Sławomir Mackiewicz
Jarosław Kopiński

 

DOŚWIADCZENIA Z ZASTOSOWAŃ ULTRADŹWIĘKOWEJ TECHNIKI TOFD

1. Wstęp
2. Optymalizacja głowic ultradźwiękowych
3. Próby laboratoryjne
4. Ręczne i zmechanizowane badania TOFD
5. Wyniki badań
6. Podsumowanie

 

1. Wstęp

Ultradźwiękowa technika TOFD jest jedną z najdynamiczniej rozwijających się nowych technik w całym obszarze badań nieniszczących. Świadczy o tym duża liczba publikacji i referatów na konferencjach badań nieniszczących [1-3], jak również fakt wprowadzenia przez CEN normy europejskiej ENV 582-6:2000 [4] określającej podstawowe zasady stosowania dyfrakcyjnej techniki czasu przejścia. Norma ENV 583-6 jest obecnie tłumaczona na język polski i przygotowywana do wprowadzenia jako PN-M-70060.
Technika TOFD znalazła największe zastosowanie w badaniach złączy spawanych wykonywanych zarówno w procesie produkcyjnym jak też podczas eksploatacji konstrukcji i urządzeń. Może być ona stosowana jako technika samodzielna lub w połączeniu z techniką echa, jako element większych systemów ultradźwiękowych.
O sukcesie dyfrakcyjnej techniki czasu przejścia zadecydowały takie cechy jak dobra wykrywalność wad płaskich (pęknięć, przyklejeń), możliwość dokładnego określania wysokości i długości wad oraz stosunkowo prosta forma wizualizacji wyników w postaci pionowego przekroju spoiny. Cechą wyróżniającą TOFD na tle innych zautomatyzowanych technik ultradźwiękowych jest jej duża elastyczność pozwalająca na łatwe 'dostrajanie' systemu badawczego do kontroli spoin o różnej geometrii i grubości.
Podstawy fizyczne techniki TOFD były szeroko prezentowane w literaturze fachowej, w tym również na wykładach niniejszego cyklu seminariów [5], [6]. Ważne informacje dotyczące tej techniki zawarte są również w normie ENV 583-6. Celem niniejszego referatu jest zaprezentowanie polskich doświadczeń w zakresie wdrażania i stosowania techniki TOFD. W okresie ostatnich dwóch lat w firmie NDTEST opracowano i wdrożono zmechanizowany system TOFD przeznaczony do rutynowych badań spoin obwodowych rurociągów dalekosiężnych. W urządzeniu tym, opartym na aparaturze elektronicznej firmy AEA Technology, zastosowano kilka nowych rozwiązań nie stosowanych dotychczas w podobnych urządzeniach zagranicznych. Dzięki temu uzyskano istotną poprawę parametrów ultradźwiękowych układu badawczego.
Za pomocą różnych wersji systemów TOFD przebadano ok. 3000 spoin obwodowych na dwóch rurociągach DN 1000 o łącznej długości ponad 40 km. W referacie przedstawiono wyniki tych badań oraz ich porównanie z równolegle prowadzonymi badaniami radiograficznymi.

