Defektoskopia ultradźwiękowa

Defektoskopia - technika wykrywania powierzchniowych i wewnętrznych wad materiałów (np. rys, pęknięć, pęcherzy, rzadzizn), stosowana w przemyśle do badania odlewów i różnych wyrobów z metalu, stopów, mas plastycznych, ceramicznych itp [Słownik wyrazów obcych, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa, 1996, s. 208]

Defektoskopia ultradźwiękowa

• defektoskopia wykorzystująca zależność rozchodzenia się ultradźwięków od rodzaju materiału [Leksykon naukowo - techniczny, Wydawnictwo Naukowo - Techniczne, Warszawa, 1984, s. 138]
• nieniszcząca metoda wykrywania wad w przedmiotach [Duda I., Słownik Pojęć Towaroznawczych, Akademia Ekonomiczna w Krakowie, Kraków, 1994, s. 42].
• za pomocą ultradźwięków można stwierdzić wystąpienie wady w przypadku, gdy jej średnica jest większa od polowy długości fali. Im mniejsza jest więc poszukiwana wada, tym krótsza musi być długość fali i większa jej częstotliwość [Domke W., Vademecum Materiałoznawstwa, Wydawnictwo Naukowo - Techniczne, Warszawa, 1982, s. 325-326]

Metody defektoskopii ultradźwiękowej

Metody defektoskopii ultradźwiękowej dzielimy zwykle na metody echa, cienia i rezonansu. Podział ten, ogólnie przyjęty we wszystkich krajach, ma poważne uzasadnienie praktyczne ze względu na stosowaną aparaturę i ze względu na różne możliwości wykrywania wad tymi metodami [Filipczyński L., Pawłowski Z., Wehr J., Ultradźwiękowe Metody Badań Materiałów, Wydawnictwo Naukowo - Techniczne, Warszawa, 1963, s. 49]

1. Metoda echa

polega na wysyłaniu przez głowicę (pobudzoną przez odpowiednią aparaturę) krótkich impulsów fal ultradźwiękowych. Impulsy te po odbiciu od wady materiału wracają z powrotem do głowicy. Powrót impulsów odbitych, czyli echo wady materiałowej, zostaje zaabsorbowany za pomocą specjalnej aparatury (defektoskopu ultradźwiękowego), najczęściej na ekranie oscylografu. Zamiast jednej głowicy, która spełnia jednocześnie role głowicy nadawczej i odbiorczej, można również stosować umieszczone obok siebie dwie oddzielne głowice - nadawczą i odbiorczą. Metoda ta jest zwykle stosowana w defektoskopii spoin konstrukcji metalowych [Encyklopedia Techniki - Materiałoznawstwo, Wydawnictwo Naukowo - Techniczne, Warszawa, 1969, s. 35]

2. Metoda cienia

polega na użyciu dwóch głowic umieszczonych naprzeciwko siebie. Jedna z nich wysyła fale ultradźwiękowe, a druga je odbiera. Wady w materiale powodują osłabienie amplitudy fali ultradźwiękowej dochodzącej do głowicy odbiorczej. Do rejestracji używa się oscylografu lub wskaźnika wychyłowego. Metoda ta nie pozwala na określenie położenia wady na prostej łączącej głowice [Encyklopedia Techniki - Materiałoznawstwo, Wydawnictwo Naukowo - Techniczne, Warszawa, 1969, s. 35]

3. Metoda rezonansu

polega na wytworzeniu w badanym materiale fali stojącej (powstającej w wyniku interferencji fal padających i odbitych). Rezonans występuje wówczas, gdy grubość materiału jest całkowitą wielokrotnością połowy długości fali ultradźwiękowej. Wystąpienie rezonansu rejestruje się sygnałami akustycznymi albo na ekranie oscylografu, którego podstawa czasu jest wyskalowana w jednostkach częstości drgań fal ultradźwiękowych. Metoda ta znajduje zastosowanie np. przy wstępnym badaniu materiału na rozwarstwianie.[Encyklopedia Techniki - Materiałoznawstwo, Wydawnictwo Naukowo - Techniczne, Warszawa, 1969, s. 35]

