Постоянный рост объемов НК объектов и оборудования, имеющих критические сроки эксплуатации, требует увеличения производительности и повышения качества контроля. В зависимости от объема контроля приходится выбирать между ручным и автоматизированным контролем.
Ручной ультразвуковой и вихретоковый контроль с применением дефектоскопов общего назначения имеет низкую производительность и подвержен значительному влиянию человеческого фактора. Кроме того, даже самый современный ручной дефектоскоп может зафиксировать и паспортизировать только обнаруженные дефекты и не в состоянии подтвердить качество проконтролированного объекта. Автоматизированные установки лишены этих недостатков. Однако они представляют собой специализированные стационарные системы и не могут быть применены там, где наряду с повышенным качеством и производительностью контроля требуются мобильность и универсальность, т. е. возможность контроля широкого класса объектов. Кроме того, далеко не каждое предприятие может позволить себе приобретение сверхдорогих установок автоматизированного НК.
Таким образом, назрела необходимость в создании прибора, который бы обеспечивал необходимую производительность и качество контроля, 100 %-ное документирование его результатов, оставаясь при этом мобильным и универсальным, способным работать как в цеховых, так и в полевых условиях. Такой прибор был бы незаменим при контроле изделий широкой номенклатуры, выпускаемых небольшими партиями; входного контроля материалов и изделий; ответственного оборудования, которое нельзя изъять из эксплуатации (например, трубопроводов) и других объектов.
Поэтому НПФ «Промприбор» взялась за создание дефектоскопа, удовлетворяющего следующим требованиям:
- высокие производительность и достоверность контроля;
- комплексный подход: контроль должен вестись различными типами датчиков в целях получения максимума информации о проконтролированном объекте;
- 100%-ное документирование всего процесса контроля;
- возможность создания баз данных и мониторинга технического состояния объектов;
- возможность быстрого перепрофилирования на контроль других изделий;
- возможность подключения внешних устройств;
- наличие большого высококонтрастного цветного дисплея с высоким разрешением, позволяющего отображать максимум информации при различных освещенности и угле наблюдения.
В процессе решения этой непростой задачи была сформулирована концепция дефектоскопа, построенного по модульному принципу. Основной частью электронного блока разработанного многоканального дефектоскопа ОКО-01 является центральный модуль, представляющий собой мощный промышленный компьютер. Его основное назначение:
- управление каналами контроля и внешними устройствами управления (сканерами, двигателями и т. п.);
- сбор данных контроля с каналов;
- обработка данных контроля и их сохранение на сменную флеш-карту;
- визуализация результатов контроля;
- обеспечение дружественного интерфейса пользователя.
Центральный модуль имеет возможность работы с двумя датчиками позиционирования. При необходимости к центральному модулю может быть подключен блок аналогового ввода/вывода, позволяющий работать с большим количеством датчиков позиционирования, исполнительными механизмами и другими внешними устройствами. К задней панели центрального модуля пристыковываются ультразвуковые и/или вихретоковые модули. Каждый такой модуль содержит либо 8 ультразвуковых, либо 2 вихретоковых канала. К одному центральному модулю на сегодняшний день могут быть подключены до 4 ультразвуковых/вихретоковых блоков, что превращает ОКО-01 в 32-канальную систему контроля.
Ультразвуковое исполнение прибора
Как отмечалось, каждый ультразвуковой модуль позволяет работать с 8 разными преобразователями. При этом могут быть реализованы совмещенная, раздельная и раздельно-совмещенная схемы подключения, а также работа с одно и двумерными антенными решетками; тем самым достигается всестороннее прозвучивание объекта контроля, повышается производительность и достоверность контроля. В каждом из каналов предусмотрена как аналоговая, так и цифровая фильтрация. Имеется возможность отображения недетектированного (RF) или детектированного сигнала, а также его огибающей.
Технические характеристики блоков обработки сигналов позволяют реализовать все современные алгоритмы работы с данными, такие как SAFT – синтез искусственной апертуры, служащий для получения очертаний дефекта, а также TOFD и «дельта-метод», служащий для определения размеров обнаруженных дефектов по разности времен прихода дифрагированных сигналов, а также других прогрессивных алгоритмов. Данные контроля представляются в виде B, C и D-сканов – ортогональных видов объекта контроля – спереди, сверху и сбоку с обозначенными на них обнаруженными дефектами.
Использование B-развертки заметно упрощает работу дефектоскописта – производительность поиска дефектов многократно увеличивается, а регистрация B-разверток позволяет получить объективный документ контроля (протокол) с полной информацией о проконтролированной детали (объекте контроля). Предоставление полного списка обнаруженных дефектов, их координат и параметров (условных и эквивалентных размеров, амплитуды и т. п.) в виде таблицы дефектов упрощает расшифровку результатов и выдачу заключения о качестве продукции или состоянии контролируемого объекта.
Путем создания специальных искательных систем или сканеров и соответствующего программного обеспечения для конкретного класса объектов контроля можно эффективно реализовывать технологии дефектоскопии широчайшего спектра продукции, оборудования и материалов, значительно снизить трудоемкость за счет одновременного прозвучивания нескольких зон объекта без переключения преобразователей и дополнительных настроек.
Примеры применений ультразвуковой версии «ОКО-01»
1. Входной контроль трубного и листового проката. Использование прибора в комплекте с соответствующими многоканальными сканерами позволит быстро проконтролировать значительный метраж приобретенного проката, выявить и задокументировать все дефекты, получить паспорт качества.
