of 195 /195
See discussions, stats, and author profiles for this publication at: https://www.researchgate.net/publication/316473690 ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II -- defektoskopija Book · January 2012 CITATIONS 2 READS 3,888 2 authors: Some of the authors of this publication are also working on these related projects: Control roadworthiness and risk management in the exploitation of vehicles View project Osvajanje proizvodnje i karakterizacija kamene vune na bazi supstitucije prirodnih sirovina sa visokopećnom troskom View project Mirsada Oruc University of Zenica 198 PUBLICATIONS 103 CITATIONS SEE PROFILE Raza Sunulahpašić University of Zenica 48 PUBLICATIONS 36 CITATIONS SEE PROFILE All content following this page was uploaded by Mirsada Oruc on 09 June 2017. The user has requested enhancement of the downloaded file.

ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

  • Upload
    others

  • View
    7

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

See discussions, stats, and author profiles for this publication at: https://www.researchgate.net/publication/316473690

ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II -- defektoskopija

Book · January 2012

CITATIONS

2READS

3,888

2 authors:

Some of the authors of this publication are also working on these related projects:

Control roadworthiness and risk management in the exploitation of vehicles View project

Osvajanje proizvodnje i karakterizacija kamene vune na bazi supstitucije prirodnih sirovina sa visokopećnom troskom View project

Mirsada Oruc

University of Zenica

198 PUBLICATIONS   103 CITATIONS   

SEE PROFILE

Raza Sunulahpašić

University of Zenica

48 PUBLICATIONS   36 CITATIONS   

SEE PROFILE

All content following this page was uploaded by Mirsada Oruc on 09 June 2017.

The user has requested enhancement of the downloaded file.

Page 2: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

UNIVERZITET U ZENICI

FAKULTET ZA METALURGIJU I MATERIJALE ZENICA

Dr. Mirsada Oruč Dr. Raza Sunulahpašić

ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II

– DEFEKTOSKOPIJA –

Zenica, 2012.

Page 3: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

Autori: Dr. Mirsada Oruč Dr. Raza Sunulahpašić Naslov: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA – Izdavač: Univerzitet u Zenici Fakultet za metalurgiju i materijale Zenica prof.dr. Sulejman Muhamedagić, dekan Recenzenti: Prof.dr.sc. Ivan Vitez, redovni profesor u trajnom zvanju

Strojarskog fakulteta u Slavonskom Brodu Sveučilišta u Osijeku

Doc. dr. sc. Samir Lemeš, docent Mašinskog fakulteta Univerziteta u Zenici

Lektor: Dijana Hasanica, prof. ------------------------------------------------------------------------------------------- CIP ‐ Katalogizacija u publikaciji Nacionalna i univerzitetska biblioteka Bosne i Hercegovine, Sarajevo  669.018:620.19(075.8)  ORUČ, Mirsada    Ispitivanje metalnih materijala 2.              Defektoskopija / Mirsada Oruč, Raza Sunulahpašić.  ‐ Zenica : Univerzitet, Fakultet za metalurgiju i  materijale, 2012. ‐ 180 str. : ilustr. ; 26 cm  Bibliografija: str. 178‐180.  ISBN 978‐9958‐785‐25‐2 1. Sunulahpašić, Raza COBISS.BH‐ID 19485958 ------------------------------------------------------------------------------------------- Naučno-nastavno vijeće Fakulteta za metalurgiju i materijale u Zenici odobrilo je izradu ovog udžbenika Odlukom broj 02-200-501-0790/11 od 13.10.2011. godine. Senat Univerziteta u Zenici je Odlukom broj 01-108-313-1634/12 od 30.05.2012. godine dao saglasnost za izdavanje univerzitetskog izdanja udžbenika ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA – autora prof.dr.sc. Mirsade Oruč i doc.dr.sc. Raze Sunulahpašić, te tako ima pravo na znak Univerziteta i na natpis („Univerzitet u Zenici“).

Page 4: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

UNIVERZITET U ZENICI

FAKULTET ZA METALURGIJU I MATERIJALE ZENICA

Dr. Mirsada Oruč Dr. Raza Sunulahpašić

ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II

– DEFEKTOSKOPIJA –

Zenica, 2012.

Page 5: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA
Page 6: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

Uz saglasnost koautora ovu knjigu posvećujem

mojim roditeljima Omeru i Raziji

Mirsada

Page 7: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA
Page 8: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

PREDGOVOR

Ovaj udžbenik obuhvata NDT (Non-Destructive Testing) kontrolu, tj. kontrolu ili ispitivanje bez razaranja, koja se često pojavljuje i pod nazivom defektoskopija. Ispitivanja se provode s ciljem lociranja i karakterizacije materijala i eventualnih grešaka. Ova ispitivanja se provode bez promjene funkcionalnosti predmeta koji se ispituje, tj. ispitivanja se obavljaju tako da proizvodi i materijali ne budu oštećeni. Generalno, NDT se odnosi na industrijska ispitivanja neživih objekata jer je tehnologija koja koristi NDT slična medicinskoj tehnologiji. Postoji takođe i naziv NDE (Non-Destructive Evaluation), tj. vrednovanje bez razaranja koje označava mjerenja koja su kvantitativna. Metoda NDE neće samo locirati defekt, već će dati i njegovu veličinu, oblik, mjesto itd. NDE se koristi za određivanje osobina materijala, kao što je zatezna čvrstoća, deformabilnost, anizotropija itd., što nije predmet ovog udžbenika. Ovaj udžbenik daje prikaz najčešće korištenih ispitivanja bez razaranja u industriji i praksi i namijenjen je studentima Fakulteta za metalurgiju i materijale, Mašinskog fakulteta i drugih tehničkih fakulteta. Udžbenik daje pregled najvažnijih metoda ispitivanja bez razaranja kao i uslove, pogodnost i upotrebljivost za ispitivanja uglavnom metalnih materijala i proizvoda, te ga mogu koristiti i inžinjeri kao pomoć u obavljanju zahtjevnih poslova kontrole, posebno u području metalne industrije.

Autori

Page 9: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA
Page 10: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

UVOD Sve metode kontrole bez razaranja nazivaju se defektoskopijom, koja predstavlja fizičku metodu kontrole kvaliteta materijala i proizvoda.

Kontrola bez razaranja (defektoskopija) je skup metoda za pronalaženje skrivenih grešaka u materijalu (nastalih pri proizvodnji osnovnog materijala, pri izradi dijelova ili sklopova, kao posljedica projektnih elemenata, uslova eksploatacije, itd.) na takav način da ispitani materijali, dijelovi strojeva i uređaji nakon pregleda ostaju neoštećeni i mogu, ako u njima nisu otkrivene nedopuštene greške, biti stavljeni u normalnu eksploataciju. Pod pojmom greška podrazumijevaju se sve nepravilnosti, odnosno prekidnosti strukture materijala, površinske ili volumenske, koje su veće od parametara zadanih kriterijem prihvatljivosti [1].

Glavni cilj kontrole bez razaranja je utvrditi postojanje nepravilnosti u materijalu ili izmjeriti određene fizičke veličine materijala u svrhu karakterizacije materijala ispitnog objekta [2].

Osnovni zadaci kontrole su: osigurati pouzdanost proizvoda i jednolikost kvaliteta; spriječiti nesreće, materijalne i ljudske gubitke; smanjiti proizvodne troškove pravovremenim detektiranjem neispravnih dijelova i omogućiti uvođenje novih materijala i tehnoloških procesa u cilju postizanja jeftinijeg i sigurnijeg proizvoda. Mjerenje dimenzija i položaja grešaka u vrlo kratkom vremenskom periodu na konstrukcijama i dijelovima opreme prije i za vrijeme rada je glavni cilj kontrole.

Metode defektoskopije su normalna potreba u skoro svim tipovima proizvodnje i predstavljaju obično jednu od faza u tehnološkom procesu izrade. Laboratoriji za tu kontrolu uz laboratorije za mehanička ispitivanja materijala gotovo redovno predstavljaju centralna mjesta za kontrolu kvaliteta proizvoda [1].

Takođe se smanjuju i troškovi ispitivanja jer se ispitivani dijelovi ne razaraju, pa se u slučaju pozitivnog rezultata ispitivanja, ti dijelovi mogu ugraditi u konačnu konstrukciju i eksploatisati.

U ovisnosti od fizičkih principa defektoskopija se dijeli na nekoliko osnovnih vrsta: radijaciona, ultrazvučna, magnetna, vrtložno-strujna, penetraciona i vizuelna [3].

Svaka vrsta defektoskopije ujedinjuje nekoliko metoda kontrole bez razaranja.

Ni jedna od ovih metoda nije univerzalna i ne zadovoljava u potpunosti sve zahtjeve. Svaka metoda ima oblast primjene i dijapazon u kojem pokazuje najveću efikasnost.

1

Page 11: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

1. HISTORIJAT Ispitivanje materijala bez razaranja nije novijeg datuma. U razvoju civilizacije još od ranih početaka, čovjek je nastojao da se kritički osvrne na svoj i tuđi rad i svoja djela je posmatrao, što predstavlja vizuelnu kontrolu, dodirom ruke utvrđivao je hrapavost na predmetu, te eventualnu pojavu pukotina. Savremeno shvatanje metoda ispitivanja bez razaranja i njihova svestrana primjena dolazi do izražaja razvojem elektronike.

Među najstarije metode spadaju magnetne metode. Još 1868. godine su u Engleskoj izvođeni pokušaji da se pukotine na topovskim cijevima otkrivaju i utvrđuju pomoću metalnih opiljaka i kompasa. Poznata su istraživanja Főrstera u sferi magnetnog rasipnog polja i vrtložnih struja.

Röntgen je 1895. godine kao usputni rezultat, dok je istraživao prolaznost elektrona kroz razrijeđen prostor, otkrio rendgenske zrake i utvrdio na komadu cinka zamotanom u fotografski papir i ozračenom ovim zracima prisustvo defekata.

Međutim, tehnička primjena x-zraka za otkrivanje grešaka je nastupila tek 1913. godine, otkrivanjem rendgenskih cijevi sa žarnim katodama.

Bequerel je 1896. godine otkrio zračenje uranovih soli.

Poslije njega Pierre i Marie Curie su utvrdili da pojedini izotopi zrače γ − zracima.

Među prvim pokušajima da se koriste prirodni radioizotopi za otkrivanje grešaka korišten je 1 g radija na turbinskim osovinama.

Tek pronalaskom vještačkih radio-izotopa došlo je do svestranije primjene ove metode u cilju otkrivanja grešaka. Kod rendgenskih cijevi jačina x-zraka ovisi od napona između katode i anode. Za povećanje jačine x-zraka, odnosno napona morali su se koristiti veliki transformatori, tako da su rendgenske cijevi velike voltaže bile glomazne i nepraktične za transport. Tada su se počeli koristiti akceleratori, gdje se za ubrzanje elektrona koristilo promjenljivo magnetno polje. Ove sprave su nazvane betatroni.

Godine 1928. Sokolow je utvrdio da pukotine i druge nehomogenosti prigušuju ili reflektuju ultrazvučne talase, te je utvrdio da je moguće koristiti ultrazvuk za otkrivanje grešaka u materijalu. Godine 1937. konstruisao je ultrazvučni aparat [4]. Najprije je korištena metoda prozvučavanja, a kasnije metoda odjeka.

Mnogi kasniji autori su dali svoj doprinos ultrazvučnim metodama i tehnikama, a osobito Krautkrämer.

2

Page 12: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

Pred II svjetski rat su se počele koristiti tečnosti sa velikom sposobnosti penetracije za otkrivanje površinskih grešaka.

U posljednje vrijeme osvojene su nove metode ispitivanja bez razaranja kao: akustična emisija, x-tomografija, termografija, akustična mikroskopija itd. Osnovni zadatak defektoskopije je:

− osigurati pouzdanost proizvoda i jednak kvalitet po cijelom volumenu, − spriječiti havarije redovnom kontrolom proizvoda u eksploataciji, − smanjiti proizvodne troškove u eksploataciji pravovremenim odvajanjem

neispravnih dijelova, − omogućiti uvođenje novih materijala i tehnoloških procesa u cilju

postizanja jeftinijeg i sigurnijeg proizvoda.

3

Page 13: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

2. GREŠKE U MATERIJALIMA Greške koje se mogu javiti kod ispitivanja metalnih materijala mogu biti: pojedinačne, raspoređene u ograničenim zonama i ravnomjerno raspoređene po čitavom unutrašnjem presjeku ili površini. 2.1. Registracija grešaka Registracija grešaka može biti:

− direktna (kod magnetne kontrole gdje je moguće vidjeti indikaciju na samom predmetu),

− indirektna (kod ultrazvučnog ispitivanja preko reflektograma ili kod radiografskog ispitivanja preko radiograma).

Koja će se metoda koristiti za ispitivanje nekog predmeta ovisi od više elemenata kao što su:

− vrsta materijala koji se ispituje (feromagnetni ili ne, sivi liv, čelik), − konfiguracija i složenost oblika, − dimenzija i veličina, − greške koje se očekuju.

Iz ovoga proizilazi da je potrebno u cilju pravilne interpretacije nalaza i identifikacije grešaka, osim poznavanja metoda ispitivanja i njihovih karakteristika, poznavati i tehnologiju izrade i prerade predmeta koji se ispituju, a u cilju očekivanih grešaka. Ove metode ispitivanja bez razaranja našle su primjenu ne samo u tehnici nego i u medicini, muzici, rudarstvu, vazduhoplovstvu, autoindustriji... 2.2. Vrste grešaka Greške u materijalu prema raznim autorima se mogu podijeliti na više načina. Najvažnija podjela grešaka je na greške u gotovim proizvodima i greške u livenim proizvodima. Prema nastanku greške se dijele na greške[5]:

1. topljenja i livenja, 2. plastične deformacije, 3. termičke obrade, 4. mehaničke obrade, 5. montaže i zavarivanja,

4

Page 14: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

6. uskladištenja, 7. eksploatacije.

1. Greške topljenja i livenja su: − odstupanje od zadanog sastava, − uključci, − lunkeri, − poroznost, − plinski mjehuri, − likvacije, − vruće pukotine, − hladne pukotine.

2. Greške plastične deformacije su: − površinske i unutrašnje pukotine, − dvoplatnost, − prevaljanost i udubine, − risevi, − raznostijenost, − flokne.

3. Greške termičke obrade su: − pregrijanost, − neravnomjerna struktura, − termičke pukotine, − neodgovarajuća debljina zakaljenog sloja, − razugljenisanost, − vodikove pukotine.

4. Greške mehaničke obrade su: − inicijalne pukotine od mehaničke obrade, − pregrijavanje uslijed brušenja ili rezanja.

5. Greške montaže i zavarivanja su: − mehaničke greške od transporta, − pukotine u zavaru, − unutrašnja naprezanja u zavaru i zoni uticaja toplote, − neprovarenost.

6. Greške uskladištenja su: − mehanička oštećenja, − površinska korozija, − interkristalna korozija.

5

Page 15: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

7. Greške eksploatacije su: − zamor materijala, − puzanje, − korozija.

Kako će se greške ponašati kod eksploatacije mašinskog dijela ili konstrukcije s defektom ovisi o: materijalu, samoj greški i uslovima eksploatacije. Stepen opasnosti defekta ovisi o:

− samoj greški, − prisutnosti greške u zoni koncentracije naprezanja, − veličine i položaja greške, − namjeni proizvoda.

Posebno je važna skupina grešaka koje se odnose na zavare i zavarene proizvode.

Kod odlivaka ili grešaka tehnološkog procesa proizvodnje, najčešće vrste grešaka su [4, 6]:

− izrasline nepravilnog oblika, − pukotine (vruće), − pukotine (hladne), − gasni mjehurovi, − prekid mase odlivka (potpun ili djelimičan), − nepotpun odlivak, − nemetalni uključci, − površinske greške, − neodgovarajuće mjere i oblik, − deformacija oblika, − odstupanje od hemijskog sastava, − prelivi (kore), − primarni lunker, − sekundarni lunker, − segregacije (dendritne, blokovske), − međukristalne pukotine, − poroznost, − pahuljice, itd.

Greške plastične prerade i termičke obrade su: − pukotine (površinske, unutrašnje), − grubozrnata struktura,

6

Page 16: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

− pregrijev, − spaljenost materijala, − neodgovarajuća kristalna struktura, − termičke pukotine, − neodgovarajuća debljina zakaljenog sloja, − mikropukotine, − razugljeničenje, − naugljeničenje itd.

Registracija grešaka može biti: direktna kod magnetnih metoda gdje je moguće na samom predmetu vidjeti indikaciju i indirektna (ultrazvuk, rendgen itd.)

7

Page 17: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

3. METODE ISPITIVANJA BEZ RAZARANJA Metode ispitivanja materijala sa razaranjem zahtijevaju posebnu pripremu uzorka. Za vrijeme ispitivanja materijal se teško ošteti, tako da se mjerenja ne mogu ponoviti. Ove metode ne daju pravu sliku o mehaničkoj otpornosti cjelokupne količine ispitivanog materijala već samo dijelova odakle je uzet uzorak. Materijal može da bude porozan, da ima šupljine, strane primjese i dr. Sve te greške znatno utiču na mehaničke osobine materijala, a ne mogu da se otkriju metodama ispitivanja razaranjem.

Uvođenjem metoda ispitivanja bez razaranja moguće je imati uvid u kvalitet materijala, ili cijelih konstrukcija i mašina bez njihovog razaranja. Ove metode omogućavaju ispitivanje i kontrolu finalnih proizvoda, a da pri tome oni ne pretrpe bilo kakva oštećenja. Rezultati i jednih i drugih metoda se dopunjuju i daju pravu sliku o kvalitetu ispitivanog materijala. Takođe se smanjuju i troškovi ispitivanja jer se ispitivani dijelovi ne razaraju, pa u slučaju pozitivnog rezultata ispitivanja ti dijelovi mogu da se ugrade u konačnu konstrukciju i da se eksploatišu [7].

Metode ispitivanja bez razaranja su se naslonile na fizičke zakone elektromagnetnih i mehaničkih talasa, indukovanje i otpor električne struje, efekte magnetnih polja, sposobnost penetracije nekih tečnosti kroz uske prostore, itd.

Postoje razne podjele ovih metoda, prema osnovnom principu rada, vrsti grešaka koje se otkrivaju, fazi ispitivanja u tehnološkom procesu proizvodnje ili korištenja, itd. [4].

Budući da se metode kontrole bez razaranja temelje na interakciji materijala i unesene energije ili sredstva s kojim je materijal doveden u kontakt, uobičajena je slijedeća podjela nerazornih* metoda [1]:

− optičke metode, − zvučne i ultrazvučne metode, − elektro i/ili magnetne metode, − radijacione metode, − penetrantske metode, − kapilarne metode, − toplotne metode, − ostale metode; često kombinacija navedenih.

* Nerazorne metode – naziv za metode bez razaranja koji je takođe u upotrebi (NDT – Non Destructive Testing)

8

Page 18: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

Unutar svake od ovih skupina slijedi dalja podjela. Najčešće se unutar metode razlikuju podmetode ili tehnike, ovisno o kontrolisanom, mjerenom ili traženom objektu, prvom parametru kojim se prati objekat, a također i ovisno o načinu praćenja indikacija.

Podjela metoda, te s njom u vezi nazivi metoda ili tehnika unutar pojedine metode kontrole raširena u praksi, često je neprikladna. Razlog tome je relativno brzo prihvaćanje i potvrđivanje u primjeni pa je svako uvođenje novih naziva teško prihvatljivo, a sistematizacija metoda prema sadašnjim nazivima teško provediva, tim više što neke metode imaju više naziva. Prema drugim autorima podjela je drugačija prema nazivima pojedinih metoda ili grupama metoda. Prema literaturi [7] podjela metoda bez razaranja je slijedeća:

− magnetna defektoskopija,

− luminiscentna defektoskopija,

− rendgenska defektoskopija,

− defektoskopija γ-zracima,

− ultrazvučna defektoskopija,

− defektoskopija penetracijom boje,

− defektoskopija električnim otporom,

− defektoskopija isticanjem.

Podjela ovih metoda prema drugim autorima [8] data je u tabeli 1. Podjela metoda bez razaranja koju je predložio Britanski Institut za ispitivanje bez razaranja (British Institute of Non-Destructive Testing) data je u tabeli 2. Priložena podjela metoda ispitivanja bez razaranja sadrži u sebi i podjelu prema principima fizičkih osnova rada metode, a takođe u određenoj mjeri, i prema namjeni u praktičnoj aplikaciji. Ova podjela se može numerisati i povezati sa odgovarajućim slovnim oznakama, što omogućuje preglednije praćenje primjene i mogućnosti pojedinih metoda i njihovu kompjutersku obradu [4].

9

Page 19: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

Tabela 1. Metode i tehnike ispitivanja bez razaranja [8] Načelo Ispitna struktura Metoda Tehnike

x i γ zračenje RT

radiografska (radijacijska)

radiografija, radioskopija, gamagrafija, XRD, XRF

vidljivi dio spektra

VT vizuelna direktna, RVI

IR valovi IR termografska termovizija, lock-in termografija

mikrotalasi GPR radarska -----------

niskofrekventna polja

ET (EC, vrtložne

struje) RFEC, ACPD, ACFM, ...

Elektromagnetni talasi

magnetno polje MT magnetna

magnetnim česticama, MFL, Barkhausen

ultrazvučni talasi UT ultrazvučna

tehnike odjeka (PE), difrakcije (TOFD),....

Elastični talasi akustični talasi AC, AE

akustična akustična emisija, Impact

Echo (IE)

penetrant (kapilarni efekt)

PT penetrantska ovisno o vrsti penetranta

Kontakt inertni plin

(propusnost)

LT ispitivanje

propusnosti vakuum, helij

Može se uočiti da se određene metode, prema svojim mogućnostima, preklapaju, a također, pojedine metode ispitivanja su međusobno komplementarne, tj. međusobno se nadopunjuju. U osnovi teži se ka tome da se izvrši optimalno ispitivanje, ostvari potreban uvid u kvalitet predmeta koji se ispituje, u skladu sa zahtjevima važećih propisa i uslova prijema komponenti ili složenih mašinskih sistema, uz što brži, lakši, bezopasniji i jeftiniji rad [4]. Prema literaturi [4] najčešće u praksi se primjenjuju: akustična emisija, akustična metoda, mjerenje debljine prevlaka i slojeva, ispitivanje tečnim penetrantima, električne metode, radiografija, optička metrologija i holografija.

10

Page 20: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

Tabela 2. Metode ispitivanja bez razaranja [4] Redni broj VRSTA METODE I NAMJENA

1. Metoda akustične emisije 2. Akustična metoda 3. Mjerenje debljine prevlaka i slojeva 4. Električne metode (uključujući vrtložne struje) 5. Ispitivanje propuštanjem 6. Ispitivanje tečnim penetrantima 7. Metoda rasipanja magnetnog fluksa 8. Ispitivanje magnetnim česticama 9. Neutronska radiografija 10. Optička metrologija i holografija 11. Praćenje stanja postrojenja (Monitoring) 12. Elektro otporna metoda 13. Radiografija (uključujući visokoselektivnu radiometriju i x-tomografiju) 14. Mjerenje napona 15. Radioskopija 16. Termografija 17. Ultrazvučno ispitivanje 18. Mjerenje debljine ultrazvukom 19. Vizuelna kontrola 20. Druge metode 3.1. Obučenost osoblja Stručnosti osoblja u kontroli bez razaranja obraća se posebna pažnja zbog velike odgovornosti ispitivača, a obavezno provjeravanje i potvrđivanje znanja propisano je, te se provodi u skladu s odgovarajućim standardima. Nakon provjere znanja izdaje se uvjerenje koje vrijedi ograničeno sa stajališta metode, vremena trajanja i područja primjene. S obzirom na intenzivan razvoj metoda i brzo širenje područja primjene, o ovome treba posebno voditi računa [1].

Standard BAS EN 473/2001 „Ispitivanja bez razaranja* – Kvalifikacija i certifikacija osoblja za ispitivanja bez razaranja – Opća načela“, propisuje obrazovanje i potvrđivanje osoblja kao i ISO 9712. Obrazovanje se provodi putem tečajeva, definisanih programom i sadržajem, a provjera postignutog * Ispitivanja bez razaranja, skraćeno IBR, ali veoma često je u upotrebi i NDT (Non-Destructive Testing)

11

Page 21: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

znanja i vještine odgovarajućim strogo definisanim ispitima. Na taj način su stvoreni uslovi za međunarodno priznavanje uvjerenja o obrazovanju, te mogućnosti međunarodnog priznavanja osoblja za potrebe provođenja ispitivanja bez razaranja (IBR), te kvaliteta proizvoda drugih proizvođača [1].

Stručno osoblje se prema djelatnosti i osposobljenosti dijeli u tri stepena. Svaki stepen osposobljenosti podrazumijeva određenu stručnost, djelatnost i odgovornost, a priznaje se u tačno utvrđenom industrijskom sektoru i vremenu autorizacijom, na osnovu važećeg odgovarajućeg uvjerenja [1]. Karakteristike tri stepena osposobljenosti su:

1. stepen Osoba osposobljena na nivou 1. stepena ima kompetencije za provođenje ispitivanja bez razaranja u skladu sa postupkom ili pisanim instrukcijama i pod nadzorom osoba osposobljenih na nivou 2. ili 3. stepena.

2. stepen Osoba osposobljena na nivou 2. stepena ima kompetenciju za provođenje IBR prema ustanovljenom ili prihvaćenom postupku. Unutar ovlasti definisane uvjerenjem osoba 2. stepena može biti ovlaštena za slijedeće djelatnosti:

− izbor tehnike ispitivanja bez razaranja za određenu metodu ispitivanja,

− definisanje ograničenja primjene odabrane metode, − prevođenje IBR standarda i specifikacija u IBR instrukcije, − priprema i provjera IBR opreme, − ispitivanje i nadzor ispitivanja, − interpretacija i procjena rezultata u skladu s primijenjenim

standardima, propisima i specifikacijama, − priprema instrukcija za IBR, − provođenje i nadzor svih djelatnosti 1. stepena, − rukovođenje osobljem 2. i nižeg stepena kompetencije, − organizacija i izvještaj o rezultatima ispitivanja.

3. stepen Osoba osposobljena na nivou 3. stepena ima kompetenciju za provođenje i upravljanje IBR za koje je osposobljena. Unutar kompetencije definisane uvjerenjem, osoba 3. stepena može biti ovlaštena za slijedeće djelatnosti:

− preuzimanje pune odgovornosti za ispitnu opremu, ispitni centar i osoblje,

− izradu i procjenu IBR instrukcija i postupaka, − interpretaciju standarda, propisa, specifikacija i postupaka,

12

Page 22: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

− definisanje određenog ispitivanja, postupka i IBR instrukcija, − provođenje i nadzor djelatnosti 1. i 2. stepena.

Osoba osposobljena na nivou 3. stepena mora potvrditi: − kompetenciju u procjeni i interpretaciji rezultata u skladu sa

standardima, propisima i specifikacijama, − dovoljno praktično znanje o materijalu, proizvodnji i tehnologiji u

svrhu izbora IBR metode, postavljanja IBR tehnike i sudjelovanja u određivanju kriterija prihvatljivosti, kada to nije raspoloživo,

− općenito poznavanje drugih IBR metoda, − sposobnost rukovođenja osobljem 3. i nižeg stepena obučenosti.

3.2. Pouzdanost rezultata IBR-a Pouzdanost rezultata ispitivanja ovisi o mnogo faktora, a za pojašnjenje potrebno je definisati osjetljivost metode kontrole kvaliteta, vjerovatnost otkrivanja grešaka i vjerovatnost interpretacije rezultata ispitivanja [1].

Osjetljivost je svakako najznačajniji parametar metode kontrole kvaliteta i mora biti unaprijed propisana za svako ispitivanje. Osjetljivost se definiše najmanjom greškom ili indikacijom neke mjerene veličine, koja se primijenjenom metodom ispitivanja još može razdvojiti od šuma.

Treba razlikovati slijedeće osjetljivosti:

− osjetljivost metode,

− uslovna osjetljivost sistema,

− granična osjetljivost,

− ekvivalentna osjetljivost,

− radna osjetljivost.

Efikasnost pojedinih metoda ispitivanja bez razaranja brojčano se iskazuje u intervalu od 1 do 5. U tabeli 3. dat je pregled mogućnosti pojedinih metoda ispitivanja bez razaranja. Iz tabele je vidljivo da ni jedna metoda apsolutno ne pokriva mogućnosti otkrivanja grešaka nego se niz grešaka može detektovati uz korištenje dvije ili više metoda da bi se utvrdilo ukupno stanje kvaliteta ispitanog objekta [4].

13

Page 23: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

Tabela 3. Mogućnosti metoda ispitivanja bez razaranja [4] CILJ ISPITIVANJA VRSTE METODA

ISPITIVANJA 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Metoda akustične emisije ▓ Akustična metoda ░ ░ ░ ░

Mjerenje debljine prevlaka Električne metode uključujući vrtložne struje ▓ ░ ░ ░ ▓

Ispitivanje propusnosti ░ ░

Ispitivanja tečnim penetrantima ▓ ▓

Metoda magnetnog fluksa ▓ ▓ ▓ ░

Metoda magnetnih čestica ▓ ▓ ░

Neutronska radiografija ░ ░ ░ ▓

Optička metrologija i holografija ▓ ░ ░ ▓ ░

Monitoring ▓ ▓ Mjerenje pukotina otpornom metodom ▓ ▓

Radiografija ▓ ▓ ░ ▓ ▓ ░ ▓ ░ ▓ ░

Mjerenje napona ▓

Radioskopija ░ ▓ ▓ ░ ▓ ░ ▓ ░ ▓ ░

Termografija ░ ░

Ispitivanje ultrazvukom ▓ ▓ ▓ ▓ ░ ▓ ▓ ░ ░

Mjerenje debljine ultrazvukom ░ ▓ ▓

Vizuelna kontrola ▓ ▓ ▓ ░ ░

Druge metode ░ Legenda: 1- Površinske pukotine 2- Površinska korozija 3- Smanjenje debljine radi

korozije 4- Unutrašnje pukotine 5- Poroznost 6- Greške nedovoljnog spajanja

7- Uključci 8- Veličina greške 9- Mjerenje debljine

10- Mikro struktura 11- Mjerenje zaostalih napona

▓- veći intenzitet ░- srednji intenzitet

Pošto ispitivanje metodama bez razaranja najviše zahtijeva privreda, tj. termoelektrane te hemijska, prehrambena, a posebno metalna industrija, neke od nabrojanih metoda imaju stalnu primjenu, a neke se rijetko pojavljuju. U sklopu toga u ovom udžbeniku akcent će biti na: vizuelnim, optičkim, ultrazvučnim, magnetnim, radijacionim, penetrantskim i vrtložno-strujnim metodama.

14

Page 24: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

Efikasnost metoda ispitivanja bez razaranja, s aspekta mogućnosti otkrivanja pojedinih vrsta grešaka može se brojčano iskazati u intervalu od 0 do 5 poena.

Najčešće se ova ocjena odnosi na greške u čeličnim odlivcima [6].

Ako je metoda neprimjenljiva ocjena je 0. Najveća ocjena je data ako se greška može otkriti bez ograničenja. Efikasnost primjene svake od metoda mijenja se od slučaja do slučaja.

Ultrazvučna metoda u poređenju s drugim metodama pokazuje najveću univerzalnost, a u livnicama najbolje rezultate ispitivanja bez razaranja pokazuje pored ultrazvučne i radiografska kontrola [6].

15

Page 25: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

4. VIZUELNA ISPITIVANJA Prvi kontakt s objektom ispitivanja predstavlja vizuelan pristup. Vizuelna kontrola se obavlja sa i bez optičkih pomagala za otkrivanje mnogih površinskih grešaka kako spoljnih tako i unutrašnjih. Pod optičkim pomagalima mogu se smatrati: lupe, mikroskopi (stereo), endoskopi, boroskopi, teleskopi itd. Za pregledniji uvid u stanje spoljne i unutrašnje površine šupljih predmeta koriste se i televizijske kamere. Slika 1. pokazuje uređaje za pregled nepristupačnih površina.

Slika 1. Uređaji za pregled nepristupačnih površina (boroskop, fibroskop,

videoskop [9] U vizuelnu kontrolu mogu se svrstati i metalografska ispitivanja kroz uzimanje replika na terenu [4] i njihovu metalografsku analizu.

Za potrebe ispitivanja koriste se kao pomoćno sredstvo i svjetlosni izvori.

Neki vizuelnu kontrolu svrstavaju u optičke metode [1]. Vizuelna kontrola je samostalna kontrola i gotovo uvijek prethodi ostalim nerazornim kontrolama.

Ova metoda se najčešće primjenjuje u cilju: − utvrđivanja usklađenosti, − provjere mjera, − otkrivanja tehnoloških grešaka, − otkrivanja grešaka uslijed eksploatacije, − utvrđivanja stanja predmeta.

Vizuelna kontrola ovisi o stanju i pripremi površine, mogućnosti rasvjete i prijenosa informacija s površine [1].

16

Page 26: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

Provjera dimenzija je značajniji dio vizuelne kontrole. U slučaju da se ne mogu koristiti klasična mjerenja kontrola dimenzija se provodi na osnovu analize interakcije svjetla i ispitnog objekta. Kontrola dimenzija i oblika može se ostvariti i uporedno poređenjem s referentnim uzorkom. Boje svjetlosti i promjene boje svjetlosti na površini predmeta su indikacije u provođenju vizuelne kontrole [1]. Za mjerenje malih pomaka na površini predmeta, veličine i prostora kao i mikropukotina takođe može poslužiti laser u kombinaciji s odgovarajućom optičkom opremom, tj. metoda laserske interferometrije ili optičke holografije. 4.1. Savremena vizuelna kontrola Često je ova kontrola jedina moguća za procjenu preostalog radnog vijeka nekog proizvoda.

Najviše se koriste: − vizuelna kontrola, − endoskopska kontrola, − boroskopska metoda.

Uz kompjutersku tehnologiju metoda se koristi za: kontrolu zavarenih spojeva i kontrolu unutrašnjosti stijenke nekog cijevnog ili kuglastog oblika (kotlovi, parovodi, plinovodi itd.).

Najvažnija od nabrojanih je endoskopska kontrola (za pregled nedostupnih površina), koja se sastoji od kamere (prečnika 4-6 mm) koja se putem optičkog kabla dovodi do mjesta ispitivanja. Kamera snima ispitno mjesto i istovremeno je spojena s računarom, čime se na ekranu može pratiti snimanje i uvid u eventualnu grešku. Preciznost mjerenja je velika, a slika se može povećati i detaljno pregledati.

Izgled jednog tipa industrijskog endoskopa dat je na slici 2.

Mjerenje se može vršiti na nekoliko načina i to kao: − kontaktno mjerenje (ima dosta ograničenja vezanih za oslanjanje

kamere, pristupačnost greške i sl.), − bezkontaktno mjerenje koje se može opet postići pomoću stereo

kamere ili laserom.

Mjerenje laserom je pogodna praktična metoda i nezamjenljiva je za mjerenje dubine oštećenja. Mjerenja stereo kamerama imaju ograničenja, ali ipak se danas, zbog univerzalnosti, sve više koriste.

17

Page 27: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

Princip ispitivanja sastoji se u posmatranju i snimanju greške s dvije odvojene kamere. Endoskopskim mjerenjem mogu se utvrditi sve dimenzije bilo kakvih defekata ili oštećenja nastalih u eksploataciji te odstupanja od zadatih dimenzija, bez obzira na položaj greške.

Slika 2. Video endoskop PCE-VE110, za industriju, istraživanje i razvoj s direktnim priključkom na PC ili laptop [10]

Ovom metodom se može otkriti većina grešaka iz standarda EN 26520. U tabeli 5. prikazane su mogućnosti primjene endoskopske kontrole u poređenju s ostalim metodama bez razaranja.

Tabela 5. Mogućnosti primjene endoskopske kontrole u odnosu na ostale metode bez razaranja [11]

Metode kontrole bez razaranja (KBR) TIPOVI GREŠKE Vizu-

elna Endosko-

spka Prozra- čavanje

Prozvu- čavanje

Magnetna ispitivanja

Ispitivanje penetrantima

Manje površinske (+) (+) - (+) + + Veće površinske + + (+) + + +

Pukotine

Podpovršinske - - (+) + (+) - Površinska + + + (-) + (+) Poroznost U zavaru - - + + - -

Čvrsti Uključci - - + + - - Naljepi - - - + - -

Vanjska + + + (+) + + Nedovoljna provarenost U zavaru - - + + (-) - Greške + + (-) (-) - - Ostale + + - - (-) (-) + dobra mogućnost kontrole, (+) mogućnost uslovljena veličinom i položajem, (-) vrlo ograničena primjena koja se ne preporučuje, - neprimjenjiva kontrola

18

Page 28: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

Boroskopska metoda

Metoda je slična endoskopiji s tim da se kamera postavlja ispred uređaja (slika 3.).

Slika 3. Osnovni dijelovi boroskopa [12]

Jedan tip boroskopa prikazan je na slici 4.

Njegove karakteristike su: dužina 3,5 m; prečnik 6 mm; 5 vrsta adaptera, spremanje slike u elektronskom obliku i mogućnost zvučnog i kraćeg zapisa.

Slika 4. Boroskop [12]

Pogrešno je u praksi prihvaćeno mišljenje da je vizuelna kontrola sama po sebi jasna i jednostavna, te da se osoblje rijetko školuje za ovakvu vrstu kontrole. Uz

19

Page 29: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

pretpostavku da svi kontrolori imaju prosječno normalan vid, ipak brzina pregleda, uočavanje i preciznost ovise od osobe do osobe. Vizuelna kontrola treba izborom odgovarajuće tehnike i postupka svesti subjektivni uticaj kontrolora na najmanju moguću mjeru [13]. Vizuelna kontrola znatno ovisi o stanju, pripremi površine te mogućnosti osvjetljenja i prijenosa informacija s površine. Učinkovitost pregleda je veća ako su poznata očekivana odstupanja ili vrsta i osobine očekivanih grešaka. Laserska interferometrija – optička holografija [1] U grupu dijelom vizuelnih i optičkih u kombinaciji s laserom spada i tzv. laserska interferometrija – optička holografija. Laser (eng. Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) u kombinaciji s odgovarajućom optičkom opremom može poslužiti kao pouzdana nekontaktna metoda kontrole bez razaranja za mjerenje veličina, položaja, prostora kao i vrlo malih pomaka na površini ispitivanog objekta. Naziv potiče od složenice „holos“ i „grafos“, što znači potpuni zapis.

Laserska interferometrija (optička holografija) mjeri izrazito male pomake na površini materijala nastale zbog naprezanja materijala, zatim promjene koje su posljedica površinskih ili podpovršinskih grešaka nastalih zbog udarnog djelovanja, te se često koristi za pravovremeno otkrivanje mikropukotina.

Metoda holografije se temelji na stvaranju dvaju koherentnih snopova iz lasera od kojih se jedan usmjerava na predmet ispitivanja, a drugi služi kao referentni. Refleksija svjetlosti s površine materijala nosi informaciju o stanju površine. Kada se ova dva snopa ponovo spoje interferencijom, daju hologram koji se registrira na različite načine, ovisno o vrsti ispitivanja i potrebi dokumentiranja, bilo registrovanjem na film namijenjen holografskom zapisu ili stvaranjem trodimenzionalnog prikaza osvjetljavanjem laserom. Propuštanjem koherentne svjetlosti kroz hologram može se postići rekonstrukcija slike predmeta u prostoru. Koherentna se svjetlost prolazom kroz mrežu maksimuma i minimuma amplitudno modulira i difraktira. Hologram dobrog kvaliteta zadivljuje svojom trodimenzionalnošću, ali i odlikom da razbijanjem holograma u dijelove, svaki djelić sadrži cjelovitu informaciju i može poslužiti za rekonstrukciju i postizanje cjelovite slike objekta [1]. Hologram sadrži podatke o promjenama na površini, a frekvencija, raspored i širina pruga na hologramu mjere te promjene.

20

Page 30: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

Velika prednost metode holografije je u tome što je nekontaktna metoda kontrole bez razaranja, te se uspješno primjenjuje kada ne postoji mogućnost direktnog pristupa površini objekta, npr. zbog povišene temperature, opasnosti od jonizirajućeg zračenja ili u slučaju ispitivanja pod vodom [1].

U realnom vremenu laserska holografija daje uvid u stanje ispitivane površine veličine 6 m2, postupkom koji traje nekoliko minuta. Metoda ne zahtijeva posebnu pripremu površine. Mogu se ispitati i hrapave i prljave površine, u mjeri koja omogućuje refleksiju svjetla s površine [1].

S obzirom da se kod holografije može uspješno snimiti i sačuvati slika stanja objekta, ova slika izuzetno je korisna u sistemu održavanja jer omogućuje poređenje s početnim stanjem. Redoslijednim snimanjem holograma objekta koji vibrira ili je podvrgnut impulsnim opterećenjima, dobijena je važna metoda za praćenje dinamičkih pojava na površini objekta.

Eksperimentalni rad u ovoj oblasti zahtijeva iskustvo, posebne uslove i opremu. Na slici 5. prikazan je proces snimanja i rekonstrukcije holograma (a), i dio holografskog interferometra (b) [14, 15].

Slika 5. Snimanje i rekonstrukcija holografskog lika (a) i komponente

laboratorijskog holografskog interferometra (b) [16]

(b) (a)

Ako se snime dva holograma istog predmeta na istom nosiocu zapisa, u procesu rekonstrukcije doći će do istovremenog pojavljivanja oba lika. Likovi su koherentni vremenski i prostorno, pa međusobno interferišu. Ako su identični pojaviće se samo lik predmeta. Ako je došlo do neke promjene na predmetu u intervalu prije eksponiranja, rekonstruisani lik biće prekriven interferencionim linijama, koje opisuju nastale promjene. Dobijeni lik predstavlja holografski interferogram [14]. Interferometrijske tehnike (HI, ESPI, DMI, SG i druge) su perspektivne metode. Brzi tehnološki napredak omogućava optimizaciju metoda i otvara nove

21

Page 31: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

mogućnosti njihove primjene. Veliki broj proizvođača danas u svijetu nudi jeftine komercijalne sisteme, a dostupni su i specijalni sistemi sa strogo definisanom namjenom, što omogućava intenzivnu primjenu. Rezultati ispitivanja holografskom interferometrijom uzorka materijala, izloženog zatezanju dati su na slici 6.

Slika 6. Rezultati ispitivanja holografskom interferometrijom uzorka materijala,

izloženog zatezanju [17] Pregled važnijih standarda za vizuelnu kontrolu dat je u tabeli 4.

Tabela 4. Pregled važnijih standarda Naziv standarda Značenje standarda

BAS EN 1330-10:2005 Ispitivanje bez razaranja – Terminologija – DIO 10: Termini koji se koriste pri vizuelnom ispitivanju (EN 1330-10:2005)

BAS ISO 3058:1998 Ispitivanje bez razaranja – Pomagala za vizuelno ispitivanje – Izbor malog povećanja (ISO 3058:1998)

BAS EN 13018:2002 Ispitivanje bez razaranja – Vizuelno ispitivanje – Opći principi (EN 13018:2001)

BAS EN 13018/A1:2005 Ispitivanje bez razaranja– Vizuelno ispitivanje – Opći principi – Amandman 1 (EN 13018/A1:2003)

BAS EN 13927:2005 Ispitivanje bez razaranja– Vizuelno ispitivanje – Oprema (EN 13927:2003)

22

Page 32: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

5. ISPITIVANJE PENETRANTIMA Ispitivanje penetrantima naziva se još penetrantska ili kapilarna metoda. Penetrantska kontrola ili kontrola tečnim penetrantima je jedna od ranih metoda kontrole bez razaranja. Radi velikih mogućnosti i relativno niske cijene provođenja ispitivanja, ova se metoda vrlo široko primjenjuje. Na određen način nastavak je vizuelne, jer se penetrantima omogućava bolje uočavanje grešaka na površini, a samim tim i brži pregled [9].

Metode penetrantske kontrole omogućavaju otkrivanje površinskih grešaka i to mikro i makro pukotina, te raznih šupljina i poroznosti otvorenih prema površini. Propusnost kroz stijenke objekata, cijevi ili posuda bit će također otkrivena kada je isticanje medija posljedica povezanosti pukotina, odnosno šupljina u stijenki. Veličina pukotina koje se mogu otkriti ovom metodom su: dužine od 0,1 mm i širine 0,03 do 0,05 mm [11].

Greške se otkrivaju na principu kapilarnog učinka, odnosno osobina tečnosti da se podižu i penetriraju u uske slobodne prostore – kapilare.

