Современные методы неразрушающего контроля Август 2004 г.

1. Приложение VIII Оценка трубных сварных швовпутем использованияOmniScan идвумерной (плоской) фазированной решетки датчиковых элементов Современные методы неразрушающего контроля Август 2004 г.

2. Содержание • Введение • Система с зондом на основе фазированных датчиковых элементов для контроля трубных сварных швов • Фазированная решетка OmniScan • Программа расчетов Zetec Advanced PA Calculator • Ручное устройство сканирования для проверки труб • Приспособленные к потребностям заказчиков зонды с использованием двумерных решеток • Процедура контроля • Приложение VIII Оценка трубных сварных швов • Заключение • Список литературы

3. ВведениеПриложение VIII Оценка трубных сварных швов • convolution • Институт EPRIпровел оценку полностью автоматизированной процедуры ультразвукового контроля с помощью зонда на основе фазированной решетки для контроля трубных сварных швов из материалов с аустенитной структурой и ферромагнитных материалов: обеспечиваются хорошие характеристики дефектоскопии, существенно снижается время контроля, однако и такой контроль связан с использованием дорогостоящего контрольного оборудования • Компания ZETEC предлагает процедуру ручного ультразвукового контроля с помощью зонда на основе фазированной решетки с использованием датчика положения для контроля трубных сварных швов из материалов с аустенитной структурой и ферромагнитных материалов : обеспечиваются хорошие характеристики дефектоскопии, существенно снижается время контроля, а также существенно снижается и стоимость контрольного оборудования

4. Система с зондом на основе фазированных датчиковых элементов для контроля трубных сварных швов КОМПАНИЯ ZETEC ПРЕДЛАГАЕТ ПОЛНОЕ РЕШЕНИЕ : • Систему OmniScan PA, 16P-16R : уже имеющуюся аппаратуру • Zetec Advanced PA Calculator : уже имеющиеся программные средства • TomoView 2.2 для анализа данных : уже имеющиеся программные средства • Ручное сканирующее устройство для проверки труб MPS (Manual Pipe Scanner) • Зонды с двухмерными (плоскими) (2D) фазированными решетками элементов и клинья: конструкция приспосабливается к потребностям заказчиков • Процедуру контроля (разработана при сотрудничестве с EPRI)

5. Система с зондом на основе фазированных решеток датчиковых элементов для контроля трубных сварных швовOmniScan PA 16P-16R • Портативная, работающая от аккумуляторной батареи система с использованием датчика на основе фазированных решеток: • Масса 8,8 фунтов (4 кг), включая одну батарею • Размеры: 8”×11”×4” (20,3 x 27,9 x 11,4 см) • Наличие входов для подвода кодированных сигналов от датчика положения • Непрерывная работа от аккумуляторной батареи в течение 6 … 8 часов • Исключительно прочный, брызгостойкий, легкий для очистки

6. Система с зондом на основе фазированных решеток датчиковых элементов для контроля трубных сварных швовOmniScan PA 16P-16R • Дружественные по отношению к пользователю программные средства • Возможность работы одной рукой при использовании интерфейса с программируемыми клавишами; в качестве альтернативного варианта – работа с использованием мыши и клавиатуры • Файлы совместимы с программой анализа данных TomoView 2.2 • Высокие рабочие характеристики • Работа с зондом на основе фазированной решетки:число активных каналов составляет 16P-16R, всего 128 каналов • Обычная ультразвуковая (UT) дефектоскопия: один UT - канал (P/R) • Получение изображений в режимах Scan - A, Scan - B, Scan – C и секторного сканирования • Full A-scan and C-scan data storage • 10 – битовый, 100 – МГц аналого/цифровой преобразователь • В 3 раза более высокая скорость передачи данных по сравнению с Tomoscan FOCUS

7. Система с зондом на основе фазированных решеток датчиковых элементов для контроля трубных сварных швовПрограмма Advanced PA Calculator компании Zetec • Автономная программа для формирования (focal law files) - файлов (*.LAW), совместимых с OmniScan PA и Tomoscan III PA • Поддерживает различные типы файлов с фазированными решетками: • Одномерные (1-D) линейные решетки : работа в режимах «импульс – эхо-сигнал», P&C, DDF • Одномерные (1-D) (кольцевые) решетки: работа в режимах «импульс – эхо-сигнал», DDF • Одномерные (1-D) круговые решетки • Двухмерные, плоские (2-D) решетки: работа в режимах «импульс – эхо-сигнал», P&C