2. Optymalizacja głowic ultradźwiękowych

Ważnym elementem systemu TOFD jest układ głowic ultradźwiękowych fal podłużnych składający się z głowicy nadawczej i odbiorczej. Właściwie zaprojektowany układ akustyczny jest fundamentem całego systemu i warunkuje jego podstawowe parametry funkcjonalne takie jak czułość, rozdzielczość oraz wielkość strefy martwej.
Aby zapewnić rejestrację sygnałów dyfrakcyjnych pochodzących od wad zlokalizowanych w różnych miejscach spoiny głowice powinny zapewnić pokrycie wiązką ultradźwiękową całego obszaru badania. Oznacza to konieczność stosowania głowic o stosunkowo dużej rozbieżności wiązki, odpowiedniej do wielkości zakładanego obszaru badania. Należy mieć na uwadze również kątową zależność amplitudy fal dyfrakcyjnych ugiętych na krawędzi nieciągłości [7]. Amplituda impulsów dyfrakcyjnych pochodzących z różnych miejsc badanego obszaru zależeć będzie zatem od trzech czynników: amplitudy wiązki nadawczej, współczynnika kierunkowego dyfrakcji oraz czułości głowicy odbiorczej. Uzyskany rozkład amplitudy fal dyfrakcyjnych pochodzących z różnych miejsc badanego obszaru wyznacza efektywną czułość badania TOFD. Powinna ona być możliwie równomierna w całym zakładanym obszarze badania.
Teoretyczne wyznaczenie rozkładu czułości metody TOFD dla określonego układu głowic ultradźwiękowych wymaga przeprowadzenia złożonych obliczeń pola wiązki nadawczej, wiązki odbiorczej oraz współczynnika kierunkowego fal dyfrakcyjnych. Do ich wykonywania opracowano specjalny program komputerowy TOFD HELPER oparty na znanych rozwiązaniach teoretycznych. W szczególności do obliczania rozkładów pól głowic wykorzystano podstawowy wzór Rayleigha uwzględniając modyfikacje związane z przejściem wiązki ultradźwiękowej przez granicę ośrodków. Przy obliczaniu współczynnika kierunkowego fal dyfrakcyjnych skorzystano z rozwiązania podanego w pracy [7].

Napisany program umożliwia obliczanie i wizualizację pól ultradźwiękowych głowic oraz wynikających stąd rozkładów amplitudy fal dyfrakcyjnych powstających na górnej bądź dolnej krawędzi szczeliny. Rozkłady te obrazowane są na przekroju spoiny umożliwiając szybką ocenę zakładanych rozwiązań. Program umożliwia analizowanie wpływu takich parametrów głowic jak częstotliwość, średnica przetwornika, kąt załamania, materiał i długość klina załamującego oraz odległość między głowicą nadawczą i odbiorczą. W rezultacie możliwe jest zoptymalizowanie parametrów układu ultradźwiękowego TOFD dla danego zadania badawczego.
Przy projektowaniu układu głowic ultradźwiękowych uwzględnić należy kilka innych czynników, nie związanych bezpośrednio z rozkładem amplitudy fal dyfrakcyjnych. Jak wiadomo podstawową informacją wykorzystywaną w badaniu TOFD jest czas przejścia impulsów ultradźwiękowych. Aby rozróżnić impulsy dyfrakcyjne pochodzące od wad położonych blisko siebie czas trwania impulsu ultradźwiękowego musi być odpowiednio krótki. Oznacza to konieczność stosowania silnie wytłumionych głowic szerokopasmowych o możliwie wysokiej częstotliwości podstawowej. Z drugiej strony należy uwzględnić fakt, że zbyt wysokie częstotliwości głowic mogą prowadzić do silnego tłumienia impulsów w materiale lub na jego nierównej powierzchni. Z wytycznych zawartych w normie ENV 583-6, jak również z doświadczeń autorów wynika, że, w badaniach spoin, górną granicą częstotliwości głowic jest 15 MHz.
W badaniu TOFD, podobnie jak w innych badaniach ultradźwiękowych, istotnym czynnikiem jest sprzężenie akustyczne głowic z badanym materiałem. W zagranicznych systemach TOFD (np. firm AEA Technology, RTD) stosowane są klasyczne głowice kątowe z klinem załamującym wykonanym z polimetakrylanu metylu. Sprzęgane są one z badanym obiektem za pomocą cienkiej warstewki wody, która wypełnia szczelinę między materiałem a przylgą głowicy. Rozwiązanie takie ma dwie istotne wady. Po pierwsze materiał klina załamującego znacząco tłumi wysokie częstotliwości zawarte w spektrum impulsu ultradźwiękowego. Po drugie, wskutek nierówności powierzchni, grubość warstewki sprzęgającej zmienia się podczas badania co prowadzi do wahań amplitudy rejestrowanych sygnałów ultradźwiękowych. W rezultacie czułość badania TOFD nie jest stabilna podczas skanowania obiektu.
W celu ograniczenia opisanych zjawisk zaprojektowano głowice ultradźwiękowe, w których rolę klina załamującego pełni woda wypełniająca całą przestrzeń między przetwornikiem a powierzchnią materiału. Schemat układu głowic pokazano na rys.2. Ze względu na stały ubytek wody przez szczelinę między obudową głowicy a powierzchnią materiału jest ona doprowadzana do głowic w sposób ciągły.