Penetrant prodire u prostore pukotina i drugih grešaka na površini ispitivanog materijala. Stepen prodiranja ovisi o osobinama penetranta, koje treba razviti.

Radi osiguranja mogućnosti prodiranja penetranta u prostore pukotina, prvi i temeljni korak postupka je odgovarajuća priprema površine. Budući da je priprema površine uslov otkrivanja grešaka i izuzetno utiče na osjetljivost penetrantske kontrole, priprema površine je najznačajniji korak u provođenju ispitivanja.

Vrijeme koje je potrebno da penetrant prodre u otvore površinskih pukotina, tj. vrijeme penetriranja, znatno se razlikuje u primjeni penetrantske kontrole za otkrivanje površinskih grešaka ili propusnosti. Nadalje, u slučaju ispitivanja propusnosti, vremena penetriranja su različita za različite materijale i debljine stijenki.

Nakon dovoljnog vremena djelovanja penetranta na kontaktnoj površini, penetrant se odstranjuje s površine uz posebnu pažnju i postupak koji neće dopustiti odstranjivanje penetranta iz unutrašnjosti površinskih grešaka. Klasifikacija penetrantskih sistema provedena je i ovisno o načinu odstranjivanja penetranta. Neki penetranti odstranjuju se ispiranjem vodom, dok se za uklanjanje drugih, na primjer postemulgirajućih penetrantskih sredstava, trebaju koristiti dodatna sredstva. U tom je slučaju osigurano sprečavanje odstranjivanja penetranta vodom. Takav se penetrantski sistem koristi u slučajevima kada postoji opasnost da se pri uklanjanju penetranta s površine

23

Page 33: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

ukloni i korisni sadržaj iz unutrašnjosti pukotina, bilo zbog toga što su širokog otvora ili vrlo uske [9].

Greške se otkrivaju uočavanjem zaostalog penetranta u šupljinama površinskih grešaka, koji izlazeći na površinu s koje je odstranjen višak penetranta tvori penetrantsku indikaciju, trag penetranta koji ukazuje na mogućnost postojanja greške ispod nastalog traga. Međutim, naziv penetrantska indikacija upućuje na mogućnost da je trag zaostalog penetranta mogao nastati zbog drugih razloga npr. hrapavosti površine, nečistoća ili nečeg drugog, što treba ustanoviti.

Penetrantska tečnost će izlaziti na površinu kada se ukloni višak penetranta s površine, jer čista površina ispitivanog materijala djeluje na penetrant radi sile adhezije između penetranta i materijala objekta.

Penetrantska indikacija će se bolje uočiti ako se nakon odstranjivanja viška penetranta s površine na tu površinu nanese razvijač, čija je svrha poticanje izlaženja penetranta iz prostora pukotina i poboljšavanje uočavanja penetrantske indikacije povećanjem kontrasta. Postupak penetrantske kontrole i rezultat provođenja pojedine radnje je [1]:

− čišćenje površine; odstranjivanje nečistoća i sadržaja iz pukotina i grešaka koje se nastoje otkriti – rezultat: kontaktna površina pripremljena za nanošenje penetranta;

− nanošenje penetranta na kontaktnu površinu – rezultat: penetriranje u pukotinu;

− odstranjivanje viška penetranta s površine uz uslov da se penetrant zadrži unutar otvora pukotina – rezultat: čista površina i penetrant u šupljini pukotine koji izlazi na površinu tvoreći penetrantsku indikaciju;

− nanošenje razvijača na kontaktnu površinu – rezultat: pojačano izlaženje penetranta iz pukotina i formiranje penetrantske indikacije;

− osvjetljenje površine, uočavanje i interpretacija penetrantskih indikacija– rezultat: nalaz;

− čišćenje objekta od zaostalih penetrantskih tečnosti. Klasifikaciju penetrantskih sistema definišu standardi. Sredstva penetrantske kontrole se najčešće dijele ovisno o načinu primjene. Kombinacija međusobno usklađenih materijala koja je namijenjena određenom ispitivanju čini sistem, čiji su osnovni elementi: penetranti, odstranjivač i razvijač. Osnovno svojstvo svih

24

Page 34: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

komponenti sistema je da ne utiču negativno odnosno razorno na objekat ispitivanja.

Sredstva za čišćenje objekta prije i poslije ispitivanja ne smatraju se komponentama penetrantskog sistema.

Ovisno o namjeni i načinu primjene, penetrantski sistemi se dijele prema metodi ispitivanja na: fluorescentne i obojene penetrantske sisteme. Podjela prema načinu odstranjivanja penetranta s površine je na: vodom perive penetrante, postemulgirajuće i otapalom odstranjive penetrante.

Prema rasponu osjetljivosti razlikuju se penetrantski sistemi standardne i visoke osjetljivosti. Većina standarda definiše razrede ili klase osjetljivosti prema širini pukotina na kontrolnoj površini, koje se određenim penetrantskim sistemom mogu otkriti.

Radi ispravne primjene potrebno je znati koja fizička i hemijska svojstva mora imati svako sredstvo penetrantske kontrole zasebno i u kombinaciji s drugim sredstvima penetrantskog sistema. Provjeru svojstava definišu standardi.

Određena svojstva se provjeravaju u ovlaštenim ustanovama, a dio svojstava provjerava ispitivač prije i poslije ispitivanja, te tokom ispitivanja. Prednosti i nedostaci pojedinih sistema presudni su pri izboru i definisanju postupka ispitivanja [9]. Fizički princip rada Na tok tečnosti po površini utiču [18]:

− Čistoća površine, − Konfiguracija pukotine, − Čistoća pukotine, − Veličina otvora pukotine, − Površinski napon tečnosti, − Sposobnost tečnosti da kvasi površinu, − Kontaktni ugao tečnosti.

Fizički princip rada prikazan je na slici 7.

Slika 7. Tok tečnosti na površini [18]

25

Page 35: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

Fizički princip rada se sastoji od slijedećeg: − Sile kohezije između molekula tečnosti izazivaju površinski napon, − Kapljica zbog tog napona teži da formira sferni oblik, − Površinskom naponu se suprotstavlja hidrostatički pritisak tečnosti, − Silama kohezije se suprotstavljaju i sile adhezije s površinom u

kontaktu, − Te sile određuju kontaktni ugao θ.

Kontaktni ugao θ između tečnosti i površine može biti (slika 8.): − θ < 90°: tečnost dobro kvasi površinu, − θ ≥ 90°: tečnost loše kvasi površinu. Kapljica

tečnosti Kapljica tečnosti

(

Kapljica tečnosti

Dobro kvašenje (

Loše kva)

Slika 8. Kontaktni ugao između tečnosti

Kapilarni efekat se ostvaruje (slika 9. a, b i c):

− Ako je kontaktni ugao θ < 90°, tečnost kvpovršina tečnosti, tečnost raste (a),

− Ako je kontaktni ugao θ = 90°, nema kap

− Ako je kontaktni ugao θ > 90°, tečnost nekonveksna površina tečnosti, tečnost se sp

θ < 90° θ = 90° Kapilarna cijev

Kapilarna cijev

Tečnost Tečnost

(a) (b)

Slika 9.Uticaj vrijednosti ugla

26

(c

b) a) šenje

i površine [18]

asi zid kapilara – konkavna

ilanog efekta (b),

kvasi zid kapilara – ušta niz kapilar (c).

θ > 90°

Kapilarna cijev

Tečnost

(c)

θ [18]

Page 36: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

Sila koja djeluje prema dolje jednaka je težini stuba tečnosti: Fd = 2πr2hgρ,

gdje su: ρ – specifična gustina, g – ubrzanje zemljine teže, h – visina.

Sila koja djeluje prema gore je proizvod površinskog napona i obima (slika 10.):

Fu = (Tcosθ)2πr gdje je: T – tangenta

Pukotine nisu kapilarne cijevi, ali se tečnost prema zidovima pukotine ponaša slično kao prema zidu kapilara. Viskozitet tečnosti ne utiče na kapilarni efekat. Jako viskozne tečnosti nisu pogodne kao penetranti jer se sporo razlijevaju po površini. S ] Nakon nanošenja penetranta i uklanjanja, koris(developer) se koristi da bi formirao fino porotipa razvijača (A, B, C, D). Razvijač upija peneporozan.

Indikacija greške

Tečni penetrant

Diskontinuitet (greška)

Slika 11. Razvijač na po

Ovisno o namjeni i načinu primjene penetrantsk

1. Tehnici ispitivanja: − obojeni penetrantski sistem, − fluorescentni penetrantski sistem, − obojeno – fluorescentni penetrantski

27

lika 10. Pravci djelovanja sile [18

ti se razvijač (slika 11.). Razvijač zni površinski sloj. Koriste se 4 trant koji izlazi iz pukotine jer je

Razvijač

vršini [18]

i sistemi se dijele prema [19]:

sistem.

Page 37: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

2. Načinu odstranjivanja penetranta s površine: − vodom perivi penetranti, − postemulgirajući penetranti (emulgatorom odstranjivi penetranti), − otapalom odstranjivi penetranti.

3. Osjetljivosti: − penetrantski sistem standardne osjetljivosti, − penetrantski sistem visoke osjetljivosti, − penetrantski sistem izrazito visoke osjetljivosti.

U standardima EN 571-1, EN ISO 3452-2 i EN ISO 3452-3 opisana je klasifikacija, upotreba i provjera penetranata. Iz standarda EN 571-1 preuzeta je klasifikacija penetranata (tabela 6.).

Tabela 6. Klasifikacija penetranata [18] Penetrant Odstranjivač viška Razvijač

Vrs

ta

Naziv

Post

upak

Naziv St

anje

Naziv

I Fluorescentni penetrant A Voda a Suhi

II Obojeni penetrant B

Lipofilni emulgator 1. Emulgator na bazi ulja 2. Ispiranje vodom

b Mokri razvijač, otopljen u vodi

C Otapalo (tečno) c Mokri razvijač, otopljen u vodi

D

Hidrofilni emulgator 1. Opcija: predpranje vodom 2. Emulgator na bazi vode 3. Konačno ispiranje vodom

d Mokri razvijač, rastvoren u otapalu

III

Dvonamjenski penetrant (fluorescentni i obojeni)

E Voda i otapalo e

Razvijač na bazi vode ili otapala za posebne namjene, npr. razvijač za odljepljivanje

28

Page 38: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

5.1. Opis metode Metoda penetrantskog ispitivanja sastoji se od nekoliko radnji (koraka) prema standardu EN 571-1, a koji variraju ovisno o upotrijebljenom ispitnom sistemu. Priprema ispitne površine

Stepen prodiranja penetranta ovisi o slobodnom prostoru koji penetrant može popuniti unutar greške, a potom o svojstvima penetranta, koji treba u tom smislu razviti, odnosno odabrati.

U cilju osiguravanja mogućnosti da penetrant može popuniti otvore pukotina, prvi i temeljni korak koji to omogućuje je odgovarajuća priprema površine. Oslobođeni prostor unutar prekidnosti u postupku pripreme površine je uslov otkrivanja grešaka. Priprema površine značajno utiče ne samo na osjetljivost metode penetrantske kontrole, već iz istih razloga priprema površine utiče na mogućnost procjene veličine grešaka. Odmašćivanje površina za provođenje penetrantske kontrole se provodi otapanjem masnih tvari u organskim otapalima (aceton, alkohol), dispergiranjem i razgradnjom u vodenim otopinama (bazne otopine), te drugim metodama. Najčešće se postupci odmašćivanja provode uranjanjem pri povišenim temperaturama (60-100°C). Hemijskim čišćenjem uklanjaju se s površina produkti korozije (hrđa, kovarina, patina, itd.) [19]. Priprema ispitnog uzorka tj. brušenje nadvišenja zavara prikazuje slika 12.

Slika 12. Čišćenje objekta prije ispitivanja [8]

Nanošenje penetranta Nakon pripreme površine (čišćenje i sušenje) na ispitnu površinu objekta nanosi se penetrant koji penetrira u šupljine i otvore površinskih grešaka (slika 13.).

29

Page 39: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

Vrijeme potrebno da penetrant prodre u šupljine površinskih pukotina naziva se vrijeme penetriranja. Vrijeme penetriranja se razlikuje s obzirom na ispitni materijal i geometriju pukotina, a znatno je duže u primjeni penetrantske kontrole za otkrivanje propusnosti stijenke. I tu postoji razlika u vremenu penetriranja, koja ovisi o debljini stijenke objekta ispitivanja [19].

a)

b)

Slika 13. Nanošenje penetranta na površinu [8] (a – shematski prikaz, b – nanošenje penetranta na zavareni spoj)

Odstranjivanje penetranta s površine Poslije dovoljnog vremena djelovanja višak penetranta se odstranjuje s površine uz posebnu pažnju i postupak, koji ne dozvoljava odstranjivanje penetranta iz unutrašnjosti površinskih prekidnosti (slika 14.).

a)

b)

Slika 14. Odstranjivanje viška penetranta sa površine [8]

(a – shematski prikaz, b – brisanje penetranta sa zavarenog spoja)

30

Page 40: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

Ovisno o tehnici odstranjivanja penetranta s površine razlikuju se penetrantski sistemi. Neke je penetrante moguće odstraniti ispiranjem vodom, dok za odstranjivanje drugih, na primjer postemulgirajućih penetrantskih sistema, treba upotrijebiti dodatna sredstva za odstranjivanje, koja se nazivaju odstranjivači.

Međutim, potrebno je naglasiti da je mogućnost odstranjivanja penetranta vodom u tom slučaju namjerno osigurana. Takav se penetrant upotrebljava u ispitivanju plitkih, širokih ili vrlo sitnih pukotina, kada postoji opasnost da se pri odstranjivanju penetranta s površine istovremeno odstrani i penetrant iz unutrašnjosti pukotina. Široke i plitke pukotine ispiru se s lakoćom kojom i površina ispitnoga objekta, a vrlo sitne pukotine ne sadrže dovoljnu količinu penetranta i nakon odstranjivanja s površine ne prave indikaciju [19].

Nanošenje razvijača Penetrantska indikacija se znatno bolje uočava ako se nakon odstranjivanja viška penetranta s površine na istu površinu na odgovarajući način nanese razvijač. Razvijač, najčešće u obliku sitnog bijelog praha ima funkciju poticanja izvlačenja penetranta iz površinskih pukotina i povećanja mogućnosti uočavanja penetrantske indikacije na ispitnoj površini objekta (slika 15.). Ako je penetrant bio samo u pukotini, onda će se indikacija pojaviti samo iznad nje. Ako je sloj razvijača primjereno tanak, penetrant će se nakupiti ne samo iznad otvora pukotine, nego ovisno o šupljini pukotine i na okolnoj površini. Iz tog razloga je indikacija na površini uvijek šira od stvarnog otvora pukotine. S obzirom da je na podlogu nanesen bijeli sloj razvijača, nastao je veliki kontrast prema obojenosti indikacije, i ona se lako uočava [19].

a)

b)

Slika 15. Nanošenje razvijača [8]

(a – shematski prikaz, b – indikacija grešaka)

31

Page 41: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

Pregled, penetrantska indikacija i zapis rezultata ispitivanja Zaostali penetrant u površinskim prekidima ili pukotinama (diskontinuitetima) izlazi na površinu s koje je odstranjen višak penetranta i tvori penetrantsku indikaciju (slika 16.).

a)

b)

Slika 16. Penetrantska indikacija [8]

(a – shematski prikaz, b – pregled grešaka)

Penetrantska indikacija, trag penetranta na površini, ukazuje da je za njeno postojanje mogući uzrok „nepravilnost“ ispod nastalog traga. Međutim, naziv penetrantska indikacija uključuje mogućnost da je trag zaostalog penetranta na ispitnoj površini možda posljedica druge pojave, kao što je eventualna hrapavost površine, zaostala nečistoća ili neki drugi faktor koji treba ustanoviti (tabela 7.). Tabela 7. Nekoliko karakterističnih indikacija za penetrantsku kontrolu [8]

Opis greške Oblik indikacije greške

a) koncentracija crvenih tačaka – poroznost i piting b) naglo crvenjenje – kontinuirano ravno velike pukotine i otvaranja c) slomljenje linije od tačaka koje se pojavljuju nakon nekoliko minuta – sitne pukotine

d) niz crvenih tačaka formiran u nepravilnu liniju – pukotine od zamaranja

32

Page 42: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

Potreba da penetrant zadržan u šupljini pukotina i ostalih, prema površini otvorenih grešaka, nakon odstranjivanja viška penetranta s površine izlazi na površinu, naglašava potrebu pravilnog načina odstranjivanja viška penetranta s površine.

Penetrantska tečnost izlazi na površinu na temelju istog zakona kojim penetrant ulazi u šupljine površinskih prekidnosti (kapilarni zakon). Naime, kada se odstrani višak penetranta s površine, čista površina ispitnog materijala djeluje na penetrant tako da on djelovanjem sila adhezije koje nastaju između penetranta i materijala, izlazi iz prekidnosti i kvasi površinu objekta.

Pregled ispitne površine se provodi uz odgovarajuću rasvjetu, a zapis uz ispitnu listu čine još i snimke indikacije fotografskim putem [19]. Čišćenje

Čišćenje površina se provodi nakon ispitivanja, a postupak čišćenja ovisi o daljnjoj upotrebi ispitnoga dijela objekta. 5.2. Prednosti i nedostaci metode Svaka metoda ima svoje prednosti i nedostatke koji se moraju razmotriti prije početka ispitivanja zadatog predmeta, odnosno površine. Ako su standardom ili postupkom ispitivanja već propisane metode, onda ispitivač nema izbora i ne odlučuje o primjeni.

Glavne prednosti PK* metode su [19]: − jednostavnost primjene, − velika osjetljivost na sitne prekidnosti površine, − primjenjivost na skoro sve materijale, metalne i nemetalne, magnetne

i nemagnetne, vodiče i nevodiče, − velike površine i dijelovi postrojenja nezavisno o težini mogu se

ispitati brzo i relativno jeftino, − dijelovi s relativno kompliciranom geometrijom (dosta zakrivljenim

površinama) ispituju se rutinski, − indikacije prekidnosti se vizuelno uočavaju odmah na površini, − doze s PK sredstvom su lagane i pogodne za terenska ispitivanja, − cijena PK materijala i odgovarajuće opreme je relativno niska, − ne treba električnu struju za ispitivanje.

* PK – penetrantska kontrola

33

Page 43: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

Glavni nedostaci PK metode su [19]:

− ograničenje samo na ispitivanje površinskih prekida, − primjenjivost samo na neporoznim materijalima, − kritičnost pripreme površine za ispitivanje (nečistoće mogu maskirati

otvore prekidnosti), − ostaci od obrade površine moraju se u potpunosti ukloniti, − hrapavost površine može uticati na osjetljivost rezultata ispitivanja, − sve radnje u postupku ispitivanja moraju se provesti i kontrolisati s

izrazitom pažnjom, − zahtijeva se čišćenje nakon ispitivanja, − pažljivo rukovanje i skladištenje hemikalija, − automatizacija postupka je još relativno teška, − pouzdanost rezultata ispitivanja ovisi o preciznosti i iskustvu

ispitivača.

Svojstva sredstava penetrantskog sistema Penetrant je smjesa više hemikalija odabranih tako da se postignu zahtijevana svojstva penetranta. Močivost površine je prvo važno svojstvo penetranata. Sposobnost močenja površine penetrantom je potrebna radi formiranja jednakog sloja prilikom njegovog nanošenja na površinu. Penetrant dobre močivosti će lakše doprijeti do svih mjesta na često vrlo složenoj geometriji objekta. Močivost tečnosti ovisi o tečnosti i površini koju tečnost moči. Važno je reći da čistoća površine direktno utiče na močivost penetranta. Močivost penetranta se mijenja s najmanjom promjenom njegovog hemijskog sastava, na što direktno mogu uticati nečistoće i eventualno zaostale hemikalije ili sredstva koja su prethodno upotrijebljena za čišćenje površine. Sposobnost močenja površine se povećava s hrapavošću površine. Zbog toga se masti i ulja jače razmazuju po hrapavoj površini nego po poliranoj. Ova činjenica doprinosi osjetljivosti penetrantske kontrole, jer su unutrašnje površine grešaka veće hrapavosti [19].

Za vrijeme penetriranja penetrant se ne smije osušiti, mora biti mokar, a samo vrijeme penetriranja ovisno je o materijalu (tabela 8.) i obliku predmeta koji se ispituje, te vrsti i pojavnom obliku oštećenja.

34

Page 44: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

Tabela 8. Preporučeno vrijeme penetriranja [19] Materijal Vrijeme penetriranja (min)

Aluminij 10 Magnezij 10 Mjed, bronza 10 Plastika 10 Čelik 10 Staklo 10 Specijalni čelici 15 Keramika 20 Titan 20

Viskoznost je još jedan fizički pojam koji je povezan s močivosti tečnosti i negativno utiče na močivost. Općenito, tečnosti velike viskoznosti su neprikladne kao penetrantsko sredstvo, jer ne teku dovoljno brzo po površini objekta i zahtijevaju duže vrijeme penetracije za ispunu šupljina površinskih grešaka. S druge strane penetrant niske viskoznosti moči površinu vrlo brzo, penetrira u pukotinu brzo, ali se ubrzano i ocijedi s površine, što predstavlja poteškoću za ispitivanje, jer može dovesti do toga da na ispitnoj površini nema dovoljno penetranta za penetriranje u pukotine i ostale greške. Zbog navedenih poteškoća viskoznost penetranta treba biti u određenim granicama ovisno o vrsti ispitnog objekta. Neke vrijednosti viskoznosti date su u tabeli 9. Tabela 9. Približne vrijednosti viskoznosti na temperaturi od 20°C [19]

Materijal Kinetička viskoznost [106m2/s] Voda 1,01 Živa 0,115 Nafta 0,61 Kerozin 1,65 Penetrant obojeni 3-7

Boja penetranta koja se najčešće koristi je crvena s izrazitim kontrastom prema bijelom razvijaču. U znatno manjoj mjeri se koriste penetranti druge boje (plavi ili zeleni). Fluorescentni penetranti daju dobar kontrast uz upotrebu UV zračenja, ali ne na dnevnom svjetlu. Između ove dvije vrste penetranata kao kompromis razvijen je penetrant crvene boje, koji još ima i svojstvo fluorescencije, a daje dobar kontrast i na dnevnom svjetlu i uz UV zračenje [19].

Penetrantska sredstva moraju biti inertna i nekorozivna prema materijalima koji se ispituju i ambalaži u kojoj se pakiraju i skladište. Svi materijali koji se

35

Page 45: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

upotrebljavaju u ispitivanju, sami ili u kombinaciji s dejoniziranom vodom u slučaju vodenih razvijača, ne smiju izazvati koroziju ili na bilo koji drugi način djelovati na površinu u mjeri koja se vizuelno može utvrditi. Sredstva za penetrantsku kontrolu ne smiju biti otrovna, neugodnog mirisa i moraju biti potpuno bezopasna u dodiru s kožom ispitivača. U većini slučajeva penetrantska sredstva su podnošljivog mirisa, neopasna za ruke i vrlo ograničene otrovnosti, te se mogu smatrati neopasnim za ispitivača i okolinu.

Razvijač je prašak ili smjesa praška bijele boje. Nanosi se na površinu odmah nakon odstranjivanja viška penetranta s površine. Osnovna zadaća razvijača je da pojača kontrast penetrantske indikacije na konkretnoj površini. Od pet vrsta navedenih prema standardu EN 571-1 samo se dva uobičajeno upotrebljavaju. Tip „d“ sastoji se od raspršivog otapala i bijelog pigmenta, nanosi se na površinu raspršivanjem iz aerosol „sprej“ doze ili drugih raspršivača, te tip „a“ tzv. suhi razvijač sastoji se od bijelog pigmenta sa zrnom srednje veličine, koji je u pravilu veličine otvora pukotine. Nanosi se elektrostatski ili naprašivanjem [19]. Razvijač mora osigurati glatki, ravni i jednolični sloj na površini te mora imati zadovoljavajuću bjelinu kako bi na ispitnoj površini stvorio dovoljan kontrast u odnosu na penetrant. Krupnoća praška (zrnovitost) znatno utiče na osjetljivost sistema. Razvijači sistema većih osjetljivosti imaju sitnije zrno praha u otopini razvijača. Sve vrste razvijača moraju biti lako odstranjive s površine [19]. 5.3. Područje upotrebe Područje upotrebe ispitivanja penetrantima je [18]:

− ispitivanje odlivaka od gvožđa i obojenih metala, proizvoda praškaste metalurgije, proizvoda od keramike, plastike i stakla,

− ispitivanje alata i kalupa, − ispitivanje rezervoara, posuda, reaktora, cijevi, pumpi itd., − ispitivanje dijelova vozila: osovina, točkova, zupčanika, propelera

itd. − ispitivanje zavarenih spojeva, − ispitivanje opreme u procesnoj industriji, − ispitivanje livenih i kovanih proizvoda.

Izbor metode Na izbor metode utiču veličina, oblik i masa objekta koji se ispituje, te broj različitih objekata. Najvažniji faktor kod izbora je odnos između zahtijevane osjetljivosti i cijene.

36

Page 46: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

Fluorescentni tip se koristi češće dok se vidljivi penetranti koriste uglavnom za lokalizovana ispitivanja. Lažne indikacije Osim stvarnih grešaka penetranti mogu dati i lažne indikacije kao:

− zaostale kapi penetranta, − indikacije uslijed dizajna i geometrije objekta koji se ispituje, − zaprljanost stola za ispitivanje, − zaprljanost ruku ispitivača, − zaprljanost površine koja se ispituje.

5.4. Standardi za ispitivanje penetrantima Najvažniji standardi su: BAS EN 571-1:2002 Ispitivanje bez razaranja – Ispitivanje penetratima – 1. dio: Opća načela (EN 571-1:1997) Non.destrucive testing – Penetrant testing – Part 1: General princip (EN 571-1:1997)

BAS EN ISO 3059:2003 Ispitivanje bez razaranja - Ispitivanje pentrantima i ispitivanje magnetnim česticama – Uslovi posmatranja (ISO 3059:2001; EN ISO 3059:2001) Non-destructive testing – Penetrant testing and magnetic particle test – Viewing conditions (ISO 3059:2001; EN ISO 3059:2001)

BAS EN ISO 3452-2:2008 Ispitivanje bez razaranja – Ispitivanje penetrantima – 2. dio: Ispitivanje penetrantskih proizvoda ( ISO 3452-2:2006; EN ISO 3452-2:2006) Non-destructive testing – Penetrant testing – Part 2: Testing of penetrants materials ( ISO 3452-2:2006; EN ISO 3452-2:2006)

BAS EN ISO 3452-3/2001 Ispitivanje bez razaranja – Ispitivanje penetrantima – 3. dio: Referencijski ispitni blokovi (ISO 3452-3:1998; EN ISO 3452-3/2001) Non-destructive testing – Penetrant testing – Part 3: Reference test (ISO 3452-3:1998; EN ISO 3452-3/2001)

37

Page 47: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

EN ISO 3452-4: 2001 Ispitivanje bez razaranja – Ispitivanje penetrantima – 4. dio: Oprema (ISO 3452-4:1998; EN ISO 3452-4:1998) Non-destructive testing – Penetrant testing – Part 4: Equipment (ISO 3452-4:1998; EN ISO 3452-4:1998)

BAS EN ISO 3452-5: 2010 Ispitivanje bez razaranja – Ispitivanje penetrantima – Dio 5.: Ispitivanje penetrantima na temperaturi višoj od 50°C (ISO 3452-5:2008) Non-destructive testing – Penetrant testing – Part 5: Penetrant testing at temperatures higer than 50 degrees C (ISO 3452-5:2008)

BAS EN ISO 3452-6: 2010 Ispitivanje bez razaranja – Ispitivanje penetrantima – Dio 6.: Ispitivanje penetrantima na temperaturi nižoj od 10°C (ISO 3452-6:2008) Non-destructive testing – Penetrant testing – Part 6: Penetrant testing at temperatures lower than 10 degrees C (ISO 3452-6:2008)

BAS EN 10256:2001 Ispitivanje bez razaranja čeličnih cijevi – Kvalifikacija i kompetentnost osoblja za ispitivanje bez razaranja 1. i 2. stupnja (EN 10256:2000) Non-destructive testing of steel tubes - Qualification and competence of level 1 and 2 non-destructive testing personnel (EN 10256:2000)

BAS EN 10228-2:2001 Ispitivanje bez razaranja čeličnih otkovaka – 2 dio. Ispitivanje penetrantima (EN 10228-2:1998) Non-destructive testing of steel forgings – Part 2: Penetrant testing (EN 10228-2:1998)

BAS EN 10246-11:2002 Ispitivanje bez razaranja čeličnih cijevi – 11. dio: Penetrantsko ispitivanje bešavnih i zavarenih čeličnih cijevi radi otkrivanja površinskih nepravilnosti (EN 10246-11:2000) Non-destructive testing of steel tubes – Part 11: Liquid penetrant testing of seamless and welded steel tubes for the detection od surface imperfections (EN 10246-11:2000)

BAS EN ISO 12706:2002 Ispitivanje bez razaranja – Nazivi – Nazivi koji se upotrebljavaju pri ispitivanju penetrantima (EN ISO 12706:2000; ISO 12706:2000) Non-destructive testing – Terminology – Terms used in penetrant testing (EN ISO 12706:2000; ISO 12706:2000)

38

Page 48: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

6. MAGNETNA ISPITIVANJA Magnetna metoda ispitivanja je jedna od najefektivnijih metoda ispitivanja bez razaranja feromagnetnih materijala. Već 1922. godine Bayliju je patentirao magnetnu metodu kao nastavak radova Saxbia i Hookea [11]. Metodu je poboljšao Bauson, a kasnije je Armov izvršio poprečnu magnetizaciju pomoću električne struje pri čemu je ispitani mašinski dio bio potopljen u indikatorsku tečnost [11].

Magnetna defektoskopija ili elektromagnetno ispitivanje, služi za otkrivanje sitnih, golim okom nevidljivih grešaka u magnetnom materijalu, kakve su pore, šupljine, pukotine. Ove greške dovode do grešaka u prostiranju magnetnih linija u indukovanom magnetnom polju [5].

Magnetna defektoskopija ili metoda otkrivanja grešaka magnetnim česticama u feromagnetnom materijalu zasniva se na magnetiziranju okoline stalnim magnetom, elektromagnetom ili direktnim propuštanjem struje kroz ispitivani komad. Kada je u ispitnom komadu uspostavljeno potrebno magnetno polje, ovisno od metode, vrši se posipanje magnetiziranog predmeta magnetnim česticama ili se pristupa registraciji zaostalog magnetizma u ispitnom komadu, a u cilju otkrivanja grešaka [20]. Kod ispitivanja magnetnim česticama, magnetne čestice se nanose na ispitni komad suhim ili mokrim postupkom. Na mjestima diskontinuiteta dolazi do zgušnjavanja magnetnih čestica.

Magnetna metoda kontrole može se grubo podijeliti u dvije osnovne skupine [9]: − kontrola feromagnetnih* materijala, − kontrola neferomagnetnih metala i nemetala.

Široka primjena magnetne metode kontrole je proizvela niz tehnika koje se međusobno razlikuju najčešće u načinu magnetizacije objekta. Sve te tehnike imaju zajednički cilj koji se svodi na iznalaženje što je moguće jednostavnijeg i jeftinijeg načina postizanja zadovoljavajuće magnetizacije, sa stajališta smjera i jačine magnetnog polja** u objektu definisane veličine i oblika. Neke od tehnika, obzirom na češću primjenu, su u većoj mjeri standardizovane ili postoje preporuke o načinu primjene u okviru kojih su dati osnovni parametri za primjenu [21].

Ovom metodom će se najlakše otkriti greške tipa pukotina, zareza i većih uključaka, naročito onih uz ili u blizini ispitne površine. Osnovne prednosti * Feromagnetizam je magnetno svojstvo (permeabilitet) željeza, čelika i njima sličnih materijala

i legura. Ostali su neferomagnetni ili nemagnetni materijali. ** Područje u kojem djeluju magnetne sile naziva se magnetno polje koje nastaje oko vodiča kroz koji prolazi električna stuje (istosmjerna ili naizmjenična).

39

Page 49: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

magnetne metode su u jednostavnosti postupka i relativno jeftinim uređajima (onima za pojedinačnu kontrolu). Osnovni nedostaci ove metode su prvenstveno u činjenici da je ona u suštini polukvantitativna, tj. da se njome mogu otkriti navedene greške, ali ne i odrediti sve njihove dimenzije.

Ova metoda se primarno koristi za otkrivanje površinskih i neposredno podpovršinskih grešaka (2,5-3,0 mm) na feromagnetnim materijalima. Princip rada se svodi na lokalnu, ili ukupnu magnetizaciju uzorka. Kada je ispitivani uzorak homogen, tada se predominantni dio magnetnih silnica zadržava u uzorku. Ukoliko su prisutne podpovršinske i površinske greške, tada se indukovano magnetno polje na tim mjestima iskrivi, stvarajući lokalna magnetna polja. Na tim mjestima skupljaju se fine magnetne čestice (suhi magnetni prah, ili tečna suspenzija). Metoda je primjenljiva za sve materijale koji se mogu snažno namagnetisati (fero-magnetni materijali). Pri magnetizaciji se vodi računa da se magnetne silnice usmjeravaju okomito na očekivane greške. Da bi se navedeni uslov obezbijedio osim uzdužnog i kružnog magnetnog polja može se koristiti i tzv. kombinovano magnetno polje (rezultanta). Magnetizacija uzoraka se vrši na razne načine: pomoću permanentnog magneta istosmjerne, ili naizmjenične struje, električnim magnetima, solenoidima itd. Dužina i širina otkrivenih grešaka određuje se prema pojavljenim indikacijama, tj. nakupinama feromagnetnog praha. Otkrivaju se površinske pukotine šire od 0,01 mm. Uređaji mogu biti prijenosni i stacionirani sa različitom jačinom i vrstom električne struje [4]. 6.1. Princip metode Princip metode se može sažeti u pet temeljnih tačaka [1]:

− priprema objekata za ispitivanje, − postizanje odgovarajuće magnetne indukcije, − registracije izlaznog magnetnog polja zbog deformacije silnica

magnetne indukcije u okolini greške, − interpretacija indukcije, mjerenje greške, − demagnetizacija i priprema objekata ispitivanja za dalju namjenu.

Izlazno magnetno polje najčešće se registrira primjenom feromagnetnih čestica koje nanošenjem na objekat ispitivanja formiraju indikacije grešaka, kontrasta dovoljnog za uočavanje. Kontrast indikacije znatno utiče na osjetljivost metode, a postiže se dobrim odabirom boje čestica. Osim obojenih čestica koje omogućavaju posmatanje pod bijelim svjetlom, koriste se i fluorescentne, koje se odlikuju visokim kontrastom, ukoliko se promatraju pod UV svjetlom [1].

40

Page 50: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

Drugi način registracije grešaka je zapisivanje indikacije snimanjem na magnetnu vrpcu u tehnici magnetografije, česte u automatskoj kontroli.

Magnetizacija se može postići permanentnim magnetom, elektromagnetom, provodnim ili pomičnim strujama. Struja može biti istosmjerna ili naizmjenična odgovarajućeg talasnog oblika, ovisno o objektu i očekivanim greškama. Korištenjem kombinacije dvaju magnetnih polja odgovarajuće orijentacije, postiže se magnetno polje željenog smjera, koje onda otkriva greške, neovisno o njihovoj orijentaciji [1].

S obzirom na široku primjenu i različitost ispitnih objekata i oprema je vrlo različita, te se primjenjuju mali prijenosni instrumenti za lokalnu magnetizaciju oblika jarma ili elektrodni, zatim prijevozni, te veliki stacionarni višenamjenski magnetoskopi.

Magnetna metoda se primjenjuje za otkrivanje površinskih (slika 17.a) i podpovršinskih nepravilnosti (slika 17.b) u feromagnetnim materijalima. Najveća se osjetljivost postiže na površini objekta ispitivanja, a mogućnost otkrivanja grešaka naglo opada porastom dubine greške ispod površine. U posebno dobrim uslovima kao što su na primjer ispitivanje u laboratoriji, primjenom čestica na površini visokog kvaliteta uz optimalno odabrane parametre kontrole podaci navode mogućnost otkrivanja greške na dubini 20 mm ispod ispitne površine, međutim u realnoj praksi bolje je računati sa zadovoljavajućom osjetljivosti koja se dostiže najdublje 2-3 mm ispod površine [21].

Magnetne silnice Magnetne silnice

a) b) Slika 17. Indikacija greški [8]

(a – nepravilnosti na površini, b – podpovršinska nepravilnost)

Priprema objekta za ispitivanje Osjetljivost magnetne kontrole ovisi u velikoj mjeri o pripremi objekta. Kvalitet površine i čistoća direktno utiču na mogućnost pokretanja magnetnih čestica po površini i na njihovu uočljivost. Kvalitet površine nije općenito propisan već se pojedinim propisima i standardima određuje u pojedinim slučajevima, ovisno o

41

Page 51: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

osjetljivosti koja se želi postići. Većina propisa hrapavost površine na kontaktnoj površini zadaje u granicama od 1-10 µm za Ra. Prije ispitivanja površinu treba očistiti i odmastiti ukoliko nepravilnosti površine mogu dovesti do maskiranja greške ili magnetne indikacije. Čišćenje se može provesti deterdžentima, čistačima pripremljenim za tu namjenu, organskim otapalima i odstranjivačima boja. U slučaju jačeg onečišćenja površine postojanjem hrđe ili kovarine, potrebno je nekada primijeniti mehaničko čišćenje pjeskarenjem ili ultrazvučno čišćenje. Čistoća površine neposredno nakon zavarivanja, valjanja, kovanja i nekih tehnika livenja je obično zadovoljavajuća [21]. 6.2. Metode magnetnih ispitivanja Metode se dijele prema načinu nanošenja čestica i vrsti struje na:

1. – mokri način nanošenja čestica, – suhi način nanošenja čestica.

2. – istosmjerna struja, – naizmenična struja.

Mokri način nanošenja čestica Komad se prska tečnom mješavinom magnetnih čestica s mineralnim uljem (ili se uroni u kupku s ovom mješavinom). Magnetne čestice koje su kombinovane s ovim uljem vrlo fino su raspršene. U mnogim slučajevima koriste se fluorescentni materijali kako bi se jače istakla silnica i čestice na mjestu greške. Potrebno je imati izvor svjetlosti iz dijela tamnog spektra koji je vrlo blizak dužinama ultraljubičastog svjetla. Mokri način nanošenja magnetnih čestica je pogodan za ispitivanje manjih uzoraka jer:

a) neće doći do rasipanja praha, b) ispitivani uzorci se uranjaju u kupku.

Suhi način nanošenja čestica Kod ovog načina preko dijela kojeg treba ispitati raspršuje se prah većeg zrna nego kod mokrog načina. Ovaj način je mnogo osjetljiviji za pronalaženje grešaka ispod površine. Suhi način upotrebljava se kod većine tipova prijenosivih magnetnih uređaja za ispitivanje. Prah je obojen da bi se dobio bolji kontrast. Zbog maksimalne osjetljivosti na duboke greške ispod površine, naročito one u obliku pukotina, ova metoda se primjenjuje za ispitivanje zavarenih spojeva.

42

Page 52: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

6.3. Magnetni prah Od kvaliteta magnetnog praha i emulzije (prah+tečnost) ovisi u velikoj mjeri i detekcija greške. Uređaj za ispitivanje magnetnim prahom dat je na slici 18.

a)

b)

Slika 18. Ispitivanje magnetnim prahom [22] a) magnena potkova; b) lampa

Prah treba imati slijedeće osobine:

a) magnetne osobine, b) veličinu čestica, c) oblik čestica, d) tečnost za emulziju, e) sadržaj praha u emulziji, f) uticaj magnetnog polja.

6.4. Magnetizacija Magnetizacija može biti:

• Magnetizacija stalnim magnetima, • Magnetizacija elektromagnetima sa:

a) – istosmjernom strujom,

b) – naizmjeničnom strujom.

43

Page 53: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

S obzirom na smjer magnetnog polja uobičajeni su nazivi za magnetizaciju odnosno tehniku koja se primjenjuje:

– kružna magnetizacija, – uzdužna magnetizacija ili longitudalna magnetizacija, – kombinovana magnetizacija koja omogućava indikaciju uzdužnih i poprečnih pukotina istovremeno,

– kontinuirana tehnika koja podrazumijeva pregled i interpretaciju rezultata za vrijeme provođenja magnetiziranja,

– tehnika permanentnog ili zaostalog magnetizma gdje se ispitivanje objekta temelji isključivo na zaostalom magnetizmu.

Magnetizacija stalnim (prirodnim) magnetima

Kod ovog postupka, priključuju se oba magnetna pola prirodnog stalnog magneta na dio ispitivanog uzorka ili objekta. Na tom dijelu objekta između polova stvara se magnetno polje u kojem se otkrivaju greške pomoću magnetnih čestica. Veći objekti ispituju se tako da se premiješta jaram svaki put za dužinu razmaka polova [11].

Magnetizacija elektromagnetima

Magnetizacija objekta elektromagnetom može biti kružna ili uzdužna. Uzdužna magnetizacija sastoji se u tome da kroz komad prolazi magnetno polje stvoreno izvana. Kružna magnetizacija je ona u kojoj su silnice prolaskom struje formirane u unutrašnjosti samog komada. Silnice formiraju zatvorene krugove bez formiranja polova. Pored toga magnetizacija može biti direktna i indirektna [11].

Indirektna magnetizacija

Elektromagnetno polje stvara se na ispitivanom uzorku preko dvije elektrode (slika 19.). Elektrode ograničavaju područje koje se ispituje.

Upotrebljavaju se niži naponi zbog: − lošijeg kontakta na krajevima elektroda (može nastati luk popraćen

lokalnim pregrijavanjem), − kad elektroda slučajno sklizne s ispitivane površine može je oštetiti i

ozlijediti operatera.

44

Page 54: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

Slika 19. Indirektna magnetizacija [23]

Magnetizacija direktnim prolaskom

Magnetizacija direktnim prolaskom struje provodi se tako da se na oba kraja ispitivanog uzorka dovede struja. Prolaskom struje kroz uzorak stvara se magnetno polje. Defekti koji su okomiti na silnice biće najjasnije vidljivi, dok će greške pod uglom biti nešto manje vidljive (ovisno o uglu), a greške u smjeru silnica neće biti vidljive [11]. Ova metoda pogodna je za ispitivanje dugih komada (cijevi, dugi profili šipke,...). Zbog masovnog ispitivanja uređaji su stacionarni.

Šematski prikaz direktne magnetizacije dat je na slici 20.

Magnetno polje

Izvor električne struje

Slika 20. Direktna magnetizacija [11]

Kružna magnetizacija

Kružna magnetizacija je ona u kojoj su silnice formirane u unutrašnjosti samog komada prolaskom struje.

Za kružnu magnetizaciju upotrebljavaju se elektrode u obliku šipke preko kojih prolazi električna struja kroz njima ograničenu površinu ispitivanog uzorka. Na taj način stvara se elektromagnetno polje. Struja se može dovoditi preko elektroda ili direktno na komad (slika 21.).

45

Page 55: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

Slika 21. Kružna magnetizacija [11]

Na slici 22. dat je šematski prikaz elektrodnog magnetoskopa.

Slika 22. Magnetno polje elektrodnog magnetoskopa [11]

Prolaskom struje s jedne na drugu elektrodu ne formira se magnetni tok konstantnog presjeka već se stvara magnetno polje koje u sredini razmaka elektroda dostiže maksimalnu širinu. Na tom proširenju je najmanja gustina silnica. Zbog toga se mora voditi računa o razmaku elektroda.

Uzdužna magnetizacija

Ispitivanje se provodi tako da se ispitivani uzorak uvodi u namotaj kroz koji prolazi istosmjerna ili naizmjenična struja. Otkrivanje grešaka otežano je stvaranjem polja otklona magnetnih silnica izvan namotaja.

46

Page 56: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

Dugi komadi se ispituju tako da se namotaj pomiče uzduž ispitivanog uzorka (slika 23.)

Navoj kroz koji protiče struja

Magnetno polje

Slika 23. Uzdužna magnetizacija [11] Kako je navedeno za magnetizaciju se upotrebljavaju istosmjerna i naizmjenična struja.

Za pronalaženje diskontinuiteta ispod površine u odlivcima i zavarenim spojevima uobičajeno se upotrebljava istosmjerna struja, a za ispitivanje fino obrađenih mašinskih dijelova naizmjenična struja.