8. Система с зондом на основе фазированных решеток датчиковых элементов для контроля трубных сварных швовПрограмма Advanced PA Calculator компании Zetec • Поддерживается работа с клином при различных углах при вершине(roof) и различных углах отклонения луча • Плоские и цилиндрические (наружные OD, внутренние ID)поверхности • Лучевой метод: визуализация зонда, клина, лучей в фокальную точку • База данныхдля зондов, клиньев, образцов, содержащих стандартные изделия для контроля • Информация о задержке сигналов в аппаратуре: позволяетдружественным по отношению к пользователю путем дезактивировать отдельные элементы

9. Система с зондом на основе фазированных решеток датчиковых элементов для контроля трубных сварных швовПрограмма Advanced PA Calculator компании Zetec

10. Система с зондом на основе фазированных решеток датчиковых элементов для контроля трубных сварных швовПрограмма анализа данных TomoView 2.2 компании Zetec • Быстрое преобразование файлов данных OmniScan • Отлаженные инструменты выбора закона и обеспечения объемного воспроизведения, полная совместимость с данными, формируемыми зондами с двухмерными (2D) решетками • Функция Volumetric Merge для существенного снижения времени анализа данных • Отлаженные средствадля анализа и составления отчета по обнаруженным дефектам

11. Система с зондом на основе фазированных решеток датчиковых элементов для контроля трубных сварных швовРучное сканирующее устройство для контроля труб MPS • Приводимое вручную устройство сканирования трубы • Небольшая масса устройства (< 3 кг) • Быстрая установка одним оператором, никакие инструменты для этого не требуются • Многозвенная конструкция, совместимость с NPS-трубами диаметром от 4 до 36 дюймов • Для датчика положения, позволяющих иметь однострочные и двунаправленные сканирования • Регулируемый удлинитель, совместимость с конической геометрией • Пузырьковый уровень для выравнивания при перемещении по окружности трубы • Лазер для регулировки при перемещении вдоль оси (дополнительная принадлежность)

12. Приспосабливаемые к потребностям заказчиков зонды с двухмерными (2D) (плоскими) решеткамиОдиночная двухмерная (2D) матрица для обнаружения осевых дефектов Блок для поиска дефектов с осевой ориентацией в составе: • 1,5 – МГц зонда с решеткой (5 x 3) элементов • Учитывающая потребности клиента конструкция клина с соответствующими значениями угла клина, угла при вершине (roof) и с требуемым контуром поверхности сопряжения

13. Приспосабливаемые к потребностям заказчиков зонды с двухмерными (2D) (плоскими) решеткамиОдиночная двухмерная (2D) матрица для обнаружения осевых дефектов Метод ультразвуковой (UT) дефектоскопии с помощью зонда с фазированной решеткой : • Различные углы преломления, от 35ºдо 65º SW • Различные углы наклона луча, от 22,5º до 52,5º дляоптимизации вероятности обнаружения дефектов без четкой ориентации (по оси или вдоль направляющей окружности)

14. Приспосабливаемые к потребностям заказчиков зонды с двухмерными (2D) (плоскими) решеткамиСдвоенная двухмерная (2D) матрица для обнаружения кольцевых дефектов Блок обнаружения дефектов с ориентацией, параллельной направляющей, в составе: • 1,5-МГц зондов с решетками в составе (5 x 3) отдельных элементов излучения (T)и приема (R) ультразвуковых колебаний • Клина с конструкцией, учитывающего потребности клиента, с соответствующими значениями угла клина, угла при вершине (roof), с поглощающим экраном и с требуемым контуром поверхности сопряжения

15. Приспосабливаемые к потребностям заказчиков зонды с двухмерными (2D) (плоскими) решеткамиСдвоенная двухмерная (2D) матрица для обнаружения кольцевых дефектов Метод ультразвуковой (UT) дефектоскопии с помощью зонда с фазированной решеткой : • Углы преломления от40ºдо70º SW • Три значения угла наклона луча, -15º, 0 º, +15º дляоптимизации вероятности обнаружения и дискриминации IGSCC- дефектов

16. Приспосабливаемые к потребностям заказчиков зонды с двухмерными (2D) (плоскими) решеткамиСдвоенная двухмерная (2D) матрица для обнаружения кольцевых дефектов