3. Próby laboratoryjne

W oparciu o opisane zasady wykonano kilka zestawów głowic ultradźwiękowych zoptymalizowanych pod kątem badań spoin doczołowych rurociągów przesyłowych.
Poniżej przedstawiono wyniki prób laboratoryjnych zestawu zaprojektowanego do badań spoin doczołowych o grubościach ścianki w zakresie od 10 do 15 mm. Testy przeprowadzono na próbce ze stali rurociągowej X60 o grubości 12,5 mm, w której (metodą drążenia elektroerozyjnego) wykonano kilka wąskich szczelin imitujących wady płaskie. Przekrój próbki testowej wzdłuż linii szczelin pokazano na rys. 3.
Poniżej rysunku próbki pokazano zapis skanu TOFD wykonanego na tej próbce przy użyciu omawianego zestawu głowic współpracującego z systemem MinUT-TOFD firmy AEA Technology. Uwidocznione są wskazania dyfrakcyjne od krawędzi wszystkich szczelin z wyjątkiem najpłytszej, która znajduje się w strefie martwej badania TOFD.
Na podstawie uzyskanych wskazań dyfrakcyjnych określić można zarówno długość jak i głębokość wykrytych wad. Wyznaczone głębokości szczelin przedstawiono w tabeli 1 w zestawieniu z wynikami pomiarów wykonanych innymi technikami pomiarowymi: metodą spadku potencjału prądu przemiennego ACPD oraz przy użyciu przyrządów mechanicznych.

 

Jeśli przyjąć za punkt odniesienia wyniki pomiarów mechanicznych to błędy pomiaru głębokości szczelin techniką TOFD nie przekraczają wartości 0,5 mm i są porównywalne z błędami metody spadku potencjału.
Pokazany przykład dobrze ilustruje zarówno możliwości jak też ograniczenia techniki TOFD.
Prawidłowo zaprojektowany układ akustyczny, współpracujący z odpowiednim układem elektronicznym, zapewnia czułość badania wystarczającą do czytelnego zobrazowania wskazań dyfrakcyjnych pochodzących z różnej głębokości badanego materiału.
Z drugiej strony obecność strefy martwej przy powierzchni skanowania jest nieunikniona gdyż wiąże się z podstawową zasadą techniki TOFD. Fakt ten musi być uwzględniony przy planowaniu całości badań kontrolowanego obiektu. W większości przypadków dla wykrycia typowych wad powierzchniowych (podtopienia, wady lica) wystarcza rzetelne przeprowadzenie badań wizualnych.

4. Ręczne i zmechanizowane badania TOFD

Badania TOFD mogą być wykonywane przy użyciu lekkich, przenośnych zestawów, w których prowadzenie skanera z głowicami odbywa się ręcznie. Niezależnie od sposobu przesuwania głowic po obiekcie system TOFD zapewnia w pełni automatyczną rejestrację danych ultradźwiękowych. Skaner wyposażony jest w hodometr dostarczający informacji o położeniu głowic, w odniesieniu do której układ elektroniczny rejestruje i przetwarza sygnały ultradźwiękowe.
Rozwiązania z ręcznym prowadzeniem skanera są efektywne w przypadku badań niewielkich ilości spoin, które mogą być jednak zróżnicowane co do średnicy i grubości ścianki. Wynika to z faktu, że proste, ręczne skanery nie wymagają montowania na spoinie specjalnych obręczy lub prowadnic, które z natury rzeczy muszą być dopasowane do konkretnej geometrii spoin. Typowym polem do stosowania tego wariantu techniki TOFD są grubościenne instalacje technologiczne w przemyśle chemicznym i energetyce.

