Die gängigsten UT-Inspektionstechniken beinhalten die Verwendung von Massenwellen, bei denen die Grenzen der Struktur nur Reflektoren sind, die den Ausbreitungsmodus nicht grundlegend verändern. Massenwellen haben nur zwei Modi: Longitudinalwellen und Scherwellen. Sie werden in der Regel zur Inspektion von Bereichen in der Nähe des Schallkopfs verwendet.
Der Guided Wave (GW) -Test ist dagegen eine Technik, bei der sich die Ultraschallwellen durch die Grenzen einer Struktur ausbreiten und diese Grenzen den Ausbreitungsmodus aktiv beeinflussen. Im Gegensatz zu Massenwellen kann es auf einer bestimmten Struktur Hunderte von gesteuerten Wellenmoden mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten und Frequenzen geben. Die Anzahl der Moden erhöht die Komplexität der Analyse exponentiell, öffnet aber auch die Tür zu unzähligen neuen UT-Anwendungen.
Da die Grenzen der Struktur es Ultraschallwellen ermöglichen, lange Strecken mit geringem Energieverlust zurückzulegen, besteht eine der häufigsten Anwendungen von geführten Wellen darin, große Materialflächen von einem einzigen Inspektionspunkt aus abzudecken. Diese Anwendungen werden üblicherweise als Long Range UT (LRUT) und Medium Range UT (MRUT) bezeichnet, abhängig von der zurückgelegten Entfernung. Gemäß dieser Klassifizierung werden UT mit kurzer Reichweite ausschließlich für Massenwellentechniken (Normalstrahl, abgewinkelter Strahl) verwendet, da sie in der Regel zur Inspektion des Bereichs unmittelbar unter oder in unmittelbarer Nähe des Messumformers verwendet werden.
Long Range UT (LRUT) bezieht sich auf die Verwendung von geführten Wellen zur Inspektion von hohlzylindrischen Strukturen wie Rohren und Röhren. Dabei wird ein Ring von Schallköpfen verwendet, der um die Struktur herum angeordnet ist. Durch das Zusammenwirken aller Strahlen der verschiedenen in der Rohrgeometrie enthaltenen Schallköpfe entsteht eine einheitliche Wellenfront, die die gesamte Rohrgeometrie ausfüllt und das Überqueren großer Entfernungen ermöglicht. Je nach Rohrmaterial und Grenzflächenbedingungen (z. B. Rohrbeschichtungen, umgebender Boden/Zement, Flüssigkeiten oder Feststoffe im Rohr) können LRUT-Ringe zur Inspektion von bis zu 100 m (300 Fuß) vor und hinter dem Inspektionsring verwendet werden.
Die beiden verfügbaren Typen kommerzieller LRUT-Ringe sind piezoelektrische und magnetostriktive EMAT. Bei piezoelektrischen Systemen sind die Wandler druckgekoppelt oder auf das Rohr geklebt. Bei magnetostriktiven EMAT-Systemen wird ein stark magnetostriktiver dünner Streifen aus FeCO oder einem ähnlichen Material ebenfalls druckgekoppelt oder mit Klebeband auf das Rohr geklebt. Auf der Oberseite wird eine EMAT-Spule positioniert, um den Ultraschall auf dem Band zu erzeugen, der anschließend in das Bauteil eingekoppelt wird.
Medium Range UT (MRUT) ist ein Begriff, der in den letzten zehn Jahren eingeführt wurde, um zwischen UT-Techniken mit großer Reichweite (kurzer Reichweite) und LRUT zu unterscheiden. MRUT verwendet die Modi Lamb oder Shear Horizontal und kann zur Inspektion von Rohren und Rohren sowie von Platten/Tanks und anderen unrunden Strukturen verwendet werden. Während LRUT eine komplexe Analyse multimodaler röhrenförmiger Moden (Biege-, Längs- und Torsionsmode) erfordert, verwendet MRUT Rezepturen für geführte Wellen mit einem Sensor, die viel einfacher zu berechnen und zu interpretieren sind. Die mit MRUT zurückgelegte Entfernung variiert je nach Sensoröffnung und Rohrdurchmesser, aber aufgrund der Strahlstreuung liegt die maximale Reichweite bei Röhren bei etwa 9 Fuß (2,7 m) und bei Platten und Tanks bei 16 Fuß (5 m). Neben der einfacheren Interpretation sind die Hauptvorteile von MRUT gegenüber LRUT die kleinere Totzone (in der Regel weniger als 50 mm gegenüber 1 bis 2 m bei LRUT) und die höhere Auflösung und die Fähigkeit zur Fehlererkennung, die um eine Größenordnung höher sein können als bei LRUT.
