Marek ADAMSKI
Jarosław KOPIŃSKI

 

ZINTEGROWANA SKALA NAKŁADANA

1.WSTĘP
2. ŁĄCZENIE SKAL NAKŁADANYCH
3.Wnioski

 

1.WSTĘP
Ręczne ultradźwiękowe badania defektoskopowe doczołowych złaczy spawanych ze stali ferrytycznych prowadzone są zazwyczaj głowicą skośną o jednym kącie załamania z wykorzystaniem nakładanych skal. Skale te razem z głowicą i defektoskopem tworzą narzędzie badania. W przypadku niektórych odpowiedzialnych konstrukcji przewiduje się badanie głowicami o dwóch różnych kątach załamania. Zmiana głowicy w czasie ręcznego badania wymaga wymiany skali nakładanej na ekran defektoskopu, jak również przeskalowania zakresu obserwacji i czułości badania. Operacja taka, szczególnie powtarzana wielokrotnie, w warunkach budowy poza oczywistą uciążliwością stwarza poważne niebezpieczeństwo dodatkowych błędów, które mogłyby zniwelować korzyści wynikające z przebadania fragmentu spoiny dwiema różnymi głowicami.
Punktem wyjścia pracy jest przekonanie, o przydatności dokonywania oceny wad w spoinie głowicami skośnymi na fale poprzeczne o różnych kątach załamania. Uzasadnienie dla badania wybranego fragmentu spoiny inną głowicą widzimy gdy:

• wskazanie wady jest wskazaniem granicznym i potrzebne są dodatkowe informacje co do rodzaju i wielkości wady (ocena, czy wada jest płaska, czy objętościowa, czy przy innym kącie załamania przypisywana jej wada równoważna jest mniejsza czy większa)
  
• potrzebne jest potwierdzenie lokalizacji wady.
  
• tam, gdzie badania automatyczne spoin układami wielogłowicowymi prowadzone są równolegle z badaniami ręcznymi.
  

Skale nakładane na ekran staną się powoli przeżytkiem, gdy szersze zastosowania znajdą defektoskopy cyfrowe, wyposażone w możliwości zapamiętywania, korekty i wymiany dowolnych funkcji opisujących zależności wzmocnienia od odległości. Zmiana głowicy i skalowania defektoskopu w przypadku przyrządów cyfrowych może być wykonywana przez pobranie z pamięci odpowiedniego zestawu skalującego, który może już zawierać "skale nakładane". Poza całym szeregiem zalet defektoskopów cyfrowych w stosunku do aparatury analogowej, dla operatora ogromne znaczenie ma łatwość przeskalowywania aparatu oraz wymiany skal.
Zaproponowaliśmy zintegrowane skale nakładane, które zawieraja zależnosci amlitudy od odległości dla dwóch wybranych głowic. Zastosowanie ich zmniejsza nieco przewagę defektoskopów cyfrowych nad starymi modelami analogowymi, z którymi z pewnością długi czas przyjdzie nam jeszcze pracować. Omawiane skale mogą być więc doraźnym rozwiązaniem podnoszącym dokładność badania.
W niniejszej pracy przedstawiono sposób skalowania i konstrukcji zintegrowanych skal nakładanych, które ułatwiają pracę na jednym ultradźwiękowym defektoskopie analogowym z dwiema głowicami bez konieczności wymiany skali nakładanej oraz zmiany skalowania podstawy czasu.

2. ŁĄCZENIE SKAL NAKŁADANYCH
Ekran defektoskopu ultradźwiękowego powinien stwarzać jak najwięcej możliwości odczytywania informacji o położeniu i wielkości wady. Powszechne jest uzupełnianie skal nakładanych tzw. rybką czyli linią łamaną służącą do odczytywania z ekranu defektoskopu głębokości zalegania wady. Umiejętność przygotowanie defektoskopu do odczytywania jak największej ilości informacji z jego ekranu jest miarą kwalifikacji operatora.
Nie ma zatem przeszkód, aby pójść dalej i na jednej skali nakładanej umiejętnie umieścić skale nakładane dla dwóch głowic. Jedna z tych głowic powinna być uważana za głowicę podstawową (w rozważanym przypadku będzie to głowica 4T60A15), druga głowica pełni funkcje głowicy dodatkowej (uzupełniającej - w rozważanym przypadku głowica 7T45A7). Współpracowały one z defektoskopem ultradźwiękowym UNIPAN 510.
Nałożenie takich dwóch skal jest możliwe tylko dla konkretnych dwóch egzemplarzy głowic dla których trzeba wyznaczać różnice wzmocnień dla uzyskania takiej samej czułości badania.
Skalowanie podstawy czasu w rzutach na powierzchnię badania dla głowicy o kącie załamania 60o nie przedstawia problemów. Gdyby jednak, przy tym samym skalowaniu podstawy czasu wykorzystywać głowicę skośną na fale poprzeczne o kącie załamanie 45o, to odczyty rzutu położenia reflektora na powierzchnię badania powinny być dokonywane z innej skali. Skalę taka można narysować nad lub pod skalą podstawową. Jeżeli zakres obserwacji dla głowicy skośnej o kącie załamania b1=60o oznaczymy ZOx(60o), a zakres obserwacji dla głowicy skośnej o kącie załamania b2=45o oznaczymy ZOx(45o), to związki między nimi można wyrazić zależnością:

Rys.1 Zasada wykorzystania dwóch skalowań linii podstawy czasu. Jedna działka oznacza odległość 10 mm w rzutach na powierzchnię badania.