Odmiennie wygląda sytuacja przy budowie dalekosiężnych rurociągów przesyłowych, gdzie w warunkach terenowych wykonuje się duże ilości spoin o jednakowej geometrii. Praktyczne doświadczenia na budowie odcinka rurociągu DN 1000 wykazały, że przy pomocy ręcznego zestawu TOFD (aparat MinUT-TOFD ze skanerem MANSCAN ) możliwe jest przebadanie do kilkunastu spoin dziennie. Jednym z najważniejszych ograniczeń szybkości i jakości badań były problemy z utrzymywaniem stabilnego sprzężenia akustycznego przy ręcznym prowadzeniu skanera. Przypadkowe zaniki sprzężenia często prowadziły do konieczności powtarzania poszczególnych skanów zaś uzyskanie ciągłego skanu całej długości spoiny było praktycznie niemożliwe. Powodowało to konieczność dzielenia obwodu spoiny na mniejsze odcinki i skanowania ich w oddzielnych podejściach. Warunki środowiskowe na trasie rurociągu (zapylenie, opady, błoto) były dodatkowym, utrudnieniem zarówno w pracy operatorów jak również z uwagi na ryzyko uszkodzenia sprzętu.

Na podstawie uzyskanych doświadczeń podjęto w NDTEST decyzję o budowie zautomatyzowanego systemu TOFD dostosowanego do masowych badań spoin obwo-dowych na rurociągach dalekosiężnych.
System zbudowany został na bazie aparatu MinUT-TOFD firmy AEA Technology, zastosowano w nim jednak nowy, zmechanizowany skaner oraz odmienny układ głowic z klinem wodnym. Schemat blokowy urządzenia pokazano na rys.4.
Cała aparatura ultradźwiękowa i sterująca zabudowana jest wewnątrz samochodu terenowego wyposażonego ponadto we własne źródło zasilania (generator 220V) oraz zbiornik wody stosowanej jako sprzężenie akustyczne.
Skaner zbudowano na bazie wózka napędzanego silnikiem elektrycznym i dociskanego do powierzchni rury za pomocą naprężonej taśmy stalowej. Konstrukcja systemu napędowego umożliwia jego łatwe dostosowanie do dowolnej średnicy rurociągu w zakresie od DN 400 do DN 1500. Czas montażu skanera na rurociągu jest krótki i na ogół nie przekracza 2 minut. Prędkość i kierunek ruchu skanera może być regulowany z konsoli operatorskiej znajdującej się wewnątrz samochodu.

Na wysięgniku skanera zamontowano, w specjalnych podatnych uchwytach, głowice ultradźwiękowe oraz hodometr odmierzający drogę przesuwu skanera. Do głowic doprowadzone są kable sygnałowe oraz przewody dostarczające wodę pompowaną ze zbiornika. Wszystkie kable oraz przewody wychodzące ze skanera zebrane są w jedną wiązkę i osłonięte specjalną termokurczliwą koszulką, zabezpieczającą je przed zerwaniem lub uszkodzeniem mechanicznym. Długość połączenia między skanerem a samochodem bazowym wynosi ok. 10 m co umożliwia swobodne operowanie skanerem w typowych warunkach budowy rurociągu.
Funkcjonowaniem całego systemu steruje operator pracujący w stosunkowo wygodnych warunkach, wewnątrz samochodu. Jego zadaniem jest obsługa podstawowego aparatu ultradźwiękowego MinUT-TOFD oraz sterowanie ruchem skanera i pracą pompy wodnej. W czasie skanowania operator, na bieżąco, obserwuje proces akwizycji danych i ma możliwość korygowania pracy systemu. W przypadku zerwania sprzężenia akustycznego może on cofnąć skaner i powtórzyć nieprawidłowy odcinek skanu bez utraty ciągłości zobrazowania.
Zadaniem dwóch pomocników jest montaż i demontaż skanera na rurociągu oraz nadzorowanie jego ruchu wzdłuż obwodu spoiny. W przypadku wystąpienia problemów mechanicznych (np. zahaczenia głowicy o lico spoiny) mają oni możliwość natych-miastowego zatrzymania skanera za pomocą przycisku awaryjnego.

