Архив

Tag Archives: дефектоскопические истории

Прочитал поучительную историю про автоматизированный ультразвук и главного сварщика Толю – хорошую и поучительную.

Спойлер ниже:

Влияние сварки на результаты контроля, конечно, возможно. Другой вопрос что такие помехи никак не могут быть синфазны с импульсом возбуждения, а значит, должны как минимум, устраняться простым усреднением. А в системах с голографической, когерентной обработкой данных, таких как система АВГУР, эти помехи просто не будут складываться в фазе и, хотя и будут маячить на исходных А-сканах, но почти не помешают анализу готового изображения.

Мы же в свое время (в 2004-2005 г) столкнулись с другой проблемой: при контроле ПЭП на поперечных волнах углом ввода 60 градусов сварных швов главного циркуляционного трубопровода мы периодически видели на В-сканах (скан поперек сварного шва) сигналы очень похожие на дефекты, причем видимые при сканировании по достаточно большой апертуре. Амплитуда сигналов была довольно приличная.

Однако при обработке данных эти сигналы не фокусировались в изображение внутри сварного шва, что заставило нас заподозрить что это сигнал связан с какой-то помехой.

Расследование показало, что, по всей видимости, сигнал связан с тем, что на неровной поверхности, образующейся при удалении валика усиления, каким-то образом возникает поверхностная (релеевская) волна, которая, несмотря на наличие контактной жидкости на поверхности умудряется от чего-то отразиться. Одной из причин появления поверхностной волны может быть также то обстоятельство для для применения в системах с голографической обработкой применялись ПЭП с широкой диаграммной направленности, в которой мог возникнуть угол соответствующий релеевской волне.  Как отличить помеховый сигнал от реального сигнала от дефекта видна на рисунке ниже.

Screen Shot 2018-12-25 at 22.55.13.png

Для поверхностной волны зависимость времени прихода эхосигнала от положения ПЭП будет линейной, поскольку релеевская волна распространяется по поверхности, а вот для объемной волны,  с фронтом распространяющимся под углом зависимость представляет собой часть параболы.

Внимательный анализ данных позволил не допустить перебраковки сварных соединений. О том, как найти сварной шов, у которого удален валик усиления еще на заводе будет отдельная история.

 

 

 

 

 

 

 

 

Реклама

Мне посчастливилось быть соавтором Анатолия Константиновича Гурвича, признанного гуру ультразвукового контроля.

EA7800AA-5BBC-4F58-A1B7-E61BA7328844

Все началось на выставке NDT Russia 2008, на которой мы показывали нашу разработку “Система автоматизированной калибровки пьезоэлектрических преобразователей АВГУР 5.4”. Особенность этой системы состоит в том, что, выполнив единственное сканирование по поверхности полуцилиндрического или полусферического образца, система выполняет расчет  более чем десятка параметров пьезоэлектрического преобразователя, в том числе и угол ввода. В то время как применение обычной ручной методики измерения параметров требует применения нескольких образцов, приборов, занимает время и накладывает отпечаток субъективности оператора.

Анатолия Константиновича заинтересовала наша работа и он спросил меня — кто автор этой разработки. Без ложной скромности я сознался, что руководил проектом я.

“В таком случае, посвящаю вас в кандидаты в кандидаты” — сказал Анатолий Константинович в свойственной ему манере смеси иронии и серьезности. Я принял вызов и в 2010 году защитил кандидатскую диссертацию в ЦНИИТМАШ.

В 2011 году Анатолий Константинович предложил подготовить совместную статью “Сегодня двойка… завтра патент”, в которой он изложил анекдот о том, как на экзамене один персонаж плавал в понимании ультразвукового контроля и по ошибке сказал, что угол ввода измеряется на полуцилиндрическом образце СО-3, а не на отверстии с боковым сверлением в образце СО-2 и был отправлен домой с незданным экзаменом. А я в своей части статьи объяснил — каким образом все-таки можно угол ввода измерять на полуцилиндрическом образце. Метод действительно был запатентован.

К сожалению Анатолия Константиновича больше нет с нами, но я благодарен ему за то воодушевление, которое он придал мне своим благословением на написание кандидатской работы.

