🔩 Badanie ultradźwiękowe blach i wyrobów płaskich ze stali od 6 mm — metoda echa wg EN 10160

Materiały i NDT PN-EN 10160

Przegląd

To nie jest norma opisująca „jak się bada ultradźwiękami" w ogólności — to norma WYROBOWA. Opisuje metodę badania ultradźwiękowego niepokrytych stalowych wyrobów płaskich na obecność nieciągłości wewnętrznych i jednocześnie ustala kryteria, po których wyrób zostaje przyjęty albo odrzucony. Stosuje się ją do wyrobów płaskich o grubości nominalnej od 6 mm do 200 mm ze stali niestopowej lub stopowej, z wyłączeniem stali austenitycznych i austenityczno-ferrytycznych. Te ostatnie można badać wg tej normy pod warunkiem, że różnica między amplitudą sygnału szumu a amplitudą progu rejestracji jest wystarczająca dla ustalonej granicy. Badanie wyrobów cieńszych niż 6 mm może być przedmiotem odrębnych uzgodnień między stronami.

Sercem normy są klasy jakości. Norma definiuje cztery klasy jakości korpusu wyrobu — S0, S1, S2 i S3 — oraz pięć klas jakości krawędzi: E0, E1, E2, E3 i E4. Klasy nie są „ogólnym poziomem staranności", tylko konkretnymi zestawami trzech liczb: niedopuszczalną powierzchnią pojedynczej nieciągłości, zakresem powierzchni branym pod uwagę przy skupiskach i największą dopuszczalną liczbą takich nieciągłości w najgęściej obsadzonym kwadracie 1 m × 1 m. Klasy dobiera się w zamówieniu i — po uzgodnieniu — wyrób może być dostarczony z różnymi klasami dla korpusu i dla krawędzi.

Klasa wpływa też na sposób badania. Dla klas S0 i S1 skanowanie prowadzi się po liniach siatki o boku 200 mm równoległej do krawędzi wyrobu, dla klas S2 i S3 — po siatce o boku 100 mm; dopuszczalne są zamiast tego linie równoległe lub oscylacyjne rozłożone równomiernie, dające ten sam stopień kontroli. Strefy przykrawędziowe bada się natomiast w całości, na szerokości zależnej od grubości blachy. Badanie korpusu opiera się na metodach statystycznych, chyba że w zamówieniu ustalono inaczej — po uzgodnieniu można zamówić skanowanie o określonym pokryciu albo skanowanie całej powierzchni korpusu.

Norma dopuszcza inne metody badania (np. przepuszczanie) lub inną aparaturę według uznania wytwórcy, o ile dają wyniki identyczne z uzyskanymi w warunkach tej normy. W przypadku sporu rozstrzyga wyłącznie metoda zdefiniowana w tej normie. Kontrolę prowadzi się zwykle w miejscu produkcji albo u dostawcy, a jeśli tak zapisano w zamówieniu — w obecności kupującego lub jego przedstawiciela.

Status: w sklepie PKN pod numerem PN-EN 10160 figuruje jedna pozycja, PN-EN 10160:2001 w wersji polskiej, wprowadzająca EN 10160:1999, bez adnotacji o wycofaniu — norma jest więc nadal aktualną Polską Normą, mimo że wydanie europejskie pochodzi z 1999 r. Powołania normatywne w niej samej są odpowiednio stare (EN 473 zamiast dzisiejszej ISO 9712, prEN 1330-4 na terminologię ultradźwiękową).

W CEN trwa rewizja tej normy (projekt prEN 10160, etap ankiety) rozszerzająca zakres na mniejsze grubości i dodająca nową klasę jakości; do czasu jej ustanowienia obowiązuje PN-EN 10160:2001. Projektu nie mieliśmy w ręku — jego treści tu nie opisujemy.

Zasada metody

Metoda opiera się na odbiciu fal ultradźwiękowych, zwykle podłużnych, których średni kierunek jest prostopadły do powierzchni wyrobu. Badanie polega na dwóch krokach. Najpierw lokalizuje się nieciągłość, porównując amplitudę jej echa z amplitudą echa otworu płaskodennego o zadanej średnicy, umieszczonego na tej samej głębokości co nieciągłość; bierze się pod uwagę tylko te nieciągłości, których echo ma amplitudę co najmniej równą echu z otworu odniesienia. Następnie wyznacza się powierzchnię nieciągłości: jej kontur określają położenia środka głowicy odpowiadające amplitudzie echa równej połowie maksymalnej amplitudy danej nieciągłości (metoda 6 dB). Badanie prowadzi się przy pierwszym przejściu głowicy, dla wszystkich grubości wyrobu i tylko z jednej strony. Średnica otworu odniesienia zależy od klasy jakości: 11 mm dla klas S0, S1, E0 i E1, 8 mm dla klas S2, E2 i E3, 5 mm dla klas S3 i E4. Przy badaniu głowicą podwójną dla wszystkich jakości używa się wyłącznie otworu o średnicy 5 mm, ponieważ krzywe charakterystyczne dla otworów 8 mm i 11 mm zlewają się z krzywą echa dna.

