В последние годы в различных отраслях промышленности стремительно набирает популярность относительно новая технология создания прочных неразъемных соединений — сварка трением с перемешиванием (СТП). Этот метод широко применяется за рубежом в таких сферах, как автомобилестроение, судостроение, производство железнодорожного транспорта и аэрокосмическая индустрия.
Компании мирового уровня, включая Boeing, Airbus и Thales Alenia Space, активно используют СТП для изготовления элементов авиакосмической техники, деталей космических аппаратов и конструктивных модулей Международной космической станции. Кроме того, данный метод сварки применяется при производстве цистерн для транспортировки жидкостей и газов, сосудов под давлением, а также корпусных элементов ракетно-космической техники. В связи с этим особое внимание уделяется разработке эффективных методов неразрушающего контроля, позволяющих выявлять возможные дефекты сварных соединений, выполненных этим способом.
Методы диагностики сварных швов
На сегодняшний день основными технологиями неразрушающего контроля сварных соединений являются:
Радиографический метод (рентген или гамма-лучи)
Ультразвуковая дефектоскопия
Однако радиографический контроль имеет серьезные ограничения. Он не позволяет точно определить глубину расположения дефекта без использования дорогостоящего рентгеновского томографа, который к тому же ограничен размерами тестируемых образцов. Это делает его малоэффективным для диагностики крупногабаритных изделий в условиях промышленного производства.
Оптимальным решением является ультразвуковой метод с применением фазированных антенных решеток (ФАР). В отличие от традиционной ультразвуковой дефектоскопии, этот метод использует не один, а целый массив датчиков, расположенных в ряд или в двумерной решетке. Это дает значительные преимущества:
- Фокусировка ультразвукового луча за счет управления фазами сигналов отдельных датчиков.
- Электронное сканирование без механического перемещения датчика
- Высокая точность определения пространственного положения дефектов
Ультразвуковой контроль с применением фазированных антенных решеток
Основной принцип ультразвуковой дефектоскопии заключается в том, что ультразвуковой сигнал, проходя через исследуемый материал, отражается от имеющихся дефектов, фиксируя их наличие и расположение. При классическом ультразвуковом контроле (УЗК) полученные данные представляются в А-скане — графическом отображении амплитуды отраженного сигнала.
Технология фазированной антенной решетки (ФАР) выводит этот процесс на новый уровень, представляя собой совокупность множества А-сканов, число которых зависит от количества пьезоэлементов в датчике. Эти данные затем преобразуются в S-скан, который позволяет получать детализированное изображение внутренней структуры материала, облегчая анализ и интерпретацию результатов.
Технология фазированной антенной решетки (ФАР) выводит этот процесс на новый уровень, представляя собой совокупность множества А-сканов, число которых зависит от количества пьезоэлементов в датчике. Эти данные затем преобразуются в S-скан, который позволяет получать детализированное изображение внутренней структуры материала, облегчая анализ и интерпретацию результатов.
Совместимость с традиционными стандартами
Метод ФАР не нарушает принятые нормы традиционного УЗК, так как он также основан на генерации и приеме ультразвуковых волн. Например, если стандарт требует контроля с использованием датчика с углом ввода 45°, то фазированная решетка может сгенерировать сигнал под нужным углом, а также подобрать оптимальные параметры без необходимости менять физическое положение датчика.
Ключевые преимущества метода ФАР
- Высокая визуализация дефектов – результаты контроля выводятся в виде наглядного изображения, упрощая анализ и повышая точность интерпретации.
- Широкий диапазон углов излучения – возможность изменять угол ввода сигнала значительно расширяет контролируемую зону и увеличивает скорость обследования.
- Эффективность при сложной геометрии объектов – метод позволяет адаптироваться к изделиям сложных форм, улучшая точность диагностики.
- Запись данных в режиме реального времени – возможность сохранения информации для последующего анализа и документации.