U tabelama 9., 10. i 11. pregledno su prikazane osnovne sheme magnetizacije.

Tabela 9.: Osnovne sheme magnetizacije [11] Vrsta

magnetizacije Način

magnetizacije Struja

magnetizacije Shema

magnetizacije

Magnet

Elektromagnet

Uzdužna

Zavojnica

- Istosmjerna - Naizmjenična - Polutalasno

ispravljena - Impulsna

47

Page 57: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

Tabela 10.: Osnovne sheme magnetizacije [11] Vrsta

magnetizacije Način

magnetizacije Struja

magnetizacije Shema

magnetizacije

Strujom kroz objekat ispitivanja

Strujom kroz centralni vodič

Strujom kontaktno

Kružna (Cirkularna)

Induciranjem toka

- Istosmjerna - Naizmjenična - Polutalasno

ispravljena - Impulsna

Tabela 11.: Osnovne sheme magnetizacije [11]

Vrsta magnetizacije

Način magnetizacije

Struja magnetizacije

Shema magnetizacije

Strujom kroz objekat ispitivanja i elektromagnet

Strujom kroz objekat u dva okomita smjera

Kombinovana

Induciranjem toka i strujom kroz vodič

Kombinacije:

- Istosmjerna - Naizmjenična - Polutalasno

ispravljena - Impulsna

6.5. Oprema za ispitivanje Oprema za magnetiziranje ispitivanog objekta je vrlo različita, od vrlo jednostavnih uređaja sličnih permanentnom magnetu do složenih mašina uz koje ispitivanje postaje automatsko i rutinsko. Između velikog broja uređaja za ispitivanje nema mnogo univerzalnih jer to nije optimalno rješenje. Velika mogućnost primjene metode dovela je do razvoja velikog broja uređaja različite

48

Page 58: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

veličine i namjene, a najčešće su uređaji ugrađeni u proizvodni proces i prilagođeni ispitnom objektu. Najjednostavnija podjela uređaja je prema mogućnosti primjene što svakako uključuje pokretljivost uređaja. Postoje tri osnovne grupe uređaja i to: prijenosni, prijevozni i stacionarni uređaji [21]. 1. Prijenosni uređaji Prijenosni uređaji se odlikuju lakoćom i konstrukcijom koja omogućuje širu primjenu. Najpoznatiji prijenosni uređaj je magnetni jaram (slika 24.), koji može biti izrađen od permanentnog magneta ili elektromagneta. Ispitni objekat ili dio objekta se magnetizira magnetnim poljem koje se zatvara između polova magneta, tzv. stopa, prislonjenih na ispitni objekat. Radi postizanja što boljeg prijenosa magnetnog polja treba ostvariti što bolji kontakt sa ispitnim objektom. U tu svrhu (magnetni polovi), tzv. stope jarma su pomične, a oblikom i prikladnim dodacima prilagođene raznim oblicima površine. Razmak stopa se naziva „dužina stezanja“, budući da se objekti često ispituju stezanjem između stopa jarma. Dužina stezanja ne smije biti veća od predviđene postupkom ispitivanja, jer jačina magnetnog polja ovisi o dužini stezanja. Homogenost unesenog magnetnog polja u ispitni objekat biće veća što je dužina stezanja manja. Tehnika ispitivanja jarmom se koristi samo za površinske greške, jer su magnetna polja slabija. Osnovna prednost elektromagnetnog jarma u odnosu na jaram permanentnog magneta je jačina magnetnog polja koja se može postići [21].

a)

b) Slika 24. Magnetni jaram – Đuro Đaković TEP d.d. [8] (a – shematski prikaz, b – ispitivanje zavarenog spoja)

49

Page 59: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

Osnovne prednosti jarma u odnosu na druge vrste magnetnih uređaja su [21]:− jednostavno rukovanje, − mogućnost detekcije greške svih smjerova, − dobra osjetljivost na površinske greške, − nema opasnosti od iskrenja i oštećenja kontaktne površine, − niža cijena.

Osnovni nedostaci jarma u odnosu na druge vrste magnetnih uređaja su [21]:

− nemogućnost ispitivanja objekta složene geometrije, − slaba osjetljivost na podpovršinske greške, − najčešće nemogućnosti regulisanja jačine polja, − dugotrajnost ispitivanja, kada se radi o velikom objektu.

2. Prijevozni uređaji Prijevozni uređaji su po karakteristikama slični prijenosnim samo su ugrađeni veći rasponi jačina i mogućnosti kontrole parametara ispitivanja. Na tržištu postoji cijeli niz uređaja u rasponu jačina do 15 000 A izlazne struje, a impulsnom magnetizacijom se mogu postići i veće vrijednosti. Prednosti i nedostaci ovih uređaja su podudarni s prijenosnim uređajima [21].

Upotrebljavaju se za ispitivanje većih dijelova i objekata. Magnetizacija može biti djelimična (pomoću elektroda) i stvara kružno magnetno polje.

3. Stacionarni uređaji Najčešće su predviđeni za rad mokrom metodom te imaju uređaj za kontinuirano miješanje suspenzije s česticama za ispitivanje, pumpu i prskalicu koja osigurava jednako posipanje objekta ispitnim sredstvom. Stacionarni uređaji sadrže pored sklopova za magnetiziranje (elektromagnet, zavojnica, generator), dodatne uređaje za rasvjetu, čuvanje, dotok i nanošenje ispitanog sredstva, razne sklopke i mjerne instrumente, te uređaj za demagnetizaciju. Magnetno polje se u većini slučajeva postiže jarmom, koji je u ovom slučaju velikih dimenzija. Ovi uređaji su najčešće uključeni u poluautomatsku ili automatsku kontrolu u proizvodnim linijama. Jedna od osnovnih prednosti stacionarnih uređaja je ispitivanje objekta u cjelosti, odjednom [21]. Upotrebljavaju se uglavnom u masovnoj proizvodnji dugih proizvoda. Mogu biti izvedeni da se ispitivani proizvod uranja u emulziju s magnetnim česticama u toku ispitivanja [11].

50

Page 60: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

6.6. Karakter grešaka koje se otkrivaju Magnetna indukcija od formiranih magnetnih čestica se može interpretirati neposredno pri uočavanju, ali i sačuvati dokumentiranjem. Najjednostavniji i pouzdani dokument je fotografija indukcije. Često se koriste tzv. podložne boje kojima se oboji površina radi boljeg kontrasta indikacija. Debljina boje utiče na osjetljivost i strogo je ograničena standardima o ispitivanju. Drugi način je mjerenjem magnetnog polja, metoda magnetometrije, uobičajena u automatskoj kontroli [21]. Karakter grešaka koje se otkrivaju metodom feromagnetnog praha

Magnetne metode ispitivanja ograničene su na iznalaženje grubih grešaka u feromagnetnom materijalu. Magnetna metoda kontrole teži ka otkrivanju grešaka na osnovu vizuelnog ispitivanja i interpretacije magnetnog spektra. Iz ovog se može zaključiti da je teško govoriti o definisanoj osjetljivosti detekcije, nego je pravilnije govoriti o opažanju kao subjektivnom pojmu, na koji utiču razni faktori.[24]. Među vrlo važne faktore koji utiču na detekciju spadaju:

1. jačina magnetnog polja, 2. orijentacija greške u odnosu na polje, 3. oblik i veličina greške, 4. dubina greške, 5. karakteristike detektora praha, 6. stanje površine.

Uticaj jačine magnetnog polja Kao prvo nije preporučljivo ispitno mjesto više puta magnetisati, pošto indukcija ne raste ponovnim magnetisanjem, a s druge strane, propustljivost vrlo brzo opada, što prouzrokuje smanjenje deformacija magnetnog polja na mjestu diskontinuiteta, a prema tome nepovoljno utiče na detekciju [24]. S druge strane osjetljivost indikacije u mnogome ovisi i od usmjeravajućih sila koje u području magnetnog polja djeluju na čestice praha. Ove sile rastu sa intenzitetom magnetnog polja. Međutim, povećanje intenziteta iznad izvjesne optimalne vrijednosti nema smisla, jer je porast usmjerivačkih sila onda već neznatan.

51

Page 61: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

Orijentacija greške u odnosu na polje Da bi se postiglo maksimalno opažanje jednog diskontinuiteta bitno je da je kod svih ispitivanja pravac magnetnog polja okomit na pretpostavljeni pravac greške. S obzirom da često nije poznat pravac prostiranja greške preporučuje se da se ispitivanje obavlja iz dva okomita pravca, tako da ni jedan diskontinuitet ne izbjegne kontroli. Oblik i veličine greške i njihov uticaj na detekciju Sve greške koje se mogu otkriti magnetnom metodom mogu se svrstati u dvije grupe:

- greške koje dovode do naglog mijenjanja presjeka magnetiziranog komada,

- greške koje dovode do progresivne promjene presjeka magnetiziranog komada.

Greške prve grupe, u koje uglavnom spadaju pukotine, izazivaju znatno smanjenje presjeka magnetiziranog predmeta, izazivajući uočljivije skretanje magnetnog polja te ih je lako otkriti detektorom.

Greške druge grupe u koje spadaju uključci, gasna poroznost i sl., zbog progresivne promjene presjeka magnetiziranog komada izazivaju manje uočljivo skretanje magnetnog polja te je njihovo otkrivanje detektorom prilično otežano i rijetko primjenjivo. Veličina greške utiče na detekciju na taj način jer se smanjenjem dimenzija greške smanjuje i intenzitet deformacije polja. Obje ove konstatacije važe uz pretpostavku da greška nije smještena na velikoj dubini ispod površine magnetiziranog komada.

Na osnovu navedenog može se zaključiti da je sposobnost detekcije greške određene veličine direktno ovisna od procentualnog smanjenja presjeka na tom mjestu.

Najmanja još vidljiva pukotina kod magnetne kontrole za različit intenzitet magnetnog polja data je na dijagramima slika 25. i 26.

Na slici 25. kriva A vrijedi za 2,5% oslabljenje presjeka uslijed pukotine; kriva B za 5% oslabljenja. Treba napomenuti da su greške za dobijanje dijagrama umjetno stvorene i pogodno razmještene na površini predmeta koji je ispitivan, a ispitivanje provedeno u vrlo povoljnim laboratorijskim uslovima.

Dijagram na slici 26. rađen je na istim uzorcima i kriva A vrijedi za širinu pukotine od 10-4 cm, a kriva B za širinu pukotine od 10-3 cm.

52

Page 62: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

Pri otkrivanju grešaka u jednom i drugom slučaju vrlo važnu ulogu ima i granulacija praha koja je iznosila 5 ⋅ 10-4 cm [24].

Slika 25. Promjena osjetljivosti metode namagnetiziranim prahom ovisno od intenziteta magnetnog polja [24] A – umjetno 2,5% oslabljenje presjeka pukotinom B – umjetno 5% oslabljenje presjeka pukotinom

Slika 26. Osjetljivost metode namagnetiziranim prahom ovisno od

smanjenja presjeka i intenziteta magnetnog polja [24]

A – Pukotina širine do 10-4 cm B – Pukotina širine do 10-3 cm

Dubina greške i uticaj na detekciju

Iz teorije magnetnog polja poznato je da magnetna indukcija postiže svoj maksimum na površini ispitanog predmeta i zatim se brzo smanjuje što se ide dublje u ispitni komad. To ima za posljedicu da je skretanje magnetnog polja pri većoj dubini greške neznatno i vrlo teško je izvršiti detekciju. Slika 27. prikazuje formiranje polja i indukciju greške pri raznim položajima greške u odnosu na dubinu.

Dijagram na slici 28. daje ovisnost između dubine greške i njene veličine za razne vrste ispitne struje i korištenog praha [24]. Na osnovu krivih na slici 29. može se zaključiti da se pomoću magnetnog praha mogu otkriti defekti u zavarenom spoju kao što su pukotine i neprovarena mjesta, do dubine 10 mm. Praktično se međutim postižu zadovoljavajući rezultati ako se navedeni defekti ne nalaze na većoj dubini od 5 mm [24].

53

Page 63: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

Tako na primjer neprovareno mjesto u zavaru materijala debljine 10 mm, koje se nalazi na 2-4 mm i prostire se u dubinu 3-5 mm, moguće je otkriti metodom magnetnog praha pri korištenju bilo istosmjerne ili naizmjenične struje.

Slika 27.Uticaj udaljenosti

greške od površine ispitanog predmeta na njenu indikaciju

namagnetiziranim prahom [24]

Slika 28. Otkrivanje defekata magnetnim prahom, skrivenih u dubini, u ovisnosti od

njihovog prostiranja u dubinu [24] 1. naizmjenična struja, magnetna suspenzija, 2. naizmjenična struja, suhi prah, 3. istosmjerna struja, magnetna suspenzija, 4. istosmjerna struja, suhi prah.

Slika 29. Otkrivanje neprovara i pukotina u zavarenom spoju u ovisnosti od

njihovog prostiranja u dubinu i indikaciji pri debljini zavara [24] 1-1,7 mm; 2-2,5 mm; 3-5 mm; 4-8 mm; 5-10 mm; 6-15 mm

54

Page 64: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

Karakteristike praha za magnetiziranje Kod magnetne kontrole vrlo važnu ulogu na uspjeh kontrole ima pravilan izbor feromagnetnog praha ili feromagnetne smjese. Glavni faktor koji treba imati na umu kod izbora praha je njegova granulacija. Granulacija praha utiče na njegovu pokretljivost i mogućnost sakupljanja. Prosijavanjem se pripremaju dvije vrste praha koje se međusobno razlikuju po granulaciji a pri samom ispitivanju koriste se dvije vrste praha: prah od niskougljeničnog čelika i prah od oksida željeza. Kada će koji od ova dva praha biti primijenjen ovisi od uslova rada, tj. što treba otkriti u ispitivanom komadu i kolika je jačina polja. Tako na primjer, fine pukotine kod osovine nastale uslijed zamora otkrivanju se pomoću praha od niskougljeničnog čelika pri maloj snazi magnetisanja, a ako je snaga magnetisanja velika koristi se prah željeznog oksida. Kako pokazuje iskustvo najbolji rezultati pri ispitivanju magnetnim prahom postižu se kada su granulacija praha i debljina pukotine istog reda veličine [24]. Stanje ispitivane površine Stanje ispitivane površine ima veliki uticaj na donošenje konačnog suda o kvalitetu ispitnog komada. Zbog toga ispitna površina prije nego se pristupi magnetnom ispitivanju mora biti očišćena od prljavštine, prašine i ostatka ulja ako se radi o ispitivanju manje osjetljivosti. Ako je u pitanju ispitivanje velike osjetljivosti (lokomotivske osovine, bandaže osovinskih sklopova itd.) ispitna površina mora se obrađivati mašinski. Ovako strogi zahtjevi za ispitnu površinu postavljaju se iz razloga da bi se uticaj lažnih defekata sveo na minimum i da ne bi stvarao poteškoće u radu obučenog osoblja. Nakon sagledavanja svih faktora koji utiču na otkrivanje grešaka može se o karakteru grešaka koje se otkrivaju metodom magnetiziranog praha dati slijedeće:

- Metoda magnetiziranog praha uspješno se primjenjuje i daje zadovoljavajuće rezultate ako se provodi ispitivanje u svrhu otkrivanja grešaka koje znatno smanjuju presjek magnetiziranog komada, a to su sitne pukotine i neprovarena mjesta. Ako se radi o greškama koje progresivno smanjuju presjek kao što su gasna poroznost i uključci, magnetna metoda je nepovoljna i praktično se ne upotrebljava za pojedinačno otkrivanje ovih defekata, dok za otkrivanje grupisanih defekata ove vrste, uz veliko iskustvo rukovaoca, može biti primijenjena.

55

Page 65: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

- U pogledu dubine defekta postižu se optimalni rezultati ako je ovaj smješten neposredno ispod površine ispitivanja. Međutim, ako se radi o defektima oblika pukotine ili neprovarenog mjesta moguće je postići još uvijek dobre rezultate ako ovi defekti nisu na većoj dubini od 5 mm. Otkrivanje defekata na dubini od 5 mm je istovremeno i maksimalna mogućnost ove metode [24], mada se prema drugim autorima dubina greške ograničava na 2-3 mm [21].

- Da bi se postigli dobri rezultati u otkrivanju defekata i na dubini od 5 mm treba izabrati pravilnu granulaciju feromagnetnog praha. U tom pogledu treba nastojati da je red veličine granulata feromagnetnog praha i debljine defekta približno isti [24].

Važniji standardi magnetne metode dati su u tabeli 12. Tabela 12. Pregled važnijih standarda magnetne kontrole

Naziv standarda Značenje standarda

BAS EN ISO 9934-1:2003 Ispitivanje bez razaranja- Ispitivanje magnetnim česticama . 1 dio: Opća načela (ISO 9934-1:2001; EN ISO 9934-1:2001)

BAS EN ISO 9934-1/Al:2003 Ispitivanje bez razaranja - Ispitivanje magnetnim česticama . 1 dio: Opća načela (ISO 9934-1:2001/Al:2003)

BAS EN ISO 9934-2:2003

Ispitivanje bez razaranja - Ispitivanje magnetnim česticama . 2 dio: Sredstva za detekciju (ISO 9934-2:2002; EN ISO 9934-2:2002)

BAS EN ISO 9934-3:2003 Ispitivanje bez razaranja - Ispitivanje magnetnim česticama . 3 dio: Oprema (ISO 9934-3:2002; EN ISO 9934-3:2002)

56

Page 66: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

7. ELEKTRIČNE METODE Danas je u primjeni manji broj električnih metoda ispitivanja bez razaranja koje rade na principu mjerenja električnog otpora, vodljivosti, tribo-elekričnih ili termo-električnih učinaka te zaključivanja o stanju objekta ispitivanja i greškama u objektu, na osnovu promjena mjerenih veličina. Metode su ograničene na električno vodljive materijale. Metoda pada potencijala je posebno značajna metoda koja se koristi za mjerenje dubine pukotine najčešće otkrivene drugim metodama. Dvjema elektrodama načini se električni potencijal između dvije tačke na površini materijala između kojih se nalazi pukotina čiju dubinu treba izmjeriti. Razlike u otporu i porastu otpora, s obzirom na postojanje pukotine, direktna su mjera dubine pukotine. Instrument je mali i prenosiv. Tačnost mjerenja ovisi o pukotini i velika je ukoliko pukotina nema premoštenje koje može skratiti električni put između elektroda unutar određene dubine [1]. Postoji veći broj električnih metoda koje se mogu koristiti u području ispitivanja materijala bez razaranja, kao što su:

− mjerenje električnog otpora; − mjerenje električne provodljivosti; − korištenje tribo-elektriciteta; − termo-električna metoda; − metoda vrtložnih struja.

Od svih navedenih električnih metoda, najveću primjenu u području ispitivanja materijala našle su vrtložne struje [4]. 7.1. Elektromagnetne metode – metoda vrtložnih struja Metoda vrtložnih struja je raširena u primjeni radi izrazito visoke osjetljivosti ove višeparametarske metode i brzine dobijanja rezultata. Metoda se temelji na principu registracije promjena elektromagnetnog polja u elektroprovodljivim objektima.

Vrtložne struje se pobuđuju u objektu ispitivanja dovođenjem sonde, odnosno zavojnice kroz koju protiče naizmjenična struja, u blizini objekta ispitivanja. Intenzitet i raspored vrtložnih struja pobuđenih u materijalu ovisi o geometrijskim i elektromagnetnim osobinama objekta, te međusobnom položaju sonde i ispitne površine. Dodatni uticaj ima prisutnost grešaka ili drugih promjena koje se odražavaju na električnu vodljivost ili magnetnu permeabilnost. U većini slučajeva se koriste

57

Page 67: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

induktivne sonde koje su prilagođene objektu kao okružujuće ili segmentne. Kontinuirana ili impulsna struja sonde stvara magnetno polje koje zatim pobuđuje vrtložne struje u objektu blizu površine. Magnetno polje tako pobuđenih vrtložnih struja djeluje na sondu povratnom indukcijom. Frekvencije koje se koriste za uzbudu sonde kreću se od zvučnih do visokih radio frekvencija. Niske frekvencije se koriste kada je potrebna dublja prodornost u materijal ispitivanja.

Metoda se primjenjuje za mjerenje debljina u području 1 µm – 10 mm, mjerenje debljina nevodljivih prevlaka na metalu i nemagnetnih prevlaka na magnetnoj podlozi. Veća primjena slijedi na temelju ovisnosti magnetnih i mehaničkih osobina materijala, te se ovom metodom može mjeriti tvrdoća materijala, veličine zrna u strukturi, odrediti stanje termičke obrade, stanje površinskog sloja poslije mehaničke obrade, utvrditi zaostala naprezanja. Budući da struktura, te sastav metala i legura utiču na električna i magnetna svojstva materijala, moguće je otkriti razliku hemijskog sastava metala, razliku u mikrostrukturi, razugljeničenje površine, mjesta lokalnog omekšanja ili sadržaj ferita u austenitnim materijalima. Najraširenija primjena je ipak primjena za otkrivanje površinskih i podpovršinskih grešaka i to pukotina, uključaka, preklopa, grešaka vezivanja i tačkaste korozije.

S obzirom da se primjena kreće od vrlo jednostavnih ispitivanja u svrhu npr. sortiranja malih komponenti do složenih ispitivanja radi otkrivanja grešaka u npr. nuklearnim centralama u nedostupnom području, oprema za ispitivanje je vrlo različita i to od jednostavnih instrumenata džepne izvedbe do složene opreme koja omogućava automatsku kontrolu s računarskom podrškom.

Vrtložno strujna defektoskopija je zasnovana na analizi uzajamnog dejstva elektromagnetnog polja vrtložno-strujnog pretvarača s elektromagnetnim poljem vrtložnih struja, nalazećih u kontrolišućem objektu.

Karakteristike vrtložno-strujnog metoda su: električna priroda signala i brzo djelovanje, što dozvoljava automatizaciju kontrole, znatnu brzinu i jednostavnost metode, odsustvo neophodnog električnog i čak mehaničkog kontakta pretvarača s kontrolišućim objektom i mogućnost kontrole slojeva metala male debljine i brzo krećućih proizvoda [3]. Postoje tri osnovne metode pobuđivanja vrtložnih struja u objektu:

a) smještaj proizvoda u kalem (metod prolaznog kalema), b) stavljanje kalema na proizvod (metod stavljajućeg kalema), c) stavljanje proizvoda između prvog i drugog kalema (zaštitni, ekranski

metod).

58

Page 68: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

Pri propuštanju kroz kalem promjenljive struje određene frekvencije magnetno polje kalema mijenja svoj znak s istom frekvencijom. Ako se proizvod smjesti u polje tog kalema to se u njemu pojavljuju vrtložne struje čije polje pokazuje dejstvo na polje „pobuđenog“ kalema.

Postoji više tipova vrtložno-strujne kontrole: amplitudni, fazni, frekventni i visokofrekventni. Po osjetljivosti prema pukotinama vrtložno strujna defektoskopija zaostaje za magnetnom [3]. Razvoj metode − Faraday je 1831. godine otkrio EM indukciju: promjenom struje u kalemu

žice se indukuje struja u susjednom kalemu; − Maxwell je 1864. godine dao dinamičku teoriju EM polja (set jednačina); − Hughes je 1879. godine koristio metodu za otkrivanje promjena osobina

metala; − Kranz je 1925. godine razvio instrument za mjerenje debljine stijenke. Shematski prikaz metode dat je na slici 30.

Slika 30. Shematski prikaz [25]

Područje upotrebe [25]

Područje upotrebe je: − Identifikacija niza fizičkih, strukturnih i metalurških stanja u

elektroprovodljivim metalnim poizvodima, − Mjerenje električne provodnosti, magnetne permeabilnosti, veličine

zrna, stanja termičke obrade, tvrdoće i fizičkih dimenzija, − Otkrivanje pukotina i uključaka,

59

Page 69: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

− Otkrivanje razlike u sastavu, mikrostrukturi i drugim osobinama metala,

− Mjerenje debljine magnetno neprovodne obloge na metalu, − Ne zahtijeva se direktan električni kontakt sa objektom ispitivanja, − Pogodna je za ispitivanja velikom brzinom – moguće ispitivanje

100% proizvodnje, − Metoda je indirektna: potrebna posebna pažnja prilikom obrade

rezultata mjerenja. 7.1.1. Osnovni principi metode Osnovni princip koji se primjenjuje kod ove metode je sličan kao kod ultrazvuka. Postoji osciloskopski ekran na kojem se registruju fizičke osobine uzorka ispitivanog ovom tehnikom. U principu, vrtložna struja nastaje kada električna struja prolazi kroz vodič, a kao rezultat javlja se magnetno polje oko vodiča. Ovo magnetno polje omogućuje prijenos energije od izvora do nekog drugog vodiča. Odnosno, ako postoje dva namotaja jedan pored drugog , te ako u jednom (primarnom) namotaju protiče struja, u drugom (sekundarnom) će se inducirati struja. Sekundarni namotaj može biti i metalni predmet (ispitivani uzorak, proizvod) pa će se i u njemu inducirati struja. Veličina ove struje u ispitivanom uzorku će biti određena dimenzijama površine, električnom provodljivošću i magnetnom permeabilnosti. Ovim faktorima moraju se dodati još i karakteristike primarnog namotaja (broj namotaja, prečnik namotaja, debljina žice i jačina struje) i konsekvenca svih ovih faktora, tj. impedansa (omski otpor i induktansa tvore impedansu) [26]. Mjerenjem impedanse u namotaju za vrijeme ispitivanja moguće je odrediti osobine metalne površine uzorka. Naime, svi parametri koji imaju uticaj na vrtložne struje u uzorku ostaju konstantni, a jedina promjenljiva veličina je metalna površina. Neke promjene impedanse mogu biti direktno mjerene, a uzrokovane su promjenama koje se događaju na metalnoj površini. Najvažnije je da promjene na metalnoj površini mogu uticati na vrijednost vrtložnih struja. Sve se te promjene mogu svesti na slijedeće:

− dimenzija površine , − hemijski sastav, − prisustvo defekata.

Namotaj kojim se vrše ispitivanja mora biti takav da se može smjestiti što je moguće bliže metalnoj površini koja se ispituje. Pored ovoga, kod primjene metode vrtložnih struja ima zakonitosti kojih se treba pridržavati, a to je da

60

Page 70: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

ispitivani uzorak mora prolaziti longitudinalno kroz namotaj i mora biti uvijek na istom mjestu u namotaju (poželjno je da ako se npr. ispituje šipka, da mehanički držač namotaja po mogućnosti bude približno istog prečnika kao šipka).

Tehnika ispitivanja Mnogi problemi koji se javljaju kod metode vrtložnih struja mogu se prevazići primjenom odgovarajućih elektronskih procesa. Odnosno, moguće je odvojiti neželjene informacije od željenih, jer, kao što je navedeno, ima više varijabli koje utiču na impedansu ispitnog namotaja. Tri su osnovna tehnička ispitivanja:

a) Impedansa ispitivanja

Ova tehnika pokazuje totalni strujni efekat, odnosno promjene svih varijabli. (Pri tome se može ili ne može razdvojiti željeni efekat od neželjenog, ovisno od samog uređaja). b) Ispitivanje pomoću fazne analize

Ovom tehnikom je moguće odvojiti dimenzionalne promjene od provodljivosti u nemetalnim materijalima (moguće je izvršiti ispitivanje čelika iznad Curieve tačke). Kod magnetnih materijala moguće je odvojiti vodljivost kao promjenu u fazi, a permeabilitet i dimenzije kao promjene u amplitudi elektronskog signala. c) Ispitivanje modulacionom analizom

Upotrebljava se tipična dinamička tehnika kada se sonda okreće s obzirom na površinu uzorka ili obrnuto. Upotrebom ovakve tehnike moguće je izvršiti razna specijalna ispitivanja, na primjer:

− razdvajanje materijala po hemijskom sastavu, − razdvajanje materijala po termičkoj obradi, − razdvajanje materijala po mehaničkim osobinama ili strukturnim

promjenama, za ispitivanje materijala na razne defekte i sl.

Primjena [26]

Da bi se metoda vrtložnih struja mogla uspješno primijeniti, potrebno ju je ponekad komparirati i sa drugim metodama bez razaranja. Koliko će vrtložne struje prodrijeti pod površinu ispitivanog uzorka ovisi o upotrijebljenoj naizmjeničnoj struji, tj. ako se snižava frekvencija struje, povećava se dubina prodiranja vrtložnih struja.

61

Page 71: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

U slučaju vrlo niskih frekvencija postiže se maksimalna dubina prodiranja vrtložnih struja, ali je potrebno voditi računa da i signal (informacija o metalu) koji se dobije bude dovoljno jak da se može koristiti. Na primjer, prodiranje vrtložnih struja u ugljeničnom čeliku iznosi oko 7 mm. Da bi se izbjegli glomazni namotaji kod niskih frekvencija obično se koriste magnetni mostovi. U praksi najčešće se niske frekvencije koriste za otkrivanje defekata u materijalu, pukotina i uključaka. Ako se primjenjuju više frekvencije, penetracija vrtložne struje je nešto manja, ali se ne smije uzeti kao totalno ograničenje i može se uspješno primijeniti za otkrivanje otvorenih defekata. Naime, vrtložna struja se generira na površini metala, ali slijedi konturu defekata, jer se oko njega javljaju potencijalne razlike. Metoda vrtložnih struja ne može pomoći ako se radi o centralnim defektima u šipkama ili površinskim defektima kod cijevi. Važno je shvatiti da osjetljivost ove metode opada ako se povećava penetracija, te je potrebno odabrati najpovoljnije rješenje [26]. Najvažnije kod primjene ove metode je da nije potreban fizički kontakt sa predmetom koji se ispituje. Naime, pri ispitivanju metodom vrtložnih struja kalem je udaljen od ispitivanog uzorka 1-2 mm. Ova metoda se vrlo lako automatizira, jer mjerenje električnih veličina ovisi o fizičkim osobinama ispitivanog uzorka. Naime, konkretna informacija o osobinama ispitivanog uzorka dobije se putem električnog signala i nema ograničenja gdje se želi prenijeti. Sistem se može riješiti i tako da se komponiraju i klasificiraju određeni defekti, na primjer oni na površini sa onima pod površinom. Osim toga, sistem se može tako podesiti da ne traži posebno obučenog ispitivača.

Generalno, za metodu vrtložnih struja se može reći da se za svaki problem, odnosno ispitivani uzorak, traži specijalno razrađen sistem ispitivanja. Primjena metoda vrtložnih struja ima i ekonomski značaj zato što:

− operator ne mora biti specijalno obučen kao kod drugih sistema, − kapitalne investicije u opremu su mnogo manje u uporedbi sa

drugim metodama ispitivanja. 7.2. Instrumenti za mjerenje Instrumenti se mogu podijeliti na:

− analogne i − digitalne.

Klasifikacija je na osnovu displeja za prikaz rezultata. Osnovni instrument se sastoji od izvora naizmjenične struje, kalema žice spojenog na taj izvor, i od voltmetra za registrovanje promjene napona [25].

62

Page 72: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

Pored osnovnih dijelova, koristi se niz dodatnih kola i uređaja: − Rezonancna kola (za promjenu frekvencije pobudne struje), − Maxwell-Wien most (za mjerenje induktivnosti iz poznatog

omskog otpora i kapaciteta). Instrumenti za vrtložne struje se mogu podijeliti u slijedeće kategorije:

a) Sistem otpornik-kalem (Resistor and single-coil system) Jednostavan instrument, kod kojeg se prati napon u kalemu senzora. Pogodan je za mjerenje velikih lift-off varijacija ako nije bitna velika preciznost.

b) Sistem debalansa mosta (Bridge unbalance system) Instrument je veće preciznosti. Mjeri se razlika napona između impedanse kalema senzora i referentne impedanse. Problem koji se javlja je uslijed promjene temperature.

c) Sistem indukcijskog mosta (Induction bridge system) Referentni kalem i kalem senzora su spojeni u transformator.

d) Transmisijski sistem (Through transmission system) Signal se prenosi iz kalema kroz metal, a detektuje se na suprotnoj strani metala. Ako je udaljenost dva kalema fiksna i kola imaju visoku impendansu, signal ne ovisi od položaja metala. Ovo potpuno eliminiše lift-off, ali zahtijeva postavljanje dva kalema.

Senzori

Izbor senzora s kalemom ovisi od geometrije površine objekta koji se ispituje: štap, potkovica, prsten. Senzori mogu biti različitih oblika i veličina (slika 31.). Izbor senzora ovisi od vrste diskontinuiteta koji se ispituje. Za ispitivanje cijevi na kratke greške, koriste se prstenasti kratki senzori [25].

Slika 31. Izgled senzora [25]

63

Page 73: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

Očitavanje rezultata mjerenja može biti kao: − Svjetlosni alarm, − Zvučni alarm, − Relejni prekidači, − Analogni pokazivači s kazaljkom, − Digitalni pokazivači (displeji), − XY ploteri za crtanje grafika impendanse, − XY osciloskopi, − "Strip-chart" rekorderi, − Rekorderi s magnetnom trakom, − Računari.

Faktori koji utiču na rezultate

Na rezultate mjerenja utiču slijedeći faktori [25]: a) Magnetna permeabilnost (MP)

MP jako utiče na indukovanu struju. Radi toga se metode ispitivanja za magnetne i nemagnetne materijale razlikuju. Isti faktori koji utiču na električnu provodnost (sastav, tvrdoća, zaostali naponi, greške) utiču i na MP. Za kompenzaciju uticaja MP koristi se dodatni kalem sa istosmjernom strujom – da se postigne saturacija.

b) Lift-off faktor Kad se instrument za ispitivanje izloži naponu u zraku, dat će neki otklon čak i kad nema provodljivog materijala u blizini. Kako se kalem približava materijalu, otklon se povećava. Te promjene otklona pri promjeni rastojanja između kalema i provodnika se nazivaju "Lift-off". Posebno je važan kod složenih oblika.

c) Fill faktor / Edge / Skin Fill faktor je ekvivalent "Lift-off" faktora, ali kod cilindričnih objekata. Edge efekat (rubni efekat) se javlja kad se kalem približi rubu objekta koji se ispituje, jer dolazi do izobličenja toka magnetnog polja. Indukovano polje je gušće blizu površine, a progresivno opada po dubini; ta pojava se naziva "Skin" efekat.

7.3. Mjerenje debljine prevlaka i slojeva U praksi je često potrebno odrediti debljinu prevlaka i drugih zaštitnih slojeva na metalima (feromagnetni i neželjezni metali). U ovisnosti od vrste osnovnog metala koristi se metoda magnetne indukcije, ili vrtložnih struja. Obavlja se mjerenje raznih prevlaka kao što su boje, lakovi, guma, plastika, galvanska zaštita itd. Instrumenti za mjerenje prevlaka imaju veliku tačnost i do 0,01 µm [4].

64

Page 74: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

7.4. Standardi Važniji standardi za ovo područje ispitivanja su:

BAS EN ISO 15548-1:2010 Ispitivanje bez razaranja - Ispitivanje vrtložnim strujama – Karakteristike i verifikacija opreme – Dio 1: Karakteristike i verifikacija instrumenata Non destructive testing – Equipment for eddy current examination – Part 1: Instrument characteristics and verification (ISO 15548-1:2008) (EN ISO 15548-1:2008, IDT; ISO 15548-1:2008, IDT) Zamjenjuje: BAS EN 13860-1:2005

BAS EN ISO 15548-2:2010 Ispitivanje bez razaranja - Ispitivanje vrtložnim strujama - Karakteristike i verifikacija opreme - Dio 2: Karakteristike i verifikacija sonde Non destructive testing - Eddy current examination- Equipement characteristic and verification - Part 2: Probe characteristic and verification (ISO 15548-2:2008, IDT) (EN ISO 15548-2:2008, IDT; ISO 15548-2:2008, IDT) Zamjenjuje: BAS EN 13860-1:2005

BAS EN 13860-3:2005Ispitivanje bez razaranja - Ispitivanje vrtložnim strujama - Karakteristike i verifikacija opreme-Dio 3: Karakteristike sistema i verifikacija opreme (EN 13860-3:2003, IDT) Non destructive testing - Eddy current examination - Equipment characteristics and verification - Part 3: System characteristics and verification (EN 13860-3:2003, IDT)

BAS EN 12084/A1:2005 Ispitivanje bez razaranja - Ispitivanje vrtložnim strujama - Opći principi i smjernice; Amandman 1 Non destructive testing - Eddy current testing -General principles and guidelines; Amendment A1 (EN 12084:2001/A1:2003, IDT) ICS 19.100

BAS EN 1330-5:2001 Ispitivanje bez razaranja - Terminologija - Dio 5: Termini koji se koriste u ispitivanju vrtložnim strujama (EN 1330-5:1998, IDT) Non-destructive testing - Terminology - Part 5: Terms used in Eddy Current testing (EN 1330-5:1998, IDT)

65

Page 75: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

8. RADIOGRAFSKA KONTROLA Radiografska kontrola često se naziva i radijacijskom ili radijacionom kontrolom. Priroda zračenja Rendgensko zračenje nazvano je po W.K.Röntgenu, koje je 1895. godine prvi otkrio ispitujući katodne zrake. Kako su svojstva tog zračenja bila različita od drugih do tada poznatih zračenja, Röntgen je nepoznato zračenje nazvao x-zračenjem. Taj se naziv često i danas upotrebljava u stručnoj literaturi, najčešće radi kratkoće. Kratko vrijeme nakon pronalaska x-zraka, 1896. godine slijedi H.Becquerelovo otkriće radioaktivnosti. Dvije godine kasnije, Marie i Pierre Curie otkrili su radioaktivne elemente radij i polonij. Zračenje koje su emitirali radioaktivni elementi nazvano je gama zračenje (γ- zračenje). Otkrivene gama zrake su po osobinama vrlo slične rendgenskim zrakama, talasnog su karaktera, ali se razlikuju po porijeklu. Gama zračenje nastaje uslijed radioaktivnog raspada jezgri atoma radioaktivnih materijala. Jezgre s jednakim brojem protona, dakle istog hemijskog elementa mogu imati različiti broj neutrona. Takve atomske jezgre nazivaju se izotopi jedne atomske vrste. Unutar istog elementa neki izotopi mogu graditi nestabilne jezgre, koje se bez ikakvog vanjskog poticaja mijenjaju prelazeći u druge jezgre, a pri tome emitiraju zračenje različitog karaktera [8]. Unutar elektromagnetnog spektra zračenja rendgensko i gama zračenje zauzimaju područje kratkih talasnih dužina. Približni raspored talasnih dužina unutar spektra elektromagnetnog zračenja prikazan je na slici 32.

Slika 32. Spektar elektromagnetnog zračenja [8]

Zračenja mogu biti različitog porijekla, kao npr. kosmičko zračenje, ili zemaljsko. Zemaljsko zračenje opet može nastati prirodnim, ili umjetnim putem. U radiografiji se upotrebljava rendgensko zračenje, γ -zračenje, α i β zračenje i neutronsko zračenje.

66

Page 76: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

Neke važnije veličine i jedinice u radiografiji su [27]: 1. Apsorbovana doza zračenja (AD) služi za mjerenje količine zračenja, a

izražava se omjerom predane energije ∆E i mase materije ∆m, koja je ovu energiju apsorbovala. Jedinica za apsorbovanu dozu je "Gray" (Gy). Apsorbovana doza zračenja može se povezati sa biološkim posljedicama zračenja (stara jedinica je "rad" odnosno 1 rad = 10-2 Gy).

2. Ekspozicija je mjera za predaju energije nekom volumenu materije odnosno energija koju neki snop zračenja može predati određenom sredstvu.

3. Aktivnost raspadanja atomskih jezgri ili u praksi uobičajeni naziv radioaktivnost, je fizička veličina za mjerenje jačine izvora γ - zračenja. Jedinica za aktivnost je "Becquerel" (Bq) a stara jedinica je "Curie" (Ci, odnosno 1Ci = 3,7 ⋅ 1010 Bq).

Rendgenske zrake slično svjetlosnim zrakama padaju na fotografski film ili ploču i izazivaju razlaganje bromida srebra (AgBr) koji se nalazi u sastavu fotoemulzije [11]. Svjetlosne zrake izazivaju fotohemijski proces uglavnom na površinskim slojevima foto emulzije, dok rendgenske zrake uslijed svoje velike prodornosti izazivaju razlaganje srebrenog bromida ravnomjerno po čitavoj debljini sloja emulzije [11]. Logaritam odnosa intenziteta zraka koje padaju na određeni dio filma prema intenzitetu zraka koje prolaze kroz njega naziva se gustoća zacrnjenja, S:

1

0log llS =

Zadatak svih metoda radiografske kontrole je stvaranje kvalitativnog i kvantitativnog praćenja otkrivenih nepravilnosti ili strukturnih nepravilnosti u ispitivanom materijalu. Gotovo sve metode informaciju o objektu dobivaju prozračavanjem objekta odgovarajućim jonizirajućim zračenjem. U industrijskoj praksi najčešće se koriste metode radiografije. Metoda radiografije se temelji na registraciji razlike intenziteta jonizirajućeg zračenja koje je prošlo kroz objekat ispitivanja i uslijed nehomogenosti u strukturi objekta doživjelo različitu apsorpciju unutar pojedinih dijelova objekta. Zračenje se u svrhu interpretacije razultata registrira stvaranjem stalne slike, tj. radiograma [8]. Metoda radiografije je u praksi naziv pod kojim se najčešće misli na rendgenografiju ili gamagrafiju. Često se nazivom rendgenogram i gamagram želi naglasiti vrsta izvora kojim je postignut radiogram. Radiografskom kontrolom mogu se ustanoviti greške različitih tehnoloških postupaka te greške uslijed korištenja proizvoda ili konstrukcije. Radi tako široko primjenjive metode kontrole i velike razlike između proizvoda unutar

67

Page 77: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

kojih se provodi otkrivanje grešaka, razvijen je niz tehnika radiografisanja od kojih treba u svakom pojedinom slučaju odabrati najpovoljniju [27]. Radiografske metode se, uglavnom, koriste za utvrđivanje homogenosti metalnih predmeta ili njihovih spojeva. Kod ispitivanja se koriste x i γ zraci, koji na radiografskom filmu stvaraju sliku predmeta i eventualnih grešaka, obično u prirodnoj veličini. Zraci x i γ su elektro-magnetni talasi veoma malih talasnih dužina, koji se pri prolasku kroz tvrde materijale dijelom apsorbuju. Osnovni principi ove metode svode se na slijedeće: ako se izvor x i γ zračenja postavi sa jedne strane uzorka, a sa druge strane uzorka postavi se radiografski film, tada se na filmu pojavi radiografska slika, signifikantna za uzorak i eventualno prisutne greške. Ova tehnika se veoma mnogo koristi u praksi za otkrivanje unutrašnjih grešaka u zavarenim spojevima, odlivcima i mašinskim konstrukcijama. Izvori zračenja pri radiografskoj kontroli su rendgenske cevi, ili paleta izotopa. Rendgenski uređaji su visokonaponske cijevi do 300 kV. Korištenjem viših napona povećava se penetracija zračenja kroz materijal, ali i dimenzije opreme. Koriste se rendgenski uređaji od 20 kV do 20 MV, što omogućava prozračavanje čelika i do 500 mm debljine. Kao izvor γ - zraka, uglavnom, koriste se izotopi Kobalt–60 i Iridijum–192, Cezijum-137, Tantal-170. Za specijalne slučajeve ispitivanja mogu da se koriste i drugi izotopi. Da bi se dobila dobra radiografska slika na filmu, preporučljivo je koristiti izvore zračenja sa malim prečnikom, i zato se izvori zračenja kreću u prečniku od 1 do 4 mm. Poslije određenog vremenskog izlaganja radiografskog filma izvoru zračenja, film se obrađuje (razvijanje, pranje, fiksiranje, pranje, sušenje) i na svjetlosnom ekranu se dobiveni radiogram pregleda [4]. Rad sa izvorima zračenja zahtijeva posebnu pažnju i obučenost, tako da se ispitivači obavezno školuju kroz kurseve, ili u specijalnim školama (ovladavanje tehnikom ispitivanja i mjerama zaštite). Filmovi za radiografska ispitivanja su relativno skupi, što poskupljuje korištenje ovih metoda. Oprema za γ - zračenje je manje skupa u odnosu na opremu za x-zrake. Ekspozicija, tj. vrijeme izlaganja, je kod uređaja sa x-zracima manja nego kod γ –zraka [4].