Zastosowania

• Odbiór blach grubych i innych wyrobów płaskich ze stali niestopowej i stopowej o grubości 6–200 mm
• Kontrola blach przeznaczonych na zbiorniki i konstrukcje spawane — wykrywanie rozwarstwień i pasm wtrąceń przed cięciem i spawaniem
• Badanie stref przykrawędziowych blach, w tym obszarów przewidzianych do spawania (norma dopuszcza badanie obszarów do spawania według szkiców)
• Rozstrzyganie sporów o jakość wewnętrzną wyrobu płaskiego — w razie sporu obowiązuje wyłącznie metoda z tej normy
• Ustalanie w zamówieniu wymaganej klasy jakości korpusu i krawędzi, także różnej dla korpusu i dla krawędzi

Kluczowe parametry

Norma

Numer normy

PN-EN 10160:2001

Tytuł (PL)

Badanie ultradźwiękowe wyrobów stalowych płaskich grubości równej lub większej niż 6 mm (metoda echa)

Title (EN)

Ultrasonic testing of steel flat product of thickness equal or greater than 6 mm (reflection method)

Procedura krok po kroku

1. Ustalenie klas jakości i planu badania

   Z zamówienia odczytać wymaganą klasę jakości korpusu (S0–S3) i krawędzi (E0–E4). Badanie korpusu opiera się na metodach statystycznych, chyba że w zamówieniu ustalono inaczej; po uzgodnieniu przy zamówieniu można przewidzieć skanowanie o określonym pokryciu albo skanowanie całego korpusu, z warunkami zapisanymi w uzgodnieniu.

2. Sprawdzenie stanu powierzchni i sprzężenia

   Ośrodek sprzęgający ma zapewnić właściwy kontakt głowicy z powierzchnią wyrobu. Stan powierzchni musi pozwalać na rozróżnienie co najmniej dwóch kolejnych ech dna, gdy głowicę ustawi się w obszarze wolnym od nieciągłości wewnętrznych. Wyroby płaskie bada się zwykle bez szczególnego przygotowania powierzchni.

3. Dobór głowicy

   Rodzaj głowicy dobrać wg tablicy 1 normy: dla grubości nominalnej wyrobu (lub głębokości strefy nieciągłości) 6 ≤ e < 60 mm — głowica podwójna; dla 60 ≤ e ≤ 200 mm — pojedyncza lub podwójna. Główne wymiary głowic to 10–25 mm średnicy, częstotliwość nominalna 2–5 MHz; przy badaniu automatycznym lub półautomatycznym albo przy silnym tłumieniu wyrobu dopuszczalne są głowice większe i o częstotliwości spoza tego zakresu, o ile spełnione są zasadnicze wymagania normy.

4. Nastawienie aparatury

   Ustawić podstawę czasu tak, aby odległość na ekranie między echem nadawczym a echem dna pozwalała wyraźnie wykryć echo wady między nimi; powinny być widoczne co najmniej dwa echa dna. Moc i wzmocnienie ustawiać łącznie w obszarze zdrowym, nie dającym echa nieciągłości: pierwsze echo dna doprowadzić do największej amplitudy zgodnej z wysokością ekranu w zakresie liniowości przyrządu, zwykle 80–100 % wysokości ekranu.

5. Ustawienie czułości i zakresu na krzywych

   Dla każdego rodzaju głowicy posłużyć się krzywymi: zmian amplitudy echa dna w funkcji grubości wyrobu oraz zmian amplitudy echa otworu płaskodennego w funkcji jego głębokości — dla średnic 11 mm (klasy S0, S1, E0, E1), 8 mm (S2, E2, E3) i 5 mm (S3, E4). Dla wyrobu o danej grubości amplitudę echa dna doprowadza się do wartości z krzywej echa dna, a amplitudę echa nieciągłości porównuje się z krzywą charakterystyczną odpowiadającą wybranej klasie. Uwzględnia się wyłącznie nieciągłości, których echo przewyższa krzywą charakterystyczną. Dno otworu ma być możliwie płaskie, równoległe do powierzchni wprowadzania fali i wolne od wżerów i rys pogarszających odbicie; tolerancja średnicy +5 %.

6. Skanowanie korpusu

   Dla klas S0 i S1 prowadzić ciągłe badanie po liniach siatki o boku 200 mm równoległej do krawędzi wyrobu; dla klas S2 i S3 — po siatce o boku 100 mm. Dopuszczalne są zamiast tego linie równoległe lub oscylacyjne rozłożone równomiernie po powierzchni, dające ten sam stopień kontroli.

