Click here to load reader

Radiografsko ispitivanje

  • View
    237

  • Download
    1

Embed Size (px)

Text of Radiografsko ispitivanje

  • 1

    Radiografske,magnetne, akustine metode

    v.as.mr. Samir [email protected]

    Radiografsko ispitivanjeOpis metodePodruja upotrebeOgranienja metodeIzvori zraenjaKonverzija slikePenetrametriNeutronska radiografijaDigitalna radiografijaPrimjeri primjene

  • 2

    Radiografsko ispitivanjeRadiologija: metode ispitivanja materijala zasnovane na diferencijalnoj apsorpciji penetrirajueg zraenjaUsljed razlika u gustoi, debljini ili u karakteristikama upijanja, razliiti dijelovi apsorbuju razliite koliine penetrirajueg zraenjaIspitivanje se vri posmatranjem tih razlika

    Radiografsko ispitivanjeRadiografija: specifine radioloke metode koje ostavljaju trajnu sliku na filmu (konvencionalna radiografija) ili na papiru (xeroradiografija)Radioskopija: radiografija bez filma ili papira (def. ASTM American Society of Testing and Materials)Radioskopija obuhvaa i digitalnu radiografiju, kod koje se zraenje pretvara u optiki ili elektronski signal

  • 3

    Radiografsko ispitivanjeOsnovna prednost radioskopije je mogunost manipulacije objektom koji se ispituje (poloaj greke)CT (Computed Tomography) je radioloka tehnika koja koristi niz poprenih presjeka umjesto ravne projekcije, ime se dobije bolji uvid u 3D poloaj greakaKod radiologije se veina tehnika zasniva na x-zracima ili -zracima

    Podruja upotrebeRadiografija se koristi za otkrivanje karakteristika komponente ili sklopa koji se razlikuju po debljini ili fizikoj gustoi od okolnog materijalaVelike razlike se lake uoavaju Mogu se otkriti samo one karakteristike koje imaju dovoljnu debljinu u smjeru paralelnom zraciSposobnost otkrivanja greaka zavisi od orijentacije ispitivanog objekta

  • 4

    Podruja upotrebeDiskontinuiteti (ukljuci, upljine) koje imaju dovoljnu debljinu u svim pravcima, mogu se otkriti ako su dovoljno veliki u odnosu na ukupnu debljinuGeneralno, moe se otkriti diskontinuitet ija se apsorpcija zraka razlikuje za 1% od apsorpcije okolnog materijala

    Podruja upotrebeIako nisu ograniene na unutranje greke, i ultrazvuk i radiografija se uglavnom koriste za otkrivanje greaka duboko u materijaluRadiografija je posebno djelotvorna kad greke nisu ravninskePrednosti radiografije:

    Otkrivanje unutranjih greakaOtkrivanje razlika u sastavuTrajno snimanje ispitanih podataka

  • 5

    Podruja upotrebeOdlivci, zavareni spojevi, posebno kad ne smije biti unutranjih greakaDebelostjeni odlivci i zavarene konstrukcije za parne maine (kotlovi, komponente i sklopovi turbina) i druge maine visokog pritiskaOtkivci i slini mainski sklopovi Poluprovodniki elektronski ureajiPlastificirane komponente

    Podruja upotrebeIspitivanje pukotina, puknutih ica, prisustvo stranih tijela, elementi koji nisu na pravom mjestu ili poloajuRadiografija sa velikim fokusiranjem se koristi za ispitivanje mikroelektronike (greke 0,025 mm)Ispitivanje kompozitnih materijala, gdje se osjetljivost poveava koritenjem zraenja visokog intenziteta a male energije

  • 6

    Podruja upotrebeOsjetljivost radiografije sa x-zrakama i -zrakama na razliite vrste greaka zavisi od niza faktora:

    vrsta materijala (lagani metali imaju mali atomski broj, teki metali visok atomski broj)vrsta grekeoblik proizvoda

