Ultradźwięki czy radiografia: jak wykryć wadę w głębi spoiny
Najgroźniejsze wady spoiny często nie zostawiają śladu na powierzchni. Pęknięcie, pora czy brak przetopu potrafią siedzieć w środku materiału i ujawnić się dopiero pod obciążeniem albo na próbie ciśnieniowej. Do ich wykrycia służą metody wgłębne, przede wszystkim ultradźwięki i radiografia, które zaglądają w objętość złącza.
Te dwie metody bywają traktowane wymiennie, a w rzeczywistości się uzupełniają. Każda widzi co innego, dlatego dobór między nimi to nie kwestia gustu, lecz rodzaju spodziewanej wady i wymagań normy. Do tego dochodzi trzecia technika, prądy wirowe, która zagląda tuż pod powierzchnię tam, gdzie zawodzą klasyczne metody powierzchniowe.
Materiał wideo: Navitest
Ultradźwięki kontra radiografia
Sedno różnicy jest proste. Ultradźwięki najlepiej wykrywają wady planarne, czyli pęknięcia, przyklejenia i brak przetopu, i potrafią podać głębokość oraz wielkość wady. Radiografia z kolei celuje w wady objętościowe, pory i wtrącenia, i daje trwały obraz na kliszy lub w formie cyfrowej. Poniższa tabela zestawia obie metody.
| Cecha | Ultradźwiękowa (UT) | Radiograficzna (RT) |
|---|---|---|
| Najlepiej wykrywa | wady planarne: pęknięcia, przyklejenia, brak przetopu | wady objętościowe: pory, wtrącenia |
| Informacja o głębokości | tak, z pomiarem | ograniczona |
| Wynik | zapis cyfrowy, ocena na miejscu | trwały obraz (klisza lub cyfrowo) |
| Norma badania spoin | EN ISO 17640 | EN ISO 17636 |
| Poziomy akceptacji | EN ISO 11666 | EN ISO 10675 |
| Bezpieczeństwo | brak promieniowania | promieniowanie jonizujące, strefa kontrolowana |
W praktyce do spoin pełnoprzetopowych w stali ferrytycznej o grubości od 8 do 100 mm ultradźwięki wg EN ISO 17640 i EN ISO 11666 są rozwiązaniem pierwszego wyboru. Radiografia pozostaje niezastąpiona tam, gdzie liczy się trwały, poglądowy obraz wnętrza spoiny oraz wykrycie drobnych porów i wtrąceń.
Nowoczesny ultradźwięk: PAUT i TOFD
Klasyczny ultradźwięk coraz częściej ustępuje technikom cyfrowym. Ultradźwięki z głowicami wieloprzetwornikowymi, czyli Phased Array (PAUT), oraz technika TOFD skanują spoinę szybciej, zapisują wynik cyfrowo i nie wymagają promieniowania. Dzięki temu zastępują radiografię w wielu zastosowaniach, a segment badań głowicami Phased Array rośnie na rynku najszybciej.
Segment badań ultradźwiękowych wg wartości rynku
Udział głowic Phased Array (PAUT) w wartości segmentu UT rośnie najszybciej spośród technik ultradźwiękowych.
- Ultradźwięk konwencjonalny ~77%
- Phased Array (PAUT) ~23%
Dane rynkowe: Grand View Research (segment UT, wartość przychodów). Udział wg wartości, nie liczby badań.
Radiografia i bezpieczeństwo
Radiografia korzysta z promieniowania jonizującego, rentgenowskiego lub gamma ze źródeł izotopowych, takich jak iryd-192, selen-75 czy kobalt-60. To sprawia, że oprócz kompetencji badawczych wymaga rygorystycznej ochrony radiologicznej. Prace prowadzi się w wyznaczonych strefach, a działalność z użyciem źródeł promieniotwórczych podlega w Polsce nadzorowi Państwowej Agencji Atomistyki i wymaga odpowiednich zezwoleń. Dlatego radiografię zleca się wyspecjalizowanym zespołom, które łączą wiedzę o wadach z reżimem bezpieczeństwa.
Prądy wirowe (ET)
Prądy wirowe wypełniają lukę tam, gdzie metody powierzchniowe zawodzą. Metoda, opisana normą EN ISO 17643, wykrywa nieciągłości na powierzchni i tuż pod nią w materiałach przewodzących prąd, w tym w niemagnetycznych, takich jak stal nierdzewna austenityczna, aluminium czy tytan. Badanie jest bezkontaktowe i działa nawet przez powłoki lakiernicze, dlatego szeroko stosuje się je w lotnictwie do kontroli otworów nitowych oraz do badania rur wymienników ciepła, gdzie klasyczne metody byłyby zbyt wolne albo niemożliwe do zastosowania.
Wybór między ultradźwiękami a radiografią najlepiej sprowadzić do jednego pytania: czego się obawiamy. Gdy ryzykiem są pęknięcia i brak przetopu, przewagę mają ultradźwięki, bo wskażą głębokość wady. Gdy chodzi o pory i wtrącenia oraz o trwały obraz złącza, sięga się po radiografię. Coraz częściej rozwiązaniem pierwszego wyboru jest przy tym Phased Array, który daje cyfrowy zapis bez promieniowania i skraca przestój.
Którą metodę wybrać
Wybór metody wgłębnej zaczyna się od pytania, jakiej wady się spodziewamy. Poniższa tabela porządkuje typowe przypadki.
| Spodziewana wada | Zalecana metoda | Dlaczego |
|---|---|---|
| Pęknięcie, brak przetopu (planarne) | UT (w tym PAUT) | wysoka wykrywalność wad planarnych i pomiar głębokości |
| Pory, wtrącenia (objętościowe) | RT | czytelny, trwały obraz drobnych wad objętościowych |
| Wady podpowierzchniowe w przewodniku | ET | badanie przez powłoki, także materiały niemagnetyczne |
Rzetelne laboratorium nie namawia z góry na jedną metodę, tylko dobiera ją do wady, materiału i normy wyrobu. Nierzadko najlepszy efekt daje połączenie badań, na przykład ultradźwięków z badaniem powierzchniowym, tak aby żadna groźna nieciągłość nie umknęła kontroli.
Materiał powstał we współpracy z navitest.com.pl. Normy podano wg aktualnych wydań EN ISO (17640, 11666, 17636, 10675, 17643, 17635). Zakres UT dla spoin pełnoprzetopowych wg EN ISO 11666 to stal ferrytyczna, grubość 8-100 mm. Nadzór nad źródłami promieniotwórczymi w Polsce sprawuje Państwowa Agencja Atomistyki. Dane rynkowe wg Grand View Research.