68

Page 78: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

Osim navedenog, konvencionalnog radiografskog postupka ispitivanja, u primjeni, ili u fazi razvoja, su slijedeći postupci:

− visoko rezolutna radiografija, koriste se izvori zračenja znatno manjeg prečnika, nego kod konvencionalnog ispitivanja, (slaba joj je učinkovitost),

− radiometrija, korištenje detektora za ispitivanje uzoraka (najčešće u tehnici transmisionog zračenja),

− x – tomografija, mjerenje apsorpcije x – zraka pri prolazu kroz uzorak u različitim pravcima. Ona digitalizira i obrađuje podatke formiranjući rendgensku sliku uz računarsku podršku. Metoda je na nivou istraživačkog laboratorija [1].

8.1. Radiografija Svrha svih metoda radijacione kontrole je omogućavanje kvalitativnog i kvantitativnog praćenja otkrivenih nepravilnosti ili strukturnih nepravilnosti u volumenu ili kroz presjek ispitivanog materijala. Gotovo sve radijacione metode informaciju o objektu dobivaju prozračavanjem objekta odgovarajućim jonizirajućim zračenjem. Zračenje, nakon prolaska kroz objekat, nosi informaciju o objektu, jer je pri prolasku došlo do međudjelovanja zračenja i materijala objekta. Varijacija intenziteta zračenja nakon prolaza kroz objekat ispitivanja može se registrirati na više načina, koristeći učinke djelovanja jonizirajućeg zračenja na materijale [1]. Radijacione metode kontrole razlikuju se s obzirom na:

− izvor jonizirajućeg zračenja, − način provođenja prozračavanja, − način registrovanja rezultata.

S obzirom na izvor zračenja, razlikuju se slijedeće metode:

izvor zračenja → rendgenski uređaj (rendgensko zračenje) − rendgenoskopija (radioskopija), − rendgenografija (radiografija), − visokonaponska radiografija, − semiradiografija, − kseroradiografija, − digitalna radiografija;

69

Page 79: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

izvor zračenja→ gama-defektoskop (γ-zračenje): − gamagrafija, − autoradiografija.

ostali izvori zračenja→ (α-, β-, neutroni) − neutronografija (neutronska radiografija), − β - mjerači.

Najčešće se primjenjuju slijedeći načini registracije zračenja:

− formiranje stalne slike, − formiranje slike ograničenog trajanja, − mjerenje intenziteta zračenja, − grafičko praćenje pisačem.

Stalna slika dobivena djelovanjem zračenja na fotografsku emulziju naziva se radiogram. Radiogram se može dobiti na radiografski osjetljivom filmu, papiru te na elektrostatski osjetljivom materijalu. Hemijska obrada filma može biti ručna ili automatska. Važno je naglasiti da je hemijska obrada filma izuzetno osjetljiv korak u postupku dobivanja radiograma jer se nepažljivim radom u ovom praktično jednostavnom koraku mogu izgubiti vrijedni podaci. U principu, hemijska obrada filma u radiografiji ne razlikuje se od standardne hemijske obrade filma. Slika ograničenog trajanja je slika na fluorescentnim zaslonima, koja nestaje kada zračenje prestane djelovati na zaslon. Slika ograničenog trajanja koristi se u radioskopiji. U industrijskoj praksi je u najširoj primjeni metoda radiografije. Ta metoda temelji se na registrovanju razlike intenziteta jonizirajućeg zračenja koje je prošlo kroz objekat ispitivanja, uzrokovane različitom apsorpcijom u pojedinim dijelovima objekta. Zračenje se radi interpretacije rezultata registrira stvaranjem stalne slike, tj. radiograma.

Kvalitet radiograma ili rendgenograma je lakše postići s obzirom da se na rendgenskom uređaju mogu finije podešavati parametri snimanja, dok je kod rada s gama uređajima podešavanje ograničeno vrstom izvora. Vrsta izvora odnosno izotop ima definisano zračenje i prodornost koje ne mora uvijek biti prikladno za debljinu snimanja. Mjere zaštite i cijena ograničavaju korištenje većeg broja izvora, čime bi se postigla veća mogućnost prilagođavanja izvora

70

Page 80: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

ispitnom objektu. S druge strane, praktičnost primjene i neovisnost o vanjskom izvoru energije daje gamagrafiji široku primjenu na terenskim ispitivanjima. Po načinu prozračavanja i/ili registriranja zračenja radiografija može biti ručna, poluautomatska ili automatska. Rendgenski uređaji se obično označavaju i voltažom rendgenske cijevi. Što je veći napon, to je prodornost zračenja veća i omogućava ispitivanje, odnosno radiografiranje većih debljina materijala. Napon na rendgenskoj cijevi industrijskih uređaja se kreće u području od 50 kV do približno 400 kV, te do 20 MV na linearnim akceleratorima. Najveća debljina koja se može snimiti sa zadovoljavajućom osjetljivosti radiograma dostiže 500 mm čelika ili ekvivalentna debljina u slučaju drugih materijala. Gamagrafija se najčešće služi gama izvorima Iridij-192 za manje debljine materijala, te izotopom Kobalt-60 u slučaju većih debljina ili materijala veće apsorpcije [1]. Radiografskom kontrolom mogu se ustanoviti greške različitih tehnoloških postupaka, te greške zbog korištenja proizvoda ili konstrukcije. Radi tako široko primjenjive metode kontrole i znatne različitosti proizvoda za koje se provodi otkrivanje grešaka, razvijen je niz radiografskih tehnika od kojih treba u svakom pojedinom slučaju odabrati najpovoljniju. Međutim, radijacione metode su skupe metode ispitivanja bez razaranja, jer je cijena filma visoka, a drugi veći nedostatak je nužnost zaštite od jonizirajućeg zračenja. Već duže vrijeme radiografija je u mnogim slučajevima uspješno zamijenjena ultrazvučnom metodom kontrole [1]. Postupak radiografske kontrole uključuje slijedeće [27]:

- pripremu dokumentacije, - snimanje,

- pripremu objekta, - obradu materijala za registraciju,

- izbor tehnike snimanja, - interpretaciju rezultata kontrole,

- određivanje parametara snimanja, - izvještaj.

8.1.1. Princip metode Izvor zračenja se nalazi s jedne strane objekta, a na suprotnoj strani uz objekat je priljubljen film za registraciju prolaznog zračenja. U objekat su ucrtane šupljine koje predstavljaju greške, a razlika debljine pokazuje uticaj debljine na apsorpciju zračenja (slika 33.).

71

Page 81: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

Zračenje se pri prolazu kroz objekat apsorbira i to u većoj mjeri na mjestima veće debljine, zbog čega dolazi do promjene intenziteta prolaznog zračenja. Promjena intenziteta prolaznog zračenja uzrokuje različita zacrnjenja filma, i te se razlike u zacrnjenjima nazivaju radiografski kontrasti [11].

Značenje oznaka: 1 – izvor zračenja 2 – snop zračenja 3 – graničnik 4 – objekat ispitivanja G1, G2 – nepravilnosti (usjek) G3 – nepravilnosti (pora) 5 – film 6 – folije 7 – kaseta I – intenzitet zračenja d1, d2 – debljina materijala A-B – dužina snimka

Slika 33. Princip dobijanja radiograma [8] Intenzitet prolaznog zračenja ovisi o debljini objekta na posmatranom mjestu i koeficijentu apsorpcije materijala kroz koje je zračenje prošlo. Nepravilnosti koje se očekuju u objektu su najčešće praznine, te metalni i nemetalni uključci. Intenzitet zračenja nakon prolaza kroz nepravilnosti gustoće manje od osnovnog materijala biće veći od intenziteta zračenja koje prolazi kroz presjek objekta bez nepravilnosti. Osim toga, svako smanjenje debljine na putu zračenja će također rezultirati većim intenzitetom prolaznog zračenja na mjestu stanjenja u odnosu na intenzitet zračenja koje prolazi kroz okruženje veće debljine. Na film će djelovati zračenje različitog intenziteta, tj. na film će se preslikati ovaj, ovisno o položaju, promjenjivi intenzitet. Svaka greška koja uzrokuje smanjenje apsorpcije omogućuje lokalno povećanje intenziteta zračenja, dok metalni uključci veće gustoće od osnovnog materijala smanjuju intenzitet zračenja. Na filmu se veći intenzitet manifestira većim zacrnjenjem [27].

72

Page 82: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

8.1.2. Tehnike ispitivanja Rendgenska cijev Eksperimentima je otkriveno da su rendgenske zrake (x-zrake) elektromagnetni talasi koji nastaju kočenjem brzih elektrona. Zbog relativno male talasne dužine, takvo zračenje je vrlo prodorno. Prirodu rendgenskog zračenja je najjednostavnije objasniti polazeći od opisa rada rendgenske cijevi (slika 34.), izvora rendgenskog zračenja koja je ujedno i centralni dio rendgenskog uređaja. Ostali dijelovi služe da osiguraju funkcioniranje rendgenske cijevi ili osiguravanje zaštite od zračenja [8]. Rendgenska cijev se sastoji od dvije elektrode, katode i anode, smještene u staklenom balonu, koji održava visoki vakuum unutar cijevi i tako omogućava slobodan prolaz elektrona između elektroda, štiti žarnu nit katode od oksidacije i služi kao električni izolator između elektroda. Katoda je prikladno oblikovani vodič spojen u strujni krug. Zbog proticanja struje kroz katodu dolazi do njenog zagrijavanja i emisije elektrona iz katode. Emitovani elektroni usmjeravaju se prema anodi pomoću vrlo visokog, pozitivnog napona, tzv. anodnog napona. Takav se napon postiže npr. visokonaponskim sklopom. Zbog postojanja napona, elektroni se prema anodi kreću ubrzano, sve dok se s njom ne sudare. U sudaru dolazi do naglog kočenja elektrona. Posljedica kočenja je emisija rendgenskih zraka. Oblik cijevi je određen električkim krugom u sklopu cijevi i namjenom cijevi. Različite organizacije snopa rendgenskog zračenja u rendgenskoj cijevi prikazane su na slici 35., dok je na slici 36. prikazan rendgenski uređaj tipa SEIFERT ERESCO 42 MF3.1.

Slika 34. Shematski prikaz rada rendgenske cijevi [8]

73

Page 83: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

Slika 35. Sheme organizacije snopa rendgenskog zračenja [8]

Tehnički podaci rendgenskog uređaja SEIFERT ERESCO 42 MF3.1: raspon napona: 5-200 kV masa uređaja: 26,8 kg ulazna snaga,max: 1,6 kVA izlazni uglovi x-zraka: 40°x 60° dubina penetracije (Fe): 42 mm/10 min certifikat kvaliteta: ISO 9001

Slika 36. Rendgenski uređaj u pripremi za snimanje [8]

74

Page 84: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

Ukupna količina zračenja koju daje rendgenska cijev ovisi o naponu, struji i volumenu ozračavanja (ekspozicije). Promjenom napona na rendgenskoj cijevi mijenja se prodornost i intenzitet zračenja. U tabeli 13. su date približne vrijednosti debljina materijala koje se mogu rendgenskim zračenjem prozračiti uz navedeni napon na cijevi [27]. Tabela 13. Prodornost x – zračenja [27]

Napon katodne cijevi [kV] Približna debljina materijala [mm]

50 Metalne folije, elektroničke komponente, drvo, plastika i sl.

150 120 mm Al, 35 mm čelika 250 75 mm čelika 400 100 mm čelika

1000 do 2000 200 mm čelika 8000 do 25 000 400 mm čelika

Specifični način ispitivanja radigrafijom je digitalna radiografija. Slika se formira skeniranjem linearnim nizom diskretnih detektora duž objekta Koriste se CCD senzori, Flat-panel, detektori, TFT paneli (slika 37.).

Slika 37. Digitalna radiografija [25]

CCD (Charge Coupled Device) senzori su jeftini, ali imaju niz nedostataka. Zahtijevaju optičku konverziju, jer je projektovana slika znatno veća od senzora. Javlja se termalni šum, uslijed zagrijavanja CCD senzora.

75

Page 85: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

Flat-panel radiografski detektori x-zraka se mogu podijeliti na:

− direktne, kod kojih se x-zrake direktno pretvaraju u električni napon i

− indirektne, kod kojih se x-zrake prvo pretvore u vidljivu svjetlost (scintilatorom – cezij jodid ili gadolinijum oksisulfid).

Primjeri primjene radiografije [25] Primjeri primjene radiografije dati su na slikama 38., 39. i 40.

Slika 38. Radiografija dugih zavara „u pokretu“ [25]

Može se pratiti jedan zavar ili više zavara, upotrebom šipkaste cijevi sa kolimatorima u obliku diska.

« Film sa slojem olova se nalijepi oko uzorka

« Rotacija mora biti jednaka

Slika 39. Rotaciona radiografija za ispitivanje okruglih uzoraka [25]

76

Page 86: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

Tomografija je posebna vrsta radiografije kod koje je slika samo jednog sloja oštra, dok su drugi slojevi zamućeni.

fokusnatačka

uzorak

Slika 40. Tomografija – shematski [25] Kompjuterizovana tomografija (CT) U tehnici, a pogotovo u medicini u novije vrijeme je u upotrebi kompjute-rizovana tomografija (Computer Tomography) koja je nezamjenljiva radiološka metoda u dijagnostici. Princip kompjuterizovane tomografije se zasniva na teoremi „J. Radona“ (1917.), koji opisuje mogućnost rekonstrukcije dvodimenzionalne geometrije objekta iz niza projekcija izmjerenih oko njega. Ovaj metod se može proširiti i na unutrašnju tomografiju objekta, ovisno od načina na koji se zraci koji prolaze kroz njega apsorbuju u skladu sa njihovim uglom penetracije. Međutim, za ove proračune bila je potrebna tehnika i rezultati ovih istraživanja nisu mogli biti primjenjeni sve do pojave računara [28]. Tokom 1946. godine u Japanu su naučnici konstruisali prvi rendgen aparat za rotacionu tomografiju, koju su nazvali „rotografija“. Princip rotografije je bio slijedeći: pacijent je ležao na stolu, rendgenska cijev je bila postavljena sa jedne strane, a rendgenski film u kaseti sa druge strane pacijenta i paralelno su rotirali oko pacijenta praveći polukrug ili puni krug (od 0° do 230° ili 360°) za vrijeme ekspozicije. Međutim kako tada nisu postojali odgovarajući računari (kompjuteri) obrada slika vršila se na klasičan način što je zahtijevalo velike napore, a uticalo je i na pouzdanost rezultata. Nakon pojave kompjutera (računara), a kasnije i izrade specijalnih računarskih programa stvoreni su uslovi da „imedžin“ tehnika zasnovana na principima „rotografije“ preraste u kompjuterizovanu tomografiju (CT).

77

Page 87: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

Kompjuterizovana tomografija je znači savremena metoda ispitivanja, koja se zasniva na nekim starim metodama (upotreba x-zraka, tehnika tomografskog snimanja) i savremenim tehničkim dostignućima (upotreba računara). Film je zamijenjen sistemom detektora koji sa velikom preciznošću pretvaraju x-zrake u svjetlosne ili električne impulse koji se dalje prenose u kompjuter. Definitivna slika se registruje na magnetnoj ploči i prikazuje na monitoru te snima na rendgenski film. Snima se u više nivoa. CT skener je u mogućnosti da pravi slike slojeva pojedinih organa i da za kratko vrijeme napravi jasno čistu sliku organa [29], te je ova metoda nezamjenljiva u medicini. Registracija grešaka Svaka nehomogenost u materijalu (pukotine, pore, uključci) pokazuje se na filmu kao različito zacrnjenje. Kvalitet snimka (dobar kontrast) ovisi o:

− jačini (intenzitetu) rendgenskih zraka, − fokusnog rastojanja, − veličini sekundarnog zračenja, − naknadnoj obradi filma.

Naknadna obrada se sastoji od razvijanja, fiksiranja i sušenja filma. Nakon toga se analizira snimak. Mjerna oprema:

− klasični rendgenski aparati, − visokonaponski rendgenski aparati, − betatroni.

8.2. Radioskopija Ova metoda je zasnovana na sposobnosti rendgenskih zraka da prolaze kroz materijal i da ih on apsorbuje. Dio koji se ispituje ozrači se x–zracima i ovisno od materijala on apsorbuje izvjesnu količinu x– zraka [5]. Neapsorbovani dio produžava dalje, udara u fotografsku ploču i na njoj stvara sliku. Kada u komadu materijala postoji neka šupljina na tom mjestu rendgenski zraci biće manje apsorbovani i na fotografskoj ploči će ta mjesta biti tamnija. Pomoću ovih fotografija moguće je tačno odrediti mjesto i položaj šupljina u materijalu. Prodornost rendgenskih zraka može se regulisati njihovom talasnom dužinom (što im je zadana dužina manja prodornost je veća) [5].

78

Page 88: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

Radioskopija ili radiografija u stvarnom vremenu (eng. Real Time Radiography) je metoda čiji je rezultat ispitivanja dostupan u trenutku prozračavanja, pri čemu rendgenske zrake ili neutroni formiraju sliku na fluorescentnom zaslonu. Ova metoda se odlikuje znatnom računarskom podrškom, dakle velikim mogućnostima obrade rezultata u kvalitativnom i kvantitativnom smislu [1]. Radiografski prikaz ove metode je slabijeg kvaliteta od radiograma, iako se uz pomoć računarske podrške, digitaliziranja slike i potom dorade, prikaz može i poboljšavati. Za sada se metoda primjenjuje uglavnom na tanjim stijenkama metala nemetalnih proizvoda, a pogotovo je važna kod aluminijevih i magnezijevih legura [1]. Umjesto snimanja na filmu, x–zraci se mogu projektovati na fluorescentni ekran (fluoroskopija). Ova metoda ima manju cijenu, ali je manje osjetljiva i nema trajnog traga. 8.3. Gamagrafija – Ispitivanje radioaktivnim izotopima U svrhu industrijske defektoskopije radioaktivno zračenje koristi se još od 1928. godine. U prvo vrijeme isključivo je korišten prirodni izotop radija. Zbog visoke cijene nije našao široku primjenu u industriji. Masovna proizvodnja umjetnih radioaktivnih izotopa dobivenih u reaktorima, ciklotronima, akceleratorima omogućila je širu primjenu izotopa tek od 1960. godine [5]. Umjetni radioaktivni izotopi danas se mogu proizvesti u različitim standardnim dimenzijama i aktivitetima, saglasno uređajima na kojima se provodi ispitivanje (DEFEKTOSKOP).

Gama uređaj (radioaktivni izotop) Gama zračenje (γ-zračenje) je posljedica radioaktivnog raspada nestabilnih atomskih jezgri prirodnih ili umjetno proizvedenih radioaktivnih izotopa. U praksi industrijske radiografije najčešće se koriste umjetno proizvedeni izvori zračenja. Primjena γ - zračenja u radiografiji uobičajeno se naziva gamagrafija. Izbor vrste izotopa u gamagrafiji odgovara po namjeni izboru napona na rendgenskoj cijevi u rendgenografiji. Za razliku od rendgenskog zračenja, izvori γ - zračenja emitiraju diskretni spektar zračenja. Ti se spektri sastoje od jedne ili nekoliko talasnih dužina, od kojih svaka ima karakterističnu energiju. Energetski spektar zračenja γ - izvora osim energije zračenja pokazuje i intenzitet zračenja. Intenzitet ovisi o početnom intenzitetu izvora, fizičkim dimenzijama izvora, vrsti izvora i izradi kapsule u kojoj se drži radioaktivni izvor. Intenzitet zračenja je recipročno proporcionalan kvadratu udaljenosti od izvora [6].

79

Page 89: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

U tabeli 14. nalaze se podaci o energijama γ - zračenja najčešće primjenjivanih izotopa u gamagrafiji s naznačenom približnom prodornošću zračenja i vremenom poluraspada. Vrijeme poluraspada važan je parametar u metodi gamagrafije jer omogućuje odabir i planiranje potrebne aktivnosti izvora zračenja u vremenu snimanja [27]. Tabela 14. Karakteristike nekih izvora γ - zračenja [27]

Vrsta izvora Oznaka Energija [MeV] Vrijeme poluraspada Približna debljina

tulij 170 170Tm 0,084 i 0,054 129 dana plastika, drvo, lake legure, 12 mm čelika

selen 75 75 Se 0,061 do 0,401 120,4 dana 60 mm čelika iridij 192 192 Ir 0,137 do 0,65 74,4 dana 75 mm čelika cezij 137 137Cs 0,66 29,6 godina 90 mm čelika kobalt 60 60Co 1,17 i 1,33 5,3 godine 225 mm čelika

Faktor ekvivalencije pokazuje koliko je apsorpcija u nekom materijalu veća u odnosu na referentni materijal. Za referentni materijal najčešće se uzima čelik. Apsorpcija jonizirajućeg zračenja različita je za različite materijale, a isto tako se mijenja s promjenom energije. Radi toga se uvodi znak jednakosti koji olakšava izbor parametara snimanja za različite materijale jer bi bilo nepraktično izračunavati apsorpciju svakog materijala. U tabeli 15. vidi se promjena faktora ekvivalencije s energijom za materijale koji se najčešće snimaju. Tabela 15. Faktor ekvivalencije [27]

x – zrake [kV] x – zrake [MV] γ - zrake Mat. 50 100 150 200 400 1 2 15 do30 170Tm 192Ir 137Cs 60Co Mg 0,03 0,06 0,12 0,18 0,22 0,23 0,24 0,19 0,16 0,22 0,23 0,23

Al 0,05 0,08 0,16 0,25 0,32 0,34 0,34 0,26 0,29 0,34 0,34 0,34

Ti 0,35 0,37 0,42 0,50 0,54 0,57 0,57 0,50 0,52 0,56 0,57 0,57

Č 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Ni 1,44 1,39 1,35 1,27 1,18 1,15 1,15 1,21 1,22 1,15 1,15 1,15

Mjed 1,52 1,46 1,39 1,29 1,15 1,11 1,11 1,21 1,21 1,11 1,11 1,11

Zn 1,35 1,28 1,12 1,09 0,95 0,90 0,90 1,00 1,00 0,91 0,90 0,90

Mo 4,51 4,42 3,79 2,65 1,62 1,29 1,26 1,66 2,14 1,31 1,29 1,26

V - - 27,8 18,6 6,75 2,83 2,47 4,04 10,6 4,96 4,21 3,21

Pb - - 21,1 14,1 4,94 2,15 1,95 2,51 7,32 3,85 3,28 2,23

80

Page 90: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

Većina izotopa koja se koristi u radiografiji su pripremljeni u obliku pravilnog cilindra čiji je prečnik približno jednak dužini (slika 41., slika 44.a). Radi stalno prisutne opasnosti od zračenja, izvorom γ - zračenja se rukuje tako da je smješten u zaštitni uređaj koji omogućava sigurno rukovanje izvorom. Kućište gama uređaja služi i za skladištenje izvora u vrijeme kada se ne snima. Materijal vanjskog dijela kućišta je nehrđajući čelik, a u unutrašnjem dijelu se nalazi dodatna zaštita od osiromašenog urana 238U. Centralni dio unutar kućišta je predviđen za držač izotopa u mirujućem položaju (slika 42., slika 44.b). S jedne strane kućišta je priključak za pogonski kabl, a s druge strane priključak za kabl za daljinsko pozicioniranje izvora. Osnovni uslovi koje mora zadovoljiti kućište i držač izotopa su sprečavanje mogućnosti ispadanja držača iz kućišta i onemogućavanje izbacivanje držača izotopa nestručnim rukovanjem. Pogonski mehanizam služi za pomicanje pogonskog kabla naprijed i nazad. Pogonski kabl završava prikladnim nosačem koji se spaja s držačem izotopa u svrhu njegova izmještanja iz kućišta i pozicioniranja na mjestu eksponiranja. Uređaj pripremljen za snimanje pokazuje shematska slika 43. [27].

Slika 41. Shema gama uređaja [8]

Slika 42. Shema držača izotopa [8]

81

Page 91: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

Slika 43. Shema gama uređaja pripremljenog za snimanje [8]

1 – gama uređaj u radnom položaju 8 – prstenasti osigurač 2 – nosač izvora zračenja s izvorom 9 – ručka za nošenje 3 – zaštita od zračenja 10 – savitljiva armirana cijev 4 – bravica za zaključavanje 11 – vrh za pozicioniranje 5 – poluga za otvaranje uređaja 12 – savitljiva cijev sa sajlom 6 – prednji osigurač 13 – mehanizam daljinskog upravljača 7 – stražnji osigurač

Gama uređaj i držač izotopa dati su na slici 44.

a) b) Slika 44. Gama uređaj (a) i držač izotopa (b) [8]

Pribor za pozicioniranje može biti kruti terminal od nehrđajućeg čelika raznih dužina, koji se pričvršćuje direktno na kućište gama uređaja ili cijev za pozicioniranje izvora izrađena od armirane plastike ili metala na čijem se kraju pričvršćuje glava za formiranje snopa. Različite vrste glava za snimanje izrađenih od nehrđajućeg čelika uz dodatak zaslona (blendi), služe za formiranje željenog snopa γ - zračenja. Gamagrafska kontrola se može provoditi pojedinačnim ili panoramskim prozračavanjem uzoraka gama zracima. Panoramskim prozračavanjem uzoraka, izvor zračenja se izbacuje iz defektoskopa tako da zrači pod uglom 2π. Na taj način je omogućeno istovremeno prozračavanje većeg broja uzoraka [11].

82

Page 92: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

Pri izboru gama izvora treba voditi računa o: − vrsti i debljini ispitivanog materijala, − vremenu poluraspada radio izotopa, − raspoloživim aktivnostima i dimenzijama radioaktivnih izvora.

Osnovne karakteristike izotopa koji se mogu koristiti u industrijskoj gamagrafiji date su u tabelama 14. i 16.

Tabela 16. Karakteristike izotopa [11] Red

br. Vrsta izotopa Oznaka Boja Talasna dužina

1 iridij Ir 192 plava duga

2 tulij Tm 170 zelena duga

3 tantal Ta 182 crna kratka

4 kobalt Co 60 crvena kratka

5 cezij Cs 137 žuta srednja

Prednosti u odnosu na rendgensko zračenje [11]: ◦ Uređaji za ispitivanje (defektoskopi) lakši su i manje osjetljivi na način

rukovanja i transporta, praktično se rijetko kvare. ◦ Rad s izotopima nije vezan za izvor električne energije, mjerne instrumente i

transformatore. ◦ Dimenzije gama radioaktivnog izvora su vrlo male tako da mogu

prozračavati i vrlo uske i rendgenskoj cijevi nepristupačne objekte. ◦ S gama zračenjem moguće je prozračiti mašinske dijelove i konstrukcije veće

debljine nego s x – zračenjem. Nedostaci primjene radioaktivnih izotopa su [11]: ◦ kontrasti na gama radiogramu nešto su slabiji nego na rendgenogramu, ◦ radio izotop stalno zrači i predstavlja opasnost za okolinu, ◦ kod radioaktivnih izotopa vrijeme prozračavanja prilično je dugo zbog čega

operator mora biti duže izložen zračenju, ◦ treba imati nekoliko izvora da bi se u datom trenutku izabrao izotop

najpogodnije energije gama zračenja, ◦ mogućnost ozračavanja ispitivača.

83

Page 93: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

Primjena x i γ zraka u kontroli metalnih materijala x i γ zrake su našle široku primjenu kod prozračavanja:

1. odlivaka, 2. zavarenih spojeva, 3. panoramskog prozračavanja.

Prozračavanje odlivaka

Odlivci se prozračuju da bi se u njima otkrile unutrašnje greške, poroznosti, pukotine, uključci, troska, pijesak.... Na ovaj način se s jedne strane kontrolira sam proizvod, a s druge i tehnološki proces.

Prozračavanje zavarenih spojeva

Ovom metodom brzo i sigurno se može ispitati kvalitet zavarenog spoja.

Panoramsko prozračavanje

Gama zraci su naročito pogodni za istovremeno prozračavanje mašinskih dijelova istih dimenzija (iste debljine) i iste gustoće panoramskim prozračavanjem.

Ukoliko je neophodno snimati istovremeno dijelove različite debljine oni mogu biti pogodno raspoređeni. Deblji predmeti se stavljaju bliže ka izvoru, a tanji dalje od izvora. 8.4. Neutronska radiografija Neutronska radiografija koristi diferencijalnu apsorpciju neutrona umjesto elektromagnetnog zračenja [11].

Neutronska radiografija temelji se na registriranju neutrona nakon prolaza kroz ispitivani objekat. Pomoću odgovarajućeg zaslona može se proizvesti elektronska slika ili se može izraditi radiografska snimka.

Neutroni pri prolazu kroz materijal bivaju primarno apsorbirani zbog sudara s jezgrama atoma, te se ta apsorpcija bitno razlikuje od apsorpcije rendgenskih i gama zraka. Niskoenergetske neutrone, tzv. spore energije manje od 0,025 eV, jako apsorbira vodik, kadmij, gadolinij i još nekoliko elemenata, a u

84

Page 94: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

konstrukcionim materijalima uključujući aluminij, čelik i olovo, apsorpcija je izrazito mala [1].

Neutroni bolje prodiru kroz metalne materijale. Plastični dijelovi se bolje vide nego kod x-zraka [11]. 8.5. Oprema za ispitivanje Pomoćna oprema 1. Industrijski film Na slici 45. prikazana je struktura filma kao i pripremljeni film za snimanje "AGFA D5 Pb" koji se koristi za snimanje jednog metalnog uzorka [8]

a)

b)

Slika 45. Struktura filma a) i film u pripremi za snimanje "AGFA D5 Pb" b) [8] Izbor filma za radiografsku kontrolu ovisi od [27]: − sastava materijala, oblika i veličine ispitnog objekta, − vrste zračenja, − vrste informacije koja se traži (snimka cijelog objekta ili detalja), − kvaliteta snimka koji se traži. Osnovni koraci u postupku hemijske obrade filma [27]: − razvijanje (standardno razvijanje filma je 5-7 min., temperatura 18-24°C), − prekidanje razvijanja (obično voda ili blago kisela kupka, trajanje do 2

min.), − fiksiranje (obično dvostruko duže od vremena razvijanja), − ispiranje filma (u tekućoj ili stajaćoj vodi), − sušenje (slobodno na zraku ili u struji toplog zraka temperature >55°).

85

Page 95: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

2. Ocjena kvaliteta radiograma U skladu sa standardom BAS EN 462-1:2007, kvalitet se ocjenjuje pomoću etalona od kojih je najčešće u upotrebi u Evropi, tzv. žičani indikator kvaliteta radiograma (u daljnjem IKR). Etalon IKR ima 7 međusobno paralelnih žica dužine 50 mm ili 25 mm, međusobne udaljenosti 5 mm, smještenih u kućište od slabo apsorbirajućeg materijala (slika 46.). Prečnik žica se mijenja geometrijskom progresijom. Svakom prečniku žice pripada odgovarajući redni broj od 1 do 19 oznake W, u skladu s prikazom u tabeli 17. Indikatori kvaliteta su podijeljeni u četiri skupa, a svaki skup sadrži set od sedam malih žica različitih prečnika [8].

(a)

(b)

Slika 46. Indikator kvaliteta radiograma (a) i (b) [8] Polje za identifikacijsku oznaku (a) [8]:

− bakar: _CU EN, − čelik: _FE EN, − titan: _TI EN, − aluminij: _AL EN.

86

Page 96: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

Tabela 17. Indikatori kvaliteta radiograma (IKR) [8] Indikator kvaliteta radiograma obuhvata Prečnik žice [mm]

W1 W6 W10 W13 Broj žice Debljina Odstupanje

Razmak između žica, a [mm]

X W1 3,20 106,9 +

X W2 2,50 1

05,7 +

X W3 2,00

±0,03 1

06+

X W4 1,60

X W5 1,25

X X W6 1,00

X X W7 0,80

X W8 0,63

±0,02

X W9 0,50

X X W10 0,40

X X W11 0,32

X X W12 0,25

X X W13 0,20

X X W14 0,16

±0,01

X X W15 0,125

X X W16 0,100

X W17 0,080

X W18 0,063

X W19 0,050

±0,005

105+

Za ocjenu kvaliteta radiograma potrebno je također izmjeriti zacrnjenje radiograma na određenim dijelovima radiograma i ustanoviti druge parametre kojima se jedan radiogram smatra zadovoljavajućim za interpretaciju. Za određivanje zacrnjenja i pregled radiograma potrebni su uređaji iluminator i denzitometar (mjerač zacrnjenja). U tabeli 18. dat je pregled važnijih standarda za radiografsku kontrolu.

87

Page 97: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

Tabela 18. Pregled važnijih standarda radigrafske kontrole Naziv standarda Značenje standarda

BAS EN 444:2002 Ispitivanje bez razaranja- Opći principi ispitivanja metalnih materijala prozvučavanjem rendgenskim i gama zrakama (EN 444:1994)

BAS EN 462-1:2007 Ispitivanje bez razaranja – Kvalitet slike radiograma - l.dio: Indikatori kvaliteta slike (žičani) - Određivanje stepena kvaliteta slike (EN 462-1:1994)

BAS EN 584-1:2008 Ispitivanje bez razaranja - Film za industrijsku radiografiju - l.dio: Klasifikacija sistema filma za industrijsku radiografiju (EN 584-1:2006)

BAS EN 12679:2001 Ispitivanje bez razaranja - Određivanje veličine industrijskih radiografskih izvora - Radiografska metoda (EN 12679:1999)

BAS EN 25580:2000 Ispitivanje bez razaranja - Iluminatori za industrijsku radiografiju - Najmanji zahtjevi (ISO 5580:1985; EN 25580:1992)

BAS EN 1435:2003 Ispitivanje bez razaranja - Radiografsko ispitivanje zavarenih spojeva (EN 1435/A1:2002)

8.6. Ograničenja metode radiografije U poređenju s drugim metodama ispitivanja bez razaranja, može se zaključiti [11] slijedeće:

◦ Radiografija je skupa, posebno ako se radi stacionarnim uređajima sa filmom,

◦ Ispitivanje na terenu može trajati dugo, pošto je potrebno duže vrijeme za ekspoziciju filma posebno kod debelih stijenki,

◦ Izvori zračenja moraju biti malog intenziteta radi zaštite osoblja, ◦ Prenosivom radigrafskom opremom moguće je prodiranje u čelik dubine

do 75 mm, ◦ Neke greške se ne mogu otkriti (mikroporoznost, uske pukotine, izduženi

uključci), ◦ Zračenje je opasno po čovjeka, jer x i γ zrake ubijaju ćelije ljudskog

organizma.

88

Page 98: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

9. ZVUČNE I ULTRAZVUČNE METODE U ovu grupu spadaju: akustična emisija i ultrazvučne metode. 9.1. Akustična emisija Zvučne i ultrazvučne metode koriste elastično-mehaničke vibracije koje se u objektu ispitivanja stvaraju na različite načine ili se unose u objekat ispitivanja, a frekvencija se kreće od zvučnih do ultrazvučnih. Zvučna metoda poznata pod nazivom akustična emisija, primjenjuje se sve više u procjeni cjelovitosti strukture uz pomoć mehanike loma. Metoda omogućuje dinamičko praćenje ponašanja greške pri naprezanju. Ispitivani objekat se podvrgne naprezanju, obično nešto većem od maksimalnog radnog, mehaničkim ili toplotnim djelovanjem. Pod opterećenjem pukotine se otvaraju i pri tome oslobađaju energiju elastičnim talasima. Ove talase registruje akustični prijemnik i omogućuje praćenje rasta pukotine pod opterećenjem, što daje važan podatak o otpornosti materijala na lom, a putem triangulacije moguće je ustanoviti i položaj greške. Metoda je vrlo osjetljiva, što omogućava praćenje velike površine, odnosno dijela konstrukcije jednim prijemnikom podešenim na frekvenciju oslobađanja novih površina [1]. Druga, također, značajna i česta primjena akustične metode je kontrola na osnovu vibracija koje su posljedica rada mašine, kretanja ili su unesene u objekat ispitivanja radi primjene akustične metode. Svojstva postojećih ili proizvedenih vibracija su mjera određenog stanja. Akustična metoda se primjenjuje od najnižeg nivoa osjetljivosti i pouzdanosti, kao npr. utvrđivanje postojanja pukotina na vagonskim točkovima udaranjem čekićem i slušanjem odziva, do zamjene čekića kontrolisanim unosom zvuka poznatih svojstava i prihvaćanjem odziva sondom umjesto nepouzdanim i promjenjivim ljudskim sluhom. Veći odlivci ili otkovci ispituju se postizanjem rezonancne frekvencije u odzivu koja ovisi o dimenzijama objekta, strukturi i prisustvu grešaka. Rezonancna tehnika najčešće se primjenjuje za otkrivanje pukotina, slojevitosti, naljepljivanja u zavarenim spojevima te za ispitivanje tvrdoće materijala i mjerenje dimenzija. Pod nazivom "prvi otisak" (eng. fingerprint) metoda se primjenjuje u procesu održavanja za praćenje proizvoda i konstrukcija i to tako da se povremeno upoređuje "prvi otisak" s odzivom nakon određenog vremena eksploatacije ili nepredviđenog događaja s eventualnom posljedicom za kvalitet [1].

89

Page 99: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

Akustična emisija – metoda Akustična emisija je našla veliku primjenu pri utvrđivanju integralnog stanja konstrukcija kada su izložene odgovarajućim opterećenjima. Naime, prilikom inicijacije, ili propagacije pukotina, u materijalu dolazi do relaksacije nagomilane unutrašnje energije na najviše opterećenim mjestima (npr. tečenje materijala). Dio oslobođene energije se konvertuje u kratke visokofrekventne zvučne impulse, koji se odgovarajućim sondama, smještenim na površini uzorka detektuju i pretvaraju u električne impulse (signale). Mreža detektora se postavi na površinu uzorka i praćenjem vremena dolaska, ili kašnjenja stvorenog impulsa do detektora može se odrediti lokacija pukotine, ili mjesta događanja inicijacije (stvaranja) pukotine. Visina amplitude proizvedenih impulsa može biti indikacija koja daje direktnu korelaciju sa stvorenom energijom događanja promjene kompaktnosti materijala. Za pravilnu interpretaciju dobivenih ispitnih nalaza, potrebno je imati dovoljno iskustva, jer visokofrekventni zvučni impulsi pri prolazu kroz materijal mogu da se dijelom izgube, ili transformišu. Osim toga, i konstrukcione komponente, opterećene u toku eksploatacije, također stvaraju svoje vlastite šumove, koje je potrebno odvojiti od relaksirane energije nastale kod elastično-plastičnih promjena u materijalu.

Akustična metoda, kako je navedeno, koristi efekat specifičnog ponašanja eksterno pobuđenih vibracija u materijalu koji se ispituje. Kao parametar stanja u materijalu, tj. njegove komponente, koriste se neke karakteristike vibracija, kao što su rezonancne frekvencije, kašnjenje odjeka i slično. Veliku primjenu ova metoda ima pri utvrđivanju kompaktnosti točkova na vagonima i lokomotivama. Ova metoda se, također, koristi kod ispitivanja odlivaka od sivog liva. Naime, provodi se analiza spektra frekvencija pobuđenog odjeka na ispitnom uzorku u odnosu na referentni uzorak. Posebnu primjenu, također, ova metoda je našla u monitoringu, tj. u procesu utvrđivanja kondicionog stanja proizvodne opreme [4]. 9.2. Priroda ultrazvuka i princip metode Naizmjenična promjena fizičkog stanja u materijalu, koja se širi od mjesta izvora određenom brzinom, može se čuti kao zvuk, šum ili prasak, što ovisi o pravilnosti titranja. Ista pojava može biti izvan čujnih granica čovjeka. Ovisno o frekvenciji mehaničkih titranja* i prosječnih slušnih mogućnosti ljudi, uobičajena je podjela prema tabeli 19. * Promjena stanja koje se periodički mijenja naziva se titranjem [8] i mjeri se u Hz(s-1).

90

Page 100: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

Tabela 19. Frekvencije akustičnih titranja [1]

Naziv Približna frekvencija [Hz]

infrazvuk do 16 Hz čujni zvuk od 16 Hz do 20 kHz ultrazvuk iznad 20 kHz

Izvori ultrazvuka koji se koriste u metodama ispitivanja bez razaranja su sonde koje prislanjanjem na objekat ispitivanja ili uranjanjem u tekućinu prenose titranje u sredstvo s kojim su u dodiru. Unutar sonde ugrađen je aktivni dio koji se naziva pretvarač. Pretvarač titra stvarajući ultrazvučne talase zbog različitih spoljnih poticaja. Ultrazvučni talasi se mogu širiti samo u sredstvu. Upravo se ta činjenica koristi za otkrivanje grešaka u ispitivanom objektu. Ultrazvučni talasi kreću se u tekućinama i plinovima samo u obliku tzv. longitudinalnih (uzdužnih) talasa, dok se u čvrstim tijelima, ovisno od oblika i smjera ulaza, mogu pretvarati i prostirati i u mnogo izvedenih oblika titranja (transverzalni). Ultrazvučni talasi na granici sredstva kao i sve druge vrste talasa slijede zakonitost talasnog kretanja. Radi toga na granici sredstva, bilo da se radi o stijenki ispitnog objekta ili granici ispitni materijal - nepravilnost, dolazit će do odraza ultrazvučnih talasa i/ili loma, difrakcije ili druge vrste međudjelovanja sredstva i odaslane ultrazvučne energije. Pravilnom interpretacijom ultrazvučne energije dobivene prozvučavanjem ispitivanog materijala može se procijeniti stanje materijala i parametri otkrivenih nepravilnosti [1]. Nastajanje zvučnih talasa temelji se na 2 principa: magnetostrikcijski i piezoelektrični. Kod ispitivanja metalnih materijala uglavnom se koristi piezoelektrični efekat [11]. Ovisno o jačini polja ultrazvuka bitno se razlikuje primjena. S obzirom na snagu polja, ultrazvuk se dijeli na dvije skupine [1]:

− velike snage do 10 kW (primjena: čišćenje, zavarivanje, medicina, itd.),

− male snage od 0,001 do 1 W (primjena: kontrola i mjerenje u tehnici, medicinska dijagnostika, alarmi, itd.)

Parametri ultrazvučne kontrole uključuju veličine koje se odnose na ultrazvučnu energiju kojom se provodi ispitivanje, ali i niz drugih fizičkih veličina koje definišu opremu, tehniku rada i objekat ispitivanja. Većina akustičnih veličina koje treba uzeti u obzir i/ili odabrati pri provođenju ispitivanja, a potom i pratiti, ovisi o akustičnim svojstvima ispitnog objekta.

91

Page 101: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

Osnovni parametri koji utiču na ispitivanje su [1]: − frekvencija ultrazvuka, − brzina ultrazvuka u sredstvu, − impendansija sredstva, − zvučni pritisak, − intenzitet ultrazvuka.

Budući da akustična svojstva materijala proizlaze iz strukture i metalurškog stanja materijala, promjena akustičnih svojstava materijala može se očekivati ne samo radi promjene vrste materijala, već i unutar istog materijala, ukoliko materijal nije homogene strukture. 9.2.1. Princip metode Odašiljanje i prijem ultrazvuka u ispitivani materijal provodi se pomoću predajnika i prijemnika ultrazvuka, odnosno ultrazvučnih sondi. Ultrazvučni uređaj mora omogućiti aktiviranje sondi električnim impulsima te prijem električnih impulsa iz sonde, te dati prikaz međudjelovanja ultrazvuka i objekta ispitivanja. Osnovni dijelovi ultrazvučnog uređaja su [1]:

1. Skup elektronskih sklopova koji omogućuju napajanje, generiranje električkih impulsa, pojačavanje, sinhronizaciju i druge funkcije, koje osiguravaju korištenje opreme na nivou zahtjeva;

2. Elektronski sklopovi izlaznih jedinica, čiji je zadatak da rezultate odašiljanja i prijema ultrazvuka prikažu korisniku u prikladnom obliku za interpretaciju, mogu dodatno sadržavati i mogućnost obrade signala (slika 47.).

U standardnoj tehnici frekvencija ultrazvučnog impulsa je najčešće u rasponu od 0,5 do 15 MHz. Frekvencija ultrazvučnog impulsa određena je izborom sonde. Kada generator impulsa pobudi električnim impulsom sondu, u sondi se generira ultrazvučni impuls. Dovođenjem sonde u kontakt sa sredstvom, u sredstvo se širi ultrazvuk. Ultrazvučni talasi, emitovani u objekat ispitivanja, šire se kroz objekat do druge granice sredstva i odbijanjem na granici šire se u suprotnom smjeru do sonde na mjestu emitovanja. Sonda prihvaća ultrazvuk, pretvara ga u naponski impuls na pretvaraču i vodi preko pojačala i ispravljača na horizontalne otklonske pločice katodne cijevi. One daju elektronskom snopu

92

Page 102: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

otklon u smjeru "y". Svaki otklon elektronskog snopa u smjeru "y" vidljiv je na zaslonu katodne cijevi kao signal [1].