1487155591_1

Без истории нет будущего — книга А.Х. Вопилкина

 

Меня привлекает погружение в техническую жизнь общества и государства, эпохальные стройки и тому подобное через частную историю одного человека. В данном случае через книгу воспоминаний директора и владельца ООО «НПЦ «Эхо+» Вопилкина Алексея Харитоновича.

 

Действительно здесь чувствуется дыхание истории, рассказы о встречах со значимыми персонажами в министерстве среднего машиностроения, головных материаловедческих институтах, лидерами отрасли неразрушающего контроля.

 

Сам А.Х. так отзывается о своем учителе и руководителе И.Н. Ермолове «не разменивался на мелочи, строгий и принципиальный в науке, достаточно либерален и внимателен к людям. Потрясающий популяризатор — простыми доступными словами мог объяснить любую сложную теорию»

 

Алексей Харитонович в свою очередь умеет видеть лучшее в людях, абсолютно в его стиле помогать тем, с кем он работал раньше. Я думаю то, компания ЭХО+ прошла через множество кризисов и общественно-политических катаклизмов с честью — во многом объясняется именно доброжелательными отношениями как в коллективе, так и за его пределами.

 

В рассказах о людях поражает то, что они часто увлекались делом, требующим времени и аккуратности — работой руками типа авиа или  судомоделирования.

Я сам завидую людям, которые выбирают свое хобби и достигают в нем совершенства, а не хватают по верхам.

 

Большинство интересных историй на мой взгляд во второй части — о работе в ЦНИИТМАШ в 1960-х, 80-х.

 

Одна из дефектоскопических историй которые мне нравятся — о сварщике-изобретателе, который для ускорения сварки главных циркуляционных насосов для АЭС вываривал в корень шва прутки; история дошла до  Председателя совета министров СССР и разыскивать “доработанные” насосы в СССР и за рубежом отправили группу дефектоскопистов.

 

Словом при вдумчивом чтении можно увидеть много ярких моментов, в которых отразился дух эпохи. Рекомендую.

The customer has set a task to provide the AUT of the fusion line of two parts made from austenitic steel. The thickness of the part was about 150 mm. The obligatory conditions were:

• application of the phased array flaw detector already owned by the customer, the device had only 16 active channels for focusing.

• detection of a 1 mm FBH and measurement pf defects dimensions with high accuracy (~ 1 mm)

The task could be solved with the help of straight-beam probe, providing XY-scanning and SAFT-type coherent processing. For example of such approach see the paper.

However, in order to satisfy the customer’s requirements for the use of a phased arrays flaw detector, the following tricks were required:

— create the focal laws, simulating 15 transducers with different angles of incidence of the longitudinal wave;

0.jpeg

— the data acquired while scanning with a 0,4 mm step and processed to the coherent SAFT-type method;

0 (1).jpeg

— process all the data coherently and obtain an image with high resolution (on the image below — simple PA image for one position and PA+SAFT processed image);

0 (2)

— it was necessary to create a special algorithm for calibrating the parameters of the phased array operating in such an unusual mode, the calibration was performed at the SDH

The required sensitivity and measurement error was achieved.

There was one problem — the image of the FBH looked not round, but oval because of the lack of focusing in the plane perpendicular to the incidence plane. With the use of a straight beam probe with a round plate, this problem would not arise. In this case, the procedure had to include an additional scanning with phased array rotated by 90 °.

Ультразвуковые толщиномеры требуют указания скорости звука в объекте контроля при настройке по СОП.

1
В то же время, если ставится задача измерения скорости в объекте контроля (например для определения напряженно-деформированного состояния), то необходимо знать его толщину.

Что делать когда ни толщина ни скорость звука в объекте точно не известны, а их необходимо определить одновременно?

Решение может состоять в применении для сбора данных антенных решеток, работающих в режиме Full Matrux Capture (FMC) — перебор всех комбинаций излучатель-приемник. На первом этапе выполняется сбор данных. На втором этапе выполняется математическая обработка — с помощью алгоритма оптимизации вычисляются оптимальные значения толщины и скорости звука, которые соответствуют временным задержкам для экспериментально измеренных эхосигналов.