    Radiografija se ne moe koristiti kod materijala jako male ili jako velike gustoe (neutronska radiografija)

    Ogranienja metodeU poreenju s drugim NDT metodama, radiografija je skupa, posebno ako se radi o stacionarnim ureajima sa filmomTerensko ispitivanje moe trajati dugo, jer je potrebno due vrijeme za ekspoziciju filma kod debelih stjenkiIzvori zraenja moraju biti malog intenziteta radi zatite osoblja

  • 7

    Ogranienja metodePrenosiva radiografska oprema emituje x-zraenje relativno niske energije (300 keV) to omoguuje prodiranje u elik dubine do 75 mmNeke vrste greaka se ne mogu otkriti radiografijom: mikroporoznost, ukljuci u vuenom materijalu, uske pukotine koje nisu paralelne zrakamaZraenje je opasno za ovjeka jer x i zrake ubijaju elije

    Principi radiografijeTri osnovna elementa radiografije: izvor zraenja, objekat koji se ispituje i materijal koji registruje sliku (sjene diskontinuiteta)

  • 8

    Izvori zraenjaKoriste se 2 vrste zraenja: x-zrake i -zrakeSamo x-zrake i -zrake mogu prodirati kroz neprovidne materijale, zahvaljujui visokoj energiji i kratkim talasnim duinama

    Izvori zraenjax-zrake i -zrake se ne razlikuju fiziki (po talasnim duinama), nego samo u nainu na koji nastajux-zrake nastaju iz meudejstva snopa elektrona koji se brzo kree i atoma vrstog materijala-zrake se emituju tokom radioaktivnog raspada nestabilnog atomskog jezgra

  • 9

    Izvori zraenjaKoliina izlaganja x i -zrakama se mjeri u Rendgenima (R), gdje je 1 R koliina izlaganja zraenju koja proizvodi jednu elektrostatiku jedinicu (3.3356410-10 C) naboja iz 1.293 mg zrakaIntenzitet zraenja se mjeri u R po jedinici vremenaSpektar zraenja se esto izraava energijom fotona (eV)

    Izvori zraenja1 eV je energija emitovana jednom elektronu potencijalom od 1 V

  • 10

    Izvori zraenjaIzvor x-zraka je prikazan na slici Vlakno (filament) se izloi struji od nekoliko amperaLijevak fokusira snop elektrona na fokalnu takuTungsten ima visoku taku topljenja

    Izvori zraenjaIzvor -zraka je prikazan na slici

  • 11

    Konverzija slikePretvaranje zraenja u formu pogodnu za dalju obraduPored konverzije, koriste se filtriranje i pojaanje kontrasta (intenzifikacija)Medij za snimanje moe biti film, fluorescentni ekran ili neki drugi medij koji zraenje pretvara u vidljivu svjetlostKvalitet slike su odreeni kontrastom i rezolucijom slike

    Konverzija slikeKontrast slike i nedostatak otrine su meusobno povezani

  • 12

    Konverzija slikeGeometrijski principi formiranja sjeneIzvor treba biti mali, to daljiFilm treba biti blizu objektaRavni objekta i filma trebaju biti paralelne

    Konverzija slike

  • 13

    Konverzija slikeIntenzitet zraenja opada sa kvadratom udaljenosti od izvoraIsti zakon vai za svjetlost, x i zrake

    PenetrametriZa provjeru tanosti radiografa koristi se standardni komad za testiranjePenetrametar (USA) ili Image Quality Indicator (IQI) u EvropiIQI se pravi od istog materijala kao i objekat koji se ispituje i ima jednostavan geometrijski oblikSlika penetrametra na radiografskom snimku je trajni dokaz da je ispitivanje izvreno pravilno

  • 14

    Penetrametri

    Neutronska radiografijaKoristi diferencijalnu apsorpciju neutrona umjesto elektromagnetskog zraenjaNeutroni bolje prodiru kroz metalne materijalePlastinidijelovi sebolje videnego kodx-zraka

