdružena v odborné komisi pro termovizní diagnostiku při VTS Praha. Skupina zahrnuje použití nejen v technice, ale i v lékařství. Předsedou skupiny je Ing. Šafář z n.p. ORGREZ. Několikrát do roka ae konají achůze této komise a jejich hlavní náplní je předávání zkušeností a poznatků. íy£ok.ó_sk.ola_qhemi£lra-_teetaplogiclcá_v Pardubicích, Ha katedře anorganické technologie VŠCHT (ved. prof. Ing. Dr. Jiří Kýl) je již po několik let sledována problematika kapalných krystalů a to jak teoreticky, tak prakticky. Zde byly také připraveny první vzorky roztoků cholesterických krystalů vhodných pro použití v oblasti snímání teplot. Zpočátku se jednalo z důvodu nedostupnosti výchozích surovin o malé množství. V poslední době ae ale podařilo VŠCHT vyvinout a propracovat technologii kapalných krystalu z tuzemských surovin a navázat spolupráci s uživateli (Radiologická klinika v Hradci Králové a Žaárské strojírny). Pro účely diagnostické byla - 227 -
ve VŠCHT připravena řada kapalných íc-ystalů MT 30/40,
jejíž
jednotlivé roztoky mají tyto ro*.3ahy barevného přechodu: I.
29,9 - 34,0 °G
II.
31,4 - 35,5 °C
III. IV. V.
32,9 - 37,0 °C 34,4 - 38,5 °C 35,9 - 40,0 °C
Pořadí barevného prtehodu: bezbarvé, červená, žlutá, zelená, modrá, fialová a opět bezbarvá. VŠCHT rovněž vyvinul* TOdorozpustný černý krycí lak používaný jako podložka pro aplikaci kapalných krystalů v lékařství. SVÚM_Praha_--_Úsek výzkumii d.efekt£sko£ie_ §_ radi£izptp£ů.;. Rovněž na našem pracovišti je tepelným metodám nedestruktivní kontroly věnována soustavné pozornost. V letech 1973 a 1974 byl v rámci metodické větve státního komplexního úkolu P 14 - 124 - 008 řešen studijní úkol, jehož náplní bylo m . j . shromáždění poznatků z oboru bezdotykového měření a mapování teplot, včetně shromáždění zkušenosti z domácích pracoviší. Dále jsou v plánu experimentální práce zaměřené na ověření vlastností na vybraných vzorcích a ío v souvislosti se zkouškami termovizní kamery sovětské výroby. 4. Závěr Aplikační možnosti tepelných metod v nedestruktivním zkoušení nejsou prozatím zcela prozkoumány. Lze říci, že vývoj jednotlivých metod probíhá diferencovaně. Prozatím největší uplatnění našly metody založené na detekci infračerveného záření. Jejich použití, zejména v oboru tzv. bezdemontážní diagnostiky přineslo řadu pozoruhodných výsledků. Jejich širšímu použití brání vedle některých technických aspektů i poměrně vysoké náklady na pořízení zkušebního zařízení. Přes tato omezení je v současné době v ČSSH v provozu na technických aplikacích více než 10 ks termovizních kamer a nejméně tolik infračervených radiometrů, některá pracoviště vybavené - 228 -
těmito přístroji mají již s jejich provozem i víceleté zkušenosti. Sada zkušeností se týká přímo nedestruktivního zkoušení či tzv. bezdemontážní diagnostiky. Uvedený příspěvek mé proto pomoci případným zájemcům o tento obor zkoušení.
- 229 -
r
• r-
ROZBOR EMITOVANÉHO ULTRAZVUKOVÉHO SIGNÁLU PRAVDĚPODOBNOSTNÍM ANALYZÁTOREM PA 040 FEL Doc. Dr. Ing. Oldřich Taraba/ CSc., ČVUT Praha
Významnou ekonomickou složkou provozu velkých strojů je včasná identifikace defektů, které v průběhu provozu zařízení vznikají. Vyvinuli jame v uplynulých letech soubory diagnostických zařízení (Diagnost 01 FEL, Diagnost 014 FEL, Diagnost 030 FEL, Diagnost 203 FEL, Diagnost 020 FEL). Tato zařízení snímají ultrazvukový signál emitovaný dynamicky namáhanou strojní součástí. V současné době jsme realizovali katalog poruch a defektů různých strojních zařízení jako jsou např. kluzné ložiska, valivé ložiska, převodovky, spalovací procesy v naftových motorech, činnost kompresorů a konečně kluzná ložiska, ve kterých jsou uloženy klikové hřídele spalovacích motorů atd. Registraci defektů realizujeme tím způsobem, že naše diagnostické přístroje sejmou naší piezokeramickou sondou emitované ultrazvukové signály. Rozsah ultrazvukových signálů lze volit podle typu diagnostu od 40 kHz do I MHz. Výstupy z našich diagnostů jsou vedeny na vhodné zapisovače, které registrují úroveň stochastického signálu emitovaného ultrazvukového pole daným strojním zařízením. Ultrazvukový signál po detekci je zapsán také na magnetofon a je studován různými metodami Korelační analýzy např. tím způsobem, že s* vyšetří autokorelacní funkce daného stochastického signálu. Pro účely automatizace procesu studia vznikajících defektů " ime realizovali pravděpodobnostní analyzátor stochastického ultrazvukového signálu Diagnost PA 040 FEL (viz obr. 1).