Slika 45. Shematski prikaz ultrazvučne metode kontrole [30]

Važan faktor kod kretanja ultrazvuka kroz materijal je akustična impendansija (dinamički otpor medija), koja je za svaki materijal stalna i poznata, ali se od jednog do drugog materijala može bitno razlikovati. Razlika akustičnih impendansija naročito je velika na prijelazu iz metala u zrak i obrnuto. Ultrazvučni talas nailazeći na dijeleću površinu (vanjsku stijenku, grešku, itd.) zbog velike razlike akustičnih impendansija metala i zraka ili troske, znatnim će se dijelom "odbiti" natrag u metal, otkrivajući time da je naišao na prepreku - dijeleću površinu. Važno je napomenuti da se ultrazvučnom kontrolom ne određuju greške u pravom smislu, nego se njome određuju veličina, položaj i orijentacija greške ("reflektora"), tj. dijeleće površine materijala i greške. Za razliku od ultrazvučne dijagnostike u medicini, koja koristi pretežno tzv. B i C prikaze, u ultrazvučnoj industrijskoj kontroli je gotovo redovno u upotrebi tzv. A prikaz, tj. iskaz nalaz reflektora na ekranu (zaslonu) katodne cijevi ultrazvučnog uređaja u obliku vertikalnog impulsa [1]. Ovi prikazi će biti dati u nastavku ovog poglavlja. Poznavanjem brzine prostiranja zvuka u materijalu može se jednostavno odrediti udaljenost reflektora (greške) od izvora i prijemnika (ultrazvučne glave - sonde) i time položaj greške u odnosu na izvor. Visina odjeka dat će podatak o veličini reflektora [1].

93

Page 103: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

Prednosti ultrazvučne metode su [1]: − područje debljina ispitivanog predmeta je neograničeno, − dovoljan je pristup predmetu kontrole samo s jedne strane, − provođenje kontrole je bezopasno i ne zahtijeva zaštitna sredstva, − uređaj i pribor su maleni i lagani te lako prenosivi, − osjetljivost metode je relativno visoka, − metoda je relativno neosjetljiva na okolne uslove (vlaga, vjetrovitost, itd.). Nedostaci metode su [1]: − osim detaljno pisanog izvještaja (koji se sastavlja nakon kontrole), metoda

ne ostavlja nikakav trag za neke naknadne provjere, naročito u poređenju s radiografijom,

− interpretacija nalaza kontrole vrlo je ovisna o znanju, iskustvu i savjesnosti ispitivača,

− pouzdano određivanje grešaka moguće je jedino pristupom grešci s više strana, što često nije moguće, a zahtijeva i značajan utrošak vremena,

− obuka je dugotrajna za složenija ispitivanja, čime se povećava i cijena, − složeniji oblici konstrukcije mogu biti vrlo nepogodni za izvođenje ove

metode. 9.3. Ultrazvučne metode ispitivanja nehomogenosti (grešaka) u materijalu Pošto se ultrazvuk dobro prostire kroz metale i druge homogene čvrste materije, odavno se tražila mogućnost ispitivanja materijala ultrazvukom. Mada neke metode datiraju još od 1930. godine, praktična upotreba ultrazvučnih aparata za ispitivanje grešaka u materijalu počela je tek poslije II svetskog rata, jer su se za vrijeme rata, za ratnu industriju, razvile sigurne i praktične metode.

Sve danas postojeće ultrazvučne metode ispitivanja nehomogenosti u materijalima, zasnivaju se na refleksijama ultrazvučnih talasa na greškama (lunkerima, pukotinama i sl.), koje se javljaju prilikom obrade. Osnovne razlike su u načinu indikacije greške. Ako se za indikaciju greške koriste talasi koji su prošli kroz ispitivani materijal, onda se te metode nazivaju metode prozvučavanja. Ako se za indikaciju greške koriste talasi koji su se reflektovali od nje, onda se takve metode nazivaju eho ili refleksne (reflektujuće) metode.

Sve metode ispitivanja materijala mogu da koriste kontinuirane i impulsne talase. Kontinuirani talasi su oni, koji se neprekidno šalju u materijal i

94

Page 104: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

neprekidno primaju i registruju. Impulsni talasi su oni, koji se naizmjenično, u kratkotrajnim snopovima, šalju u materijal i primaju i registruju, pa se prema reflektovanim impulsima određuje greška.

Na slici 48. dat je shematski pregled ultrazvučnih metoda ispitivanja materijala prema načinu indikacije i korištenju oblika talasa.

Slika 48. Shematski pregled ultrazvučnih metoda ispitivanja nehomogenosti

materijala [31] Danas je uobičajeno da se sve ove metode grupišu prema slijedećoj podjeli [31]:

1. Metode prozvučavanja,

2. Metode rezonance,

3. Impulsne - eho metode. Od ovih metoda najznačajnija je impulsna - eho metoda, jer ona danas daje najpouzdanije podatke o greškama u materijalu.

95

Page 105: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

9.3.1. Metode prozvučavanja Kao što se sa slike 48. vidi, ispitivanje prozvučavanjem se može primijeniti na osnovu mjerenja intenziteta talasa, koji su prošli kroz ispitivani predmet, ili na osnovu pretvaranja ultrazvučne slike u optičku sliku unutrašnjosti predmeta. Intenzitetna metoda se zasniva na mjerenju intenziteta talasa koji su prošli kroz ispitivani predmet. Ovom metodom, greška se može uočiti samo onda ako je pad intenziteta, uslijed greške, veći od pada intenziteta pri prelazu sa predajne sonde na materijal i sa materijala na prijemnu sondu, odnosno pri akustičnom prijenosu energije sa sonde na sredinu i obrnuto [31]. Pitanje prijenosa ultrazvučne energije sa sonde na sredinu prostiranja kod svih ultrazvučnih aparata predstavlja problem i o njemu se uvijek vodi računa. Međutim, kod intenzitetne metode i uopšte kod svih metoda prozvučavanja, ovaj problem ima poseban značaj jer se mjerenja baš zasnivaju na mjerenju intenziteta talasa koji su prošli kroz ispitivani predmet. Za dodirne sredine najviše se koriste tečnosti u tankom sloju. One treba da spriječe pojavu vazdušnog međuprostora između dodirnih površina sonde i predmeta. Pri tome važnu ulogu igra veličina pritiska i dodirna površina nalijeganja. Pošto su to sve faktori subjektivne prirode kod ručne manipulacije ispitivanja, ova metoda ima praktičan značaj samo kod mehanizovanog ispitivanja, gdje se mogu ostvariti isti pritisak i ista dodirna površina nalijeganja, a i automatsko dovođenje kontaktne tečnosti. To je postignuto, na primjer, sondama predstavljenim na slici 49.

Slika 49. Presjek sonde (vibratora) kod intenzitetne metode ispitivanja limova

[31]

96

Page 106: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

Prijenos ultrazvučne energije, između sonde i sredine, ostvaruje se preko vode koja stalno, sinhronim pokretanjem obje sonde, dotiče i otiče. Kvarcna pločica (Q), koja se pobuđuje na učestalost, učvršćena je na metalnu ploču (M). Preko nje se vrši prijenos talasa na vodu, a odatle na lim. Prijemna sonda je izgrađena na potpuno isti način. Za vrijeme ispitivanja, sonde se kotrljaju pomoću rolnica (R), zapravo lim se pokreće, a sonde su nepomične. Da bi se spriječila pojava stojećih talasa, osnovna učestalost se frekventno moduliše. Još povoljnije rješenje dodira odnosno prijenosa energije sa sonde na sredinu, može se postići potapanjem sonde i predmeta u posudu sa vodom ili nekom drugom tečnošću. Ovaj način se koristi kod ispitivanja automobilskih guma. Na slici 50. prikazano je ispitivanje automobilskih guma ultrazvukom. Predajna sonda (S) postavljena je u unutrašnjost gume. Ona daje ultrazvučne talase uspravno na zid gume. Sa spoljne strane gume postavi se više prijemnih sondi, od kojih je svaka povezana sa posebnim pojačalom i indikatorom (obično sijalicom). Cijeli sistem, guma sa sondama, potopljen je u sud sa vodom. Guma se kod ispitivanja polako okreće i ispituje.

Slika 50. Shematski prikaz uređaja za ispitivanje automobilskih guma [31]

Na tačnost intenzitetne metode ispitivanja utiče i veličina i položaj greške u materijalu. Da bi se greška registrovala, odnosno da bi se dovoljno energije reflektovalo o nju, ona mora imati određenu debljinu u pravcu prostiranja talasa. Kod učestalosti 5 MHz i veličine greške d = 10-7 mm u čeliku, postiže se 20% refleksije, a kod 10 puta veće greške, 95% refleksije. Može se smatrati da je ovaj uslov ispunjen kod većine grešaka u materijalu. Međutim, refleksija ovisi i od položaja greške u materijalu i od njene dimenzije poprečne na pravac prostiranja zbog pojave savijanja talasa [31]. Ova činjenica, zapravo, najviše doprinosi netačnosti ispitivanja materijala intenzitetnom metodom. Ako se posmatra komad metala sa greškom, širine (D) i na rastojanju (1) od granične površine (slika 51.) vidi se da će se snop ultrazvučnih talasa kada naiđe na prepreku, dijelom odbiti a dijelom će proći

97

Page 107: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

oko greške. Na mjestu prijema, „sjenka“ greške će biti manja, prečnika (Ds), zbog savijanja talasa. Veličina „sjenke“ u ovisnosti od udaljenosti (1) data je slijedećim izrazom

Ds = D – 21 tgϑ gdje je:

Dλϑ 2,1sin =

pri čemu je λ – talasna dužina.

Slika 51. Objašnjenje „sjenke“ greške [31]

Kod ove metode pojava stojećih talasa takođe predstavlja smetnje, te se, kako je navedeno, mora osnovna učestalost frekventno modulisati u uskim granicama da se oni ne bi mogli obrazovati.

Ova metoda ima dosta nedostataka i danas se primjenjuje samo u specijalnim slučajevima. Optička metoda ispitivanja materijala ultrazvukom ima poseban značaj. To je jedina metoda sa kojom je moguće odrediti oblik i veličinu greške. Autor Pohlman je pronašao princip pretvaranja ultrazvučne „slike“ u optičku sliku unutrašnjosti čvrstih predmeta. U osnovi je primijenjen isti metod prozvučavanja kao i rendgenskim zracima, samo je upotrijebljen specijalni zastor, tzv. Pohlmanov zastor, na kome se pod pogodnim osvjetljenjem može vidjeti slika koju nose ultrazvučni talasi [31]. Princip rada Pohlmanovog zastora dat je na slici 52. Pohlmanov zastor se sastoji od jedne posude, obično kružnog oblika. Zid suda čini jedan prsten, širine 10 - 20 mm. Strana suda, na koju padaju ultrazvučni talasi, načinjena je od tanke, za ultrazvuk propustljive, membrane. Druga strana je od providne materije, od stakla ili pleksiglasa. U posudi se nalazi mješavina tečnosti ksilola (Xylol) i

98

Page 108: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

sitnih aluminijumskih listića reda veličine nekoliko mikrometara. Ako je prečnik ovih listića mnogo manji od talasne dužine tečnosti, a odnos prečnika prema debljini listića veliki (prečnik listića oko 20 µm, debljina listića oko 1,5 µm), onda će se ovaj listić u ultrazvučnom polju ponašati kao Reyleighova pločica, tj. skretaće pod dejstvom talasa i postaviće se paralelno sa čelom talasa [31].

Slika 52. Princip rada Pohlmanovog zastora [31]

Ako se jedan ovakav zastor postavi na putu ultrazvučnih talasa, onda će se na mjestima gdje djeluju talasi, listići postaviti paralelno sa čelom talasa, tj. biće upravljeni, a na mjestima gdje nema talasa, listići će biti u najrazličitijim položajima. Kada se ovakav zastor pogodno osvijetli, upravljeni listići će reflektovati svjetlosne zrake u paralelnom snopu, a na mjestima gdje listići nisu upravljeni (gdje nema ultrazvučnih talasa), javiće se difuzno svjetlo. Na taj način će se moći vidjeti slika koju nose ultrazvučni talasi prema njihovom rasporedu intenziteta po površini presjeka snopa talasa [31]. Osjetljivost ovakvog zastora je vrlo velika. Naime, potrebni su vrlo mali akustični intenziteti pa da se listići uprave prema čelu talasa. Za obično osvjetljenje, pri kome naše oko može da razlikuje kontraste, potreban je intenzitet talasa od svega 2,8⋅10-7 W/cm2. Međutim, pri ovom intenzitetu, listići se sporo upravljaju pa se za njihovo brzo postavljanje uzima intenzitet od oko 4⋅10-2 W/cm2 [31]. Da bi se ostvario prijenos ultrazvučnih talasa na Pohlmanov zastor, on se obično potapa u vodu. Na slici 53. predstavljen je shematski Pohlmanov uređaj za ispitivanje materijala ultrazvukom optičkom metodom. Vidi se da je za prijenos talasa od sonde pa do zastora svuda upotrijebljena voda kao posrednik [31]. Treba spomenuti da je Sokolow primijenio ultrazvučne talase za uveličano posmatranje površine nekog tijela. Na slici 54. prikazan je uređaj koji je Sokolow nazvao ultrazvučni mikroskop [31].

99

Page 109: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

Slika 53. Shematski prikaz Pohlmanovog uređaja za ispitivanje materijala [31]

Slika 54. Ultrazvučni mikroskop [31]

U jednoj posudi, ispunjenoj tečnošću, nalazi se kvarcna pločica koja proizvodi ultrazvučne talase uperene na predmet (O) čija površina se želi ispitati sa uvećanjem detalja. U istoj posudi se nalazi ultrazvučno sočivo kojim se „hvataju“ reflektovani talasi sa dijela površine koja se ispituje. Ovim sočivom se, dakle, šalje ultrazvučna „slika“ površine na ploču (P), koja je također potopljena u tečnost. Ova ploča sačinjena je od kristala kvarca i prema intenzitetu talasa po svojoj površini stvara odgovarajuće električno polje. Pošto je ploča sastavni dio katodne cijevi (K1) elektronski snop udara na nju i oslobađa elektrone u ovisnosti od raspodjele električnog polja koju su stvorili ultrazvučni talasi. Pošto elektronski snop udara površinu ploče (P), a anoda (A) prikuplja oslobođene elektrone, to se za svaku tačku na ploči dobija odgovarajući signal na anodi. Ovi signali se pojačavaju i dovode na drugu katodnu cijev (K2), čije je skretanje elektronskog snopa sinhronizovano sa skretanjem u prvoj katodnoj cijevi (K1). Na osnovu povećanja slike na zastoru (K2) i pojačanja, dobije se povećana slika dijela površine predmeta, koji se posmatra ultrazvučnim

100

Page 110: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

sočivom, u iznosu od oko 104. Pri tome se koristi ultrazvuk veoma velike učestalosti [31]. 9.3.2. Metoda rezonancije Sve rezonancne metode počivaju na istom principu, a razlikuju se samo po načinu indikacije. One se prvenstveno koriste za mjerenje debljine materijala, kome se može pristupiti samo sa jedne strane, a u specijalnim slučajevima i za pronalaženje grešaka u materijalu [31].

Pojam rezonance odnosi se na fizičku osobinu predmeta, određenu njegovim dimenzijama. Kad se radi sa ultrazvučnim talasima, za jedan predmet se kaže da je u rezonanciji na osnovnoj učestalosti ako njegova debljina (d) i učestalost (f1) ultrazvuka stoje u odnosu:

dcf L

21 =

gdje je: cL – brzina prostiranja longitudinalnih talasa u materijalu. Između stojećih talasa i pojave rezonance postoji veza. Kad se pojave stojeći talasi u materijalu čija debljina iznosi proizvod nekog cijelog broja i polovine talasne dužine, onda je taj sistem u rezonanci. Inače stojeći talasi se mogu javiti i na rastojanju koje ne iznosi cijeli broj polovinâ talasnih dužina. Na primjer, kad se neprekidno šalje talas u sredinu konačnih dimenzija, onda će on, ranije ili kasnije, dostići kraj i reflektovati se natrag, prema izvoru. Međutim, ako se i dalje talas šalje u prostor, reflektovani talasi će se vraćati. Poslije izvjesnog vremena, uspostaviće se ravnotežno stanje, tj. poslati talas će se sabrati sa reflektovanim. Pojava koja nastaje poslije uspostavljanja ravnoteže, naziva se stojećim talasima [31].

Pojava ove „debljinske“ rezonance može se desiti i na svim harmoničnim učestalostima: f2 = 2f1, fs = 3f1..... fn = nf1. Razlika učestalosti dvije susjedne harmonike brojno daje osnovnu učestalost. Prema tome, ako se znaju dvije susjedne harmonike, može se računati prema obrascu:

( )12 −−=

nn

L

ffcd

što predstavlja u suštini isti obrazac kao i prethodni, pošto je f1 = fn - fn-1. Na slici 55. predstavljene su pojave rezonance (stojećih talasa), pri raznim učestalostima.

101

Page 111: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

ZADNJA STRANA

Slika 55. Stojeći talasi ultrazvučnih treperenja u materijalu koji se ispituje [31]

Indikacija rezonance može se izvesti na dva osnovna načina: na osnovu dejstva na električni generator koji pobuđuje sonda, i na osnovu dejstva na ultrazvučne talase. U prvom slučaju, predmet koji je u rezonanciji troši više energije za održavanje povećanih ultrazvučnih treperenja, a u drugom slučaju, poslati ultrazvučni talas se na osnovu refleksije prima; maksimalna amplituda reflektovanog signala označava pojavu rezonance [31]. Na slici 56. shematski su prikazana oba sistema za indikaciju rezonance.

Slika 56. Rezonancni sistemi: a) indikacija u predajniku; b) indikacija u

prijemniku [31]

102

Page 112: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

Prvi sistem je vrlo prost. Šema ovakvog sistema u najprostijem obliku data je na slici 57. Ovaj sistem se u osnovi sastoji od jednog oscilatora promjenljive učestalosti (promjena se vrši okretanjem promjenljivog kondenzatora). Visokofrekventni napon se dovodi na pločicu od piezoelektričnog kristala (obično kvarca). Kada je kristal u dodiru sa metalnom pločom, preko tankog sloja ulja ili neke druge tečnosti, pogodne za akustični prijenos, u metalnoj ploči će se proizvesti ultrazvučni talas. Promjenom učestalosti tražit će se pojava rezonance. Ako se oscilator može podesiti na učestalost koja stvara u dotičnom metalu cijeli broj polovinâ talasnih dužina, tada će se desiti pojava rezonance koja će se manifestovati u povećanim amplitudama treperenja u dijelu ispod pločice kristala. Ako se održavaju ova pojačana treperenja, zbog povećanih gubitaka srazmjerno povećanim amplitudama, biće potrebno više električne energije koju treba da dâ oscilator. Znači, pojava rezonance će se odraziti u porastu anodne struje na instrumentu [31].

Slika 57. Najprostiji sistem za indikaciju rezonance [31]

Povećanje anodne struje u rezonanci može iznositi 100% pod idealnim uslovima. Međutim, praktično se ono rijetko može postići. Najčešće iznosi svega nekoliko procenata, pa čak i manje od 1%. Zato se u praksi mora pojačati ovaj porast anodne struje oscilatora.

Drugi sistem indikacije rezonance (slika 56.b), na osnovu rezonancnog povećanja amplitude reflektovanog talasa, rijetko se koristi u specijalno izrađenim aparatima za mjerenje debljine na ovom principu, kada savremeni aparati za ispitivanje materijala na principu eha, imaju mogućnost mjerenja debljine materijala. Ovaj metod se može uspješno koristiti kod ovih aparata zato što oni rade sa impulsima te stojeći talasi ne mogu činiti smetnje, kakav je slučaj

103

Page 113: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

kada se radi sa kontinuiranim talasima, pošto se stojeći talasi mogu javiti i izvan rezonance. Kod ultrazvučnih aparata za ispitivanje nehomogenosti u materijalu na principu eha firme Krautkrämer, i firme Siemens, koriste se višestruko odbijeni impulsi od krajnje površine komada, čija se debljina mjeri. Obje firme uz aparat daju jedan dodatni dio, koji može da pokaže debljinu materijala [31]. Kod aparata firme Krautkrämer moguće je mjeriti debljinu predmeta u području 4÷10, 10÷25 i 25÷60 mm. Mjerenja se vrše kvarcnom sondom, koja se na uobičajen način stavi na predmet čija debljina se mjeri [31]. Na slici 58. prikazan je izgled impulsa koji se dobije pri pravilnom podešavanju dodatnog dijela za mjerenje debljine. Tada se na odgovarajućoj skali direktno čita debljina materijala.

Dodatni dio ovog aparata, predviđen za mjerenje debljine, predstavlja u stvari jedno oscilatorno kolo koje se priključuje kvarcnoj sondi. Princip mjerenja debljine sastoji se u slijedećem. Predajni dio šalje ravnomjerno impulse sa konstantnim brojem impulsa u sekundi. Koliki će biti broj reflektovanih impulsa u sekundi ovisi od debljine ispitivanog predmeta.

Slika 58. Indikacija rezonance na aparatu firme Krautkrämer [31]

Dodatno oscilatorno kolo se podešava na učestalost njihovog ponavljanja, tj. na broj reflektovanih impulsa u sekundi, koji dospiju do sonde, odnosno, oscilatornog kola. Kada se podešavanjem rezonancne učestalosti dodatnog kola dobije na zastoru rezonancna kriva sa najvišim maksimumom, kao što je pokazano na slici 58., onda to znači da je učestalost dodatnog kola jednaka učestalosti koja odgovara broju reflektovanih impulsa u sekundi. Pošto je ova posljednja učestalost ovisna od debljine predmeta, ona predstavlja mjeru njegove debljine i dodatno kolo se može direktno baždariti u jedinicama dužine.

104

Page 114: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

Kod nekih aparata firme Siemens mjerenje debljine se obavlja takođe impulsima, samo se ovdje šalje mali broj impulsa u sekundi, od 5 do 10 impulsa. Razmak između impulsa je mjerilo debljine predmeta koji se mjeri. Za proizvođenje impulsa se koristi generator pravougaonih impulsa –marker– koji inače služi za određivanje položaja greške u ispitivanom predmetu. Razmak između reflektovanih impulsa se mjeri tako što se sa markerom mijenja širina pravougaonih impulsa dotle, dok se vertikalne ivice ne poklope sa vrhovima reflektovanih impulsa. Skala sa kojom se podešava marker direktno je obilježena u dimenzijama dužine. Mjerni opseg je veliki: od 2 do 1000 mm sa velikom tačnošću [31]. Prvi sistem mjerenja rezonance (slika 56.a) može poslužiti i za ispitivanje materijala na istom principu na kojem se mjeri i pojava rezonance. Otkrivanje diskontinuiteta. Metoda rezonance se rjeđe koristi za otkrivanje diskontinuiteta, u odnosu npr. na stepen primjene metode odjeka, a koristi se, uglavnom, kod otkrivanja dvoplatnosti kod ploča i limova. I u ovom slučaju se koristi efekat uzastopnih odjeka od greške, u odnosu na debljinu predmeta. Na slici 59. vide se primjeri otkrivanja grešaka na jednoj metalnoj ploči pomoću metode rezonance, u slučaju kada su prisutne slojevite greške na različitoj udaljenosti od površine. Iz prikaza na slici 59., vidi se da u slučaju A nisu otkrivene nikakve greške, što se može vidjeti na ekranu katodne cijevi. Na mjestu B, registruje se samo jedan dio diskontinuiteta, tako da dio ultrazvučne energije prolazi do zadnje strane uzorka. Kod slučaja D, diskontinuitet se nalazi na polovini uzorka, a kod slučaja C, greška je otkrivena na ¾ debljine ploče. Na mjestu E, talasi ultrazvuka nailaze na diskontinuitet pod oštrim uglom, tako da je umanjena površina refleksije, što se manifestuje umanjenjem visine impulsa. Na mjestima F i G diskontinuiteti su raspoređeni na ¼ ploče, odnosno neposredno ispod površine, što dovodi do umanjenja visine impulsa od greške, ili potpuno gubljenje odjeka. Ova metoda se može koristiti i za ispitivanje zavarenih spojeva, ukoliko oblik zavara nije složene geometrije. Ispitivanje je slično kao kod utvrđivanja prisustva slojeva, trakaste strukture i lamelarnih diskontinuiteta. Tačnost rezonantnih metoda nije ograničena nekim subjektivnim faktorima kao kod metoda prozvučavanja. Problem kontakta između sonde i komada ne može da utiče na tačnost pokazivanja već samo na jasnoću indikacije rezonance odnosno debljine predmeta. Ovim metodama moguće je mjeriti debljine predmeta samo sa jedne strane, što predstavlja veliku prednost u odnosu na mehaničke metode mjerenja. Moguće je primijeniti mjerenje i kod predmeta sa zakrivljenim površinama. Očitavanje je direktno i brzo [31].

105

Page 115: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

Slika 59. Postupak rezonancije [4]

Mjerenje debljine stijenke pomoću metode rezonancije koristi se za debljine do 8 mm, dok se iznad ove debljine češće koristi metoda odjeka [32]. Aparati za mjerenje debljine se izrađuju u takvom obliku i veličini da budu što manji i lagani radi korištenja na terenu. Kod najvećeg broja metala, stakla, keramike, plastike i drugih materijala pri mjerenju debljine pomoću ultrazvučne rezonance, koriste se frekvencije od 250 kHz do 25 MHz. Pri određivanju debljine livenih predmeta, kod kojih je gruba livena struktura, odnosno kristalno zrno, nailazi se na odgovarajuće teškoće. Prozvučavanje predmeta od drveta, betona i sličnih materijala vrši se još nižim frekvencijama od 20 do 200 kHz. Tačnost mjerenja ovisi od stepena rezolutnosti uređaja, kvaliteta kontakta ultrazvučne sonde sa predmetom, vrijednosti K, kvaliteta podešavanja instrumenta itd. Tačnost očitavanja debljine se kreće od 0,1-3,0 % od ispitanog područja, u ovisnosti od apsolutne vrijednosti debljine predmeta, ili sloja. Na tačnost mjerenja debljine, također, mogu uticati još neki faktori kao što su:

− oblik predmeta, − vrsta materijala, − kvalitet površine, − kontaktno sredstvo, − tip ultrazvučne sonde, − područje frekvencija u uređaju, − radna frekvencija.

106

Page 116: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

Treba voditi računa o tome da, u ovisnosti od vrste i intenziteta korozije, može doći dijelom do refleksije upadnog talasa, a takođe i do djelimičnog prelamanja talasa u korodiranu zonu, što se može ustanoviti na osnovu visine reflektovanog impulsa od suprotne strane osnovnog materijala.

Instrumenti za mjerenje debljine na principu ultrazvuka iskazuju vrijednosti debljine brojčano, a također na ekranu može da se prezentuje A-slika sa uzastopnim odjecima, što omogućava i otkrivanje eventualnih sitnih podpovršinskih diskontinuiteta, ili utvrđivanje prisustva korozije (slika 60.)

Slika 60. Mjerač debljine (rezultati – brojčano i A-slika) [4]

9.3.3. Impulsne - eho metode Ove metode su novijeg datuma, iako se za princip rada znalo još odavno, jer je primijenjen u podvodnoj tehnici ranije, za mjerenje morske dubine. Objašnjenje leži u činjenici da se impulsna tehnika razvila tek pojavom radara, koji je prvi put primijenjen u toku II svjetskog rata. Pošto se ovdje radi sa vrlo kratkim impulsima, ovaj princip se nije mogao dugo primijeniti u praksi. Tek sa razvojem elektronike u oblasti proizvođenja impulsa reda mikrosekunde i manje, zatim širokopojasnih pojačivača i drugih elemenata impulsne tehnike, moglo se prići primjeni ultrazvuka i u ovoj oblasti. Ispitivanja materijala impulsnim - eho metodama su se vrlo brzo razvila tako da se danas po zvaničnim standardima zahtijeva kontrola gotovih mašinskih dijelova i ultrazvučnim aparatima. Ovako brzi razvoj ovih metoda postignut je zahvaljujući prednostima koje one imaju nad ostalim metodama ispitivanja materijala, kako ultrazvučnim tako i rendgenskim zracima i magnetoskopijom. Eho metodom se mogu ispitati komadi velikih dimenzija brzo, bez razaranja,

107

Page 117: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

gdje se ne mogu primijeniti danas nikakve druge metode. Ove metode su važne naročito kod serijskih ispitivanja gotovih mašinskih dijelova. U osnovi postoje dvije metode ispitivanja nehomogenosti materijala. Kod jedne metode se radi sa dvije sonde (posebno predajna i posebno prijemna), a kod druge metode se koristi samo jedna sonda, koja radi čas kao predajna, a čas kao prijemna. Prva metoda je razvijena u Engleskoj, a druga u Americi. Međutim, danas se grade takvi uređaji da je sa njima moguće koristiti obje metode, prema potrebi. Modernim aparatima je moguće primijeniti i intenzitetnu metodu prozvučavanja i rezonancnu metodu mjerenja debljine materijala. Prema tome, za ispitivanje materijala ultrazvukom od posebnog interesa su savremene aparature na principu eha. Princip rada eho metode objašnjen je na slici 61. Tu je ucrtana samo jedna sonda, ali princip ostaje isti ako se radi i sa dvije sonde pod uslovom da su obje sa iste strane.

Slika 61. Princip rada eho metode [31]

Na slici 61.a) iz sonde se šalje jedan impuls ultrazvučnog talasa, predstavljen sa nekoliko paralelnih linija. U momentu polaska na ekranu katodne cijevi, na vremenskoj bazi, zabilježen je početak predmeta u obliku tzv. početnog impulsa. Na slici 61.b) impuls je naišao na prepreku, na pukotinu u materijalu, i jedan dio impulsa je vraćen ka sondi, a drugi dio je nastavio da putuje prema kraju predmeta. Kada reflektovani dio impulsa dođe do sonde, na zastoru katodne cijevi će se pojaviti manji impuls, na rastojanju od početnog u ovisnosti od udaljenja greške od sonde, odnosno početka. Sonda, dakle, već radi kao prijemnik, i registruje ultrazvučne reflektovane impulse. Na slici 61.c), dio impulsa koji je dospio do kraja, vraćen je nazad, ka sondi, i registrovan je kao krajnji impuls. Pošto se ultrazvučni impulsi 50 ili više puta šalju u materijal i isto toliko puta reflektovani primaju i registruju, na ekranu katodne cijevi dobija se utisak mirne slike iz koje se može ocijeniti nehomogenost ili kvalitet ispitivanog predmeta.

108

Page 118: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

Impulsne - eho metode su vrlo osjetljive. Mogu se lako registrovati greške koje reflektuju svega 5% ultrazvučne energije a propuštaju 95%. Intenzitetnom metodom takve greške uopšte nije moguće otkriti. Zbog toga se ovom metodom mogu otkriti i najsitnije greške. Udaljenost ne igra bitnu ulogu, bar ne za veće udaljenosti do 10 metara dužine predmeta. Kod ove metode, pak, postoje ograničenja na blizinu greške u odnosu na sondu. Praktično se ne može otkriti greška koja je udaljena nekoliko milimetara od sonde. Obično se uzima za čelik kao granica 1 cm. Znači, u području od 1 cm pa do 10 m mogu se otkriti greške u materijalu sa velikom preciznošću [31]. Kod kontaktne eho metode koristi se raspon frekvencija ultrazvuka od 25 kHz do 10 MHz [4]. Tačnost pokazivanja greške u materijalu nije uslovljena subjektivnim faktorima već preciznošću aparature i indikacije. Problem kontakta ne igra bitnu ulogu, čak ni kod procjenjivanja veličine greške, jer se dobijaju isti relativni odnosi između početnog, krajnjeg i reflektovanog impulsa od greške. Međutim, pri ispitivanju predmeta komplikovanih oblika, mora se pri određivanju greške voditi računa o nizu faktora koji se javljaju uslijed višestrukih refleksija, prelamanja i transformacije talasa. Poređenje ultrazvučnih metoda kod ispitivanja nehomogenosti materijala Pošto se za ispitivanje materijala u praksi koriste uglavnom intenzitetna i impulsna - eho metoda (bilo sa dvije ili samo sa jednom sondom), dato će biti poređenje samo između njih [31].

a ) Pi t an j e p r i j enosa u l t r a zvučne ene rg i j e s a sonde na s r ed inu i ob rnu to

Kod intenzitetne metode se mora prići sa obje strane. Tačnost mjerenja ovisi od pritiska i dodirne površine nalijeganja između sonde i predmeta. Kod impulsne - eho metode veličina prijenosa energije ne utiče na tačnost pokazivanja već samo na osjetljivost indikacije. Kod impulsne — eho metode se predmetu može prići samo sa jedne strane.

b ) P i t an j e ob l i ka i d imenz i j e p r edme ta

Intenzitetnom metodom se mogu sa sigurnošću ispitivati samo predmeti prostih oblika: ploče, limovi, cilindri, sa malim dimenzijama u pravcu ispitivanja i pristupačnošću sa obje strane.

109

Page 119: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

Impulsnom - eho metodom mogu se ispitivati svi mogući oblici. Dubina ispitivanja ovisi od oblika, ali su moguća ispitivanja uglavnom u području od 1 cm do 10 m.

c ) P i t an j e po loža j a i ve l ič i ne g r e ške

Tačnost i mogućnost pronalaženja greške u materijalu intenzitetnom metodom je jako ovisna od veličine i položaja greške. Grešku je moguće otkriti ako reflektuje bar 20÷30% ultrazvučne energije i ako nije na velikoj dubini. Kod tankih predmeta tačnost i mogućnost otkrivanja je velika. Tačnost i mogućnost otkrivanja greške kod impulsne - eho metode takođe ovisi od veličine i položaja greške. Ako greška reflektuje samo 5% ultrazvučne energije, moguće ju je otkriti. Ako je greška u neposrednoj blizini sonde (ispod 1 cm) nije ju moguće otkriti. Kod tankih predmeta ova metoda se ne može upotrijebiti [31].

d ) Nač i n i nd ikac i j e g r e ške

Kod intenzitetne metode se koriste instrumenti, slušalice i katodna cijev kao indikatori greške. Eho metoda koristi isključivo katodnu cijev za indikaciju greške.

e ) B rz ina i sp i t i van j a i r ukovan j e

Ručno ispitivanje materijala intenzitetnom metodom je vrlo teško i netačno te se vrlo rijetko primjenjuje, naročito ako su u pitanju veći komadi nepravilnih oblika. Dobra strana ove metode je što se može primijeniti automatizovano ispitivanje (limovi) kao i serijsko ispitivanje predmeta istih oblika.

Kod impulsne – eho metode se ne može primijeniti automatizovano ispitivanje već samo serijsko [30]. Eho metoda je preciznija, manje ovisna od raznih faktora i upotrebljava se u velikom broju ispitivanja u industriji.

Intenzitetna metoda je komparativna i daje relativne rezultate ispitivanja. Ukoliko ispitivanja nisu automatizovana ili serijska, nepouzdana su. Međutim, pri ispitivanju tankih ploča i limova ultrazvukom nezamjenljiva je [31].

Metoda UZ – holografije Metoda UZ holografije je najsavremenija metoda registracije i reprodukcije velikih slika kontrolišućih objekata zasnovana na registraciji interferencione

110

Page 120: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

slike, dobijene pri uzajamnom djelovanju osnovnog i disperznog (kontrolišućeg objekta) polja koherentnih UZ - oscilacija s naknadnim utvrđivanjem slike objekta. Princip dobijanja UZ - holograma analogan je dobijanju optičkog holograma [3].

Kao i u optici UZ - holograflja predstavlja dvostepeni proces. Na prvom stepenu dolazi potpuna registracija rasporeda disperznog od objekta akustičnog polja, a na drugom optička rekonstrukcija akustične slike. Razrađeno je nekoliko metoda realizacije akustične holografije.

Za praksu najbolji interes predstavljaju optičko - akustične metode, zasnovane na neposrednom uzajamnom dejstvu svjetlosti s UZ – kontrolom.

Na slici 62. je prikazan princip dejstva holografskog postrojenja kod kojeg je primijenjen elektronsko – akustični pretvarač.

Slika 62. Šema ultrazvučnog holografskog postrojenja s elektronsko-akustičnim

pretvaračem [3]: 1-inverziona kada; 2-ultrazvučni izvor; 3- električni generator; 4-kontrolišući objekat;5- kvarcna meta; 6-elektronski umnoživač; 7-EAP (elektro akustični

pretvarač); 8-pojačivač; 9-blok napajanja; 10-ekran 9.4. Oprema za ispitivanje Za provođenje ispitivanja nužno je odabrati odgovarajući ultrazvučni sistem.

Ultrazvučni sistem čine [1]: - ultrazvučni uređaj, - ultrazvučne sonde (glave), - etaloni i referentni uzorci, - kontaktno sredstvo, - druga pomoćna oprema.

111

Page 121: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

Učestalost provjera i način na koji se provjerava oprema i sistem za ispitivanje u cjelini, određeni su vrstom ispitivanja i opreme koja se koristi, a propisani su najčešće standardima i tehničkom dokumentacijom za svako ispitivanje. Ispitni objekat direktno utiče na izbor ultrazvučnog sistema, jer se za provođenje određenog ispitivanja biraju uređaj, sonde, potrebni etaloni i referentni uzorci s određenim i objektu prilagođenim materijalom, te referentnim umjetnim nepravilnostima, kako bi se osigurala veća vjerovatnoća otkrivanja i procjene parametara grešaka.

Podjelu sondi je logično učiniti prema karakteristikama bitnim za provođenje kontrole. U praksi je uobičajena podjela prema smjeru odašiljanja i prijema ultrazvučnog snopa u odnosu na materijal ispitivanja. Standardne sonde, s obzirom na smjer odašiljanja ultrazvučnog snopa su: ravna i ugaona sonda. One mogu biti izvedene također kao dvostruka i fokusirajuća sonda. Ugaone sonde se najčešće izrađuju pod uglom ulaza ultrazvuka u etalonski čelik pod uglom od 45°, 60°, 70°, 80°, a za provjeru karakteristika opreme i pripremu ultrazvučnog sistema za provođenje ispitivanja, te kao pomoć za interpretaciju oscilograma koriste se etaloni i referentni uzorci. Etalon je dio strogo definisanog sastava materijala, termičke obrade, geometrijskog oblika i kvaliteta površinske obrade, koji je prihvaćen dogovorom ili standardom unutar šireg skupa korisnika. Etaloni su obavezno popraćeni atestom tj. dokumentacijom kojom mjerodavna organizacija potvrđuje deklarirana svojstva. Etaloni se najčešće koriste za baždarenje i podešavanje sistema, određivanje izlazne tačke sonde, provjeru i podešavanje sistema, itd. Također postoje i referentni uzorci koji sadrže realne i prethodno karakterizirane greške koje su umjetno unesene. Posebno su pogodni kod složenijih geometrija, jer znatno olakšavaju interpretaciju upoređivanjem oscilograma dobivenog na ispitnom objektu i njemu ekvivalentnom referentnom uzorku [1]. 9.4.1. Ultrazvučne sonde Ultrazvučne sonde predstavljaju dio ultrazvučnog uređaja za proizvodnju, transformaciju i prijenos mehaničkih talasa i električnih impulsa. Ultrazvučnim aparatom su vezani koaksijalnim kablovima, a kontakt sa ispitivanim predmetom se ostvaruje preko akustične povezanosti (kontaktni mediji) [4]. Postoji više vrsta ultrazvučnih sondi, ali u osnovi se dijele u tri grupe i to:

- ravne, ili direktne sonde, - ugaone sonde, - specijalne sonde.

112

Page 122: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

Ravne ultrazvučne sonde Ravne, ili direktne, ultrazvučne sonde u praksi se najviše koriste (Search unit with straight beam, Normal-prüfkopf). Ultrazvučni talasi, koji se proizvode pomoću odgovarajućeg pretvarača, prodiru direktno, tj. okomito u ispitivani predmet. U ovom slučaju proizvode se longitudinalni talasi, koji bez prelamanja i transformacije sa umanjenom energijom koja se gubi u predjelu akustičnog sklopa ultrazvučna sonda – ispitivani predmet, prodiru dalje u predmet i vraćaju se istim putem. Na slici 63. dat je shematski izgled normalne glave.

Slika 63. Shema ravne ultrazvučne sonde [4]

a – pretvarač, b – kućište sonde, c – prigušivač, d – izolator, e - utičnica

Princip rada ultrazvučne sonde može se prikazati pojednostavljeno. Pretvarač se postavi preko tečnog kontaktnog medija na ispitivani predmet te, ako je predmet od metala, tada se između metalizirane zadnje strane pretvarača i metalnog predmeta stvara stanje kondenzatora. Blok za prigušenje talasa umeće se sa suprotne strane pretvarača, da bi se prigušili talasi koji se u isto vrijeme javljaju na suprotnoj strani pretvarača. Blokovi za prigušenje zvučnih talasa se izrađuju od raznih materijala, i to, uglavnom, od onih koji imaju veliko svojstvo apsorpcije talasa (razni umjetni materijali). Da bi se proizvedeni zvučni talasi sa suprotne strane pretvarača prigušili na neuticajni nivo, potrebna je odgovarajuća debljina tijela za prigušenje. Tako kod frekvencije talasa od 4 MHz od 4 mm, za 1 MHz, debljina tijela za prigušenje zvučnih talasa iznosi 9 mm. Kod uobičajenih ravnih ultrazvučnih sondi, pretvarači (piezoelementi) su okruglog oblika sa prečnicima od 5 do 50 mm. Ispitivano područje se kreće u rasponu frekvencija od 0,5 do 20 MHz [4].

113

Page 123: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

Ugaone ultrazvučne sonde Kod ugaonih sondi ultrazvučni talasi ulaze na granici dva medija pod uglom manjim od 90°. Ako se koristi ugaona sonda kod imerzione tehnike ispitivanja, upadni ugao se kreće između 0 i 27°. Kod kontaktne metode transverzalni talasi za čelik se kreću između 35 i 80°, a upadni uglovi longitudinalnih talasa se kreću između dva granična ugla. U tabeli 20. dat je pregled odnosa promjene uglova transverzalnih talasa za aluminijum, bakar i sivi liv u odnosu na već uobičajene upadne uglove transverzalnih talasa u čeliku. Tabela 20. Uporedne vrijednosti upadnih uglova zvučnih talasa raznih

materijala [4] Vrsta

materijala Upadni ugao, °

Čelik 35 45 60 70 80 Aluminijum 33 42,4 55,5 63,4 69,6

Bakar 23,6 29,7 37,3 41 43,4 Sivi liv 23 28 35 39 40

Shematski prikaz ugaone sonde dat je na slici 64.

Slika 64. Shematski prikaz ugaone sonde [4]

1 – pretvarač, 2 – prigušivač, 3 – pleksi staklo, 4 – prigušivač Ugaone sonde obično koriste pretvarače pravouglog oblika, čija veličina ovisi od odabrane frekvencije, tako da se kod ugaonih sondi od 2 MHz ugrađuje pretvarač čija je dimenzija 20x22 mm, a kod ugaonih sondi od 4 MHz, piezopločica je veličine 8x9 mm. Za praktičnu primjenu na terenu, konstruisane su dvije vrste ugaonih sondi; normalne i minijaturne ugaone sonde, koje imaju svoje komercijalne oznake, tako firme Namicon (SONIC), Krautkrämer* i druge imaju prepoznatljive oznake. * G.E. Inspection Technologies, KrautKrämer

114

Page 124: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

Specijalne ultrazvučne sonde Osim najčešće primjenjivanih ravnih i ugaonih sondi, za ultrazvučna ispitivanja za posebne namjene koriste se specijalne sonde. Ove sonde se koriste kod ispitivanja u vodi, za ispitivanje cijevi, limova, zavarenih spojeva i mogu se specijalno konstruisati u namijenjene svrhe. U ovu svrhu spadaju i dvostruke sonde, koje su našle široku primjenu u praksi. Dvostruke ultrazvučne sonde Kod ispitivanja grešaka lociranih neposredno ispod površine predmeta, uspješno se mogu koristiti ispitne sonde, koje se, u stvari, sastoje iz dva odvojena pretvarača (predajnik i prijemnik). Ove ultrazvučne sonde imaju različitu komercijalnu oznaku, npr. SE sonde su svoju oznaku dobile prema početnim slovima Sender – predajnik i Empfänger – prijemnik. Pretvarači su međusobno mehanički i električni potpuno odvojeni. Kao nastavak ovih pretvarača, u pravcu propagacije zvučnih talasa, umeću se klinovi od pleksi-stakla, tako da pretvarači ne naliježu direktno na ispitivani predmet. Umetnuti klinovi imaju za cilj da odvoje pretvarač od ispitivanog predmeta i na taj način se pomakne tzv. mrtva zona i bliže zvučno polje u navedeni pleksi klin. Znači, omogućuje se ispitivanje predmeta u daljem području, gdje je put zvuka u direktnoj korelaciji sa zvučnim pritiskom [4].