  • 15

    FluoroskopijaUmjesto snimanja na film, x-zrake se projektuju na fluorescentni ekranManja cijena i osjetljivostNema trajnog traga

    Digitalna radiografijaSlika se formira skeniranjem linearnim nizom diskretnih detektora du objektaKoriste se CCD senzori, Flat-panel detektori, TFT paneli

  • 16

    Digitalna radiografijaCCD (Charge Coupled Device) senzori su jeftini, ali imaju niz nedostatakaZahtijevaju optiku konverziju, jer je projektovana slika znatno vea od senzoraJavlja se termalni um, usljed zagrijavanja CCD senzora

    Digitalna radiografijaFlat-panel radiografski detektori x-zraka se mogu podijeliti na:direktne, kod kojih se x-zrake diektno pretvaraju u elektrini napon iindirektne, kod kojih se x-zrake prvo pretvore u vidljivu svjetlost (scintilatorom - cezij jodid ili gadolinijum oksisulfid)

  • 17

    Digitalna radiografija

    Primjeri primjene

    Radiografija dugih zavara "u pokretu"Moe se pratiti jedan zavar ili vie zavara, upotrebom ipkaste cijevi sa kolimatorima u obliku diska

  • 18

    Primjeri primjeneRotaciona radiografija za ispitivanje okruglih uzorakaFilm sa slojem olova se nalijepi oko uzorkaRotacija mora biti jednolika

    Primjeri primjeneTomografija je posebna vrsta radiografije kod koje je slika samo jednog sloja otra, dok su drugi slojevi zamueni

  • 19

    Primjeri primjeneDemonstracija razlike izmeu tomografije i obine radiografije

    Primjeri primjeneStereoradiografija se koristi za odreivanje dubine defekta

  • 20

    Primjeri primjeneMjerenje debljine stjenke radiografijom

    Primjeri primjene

  • 21

    Primjeri primjene

    Primjeri primjene

  • 22

    Metoda magnetnih esticaPrednosti i ogranienja metodeMagnetno poljeMetode generisanja magnetnog poljaMagnetne estice i tene suspenzijePrimjeri upotrebeUticajni faktori

    Prednosti i ogranienja metodeMetoda za lociranje povrinskih i unutranjih diskontinuiteta u feromagnetnim materijalimaKad se objekat ispitivanja izloi dejstvu magnetnog polja, na mjestima magnetnih diskontinuiteta se formiraju defekti poljaIndikator defekta je nakupljanje feromagnetnih estica koje su nanesene na ispitivanu povrinu

  • 23

    Prednosti i ogranienja metodeMagnetne estice se nanose na ispitivanu povrinu u suhom stanju, ili u suspenziji (voda ili ulje)Materijali koji nisu magnetini se ne mogu ispitivati ovom metodom: legure aluminija, magnezija, bakra, titana, austenitni nerajui elici

    Prednosti i ogranienja metodeGlavno podruje primjene ove metode je kod ispitivanja poluproizvoda: metalne ipke i gredice, limovi, otkivci i liveni komadiOva metoda se koristi i kod preventivnog odravanja: vratila, okvira, nosaa, zamajaca, kuka, lopatica turbina i sl.

  • 24

    Prednosti i ogranienja metodeDobro otkriva male i plitke povrinske pukotine, ali i greke ispod povrine koje nisu na velikoj dubiniAko je greka fina, otra i blizu povrine (npr. nemetalni ukljuak), ova metoda e je otkritiAko je greka na veoj dubini, indikacija e biti manje uoljiva

    Prednosti i ogranienja metodeIndikacije se javljaju direktno na ispitivanoj povrini i reflektuju se kao slike stvarnog oblika grekePraktino nema ogranienja u veliini ili obliku ispitivanih objekataNije potrebno prethodno ienjeMogue je otkriti ak i pukotine koje su ispunjene drugim materijalom