- 230 -
Obr. 1 Úkolem našeho přístroje PA 040 FEL je změřit hustotu rozdělení pravděpodobností výskytu úrovní analyzovaného signálu ve zvoleném časovém intervalu. Přístroj lze rozdělit na tři základní čá3ti: 1. Vstupní obvody obsahující atenuátor, předzesilovač a nastavitelným ziskem, pásmové propusti a detektor. 2. Vlastní jednotku provádějící měření hustoty a rozdělení pravděpodobností. 3. Výstupní jednotku zobrazující naměřené hodnoty. (ČíaMcové vyhodnocení s možností zápisu na psacím stroji, event, zavedení do počítače.) - 231 -
Hlavní ovládací prvky přístroje jsou přepínače funkci (viz dále), vstupní dělič, řízení zisku předzesilovače, nastavení počátku časového okna (Diagnost FA 040 FEL může pracovat také v určitých opakujících se periodických intervalech^např. diagnostika spalovacího procesu ve válci naftového motoru), nastavení šířky časového okna a nastavení úrovně hladiny signálu, na které se má měřit hustota rozdělení. Přístroj je vybaven výstupy na připojení'osciloskopu a některého z našich Siagnostů a analogovým a číslicovým výstupem pro další zpracování naměřených dat. Naměřené hodnoty jsou zobrazeny*číslicově. Dále bude uveden stručný popis jednotlivých částí přístroje. Vstupní obvody Úkolem vstupních obvodů je upravit snímaný ultrazvukový signál naší piezokeramickou sondou FEL pro další zpracování, Protože vzdálenost mezi snímačem a vlastním přístrojem může být i několik desítek metrů, je nutné, aby vstupní impedance měřicího přístroje byla nízká. Aby nedocházelo k zatěžování měniče zařazujeme v malé vzdálenosti od měniče impedanční transformátor o velké vstupní a malé výstupní impedanci. Přenos je jednotkový a nedochází k zhoršení šumových poměrů. Je přenášené celé potřebné pásmo kmitočtů a je zaručeno, aby nedošlo ke zkreslení velkých signálů. Na obr. 2 je patrná piezokeramická sonda FEL, která snívá signál z oblasti valivého ložiska velkého trakčního motoru.
i •
Na vstupu analyzátoru PA 040 FEL je dělič, který upraví velikost vstupního signálu na žádanou odpověď. Jednotka pro měření hustoty rozdělení pravděpodobností úrovní Obvody této jednotky tvoří jádro pravděpodobnostního analyzátoru PA 040 FEL, které lze zhruba rozdělit na 1. obvody zesilovače s automatickým řízením zisku, 2. obvody časového okna, 3. obvody pro amplitudově pravděpodobnostní analýzu. Výstupní .jednotka Výstupní jednotka obsahuje čítač pulsů ze součinového hradla a zobrazovací prvky (digitrony) pro číslicové zobrazení naaěřené hodnoty w (x). Zároveň jsou údaje výstupní jednotky vyvedeny na číslicový výstup pro dalSí zpracování počítačem nebo připojení tiskárny. Pravděpodobnostní analyzátor PA 040 FEL je zařízení, které umožní exaktně vyhodnotit emitovaný stochastický ultrazvukový signál a posoudit úroveň poruchy daného, zkoumaného strojního zařízení. Pro obecnou technickou praxi vfiak vyhovují analogové* vyhodnocené signály, bu3 na zapisovači/popř. na oscilografu, snímané některými z naSich diagnostů.
Obr. 3 Na obr. J jsou patrné naäe dva piezokeramické snímače FEL, které snímají signál přes vlnovody, ároubením upevněné - 233 -
na konstrukci stroje (vodní turbina aj.). V tomto případě není třeba používat akustické imerzní prostředí jako je např. technický tuk apod. Je zaručena rovněž dlouholeté reprodukovatelnost snímání signálů s možností jeho vyhodnocení. Na obr. 4 je patrný jeden z našich Diagnostů Oil FEL, na jehož výstup je připojen zapisovač Liner Recorder 12 21 S. Diagnost Oil FEL snímá emitovaný ultrazvukový signál strojním zařízením v rozsahu kmitočtů 100 kHz - 1 MHz. Uvádíme přehled některých z publikací, které se zaměřují na oblast vyhodnocení stochastických ultrazvukových signálů s ohledem na určení vznikajících defektů některých strojních zařízení.