Opisany system zastosowano na budowie, ponad 30 km odcinka rurociągu przesyłowego DN 1000. Zautomatyzowane badania TOFD były tutaj podstawową metodą badań nieniszczących spoin rurociągu. Badaniom TOFD podlegały wszystkie spoiny liniowe przy typowej wydajności ok. 40 szt. spoin dziennie. W szczytowych okresach prac liczba badanych spoin dochodziła nawet do 70 dziennie. Ilustruje to skalę efektów jakie osiągnięto dzięki automatyzacji techniki TOFD w zakresie poprawy wydajności badań.

Niezależnie od zwiększonej wydajności systemu, połączenie mechanizacji ruchu skanera z zastosowaniem nowego typu głowic ultradźwiękowych pozwoliło na znaczące podwyższenie jakości badań. Zasadniczej poprawie uległa stabilność sprzężenia akustycznego podczas skanowania. Ograniczono przypadki występowania zaników sprzężenia wymagające powtórnego skanowania. Istotną zaletą zmechanizowanego skanera była możliwość zbadania całego obwodu spoiny w jednym ciągłym skanie TOFD zamiast w kilku skanach cząstkowych. Pozwoliło to na lepszą wizualizację oraz dokładniejszą ocenę wyników badania. Dalsze zalety systemu wynikają z zastosowania zoptymalizowanych głowic ultradźwiękowych z klinem wodnym. W szczególności osiągnięto lepszy stosunek sygnału do szumu oraz wyższą rozdzielczość badania niż w przypadku standardowych głowic kątowych. W efekcie poprawiła się czytelność i rozdzielczość wskazań dyfrakcyjnych na uzyskiwanych zobrazowaniach ultradźwiękowych.

5. Wyniki badań

Wspomniane badania dwóch rurociągów DN 1000 były pierwszymi w Polsce, zakrojonymi na dużą skalę, zastosowaniami techniki TOFD do badania złączy spawanych. Z uwagi na ryzyko jakie niosło ze sobą wdrożenie nowej techniki badań nieniszczących na obu rurociągach prowadzone były równolegle badania radiograficzne.
W przypadku pierwszego rurociągu DN1000 x 14,2 o długości ok. 9 km podstawową metodą badań spoin była radiografia zaś ręczne badania TOFD traktowano jako metodę uzupełniającą, mającą za zadanie ujawnić ewentualne wady płaskie nie wykryte w badaniu radiograficznym. Badanie TOFD wykonano na 213 spoinach stanowiących ok. 20% wszystkich złączy tego rurociągu.
W przypadku drugiego rurociągu DN 1000 x 12,5, o długości ok. 33 km, podstawową metodą badań nieniszczących były zautomatyzowane badania TOFD. Objęto nimi wszystkie spoiny obwodowe z wyłączeniem spoin wstawkowych, na których wykonywano ręczne badania ultradźwiękowe oraz badania radiograficzne. W sumie metodą TOFD przebadano 1957 spoin z czego 356 było dodatkowo zbadanych metodą radiograficzną.
Wyniki tych badań stanowią cenny materiał porównawczy pozwalający na praktyczną weryfikację ultradźwiękowej techniki TOFD w odniesieniu do tradycyjnej techniki radiograficznej (Gammamat M18 ze źródłem Ir192). Należy jednak zaznaczyć, że przeprowadzona poniżej analiza odnosi się do konkretnego obiektu badania tj. spoin o określonej geometrii i technologii wykonania (spawanie półautomatyczne drutem samoosłonowym).
Najbardziej oczywistym kryterium weryfikacyjnym poszczególnych technik badań nieniszczących jest porównanie ich wyników z rzeczywistym stanem badanych spoin określonym np. przez badania metalograficzne. W przypadku badań wykonywanych na rzeczywistym obiekcie przemysłowym nie ma jednak takiej możliwości. Można natomiast, porównywać i analizować rezultaty różnych technik badawczych wykorzystując dodatkowo informacje uzyskane podczas naprawy wadliwych spoin.
W tym ujęciu jednym z podstawowych kryteriów porównawczych może być łączna długość wad wykrytych przez każdą z technik badawczych na tych samych spoinach. Wykres ilustrujący tą zależność dla 356 spoin zbadanych zarówno techniką TOFD jak też techniką radiograficzną pokazano na rys.5. W zestawieniu uwzględniono jedynie wady ocenione przez każdą z technik jako niedopuszczalne.