7. Skanowanie stref przykrawędziowych

   Zbadać w całości strefę wzdłuż wszystkich czterech krawędzi wyrobu, o szerokości wg tablicy 2: 50 mm dla grubości 6 ≤ e < 50 mm, 75 mm dla 50 ≤ e < 100 mm, 100 mm dla 100 ≤ e ≤ 200 mm. Skanuje się całą powierzchnię stref (albo obszarów przewidzianych do spawania według szkiców), w tych samych warunkach co korpus.

8. Wyznaczenie powierzchni nieciągłości metodą 6 dB

   Dla nieciągłości przewyższających krzywą charakterystyczną wyznaczyć kontur jako położenia środka głowicy, przy których odpowiedź jest równa połowie amplitudy maksymalnej. Opisać nieciągłość prostokątem obejmującym ją w całości: wymiar większy to długość, mniejszy — szerokość, a pole prostokąta to powierzchnia S nieciągłości. Dwie bliskie nieciągłości traktuje się jak jedną o powierzchni równej sumie obu, jeżeli odległość między nimi jest mniejsza lub równa długości mniejszej z nich. Przy badaniu głowicami pojedynczymi w klasach S2 i S3 zamiast wyznaczania powierzchni prowadzi się zliczanie nieciągłości względem krzywych dla otworów 5, 8 i 11 mm.

9. Ocena według kryteriów akceptacji

   Zastosować tablice 3 i 4 dla korpusu (zależnie od rodzaju użytej głowicy) oraz tablicę 5 dla krawędzi. Dla głowic podwójnych i grubości poniżej 60 mm nieciągłość pojedyncza jest niedopuszczalna, gdy: S > 5000 mm² (S0), S > 1000 mm² (S1), S > 100 mm² (S2), S > 50 mm² (S3). Skupiska ocenia się w najgęściej obsadzonym kwadracie 1 m × 1 m: dla S0 nie więcej niż 20 nieciągłości o powierzchni 1000 < S < 5000 mm², dla S1 nie więcej niż 15 o powierzchni 100 < S < 1000 mm², dla S2 nie więcej niż 10 o powierzchni 50 < S < 100 mm², dla S3 nie więcej niż 10 o powierzchni 20 < S < 50 mm². Dla stref przykrawędziowych (tablica 5) dopuszczalne wymiary i liczby na 1 m długości wynoszą: E0 — Lmax 100 mm, Smax 2000 mm², Lmin 50 mm, 6 sztuk; E1 — 50 mm, 1000 mm², 25 mm, 5 sztuk; E2 — 40 mm, 500 mm², 20 mm, 4 sztuki; E3 — 30 mm, 100 mm², 15 mm, 3 sztuki; E4 — 20 mm, 50 mm², 10 mm, 2 sztuki.

10. Sprawozdanie z badania

    Na żądanie wytwórca przedstawia sprawozdanie zawierające co najmniej: powołanie na tę normę europejską; dane wyrobu (gatunek, stan obróbki cieplnej, stan powierzchni, wymiary); charakterystykę głowicy (rodzaj, wymiary, częstotliwość) i aparatury; warunki wykonania (ośrodek sprzęgający, skanowanie, zastosowana metoda wyznaczania powierzchni, nastawienie aparatury); wyniki badania; wykaz punktów szczególnych będących przedmiotem odrębnych uzgodnień; datę sprawozdania.

Wymagany sprzęt i aparatura

Bezpieczeństwo i higiena pracy (BHP)

• Badanie prowadzi wykwalifikowany personel pod odpowiedzialnością osoby certyfikowanej na 3. stopień zgodnie z EN 473 (norma powołuje EN 473; dziś kwalifikacja i certyfikacja personelu NDT jest prowadzona wg ISO 9712).
• Sprawdzenie aparatury wykonuje się zgodnie z odpowiednimi normami krajowymi, a nastawienie układu pomiarowego kontroluje się co najmniej raz na 8 godzin — pominięcie tej kontroli unieważnia wyniki z całej zmiany.
• Metoda jest bezpieczna dla operatora (brak promieniowania jonizującego), ale prowadzi się ją zwykle na wydziale produkcyjnym lub u dostawcy — obowiązują tam zasady bezpieczeństwa ruchu zakładu, w tym przy przemieszczaniu ciężkich blach.
• Przy badaniu ze sprzężeniem wodnym i przy technikach zanurzeniowych trzeba liczyć się z zagrożeniami elektrycznymi i śliską powierzchnią stanowiska.
• Jeżeli badanie ma się odbyć w obecności kupującego lub jego przedstawiciela, należy podjąć wszelkie kroki, aby nie zakłócić procesu produkcyjnego.

Najczęstsze pytania