2. УЗК трубопроводов при монтаже и в эксплуатации. Контролю могут подвергаться как сварные швы, так и основной металл труб. Создание баз данных по результатам контроля позволит производить постоянное наблюдение за техническим состоянием трубопроводов, следить за развитием дефектов и производить своевременный ремонт критических участков.
3. Контроль и картографирование коррозии труб и листовых конструкций. Применение одновременно многих (до 32) каналов прозвучивания позволяет произвести быстрое 100 %-ное картографирование коррозионных поражений широкого класса объектов.
4. УЗК сварных швов цистерн, резервуаров и прочих листовых конструкций. На сегодняшний день разработано огромное количество схем и приемов контроля, методик и стандартов, датчиков и другого оборудования, служащих одной цели – УЗК сварных швов. Новый прибор, благодаря своей многоканальности и гибкости базового программного обеспечения, позволяет выбрать и использовать из этого арсенала то, что позволяет лучше всего решить каждую конкретную задачу контроля.
Контроль акустического контакта может проводиться по различным алгоритмам. Для увеличения достоверности контроля также контролируется скорость сканирования. Для обеспечения выявления дефектов различных форм и ориентаций могут применяться различные схемы прозвучивания, например:
- эхо-метод прямым, одно- и многократно отраженным лучом в разных направлениях;
- различные варианты схемы «тандем»;
- различные варианты схемы «дуэт»;
- всевозможные варианты зеркальнотеневого метода контроля.
Возможность полной автоматизации процесса контроля позволяет избежать субъективности результатов.
При использовании многоканального дефектоскопа ОКО-01 (в качестве основного звена механизированной системы) оператору необходимо лишь выбрать в меню тип сварного шва, установить сканер в его начало и нажать кнопку «Старт». По завершении контроля необходимо только снять сканер с изделия после его автоматической остановки в конце сварного шва.
Вихретоковое исполнение прибора
Дефектоскоп в вихретоковом исполнении предназначен для выявления поверхностных и подповерхностных трещин в оборудовании и продукции. Благодаря многоканальности и высокой скорости обработки сигналов его применение позволяет существенно повысить производительность и достоверность контроля.
Дефектоскопия методом вихревых токов стала одним из наиболее важных способов контроля, используемых в промышленности в настоящее время. Она может полностью интегрироваться в производственные линии независимо от того, используются низкие или высокие скорости, холодные или горячие металлы; предоставлять производителям металлопродукции мгновенную информацию о ее пригодности, позволяя вносить коррективы в технологический процесс с целью минимизации процента брака. Преимуществами вихретокового контроля являются:
- возможность работы по грубым и загрязненным поверхностям;
- возможность проведения контроля без контакта преобразователя с объектом контроля;
- отсутствие необходимости применения контактной жидкости;
- оперативность получения результатов контроля;
- высокая скорость сканирования (до 2,5 м/с при динамическом автоматизированном вихретоковом контроле);
- безвредность для здоровья;
- отсутствие влияния нагрева объекта на результаты контроля.
Многоканальный дефектоскоп ОКО-01 в вихретоковом исполнении обеспечивает представление информации в комплексной плоскости, что позволяет прекрасно селектировать дефекты и помехи как по амплитуде, так и по фазе сигнала. Он может оснащаться от одной до четырех вихретоковых плат. Каждая плата имеет два физических вихретоковых канала. Таким образом, один прибор может обеспечить 8 независимых вихретоковых тракта, каждый из которых может работать в многочастотном режиме (до четырех рабочих частот). Частоты регулируются в пределах от 0,1 до 1 МГц. Для каждого канала есть возможность установки сигнализации (до 4 рамок). При этом могут быть активными до 128 каналов сигнализации, которые можно объединять с помощью логических функций И, ИЛИ, НЕ. Решением проблемы возможности использования разнообразных датчиков с одним прибором является регулируемые усиление и напряжение возбуждения, что позволяет дефектоскопу работать почти со всеми вихретоковыми зондами, изготавливаемыми различными фирмами.
Для контроля материалов, имеющих локальные изменения электропроводности или магнитной проницаемости, особенно хорошо подходят дифференциальные фильтры верхних частот. Они позволяют сохранять воспроизведение сигнала на экране при сканировании объекта контроля. Наличие возможности создания смеси из двух вихретоковых каналов позволяет вычитать друг из друга данные, полученные на разных частотах, что позволяет улучшать соотношение сигнал/шум.
Автоматическое измерение позволит обеспечить оценку величины дефекта в реальном времени для каждой точки данных при просмотре сохраненного файла. Измерения основываются на значении фазы или напряжения в соответствии с выбранной для анализа кривой. Такая кривая обеспечивает сопоставление фазы или амплитуды напряжения с процентом утонения толщины стенки, с глубиной дефекта, с электропроводностью или с другими задаваемыми пользователем параметрами.
Таким образом, сегодня универсальный многоканальный дефектоскоп это:
- 100 % документирование результатов и условий контроля;
- детальный анализ и мониторинг технического состояния контролируемых изделий;
- выдача паспорта качества на объект контроля;
- решение проблемы узкой специализации. Гибкая структура программного обеспечения дефектоскопа позволяет приспособить его под каждую конкретную задачу контроля простой заменой флэш-карты с настройками на контроль нового спектра изделий;
- сочетание малых габаритов и веса (аналогичных массогабаритным показателям ручных приборов) и возможностей многоканальных установок;
- возможность совмещения вихретокового и ультразвукового модулей в одном приборе (для обеспечения комплексного производительного контроля).
Приглашаем к совместной работе по решению существующей проблемы обеспечения мобильности стационарных систем.