W rozważanym przypadku zakresowi obserwacji ZOx(60o)=0-100 mm T, Fe będzie odpowiadał zakres obserwacji ZOx(60o)=0-82 mm T, Fe. Skalowanie zakresu obserwacji powinno przybrać postać przedstawioną na rys.1.
Zastosowanie skróconych rzutów na powierzchnie badania wymaga względnego przesunięcia skali pomocniczej (rys.1) względem skali głównej. Przesunięcie skali pomocniczej względem skali głównej wynika z różnic dróg w klinie oraz z różnicy wielkości obudowy. W prezentowanym przypadku przesunięcie to wynosi 0,6 działki, co odpowiada 6 mm (1 działka =10 mm).

Rys.2 Zasada wykorzystania dwóch skalowań linii podstawy czasu. Jedna działka na obu skalach oznacza odległość 10 mm w skróconych rzutach na powierzchnię badania.

Po wyskalowaniu linii podstawy czasu na skali należy rozmieścić linie odległość-wzmocnienie dla obu głowic, przy czym położenie linii powinno być tak dobrane, aby linie były dobrze rozróżnialne. Linie te można przenieść z pojedynczych skal nakładanych dla poszczególnych głowic i stosowanego defektoskopu.
Skalę zintegrowaną można również stworzyć dorysowuąc na skali głowicy podstawowej ( w omawianym przypadku głowicy 4T60A15) skalę pomocniczą.
Na skali należy zaznaczyć różnicę wzmocnienia, o jakie należy zmienić czułość badania przy zmianie głowicy. Różnica ta powinna być wyznaczana dla każdej pary głowic. Aby uniknąć pomyłek dobrze jest zapisać to w następujący sposób:

Dla wybranych przez nas głowic różnica ta wynosiła 8 dB. Oznacza to, że przy wymianie głowicy o kącie załamania w stali 60o na głowicę o kącie załamania 45otrzeba zmniejszyć wzmocnienie o 8 dB, a przy zamianie odwrtotnej zwiększyć wzmocnienie o 8 dB.
Określenie wielkości DW przeprowadzono na wzorcach specjalnych wykonanych z materiału badanego z nawierconymi otworami płaskodennymi.
Zmiana jednej głowicy z pary głowic współpracujących oznacza konieczność ponownego wyznaczenia różnicy czułości badania. Niezwykle ważne jest, aby w czasie pracy nie pomylono egzemplarzy głowic (głowice takie należałoby trwale oznaczać).
Dobrym testem uciążliwości wymiany głowicy jest pomiar czasu jaki trzeba temu poświęcić. Przeprowadzono testy czasu potrzebnego na przeskalowania defektoskopu ultradźwiękowego bez i z zastosowaniem skal nakładanych. Test ten przeprowadzono w warunkach laboratoryjnych.
Doświadczony operator potrzebuje na wymiana skal nakładanych, przeskalowanie (zakres obserwacji i czułość badania) aparatu ok. 60 s.
Wymiana głowic z korekcją czułości badania przy zastosowaniu skal zintegrowanych ok. 8 s.
Dla operatora mniej doświadczonego te różnice czasów mogą być znacznie większe
Z testu tego wynika, że wymiana głowicy przy zastosowaniu zintegrowanej skali jest 7,5 razy mniej uciążliwa od wymiany głowicy rozumianej w sposób tradycyjny. Redukcja uciążliwości wymiany głowicy niewątpliwie zachęca do stosowania skali zintegrowanej, mimo pewnego nakładu pracy, jaki trzeba poświęcić przygotowując się do badania.

Rys.3 Zintegrowana skala nakładana. Liniami ciągłymi podano wyznaczone linie OKA dla skali głównej, liniami przerywanymi dla skali pomocniczej. W górze wykresu linie pomocnicze do wyznaczania głębokości zalegania wady.

3.Wnioski
Zintegrowana skala nakładana wyraźnie ułatwia stosowanie różnych głowic w badaniach ultradźwiękowych. Pomysł ten może być pomocny dla wielu operatorów, skłaniając do badania wybranych fragmentów obiektu badanego innymi głowicami. Ma to szczególne znaczenie wszędzie tam, gdzie procedura i instrukcja badania przewidują badanie jedną głowicą, określając wskazania wad dopuszczalnych, nie przewidują natomiast rozstrzygania wątpliwości, jakie mogą budzić przypadki wskazań granicznych. Tak więc stosowanie skal zintegrowanych nie stojąc w sprzeczności z obowiązującymi procedurami, może być źródłem dodatkowych informacji dla operatora oraz może wpływać na kształtowanie jego wnikliwości i wynikającej z niej doświadczeń.