🔩 Badania ultradźwiękowe (UT) złączy spawanych — głowice skośne 2–5 MHz, cztery poziomy badania

Materiały i NDT PN-EN ISO 17640

Przegląd

Norma określa techniki ręcznego badania ultradźwiękowego złączy spawanych przez stapianie w materiałach metalowych o grubości nie mniejszej niż 8 mm, wykazujących małe tłumienie ultradźwięków, zwłaszcza wynikające z rozpraszania, w temperaturze obiektu od 0 °C do 60 °C. Jest przeznaczona przede wszystkim dla złączy z pełnym przetopem, w których zarówno stopiwo, jak i materiał rodzimy są ferrytyczne. Wartości zależne od materiału podane w normie oparto na stalach o prędkości fal podłużnych (5920 ± 50) m/s i fal poprzecznych (3255 ± 30) m/s.

Norma określa cztery poziomy badania, z których każdy odpowiada innemu prawdopodobieństwu wykrycia niezgodności; wskazówki co do wyboru poziomów A, B i C podaje załącznik A. Poziom D jest przeznaczony do zastosowań specjalnych i może być użyty tylko wtedy, gdy zdefiniowano go w specyfikacji; obejmuje badania metali innych niż stal ferrytyczna, badania złączy z niepełnym przetopem, badania urządzeniami zautomatyzowanymi oraz badania w temperaturze obiektu spoza zakresu od 0 °C do 60 °C.

Ocena nieciągłości do celów odbiorczych może się opierać na jednej z dwóch technik: na długości i amplitudzie echa nieciągłości albo na charakteryzowaniu i wymiarowaniu nieciągłości technikami ruchu głowicy. Parametry określone w normie, w szczególności parametry głowic, są zgodne z wymaganiami ISO 11666 (poziomy akceptacji) i ISO 23279 (charakteryzowanie nieciągłości).

Zasada metody

Do materiału wprowadza się falę ultradźwiękową, czyli drgania mechaniczne o częstotliwości większej niż 20 kHz, i rejestruje sygnały odbite. Odbicie zachodzi na granicy ośrodków o różnej impedancji akustycznej: na powierzchni obiektu, na nieciągłości albo na wtrąceniu innego materiału. W metodzie echa wysokość impulsu zależy od wielkości reflektora, a jego położenie na osi czasu od odległości od głowicy, co pozwala określić położenie wady; na początku przebiegu występuje impuls nadawczy tworzący strefę martwą, w której obserwacja nie jest możliwa. Głowice skośne mają wbudowany klin powodujący transformację fal na granicy ośrodków na fale poprzeczne, wprowadzane pod kątem, zwykle 45°, 60° lub 70°. Wskazania przypisuje się nieciągłościom podłużnym albo poprzecznym zależnie od kierunku ich największego wymiaru względem osi spoiny. Badana objętość obejmuje spoinę, materiał rodzimy i szerokość strefy wpływu ciepła po każdej stronie spoiny, a gdy szerokość ta nie jest znana — co najmniej 10 mm.

Zastosowania

• Badania odbiorcze złączy doczołowych z pełnym przetopem w konstrukcjach stalowych
• Badania rurociągów, zbiorników i podzespołów maszyn
• Wykrywanie pęknięć podłużnych i poprzecznych, przyklejeń, braków przetopu, wtrąceń i podtopień
• Badania złączy w miejscach, gdzie radiografia jest niemożliwa ze względu na ochronę radiologiczną lub dostęp
• Badanie materiału rodzimego w strefie skanowania głowicą normalną przed spawaniem lub po nim

Kluczowe parametry

Norma

Numer normy

PN-EN ISO 17640:2019-01

Tytuł (PL)

Badania nieniszczące spoin — Badania ultradźwiękowe — Techniki, poziomy badania i ocena

Title (EN)

Non-destructive testing of welds — Ultrasonic testing — Techniques, testing levels, and assessment

Procedura krok po kroku

1. Ustalenia przed badaniem

   Określić metodę nastawy poziomu odniesienia, sposób oceny nieciągłości, poziomy akceptacji, poziom badania, etap wytwarzania lub eksploatacji, kwalifikacje personelu, zakres badania nieciągłości poprzecznych, ewentualne badanie techniką tandem wg ISO 16826, badanie materiału rodzimego przed spawaniem lub po nim oraz to, czy wymagana jest pisemna procedura badania.

2. Informacje dla operatora

   Operator musi mieć dostęp do rodzaju materiału rodzimego i postaci wyrobu (odlew, odkuwka, wyrób walcowany), etapu wytwarzania i obróbki cieplnej, przygotowania i wymiarów złącza, wymagań co do stanu powierzchni, technologii spawania, wymagań sprawozdawczych, poziomów akceptacji, zakresu badania, poziomu badania, wymaganego poziomu kwalifikacji oraz postępowania przy wykryciu niedopuszczalnych nieciągłości.