- Гибкость настройки – программное управление позволяет создавать, сохранять и применять различные режимы контроля, снижая вероятность ошибок оператора.
Принцип работы преобразователя фазированной решетки
Преобразователь ФАР представляет собой массив пьезоэлектрических элементов, объединенных в одном датчике. Управляемый генератор координирует их работу, формируя лучи с различными характеристиками. Полученные сигналы в режиме реального времени анализируются и представляются в виде амплитудных данных, аналогичных традиционному А-скану.
Благодаря программному управлению углом излучения, фазированный датчик охватывает значительную область материала без необходимости физического перемещения, что сокращает время контроля, снижает износ оборудования и устраняет необходимость в использовании нескольких преобразователей с разными углами ввода.
Таким образом, ультразвуковая дефектоскопия с фазированной антенной решеткой является современным, эффективным и универсальным методом контроля сварных соединений, обеспечивая высокую точность диагностики и удобство в эксплуатации.
Дефектоскопы с фазированными решетками (ФР) нашли широкое применение в ультразвуковом контроле (УЗК) различных изделий, преимущественно из углеродистых сталей, а также в отдельных случаях — из аустенитных и перлитных сталей. Современные многофункциональные дефектоскопы с использованием фазированных решеток уже используются даже для контроля рельсов. Применение ультразвуковой дефектоскопии с фазированными антенными решетками предусмотрено рядом ключевых нормативных документов, среди которых:
Эти стандарты подчеркивают важность и актуальность использования высокотехнологичных методов ультразвуковой дефектоскопии в различных отраслях, обеспечивая высокую точность и надежность контроля сварных соединений.
- СТО Газпром 15-1.3-004-2023 «Сварка и неразрушающий контроль сварных соединений. Неразрушающие методы контроля качества сварных соединений промысловых и магистральных трубопроводов».
- СТО Газпром 15-2.3-005-2023 «Сварка и неразрушающий контроль сварных соединений. Ультразвуковой контроль качества сварных соединений».
- РД-15.160.10-КТН-0016-23 «Магистральный трубопроводный транспорт нефти и нефтепродуктов. Неразрушающий контроль сварных соединений при строительстве и ремонте магистральных трубопроводов».
- ГОСТ Р 50.05.13-2019 «Система оценки соответствия в области использования атомной энергии. Ультразвуковой контроль сварных соединений с применением технологии фазированных решеток. Порядок проведения».
- ГОСТ ISO 13588-2022 «Неразрушающий контроль сварных соединений. Ультразвуковой контроль. Автоматизированный контроль ультразвуковым методом с применением фазированных решеток».
Эти стандарты подчеркивают важность и актуальность использования высокотехнологичных методов ультразвуковой дефектоскопии в различных отраслях, обеспечивая высокую точность и надежность контроля сварных соединений.
В заключение, ультразвуковое дефектоскопирование с использованием современных технологий, таких как фазированные решетки, представляет собой надежный и эффективный метод контроля качества сварных соединений и других материалов. Этот метод продолжает активно развиваться и используется в различных отраслях, таких как энергетика, машиностроение, нефтегазовая и атомная промышленности, обеспечивая высокую точность диагностики и предотвращение потенциальных дефектов.
Если вам необходимы услуги по ультразвуковому дефектоскопированию, компания БЦБТ станет вашим надежным партнером. Мы предлагаем передовые решения, высококвалифицированных специалистов и современное оборудование, что позволяет проводить ультразвуковой контроль с максимальной эффективностью. Выбирая нас, вы можете быть уверены в высоком качестве услуг, точности диагностики и надежности полученных результатов.
Если вам необходимы услуги по ультразвуковому дефектоскопированию, компания БЦБТ станет вашим надежным партнером. Мы предлагаем передовые решения, высококвалифицированных специалистов и современное оборудование, что позволяет проводить ультразвуковой контроль с максимальной эффективностью. Выбирая нас, вы можете быть уверены в высоком качестве услуг, точности диагностики и надежности полученных результатов.