Widoczne jest, że technika TOFD wykazała, na tych samych spoinach, wady o sumarycznej długości ponad 3 krotnie większej niż technika radiograficzna. Wadliwość liniowa, obliczana jako stosunek długości odcinków wadliwych do długości całkowitej zbadanych spoin wyniosła odpowiednio: dla techniki TOFD 0,6 % zaś dla techniki radiograficznej 0,18%.
Nasuwa się pytanie co było przyczyną tak znaczących różnic w długości wad wykazywanych przez obie techniki badawcze; czy była to duża liczba wad nie wykrytych metodą radiograficzną czy też duża liczba fałszywych wskazań techniki TOFD, nie znajdujących uzasadnienia w obecności rzeczywistych wad. Pomimo wnikliwej analizy radiogramów spoin zakwalifikowanych przez TOFD jako wadliwe wielokrotnie stwierdzano brak jakichkolwiek wskazań radiograficznych. Wzbudzało to wątpliwości co do wiarygodności wskazań TOFD, szczególnie ze strony wykonawcy prac spawalniczych. W efekcie, na kilku spoinach, wykonano szczegółowe badania weryfikacyjne, polegające na szlifowaniu spoiny w miejscach wskazanych przez TOFD i badaniu odkrywanej powierzchni metodą wizualną oraz magnetyczno-proszkową. We wszystkich przypadkach potwierdzono występowanie wad, które zazwyczaj ujawniały się jako ostre wskazania liniowe charakterystyczne dla wad płaskich. Przykładowy ultrasonogram TOFD ze wskazaniem wady niewidocznej na radiogramie pokazano na rys. 6. Wada ta została potwierdzona podczas otwierania spoiny i zinterpretowana jako pękniecie podłużne.

Uzyskane wyniki dają podstawę do stwierdzenia, że główną przyczyną rozbieżności między wynikami badań TOFD i RT była słaba wykrywalność wad płaskich (głównie przyklejeń) w badaniach radiograficznych. Wniosek ten jest zgodny z ogólnie przyjętym poglądem na temat różnic w wykrywalności wad płaskich przez obie metody, jednak skala tego problemu wydaje się być większa niż można było oczekiwać. Jedną z przyczyn jest tutaj zapewne stosowana technologia spawania podatna na występowanie wad typu przyklejeń.

W tabeli 1 podano zestawienie pokazujące zakres zgodności co do ostatecznej oceny spoin dokonanej na podstawie badań TOFD i RT.

 

W powyższym porównaniu zgodność ocen między obiema technikami wynosi 75%. Jeśli chodzi o oceny rozbieżne to dla 56 spoin (15,7 %) spowodowane to było odrzuceniem przez TOFD spoin akceptowanych radiograficznie zaś dla 33 spoin (9,2 %) odrzuceniem przez radiografię spoin akceptowanych przez TOFD.
Przyczyny pierwszego typu rozbieżności były dyskutowane wcześniej, obecnie zostaną przeanalizowane przyczyny, dla których część spoin akceptowanych przez TOFD została odrzucona w badaniu RT. W tabeli 2 zestawiono wszystkie wady, które w badaniach radiograficznych były podstawą odrzucenia spoin akceptowanych przez TOFD.

 

Zdecydowanie najczęstszą przyczyną powodującą odrzucenie takich spoin (23 przypadki) były pęcherze, w tym szczególnie pęcherze podłużne ulokowane w wycieku z grani. Z uwagi na swoje położenie nie są one wykrywalne techniką TOFD. Pęcherze pojedyncze i kanalikowe były, w większości, wykryte w badaniu TOFD lecz z uwagi na kryterium dopuszczalnej długości wady zostały zaakceptowane.
Drugą, co do liczebności, grupą wad powodującą odrzucenie spoin w badaniu radiograficznym (8 przypadków) były wklęśnięcia grani. W badaniu RT były one odrzucane ze względu na stopień zaczernienia radiogramu, zaś w badaniu TOFD były one wykrywane lecz akceptowane z uwagi na nie przekroczenie dopuszczalnej wysokości.
W 4 przypadkach powodem odrzucenia spoin w badaniu RT były podtopienia, które z uwagi na strefę martwą powierzchni skanowania są niewykrywalne w badaniu TOFD. Wady tego typu, powinny być jednak wykryte i ocenione w poprzedzającym badaniu wizualnym.

