Wykrywalność gniazd pęcherzy w złączach spawanych przy użyciu konwencjonalnych i zaawansowanych technik ultradźwiękowych PE, TOFD, PAUT, TFM i PCI – część druga

• Autorzy: Kaczmarek Rafał , Kaczmarek Karol

Identyfikatory

DOI

10.26357/BNiD.2024.014

Warianty tytułu

EN

Detection of gas pore clusters in welded joints using conventional and advanced ultrasonic techniques PE, TOFD, PAUT, TFM, and PCI – part two

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań dotyczących wykrywalności gniazd pęcherzy w złączach spawanych blach ze stali niestopowej, przy zastosowaniu konwencjonalnych i zaawansowanych technik badań ultradźwiękowych: ręcznych puls-echo (PE), Phased Array Ultrasonic Testing (PAUT), Time of Flight Diffraction (TOFD), Total Focusing Method (TFM) oraz Phased Coherence Imaging (PCI). W pierwszej części pracy omówiono zagadnienie wykrywalności gniazd pęcherzy przy zastosowaniu konwencjonalnej techniki ultradźwiękowej PE oraz techniki PAUT, wykazując, że badania wykorzystujące kryteria akceptacji bazujące na długości i amplitudzie wskazań prowadzone wg aktualnych norm ISO wykazują niską skuteczność w zakresie wykrywania tego rodzaju nieciągłości [1]. W drugiej części pracy, opisanej w niniejszym artykule, skoncentrowano się na analizie ultradźwiękowych technik obrazujących, z zastosowaniem wymiarowych kryteriów akceptacji wskazań. Zbadano możliwości wykrycia dużych gniazd pęcherzy przy użyciu technik PAUT, TOFD, TFM i PCI. Wyniki badań wskazują na możliwość skutecznego wykrywania dużych gniazd pęcherzy przy zastosowaniu ultradźwiękowych technik obrazujących, pod warunkiem zastosowania wymiarowych kryteriów akceptacji oraz prowadzenia oceny sygnałów niskoamplitudowych, o amplitudach niższych od tradycyjnie przyjętych poziomów oceny.

EN

The paper presents the results of research on the detectability of gas pore clusters in welded joints of mild steel plates using both conventional and advanced ultrasonic testing techniques: manual pulse-echo (PE), Phased Array Ultrasonic Testing (PAUT), Time of Flight Diffraction (TOFD), Total Focusing Method (TFM), and Phased Coherence Imaging (PCI). The first part of the study addressed the detectability of gas pore clusters using the conventional PE ultrasonic technique and the PAUT method, demonstrating that testing based on length and amplitude criteria as per current ISO standards shows low effectiveness in detecting this type of discontinuity [1]. The second part of the study, described in this article, focuses on the analysis of ultrasonic imaging techniques, applying dimensional acceptance criteria. The capabilities of detecting large gas pore clusters using PAUT, TOFD, TFM, and PCI techniques were investigated. The research results indicate that large gas pore clusters can be effectively detected using ultrasonic imaging techniques, provided that dimensional acceptance criteria are applied and low-amplitude signals, with amplitudes lower than the traditionally accepted evaluation levels, are considered.

Słowa kluczowe

PL

gniazda pęcherzy; badania ultradźwiękowe; PE; polietylen; PAUT; TOFD; technika badań ultradźwiekowych; metoda TFM; technika PCI; kontrola jakości; złącza spawane

EN

gas pore clusters; ultrasonic testing; PE; polyethylene; PAUT; Phased Array; TOFD; time-of-flight diffraction; TFM; total focusing method; PCI; Phased Coherence Imaging; quality control; welded joints

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
• Czasopismo: Badania Nieniszczące i Diagnostyka
• Rocznik: 2024
• Tom: nr 3-4
• Strony: 65--73
• Opis fizyczny: Bibliogr. 23 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Kaczmarek Rafał