Es gibt keine theoretische Grenze für die maximale Dicke, die mit geführten Wellen geprüft werden kann, aber aus praktischen Gründen wird der Grenzwert oft auf etwa 1 Zoll (25 mm) festgelegt. Eine Dicke von bis zu 1,5 Zoll (37 mm) ist ebenfalls möglich, aber das Vorhandensein mehrerer Modi kann die Interpretation erschweren.
Ultraschall in EMAT-geführten Wellen kann mit zwei Methoden erzeugt werden:
Wie erklärt unter dem EMAT-Technologie Abschnitt, bei geführten Wellen mit Lorentzkraft, werden Ultraschallwellen durch zwei wechselwirkende Magnetfelder innerhalb des EMAT-Sensors in ein Testobjekt induziert. Ein relativ hochfrequentes (HF-Feld), das von elektrischen Spulen erzeugt wird, interagiert mit einem niederfrequenten oder statischen Feld, das von Magneten erzeugt wird, und erzeugt auf ähnliche Weise wie bei einem Elektromotor eine Lorentzkraft.
Diese Störung wird auf das Gitter des Materials übertragen und erzeugt eine elastische Welle. In einem reziproken Prozess induziert die Wechselwirkung elastischer Wellen in Gegenwart eines Magnetfeldes Ströme im empfangenden EMAT-Spulenkreis.
Bei Techniken, bei denen Lorentz-Kräfte verwendet werden (z. B. die MRUT-Lamb-Technik), müssen sich die Sensoren in unmittelbarer Nähe des Werkstücks befinden, sie können jedoch ein gewisses Abheben aufgrund von Beschichtungen oder Verunreinigungen verkraften. Das MRUT-Lamb-Verfahren variiert zwar je nach Frequenz, kann aber in der Regel ein Abheben von bis zu 3 mm bewerkstelligen.
Die patentierten geführten Wellen von Innerspec, die das Magnetostriktionsverfahren zur Erzeugung von Ultraschallwellen verwenden, erfordern das Anhaften eines magnetostriktiven Streifens (aus FeCO) auf dem zu prüfenden Teil. Dieser Streifen kann mit Druck verbunden oder mit Klebeband auf das zu prüfende Teil geklebt werden.
Beim magnetostriktiven Sensor wischt der Prüfer mit einem Permanentmagneten über den magnetostriktiven Streifen (in der Inspektionsrichtung des Sensors). Diese Aktion erzeugt ein verzerrtes Magnetfeld auf dem Streifen. Die Wechselwirkung zwischen dem vorgespannten Magnetfeld und dem dynamischen Feld, das durch den tangentialen Stromfluss in der Sensorspule induziert wird, erzeugt magnetostriktive Spannungen auf dem Band. Diese Dehnung wiederum induziert Ultraschallwellen im magnetostriktiven Streifen, die dann auf das Gitter des untersuchten Materials übertragen werden.
Magnetostriktive Techniken (wie die MRUT-Technik mit horizontalen Wellenmoden durch Scherung) erfordern, dass der Streifen auf das Basismaterial aufgebracht wird. Das Material kann mit Farbe oder Epoxidharz versehen sein, sofern es hart ist und fest am Bauteil haftet. Sobald das Band ordnungsgemäß mit dem Rohr beschichtet ist, ist die Dicke der Beschichtung nicht relevant.
Die MRUT-Lamb-Technik ist eine Technik mit geführten Wellen, bei der Lamb-Wellen zur Erzeugung von Ultraschallscans verwendet werden. Die Lamb-Wellen werden mit der EMAT-Lorentz-Kraft erzeugt. Die MRUT-Lamb-Technik kann in zwei verschiedenen Konfigurationen verwendet werden:
Merkmale der MRUT-Lamb-Technik:
• Reichweite | Bis zu ca. 5 Fuß auf jeder Seite des Sensors.
