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

• Autorzy: Kaczmarek Karol , Kaczmarek Rafał

Identyfikatory

DOI

10.26357/BNiD.2024.013

Warianty tytułu

EN

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

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań dotyczących wykrywalności gniazd pęcherzy w złączach spawanych przy użyciu ręcznych badań techniką PE oraz zaawansowanych technik ultradźwiękowych: Phased Array Ultrasonic Testing (PAUT), Time of Flight Diffraction (TOFD), Total Focusing Method (TFM) oraz Phased Coherence Imaging (PCI). Badania przeprowadzono na doczołowych złączach spawanych blach o grubości 10-16 mm ze stali niestopowej z celowo wytworzonymi gniazdami pęcherzy. W pierwszej części artykułu przedstawiono wyniki związane z amplitudowymi kryteriami akceptacji stosowanymi w technikach PE i PAUT. Przedstawiono wykresy maksymalnej amplitudy od gniazd pęcherzy w funkcji położenia głowicy na długości złącza. Pomiary wykonano dla wybranych gniazd pęcherzy techniką PE z zastosowaniem techniki 1 i 2 nastawiania poziomu odniesienia wg ISO 17640 a także techniką PAUT stosując amplitudowe kryteria akceptacji wg p. 6b normy ISO 19285. Otrzymane wyniki badań porównano z wynikami badań radiograficznych, które traktowano jako referencyjną metodę badawczą. Stwierdzono, że przy zastosowaniu kryteriów oceny opartych na długości i amplitudzie wskazań nawet duże gniazda pęcherzy, niezwiązane z występowaniem nieciągłości płaskich, w większości przypadków nie będą podlegać rejestracji w procesie oceny wyników badań techniką PE i PAUT i tym samym, nie wpłyną na wynik oceny badanego złącza.

EN

The paper presents the results of research on the detectability of gas pore clusters in welded joints using manual Pulse-Echo (PE) testing and advanced ultrasonic techniques: Phased Array Ultrasonic Testing (PAUT), Time of Flight Diffraction (TOFD), Total Focusing Method (TFM) and Phased Coherence Imaging (PCI). The tests were conducted on butt-welded joints of plates with a thickness of 10-16 mm, made of mild steel, containing deliberately introduced gas pore clusters. The first part of the paper presents the results related to amplitude-based acceptance criteria applied in PE and PAUT techniques. Graphs of maximum amplitude from gas pore clusters as a function of probe position along the joint length are presented. Measurements were performed on selected gas pore clusters using PE with reference level setting methods 1 and 2 in accordance with ISO 17640, and PAUT, applying amplitude-based acceptance criteria according to section 6b of ISO 19285. The obtained results were compared with radiographic testing results, considered as the reference method. It was concluded that when applying evaluation criteria based on indication length and amplitude, even large gas pore clusters that do not coexist with planar discontinuities may, in many cases, remain unregistered during the assessment of PE and PAUT test results and will not impact the final evaluation of the welded joint.

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: 55--64
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Kaczmarek Karol

• Łukasiewicz - Górnośląski Instytut Technologiczny – Centrum Spawalnictwa

autor

Kaczmarek Rafał

• Łukasiewicz - Górnośląski Instytut Technologiczny – Centrum Spawalnictwa

Bibliografia

• [1] P. Cawley, “Ultrasonic Measurements for NDT,” NDT & E International, vol. 44, 2011.
• [2] R. Kaczmarek, „Kryteria wykrywalności przyklejeń brzegowych w badaniach ultradźwiękowych złączy spawanych techniką Phased Array,” Rozprawa doktorska, Wydział Inżynierii Mechanicznej i Informatyki, Politechnika Częstochowska, 2019.
• [3] J. Zhang, T. Barber, A. Nixon, P. Wilcox, "Investigation into Distinguishing between Small Volumetric and Crack-like Defects Using Multi-view Total Focusing Method Images," Insight – Non-Destructive Testing and Condition Monitoring, vol. 61, no. 6, 2019, pp. 320-326.
• [4] J. Krautkrämer, H. Krautkrämer, Ultrasonic Testing of Materials, Berlin: Springer-Verlag, 1990.
• [5] S. Won, S. Lim, I. Jeong, H. Lee, "Phased Array Ultrasonic Testing for Inspection of LNG Storage Tank," NDT & E International, vol. 46, 2019, pp. 66-73.
• [6] E. Ginzel, “Phased Array Ultrasonic Technology,” Eclipse Scientific, 2012.
• [7] R.D. Thompson, Advances in Phased Array Ultrasonic Technology Applications, ASNT Press, 2013.
• [8] G. Dobie, S.G. Pierce, G. Hayward, “Flexible ultrasonic phased array inspection of aerospace components,” Ultrasonics, vol. 48, 2008, pp. 560-568.
• [9] R. Kaczmarek, K. Kaczmarek, “Ocena wyników badań złączy spawanych techniką phased array wg PN-EN ISO 19285,” Przegląd Spawalnictwa, vol. 90, no. 2, pp. 10-15, 2018.
• [10] 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, pp. 60-66.
• [11] S. Zhang, M. Drinkwater, P. Wilcox, “Efficient total focusing method for ultrasonic non-destructive testing,” NDT & E International, vol. 43, pp. 542-551, 2010.
• [12] 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, pp. 265-274.
• [13] E. Ginzel, “Ultrasonic Time of Flight Diffraction,” Ontario, 2013.
• [14] Y. Xiang, M. Cherfaoui, “Phase Coherence Imaging Applied to Ultrasonic Nondestructive Testing,” IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control, vol. 65, no. 2, pp. 299-310, 2018.
• [15] 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, no. 3, 2018.
• [16] 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, pp. 30-40.
• [17] J.P. Charlesworth, J.A. Temple, Engineering Applications of Ultrasonic Time-of-Flight Diffraction, Research Studies Press, Baldock, 2001.
• [18] R. Kaczmarek, K. Kaczmarek, J. Słania, “Zalety symultanicznych badań ultradźwiękowych techniką Phased Array i TOFD złączy spawanych,” Przegląd Spawalnictwa, vol. 89, nr 4, 2017.