17. Приспосабливаемые к потребностям заказчиков зонды с двухмерными (2D) (плоскими) решеткамиСдвоенная двухмерная (2D) матрица для обнаружения кольцевых дефектов • Сдвоенные (TR, то есть с излучающими T и приемными R элементами) решетки имеет те же преимущества, что и обычные TR-зонды: • Устранение«многоконтурности», вызываемой внутренними отражениями в клине • Отсутствие «мертвой зоны» (зоны нечувствительности) вблизи контролируемой поверхности • Более высокая чувствительностьи более высокое отношение сигнала к шуму(SNR) вследствиеиспользования лучей T и R (снижается уровень ультразвуковых шумов) • В дополнение к этому сдвоенные (TR) решетки имеют все преимущества. присущие двухмерным (2D) решеткам: • Оптимизированная фокусировкав основной и во вспомогательной плоскостях • Одновременное изменение угла преломления и угла наклона ультразвукового сигнала

18. Формальная PDI-оценка процедуры компании Zetec • Обеспечиваютсяобнаружение и определение размеровв трубах из ферромагнитных материалов и из материалов в аустенитной структурой, NPS от 12 до 36 дюймов • Процедура предписывает использование: • OmniScan для сбора данных с ручным приводом сканирования и использованием кодированных сигналов от датчиков положения • Программы TomoView 2.2 для анализа данных • Сотрудничество между компанией Zetec и EPRI посредством лицензионного соглашения по данной процедуре дефектоскопии • Формальная PDI-аттестация завершена в июле2004 г.

19. Приложение VIII Оценкадля дефектоскопии трубных сварных швов • Обнаружение и определение размеров дефектов в виде коррозионных растрескиваний (IGSCC) в трубных сварных швах является важной проблемой для силовых энергетических установок с кипящими ядерными реакторами BWR • Различные поставщики средств неразрушающего контроля предлагают проверенные процедуры с использованием обычных AUT-средств: обеспечиваются хорошие характеристики контроля, однако такой контроль является трудоемким и связан с использованием дорогостоящего контрольного оборудования

20. Последовательности сканирования Длительность (12-дюймовая труба) Кольцевые дефекты : 1,5 МГц, 45º SW, наклон 0º 25 минут Кольцевые дефекты: 1,5 МГц, 60º SW, наклон 0º 25 минут Приложение VIII Оценкадля дефектоскопии трубных сварных швовТиповая методология для обычной AUT - дефектоскопии

21. Осевые дефекты : 1.5 МГц, 45º SW, наклон + 45º 15 минут Осевые дефекты : 1.5 МГц, 45º SW, наклон - 45º 15 минут Осевые дефекты : 1.5 МГц, 45º SW, наклон + 60º 15 минут Осевые дефекты : 1.5 МГц, 45º SW, наклон - 60º 15 минут Приложение VIII Оценкадля дефектоскопии трубных сварных швовМетодология для обычной AUT - дефектоскопии Длительность (12 – дюймовая труба) Последовательности сканирования Кольцевые дефекты: 1.5 МГц, 45º SW, наклон 0º 25 минут Кольцевые дефекты: 1.5 МГц, 60º SW, наклон 0º 25 минут Все последовательности, одна сторона 2 часа Контроль сварных швов, включая подготовительно – заключительные операции 4 … 6 часов

22. Приложение VIII Оценкадля дефектоскопии трубных сварных швов • Обнаружение и определение размеров дефектов в виде коррозионных растрескиваний (IGSCC) в трубных сварных швах является важной проблемой для силовых энергетических установок с кипящими ядерными реакторами BWR • Различные поставщики средств неразрушающего контроля предлагают проверенные процедуры с использованием обычных AUT-средств: обеспечиваются хорошие характеристики контроля, однако такой контроль является трудоемким и связан с использованием дорогостоящего контрольного оборудования • Компания ZETEC предлагает процедуру ручного ультразвукового контроля с помощью зонда на основе фазированной решетки с использованием датчика положения для контроля трубных сварных швов из материалов с аустенитной структурой и ферромагнитных материалов : обеспечиваются хорошие характеристики дефектоскопии, существенно снижается время контроля, а также существенно снижается и стоимость контрольного оборудования

23. Последовательности сканирования Длительность (12-дюймовая труба) Кольцевые дефекты: 1,5 МГц, 2D-решетка сдвоенных элементов, 40º- 70º SW, углы наклона -15º, 0º, +15º 10 минут Осевые дефекты : 1,5 МГц, 2D-решетка одиночных элементов, 40º- 65º SW, углы наклона+37.5º,+45º, +52.5, +60º, +67.5º 10 минут Осевые дефекты : 1,5 МГц, 2D-решетка одиночных элементов, 40º- 65º SW, углы наклона -37.5º, -45º, -52.5º, -60º, -67.5º 10 минут Приложение VIII Оценкадля дефектоскопии трубных сварных швовТиповая методология дефектоскопии с использованием двухмерной (2D) фазированной решетки Все последовательности, одна сторона ½ часа Контроль сварных швов, включая подготовительно – заключительные операции 2часа