Na slici 65. prikazana je shema dvostruke sonde sa dva sistema polja. Pretvarači se mogu (pretežan slučaj) postaviti pod određenim uglom (mali ugao) tako da se snop ultrazvučnih talasa fokusira neposredno pod površinom uzorka. Na ovaj način se mogu uspješno otkriti i greške koje se nalaze neposredno pod površinom uzorka (slika 66.).

Slika 65. Dvostruka ultrazvučna sonda [4]

Osjetljivost dvostruke sonde je u neposrednoj blizini površine predmeta, koji se ispituje, niska, a zatim raste do maksimalne vrijednosti u fokusu da bi poslije toga opet osjetljivost počela padati. Svaka dvostruka sonda ima svoje

115

Page 125: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

karakteristike, kao što su položaj fokusa, što je potrebno znati ako se želi da se uspješno otkrivaju male greške, slika 67.

Dvostruke sonde se mogu koristiti, također, i za mjerenje debljine predmeta, ili pojedinih slojeva unutar predmeta, ili na predmetu, posebno unutar područja od 1 do 5 mm.

Naime, mjerenje malih debljina je otežano kod korištenja ravnih ultrazvučnih sondi radi širokog početnog impulsa, koji prekriva neposrednu podpovršinsku zonu uzorka. Obično se za dvostruke ultrazvučne sonde koriste frekvencije od 2 MHz. Moguće je koristiti i dvostruke ugaone sonde za posebne svrhe, koje se tada konstrukciono podešavaju namijenjenoj funkciji (imerzioni postupak itd.).

Slika 66. Zvučno polje dvostruke sonde [4]

Slika 67. Promjena vrijednosti osjetljivosti zvučnog pritiska kod dvostruke

sonde [4]

116

Page 126: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

Ovakve sonde su podesne za otkrivanje diskontinuiteta, koji se nalaze neposredno pod površinom i paralelni su sa površinom. Uglovi prelamanja mogu se podešavati u ovisnosti od konkretnog zadatka ispitivanja i kreću se od 0,5; 10; 20 i 30°.

9.5. Način prezentacije ultrazvučnih impulsa Kod metode odjeka, ultrazvučni impulsi oblikuju se u električne impulse i u vidnom obliku manifestuju na ekranu katodne cijevi. Postoje tri načina prikazivanja rezultata ultrazvučnih ispitivanja i to: A – slika, B – slika i C – slika. Na slici 68. vidi se shematski prikaz ekrana katodne cijevi kod navedenih vrsta prezentacija [4]. Kod A – slike, na ekranu aparata, pojavljuje se mlaz elektrona kao linija. Ona se obično naziva vremenska baza i na njoj se manifestiraju sve promjene duž zvučnog puta. A – slika pokazuje u vertikalnom pravcu amplitudu od greške, ili zadnje strane, a u horizontalnom pravcu položaj greške.

Slika 68. Načini prikazivanja rezultata UZ ispitivanja [4]

117

Page 127: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

B – slika pokazuje jednodimenzionalnu liniju, u vertikalnom pravcu dubinu greške, a u horizontalnom smjeru položaj greške, kao relativan odnos prema mjernoj liniji. C – slika je dvodimenzionalnog karaktera i, u odnosu na B – sliku, daje pravi površinski prikaz rasporeda grešaka na ekranu. Dubina greške se, u ovom slučaju, ne prikazuje. Kod A – slike, veoma je važno da se tačno podesi linearnost vremenske baze. Iz tog razloga treba obratiti pažnju na tačnost podešavanja, jačinu prve sinusoide reflektovanog talasa kao i stepen zakrivljenosti ekrana. Sve navedene komponente mogu biti uzrok pojave netačnosti prilikom određivanja položaja greške [4]. Kod B – slike, na ekranu se modulira svjetlosna mrlja, za razliku od A – slike, kod koje se demoduliraju polutalasi. Put prolaza zvuka kroz materijal se kod B – slike iskazuje po vertikali (ordinati), a u smjeru apscise se vrši pomjeranje ultrazvučne sonde. Gornja linija na ekranu predstavlja predajne signale, dok zadnja linija (često isprekidana) predstavlja signale od zadnje strane. B – slika je našla veliku primjenu u medicini. Kada se obezbijedi kombinacija B – slike, i pomjeranja ultrazvučne sonde po X-Y ravni, tada se dobije prostorna slika nazvana C – slika [4].

Pregled važnijih standarda UZ kontrole dat je u tabeli 21. Tabela 21. Pregled važnijih standarda ultrazvučne kontrole

Naziv standarda Značenje standarda

BAS EN 583-1:2002 Ispitivanje bez razaranja – Ispitivanje ultrazvukom – 1.dio: Opći principi (EN 583-1:1998)

BAS EN 583-2:2007 Ispitivanje bez razaranja – Ispitivanje ultrazvukom – 2.dio: Podešavanje osjetljivosti i mjernog područja (EN 583-2:2001)

BAS EN 583-3:2000 Ispitivanje bez razaranja – Ultrazvučno ispitivanje – 3.dio: Transmisiona tehnika (EN 583-3:1997)

BAS EN 583-4:2003 Ispitivanje bez razaranja – Ispitivanje ultrazvukom – 4.dio: Ispitivanja nepravilnosti okomitih na površinu (EN 583-4:2002)

BAS EN 1330-4:2006 Ispitivanje bez razaranja – Nazivi – 4.dio: Nazivi koji se upotrebljavaju u ispitivanju ultrazvukom (EN 1330- 4:2000)

ISO 10375:1998 Ispitivanje bez razaranja – Ultrazvučno ispitivanje – Karakterizacija sonde i zvučnog polja (ISO 10375:1997)

BAS EN 12223:2000 Ispitivanje bez razaranja – Ispitivanje ultrazvukom – Specifikacija za radni etalon br.l (EN 12223:1999)

BAS EN 12668-2:2011Ispitivanje bez razaranja – Karakterizacija i provjeravanje opreme za ispitivanje ultrazvukom – 2.dio: Sonde (EN 12668-2:2010)

118

Page 128: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

Ultrazvučna mjerenja fizičkih veličina Prema literaturi [1] ultrazvučna mjerenja fizičkih veličina odnose se na:

- Mjerenje dimenzija i oblika, - Mjerenje debljine većih dimenzija jednostrukim odjekom, - Mjerenje debljine manjih dimenzija višestrukim odjekom, - Mjerenje debljine materijala različitih od materijala etalona, - Mjerenje elastičnosti i stanja naprezanja, - Mjerenje tvrdoće.

Instrumenti za mjerenje debljine na principu UZ pokazuju vrijednosti debljine brojčano ali takođe, na ekranu se može prezentovati A – slika sa uzastopnim odjecima, što omogućava otkrivanje nekih sitnih podpovršinskih grešaka ili prisustvo korozije. 9.6. TOFD - TEHNIKA TOFD (Time of flight diffraction) je ultrazvučna tehnika otkrivanja i mjerenja grešaka, koja se temelji na interakciji ultrazvučnih talasa s vrhom diskontinuiteta u materijalu [1].

U prvoj primjeni TOFD je korišten za mjerenje veličine grešaka, naročito dubine površinskih i podpovršinskih pukotina, budući da je mjerna netačnost ove tehnike bila najmanja u uporedbi s do tada korištenim tehnikama mjerenja. Tokom primjene TOFD-tehnike utvrđena je nova mogućnost primjene i to za otkrivanje mikropukotina. Značaj TOFD-tehnike dolazi do punog izražaja nakon analize teških havarija koje su pogodile različite elektrane u kojima su diskovi dijela turbine s niskim pritiskom bili navučeni na rotor. Ustanovilo se da je lom nastao zbog interkristalnih pukotina naponske korozije na dosjednim površinama diskova, a koje konvencionalna ultrazvučna tehnika ne otkriva, jer je količina reflektirane energije s tih pukotina vrlo mala. Na primjer, u havariji nuklearne elektrane Hinkley Point A, SAD, 1969., zbog pukotina naponske korozije na navučenom disku rotora niskog pritiska došlo je do loma tokom rada turbine pri brzini od 3200 okretaja/minuti. Ta vrsta pukotine je prouzročila i propuštanje rashladnog cjevovoda nuklearne elektrane Nine Mile Point, SAD, 1982., poznate havarije koja se mogla pravodobno spriječiti. Ovi primjeri istaknuti su u prilog što bržeg preispitivanja postupaka i uvođenja TOFD-tehnike svugdje gdje se očekuju greške takve vrste. TOFD-tehnika teže prodire u primjenu zbog prijeko potrebnog dodatnog obrazovanja [1].

119

Page 129: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

Posljednjih dvadesetak godina intenzivnog istraživanja i razvoja metode dovele su do mogućnosti primjene TOFD-a za otkrivanje grešaka u dijelovima debljina od 1mm lima ili cijevi do debljina stjenke od 250 mm reaktorske posude (PWR) nuklearne centrale.

Mjerna tačnost je bitno veća u odnosu na metodu odjeka i kreće se u granicama ±1mm u širokom području debljina materijala pri ispitivanju dijelova od npr. konstrukcionog čelika [1].

120

Page 130: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

10. TERMOGRAFIJA / TERMOVIZIJA

Termografija/termovizija je tehnika koja omogućava dobijanje pregledne slike toplotne distribucije na površini uzorka. Koristi se specijalna televizijska kamera sa detektorom osjetljivim na infra-crvenu svjetlost i odgovarajućim optičkim lećama za transmisiju infracrvenog zračenja. Moguće je detektovati temperaturne varijacije od 0,2 °C. Termovizija je nastala od grčke riječi termo – toplo i latinskog glagola vide (videre) – vidjeti.

Termografija je jedna od mnogih metoda ispitivanja bez razaranja, pomoću koje se mogu otkriti oštećenja i istrošenost dijelova mašine. Zbog toga je i blagovremena informacija o promjenama u normalnom djelovanju mašine veoma važna, ako se želi spriječiti veća šteta. Redovna kontrola temperature mašinskog sastavnog dijela , koji je kritičan, uz pomoć kamere na infracrveno svjetlo, je pogodna za tu svrhu. Interpretacijom slika pomoću računara može se zaključiti iz promjena na slikama o stvarnim uzrocima tih promjena [33]. Jedna od novijih metoda kontrole bez razaranja je mogućnost otkrivanja defekata i ostalih nehomogenosti u mašinskim dijelovima pomoću termovizije. Termovizijski sistemi su danas našli široku primjenu u različitim granama industrije i medicine. Može se reći da je to uslov za uspostavljanje monitoringa toplotnih predgrijavanja različitih dijelova u proizvodnji i distribuciji električne energije, metalurgiji, medicini i drugim granama za potrebe mobilnog korištenja na terenu. Termovizijski sistemi su danas potpuno automatizovani i predstavljaju zatvorene televizijske krugove snabdjevene infracrvenom kamerom, skenerom, displejom za termičku sliku i softverom za termički prikaz slike i njenu obradu [34]. Temperatura može biti očitana direktno, ali također se mogu pružati podaci o rasprostiranju temperature na manjim ili većim površinama. Izgled jednog termovizijskog aparata dat je na slici 69.

Slika 69. Termovizijska kamera [35]

121

Page 131: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

Kod većine ispitivanja bez razaranja zajednička činjenica je da se radi o registraciji i mjerenju promjena u raspodjeli bilo ultrazvuka elektromagnetnog polja ili toplotnih struja, x–zraka itd. Te promjene mogu biti posljedice promjena u geometriji mašine ili mašinskih dijelova. U nekim slučajevima treba određena polja usmjeravati na komad koji se ispituje, kod drugih već se u samom komadu pojavljuju takva polja, kao na primjer kod akustične emisije. Ovo važi i za promjene u termičkoj emisiji jer su i te promjene češće posljedica povećanog trenja u mašini ili u mašinskom dijelu [33]. Ako se na primjer registrira povećana emisija toplotnih zraka, to može značiti dvoje: ili se radi o povećanju trenja ili o defektu, koji ometa toplotni fluks, pa se zbog toga i povećava lokalna temperatura. Kada se radi o toplotnom stanju, koje se rađa u ispitivanom komadu, od geometrije komada ovisi i raspodjela temperature na površini tog komada. Diskontinuiteti u fizičkim osobinama materijala prouzrokuju i diskontinuiranost u emisiji toplotnih zraka sa površine, što se može mjeriti i kamerama na infracrvene zrake. Iz diskontinuiteta u toplotnoj emisiji na površini može se dalje, pomoću računara, zaključiti i o diskontinuitetu u unutrašnjosti, te se u ovome krije značajna mogućnost za rano otkrivanje oštećenja na mašinskim dijelovima [35]. Bitno je napomenuti da se kod infracrvene termografije ne mjeri temperatura već zračenje koje dolazi od posmatranog tijela [35]. Princip rada infracrvene kamere dat je na slici 70.

Slika 70. Princip rada infracrvene kamere [35]

Sa slike 70. se vidi da kamera pretvara infracrveno zračenje, koje ljudsko oko ne može detektirati, u vidljivu sliku.

122

Page 132: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

Rezultat termografskog mjerenja je termogram, tj. zapis raspodjele infracrvenog zračenja koje dolazi s površine posmatranog objekta. Raspored infracrvenog zračenja (IC) posredno daje informaciju o:

− različitim stanjima same površine, − odraz strukture i unutrašnjeg stanja posmatranog objekta.

Prema pristupu mjerenja i obradi rezultata termografija se dijeli na: aktivnu i pasivnu, te kvalitativnu i kvantitativnu [35]. Primjer – Toplotne struje u ispitnoj ploči Za testni uzorak izabrana je čelična pločica dimenzija: 140x48x12 mm, na kojoj su 3 zareza dubine 8, 4, i 2 mm.

Pretpostavlja se da se pločica grije sa jedne strane tako da se održava stalna toplotna struja duž pločice i ako je temperatura lijevog kraja prema slici 71. stalno 100°C, na desnom kraju pločice je 10°C [33].

U stacionarnom stanju na površini pločice bez defekta očekivala bi se i neprekidna raspodjela temperature. Ako se gubitak struje u okolini zanemari, temperatura bi padala linearno od 100°C na 10°C.

Toplotni fluks u vazduhu u okolini može se zanemariti s obzirom na toplotni fluks unutar pločice.

Ako se pretpostavi da kod tih temperatura konvekcijski koeficijent za hlađenje pločice na vazduhu iznosi α = 10 W/m2K i da je temperatura okoline jednaka 10°C, onda bi konvekcioni fluks na desnom kraju bio jednak nuli. Na lijevom kraju gustoća toplotnog fluksa (prema izrazu: α · ∆T) bi iznosila 900 W/m. U prosjeku bi se, dakle, očekivala neka srednja gustoća konvekcionog toplotnog fluksa oko 500 W/m2 .

Gustoća toplotnog fluksa uzduž pločice kod keficijenta toplotne provodljivosti λ=30 W/mK iznosila bi 20 kW/m2. Ovo znači da bi srednja gustoća toplotnih struja u vazduhu, u okolini, predstavljala oko 2÷3 % toplote, koja bi tekla po pločici.

Ako se ti gubici ne uzmu u obzir, dobija se raspodjela temperature na površini ispitne pločice, koja je prikazana na dijagramu, na slici 71.

123

Page 133: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

Slika 71. Čelična pločica sa zarezima [33]

Diskontinuitet u temperaturnom gradijentu uz pukotinu je očit. Interesantno je da donja kriva predstavlja tok temperature na donjoj strani čelične pločice. Sa obje strane bi se, dakle, mogao posmatrati sličan tok temperature uzduž pločice. Ako se uzime u obzir i konvekcija, ti skokovi bili bi nešto slabije izraženi. Potreban je samo još senzor, kojim bi se mogla registrovati raspodjela temperature na površini. To se može uraditi termovizijskom kamerom.

Određivanje veličine defekta

Iz temperaturnih razlika na površini pločice može se u slijedećoj fazi izračunati o kojoj dubini pukotine se radi. U drugom dijelu primijenjenog računarskog programa može se uraditi postupak pomoću kojeg se može metodom najmanjih kvadrata odrediti i dubina pukotine [33].

Ulazni podaci, koji su potrebni, jesu dimenzija i fizičke osobine pločice, temperature na lijevom i desnom kraju, poznati rubni uslovi, položaj diskontinuiteta na površini i raspodjela temperature na donjoj ili na gornjoj strani. Zatim se pomoću računara simuliraju pojedine greške različitih dubina na mjestima, gdje se u toku temperatura na površini utvrdi diskontinuiranost i tako se približi konačnom rezultatu.

124

Page 134: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

Na mjestima gdje je registrovana diskontinuiranost u temperaturi ili u temperaturnom gradijentu na površini pločice, pretpostavljaju se površinske pukotine, koje napreduju u dubinu i postavlja se pitanje, koja se kombinacija pukotina različitih dubina najviše približava raspodjeli temperatura na površini pločice, koja je mjerena. Zahtjev je da suma razlika kvadrata između izmjerenih i izračunatih temperatura na površini pločice mora biti minimalna [33].

Primjer se može provesti i za nestacionarno stanje.

Praktična upotreba

Kod nekih mašina ili mašinskih dijelova može se doći do informacija o istrošenosti i oštećenjima i u toku rada mašine. Pretpostavlja se da se onaj dio, koji je interesantan, grije već kod normalnog djelovanja. Treba pričekati da se dođe do stacionarnog stanja, tj. da se temperatura u pojedinim mjestima na površini mašine više ne mijenja [33].

Pomoću termovizijske kamere snima se raspodjela temperatura na površini mašinskog dijela i njegove okoline.

Na osnovu geometrijskih podataka i podataka o raspodjeli temperature na vanjskoj površini, izradi se računarski model za simulaciju hlađenja, koji naviše odgovara stvarnom stanju. Također, mora se tačno poznavati geometrija i fizičke osobine čitave okoline i položaj toplotnih izvora. Na taj način se snima slika stvaranja i odvođenja toplote u okolinu kod normalnog rada mašine, da bi se, pomoću računarskog programa iz odstupanja od te slike moglo izračunati o kojem vidu oštećenja se radi ili koja prepreka u odvođenju toplote se pojavljuje [33].

Kod toga dosta bi doprinijelo i uvažavanje samo najznačajnijih uticaja na prijenos toplote, kao i iskustva stručnjaka koji rade sa mašinom. Samo oni sami mogu dati nove ideje o mogućnostima pojave novih oštećenja i novih izvora toplote.

Osnova svega bio bi prijenos raspodjele temperatura na površini mašine i izrada odgovarajućeg računarskog programa koji bi odgovarao stvarnoj situaciji. To je jedan teži dio zadatka koji znači uslov za značajan rezultat. Svrha je ne samo da se registrira lokalno povećanje površinske temperature nego, da se pokuša i zaključiti nešto pouzdanije o njezinim uzrocima [33].

Metoda za određivanje diskontinuiranosti u mašinama i mašinskim dijelovima koristila bi kako proizvođačima tako i potrošačima mašina sličnih oblika. Mašina, koja odgovara standardima, bila bi stavljena u pogon i opterećena kod normalnih uslova rada. Snimala bi se termovizijska slika površine onog

125

Page 135: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

mašinskog dijela koji je posebno interesantan. Koristi se toplota koja nastaje u samoj mašini kod normalnog opterećenja. Zatim se na isti način i pod istim uslovima ispita i druga mašina istog tipa. Iz razlika u slikama može se pomoću računara na osnovu prethodno izrađenog računarskog programa zaključiti šta je ono šta razlikuje obje mašine.

Na osnovu toga lakše se određuje da li je mašina još u redu, da li garantira i dalje kvalitetan rad ili šta treba ispraviti, gdje, kada i zbog čega [33]. Redovna ispitivanja te vrste koristila bi proizvođačima i korisnicima, jer bi mogli pratiti i vremensko napredovanje promjena u geometriji i kvarovima. Znali bi šta se događa i gdje, šta bi presudno uticalo na blagovremeno uklanjanje oštećenja [33].

Primjer koji je opisan sa čeličnom pločicom sa pukotinama je dvodimenzionalni model, namijenjen za ilustraciju metode.

Područje primjene termovizije je: elektroenergetika, mašinstvo, građevinarstvo, procesna i termotehnika, medicina.

10.1. Standardi za termovizijska (termografska) ispitivanja Termovizijska ispitivanja veoma su značajna za građevinarstvo, termoenergetska postrojenja, velike konstrukcije, arhitekturu, medicinu. Za ovu vrstu ispitivanja vezani su standardi koji se odnose na osoblje. Certificiranje osoblja se provodi prema EN 473/2001 i prema ISO 17024 i ISO 18436 [36].

Osoblje

Za kvalitativnu i kvantitativnu analizu termograma potrebno je obučiti osoblje. Za to je potrebno osoblje certificirati prema BAS EN 473/2001 (Kvalifikacija i potvrđivanje NDT osoblja – Opći principi), a primjenjuju se opći standardi za certificiranje osoblja ISO 17024 i ISO 18436. Obuka termografista se odvija kroz 3 nivoa [35]:

I nivo gdje termografisti slijede utvrđenu proceduru za ocjenjivanje specifičnih tipova opreme,

II nivo gdje termografisti koriste više oblika dijagnostičke opreme za utvrđivanje izvora problema i predlažu načine popravke,

III nivo gdje su termografisti primarno osoblje koje izrađuje i vodi programe održavanja i pregleda za pojedine firme, razvijaju procedure ispitivanja i kriterije važnosti.

126

Page 136: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

11. KONTROLA KVALITETA ZAVARENIH SPOJEVA Zavareni spojevi kao elementi i zavareni proizvodi kao sistemi elemenata, moraju osigurati dovoljan nivo pouzdanosti funkcionisanja u eksploataciji kao i sigurnosti za ljude, imovinu i okolinu, pri zadatim uslovima eksploatacije. Npr. ako samo jedan element energetskog postrojenja (u daljnjem EP) otkaže zbog pojave pukotine na samo jednom zavaru, a na većem EP ima oko 200 000 zavara od kojih su njih 30 000 pod visokim pritiskom, doći će do propuštanja pare ili vode, odnosno do zaustavljanja EP. Otkazi većih kritičnih komponenata mogu uzrokovati zastoje i do godinu dana. Za EP se računa radni vijek od 30 do 40 godina (ranije 100 000, a sada 200 000 radnih sati). Nakon 200 000 radnih sati smatra se da je radni vijek iscrpljen 100%. Iako ispitivanja mogu pokazati da komponenta još nema opasnih oštećenja, vlasnici EP mijenjaju kritične dijelove (predgrijače, komore, itd.) nakon 200 000 sati rada iz ekonomskih razloga. Povećan rizik otkaza i zastoja s velikim direktnim i indirektnim troškovima popravki i zastoja dugo korištenih dijelova utiču na odluku da se vrši zamjena dijelova nakon kraja projektnog radnog vijeka [37]. 11.1. Greške u zavarenim spojevima Greške u zavarenim spojevima dijele se na [38]:

− vidljive tj. greške koje se mogu otkriti, raspoznati, definisati i ocijeniti bilo vizuelnim pregledom ili nekom od metoda ispitivanja bez razaranja te,

− nevidljive (latentne), koje se ovim metodama ne mogu otkriti, ali znatno utiču na svojstva zavarenog spoja, a posljedično i na sposobnost konstrukcije u ispunjenju namjene. Njihovo je otkrivanje vezano uz upotrebu složenih mehaničkih, metalografskih i drugih ispitivanja, koja zbog dugotrajnosti i visoke cijene ne mogu biti redovno korištena. Greške, nažalost, mogu biti otkrivene otkazivanjem ili havarijom proizvoda.

Sigurnost, naročito kod zahtjevnijih proizvoda (energetika, petrohemija, procesna postrojenja, prijevozna sredstva, itd.) nikad ne smije doći pod znak pitanja. Stoga je skup mjera za postizanje sigurnosti direktno povezan sa stepenom opasnosti takvih proizvoda za okolinu i ljudske živote. Faktori uticaja na svojstva (sposobnost) zavarenog spoja vrlo su brojni. Zbog pojednostavljenja mogu se svrstati u tri osnovne skupine kako je prikazano u tabeli 22.

127

Page 137: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

Tabela 22. Faktori koji utiču na svojstva zavarenog spoja [38]

Metalurški uslovi

− svojstva osnovnog materijala − stanje osnovnog materijala − svojstva dodatnog materijala − svojstva zone pretapanja − svojstva ZUT-a

Tehnološki uslovi

− izbor vrste zavarenog spoja − oblik pripreme žlijeba − parametri zavarivanja − redoslijed zavarivanja − unos toplote − brzina hlađenja − naknadna termička obrada − greške u zavarenom spoju (nesavršenosti)

Eksploatacioni uslovi

− preopterećenje − šokovi − korozija − erozija − uticaj radnog medija − mogući uticaj okoline (potresi, poplave, itd.)

Prema međunarodnoj klasifikaciji, greške u zavarenom spoju svrstane su u šest osnovnih skupina prema standardima ISO 6520 i EN 26520 [38]:

100 Pukotine, 200 Šupljine (poroznost), 300 Uključci čvrstih tijela, 400 Nedovoljno vezivanje i penetracija, 500 Greške oblika, 600 Ostale greške.

11.2. Prihvatljivost grešaka u zavarenom spoju Mjerila uticaja grešaka na nosivost zavarenog spoja danas su još u svijetu vrlo heterogena i podložna tehničkim faktorima, ali ovise i o vlasničkim, pa čak i političkim uslovima i okolnostima. Dokaz tome je česta praksa da se za gradnju i održavanje nuklearnih i petrohemijskih postrojenja, uprkos postojanja

128

Page 138: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

nacionalnih standarda, gotovo u cijelom svijetu zahtijevaju i koriste pravila ASME*, u brodogradnji i "off shore" pravila LR** , itd. Mišljenje da su tehnički standardi čista stvar naučno - tehničkih saznanja i logike, potpuno je netačno. Objektivno, današnji standardi su ili stvar dogovora ili sredstvo za očuvanje prednosti vlastite tehnologije, barem za proizvode koji se koriste ili ugrađuju u vlastitoj zemlji. Tako, na primjer, u Njemačkoj nije moguće izgraditi ili staviti u promet proizvod koji ne ispunjava zahtjeve koje propisuje TÜV*** [38]. Danas, u fazi uspostavljanja Evropske unije (EU), jedna od najznačajnijih aktivnosti provodi se upravo u području standarda. Kako su u EU-u prvenstveno zemlje s razvijenom privredom i jakom vlastitom (katkada bitno različitom) standardizacijom, preostaje u razmjeni dobara primijeniti dogovorne standarde, u stvari kompromise, oko minimalnih zahtjeva. Jedan od takvih standarda je i BAS EN 25817:2000 (Elektrolučno zavareni spojevi na čeliku - Uputstva za nivoe kvaliteta prihvatljivosti nedostataka). Standardom se grubo određuju klase dopuštenih grešaka prema osnovnim grupacijama proizvoda, dok se za sve posebne slučajeve ostavlja potpuna sloboda dogovaranja između kupca i proizvođača o mjerilima za svaki detalj konstrukcije, razumljivo uz poštivanje minimalnog kriterija za određenu klasu proizvoda (B, C, D) u ovom standardu. Prema ovom standardu konstrukcija ne mora i ne treba, imati jednoznačno određen kriterij, nego se racionalno prilagođava svakom zavarenom spoju. Stoga je tačno određivanje mjerila u pripremi za sklapanje ugovora jedna od najvažnijih predradnji. Standard se odnosi na vrste zavarenih spojeva u izradi, ali ne i na čitav proizvod ili njegov dio. Zbog toga je moguće za isti proizvod ili dio propisati različite skupine ocjena (D - niska, C - srednja, B - visoka). Kod izbora skupine ocjena važnu ulogu imaju i uslovi iskorištavanja konstrukcije, postupci koji slijede zavarivanju (termička obrada, obrada površine, itd.) kao i učestalost nepravilnosti. Standard je prvenstveno izveden za nelegirane i legirane čelike, debljine od 3 do 63 mm, ali može se, uz obraćanje pažnje na uticajne tehničke uvjete, koristiti i za veće raspone debljina. Primjenjuje se za ručno (REL), mehanizirano ili automatizirano zavarivanje, za sve položaje zavarivanja, te na postupke zavarivanja prema standardu EN 24063:1992. * ASME - kratica za American Society of Mechanical Engineers (Udruženje mašinskih inženjera Amerike),jedne od svjetskih najuticajnijih normativnih institucija (nije državna) ** Lloyd's Register of Shipping - najstariji registar brodova, brodskih tereta u svijetu i najveće osiguravajuće društvo, koje je, zbog visokih otpremnina, vrlo rano počelo izdavati vlastita pravila za gradnju brodova (danas proširena na petrohemiju, procesnu industriju,“off shore“, nuklearnu energetiku, itd.) čija pravila spadaju među najstrožije u mjerilima za ocjene grešaka *** TÜV- kratica za Technische Überwachung Verein - Udruženja za tehnički nadzor, poludržavne organizacije SR Njemačke,bazirane na specifičnom korištenju DIN-standarda s vlastitim dopunama,te ostalih pravila (TRD,VGB,itd.)

129

Page 139: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

Ovaj standard se ne odnosi direktno na zavarene spojeve aluminija i njegovih legura, ostalih neželjeznih materijala, kao ni za pojedine od masovno upotrebljavanih postupaka zavarivanja (tačkasto i kolutno elektrootporno, elektronskim mlazom, lasersko zavarivanje, itd.). Ali u nedostatku nacionalnih standarda, za te slučajeve mogu se dogovorno koristiti dijelovi ovog standarda za ocjenu grešaka koje su podudarne [8]. 11.3. Sljedivost kontrole zavarenog spoja Tri karakteristična vremena u kojima se vrši kontrola zavarenih spojeva prema tabeli 23. su:

− postupci kontrole prije početka zavarivanja, − postupci kontrole tokom izvođenja zavarivanja, − kontrola nakon zavarivanja.

Tabela 23. Postupci kontrole zavarenih spojeva [38] Prije zavarivanja Tokom zavarivanja Nakon zavarivanja − kontrola projektne i

radioničke dokumentacije − kontrola osnovnog i dodatnog

materijala − kontrola tehnološkog

redoslijeda zavarivanja − kontrola pripremnih i izvršnih

vremena − provjera (atestiranje)

zavarivača i postupaka zavarivanja

− kontrola pripreme radnog mjesta

− utvrđivanje kontrolnog alata i pribora

− kontrola pripreme za zavarivanje (priprema kosine žlijeba i sušenje dodatnog materijala)

− kontrola mašina i uređaja za zavarivanje

− kontrola izvođenja i temperature predgrijavanja

− kontrola pripajanja − kontrola postupka

zavarivanja − kontrola redoslijeda

zavarivanja − kontrola parametara i

ostalih uslova zavarivanja

− kontrola postupaka termičke obrade u toku zavarivanja

− međufazna NDT kontrola

− kontrola označavanja zavara

− provjera dimenzija i deformacije

− kontrola zavarivanja posebnih detalja

− detaljna vizuelna kontrola − kontrola površinske obrade

zavarenog spoja − mjerenje ukupne

deformacije − NDT kontrola − praćenje popravaka

zavarenog spoja − NDT kontrola popravaka − kontrola termičke obrade

nakon zavarivanja − NDT kontrola (ako se

zahtijeva) − ispitivanje hidrostatičkim

pritiskom ili kontrola nepropusnosti spoja (ako se zahtijeva)

− kontrola uzoraka razaranjem − izdavanje cjelokupne

kontrolne (dokazne) dokumentacije

130

Page 140: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

Iz tabele se vida da su funkcije kontrole u zavarivanju vrlo brojne i raznolike. Propuštanje bilo koje od njih, kod zahtjevnih konstrukcija, može rezultirati određenim problemom. Iz toga slijedi da kontrolu treba provoditi organizirano i dosljedno. Treba napomenuti da su tabelom obuhvaćene sve bitne kontrolne operacije u fazi izrade zavarenog spoja, ali ne i one iz vremena eksploatacije [8]. Kod kontrole prije zavarivanja naročitu pažnju zauzima atestiranje zavarivača i postupaka zavarivanja jer je to danas redovni zahtjev svih kupaca i nadzornih tijela, a dobro su obrađeni EN standardima. To posebno vrijedi za zavarivanje legiranih i visokolegiranih čelika. Treba spomenuti da su zavarivači među rijetkim zanimanjima čije se znanje redovno i često provjerava. U toku zavarivanja naročito treba obratiti pažnju na savjesno izvršavanje postupaka kontrole pripajanja, kontrole postupka zavarivanja i redoslijeda zavarivanja te kontrole parametara zavarivanja, jer o njima u najvećem dijelu ovisi kvalitet izvršenog zavarivanja. Treba spomenuti i kontrolu označavanja zavarenog spoja jer se još uvijek u dijelu propisa i tehničkih uslova nalaze zahtjevi za označavanje svih zavarenih spojeva žigom - oznakom zavarivača, što je vrlo upitno sa stajališta sigurnosti zavarene konstrukcije. Postupci kontrole nakon zavarivanja, u slučaju savjesno i dosljedno provedenih radova iz prethodnih faza, trebali bi, osim onih koji predstavljaju logični završetak kontrolnih funkcija u izradi, biti samo propisani za dokazivanje kvaliteta izvedenog posla [38]. 11.4. Primjena KBR-a na zavarene spojeve Metode kontrole bez razaranja imaju pozitivne karakteristike jer se njihovim djelovanjem ne utiče na svojstva zavarenog spoja, te se te metode prema tabeli 24. prvenstveno koriste u otkrivanju i određivanju grešaka u zavarenom spoju gotovo svih (osim onih iz skupine 500) grešaka obrađenih standardima EN 26520 i EN 25817. U tabeli 24. prikazana je mogućnost primjene danas najčešće korištenih metoda kontrole bez razaranja zavarenog spoja u odnosu na pojedine skupine grešaka iz standarda EN 26520. Dobro je vidljivo da se za otkrivanje grešaka iz skupine 500 i 600 ne treba koristiti niti jednom drugom metodom osim vizuelne kontrole [38].

131

Page 141: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

Tabela 24. Mogućnost primjene metoda kontrole bez razaranja [38] Metode kontrole bez razaranja

Vrste grešaka Vizuelna kontrola

Radiografska kontrola

Ultrazvučna kontrola

Magnetna kontrola

Penetrantskakontrola

manje površinske (+) - (+) + + veće površinske + (+) + + +

Pukotine /101-106/

potpovršinske - (+) + (+) - površinska + + (-) + (+) Poroznost

/201-224/ u zavaru - + + - - Čvrsti uključci /301-304/ - + + - - Naljepljivanje /401/ - - + - -

vanjsko + + (+) + + Nedovoljno provarivanje /402/ u zavaru - + + (-) - Greške oblika /501-517/ + + (-) - - Ostale greške /601-606/ + (-) - (-) (-)

Pojašnjenje simbola iz tabele 24. je: + dobra mogućnost određivanja, (+) mogućnost uvjetovana geometrijom i sl., (-) vrlo ograničena i nelogična primjena, - praktična neprimjenjivost metode.

11.5. Ispitivanje zavarenih spojeva radiografskom kontrolom Vrijeme i obim ispitivanja određeni su planovima kontrole ispitivanja, nacrtima i specifikacijama od naručioca [8]. Priprema za ispitivanje

Površine zavara moraju biti u takvom stanju da na otkrivanje unutrašnjih grešaka neće uticati površinske nepravilnosti.

Poslije toga se bira radiografska tehnika ispitivanja (npr. BAS EN 444–Nivo A).

Kada se provodi ispitivanje u 100%-tnom obimu, ako je propisano standardom mora se osigurati dovoljno preklapanje filmova koje će se dokazati preslikom znakova (olovnih slova i brojeva).

Mora se takođe označiti i oprema kojom se vrši ispitivanje te filmovi i folije definisani prema BAS EN 584-1.

Kvalitet radiograma dokazuje se prema zahtjevima koje propisuje BAS EN 462.

132

Page 142: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

Također, radiogrami moraju imati minimalno optičko zacrnjenje na mjestu ispitivanja definisano prema BAS EN 444 i to za: nivo A zacrnjenje je ≥2,0, a za nivo B zacrnjenje je ≥2,3.

Kod ocjene radiograma kriterij prihvatljivosti se definiše u planu kontrole. Sva mjesta na kojima su uočene nedozvoljene greške se obilježavaju i eventualno popravljaju, nakon čega se ponovo moraju radiografski ispitati. Takvi filmovi/radiogrami se označavaju slovom "R".

Kod primjene jonizirajućeg zračenja moraju se poštovati nacionalni i međunarodni propisi o sigurnosti i zahtjevi iz Pravilnika o zaštiti od jonizirajućeg zračenja.

Za svaki radiogram, ovisno o obimu ispitivanja, mora se dati izvještaj o ispitivanju koji sadrži [8]:

a) Naziv institucije koja provodi ispitivanje b) Objekat c) Materijal d) Termička obrada e) Geometrija zavara f) Debljina materijala g) Specifikacija ispitivanja uključujući i kriterij prihvatljivosti h) Radiografske tehnike i razredi, zahtjevi IKR u skladu sa standardima i) Plan prozračavanja filma j) Izvor zračenja, tip i veličina fokusa i oznake upotrijebljene opreme k) Film, folija i filteri l) Napon cijevi i struje ili aktivnosti izvora m) Vrijeme ekspozicije i razmak izvor-film n) Tip i položaj IKR o) Rezultati ispitivanja uključujući podatke o zacrnjenju p) Sva odstupanja od normi, posebni zahtjevi q) Imena i certifikati odgovornih osoba r) Datum ispitivanja i broj izvještaja o ispitivanju

Na slikama 72. (a, b, c, d) i 73. (a, b, c, d) prikazani su radiogrami za pojedine vrste grešaka [8].

133

Page 143: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

a) Plinske pore b) Nedostatak korijena

c) Poroznost u korijenu zavara d) Preveliko nadvišenje korijena zavara

Slika 72. Radiogrami pojedinih vrsta grešaka [8]

134

Page 144: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

a) Uključci šljake u međuprolazima b) Zajed u korijenu zavara

c) Poprečne pukotine u zavaru d) Smicanje ivica

Slika 73. Radiogrami grešaka zavarenih spojeva [8]

135

Page 145: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

11.6. Ispitivanje zavarenih spojeva UZ – kontrolom Osim radiografske kontrole zavarenih spojeva i ultrazvuk je našao veliku primjenu u industrijskoj praksi. Najčešće se ultrazvučna kontrola primjenjuje u kontroli kvaliteta zavarenih konstrukcija, a posebno kod ispitivanja zavarenih spojeva debelih limova. Može se reći da je na zavarenim spojevima tehnologija ultrazvučne kontrole stekla mnoga iskustva te obogatila, razvila i unaprijedila tehnike ispitivanja. Radi jakog interesa za primjenu ultrazvučne kontrole, zavarene spojeve i zavarene konstrukcije u kontroli kvaliteta treba posebno izdvojiti [1].

U svrhu provođenja pouzdanog ispitivanja potrebno je unaprijed definisati odnosno poznavati slijedeće [1]:

Podaci o vrsti zavarenog spoja: − materijal, − kvalitet površine osnovnog materijala, − postupak zavarivanja i očekivane greške, − priprema odnosno oblik spoja, − debljina osnovnog materijala, − dopuštena nadvišenja, − eventualne teškoće u vezi zavarivanja, s obzirom na poziciju, − kriterij kvaliteta odnosno prihvatljivosti.

Podaci o rezultatu vizuelne kontrole: − rezultat vizuelne kontrole mora sadržavati interpretaciju, uključujući sve

vizuelno ustanovljene greške, − dokaz o uklanjanju grešaka u skladu s kriterijem za vizuelnu kontrolu.

Podaci o provjeri kvaliteta površine: − mjerenje hrapavosti i nalaz, − izjavu o prihvatljivosti, s obzirom na uslove ultrazvučne kontrole.

Podaci o položaju i veličini zavara: − tačan položaj i veličina.

Korisno je radi toga označiti osnovni materijal s obje strane budućega zavarenog spoja prije zavarivanja, jer se kasnije može jednostavno odrediti srednja linija.

Kada se radi o sučeonom V-spoju, srednja linija može se grubo odrediti ravnom sondom. Srednju liniju treba jasno označiti na objektu na strani kontaktne površine.

Unutar programa kvaliteta definisan je postotak kontrole.

136

Page 146: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

Kad se provodi 100-postotna kontrola zavarenog spoja potrebno je, ovisno o vrsti sonde tj. ultrazvučnom polju sonde, osigurati 100-postotno prozvučavanje. Skeniranje treba u tom slučaju provoditi preklapanjem traga sonde, a koliko će biti preklapanje ovisi o UZ-snopu. Preklop od 10 posto traga na površini vrlo je često uključen u standarde kao najmanji mogući u slučaju 100-postotne kontrole [1].

Radna osjetljivost ispitivanja je definisana ovisno o kriteriju kvaliteta. Razlika u stabilnosti odabrane osjetljivosti tokom ispitivanja ovisi o opremi kojom se ispituje. Ultrazvučni primopredajnik s mogućnošću programirane promjene osjetljivosti s vremenom ispitivanja, a u nekim uređajima i s dubinom prodiranja ultrazvuka, osigurava pouzdanije rezultate kontrole.

U literaturi se ponekad u širem smislu netačno povezuje osjetljivost ispitivanja s brzinom ispitivanja tj. brzinom skeniranja. Tačno je da brzina skeniranja utiče na pouzdanost rezultata kontrole i to na vjerovatnost otkrivanja grešaka koje se brzim skeniranjem mogu predvidjeti. U svakom slučaju, brzina skeniranja i ispitivanja je ograničena, osim u fazi mjerenja grešaka. Standardi obično određuju brzinu skeniranja npr. zavarenog spoja od maksimalno 150 mm/s [1].

U postupku pripreme za ispitivanje potrebno je osigurati osnovnu zaštitu pri radu i to zaštitu osoba koje provode ispitivanje, opreme kojom se ispituje, objekta koji se ispituje i okoline.

Objekat koji se ispituje treba pripremiti za provođenje ispitivanja, a posebnu pripremu zahtijeva prilagođavanje objekta i opreme postupku kontrole.

Kontrola zavarenih spojeva se vrši, uglavnom, pomoću ugaonih ultrazvučnih sondi, ali se u nekim slučajevima mogu koristiti i ravne sonde [4]. Zavareni spojevi se uglavnom dalje ne obrađuju, tako da im je površina neravna pa je lakše ispitivanje ugaonim sondama.

Priprema objekta [1]

Priprema objekta za ispitivanje sastoji se u slijedećem: − utvrditi i provjeriti oznake ili provesti označavanje položaja ispitivanja

uporedbom s tehničkom dokumentacijom, − u pojedinim slučajevima treba iz objekta (cijevi, posuda) ukloniti medij,

ukoliko nije planirano ispitivanje uz prisustvo medija, − provesti provjeru temperature objekta i okoline, a posebno usklađenosti

temperature objekta ispitivanja i etalona na kojem se podešava sistem, − u slučaju većih temperaturnih razlika u odnosu na dopuštene prilagoditi

temperature ili postupke, uz odobrenje odgovornih osoba.

137

Page 147: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

Priprema kontaktne površine [1]:

Priprema površine za skeniranje najčešće se sastoji u čišćenju površine od nečistoća u zoni skeniranja i odstranjivanju brušenjem eventualnih čvrsto priljubljenih kapljica od zavarivanja ili korozije.

Iako se brušenje zavarenog spoja do nivoa osnovnog materijala rijetko zahtijeva isključivo radi poboljšanja uslova za provođenje ultrazvučne kontrole, nije rijetko blago brušenje tj. izglađivanje nadvišenja na strani lica ili korijena radi boljeg otkrivanja grešaka i pouzdanije interpretacije.

Provjera zone skeniranja [1]:

Slijedeći obavezan korak u pripremi objekta je provjera slojevitosti zone skeniranja područja do zavara. U području kroz koje se prozvučuje, treba ispitati slojevitost jer greške slojevitosti mogu dovesti do pogrešne interpretacije.