Zalety defektoskopii ultradźwiękowej jako metody wykrywania wad materiałów

Defektoskopia ultradźwiękowa jest jedną z najważniejszych i najbardziej wszechstronnych metod wykrywania wad materiałów. Jej głównymi zaletami są:

• Wysoka precyzja: Defektoskopia ultradźwiękowa umożliwia dokładne określenie lokalizacji, rozmiaru i charakterystyki wad materiałowych. Dzięki temu można szybko i skutecznie ocenić stan techniczny badanego obiektu.
• Szybkość: Metoda ta pozwala na szybkie przeskanowanie dużych powierzchni i wykrycie ewentualnych wad w krótkim czasie. Jest to szczególnie ważne w przypadku produkcji masowej.
• Nieniszcząca: Defektoskopia ultradźwiękowa jest nieinwazyjną metodą, co oznacza, że nie powoduje uszkodzeń ani deformacji badanych materiałów. Dzięki temu można dokonywać kontroli jakości bez ryzyka uszkodzenia lub zniszczenia badanego obiektu.
• Wielozadaniowość: Defektoskopia ultradźwiękowa może być stosowana do badania różnych rodzajów materiałów, takich jak metale, ceramika, tworzywa sztuczne, a także kompozyty. Jest to niezwykle przydatne w różnych dziedzinach przemysłu.

Ograniczenia defektoskopii ultradźwiękowej związane z rodzajem materiału

Podczas wykonywania defektoskopii ultradźwiękowej należy wziąć pod uwagę rodzaj badanego materiału. Ograniczenia związane z rodzajem materiału mogą obejmować:

• Przewodnictwo materiału: Defektoskopia ultradźwiękowa działa na zasadzie propagacji fali ultradźwiękowej przez materiał. Dlatego materiały o niskim przewodnictwie, takie jak tworzywa sztuczne, mogą być trudniejsze do badania za pomocą tej metody.
• Grubość materiału: Grubość badanego materiału może wpływać na skuteczność defektoskopii ultradźwiękowej. Bardzo cienkie lub bardzo grube materiały mogą generować zakłócenia w obrazach ultradźwiękowych, co utrudnia dokładną analizę.
• Struktura materiału: Materiały o złożonej strukturze, takie jak kompozyty, mogą generować zakłócenia w obrazach ultradźwiękowych. W takich przypadkach konieczne może być zastosowanie zaawansowanych technik i technologii.

Ograniczenia dotyczące rozmiaru wykrywanych wad w defektoskopii ultradźwiękowej zależą od wielu czynników, takich jak rodzaj badanego materiału, czułość używanego urządzenia oraz techniki i parametry pomiarowe. Ogólnie rzecz biorąc, defektoskopia ultradźwiękowa jest najskuteczniejsza w wykrywaniu większych wad, takich jak pęknięcia, ubytki czy nierówności powierzchni.

Jednak rozwój technologii i technik defektoskopii ultradźwiękowej umożliwia wykrywanie coraz mniejszych wad. Dzięki zastosowaniu zaawansowanych metod, takich jak defektoskopia wielofalowa czy defektoskopia fazowa, można osiągnąć znacznie większą czułość i precyzję w wykrywaniu małych defektów.

Zastosowanie defektoskopii ultradźwiękowej w różnych dziedzinach przemysłu

Defektoskopia ultradźwiękowa jest niezwykle ważnym narzędziem w przemyśle metalurgicznym. Główne zastosowania tej metody w tej dziedzinie obejmują:

• Wykrywanie pęknięć: Defektoskopia ultradźwiękowa pozwala na precyzyjne wykrywanie pęknięć w metalach. Jest to szczególnie ważne w przypadku konstrukcji stalowych, gdzie pęknięcia mogą prowadzić do katastrofalnych skutków.
• Wykrywanie nierówności powierzchni: Metoda ta umożliwia również wykrywanie nierówności powierzchni metalowych, takich jak wgniecenia czy uszkodzenia spowodowane korozją. Dzięki temu można szybko i skutecznie ocenić stan techniczny metalowych elementów.
• Kontrola jakości spawów: Defektoskopia ultradźwiękowa jest szeroko stosowana do kontroli jakości spawów. Pozwala to na wykrywanie ewentualnych wad spawalniczych, takich jak pęknięcia, nierówności czy niedostateczne złączenia.
• Wykrywanie korozji: Defektoskopia ultradźwiękowa umożliwia wykrywanie korozji w rurociągach, zbiornikach czy konstrukcjach metalowych. Jest to niezwykle ważne dla zapewnienia bezpieczeństwa pracy i uniknięcia ewentualnych awarii.
• Kontrola grubości ścianek: Metoda ta pozwala również na kontrolę grubości ścianek rurociągów czy zbiorników. Dzięki temu można szybko i skutecznie ocenić stan techniczny tych elementów i podjąć odpowiednie działania zapobiegawcze.
• Wykrywanie wycieków: Defektoskopia ultradźwiękowa jest również stosowana do wykrywania wycieków w instalacjach petrochemicznych. Dzięki temu można szybko reagować na ewentualne problemy i minimalizować straty.

W przemyśle lotniczym defektoskopia ultradźwiękowa jest niezwykle ważnym narzędziem do kontroli jakości i bezpieczeństwa konstrukcji lotniczych. Główne zastosowania tej metody w tej dziedzinie obejmują:

• Kontrola jakości spawów: Defektoskopia ultradźwiękowa jest szeroko stosowana do kontroli jakości spawów w konstrukcjach lotniczych. Pozwala to na wykrywanie ewentualnych wad spawalniczych, takich jak pęknięcia czy nierówności.
• Wykrywanie wad strukturalnych: Metoda ta umożliwia również wykrywanie wad strukturalnych, takich jak pęknięcia czy nierówności powierzchni. Jest to szczególnie ważne dla zapewnienia bezpieczeństwa lotów i uniknięcia ewentualnych katastrof.
• Kontrola grubości materiałów: Defektoskopia ultradźwiękowa jest stosowana do kontroli grubości materiałów w konstrukcjach lotniczych. Dzięki temu można ocenić stan techniczny elementów i podjąć odpowiednie działania zapobiegawcze.

Korzyści z zastosowania defektoskopii ultradźwiękowej

Główne korzyści z zastosowania defektoskopii ultradźwiękowej w różnych dziedzinach przemysłu obejmują:

• Bezpieczeństwo: Defektoskopia ultradźwiękowa umożliwia wykrywanie wad i uszkodzeń w materiale, co pozwala uniknąć potencjalnych zagrożeń dla bezpieczeństwa i minimalizować ryzyko awarii.
• Oszczędność czasu i kosztów: Metoda ta pozwala na szybkie przeskanowanie dużych powierzchni i wykrywanie ewentualnych wad w krótkim czasie. Dzięki temu można skutecznie ocenić stan techniczny badanego obiektu i podjąć odpowiednie działania naprawcze, minimalizując koszty i czas przestoju.
• Poprawa jakości: Defektoskopia ultradźwiękowa umożliwia dokładne określenie lokalizacji, rozmiaru i charakterystyki wad materiałowych. Dzięki temu można podejmować skuteczne działania naprawcze i poprawić jakość badanych elementów.

Defektoskopia ultradźwiękowa — artykuły polecane

Refraktometria — Pobieranie próby — Badania termostatowe — Przędzina — Kwasowość — Próba (Towaroznawstwo) — Skala porządkowa — Galwanizacja — Inkrustacja

Bibliografia

• Czerni S. (red.) (1984), Leksykon naukowo-techniczny, Wydawnictwo Naukowo-Techniczne, Warszawa
• Domke W. (1982), Vademecum Materiałoznawstwa, Wydawnictwo Naukowo-Techniczne, Warszawa
• Filipczyński L., Pawłowski Z., Wehr J. (1963), Ultradźwiękowe Metody Badań Materiałów, Wydawnictwo Naukowo-Techniczne, Warszawa
• Tokarski J. (red.) (1980), Słownik Wyrazów Obcych PWN, PWN, Warszawa
• Zienkowicz J. i in. (red.) (1979), Encyklopedia technik. Materiałoznawstwo, Wydawnictwo Naukowo- Techniczne, Warszawa

Autor: Justyna Pawlik