24. Результаты предварительных испытаний применительно к кольцевым IGSCC-дефектам вSS-сварном шве Вид сверху Вид с торца Вид сбоку  UT-изображения в TomoView 2.2 Использование инструмента Volumetric Merge, все лучи PDI-образец P2-7 для обучения Дефект на ближней стороне

25. Результаты предварительных испытаний применительно к кольцевым дефектам в виде усталостных трещин вSS-сварном шве дефект на ближней стороне Вид сверху Вид со стороны торца дефект на дальней стороне Вид сбоку  UT-изображения в TomoView 2.2 Использование инструмента Volumetric Merge, все лучи 12-дюймовый образец FlawTech

26. Результаты предварительных испытаний применительно к осевым дефектам в SS-сварном шве Вид сверху Вид с торца  UT-изображения в TomoView 2.2 Использование инструмента Volumetric Merge, все лучи PDI-образец P3-3 для обучения операторов Дефект на ближней стороне Вид сбоку

27. Приложение VIII Оценкадля дефектоскопии трубных сварных швовОсновные преимущества методологии применения для дефектоскопии двухмерных (2D) фазированных решеток • Повышение скорости контроля (по меньшей мере, в 2 … 3 раза) • Простой механизм ручного сканирования • Пониженная доза облучения • Увеличенная площадь охватываемого контролем участка • Улучшенные обнаружение и дискриминация дефектов без определенной ориентации (например, IGSCC-дефектов) вследствие использования лучей с несколькими значениями угла ориентации (различные углы преломления и наклона) • Повышенные скорость и надежность анализа данных и составления отчета вследствие использования инструмента Volumetric Merge

28. Заключение • Гибкость методологии использования для дефектоскопии двухмерных (2D) фазированных решеток обеспечивает достижение более качественного контроля для случая дефектов без определенной ориентации (IGSCC) за счет применения нескольких углов ориентации лучей (угла преломления и наклона) • Методология использования для дефектоскопии двухмерных (2D) фазированных решеток позволяет существенно сократить число позиций сканирования и время контроля при сохранении прекрасных характеристик ультразвукового контроля • Методология использования для дефектоскопии двухмерных (2D) фазированных решеток может обеспечить увеличенную скорость и надежность анализа данных и предоставляемых отчетов с результатами вследствие Volumetric Merge и других отлаженных инструментов • Отвечающие современным требованиям система OmniScan PA и программа Advanced PA Calculatorкомпании ZETEC поддерживают 2D решетки как с одиночными, так и со сдвоенными элементами.

29. Список литературы по методологии применения для дефектоскопии 2D-фазированных решеток • M. Delaide, D. Verspeelt, and G. Maes, “Design and application of Low-Frequency Twin Side-by-Side Phased Array Transducers for Improved Ultrasonic Testing Capabilities on Cast Stainless Steel Components”, - 2nd Int. Conf. on NDE in Relation to Structural Integrity for Nuclear and Pressurised Components, New Orleans, Louisiana, May 2000 • D. MacDonald, J. Landrum, M. Dennis and G. Selby, “Application of Phased Array UT Technology to Pipe Examinations”, 2nd EPRI Phased Array Inspection Seminar, Montréal, Canada, August 2001 • D. MacDonald, J. Landrum, M. Dennis and G. Selby, “Phased Array UT Performance on Dissimilar Metal Welds”, 2nd EPRI Phased Array Inspection Seminar, Montréal, Canada, August 2001 • G. Maes, “Improved UT Inspection Capability on Austenitic Materials Using Low-Frequency TRL Phased Array Transducers”, - 2nd EPRI Phased Array Inspection Seminar, Montréal, Canada, August 2001 • D. MacDonald, J. Landrum, M. Dennis and G. Selby, “Appendix VIII Qualification of Phased Array UT for Piping”, 6th EPRI Piping & Bolting Conference, Point Clear (AL), August 2002 • J. Landrum and C. Latiolais, “EPRI Qualification of Dissimilar Metal Weld Inspection in Accordance with Appendix VIII, 6th EPRI Piping & Bolting Conference, Point Clear (AL), August 2002