Iako je slojevitost limova prije zavarivanja provjeravana i svedena na dopuštenu mjeru, to ne znači da nema niti jedne nepravilnosti. One ne utiču na funkciju objekta, ali mogu bitno uticati na rezultate ispitivanja. Kada se ustanovi postojanje takvih prekidnosti one se registruju, a postupak ispitivanja na mjestu gdje je ustanovljena dodatnim se mjerenjem ili skeniranjem upotpuni u interesu tačne interpretacije. Na slici 74. prikazan je upravo takav primjer koji bi mogao dovesti do pogrešne interpretacije i/ili zaklanjanja, tj. neotkrivanja kritične greške.

Slika 74. Opasnost od pogrešne interpretacije [1]

Signal prikazan na oscilogramu slike 74. može biti posljedica odjeka od greške nakon odraza na slojevitosti (S1+S2+S3) ili od nadvišenja zavarenog spoja (S1+S'2+S'3). Ukoliko nije poznat tačan položaj eventualnih slojeva doći će do krivo izračunatog položaja greške ili zanemarivanja zbog procjene da se radi o odrazu od nadvišenja zavara.

138

Page 148: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

Određivanje srednje linije zavarenog spoja bez nadvišenja [1]

U slučaju ispitivanja zavarenih spojeva koji su „obrušenog“ nadvišenja, potrebno je radi mjernih mogućnosti odrediti srednju liniju zavarenog spoja koja je simetrala duž zavara. Srednja linija „obrušenog“ zavarenog spoja određuje se ravnom sondom skeniranjem povrh korijena zavara. Radi širenja ultrazvučnog snopa, javlja se odjek istovremeno od osnovnog materijala i korijena zavara. Razmak ova dva signala biće najveći kada se sonda nalazi upravo iznad korijena. Radi moguće nepravilnosti oblika, ovaj podatak uvijek treba provjeriti duž veće dužine zavara, a ne samo na jednom mjestu. Srednju liniju treba tačno ucrtati. Ovaj korak značajno utiče na tačnost rezultata i to na procjenu parametara grešaka. 11.6.1. Provjera korijena zavara Vrlo pažljiva kontrola mora se provoditi u svrhu otkrivanja grešaka u korijenu zavarenog spoja. Osnovni razlog da se ovaj korak ispitivanja izuzme kao posebno važan je slijedeće [1]:

− greške u korijenu zavarenog spoja obično najjače utiču na čvrstoću zavarenog spoja,

− korijen zavara je područje u kojem se greške najčešće javljaju, − korijen zavara je područje koje zbog često složene geometrije,

nejednakosti i nepravilnosti oblika, te složenog odraza ultrazvuka otežava interpretaciju oscilograma.

Zbog tih razloga, ovaj dio ispitivanja treba podijeliti u nekoliko koraka. U svakom koraku otkrivaju se određene greške.

Signali ostalih grešaka će se javljati i biti izraženi na oscilogramu, ali ispitivač se usredotočuje na određenu grešku, tj. signal. Nakon što se utvrdi, npr., da nema greške neprovarenog korijena, ispitivač se koncentrira na slijedeću grešku, na primjer, na nedovoljnu provarenost u korijenu ili slabo vezivanje.

Na slici 75. prikazan je položaj sonde u slučaju ispitivanja neprovarenog korijena sučeono zavarenog spoja na limu [1].

139

Page 149: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

Slika 75. Ispitivanje neprovarenosti korijena zavara [1]

Udaljenost sonde od srednje ose zavara naziva se korak sonde k u slučaju kada je sonda u položaju u kojem se srednja zraka ultrazvučnog snopa nakon odraza od dna siječe sa srednjom osi zavara na kontaktnoj površini.

Korijen zavarenog spoja ispituje se s udaljenosti k/2. Podesnim kalibriranjem i pomoću monitora na zaslonu ultrazvučnog uređaja označi se područje unutar kojeg će se javiti signal odjeka od korijena [1].

Na slici 76. prikazana su tri karakteristična slučaja koja mogu dovesti do pogrešne interpretacije, ukoliko se o tome unaprijed ne vodi računa.

Slika 76. Pomak signala odjeka u korijenu [1]

Put ultrazvuka p vrlo će se malo razlikovati u prikazana tri slučaja te je vidljivo zašto treba posebno provesti ispitivanje u korijenu i zašto je potrebno osigurati bolje razdvajanje prilagođavanjem mjernog područja ispitivanju korijena zavara.

Signal odjeka od korijena, a naročito ako je korijen većeg nadvišenja ili se pojavi prokapljina, bit će pomaknut u smjeru veće udaljenosti u odnosu na utvrđeni položaj signala koji ukazuje na neprovaren korijen.

Signal od eventualne nespojenosti ili zareza od pregaranja bit će pomaknut u smjeru manje udaljenosti u odnosu na položaj signala od neprovarenog korijena.

140

Page 150: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

Na osnovu navedenog se uočava koliko je važno, u interesu pouzdane interpretacije greške, ustanoviti tačan položaj srednje linije zavara, a posebno koliko je važno provesti tačnu kalibraciju mjernog područja [1].

Svega 2-3 mm pomaka može dovesti do pogrešne interpretacije oscilograma, npr. da se umjesto ocjene dobro zavarenog korijena utvrdi postojanje zareza u korijenu.

Znači, u prvom koraku ispitivanja korijena može se ustanoviti: − ispravno izveden korijen, − neprovaren korijen, − zarez u korijenu, − prokapljina.

Planiranje ispitivanja i postupak kontrole polazi sa stajališta da prethodno nabrojane podatke o zavarenom spoju treba imati prije ispitivanja. U praksi se često ovo iz više razloga ne može osigurati, i niz podataka o dimenziji zavarenog spoja ne podudara se s navedenim podacima [1].

Opisani postupak kontrole korijena zavarenog spoja je vrlo dobra početna informacija o mogućnosti ostvarivanja kvalitetno zavarenog spoja. Svaki položaj na kojem se zbog geometrije ili nekog drugog razloga javljaju otežani uslovi zavarivanja, čini dio zavarenog spoja s potencijalnim greškama, a upravo se to prvenstveno odrazi na geometriji zavara, tj. promjeni u korijenu.

Promjena osjetljivosti u svrhu potvrde pravilne interpretacije također se može koristiti, ali je pri tome važno da se nakon provjere uvijek osjetljivost vrati na zadanu vrijednost. Primjer koji ilustrira vrijednost provjere promjenom osjetljivosti, upravo je pomoću razlikovanja signala odjeka od korijena zavara i neprovarenog korijena. Ukoliko se uz postignuti signal odjeka smanji pojačanje za 10 dB, signal odjeka od korijena će ovu promjenu znatno osjetiti jer je odjek od korijena slabijeg intenziteta, dok će odjek od neprovarenog korijena zbog povoljnijih uslova za refleksiju manje reagovati na promjenu osjetljivosti. Nakon provjere korijena s jedne strane, ispitivanje treba ponoviti sa suprotne strane [1]. Na slici 77. prikazana su dva primjera za dvije vrste grešaka, a iz pripadajućih zvučnih puteva je vidljivo kako će ispitivanje s obje strane zavarenog spoja omogućiti ne samo otkrivanje grešaka koje su eventualno nepristupačne samo s jedne strane, već i olakšati interpretaciju oscilograma [1].

141

Page 151: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

Slika 77. Ispitivanje korijena zavarenog spoja [1]

Mali uključak ili poroznost neposredno iznad korijena, kada se skenira sondom označenom brojem 1, dat će signal odjeka od greške na udaljenosti s, manjoj od ultrazvučnog puta koji pripada polovini koraka, (s < sk/2), što može navesti na pomisao da se radi o neprovarenom korijenu ili grešci slabog vezivanja u korijenu.

Skeniranjem sa suprotne strane, s iste udaljenosti od srednje linije zavara signal mora ostati na istoj udaljenosti kada se radi o ovoj grešci, tj. signal mora biti ponovno na udaljenosti s < sk/2.

Skeniranjem sa suprotne strane u slučaju greške prikazane u drugom dijelu slike, tj. kada se radi o grešci naljepljivanja u korijenu ili čak pukotine u korijenu, signal odjeka će se pojaviti na udaljenosti p > pk/2 , a u većini slučajeva istovremeno će se moći uočiti signal od nadvišenja u korijenu [1]. 11.6.2. Izbor ugla sonde Izbor ugla pod kojim će ultrazvučni talasi ulaziti u osnovni materijal, a zatim pravo ili nakon refleksije od dna u zavar, ne utiče na ispitivanje korijena zavarenog spoja u tolikoj mjeri, koliko utiče na mogućnost ispitivanja zavarenog spoja u cjelini [1].

Prvi uslov za izbor ugla sonde od standardno postojećih ugaonih sondi (45°, 60°, 70°, 80°) je izbor takvog ugla sonde, koji će omogućiti ispitivanje zavarenog spoja sa što je moguće kraće udaljenosti.

Drugi uslov je da se osigura dobar kontakt sonde, što znači da sonda mora nalijegati na kontaktnu površinu. Ovo može spriječiti nadvišenje zavara, kada se sonda približi zavaru.

U slučaju „obrušenih“ zavarenih spojeva do nivoa osnovnog materijala, potrebno je voditi brigu da zona od interesa ne dođe u područje tzv. Fresnelove zone ili čak mrtve zone.

Za zavarene spojeve s nadvišenjem preporučuju se ispitivanja sa uglovima navedenim u tabeli 25.

142

Page 152: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

Tabela 25. Izbor ugla sonde [1] Debljina osnovnog materijala, mm Ugao sonde, °

6-15 60-70 16-35 60-45

veća od 35 45 Nakon ispitivanja zavarenog spoja sondom koja je optimalna, s obzirom na prozvučavanje zavara u cjelini, ponekad je potrebno dodatno ispitivanje sondom različitog ugla. Ta dodatna ispitivanja provode se naročito u slučaju kada se ispitivanje provodi sondom od 70°, a debljina i vrsta materijala su takve da se u zoni skeniranja na udaljenosti većoj od polovine koraka gubi izrazito na intenzitetu i zbog smanjenog intenziteta dovodi u pitanje pouzdanost detekcije. Ova dodatna ispitivanja najčešće se provode u direktnom prozvučavanju, tj. ultrazvučni snop pada na zavar, ako je moguće, bez prethodne refleksije od dna lima.

Zavareni spojevi koji su „obrušeni“ do nivoa osnovnog materijala mogu se dodatno ispitivati ravnom sondom da se utvrde eventualne male volumenske greške. Kada su ove greške blizu površine, mogu biti kamuflirane unutar zone nedovoljnog razdvajanja ili mrtve zone. Radi toga je povoljnije ovaj korak ispitivanja provesti pomoću dvostruke sonde [1].

Za ispitivanje se koriste ugaone sonde od 2 i 4 MHz u ovisnosti od debljine lima i vrste materijala. Kod tanjih limova se koriste minijaturne ultrazvučne ugaone sonde [4]. 11.6.3. Ispitivanje tijela zavara Nakon detaljne kontrole korijena zavarenog spoja treba provesti kontrolu provarenosti tj. otkrivanje greške naljepljivanja i cijelog spoja. Ponovo se određuju zone skeniranja za sondu kojom se ispituje. Na slici 78. prikazane su zone skeniranja zavara koje se nalaze unutar k/2 i k.

Slika 78. Zona skeniranja [1]

143

Page 153: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

Na slici 79. prikazana je zona skeniranja unutar koje se sonda kreće u cik - cak liniji, obuhvaćajući tako cijeli zavareni spoj po presjeku.

Slika 79. Način vođenja sonde [1]

Proširenje zone skeniranja za polovinu širine zavarenog spoja osigurava dodatnu provjeru greške naljepljivanja, tj. loše penetracije između dodatnog i osnovnog materijala zavarenog spoja. Svaki prolaz sonde u zoni skeniranja treba biti u smjeru normale na srednju os zavarenog spoja, uz dodatno zakretanje sonde oko ovog položaja u svrhu otkrivanja grešaka koje su orijentisane pod određenim uglom prema osi zavarenog spoja [1]. 11.6.4. Otkrivanje grešaka poprečnih na srednju os zavara Nakon završene kontrole korijena zavarenog spoja i tijela zavara pažnju treba usmjeriti na otkrivanje poprečnih pukotina koje se nalaze u korijenu ili na strani lica zavarenog spoja [1].

Otkrivanje površinskih pukotina najčešće se provodi pomoću magnetne ili penetrantske kontrole.

Pukotine u korijenskoj strani obično su nedostupne, pa se one češće nađu tokom ultrazvučne kontrole.

Kada je zavareni spoj „obrušen“ do nivoa osnovnog materijala, ispitivanje se provodi skeniranjem po zavarenom spoju duž srednje osi tako da srednja os UZ-snopa i zavarenog spoja budu paralelne. Skeniranje treba provesti u oba smjera, tj. duž zavara i natrag u suprotnom smjeru.

144

Page 154: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

Na slici 80. prikazan je način skeniranja u ovom slučaju [1].

Slika 80. Skeniranje za detekciju poprečnih pukotina u slučaju „obrušenog“

zavarenog spoja [1] Kada zavareni spoj nema odstranjeno nadvišenje, skeniranje se provodi paralelno sa zavarenim spojem parom sondi. Par sondi je preporučljivo vezati u čvrsti odnos radi lakšeg rukovanja i u vezi s time lakše interpretacije. Pri skeniranju u jednom i drugom slučaju, tj. nezavisno skenira li se po zavarenom spoju ili uz zavareni spoj, preporučljivo je zakretanje sondi radi detekcije grešaka nepovoljno orijentisanih na smjer ultrazvuka.

Slika 81. Skeniranje u detekciji poprečnih pukotina

kod „neobrušenog“ zavara [1] Postupak skeniranja treba ponoviti u dva smjera: duž zavarenog spoja i natrag u suprotnom smjeru. Na slici 81. prikazan je položaj sondi pri skeniranju. Neki postupci predviđaju ovaj korak ispitivanja s jednom sondom, kako je to prikazano na slici 81. Ispitivanje samo jednom sondom uključuje mogućnost da se veći dio energije reflektira u smjeru izvan sonde [1]. Nakon ispitivanja potrebno je napraviti izvještaj o greškama.

Nalaz detekcije je potrebno dati jasno i jednoznačno. Radi toga je najjednostavnije izvještaj o postojećim greškama prikazati grafički. Tehnike mjerenja grešaka su različite ovisno o vrsti otkrivene greške i njenim parametrima, posebno ovisno o veličini greške [1].

145

Page 155: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

11.7. UZ kontrola X-zavara Kontrola X-zavara ima svoje specifičnosti i zahtjeve koji se moraju provesti. Kontrola penetracije Karakterističan X – zavareni spoj prikazan je na slici 82. s ucrtanom greškom nedovoljne penetracije u korijenu. Vidi se da prikazana planarna greška reflektira ultrazvučni snop u smjeru koji sonda ne može registrovati. Što je greška ravnija, to će biti manja mogućnost otkrivanja takve greške na prikazani način [1].

Slika 82. X – zavar nedovoljne ispune u korijenu [1]

U praksi, međutim, greška uvijek ima nepravilan oblik. Djelimično je popraćena raznim uključcima ili je u pojedinim dijelovima zakrivljena na takav način da će dio ultrazvučne energije ipak reflektovati u smjeru sonde. To omogućuje ispitivanje korijena, dakle provođenja prvog koraka kontrole zavarenog spoja. Ispituje se sondom koja omogućuje skeniranje s udaljenosti 1/4 ultrazvučnog koraka od izlazne tačke sonde do korijena zavarenog spoja. Budući da se u ovom slučaju obično radi o povećanim debljinama, najčešće se korijen ispituje sondom od 70°. Teže se može razlikovati neprovaren korijen od slične greške u korijenu, ali zato nema smetnje od nadvišenja u korijenu, kao što je to slučaj kod jednostrukog V-zavara. Drugim riječima, nema opasnosti da se zamijeni stvarna greška s lažnim odjekom od nadvišenja u korijenu [1]. Standardna tehnika otkrivanja vertikalnih ravanskih grešaka je tehnika ispitivanja s dvije sonde u paru, prikazana na slici 83. Ona je vrlo pouzdana za detekciju ne samo grešaka u korijenu, nego i za drugi korak kontrole, tj. provjeru zone spajanja na svim zavarenim spojevima, koji imaju pripremu s vertikalnim stranama [1].

Slika 83. Tehnika para sondi [1]

146

Page 156: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

Izbor sondi i pozicioniranje ovisi o debljini materijala i dimenziji ispitivanog zavarenog spoja. Ispitivanje tijela zavara Princip ispitivanja je kao i u slučaju V-zavara, osim što skeniranje treba započeti na 1/4 koraka. Na slici 84. prikazano je područje skeniranja, a iz šematskog prikaza zavara može se uočiti da je u ovom slučaju potrebno ispitati četiri zone spajanja zavara i osnovnog materijala [1].

Slika 84. Zona skeniranja X – zavara [1]

Kod interpretacije oscilograma potrebno je uračunati da će nadvišenje donjeg dijela zavarenog spoja dati signale refleksije u području između k/2 do 3 - 4 mm iza k. Zbog refleksije na nadvišenju donjeg dijela zavara, smjer snopa nije povoljan za kontrolu naljepljivanja u donjoj polovici zavara na suprotnoj strani. Zato obavezno treba ispitivanje provesti s obje strane [1].

Kontrola zavarenih spojeva s umetkom i podložnom trakom Karakteristični primjeri ove vrste zavarenih spojeva su pokazani na slici 85. Ispitivanje se razlikuje od prethodno opisanog ispitivanja V-zavara uglavnom u prvom koraku tj. u koraku kojim se kontroliše korijen zavarenog spoja [1].

Slika 85. Zavareni spojevi s umetkom i podložnom trakom [1]

Kada je zavarivanje korektno provedeno s osiguranom penetracijom, zavareni spoj s umetkom ponaša se kao V-zavareni spoj s konstantnim profilom

147

Page 157: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

nadvišenja u korijenu. Podešavanjem sistema za provjeru korijena skeniranjem na udaljenosti polovine UZ-koraka, dobija se signal odjeka od nadvišenja u korijenu, kako je to prikazano na slici 86. a) i b).

Slika 86. Detekcija greške naljepljivanja [1]

U slučaju zavara sa slabom penetracijom u korijenu dobija se signal od nespojenog mjesta na udaljenosti koja odgovara polovini UZ-koraka. Budući da se uvijek radi o ultrazvučnom snopu, dio snopa će se reflektirati od nadvišenja u korijenu, ukoliko greška nije veličine kojom može zakloniti korijen. Zbog velike blizine reflektora, greške i korijena, signale će biti teže razdvojiti. Zato treba odabrati sondu s provjerenim vremenskim tj. aksijalnim razdvajanjem koje omogućuje razdvajanje na udaljenosti što u konkretnom objektu osigurava razdvajanje greške naljepljivanja u korijenu [1]. Greška naljepljivanja u gornjem dijelu X-zavara pouzdano se otkriva, ako je gornje nadvišenje zavarenog spoja uklonjeno. U tom slučaju ispitivanje se provodi ravnom ili dvostrukom sondom, ovisno o dimenziji, tj. debljini materijala. Na slici 87. pokazan je položaj dvostruke sonde i refleksija s greške u trenutku dobijanja signala odjeka [1].

Ako zavareni spoj nije pristupačan za ravnu i dvostruku sondu na način kao na slici 87., ispitivanje ugaonom sondom otkrit će prikazanu grešku, ali pri interpretaciji treba paziti da se ne zamijeni s greškom uključka ili pore neposredno iznad korijena.

148

Page 158: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

Slika 87. Naljepljivanje [1]

Tehnika ocjene vrste greške promjenom osjetljivosti u ovom će slučaju dati odgovor i mogućnost razlikovanja naljepljivanja od poroznosti ili eventualnih uključaka. Kada se provodi kontrola zavarenih spojeva s podlogom, korijen se ispituje tako da se osigura povoljan ulaz središta snopa kroz korijen zavara u podlogu, kako je to prikazano na slici 88. Pripadajući oscilogram sadrži signale refleksije u podlozi, smještene iza udaljenosti k/2. Gubitak amplitude ovih signala ili potpuni nestanak je indikacija da UZ-snop ne prodire u podlogu [1]. Poželjno je provesti dodatnu provjeru ravnom ili dvostrukom sondom kada je to moguće. Položaj sonde je u tom slučaju kao na slici 88., a oscilogram sadrži signal odjeka od dna (osnovni materijal) i odjeka od podloge (pločica). Kada nestane signal odjeka od pločice, jasno je da se radi o neprovarenosti korijena.

Slika 88. Provjera korijena [1]

11.8. UZ kontrola T-zavara Kao što je navedeno za X-zavar i kontrola T-zavara ima svoje specifičnosti koje se moraju uzeti u obzir radi pravilnog tumačenja rezultata. Princip kontrole

Postupak kontrole T-zavara donekle se razlikuje od opisane kontrole za sučeono zavarene spojeve zbog razlike u obliku. Kontrola u opsegu 100 posto, što znači

149

Page 159: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

cijeli presjek u ukupnoj dužini, može se provesti ako su pristupačne površine koje omogućavaju skeniranje. Najčešće u praksi ne postoji idealna pristupačnost, te se stoga mora razraditi postupak na takav način da se koriste pristupačne površine, a osigura prozvučavanje u svim smjerovima potrebnim za otkrivanje očekivanih grešaka [1]. T-zavari mogu biti izvedeni s potpunom i parcijalnom penetracijom, kako je prikazano na slici 89. Postupak ispitivanja ne razlikuje se bitno u ova dva slučaja, jedino što se u slučaju parcijalne penetracije dodatno mora provjeriti je li nespojeni dio unutar granica dopuštene veličine.

Slika 89. T – zavareni spojevi, faze ispitivanja [1]

Na slici 90. prikazane su pozicije sondi u raznim fazama skeniranja T-zavara. Pri tome se ravnom ili dvostrukom sondom otkrivaju greške laminacije i naljepljivanja, a ugaonom sondom provjerava korijen, naljepljivanje u korijenu i penetracija između dodatnog i osnovnog materijala. Posljednja skica skeniranja ugaonom sondom pokazuje da treba odabrati sondu čiji ugao upada daje srednju zraku UZ-snopa paralelno s nadvišenjem zavara, radi izbjegavanja lažnih grešaka koje unosi nadvišenje [1].

Slika 90. Višestruko skeniranje [1]

150

Page 160: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

11.9. UZ kontrola zavara cijevnih prodora i priključaka Značaj kontrole zavarenih spojeva cijevi i cijevnih priključaka je time veći jer cijevni sistemi imaju veoma odgovornu ulogu za transport medija.

Cijevni prodori ili ubodi mogu biti u više grana, a spoj može biti realizovan pod uglom od 90° ili nekim drugim. Kao u slučaju T-zavara spoj može biti planiran s potpunom ili parcijalnom penetracijom. Također, može biti ostvaren spoj na način da se samo cijevi spoje bez mogućnosti protoka. Nekoliko karakterističnih slučajeva koji se često sreću u praksi prikazani su na slici 91.

Slika 91. Zavareni spojevi cijevi [1]

U slučaju parcijalne penetracije koja mora biti provedena, npr. kao na slici 92., nespojeno mjesto, kako je prikazano, može se otkriti praćenjem signala odjeka u korijenu [1].

Na temelju javljanja maksimalne amplitude i položaja nestanka signala, koristeći dakle središte i rub UZ-snopa, utvrđuje se protezanje greške. Položaj sonde koji odgovara tim pozicijama može se izmjeriti i uporediti s geometrijom spoja. Ukoliko su ove tačke bliže nego se grafički očekuje, s obzirom na geometriju, može se zaključiti da je penetracija dublja nego što je bilo potrebno (slika 92.a). Međutim, kada se razmaknu i odgovaraju dimenziji u korijenu većoj od dopuštene, tada se najčešće dogodi slučaj kao što je prikazano na slici 92.b.

)

Slik

a)

a 92. Kontrola neprovarenosti [1

151

b

]

Page 161: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

Prodor cijevi u cijev kao na slici 93., u osnovi se ispituje kao T-zavar, ali s korekcijom, s obzirom na činjenicu da zavar ima oblik sedla. Skeniranje se provodi kao na slici 90. Posebno je važno odrediti stvarne dimenzije i presjek zavarenog spoja radi ispravnog pozicioniranja sondi pri ispitivanju. Ako se zavar nacrta u stvarnom obliku, ispitivanje i interpretacija je olakšana [1].

Slika 93. Prodor [1]

11.9.1. Kontrola uzdužno i spiralno zavarenih spojeva cijevi Postupak kontrole može se temeljiti na standardima koji su određeni ugovorom ili tehničkom dokumentacijom. U postupku se uvijek navode referentni dokumenti i primjena. Osnovni koraci koji se u vezi ove primjene preporučuju, izvedeni su u skladu sa ASME i ASTM standardima za ručno ultrazvučno ispitivanje zavarenih spojeva cijevi, prečnika 50 ÷ 920 mm i debljine stijenke 3÷20 mm. Primjenjuje se metoda odjeka ili zrcalnog odjeka, a tehnika ispitivanja može biti kontaktna (slika 94.a) ili imerziona, kako je to prikazano na slici 94.b.

Slika 94. Kontaktna i imerziona tehnika u ispitivanju c

a)

Posebno važnu ulogu imaju referentni uzorci koji se koristepodešavanje osjetljivosti. Izrađuju se od cijevi istog prečnika i a takoder istog stanja površine i termičke obrade kao ispReferentni uzorak ne smije sadržavati greške ili bilo kakve fiz

152

b)

ijevi [1]

za baždarenje i debljine stijenke, itivani materijal. ičke ili hemijske

Page 162: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

nepravilnosti koje bi mogle smanjiti ili uzrokovati gubitak signala od referentnih zareza [1].

Referentni reflektori su uzdužni zarezi na vanjskoj i unutrašnjoj stijenci, očišćeni od produkata obrade, a razmaknuti dovoljno da se referentni signali ne interferiraju međusobno. Udaljenost je potrebna i radi lakše interpretacije.

Dimenzije referentnih zareza određuju se ovisno o veličini kritične greške. Oblik zareza i dimenzije određuju se i definišu u postupku kontrole. Na slici 95. prikazani su uobičajeni oblici zareza i dimenzija koje treba definisati. Dubina zareza mjeri se od površine cijevi do najveće dubine prodiranja, a provjerava optički, replikom ili nekom drugom metodom. Širina zareza treba biti što manja, a nikako veća od dvostruke dubine zareza. Dužina zareza se također mjeri optičkom ili nekom drugom metodom, a utiče na izbor sonde, kada je veća od prečnika sonde [1].

Slika 95. Referentni zarez [1]

Pomoću referentnog uzorka provodi se podešavanje radne osjetljivosti. Signale referentnih zareza na unutrašnjoj i vanjskoj strani cijevi treba dovesti do približno iste vrijednosti amplitude, tj. izborom udaljenosti sonde od središta zavara (na slici 95., udaljenost d) i ugla upada ultrazvuka u cijev postiže se izjednačavanje signala [1].

U imerzionoj tehnici još se dodatno koristi signal odjeka od ulazne površine za poboljšanje pouzdanosti kontrole.

Radnu osjetljivost treba standardizirati uz pomicanje sonde ili cijevi na način koji će biti korišten tokom ispitivanja, a naročito treba voditi računa o istoj brzini skeniranja referentnog uzorka i cijevi koja se ispituje.

Radnu osjetljivost treba podesiti prije ispitivanja te provjeravati tokom ispitivanja. Osim podešavanja prije ispitivanja, postupak provjere osjetljivosti treba provesti i prije ispitivanja svake cijevi te prije isključivanja opreme, nakon što je ispitivanje provedeno, uvijek nakon ponovnog uključivanja opreme, a najmanje svaka četiri sata tokom rada.

153

Page 163: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

Kada se prilikom provjere ustanovi odstupanje radne osjetljivosti, potrebno je ponoviti sva ispitivanja koja su provedena nakon posljednje provjere, pri kojoj je radna osjetljivost bila u granicama zadate [1]. 11.10. UZ ispitivanje zavarenih spojeva od austenitnih čelika Sve do nedavno smatralo se da je ispitivanje zavarenih austenitnih čelika pomoću ultrazvuka veoma teško, pa čak i nemoguće [4]. Osnovni razlog poteškoća u ispitivanju austenitnih materijala je anizotropija i grubozrnasta struktura koja onemogućuje prolaz ultrazvuka kroz materijal, odnosno većina energije se rasprši pri prolazu.

Materijal koji ima nisku elastičnu anizotropiju, u velikoj mjeri je propustan za prolaz ultrazvučnih talasa. Ukoliko materijal ima zrnatost usmjerenu kako se to vidi na slici 96., postoji propusnost u smjeru zrna, a u materijalu visoke anizotropije zrna su slučajno raspoređena te se ultrazvuk raspršuje na gotovo svakoj granici zrna, kako prikazuje slika 96.

Slika 96. Anizotropna struktura [1]

Zrnatost strukture dovodi do velikog raspršenja ultrazvučnih talasa te je povoljnije ispitivanje vršiti nakon termičke obrade, odnosno normalizacije ukoliko je proizvodnim postupkom predviđena. Većina konstrukcionih materijala za visoko opterećene konstrukcije, termički se obrađuju naročito ukoliko su planirana opterećenja dinamička. Isti princip vrijedi i za zavarene spojeve općenito, a ultrazvučnu kontrolu treba planirati nakon postignuća homogenije i finije strukture u materijalu [1].

Grubozrnastu strukturu pretežno imaju zavareni spojevi na debelim pločama i limovima kao posljedicu unosa velike količine toplote pri zavarivanju, a nakon termičke obrade struktura se znatno poboljša. Osim toga, treba znati da grubozrnastu strukturu neće imati svi zavareni spojevi, naročito ako se pri

154

Page 164: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

zavarivanju ne unosi velika količina toplote ili kada se pri zavarivanju omogući brzo odvođenje toplotne energije.

Veličinu zrna strukture je potrebno i moguće eksperimentalno izmjeriti, mjereći amplitude signala povratnih talasa zbog raspršenja na strukturi. Dobri rezultati se dobijaju kada se pločica izrađena iz austenitnog materijala ispituje ultrazvukom koji u pločicu ulazi pod kritičnim uglom generirajući Rayleighove površinske talase [1].

U slučaju dobre propusnosti ultrazvuka i zadovoljavajuće strukture zavarenog spoja ispituje se standardno.

U slučaju standardnog ispitivanja ugaonom sondom frekvencije 2÷4 MHz, talasna dužina transverzalnih talasa se kreće od približno 1,6÷0,8 mm. Budući da se u zavarenom spoju od austenitnog materijala veličina zrna često kreće u rasponu 0,5÷2 mm, to je u takvom primjeru nepoboljšane strukture nemoguće provesti ispitivanje standardnim postupkom i transverzalnim ugaonim sondama. Poboljšanje prolaznosti ultrazvuka može se postići prelaskom na nižu frekvenciju. U ovom slučaju treba probati postiže li se dovoljna osjetljivost ispitivanjem ugaonom transverzalnom sondom od 45° i frekvencijom od 1 MHz.

Ispitivanje se provodi usmjeravanjem snopa na greške nakon refleksije od dna kako bi se izbjegao uticaj bliskog polja, što ovisi o debljini zavarenog spoja.

Prednost je korištenje niže frekvencije, u otkrivanju malih ravanskih grešaka, koja je posljedica širenja snopa zbog niže radne frekvencije, kako je prikazano na slici 97. Naime, oblik ultrazvučnog snopa sonde je određen u velikoj mjeri frekvencijom, te će u slučaju refleksije pri nižoj frekvenciji dio reflektiranih talasa biti obuhvaćen prijemnim poljem sonde, dok je pri višoj frekvenciji jače usmjereni snop približno jednako usko usmjeren u refleksiji i nema značajnijeg povrata ultrazvuka koji bi sonda mogla zabilježiti [1].

Slika 97. Detektibilnost pri nižoj frekvenciji [1]

Međutim, treba naglasiti da ovaj primjer ni u kojem slučaju ne smije biti presudan za izbor niže frekvencije ispitivanja, već se samo koristi kao pozitivna strana u postupku ispitivanja nižim frekvencijama, što je u većini nepovoljno rješenje ali ponekad jedino moguće.

155

Page 165: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

Pri ispitivanju zavara od austenitnih materijala odnos signal/šum je vrlo nepovoljan i otežava interpretaciju. Oscilogram obiluje indikacijama lažnih grešaka te treba u razradi postupka predvidjeti olakšanje unaprijed naznačenim očekivanim signalima lažnih grešaka. Tako je vrlo česta pojava signala nastalog zbog interferencije odjeka refleksije na zrnima strukture i povratka u sondu dovoljne jačine za prijem.

Ispitivanje zavarenih spojeva od austentinih materijala se lakše provodi korištenjem longitudinalnih ultrazvučnih talasa, a skeniranje ravnom longitudinalnom sondom treba uključiti u postupak kada je to moguće.

Ukoliko se skeniranjem ravnom sondom ne mogu otkriti sve očekivane greške zbog nepovoljnog smjera ultrazvučnog snopa, tada treba skenirati longitudinalnom sondom, ne zaboravljajući pri interpretaciji oscilograma da uz longitudinalni talas postoji i transverzalni talas [1].

Pri procjeni veličine otkrivenih grešaka potrebno je voditi računa o uticaju strukture na veličinu amplitude signala odjeka od grešaka. U tu svrhu potrebno je izraditi odgovarajuće referentne uzorke. Na slici 98. prikazan je primjer referentnog uzorka kojim se uzima u obzir uticaj strukture.

Također, treba voditi računa o zoni uticaja toplote, odnosno granici između dodanog i osnovnog materijala, gdje je zrnatost najčešće najjače izražena.

Neki ispitivači daju prednost tehnici ispitivanja austenitnih zavarenih spojeva dvostrukom, longitudinalnom ili transverzalnom sondom. Međutim, u toj tehnici, s obzirom na fokusnu dužinu i korisno polje dvostruke sonde, treba ispitivani segment zavarenog spoja prilagoditi radnom dijelu polja sonde [1].

Slika 98. AD – dijagram* ovisno o smjeru skeniranja [1]

* AD – dijagram: daje ovisnost amplitude A i debljine D na kojoj se nalazi reflektor određenog promjera reflektirajuće površine. AD – dijagram se naziva i DAC – krivulja (engl. Distance Amplitude Corection) jer pokazuje visinu amplitude signala odjeka duž ispitnog objekta, neovisno o udaljenosti.

156

Page 166: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

Ispitivanje austenitnih zavarenih spojeva je provedivo uz osiguravanje odgovarajućih parametara ispitivanja, odnosno potrebnih referentnih etalona.

11.11. Ultrazvučna kontrola lijepljenih i zavarenih spojeva termoplastičnih materijala

Ultrazvučna metoda kontrole se u posljednje vrijeme sve više primjenjuje za kontrolu kvaliteta osnovnog materijala, te lijepljenih i zavarenih spojeva termoplastičnih materijala. Ukoliko se taj dio u određenoj mjeri ili u potpunosti preklapa s ispitnim segmentom u materijalu koji pripada zoni kontrole, potrebno je o tome voditi računa u razradi postupka. Naime, taj dio se može ispitati u drugom koraku ispitivanja, fokusirajući taj dio materijala izvan zone nerazdvajanja signala dodatnim prikladnim skeniranjem ili podešavanjem pojačanja za parcijalno ispitivanje [1]. Frekvencija ispitivanja je značajan faktor i direktno utiče na osjetljivost ispitivanja. Uobičajene radne frekvencije su u ovom slučaju u intervalu 0,5÷4 MHz. Povećanjem frekvencije naglo raste prigušenje ultrazvuka u materijalu te je ta mogućnost povećanja osjetljivosti neprovediva. Međutim, pravilnim izborom ultrazvučne sonde i uređaja može se postići dobra prodornost, a time i omogućiti ispitivanje većih debljina materijala, praktično gotovo svih proizvoda ovih materijala koji podliježu kontroli [1]. S obzirom na izrazitu ovisnost debljine prozvučavanja o materijalu i ultrazvučnom sistemu, a naročito radi nehomogenosti unutar istog materijala, teško je generalizirati i odrediti debljine materijala koje se nalaze u granicama pouzdane kontrole kvaliteta. U primjeru polipropilenskih (PP) zavarenih spojeva teže je penetrirati ultrazvučno te su rezultati manje pouzdani od slučajeva kada se ispituju polietilenski (PE) spojevi. Kod lijepljenih zavarenih spojeva koji su paralelni s gornjom površinom, a ona se može koristiti kao kontaktna površina, (npr. cilindrični spremnik), ispitivanje se provodi ravnom sondom okomito postavljenom na mjestima spajanja lijepljenjem ili zavarivanjem. Veličina greške koja se može otkriti kao i veličina greške koja se može izmjeriti, ovisi o primijenjenoj osjetljivosti, materijalu i parametrima ispitivanja. Uz pretpostavku optimalno odabranih parametara ispitivanja, može se očekivati otkrivanje greške veličine 1 mm prečnika ili pukotine širine hiljaditog dijela milimetra. Osjetljivost opada povećanjem debljine.

157

Page 167: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

Cjevovodi za vodu ili plin koji se ukopavaju, moraju se ispitati i u slučaju kada se ne uklanja gusjenica zavara. Zavari do 15 mm debljine mogu se ispitati i u tom slučaju [1]. Referentni uzorci se izrađuju iz materijala cjevovoda koji se ispituje. Referentni uzorak odgovarajuće debljine približno 100 mm, kvalitet površine i homogenosti provjerava se s obzirom na navedene parametre, a potom se naprave odgovarajući uvrti i provrti potrebni za podešavanje osjetljivosti te baždarenje sistema za ispitivanje [1]. Pri izradi referentnih uzoraka potrebno je oblik i veličinu uskladiti s preporukom standarda koji su usvojeni u postupku ispitivanja. Nakon preliminarnog baždarenja mjernog područja, te označavanja na monitoru osnovne debljine stijenke cjevovoda pomoću signala odjeka s gornje i donje strane, omogućeno je prepoznavanje signala koji dolaze od nadvišenja zavara i ne miješaju se sa signalima eventualnih grešaka. Za procjenu veličine greške potrebno je uraditi AD-dijagram (slika 98.). 11.12. Automatsko ispitivanje zavarenih spojeva Automatizacija postupka ispitivanja sve se više primjenjuje kod kontrole zavarenih spojeva ultrazvukom. Ovaj postupak se, naročito, primjenjuje kod ispitivanja većih dužina šavova i gdje su uslovi zavarivanja isti [4].

Nastoji se automatizovati i postupak ispitivanja zavarenih spojeva na debljim pločama. Primjenom automatske kontrole želi se izbjeći subjektivni uticaj ispitivača, a istovremeno se registracijom rezultata dobija i dokument o ispitivanju.

Kod zavarenih spojeva manjih debljina, moguće je uobičajenom širinom snopa talasa prozvučiti čitav presjek šava iz jednog položaja sonde.

Kod debljih limova, i kada se nastoje otkriti i uzdužne i poprečne pukotine, koristi se više ultrazvučnih sondi. Pojedine sonde se mogu pomjeriti za određeni ugao radi detekcije nepodesno orijentisanih grešaka (slika 99.)

Ultrazvučne sonde se postavljaju tako da je put talasa međusobno različit, pa da se i odjeci pojedinih sondi javljaju na različitim mjestima na horizontalnoj liniji na ekranu.

Kod ispitivanja zavarenih spojeva većih debljina, kod kojih nije moguće prozvučiti čitav presjek šava iz stabilnog položaja sonde, preporučuje se cik-cak pomicanje sonde sa istovremenim zakretanjem. Navedena operacija se odvija

158

Page 168: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

preko mehaničkih prijenosa, a postoje i rješenja pomoću promjene ugla ultrazvučnih talasa [4].

Slika 99. Automatsko ispitivanje zavarenih spojeva [4]

Kod svih načina ispitivanja obavezno je automatizovana i registracija rezultata, koji se zbog povećane brzine ispitivanja i istovremene upotrebe većeg broja ultrazvučnih sondi ne mogu pratiti okularno od strane ispitivača.

Automatsko ispitivanje zavarenih spojeva uspješno se obavlja postupkom P-scan (Projection image scanning technique). Ovaj postupak nudi memoriju, vizuelizaciju, i analizu dobijenih rezultata. Detekcija zavarenog spoja se vrši sa više strana i dobija se tačna, trodimenzionalna informacija, koja se jednostavno očitava i razumije. Postupak je veoma osjetljiv, registrujući amplitude raznog nivoa, sa vlastitom selekcijom poslije skeniranja. Uz PC računar, i odgovarajući softver, moguća je detaljna analiza dobijenih rezultata uz kolor vizuelizaciju stanja zavarenog spoja, a takođe i pojava korozije u predjelu šava (slika 100.).

Slika 100. P-scan postupak ispitivanja zavarenih spojeva [4]

159

Page 169: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

Pomicanjem sonde po dužini šava, visine registrovanih odjeka greške se automatski unose u računar. Na taj način se memoriše stvarna pozicija otkrivene greške i određuju njene koordinate (x i y) i ugao upada zvučnih talasa γ. Isto tako, sinhronizovano se unose i podaci o visini amplitude. Na ekranu računara, nakon obrade memorisanih podataka, pojave se indikacije iznad zadane vrijednosti visine amplitude (crtkana linija na slici 100.). Obzirom da se dobije uvid u orijentaciju otkrivene greške sa x i y strane, to omogućava precizno određivanje položaja i oblika greške u zapremini šava, tako da je moguće sa dosta sigurnosti prepoznati površinske, ili prostorne greške [4].