• Łukasiewicz - Górnośląski Instytut Technologiczny – Centrum Spawalnictwa

autor

Kaczmarek Karol

• Łukasiewicz - Górnośląski Instytut Technologiczny – Centrum Spawalnictwa

Bibliografia

• [1] K. Kaczmarek, R. Kaczmarek, „Wykrywalność gniazd pęcherzy w złączach spawanych przy użyciu zaawansowanych technik ultradźwiękowych – część pierwsza”, Badania Nieniszczące i Diagnostyka Techniczna, 2024.
• [2] J.P. Charlesworth, J.A. Temple, Engineering Applications of Ultrasonic Time-of-Flight Diffraction, Research Studies Press, Baldock, 2001.
• [3] R. Kaczmarek, „Kryteria wykrywalności przyklejeń brzegowych w badaniach ultradźwiękowych złączy spawanych techniką Phased Array”, Rozprawa doktorska, Wydział Inżynierii Mechanicznej i Informatyki, Politechnika Częstochowska, 2019.
• [4] R. Kaczmarek, K. Kaczmarek, „Ocena wyników badań złączy spawanych techniką Phased Array wg PN-EN ISO 19285”, Przegląd Spawalnictwa, vol. 90, nr 2, s. 10–15, 2018.
• [5] S. Zhang, M. Drinkwater, P. Wilcox, „Efficient total focusing method for ultrasonic non-destructive testing”, NDT & E International, vol. 43, 2010, s. 542–551.
• [6] Y. Xiang, M. Cherfaoui, „Phase Coherence Imaging Applied to Ultrasonic Nondestructive Testing”, IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control, vol. 65, nr 2, s. 299–310, 2018.
• [7] X. Wang, W. Li, Y. Li, Z. Zhou, J. Zhang, F. Zhu, Z. Miao, „Phased Array Ultrasonic Testing of Micro-Flaws in Additive Manufactured Titanium Block”, Journal of Manufacturing Processes, vol. 56, 2020, s. 265–274.
• [8] S. Robert, F. Cartier, L. de Roumilly, R.-O. Mondou, P.-E. Lhuillier, G. Garzino, „Adaptive Ultrasonic Imaging with a Phased-array Probe Equipped with a Conformable Wedge”, Journal of Nondestructive Testing and Evaluation, vol. 34, 2019, s. 30–40.
• [9] M. Brown, L. Johnson, „Optimization of Total Focusing Method Parameters for Improved Detection of Volumetric Defects”, Ultrasonics, vol. 105, 2020, s. 200–210.
• [10] R. Kaczmarek, K. Kaczmarek, J. Słania, „Interpretation of indications generated by small welding discontinuities in ultrasonic time of flight diffraction technique”, Journal of Nondestructive Evaluation, vol. 37, nr 3, 2018.
• [11] R. Kaczmarek, K. Kaczmarek, J. Słania, „Zalety symultanicznych badań ultradźwiękowych techniką Phased Array i TOFD złączy spawanych”, Przegląd Spawalnictwa, vol. 89, nr 4, 2017.
• [12] K. Kaczmarek, P. Irek, Ł. Rawicki, J. Słania, „Wykrywanie niezgodności w złączach spawanych za pomocą techniki czasu przejścia wiązki dyfrakcyjnej (TOFD)”, Biuletyn Instytutu Spawalnictwa, nr 5, 2016.
• [13] R. Kaczmarek, K. Kaczmarek, J. Słania, R. Krawczyk, „Wykonywanie badań ultradźwiękowych techniką TOFD w aspekcie wymagań norm przedmiotowych”, Biuletyn Instytutu Spawalnictwa, nr 4, 2016.
• [14] Olympus NDT, Introduction to Phased Array Ultrasonic Technology Applications, Olympus IMS, 2007.
• [15] Olympus NDT, Advances in Phased Array Ultrasonic Technology Applications, Olympus IMS, 2007.
• [16] Y. Fu, J. Wu, Z. Liu, R. Wang, B. Jiang, W. Wen, „Phased Array Ultrasonic Test of Vertical Defect on Butt-Joint Weld of CFETR Vacuum Vessel Port Stub”, Fusion Engineering and Design, vol. 132, 2018, s. 60–66.
• [17] S. Smith, A. Jones, „Advancements in Phased Array Ultrasonic Testing for Weld Inspections”, NDT & E International, vol. 50, 2020, s. 100–110.
• [18] M. Ingram, A. Gachagan, A. Nordon, A.J. Mulholland, M. Hegarty, „Calibration of Ultrasonic Hardware for Enhanced Total Focusing Method Imaging”, Ultrasonics, vol. 96, 2019, s. 76–85.
• [19] R. Spencer, R. Sunderman, E. Todorov, „FMC/TFM Experimental Comparisons”, Proceedings of the 57th Annual Review of Progress in Quantitative Nondestructive Evaluation, 2020, s. 54–61.
• [20] T. Schmitte, O. Nemitz, N. Chichkov, T. Orth, „Application of the Total Focusing Method for Improved Defect Characterization in the Production of Steel Tubes, Pipes and Plates”, Materials Evaluation, vol. 75, 2017, s. 250–259.
• [21] D. Lee, K. Kim, „Application of Machine Learning Techniques in Phase Coherence Imaging for Automatic Defect Classification”, IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control, vol. 67, nr 8, 2020, s. 1600–1610.
• [22] G. Dobmann, D. Cioclov, J.H. Kurz, „The role of probabilistic approaches in NDT defect detection, classification and sizing”, Welding in the World, vol. 51, nr 5–6, 2007, s. 3–11.
• [23] B. Chapuis, F. Jenson, P. Calmon, G. DiCrisci, J. Hamilton, „Simulation-supported POD curves for automated ultrasonic testing of pipeline girth welds”, Welding in the World, vol. 58, nr 4, 2014, s. 487–496.