  • 25

    Ogranienja metodeMoe se koristiti samo na feromagnetnim materijalimaMagnetno polje mora biti u smjeru koji sijee glavnu ravan grekeesto je potrebna naknadna demagnetizacijaPotrebno je ienje radi uklanjanja magnetnih esticaZa velike proizvode su potrebne jake struje

    Ogranienja metodeTreba voditi rauna o lokalnom zagrijavanju ili spaljivanju gotovih proizvoda ili povrina na takama elektrinog kontaktaPotrebno je iskustvo za interpretaciju indikacija

  • 26

    Magnetno poljeMagnetne estice se nakupljaju oko vazdunog depa (diskontinuitet)

    Smjer magnetnog poljaDa bi pukotine na objektu koji se ispituje dale indikaciju nakupljanjem magnetnih estica, silnice polja trebaju biti okomite na smjer pukotine

  • 27

    Generisanje magnetnog poljaKontinuirana metoda: estice se nanose kad struja za magnetiziranje ve teeRezidualna metoda: estice se nanose kad se struja iskljuiRezidualna metoda s emoe korstiti samo kod materijala dovoljne retencije (materijali vee tvrdoe)

    Generisanje magnetnog poljaZa magnetiziranje se mogu koristiti i istosmjerna (DC) i izmjenina (AC) strujaDC struja generie polje koje prodire kroz presjek objektaAC struja generie polje koncentrisano na povrini objektaNapon se smanjuje transformatorom; struja ima jainu nekoliko stotina (DC) odnosno hiljada ampera (AC)

  • 28

    Generisanje magnetnog polja

    Generisanje magnetnog poljaTamo gdje nije mogue (ili je opasno) obezbijediti izvor napajanja, koristi se permanentni magnetNedostaci:

    Vea masa se ne moe magnetizirati dovoljno za pojavu indikacijaFluks se ne moe variratiTeko se odvaja od objektaestice se nakupljaju na magnetu

  • 29

    Generisanje magnetnog polja

    Magnetne estice i suspenzijeMagnetne estice se klasifikuju po mediju u kojem se nalazeMedij moe biti zrak ili tenostestice se izrauju od bilo kojeg feromagnetnog materijala niske retencije i visoke magnetne permeabilnostiestice u tenosti mogu biti puno sitnije, ime se poveava osjetljivost za otkrivanje sitnih greaka

  • 30

    Magnetne estice i suspenzijeMagnetne estice mogu biti obojene, radi kontrasta i lakeg uoavanjaMogu biti i flurescentna, tako da se posmatraju pod UV lampomTenost za nanoenje estica moe biti ulje (laki destilat petroleja) ili voda sa dodacima protiv ranja, stvaranja pjene, za bolje kvaenje i za bolju disperziju

    Primjeri upotrebeSuhe estice crne boje za indikaciju greke na odlivku

  • 31

    Primjeri upotrebeDefekti otkriveni magnetnim esticama u vodenom rastvoru

    Primjeri upotrebeMikropukotine na lopatici kompresora otkrivene magnetnim esticama u vodenom rastvoru

  • 32

    Primjeri upotrebeZupanik prenika 50 mm izloen magnetnim esticama u vodenom rastvoru koje pokazuju pukotine 0,25 x 0,1 mm

    Primjeri upotrebeDefekti na propeleru otkriveni magnetnim esticama u vodenom rastvoru

  • 33

    Primjeri upotrebeOdlivak pod UV lampom pokazuje jaku magnetnu indikaciju

    Primjeri upotrebeSpiralne pukotine otkrivene pod UV lampom

  • 34

    Primjeri upotrebePukotine otkrivene pod UV lampom

    Primjeri upotrebePukotina otkrivena pod UV lampom

  • 35

    Primjeri upotrebe

    Primjeri upotrebe

  • 36

    Uticajni faktoriKod uspostavljanja proedure za ispitivanje magnetnim esticama treba uzeti u obzir:

    Vrstu struje (AC ili DC)Vrstu magnetnih esticaMetod magnetiziranja (rezidualni ili kontinuirani)Smjer magnetiziranjaJainu struje (zavisno od tvrdoe materijala i veliine defekta)Opremu