• Scangeschwindigkeit | Bis zu 1 Zoll pro Sekunde.
• Beschichtungen | Inspektion von Beschichtungen mit einer Größe von bis zu 3,0 mm (0,125 Zoll).
Die MRUT-SH-Technik ist eine Technik mit geführten Wellen, bei der Scherhorizontalwellen (SH) zur Erzeugung von Ultraschallscans verwendet werden. Die SH-Wellen werden mit magnetostriktiver Kraft erzeugt, wobei ein magnetostriktiver Streifen (MS Strip) angewendet wird. Da ein Sensor sowohl für den Sender als auch für den Empfänger verwendet wird (d. h. im Pulse-Echo-Modus), erkennt der Sensor Reflexionen von Defekten entlang des Materials.
Die MRUT-SH-Technik bietet im Vergleich zur MRUT-Lamb-Technik eine Erhöhung der Amplitude um 30 bis 40 dBS.
Merkmale der MRUT-SH-Technik:
• Reichweite | Bis zu ca. 3 m (~10 ft) auf jeder Seite des Sensors.
• Scangeschwindigkeit | Bis zu 1 Zoll pro Sekunde.
• Beschichtungen | Inspektion von Beschichtungen bis zu 0,75 mm (0,030 Zoll).
In diesem Dokument erfahren Sie mehr über die Inspektion mit MRUT-Techniken:
Zu den Long Range UT (LRUT) -Optionen von Innerspec gehören eine vereinfachte Version mit nur einem umlaufenden Band für achsensymmetrisches Senden und Empfangen sowie eine anspruchsvollere Version, die eine synthetische Fokussierung mithilfe eines Scanners für den Empfang ermöglicht. Diese Wellenmodi sind für die Inspektion von Rohrleitungen mit großer Reichweite optimiert.
Im Gegensatz zu herkömmlichen Ringen erzeugt das LRUT-Werkzeug von Innerspec während der Übertragung keine Biegebewegungen, da das Band eine gleichmäßige Belastung über den gesamten Umfang erzeugt.
Bei der Aufnahme hingegen erzeugen Defekte auf natürliche Weise Biegemoden, da sie nicht gleichmäßig über den Umfang verteilt sind. Der LRUT-Scanner von Innerspec ist in der Lage, diskrete Stopps entsprechend der maximalen Anzahl von Torsionsbiegemoden durchzuführen, die je nach Rohrgeometrie und Frequenz existieren können. Die vollständigen Daten von „n“ Blendenstufen werden verwendet, um die maximal möglichen Biegemoden zu ermitteln, was zu einer wesentlich besseren Fokussierung und Auflösung führt.
Beispielsweise kann ein herkömmlicher Ring mit hoher Dichte und 16 Kanälen eine maximale Auflösung von 22,5º (45º für einen herkömmlichen 8-Kanal-Ring) bieten, wohingegen der LRUT-Scanner von Innerspec bei einem 8-Zoll-Rohr 40 Blendenstufen erreicht, was einer Umfangsauflösung von 9° entspricht. Der achsensymmetrische Wellenmodus sorgt nicht nur für eine bessere Fokussierung, sondern auch für eine geringere Totzone und eine größere Durchdringung. Bei Experimenten können typische Defekte von 1,5% CSA und weniger unter idealen Bedingungen festgestellt werden.
MURTE:
VERDERBEN:
Ja, die Welle kann sich über die Ellbogen hinaus ausbreiten. Genauigkeit, Auflösung und Empfindlichkeit werden jedoch je nach Technik beeinträchtigt.
Ja, eine der wichtigsten Funktionen von VOLTA ist die Möglichkeit, Techniken zu kombinieren:
Durch Anwendung einer sequentiellen Verzögerung zwischen den Impulsen zweier Spulen:
Die MRUT-SH-Technik erfordert die Anwendung eines magnetostriktiven Streifens (MS Strip), um die erforderliche magnetostriktive Kraft zu erzeugen. Der MS Strip kann mit der folgenden Methode aufgeklebt werden:
MS-Strip-Klebeoptionen
Doppelseitiges Klebeband — Standard (P/N 027V0086)
Doppelseitiges Klebeband — Rohmaterial (P/N 027V0083)
Epoxid (P/N 116V0052)