Obr. 4 - 234 -
P a t e n t y 1. 0. Taraba: Zařízení ke zjišíování poruchy kluzného ložiska - č. 163985 2. 0. Taraba: Diagnostický vibrátor, zejména pro nerezonanční měření defektů materiálu - č. 164064 3. 0. Taraba: Bezmembránový piezoelektrický mikrofon PV 560-71 4. 0. Taraba: Zařízení k cejchování piezoelektrických snímačů PV 6199-75. L i t e r a t u r a /I/
Taraba, 0.: Spektrálni analýza ultrazvukového pole jako pomůcka při bezdemontéžní diagnostice defektů strojů a strojních částí. Defektoskopie, 1972, DT Praha, 137 - 142
/ 2 / Taraba, 0.: Le testing des défauts des cousánets glissants par une analyse spectrale de ľ emission du champ d'ultrason généré par la perturbation du coussinet. The 7th International Conference on nondestructive testing, Warszawa, Poland, 4-8 June 1973 /3/ Taraba, 0.: Metoda bezdemontážní diagnostiky rozborem emise ultrazvukových spekter zařízením Diagnost 01 FEL a Diagnost 014 PEL. Výzk. zpráva ČVUT FEL z 29. 11. 1973 / 4 / Taraba, 0.; Vondruš, K.: Contribution to the Investigation of Cayitation Process in Hydro-dynamic Systems through the Registration of Cavitation Noise. 10th International Conference on Acoustic Ultrasound, Praha 1972 /5/
Taraba, 0.: Vybrané s t a t i z fyzikální 1972
akustiky I , Ultrazvuk, ČVUT
/6/ Diagnostika kavitace v hydrodynamických systémech. Techn. sborník VÚ ČKD Praha 1973, č. 18-19, s t r . 131-138 / 7 / Taraba, 9.: Diagnostika kavitace v hydrodynamických systémech. Mezinárodní konference Bezdemontážní diagnostika v průmyslu, str. 121-135, Praha 1975, BT ČVTS
- 235 -
/8/ Taraba, 0 . : . Detekce kavitačních zon v hydrodynamických systémech elektron, metodami. Defektoskopie 1972, DT ÔVTS Praha, s t r . 123-136 / 9 / Taraba, 0.: Vyšetření některých fyzikálních vlastností skel metodami mikrovlnné akustiky v oblasti hyperzvukových kmitočtů - Emiscon 75 - Bratislava, str. 228-234 /10/ Taraba, 9.: Diagnostika poruch velkých kluzných ložisek a velkých převodových skříní. Praha 1975, Defektoskopie 1975 /li/ Taraba, 0.s Diagnostika kavitačních procesů v hydrodynamických systémech. Bratislava 1975, DT 3VT3, Sborník Využiti ultrazvuku v chemickém průmyslu, str. 11-19. /12/ Samek, L., Taraba, 0.: Measurements of the Dependence of Sonoluminescénce on Acoustic Pressure of Ultrasonic Field and Measurements of the Acoustic Spectrum of Cavitation Noise. Czech. «J. Phys. B 23 (1973) /13/ 3amek, L., Taraba, 0.: Experimental Study of the Acoustic Spectrum of Cavitation Noise in Paraffin Oil. Elektrotechnický časopis XAVI,
1973,
č.
10
/ 1 4 / Taraba, 0.: Emise ultrazvukového pole, snímané piezokeramickými měniči, Seminář "Vlastnosti a aplikace piezokeramických materiálů", VÚEK Hradec Králové 1973, str. 1-16 /15/ Taraba, 0.: Metoda bezdemontážní diagnostiky rozborem emise ultrazvukového spektra zařízením Diagnost 01 FEL a Diagnost 014 FEL. Dílčí výzk. zpráva stát. úkolu P 14-124-010/ /3.3.2.1.1. a Výzkumná zpráva FEL ČVUT Praha, 1973, č. 355/73 /16/ Taraba, 0.: Vyhodnocení stochastických signálů emitovaného ultrazvukového pole. Dílčí výzkumná zpréva ČVUT FEL, úkolu P 14-124-010/3.3.2.1.1, Praha 1974-75 (Rozbor stochastického signálu a jeho vyhodnocení metodami korelační analýzy - pravděpodobnostní analýza signálu Diagnostem PA 040 FEL) /17/ Taraba, 0.; Oezdemontážní diagnostika kluzných ložisek, mezinárodní konference, oborník DT Praha 1975
- 236 -
/18/ Taraba, 0.: Diagnostika kavitace v hydrodynamických systémech. Mezinárodní konference, Sborník DT Praha 1975 /19/ Taraba, 0.: Diagnostika netěsností tlakových nádob a potrubí. Mezinárodni konference, Sborník DT Praha 1975
- 237 -
Druh publikace: Název publikace: Zpracoval: Počet stran: Formát: Náklad: Číslo publikace: Vydal a rozmnožil: Rok vydání:
Bez jazykové úpravy BT
Sborník referátů DEFEKTOSKOPIE 76 ' Kolektiv autoru 238 A5 200 výtisku 60/A 535/76 (1263) Dita techniky CVTS Praha Gorkého nám. 23, Praha 1 1976
DŮM TECHNIKY ČVTS PRAHA 1976