    Ispitivanje akustinom emisijomOpis metodePodruje primjenePropagacija zvunih talasaSenzori i pojaalaInstrumentiPrimjeri primjene

  • 37

    Ispitivanje akustinom emisijomvrsti materijali, kad su izloeni naprezanju, emituju (ultra)zvune signale koji upozoravaju na greke

    Ispitivanje akustinom emisijomAcoustic Emission (AE) methodPri plastinoj deformaciji, dislokacije se kreu kroz kristalnu strukturu proizvodei pri tom akustine signale male amplitudeAE test se koristi za otkrivanje, lociranje, identifikaciju i prikaz greaka u trenutku njihovog nastankaTestiranje se ne moe ponavljati

  • 38

    Ispitivanje akustinom emisijomZa razliku od AE, ultrazvuna metoda otkriva greke nakon njihovog nastankaEmitovani signal: 20 kHz 1 MHzSignal zavisi od:

    iznenadne preraspodjele naprezanja koja izaziva naponske talasediskontinuieta u materijalu koji se ispitujevremena (prati dinamiko ponaanje materijala)

    Podruje primjeneOtkrivanje pukotina u strukturama (avionska krila, cijevi, tampane ploice, industrijski rezervoari)Deformacije i propagacija pukotina u cijevima, posudama pod pritiskom, zavarenim spojevimaIsticanje fluida iz ventila, oteenja leajeva pumpi, motora i kompresora, ispitivanje takastih zavara,...

  • 39

    Podruje primjeneAkustina emisija:

    Otkriva pokrete defekataZahtijeva naprezanjeSvako optereenje je jedinstvenoZavisi vie od materijala, manje od geometrijeDovoljan pristup samo za senzor

    Druge NDT metode:Otkrivaju geometrijski oblik defekataNe zahtijevaju naprezanjeIspitivanje je direktno ponovljivoZavisi manje od materijala, vie od geometrijePotreban pristup cijeloj strukturi

    Podruje primjeneOsnovna prednost: ispita se cijela struktura sa jednom operacijom naprezanjaDovoljno je spojiti niz senzora (na udaljenosti 1-6 metara)Pogodno za velike struktureObino se AE koristi za otkrivanje problematinih podruja, a zatim se druge NDT metode koriste za preciznije ispitivanje defekata

  • 40

    Podruje primjeneObino se na strukturu stavi vie ultrazvunih mikrofona, a zatim se zvuk analizira raunaromZvuk nastaje:

    trenjemkorozijompukotinamafaznim promjenamaturbulencijama

    Podruje primjeneProcesni monitoring zavarivanjaOtkrivanje troenja alata kod automatski voenog rezanjaOtkrivanje habanja i manjka podmazivanja rotirajue opremeOtkrivanje olabavljenih dijelovaPraenje curenja, kavitacije, tokaPraenje hemijskih reakcija (korozija, fazni prelazi i transformacije)

  • 41

    Propagacija zvunih talasaPrimitivni talas koji nastaje na izvoru AE je prikazan na sljedeoj slici:Talas pomjeranja je step funkcija kojaodgovara permanentnojpromjeni na izvoruTalas brzine i naponaje pulsni

    Propagacija zvunih talasaPrincip rada je slian seizmografu: defekt se ponaa kao mikroskopski epicentar potresaZvuni talasi se na povrini kreu u koncentrinim krugovimaLokacija defekta se izraunava

  • 42

    Propagacija zvunih talasaMjerni lanac za AE se sastoji od:

    Objekta ispitivanja i izvora naprezanjaPropagacije talasa od izvora do senzoraSenzora koji pretvaraju talas u el. signalOpreme za prikupljanje podatakaOpreme za prikaz rezultataSoftvera za analizu

    Propagacija zvunih talasaU osnovi, postoje dvije vrste signala:

    Tranzijentni signal (burst)