3. Przygotowanie powierzchni skanowania

   Powierzchnie skanowania mają być dostatecznie szerokie, aby pokryć całą badaną objętość, równe i wolne od rdzy, luźnej zgorzeliny, rozprysku, karbów i rowków utrudniających sprzężenie. Falistość powierzchni nie może dawać szczeliny pod głowicą większej niż 0,5 mm; w razie potrzeby powierzchnię obrobić. Powierzchnie, od których odbija się wiązka, muszą umożliwiać niezakłócone odbicie.

4. Dobór głowic

   Dobrać częstotliwość 2–5 MHz i wielkość przetwornika do drogi fali. Zapewnić kąt między wiązką a normalną do przeciwległej powierzchni w granicach 35–70°, a jeden z kątów tak, aby powierzchnie przylegania spoiny były badane możliwie prostopadle. Przy powierzchniach zakrzywionych sprawdzić szczelinę ze wzoru g = a²/4D; gdy przekracza 0,5 mm, dopasować głowicę do powierzchni i na nowo ustawić czułość i zakres.

5. Badanie materiału rodzimego

   Materiał rodzimy w strefie skanowania zbadać głowicą normalną przed spawaniem lub po nim, chyba że można wykazać, że niezgodności ani duże tłumienie nie wpływają na badanie skośne. Przy wykryciu niezgodności ocenić ich wpływ i w razie potrzeby zmienić technikę; przy poważnym ograniczeniu pokrycia rozważyć inną metodę, na przykład radiografię.

6. Nastawa zakresu i czułości

   Nastawę wykonać przed każdym badaniem zgodnie z ISO 16811, uwzględniając wpływ temperatury; różnica temperatury między nastawą a badaniem w granicach ±15 °C. Poziom odniesienia ustawić jedną z technik: krzywa DAC dla otworów walcowych 3 mm, system DGS, nacięcie 1 mm × 1 mm dla grubości od 8 do poniżej 15 mm i kątów co najmniej 70°, albo reflektor płaskodenny 6 mm dla techniki tandem przy kącie 45° i grubości od 40 mm.

7. Skanowanie badanej objętości

   Skanowaniem objąć całą badaną objętość: spoinę, materiał rodzimy i strefę wpływu ciepła po obu stronach, a gdy jej szerokość nie jest znana — co najmniej 10 mm. Jeżeli fragmentu objętości nie da się pokryć w co najmniej jednym kierunku skanowania albo kąty padania nie spełniają wymagań, uzgodnić techniki zastępcze lub uzupełniające: głowice podwójne skośne, głowice fal pełzających, inne techniki ultradźwiękowe albo inną metodę, na przykład penetracyjną, magnetyczno-proszkową lub radiograficzną; czasem konieczne jest usunięcie nadlewu spoiny.

8. Sprawdzenia w trakcie i ocena

   Nastawy sprawdzać co najmniej co 4 h i po zakończeniu badania oraz po każdej zmianie parametru układu. Przy odchyłce czułości powyżej 2 dB skorygować nastawę przed dalszym badaniem, przy spadku powyżej 4 dB powtórzyć badania z poprzedniego okresu, przy wzroście powyżej 4 dB ponownie ocenić zarejestrowane wskazania; dla zakresu granicą jest 1 % i 2 % zakresu. Wskazania ocenić względem poziomów akceptacji ISO 11666 albo scharakteryzować wg ISO 23279 i podać w sprawozdaniu wraz z położeniem w układzie współrzędnych x, y, z.

Wymagany sprzęt i aparatura

Odczynniki, podłoża i materiały eksploatacyjne

Bezpieczeństwo i higiena pracy (BHP)

• Środki sprzęgające na bazie olejów — ryzyko poślizgnięcia, podrażnienia skóry i zabrudzenia powierzchni; rękawice i usuwanie resztek po badaniu
• Badania na wysokości, w przestrzeniach zamkniętych i na czynnych instalacjach — asekuracja, wentylacja, zezwolenie na pracę
• Obiekty o temperaturze do 60 °C — ryzyko poparzenia dłoni, rękawice odporne termicznie
• Kable i zasilanie defektoskopu w warunkach terenowych — kontrola stanu izolacji, zasilanie z zabezpieczeniem różnicowoprądowym
• Ostre krawędzie i rozprysk na powierzchniach skanowania — rękawice, wcześniejsze przygotowanie powierzchni

Najczęstsze pytania