160

Page 170: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

12. STANDARDI U OBLASTI ISPITIVANJA BEZ RAZARANJA Najnoviji standardi usvojeni u BiH do kraja 2011. godine pregledno su prikazani u ovom dijelu koristeći zvaničnu objavu u Oglasniku Instituta za standardizaciju BiH (uređuje Komitet TC 24 – Ispitivanja bez razaranja - IBR). Svi standardi koji su navedeni u ovom poglavlju objavljeni su uglavnom metodom proglašavanja (pr.). Sedam standarda je objavljeno metodom prevođenja (pv.) BAS CEN/TR-15589: 2009, pr. Ispitivanje bez razaranja – Kodeks prakse za odobrenje NDT osoblja od strane treće strane priznate organizacije u skladu s odredbama Direktive 97/23/EC Non destructive testing – Code practice for the approval of NDT personnel by recognised third party organisations under the provisions of Directive 97/23/EC (CEN/TR 15589:2007, IDT) ICS 19.100

BAS EN 12543-2: 2009, pr. Ispitivanje bez razaranja – Karakteristike fokusnih tačaka u industrijskim rendgenskim sistemima koji se koriste u ispitivanju bez razaranja Dio 2. Radiografska metoda pomoću kamere s rupicom. Non destructive testing – Characteristics of focal spots in industrial x-ray systems for us in non destructive testing – Part 2: Pinhole camera radiographic method (EN 12543-2: 2008)

BAS EN 13192/AC: 2009, pr. Ispitivanje bez razaranja – Ispitivanje curenja – Kalibracija referentnih curenja za plinove – Amandman AC Non destructive testing – Leak testing – Calibration of reference leaks for gases; Amandment AC (EN 13192:2001/AC: 2003)

BAS EN 15305: 2009, pr. Ispitivanje bez razaranja – Ispitni metod za analizu zaostalih napona radiografskom difrakcijom. Non destructive testing – Test method for Residual stress analysis by x-ray Difraction (EN 15305:2008)

BAS EN 15495: 2009, pr. Ispitivanje bez razaranja – Akustična emisija. Provjera metalne opreme pod pritiskom tokom probnog ispitivanja - položaj zone AE izvora. Non destructive testing – Acoustic emission – Examination of metallic pressure equipment during proof testing – Zone location of AE sources (EN 15495:2007)

161

Page 171: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

BAS EN 473: 2009, pr. Ispitivanje bez razaranja – Kvalifikacija i certrifikacija IBR osoblja- Opći principi. Non destructive testing – Qualification and certification of NDT personnel – General principles

BAS EN ISO 12718: 2009, pr. Ispitivanje bez razaranja – Ispitivanje vrtložnim strujama – Terminologija Non destructive testing – Eddy current testing – Terminology (EN ISO 12718: 2008, IDT, ISO 12718: 2008, IDT)

BAS EN 1330-11: 2008, pr. Ispitivanje bez razaranja – Terminologija – Termini koji se koriste kod difrakcije x- zračenja od polikristalnog i amorfnog materijala. Non destructive testing – Terminology – Terms used in x-ray diffraction from polycristalline and amorphous materials (EN 1330-11: 2007)

BAS EN 15317: 2008, pr. Ispitivanje bez razaranja – Ultrazvučno ispitivanje – Karakterizacije i verifikacija ultrazvučne opreme za mjerenje debljine. Non destructive testing – Ultrasonic testing – Characterization and verification of ultrasonic thickness measuring equipment (EN 15317: 2007)

BAS EN 583-4/A1:2005, pr. Ispitivanje bez razaranja - Ultrazvučno ispitivanje - Dio 4 : Ispitivanje radi otkrivanja diskontinuiteta okomitih na površinu; Amandman 1 Non destructive testing - Part 4: Examination for discontinuities perpendicular to the surface; Amendment A1 (EN 583-4:2002/Al:2003, IDT) ICS 19.100

BAS EN 13554/A1:2005, pr. Ispitivanje bez razaranja - Akustička emisija - Opći principi; Amandman 1 Non destructive testing- Acoustic emission - General principles; Amendment A1 (EN 13554:2002/A1:2003, IDT) ICS 19.100

BAS EN ISO 9934-1/A1:2005, pr. Ispitivanje bez razaranja - Ispitivanje magnetnim česticama - Dio 1: Opći principi; Amandman 1 Non destructive testing - Magnetic particles testing - Part 1: General principles; Amendment A1 (EN ISO 9934-l:2001/Al:2003, IDT; ISO 9934-l:2001/Al:2003, IDT) ICS 19.100

162

Page 172: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

BAS EN 13018/A1:2005, pr. Ispitivanje bez razaranja - Vizuelno ispitivanje - Opći principi; Amandman 1 Non destructive testing - Visual testing - General principles; Amendment A1 (EN 13018:2001/A1:2003, IDT) ICS 19.100

BAS EN 12084/A1:2005, pr. Ispitivanje bez razaranja - Ispitivanje vrtložnim strujama - Opći principi i smjernice; Amandman 1 Non destructive testing - Eddy current testing -General principles and guidelines; Amendment A1 (EN 12084:2001/A1:2003, IDT) ICS 19.100

BAS EN 583-1/A1:2005, pr. Ispitivanje bez razaranja - Ultrazvučno ispitivanje - Dio 1: Opći principi; Amandman 1 Non destructive testing - Ultrasonic examination - Part 1: General principles; Amendment A1 (EN 583-l:1998/Al:2003, IDT) ICS 19.100

BAS EN 1779/A1:2005, pr. Ispitivanje bez razaranja - Ispitivanje curenja - Kriterij za izbor metode i tehnike; Amandman 1 Non destructive testing -Leak testing- Criteria for method and tecnique selection; Amendment A1 (EN 1779:1999/A1:2003, IDT) ICS 19.100

BAS EN 13925-1 :2005, pr. Ispitivanje bez razaranja - Difrakcija x-zračenja od polikristalnog i amorfnog materijala - Dio 1: Opći principi Non destructive testing - x-ray diffraction from polycrystalline and amorphous material - Part 1: General principles (EN 13925-1:2003, IDT) ICS 19.100

BAS EN 13925-2 :2005, pr. Ispitivanje bez razaranja - Difrakcija x-zračenja od polikristalnog i amorfnog materijala- Dio 2 : Procedure Non destructive testing - x-ray diffraction from polycrystalline and amorphous material - Part 2; Procedures (EN 13925-2:2003, IDT) ICS 19.100

BAS EN 13927 :2005, pr. Ispitivanje bez razaranja - Vizuelno ispitivanje - Oprema Non destructive testing - Visual testing - Equipment (EN 13927:2003, IDT) 19.100

163

Page 173: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

BAS EN 14096-1:2005, pr. Ispitivanje bez razaranja - Kvalifikacija sistema za digitalizaciju filma - Dio 1: Definicije, kvantitativna mjerenja parametara kvaliteta slike, standardni referentni film i kvalitativna kontrola Non destructive testing - Qualification of radiographic film digitalisation systems - Part 1: Definitions, quantitative measurements of image quality parameters, standard reference film and qualitative control (EN 14096-1:2003, IDT) ICS 01.104.19; 01.040.37

BAS EN 14096-2 :2005, pr. Ispitivanje bez razaranja - Kvalifikacija sistema za digitalizaciju radiografskog filma - Dio 2 : Minimalni zahtjevi Non destructive testing - Qualification of radiographic film digitalisation systems - Part 2: Minimum requirements (EN 14096-2:2003, IDT) ICS 19.100; 01.040.25

BAS EN 1593/A1 :2005, pr. Ispitivanje bez razaranja - Ispitivanje curenja - Tehnike mjehurića; Amandman 1 Non destructive testing-Leak testing-Bubble emission techniques; Amendment A1 (EN 1593:1999/A1:2003, IDT) ICS 19.100

BAS EN 13185/A1:2005, pr. Ispitivanje bez razaranja - Ispitivanje curenja - Metoda pomoću indikatorskog plina ; Amandman 1 Non destructive testing - Leak testing- Tracer gas method; Amendment A1 (EN 13185:2001/A1:2003, IDT) ICS 19.100

BAS EN 13184/A1:2005, pr. Ispitivanje bez razaranja - Ispitivanje curenja - Metoda promjene pritiska; Amandman 1 Non destructive testing - Leak testing-Pressure change method; Amendment A1 (EN 13184:2001/A1:2003, IDT) ICS 19.100

BAS EN 13860-3:2005, pr. Ispitivanje bez razaranja - Ispitivanje vrtložnim strujama -Karakteristike i verifikacija opreme-Dio 3: Karakteristike sistema i verifikacija opreme Non destructive testing - Eddy current examination - Equipment characteristics and verification - Part 3: System characteristics and verification (EN 13860-3:2003, IDT) ICS 19.100

164

Page 174: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

BAS EN 12668-1/A1:2005, pr. Ispitivanje bez razaranja - Karakterizacija i verifikacija opreme za ultrazvučno ispitivanje - Dio 1: Uređaji; Amandman 1 Non destructive testing - Characterization and verification of ultrasonic examination equipment - Instruments; Amendment A1 (EN 12668-1/A1-.2004, IDT) ICS 19.100

BAS EN 12668-2/A1:2005, pr. Ispitivanje bez razaranja - Karakterizacija i verifikacija opreme za ultrazvučno ispitivanje - Dio 2: Ispitne glave ; Amandman 1 Non destructive testing - Characterization and verification of ultrasonic examination equipment -Part 2: Probes; Amendment A1 (EN 12668-2/Al:2004, IDT) ICS 19.100

BAS EN 12668-3/A1:2005, pr. Ispitivanje bez razaranja - Karakterizacija i verifikacija opreme za ultrazvučno ispitivanje - Dio 3: Kombinovana oprema; Amandman 1 Non destructive testing - Characterization and verification of ultrasonic examination equipment -Part 3:Combined equipment; Amendment A1 (EN 12668-3/Al:2004, IDT) ICS 19.100

BAS EN 14127:2005, pr. Ispitivanje bez razaranja - Mjerenje debljine ultrazvukom Non destructive testing -Ultrasonic tickness measurement (EN 14127:2004, IDT) ICS 19.100

BAS EN 1330-10:2005, pr. Ispitivanje bez razaranja - Terminologija - Dio 10: Termini koji se koriste u vizuelnom ispitivanju Non destructive testing - Terminology - Part 10 :Terms used in visual testing (EN 1330-10:2003, IDT) ICS 01.040.19; 19.100

BAS EN 13860-1:2005, pr. Ispitivanje bez razaranja - Ispitivanje vrtložnim strujama - Karakteristike i verifikacija opreme - Dio 1: Karakteristike i verifikacija instrumenata Non destructive testing - Eddy current examination- Equipment characteristic and verification - Part 1: Instrument characteristic and verification (EN 13860-1:2003, IDT) ICS 19.100

165

Page 175: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

BAS EN 13860-2:2005, pr. Ispitivanje bez razaranja - Ispitivanje vrtložnim strujama - Karakteristike i verifikacija opreme - Dio 2: Karakteristike i verifikacija sonde Non destructive testing - Eddy current examination- Equipment characteristic and verification - Part 2: Probe characteristic and verification (EN 13860-2:2003, IDT) ICS 19.100

BAS EN 444:2002, pr. Ispitivanje bez razaranja - Opći principi ispitivanja metalnih materijala prozračavanjem rendgenskim i gama zrakama (EN 444:1994 IDT) Non-destructive testing - General principles for radiographic examination of metallic materials by x - and gamma-rays (EN 444:1994 IDT)

BAS EN 462-1:2000, pr. Ispitivanje bez razaranja - Kvalitet slike radiograma - Dio 1: Indikatori kvaliteta slike (žičani tip) - Određivanje vrijednosti kvaliteta slike (EN 462-1:1994 IDT) Non destructive testing - Image quality of radiographs - Part 1: Image quality Indicators (wire type) - Determination of image quality value (EN 462-1:1994 IDT)

BAS EN 462-2:2000, pr. Ispitivanje bez razaranja - Kvalitet slike radiograma - Dio 2: Indikatori kvaliteta slike (stepenasti /tip sa rupom) - Određivanje vrijednosti kvaliteta slike (EN 462-2:1994 IDT) Non destructive testing - Image quality of radiographs - Part 2: Image quality indicators (step/hole type) - Determination of image quality value (EN 462-2:1994 IDT)

BAS EN 462-3:2000, pr. Ispitivanje bez razaranja - Kvalitet slike radiograma - Dio 3: Klase kvaliteta slike za željezne materijale (EN 462-3:1996 IDT) Non destructive testing - Image quality of radiographs - Part 3: Image quality classes for ferrous metals (EN 462-3:1996 IDT)

BAS EN 462-4:2000, pr. Ispitivanje bez razaranja - Kvalitet slike radiograma - Dio 4: Eksperimentalna procjena vrijednosti kvaliteta slike i tabele kvaliteta slike (EN 462-4:1994 IDT) Non destructive testing - Image quality,of radiographs -Part 4: Eksperimental evaluation of image quality values and image quality tables (EN 462-4:1994 IDT)

166

Page 176: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

BAS EN 462-5:2000, pr. Ispitivanje bez razaranja - Kvalitet slike radiograma - Dio 5: Indikatori kvaliteta slike (dupleks žičani tip), određivanje vrijednosti neoštrine slike (EN 462-5:1996 IDT) Non destructive testing - Image quality of radiographs - Part 5: Image quality indicators (duplex wire type), determination of image unsharpness value (EN 462-5:1996 IDT)

BAS EN 473:2001, pr. Ispitivanje bez razaranja- Kvalifikacija i certifikacija IBR osoblja - Opći principi (EN 473:2000 IDT) Non destructive testing - Oualification and certification of NDT personnel - General principles (EN 473:2000 IDT)

BAS EN 571-1:2002, pv. Ispitivanje bez razaranja - Ispitivanje penetrantima - Dio 1: Opći principi (EN 571-1:1998 IDT) Non destructive testing - Penetrant testing - Part 1: General principles (EN 571-1:1998 IDT)

BAS EN 583-1:2002, pv.Ispitivanje bez razaranja - Ultrazvučno ispitivanje - Dio 1: Opći principi (EN 583-1:2002 IDT) Non-destructive testing - Ultrasonic examination - Part 1: General principles (EN 583-1:2002 IDT)

BAS EN 583-2:2002, pr. Ispitivanje bez razaranja - Ultrazvučno ispitivanje - Dio 2: Podešavanje osjetljivosti i opsega (EN 583-2:2001 IDT) Non destructive testing - Ultrasonic examination - Part 2: Sensitivity and range setting (EN 583-2:2001 IDT)

BAS EN 583-3:2000, pr. Ispitivanje bez razaranja - Ultrazvučno ispitivanje - Dio 3: Transmisiona tehnika (EN 583-3:1997 IDT) Non destructive testing - Ultrasonic examination - Part 3: Transmission technique (EN 583-3:1997 IDT)

167

Page 177: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

BAS EN 583-4:2003, pr. Ispitivanje bez razaranja - Ultrazvučno ispitivanje - Dio 4: Ispitivanje radi otkrivanja diskontinuiteta okomitih na površinu (EN 583-4:2002 IDT) Non destructive testing - Ultrasonic examination - Part 4: Examination for discontinuities perpendicular to the surface (EN 583-4:2002 IDT)

BAS EN 583-4/A1:2005, pr. Ispitivanje bez razaranja - Ultrazvučno ispitivanje - Dio 4: Ispitivanje radi otkrivanja diskontinuiteta okomitih na površinu; Amandman 1 (EN 583-4:2002/A1:2003 IDT) Non destructive testing - Part 4:Examination for discontinuities perpendicular to the surface; Amendment A1 (EN 583-4:2002/A1:2003 IDT)

BAS EN 583-5:2002, pr. Ispitivanje bez razaranja - Ultrazvučno ispitivanje - Dio 5: Karakterizacija i određivanje veličine diskontinuiteta (EN 583-5:2000 IDT) Non destructive testing - Ultrasonic examination - Part 5: Characterization and sizing of discontinuities (EN 583-5:2000 IDT)

BAS EN 584-1:2000, pr. Ispitivanje bez razaranja - Industrijski radiografski film - Dio 1: Klasifikacija sistema filma za industrijsku radiografiju (EN 584-1:1994 IDT) Non destructive testing - Industrial radiographic film - Part 1: Classification of film systems for industrial radiography (EN 584-1:1994 IDT)

BAS EN 584-2:2000, pr.Ispitivanje bez razaranja - Industrijski radiografski film - Dio 2: Kontrola obrade filma pomoću referentnih vrijednosti (EN 584-2:1996 IDT) Non destructive testing - Industrial radiographic film - Part 2: Control of film processing by means of reference values (EN 584-2:1996, IDT)

BAS EN 1291/A2:2004, pr. Ispitivanje bez razaranja zavarenih spojeva - Ispitivanje zavarenih spojeva magnetnim česticama - Nivoi prihvatljivosti (EN 1291:1998/A2:2003, IDT) Non-destructive testing of welds - Magnetic testing of welds - Acceptance levels (EN 1291:1998/A2:2003, IDT)

BAS EN 1330-1:2001, pv. Ispitivanje bez razaranja - Terminologija - Dio 1: Spisak općih termina (EN 1330-1:1998, IDT) Non destructive testing - Terminology - Part 1: List of general terms (EN 1330-1:1998, IDT)

168

Page 178: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

BAS EN 1330-2:2001, pv. Ispitivanje bez razaranja - Terminologija - Dio 2: Zajednički termini za metode ispitivanja bez razaranja (EN 1330-2:1998, IDT) Non destructive testing - Terminology - Part 2: Terms common to the non-destructive testing methods (EN 1330-2:1998, IDT)

BAS EN 1330-3:2001, pv. Ispitivanje bez razaranja - Terminologija - Dio 3: Termini koji se koriste u industrijskoj radiografiji (EN 1330-3:1997, IDT) Non-destructive testing - Terminology - Part 3: Terms used in industrial radiographic testing (EN 1330-3:1997, IDT)

BAS EN 1330-4:2001, pr. Ispitivanje bez razaranja - Terminologija - Dio 4: Termini koji se koriste u ultrazvučnom ispitivanju (EN 1330-4:2000 IDT) Non-destructive testing - Terminology - Part 4: Terms used in ultrasonic testing (EN 1330-4:2000 IDT)

BAS EN 1330-5:2001, pr. Ispitivanje bez razaranja - Terminologija - Dio 5: Termini koji se koriste u ispitivanju vrtložnim strujama (EN 1330-5:1998, IDT) Non-destructive testing - Terminology - Part 5: Terms used in Eddy Current testing (EN 1330-5:1998, IDT)

BAS EN 1330-8:2001, pr. Ispitivanje bez razaranja - Terminologija - Dio 8: Termini koji se koriste u ispitivanju curenja (EN 1330-8:1998, IDT) Non destructive testing - Terminology - Part 8: Terms used in leak tightness testing (EN 1330-8:1998, IDT)

BAS EN 1330-9:2001, pr. Ispitivanje bez razaranja - Terminologija - Dio 9: Termini koji se koriste u ispitivanju akustičke emisije (EN 1330-9:2000, IDT) Non-destructive testing - Terminology - Part 9: Terms used in acoustic emission testing (EN 1330-9:2000 IDT)

BAS EN 1369:2000, pr.Ispitivanje magnetnim česticama (EN 1369:1996, IDT) Founding - Magnetic Particle inspection (EN 1309:1996, IDT)

169

Page 179: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

BAS EN 1518:2002, pr. Ispitivanje bez razaranja - Ispitivanje curenja - Karakterizacija masenospektrometrijskih detektora curenja (EN 1518:1998, IDT) Non destructive testing - Leak testing - Caracterization of mass spectrometer leak detectors (EN 1518:1998, IDT)

BAS EN 1593/A1:2005, pr. Ispitivanje bez razaranja - Ispitivanje curenja - Tehnike mjehurića; Amandman 1 (EN 1593:1999/A1:2003, IDT) Non destructive testing - Leak testing - Bubble emission techniques; Amendment A1 (EN 1593:1999/A1:2003, IDT)

BAS EN 1593:2002, pr. Ispitivanje bez razaranja - Ispitivanje curenja - Tehnike mjehurića (EN 1593:1999, IDT) Non destructive testing - Leak testing - Bubble emission techniques (EN 1593:1999, IDT)

BAS EN 1779:2001, pr. Ispitivanje bez razaranja - Ispitivanje curenja - Kriterij za izbor metode i tehnike (EN 1779:1999, IDT) Non destructive testing - Leak testing-Criteria for method and technique selection (EN 1779:1999, IDT)

BAS EN 12084:2002, pr. Ispitivanje bez razaranja - Ispitivanje vrtložnim strujama - Opći principi i smjernice (EN 12084:2001, IDT) Non destructive testing - Eddy current testing - General principles and guidelines (EN 12084:2001, IDT)

BAS EN 12223:2000, pr. Ispitivanje bez razaranja - Ultrazvučno ispitivanje - Specifikacija za kalibracioni blok br.1 (EN 12223:1999, IDT) Non destructive testing - Ultrasonic examination - Specification for calibration block No.1 (EN 12223:1999, IDT)

BAS EN 12543-1:2001, pr. Ispitivanje bez razaranja - Karakteristike fokusnih tačaka u industrijskim rendgenskim sistemima koji se koriste u ispitivanju bez razaranja - Dio 1: Metoda skeniranja (EN 12543-1:1999, IDT) Non destructive testing - Characteristics of focal spots in industrial x - ray systems for use in non destructive testing - Part 1: Scanning method (EN 12543-1:1999, IDT)

170

Page 180: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

BAS EN 12543-2:2001, pr.Ispitivanje bez razaranja - Karakteristike fokusnih tačaka u industrijskim rendgenskim sistemima koji se koriste u ispitivanju bez razaranja - Dio 2: Radiografska metoda snimanja kroz rupicu (EN 12543-2:1999, IDT) Non destructive testing - Characteristics of focal spots in industrial x - ray systems for use in non destructive testing - Part 2: Pinhole camera radiographic method (EN 12543-2:1999, IDT)

BAS EN 12543-3:2001, pr. Ispitivanje bez razaranja - Karakteristike fokusnih tačaka u industrijskim rendgenskim sistemima koji se koriste u ispitivanju bez razaranja - Dio 3: Radiografska metoda snimanja kroz prorez (EN 12543-3:1999, IDT) Non destructive testing - Characteristics of focal spots in industrial x - ray systems for use in non destructive testing - Part 3: Slitcamera radiographic method (EN 12543-3:1999, IDT)

BAS EN 12543-4:2001, pr. Ispitivanje bez razaranja - Karakteristike fokusnih tačaka u industrijskim rendgenskim sistemima koji se koriste u ispitivanju bez razaranja - Dio 4: Rubna metoda (EN 12543-4:1999, IDT) Non-destructive testing - Characteristics of focal spots in industrial x-ray systems for use in non-destructive testing - Part 4: Edge method (EN 12543-4:1999, IDT)

BAS EN 12543-5:2001, pr. Ispitivanje bez razaranja - Karakteristike fokusnih tačaka u industrijskim rendgenskim sistemima koji se koriste u ispitivanju bez razaranja - Dio 5: Mjerenje efektivne veličine kod rendgenskih cijevi sa mini i mikro fokusom (EN 12543-5:1999, IDT) Non-destructive testing - Characteristics of focal spots in industrial x-ray systems for use in non-destructive testing - Part 5: Measurement of the effective focal spot size of mini and micro focus x-ray tubes (EN 12543-5:1999, IDT)

BAS EN 12544-1:2002, pr. Ispitivanje bez razaranja - Mjerenje i ocjena napona rendgenske cijevi-Dio 1: Metoda razdjelnika napona (EN 12544-1:1999, IDT) Non destructive testing - Measurement and evaluation of the x - ray tube voltage - Part 1: Voltage divider method (EN 12544-1:1999, IDT)

171

Page 181: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

BAS EN 12544-2:2002 , pr. Ispitivanje bez razaranja - Mjerenje i ocjena napona rendgenske cijevi - Dio 2: Provjera konstantnosti metodom debelog filtera (EN 12544-1:1999, IDT) Non destructive testing - Measurement and evaluation of the x - ray tube voltage - Part 2: Constancy check by the thick filter method (EN 12544-1:1999, IDT)

BAS EN 12544-3:2002, pr. Ispitivanje bez razaranja - Mjerenje i ocjena napona rendgenske cijevi - Dio 3: Spektrometrijska metoda (EN 12544-3:1999, IDT) Non destructive testing - Measurement and evaluation of the x - ray tube voltage - Part 3: Spectrometric method (EN 12544-3:1999, IDT)

BAS EN 12668-1:2001, pr. Ispitivanje bez razaranja - Karakterizacija i verifikacija opreme za ultrazvučno ispitivanje - Dio 1: Uređaji (EN 12668-1:2000, IDT) Non-destructive testing - Characterization and verification of ultrasonic examination equipment - Part 1: Instruments (EN 12668-1:2000, IDT)

BAS EN 12668-2:2002, pr. Ispitivanje bez razaranja - Karakterizacija i verifikacija opreme za ultrazvučno ispitivanje - Dio 2:Ispitne glave (EN 12668-2:2001, IDT) Non destructive testing - Characterization and verification of ultrasonic examination equipment - Part 2: Probes (EN 12668-2:2001, IDT)

BAS EN 12668-3:2002, pr. Ispitivanje bez razaranja - Karakterizacija i verifikacija opreme za ultrazvučno ispitivanje - Dio 3: Kombinovana oprema (EN 12668-3:2000, IDT) Non destructive testing - Characterization and verification of ultrasonic examination equipment - Part 3: Combined equipment (EN 12668-3:2000, IDT)

BAS EN 12679:2001, pr. Ispitivanje bez razaranja - Određivanje veličine industrijskih radiografskih izvora - Radiografska metoda (EN 12679:1999, IDT) Non-destructive testing - Determination of the size of industrial radiographic sources - Radiographic method (EN 12679:1999, IDT)

BAS EN 13018:2002, pr. Ispitivanje bez razaranja - Vizuelno ispitivanje - Opći principi (EN 13018:2001, IDT) Non destructive testing - Visual testing - General principles (EN 13018:2001, IDT)

172

Page 182: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

BAS EN 13068-1:2000, pr. Ispitivanje bez razaranja - Radioskopsko ispitivanje - Dio 1: Kvantitativno mjerenje osobina prikazivanja slike (EN 13068-1:1999, IDT) Non destructive testing - Radioskopic testing - Part 1: Ouantitative measurement of imaging properties (EN 13068-1:1999, IDT)

BAS EN 13068-2:2000, pr. Ispitivanje bez razaranja - Radioskopsko ispitivanje - Dio 2: Provjera dugotrajne stabilnosti uređaja za prikazivanje slike (EN 13068-2:1999, IDT) Non destructive testing - Radioskopic testing - Part 2: Check of long term stability of imaging devices (EN 13068-2:1999, IDT)

BAS EN 13068-3:2002, pr. Ispitivanje bez razaranja - Radioskopsko ispitivanje - Dio 3: Opći principi radioskopskog ispitivanja metalnih materijala rendgenskim i gama zračenjem (EN 13068-3: 2001, IDT) Non destructive testing - Radioscopic testing - Part 3 : General principles of radioscopic testing of metallic materials by x - and gamma rays (EN 13068-3: 2001, IDT)

BAS EN 13184:2002, pr. Ispitivanje bez razaranja - Ispitivanje curenja - Metoda promjene pritiska (EN 13184:2001, IDT) Non destructive testing - Leak testing - Pressure change method (EN 13184:2001, IDT)

BAS EN 13185:2002, pr. Ispitivanje bez razaranja - Ispitivanje curenja - Metoda pomoću indikatorskog plina (EN 13185:2001, IDT) Non destructive testing - Leak testing - Tracer gas method (EN 13185:2001, IDT)

BAS EN 13192:2003, pr. Ispitivanje bez razaranja - Ispitivanje curenja - Kalibracija referentnih curenja za plinove (EN 13192:2001, IDT) Non destructive testing - Leak testing - Calibration of reference leaks for gases (EN 13192:2001, IDT)

BAS EN 13477-1:2002, pr. Ispitivanje bez razaranja - Akustična emisija - Karakterizacija opreme - Dio 1: Opis opreme (EN 13477-1:2001, IDT) Non destructive testing - Acoustic emission - Equipment characterisation - Part 1: Equipment description (EN 13477-1:2001, IDT)

173

Page 183: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

BAS EN 13477-2:2002, pr. Ispitivanje bez razaranja - Akustična emisija - Karakterizacija opreme - Dio 2: Verifikacija radne karakteristike (EN 13477-2:2001, IDT) Non destructive testing - Acoustic amission - Equipment characterisation - Part 2: Verification of operating characteristic (EN 13477-2:2001, IDT)

BAS EN 13554/A1:2005, pr. Ispitivanje bez razaranja - Akustična emisija - Opći principi; Amandman 1 (EN 13554:2002/A1:2003, IDT) Non destructive testing - Acoustic emission - General principles; Amendment A1 (EN 13554:2002/A1:2003, IDT)

BAS EN 13554:2003, pr. Ispitivanje bez razaranja - Akustična emisija - Opći principi (EN 13554:2002, IDT) Non destructive testing - Acoustic emission - General principles (EN 13554:2002, IDT)

BAS EN 13625:2003, pr. Ispitivanje bez razaranja - Ispitivanje curenja - Uputstvo za izbor instrumentacije za mjerenje curenja plina (EN 13625:2001, IDT) Non destructive testing - Leak test - Guide to the selection of instrumentation for the measurement of gas leakage (EN 13625:2001, IDT)

BAS EN ISO 15548-1:2010, pr. Ispitivanje bez razaranja - Ispitivanje vrtložnim strujama – Karakteristike i verifikacija opreme – Dio 1: Karakteristike i verifikacija instrumenata Non destructive testing – Equipment for eddy current examination – Part 1: Instrument characteristics and verification (ISO 15548-1:2008) (EN ISO 15548-1:2008, IDT; ISO 15548-1:2008, IDT) Zamjenjuje: BAS EN 13860-1:2005

BAS EN ISO 15548-2:2010, pr. Ispitivanje bez razaranja - Ispitivanje vrtložnim strujama - Karakteristike i verifikacija opreme - Dio 2: Karakteristike i verifikacija sonde Non destructive testing - Eddy current examination- Equipement characteristic and verification - Part 2: Probe characteristics and verification (ISO 15548-2:2008, IDT) (EN ISO 15548-2:2008, IDT; ISO 15548-2:2008, IDT) Zamjenjuje: BAS EN 13860-1:2005

174

Page 184: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

BAS EN 14127:2005, pr.Ispitivanje bez razaranja - Mjerenje debljine ultrazvukom (EN 14127:2004 IDT) Non destructive testing -Ultrasonic tickness measurement (EN 14127:2004 IDT)

BAS EN 25580:2000, pr. Ispitivanje bez razaranja - Industrijski radiografski iluminatori - Minimalni zahtjevi (EN 25580:1992 IDT; ISO 5580:1985, IDT) Non destructive testing - Industrial radiographic illuminators - Minimum requirements (EN 25580:1992 IDT; ISO 5580:1985, IDT)

BAS EN ISO 3059:2003, pr. Ispitivanje bez razaranja - Ispitivanje penetrantima i ispitivanje magnetnim česticama - Uslovi gledanja (EN ISO 3059:2001 IDT; ISO 3059:2001, IDT) Non destructive testing - Penetrant testing and magnetic particle testing - Viewing conditions (EN ISO 3059:2001 IDT; ISO 3059:2001, IDT)

BAS EN ISO 3452-2:2001, pr. Ispitivanje bez razaranja - Ispitivanje penetrantima - Dio 2: Ispitivanje penetrantskih materijala (EN ISO 3452-2:2000 IDT; ISO 3452-2:2000, IDT) Non-destructive testing - Penetrant testing - Part 2: Testing of penetrant materials (EN ISO 3452-2:2000 IDT; ISO 3452-2:2000, IDT)

BAS EN ISO 3452-3:2001, pr. Ispitivanje bez razaranja - Ispitivanje penetrantima - Dio 3: Referentni ispitni blokovi (EN ISO 3452-3:2000 IDT; ISO 3452-3:1998, IDT) Non destructive testing - Penetrant testing - Part 3: Reference test blocks (EN ISO 3452-3:2000 IDT; ISO 3452-3:1998, IDT)

BAS EN ISO 3452-4:2001, pr. Ispitivanje bez razaranja - Ispitivanje penetrantima - Dio 4: Oprema (EN ISO 3452-4:2000 IDT; ISO 3452-4:1998, IDT) Non-destructive testing - Penetrant testing - Part 4: Equipment (EN ISO 3452-4:2000 IDT; ISO 3452-4:1998, IDT)

BAS EN ISO 3452-5:2010, pr. Ispitivanje bez razaranja - Ispitivanje penetrantima - Dio 5: Ispitivanje penetrantima na temperaturi višoj od 50°C (EN ISO 3452-5:2008 IDT; ISO 3452-5:2008, IDT) Non-destructive testing - Penetrant testing - Part 5: Penetrant testing at temperatures higher than 50 degrees C (ISO 3452-5:2008) (EN ISO 3452-5:2008, IDT; ISO 3452-5:2008, IDT)

175

Page 185: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

BAS EN ISO 3452-6:2010, pr. Ispitivanje bez razaranja - Ispitivanje penetrantima - Dio 6: Ispitivanje penetrantima na temperaturi nižoj od 10°C (EN ISO 3452-6:2008 IDT; ISO 3452-6:2008 IDT) Non-destructive testing - Penetrant testing - Part 6: Penetrant testing at temperatures lower than 10 degrees C (ISO 3452-6:2008) (EN ISO 3452-6:2008, IDT; ISO 3452-6:2008, IDT)

BAS EN ISO 9934-1/A1-:2005, pr. Ispitivanje bez razaranja - Ispitivanje magnetnim česticama - Dio 1: Opći principi; Amandman 1 (EN ISO 9934-1:2001/A1:2003 IDT; ISO 9934-1:2001/A1:2003 IDT) Non destructive testing -Magnetic particles testing - Part 1: General principles; Amendment A1 (EN ISO 9934-1:2001/A1:2003 IDT; ISO 9934-1:2001/A1:2003 IDT)

BAS EN ISO 9934-1:2003, pr. Ispitivanje bez razaranja - Ispitivanje magnetnim česticama - Dio 1: Opći principi (EN ISO 9934-1:2001 IDT; ISO 9934-1:2001 IDT) Non destructive testing - Magnetic particle testing - Part 1: General principles (EN ISO 9934-1:2001 IDT; ISO 9934-1:2001 IDT)

BAS EN ISO 9934-2:2003, pr. Ispitivanje bez razaranja - Ispitivanje magnetnim česticama - Dio2: Sredstva za detekciju (EN ISO 9934-2:2001 IDT; ISO 9934-2:2001 IDT) Non destructive testing - Magnetic particle testing - Part 2: Detection media (EN ISO 9934-2:2001 IDT; ISO 9934-2:2001 IDT)

BAS EN ISO 9934-3:2003, pr. Ispitivanje bez razaranja - Ispitivanje magnetnim česticama - Dio 3: Oprema (EN ISO 9934-3:2002 IDT; ISO 9934-3:2002 IDT) Non destructive testing - Magnetic particle testing - Part 3: Equipment (EN ISO 9934-3:2002 IDT; ISO 9934-3:2002 IDT)

BAS EN IS0 12706:2004, pr. Ispitivanje bez razaranja - Terminologija - Termini koji se koriste u ispitivanju penetrantima (EN ISO 12706:2000 IDT) Non-destructive testing - Terminology - Terms used in penetrant testing (EN ISO 12706:2000 IDT)

176

Page 186: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

BAS ENV 583-6:2001, pr. Ispitivanje bez razaranja - Ultrazvučno ispitivanje - Dio 6: Difrakciona tehnika vremena preleta kao metoda otkrivanja i određenja diskontinuiteta (ENV 583-6:2000 IDT) Non destructive testing - Ultrasonic examination - Part 6: Time-of- flight diffraction technique as a method for detection and sizing of discontinuities (ENV 583-6:2000 IDT)

BAS ASTM D 6667:2005, pr. Standardna metoda za određivanje ukupnog isparljivog sumpora u gasnim karbonhidrogenima i tečnim naftnim gasovima ultraviolentnom fluorescencijom (ASTM D 6667:2004 IDT) Standard Test Method for Determination of Total Volatile Sulfur in Gaseous Hydrocarbons and Liquefied Petroleum Gases by Ultraviolet Fluorescence (ASTM D 6667:2004 IDT)

BAS CR 13935:2002, pr. Ispitivanje bez razaranja - Model generičnog formata IBR podataka (CR 13935:2000 IDT) Non destructive testing - Generic NDE data format model (CR 13935:2000 IDT)

177

Page 187: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

LITERATURA

1. V. Krstelj: Ultrazvučna kontrola, Zagreb, Fakultet strojarstva i brodogradnje, 2003.

2. D. Markušić i V. Krstelj: Nerazorna ispitivanja površinskih slojeva, MATRIB ''99, Trogir, 1999.

3. M. Oruč: Metalografska i defektoskopska ispitivanja metala, (skripta), Mašinski fakultet Zenica, Univerzitet u Sarajevu, 1995.

4. B. Sladojević: Ispitivanje materijala ultrazvukom, Institut „Kirilo Savić“, Beograd, 1977.

5. I. Mamuzić: Ultrazvuk i njegova primjena u kontroli, (skripta), Željezara Sisak, 1969.

6. I. Mamuzić: Ispitivanje odljevaka bez razaranja, (skripta),Institut za metalurgiju Sisak, Sisak, 1970.

7. D.Zorić : Katedra za vazduhoplovna prevozna sredstva, Održana predavanja, Saobraćajni fakultet, Beograd, 1992-1994.

8. A. Akalović: Nerazorne metode ispitivanja materijala u industriji, Diplomski zadatak, Strojarski fakultet u Slavonskom Brodu, Sveučilište u Osijeku, 2008.

9. I. Jaruga, K. Ljubić, M. Živčić: Pogreške u zavarenim spojevima, Hrvatsko društvo za tehniku zavarivanja, Zagreb, 2000.

10. http://www.warensortiment.de/technische-daten/video-endoskop-pce-ve-110.htm

11. I. Vitez: Ispitivanja bez razaranja (defektoskopska ispitivanja), predavanja, Strojarski fakultet, Slavonski Brod, 2006.

12. http://www.hipp-endoskopservice.com/assets/images/industrie/starre-boroskope/spiegelrohr-boroskop/large.jpg

13. V. Krstelj: Vizualna kontrola, Hrvatsko društvo za kontrolu bez razaranja, Zagreb, 1998.

14. C.M. Vest: Holographic, Interferometry, Springer-Verlag, New York, 1980.

15. S. Ristić: Holografija i njena primjena u vizualizaciji strujanja, VGT br..6., 1989.

16. http://divk.inovacionicentar.rs/ivk/pdf/IVK1-007-2006-SR.pdf

17. S. Ristić: Holografska interferometrija i njena primjena u bezkontaktnim ispitivanjima, Integritet i vek konstrukcija, Vol.6, br. 1-2 (2006)

18. http://www.unze.ba/am/idk/3%20Ispitivanje%20penetrantima.pdf

19. V. Krstelj, A Lypolt: Penetrantska kontrola, Hrvatsko društvo za kontrolu bez razaranja, Zagreb, 2005.

20. G. Paul De Garmo, J. Temple Black, R.A, Kohser: Materials and Processer in Manufacturing, Macmilian Publishing Company, NewYork, 1984.

21. V. Krstelj: Magnetska kontrola, Hrvatsko društvo za kontrolu bez razaranja, Zagreb, 1999.

178

Page 188: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

22. http://www.ibr.rs/images/screens/Yokes_Minisamba_e.pdf (Technical Data Steet, 07.130 SYY, Mini Samba Yoke)

23. http://www.rgf.bg.ac.rs/predmet/RO/VI%20semestar/Tehnicka%20dijagnostika/Predavanja/13.TehDi.pdf

24. S. Ferušić, M.Kirić, A. Sirćo, S. Kuzmanović, R. Radić: Metode bez razaranja u ispitivanju materijala i zavarenih spojeva, Energoinvest, NIŠP „Oslobođenje“, Sarajevo, 1976.

25. http://www.unze.ba/am/idk/1%20Uvod%20u%20NDT.pdf

26. A.Despot, V. Radić: Defektoskopija (IV), DPS, šifra DPS/16, broj 009/4 MIZ, Zenica, 1979.

27. V. Krstelj: Radiografska kontrola, HD za kontrolu bez razaranja, Zagreb, 2000.

28. http://www.maturskiradovi.net/forum/Thread-evolucija-ct-ure%C4%91aja-kroz-generacije?highlight=kroz_generacije

29. http://www.stetoskop.info/Kompjuterizovana-tomografija-CT-Skener-507-c13-content.htm

30. I. Samardžić, Š. Klarić, B. Despotović, A. Kožul, V. Topić: Analiza tehnologičnosti zavarenih konstrukcija, Studentski digitalni udžbenik, Strojarski fakultet, Slavonski Brod, 2001.

31. Đ. Kovačević: Ultrazvuk i njegova primjena u industriji, Tehnička knjiga, Beograd, 1958.

32. S. Rešković: Ispitivanje materijala, Metalurški fakultet, Sveučilište u Zagrebu, 2009. www.scribd.com/doc/22051398/Predavanja

33. B. Bruder: Ispitivanje bez razaranja kao mogućnost za dijagnostiku oštećenja na mašinskim elementima i uređajima, defektoskopija materijala, YUKBR, Broj 21/22, 1987.

34. M. Oruč, N. Terzić: Ispitivanje temperature zagrijeva šipke od mjedi pri hladnom vučenju putem termovizije, VI naučno stručni simpozij s međunarodnim učešćem, MNM 2006, Zenica, 2006.

35. B. Milovanović: Ispitivanje termovizijskom kamerom, Građevinski fakultet, Sveučilište u Zagrebu, Dani pasivne kuće u Hrvatskoj, 12-14.11.2010.

36. http://www.portal.srbija.com/tehnika/infracrvene_tehnologije_termovizija/damika_trade/

37. Z. Lukačević: Zavarivanje, Strojarski fakultet, Slavonski Brod, 1998.

38. I. Juraga, K. Ljubić, M. Živčić: Pogreške u zavarenim spojevima, HD za tehniku zavarivanja, Zagreb, 2000.

39. BAS EN 462-1/2007

40. EN 24063/1992

41. EN26520/1991

179

Page 189: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

42. BAS EN 25817/2000

43. EN ISO 3452-2/2006

44. EN ISO 3452-3/1998

45. ISO 9712/2005

46. ISO 17024/2003

47. ISO 18436/2003

48. ISO 6520-1/2007

49. EN 25817/1992

180

Page 190: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

SADRŽAJ

PREDGOVOR UVOD ..................................................................................................................... 1 1. HISTORIJAT .............................................................................................. 2 2. GREŠKE U METALIMA ........................................................................... 4 2.1. Registracija grešaka..................................................................................... 4 2.2. Vrste grešaka ............................................................................................... 4 3. METODE ISPITIVANJA BEZ RAZARANJA .......................................... 8 3.1. Obučenost osoblja ..................................................................................... 11 3.2. Pouzdanost rezultata IBR-a ....................................................................... 13 4. VIZUELNA KONTROLA........................................................................ 16 4.1. Savremena vizuelna kontrola .................................................................... 17 5. ISPITIVANJE PENETRANTIMA ........................................................... 23 5.1. Opis metode............................................................................................... 29 5.2. Prednosti i nedostaci metode ..................................................................... 33 5.3. Područje upotrebe...................................................................................... 36 5.4. Standardi za ispitivanje penetrantima........................................................ 37 6. MAGNETNA ISPITIVANJA ................................................................... 39 6.1. Princip metode........................................................................................... 40 6.2. Metode magnetnih ispitivanja ................................................................... 42 6.3. Magnetni prah............................................................................................ 43 6.4. Magnetizacija ............................................................................................ 43 6.5. Oprema za ispitivanje ................................................................................ 48 6.6. Karakter grešaka koje se otkrivaju ........................................................... 51 7. ELEKTRIČNE METODE......................................................................... 57 7.1. Elektromagnetne metode – metoda vrtložnih struja.................................. 57 7.1.1. Osnovni principi metode ........................................................................... 60 7.2. Instrumenti za mjerenje ............................................................................. 62 7.3. Mjerenje debljine prevlaka i slojeva.......................................................... 64 7.4. Standardi.................................................................................................... 65

Page 191: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

8. RADIOGRAFSKA KONTROLA............................................................. 66 8.1. Radiografija ............................................................................................... 69 8.1.1. Princip metode........................................................................................... 71 8.1.2. Tehnike ispitivanja .................................................................................... 73 8.2. Radioskopija .............................................................................................. 78 8.3. Gamagrafija – Ispitivanje radioaktivnim izotopima.................................. 79 8.4. Neutronska radiografija ............................................................................. 84 8.5. Oprema za ispitivanje ................................................................................ 85 8.6. Ograničenja metode radiografije ............................................................... 88 9. ZVUČNE I ULTRAZVUČNE METODE ................................................ 89 9.1. Akustična emisija ...................................................................................... 89 9.2. Priroda ultrazvuka i princip metode .......................................................... 90 9.2.1. Princip metode........................................................................................... 92 9.3. Ultrazvučne metode ispitivanja nehomogenosti (grešaka) u materijalu.... 94 9.3.1. Metode prozvučavanja............................................................................... 96 9.3.2. Metoda rezonancije ................................................................................. 101 9.3.3. Impulsne - eho metode ............................................................................ 107 9.4. Oprema za ispitivanje .............................................................................. 111 9.4.1. Ultrazvučne sonde ................................................................................... 112 9.5. Način prezentacije ultrazvučnih impulsa................................................. 117 9.6. TOFD – tehnika....................................................................................... 119 10. TERMOGRAFIJA / TERMOVIZIJA ..................................................... 121 10.1. Standardi za termovizijska (termografska) ispitivanja ............................ 126 11. KONTROLA KVALITETA ZAVARENIH SPOJEVA......................... 127 11.1. Greške u zavarenim spojevima................................................................ 127 11.2. Prihvatljivost grešaka u zavarenom spoju ............................................... 128 11.3. Sljedivost kontrole zavarenog spoja........................................................ 130 11.4. Primjena KBR-a na zavarene spojeve ..................................................... 131 11.5. Ispitivanje zavarenih spojeva radiografskom kontrolom ........................ 132 11.6. Ispitivanje zavarenih spojeva UZ – kontrolom ...................................... 136 11.6.1. Provjera korijena zavara.......................................................................... 139 11.6.2. Izbor ugla sonde ...................................................................................... 142 11.6.3. Ispitivanje tijela zavara............................................................................ 143 11.6.4. Otkrivanje grešaka poprečnih na srednju os zavara ................................ 144 11.7. UZ kontrola X-zavara.............................................................................. 146 11.8. UZ kontrola T-zavara .............................................................................. 149 11.9. UZ kontrola zavara cijevnih prodora i priključaka ................................. 151 11.9.1. Kontrola uzdužno i spiralno zavarenih spojeva cijevi ............................ 152

Page 192: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

11.10. UZ ispitivanje zavarenih spojeva od austenitnih čelika .......................... 154 11.11. Ultrazvučna kontrola lijepljenih i zavarenih spojeva termoplastičnih materijala ................................................................................................. 157 11.12. Automatsko ispitivanje zavarenih spojeva............................................... 158 12. STANDARDI U OBLASTI ISPITIVANJA BEZ RAZARANJA.......... 161 LITERATURA.................................................................................................... 178

Page 193: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA
Page 194: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

Adresa izdavača

Fakultetska 3, Zenica

DTP

dr. Raza Sunulahpašić

Štampa

EUROCOPY Zenica

Tiraž

100 komada

Page 195: ISPITIVANJE METALNIH MATERIJALA II – DEFEKTOSKOPIJA

View publication statsView publication stats