    Kontinuirani signal

  • 43

    Propagacija zvunih talasaStotine ili hiljade burst signala se snime za statistiku obradu.Potrebno je odrediti najvanije parametre svakog talasa da bi se razdvojili rezultati normalne i defektne struktureKoriste se: vrijeme dolaska signala, amplituda pikova, vrijeme porasta signala, trajanje, broj oscilacija, energija, RMS kontinuiranog uma

    Propagacija zvunih talasavrijeme dolaska signala (arrival time)amplituda pikova (peak amplitude)vrijeme porasta signala (rise time)trajanje (duration)broj oscilacija (treshold crossings)energija (MARSE)RMS: Root Mean Square

  • 44

    Mjerni lanac

    Senzori i pojaalaPiezoelektrini senzori pretvaraju mehanike talase u elektrine AE signaleOsjetljiviji su od kapacitivnih, elektrodinamikih i laserskih (optikih) senzora

  • 45

    Senzori i pojaalaU veini sluajeva koriste se rezonatni senzori koji su jeftiniji i osjetljiviji od drugih vrsta senzoraTi senzori imaju jednu ili vie preferiranih frekvencija, zavisno od oblika i veliine kristalaZa razliite testove, koriste se razliite frekvencije: npr. 150-300 kHz za metalne posudeum je obino frekvencije < 100 kHz

    Senzori i pojaalaZa ispitivanje dna rezervoara koriste se senzori od 25 kHz jer signal mora da putuje dueSenzori esto imaju i ugraena pretpojaala, a spajaju se magnetnim putemOsjetljivost piezoelektrinih senzora moe biti do 1000 V/mm; pomjeranje od 1 pm generie signal od 100 mV; um generie 10 mV.

  • 46

    Senzori i pojaalaPretpojaalo moe biti vanjsko ili ugraeno u senzorPojaava signal i prenosi ga od senzora do AE sistemaNeka pretpojaala imaju frekventne filtere za odvajanje uma

    InstrumentiOtkrivanje signala se vri brojanjem prelaza signala preko unaprijed zadatog nivoa

  • 47

    InstrumentiSavremeni instrumenti obino imaju vie kanala za istovremeno praenje i obradu signala sa niza senzora

    InstrumentiZadaci PC raunara u mjernom AE sistemu:

    Prikupljanje i pohranjivanje podatakaOnline i offline analizaFiltriranjeProraun lokacijaStatistikaPrikaz rezultata (numeriki i grafiki)Test sistemskog hardvera Autokalibracija

  • 48

    AutokalibracijaJedan kanal se koristi za emitovanje elektrinog impulsa na senzor.Nakon 3 testa, sljedei senzor postaje emiter signala, a ostali senzori vre mjerenje

    Prikaz rezultataHistory plot prikaz cijelog toka signala od poetka do krajaDistribution function statistike osobine signala, kumulativna ili diferencijalna distribucija

    Channel plot distribucija signala po kanalima

  • 49

    Prikaz rezultataLocation display prikaz poloaja izvora AEPoint plot takasti prikaz korelacije izmeu razliitih AE parametaraDiagnostic plot pokazuje vanost AE indikacija za razne dijelove strukture

    Prikaz rezultataRazliite tehnike se koriste da bi se od rezultata sa vie senzora dobila lokacija defekta

  • 50

    Primjeri primjeneMetalne posude pod pritiskom, cjevovodi, reaktori i sl.NDT komponenti i struktura izloenih jakom mehanikom narezanju, napravljenih od vlaknima armirane plastike ili od kompozitaIspitivanje osobina materijala i ponaanja prilikom lomaKontrola kvaliteta procesa zavarivanja metala, suenja drveta, peenja keramike

    Primjeri primjeneTestovi na curenje u realnom vremenu, od malih ventila do rezervoara prenika 100 mGeoloka i mikroseizmika istraivanjaOtkrivanje i lociranje parcijalnih proboja visoke voltae kod velikih transformatoraMostovi i autoceste

  • 51

    Primjeri primjene