Таким образом в сущности решается задача минимизации методом наименьших квадратов по трем неизвестным (толщина, скорость звука продольной и поперечной волны) с заведомо избыточным количеством исходных данных (число комбинаций соответствует квадрату числа элементов в антенной решетке).

Достигнутая на образцах точность достигает 0,5 %.

При решении практических задач ультразвукового контроля нередко перед разработчиками возникают задачи, касалось бы не имеющие решения. Выходящие за пределы возможностей традиционно применяемых оборудования и методик. Желание решить задачу изящно требует научного поиска, который в ряде случаев приводит к неожиданному применению имеющегося дефектоскопа, образца, преобразователя.

 

Я сделаю ряд заметок под названием Дефектоскопические истории с тем чтобы поделиться интересными находками, наблюдениями.

При отладке системы, реализующий метод TOFD, столкнулись со странным явлением: при установке ПЭП на образец из стали 20 уровень шума по отношению к амплитуде головной волны был приемлем, но при установке на образец из стали для изготовления роторов амплитуда шума существенно возрастала. Мало того, помеховые импульсы не уменьшались при усреднении и появлялись до сигнала головной волны.

 

 

Сейчас даже странно об этом говорить, но мы не сразу догадались, что проблема в слишком большой частоте посылки импульса возбуждения, а поскольку затухание в роторной стали оказалось существенно ниже чем в стали 20, то сигналы объемной реверберации, связанные с предыдущей посылкой зондирующего импульса попадали в интересующую область.

 

Конечно, сразу возникла идея, что если требуется усреднение по нескольким реализациям, то следует добавить случайную задержку перед посылкой каждого импульса. Тогда все полезные сигналы будут складываться в фазе, а помеховые сигналы от предыдущих посылок будут то запаздывать, то отставать.

 

Исследования, проведенные на моделях показали что решение эффективно.

TOFD

 

Возникла мысль запатентовать идею, однако умные люди такой подход уже продумали… http://www.freepatent.ru/patents/2517774

 

Так что если стоит задача сохранить высокую частоту посылок зондирующего импульса и применять усреднение сигналов — стоит задуматья о том, чтобы к задержке между импульсами добавлялась случайная величина не менее чем ширина импульса.

Вот уже 10 лет с нами нет Игоря Николаевича Ермолова — ветерана и супермена ультразвукового контроля — доктора, профессора, учителя.ermolov

К сожалению мне мало довелось с ним пересечься в ЭХО+; я запомнил И.Н. как доброго и внимательного небожителя, знатока акустического тракта.

С момента прихода на работу моим главным справочником по ультразвуку стала третья книга энциклопедии «Неразрушающий контроль» под его редакцией, при подготовке к экзаменам на 1 и 2 уровень я, конечно, тоже пользовался его учебником.

Тема моей кандидатской диссертации была навеяна в том числе и статьей Игоря Николаевича «Основные характеристики пьезопреобразователей и их метрологическое обеспечение. – Дефектоскопия, 2003, № 4. сс. 6-10«, в которой предложено гармонизировать отечественный ГОСТ 23702-90 и аналогичный европейский EN 12668-2.

В свое время я писал о жанре дефектоскопических историй, введенных в обиход ИН и который искренне хотелось бы продолжить.

К 90-летию была выпущена книга воспоминаний Игоря Николаевича и воспоминаний о нем, я, в свою очередь, хотел бы отдать дань уважения в виде шуточных фактов о гуру ультразвука в духе фактов о Джеффе Дине:

  • Когда ИН брал в руки щуп, то карбиды в ужасе выпадали по границам зерен, а пьезоэффект проявляли даже арбузные корки.
  • ИН открыл методом пальпации существование джозефсоновского перехода.
  • В присутствии ИН затухание в аустенитной стали становилось отрицательным.
  • При выводе формулы акустического тракта ИН решил 20 из 23 проблем Гильберта.
  • ИН мог определить угол ввода даже по СО-3.
  • Зарубки в СОП обычно ИН делал пальцем.