Biorąc pod uwagę całokształt przedstawionych danych można zauważyć komplementarność obu technik badań nieniszczących. Znalazła potwierdzenie opinia, że wady płaskie są lepiej wykrywalne techniką ultradźwiękową, zaś wady objętościowe techniką radiograficzną. Zarówno łączna długość wykrywanych wad, jak też ich znaczenie dla bezpieczeństwa konstrukcji wskazują jednak na wyższość techniki TOFD. Wniosek ten jest szczególnie umotywowany w odniesieniu do złączy wykonywanych techniką spawania podatną na występowanie wad typu przyklejeń. Z drugiej strony metoda radiograficzna pozwala na lepsze rozróżnianie poszczególnych rodzajów wad i dzięki temu umożliwia dokładniejszą weryfikację pracy spawaczy przez personel nadzorujący. Dobrym rozwiązaniem technicznym jest więc np. zastosowanie techniki TOFD jako podstawowej metody kontroli spoin zaś techniki RT jako metody uzupełniającej stosowanej wyrywkowo, na losowo wybranych spoinach.

6. Podsumowanie

W referacie przedstawiono wyniki prac związanych z wdrożeniem ultradźwiękowej techniki TOFD do badań spoin na rurociągach dalekosiężnych budowanych w Polsce.
Poruszono specjalistyczne zagadnienia związane z projektowaniem głowic ultradźwiękowych do badań TOFD oraz różnymi wariantami ich stosowania.
Opisano, zbudowany w firmie NDTEST, zautomatyzowany system ultradźwiękowy do kontroli spoin rurociągów, stanowiący rozwinięcie i udoskonalenie standardowej techniki TOFD. Przedstawiono praktyczne doświadczenia z użytkowania systemu na budowie 33 km odcinka rurociągu DN 1000, a także szczegółowe porównanie wyników badań TOFD z wynikami badań radiograficznych dużej liczby spoin.
Przeprowadzone badania w pełni potwierdziły przydatność techniki TOFD do nieniszczącej kontroli spoin rurociągów. W przypadku stosowania technologii spawania podatnych na występowanie przyklejeń (np. 114, 135 ) technika ta wykazuje zdecydowaną wyższość na badaniami radiograficznymi.
Zakończone sukcesem zastosowania techniki TOFD w branży rurociągowej pozwalają mieć nadzieję na kolejne wdrożenia tej nowoczesnej techniki badań także w innych sektorach polskiego przemysłu.

Literatura

1. S.J. de Geus, F.H. Dijkstra, T.Bouma, Advances in TOFD Inspection, Proceedings
of 15 WCNDT, Rome 2000
2. F.Betti, Accuracy Capability of TOFD Technique in Ultrasonic Examination of Welds,
Proceedings of 15 WCNDT, Rome 2000
3. E.Ginzel, M.G.Lozev, Code Review:Time-of-Flight Diffraction and Pulse Echo Line Scanning, NDT.net - February 2001, Vol.6, No.2
4. ENV 583-6 Non-destructive testing - Ultrasonic examination - Part 6: Time-of-flight-diffraction technique as a method for detection and sizing of discontinuities (aktualnie w opracowaniu jest polski odpowiednik: PN-M-70060 Badania nieniszczące - Badania ultradźwiekowe - Dyfrakcyjna technika czasu przejścia jako metoda wykrywania i wymiarowania nieciągłości)
5. J.Deputat, Dyfrakcja fal ultradźwiękowych na szczelinie, Materiały seminarium "Ultradźwiekowe Badania Materiałów", Zakopane 1997
6. S. Mackiewicz, Skomputeryzowana metoda TOFD - Nowe podejście do badań spoin. Materiały seminarium "Ultradźwiekowe Badania Materiałów", Zakopane 1997
7. J.A. Ogilvy and J.A.G. Temple, Diffraction of elastic waves by cracks: application to time-of-flight inspection, Ultrasonics, November 1983.