Badania ultradźwiękowe blach, prętów i odkuwek stalowych

Jak to działa

Sonda emituje krótkie impulsy dźwięku o wysokiej częstotliwości do stali poprzez środek sprzęgający (zazwyczaj wodę lub żel). Impulsy odbijają się od tylnej ściany wyrobu — oraz od wszystkiego wewnątrz, co przerywa ciągłość metalu: rozwarstwienia, skupiska wtrąceń, pęknięcia, pustki. Mierząc czas i wielkość ech, operator mapuje, gdzie znajdują się nieciągłości i jak duża jest ich powierzchnia odbijająca.

Co wykrywa UT

• W blachach: rozwarstwienia (płaskie rozdzielenia równoległe do powierzchni), skupiska wtrąceń i pęknięcia wewnętrzne — większość z nich dziedziczona po płycie i niewidoczna na obu powierzchniach.
• W prętach i odkuwkach: pęknięcia wewnętrzne, płatki, porowatość, duże wtrącenia i strefy centralne z segregacją.
• W spoinach (odrębna dyscyplina z własnymi normami): brak przetopu, żużel i pęknięcia.

UT odpowiada na pytanie, na które metody powierzchniowe nie mogą odpowiedzieć: czy wnętrze przekroju jest wystarczająco zdrowe do eksploatacji — co jest krytyczne tam, gdzie blacha zostanie pocięta na element ciśnieniowy, a pręt obrobiony na mocno obciążony wał.

Normy i klasy jakości

Akceptacja jest zorganizowana w klasy, przy czym wyższe klasy nakładają mniejsze dopuszczalne niedoskonałości i pełniejsze skanowanie:

• EN 10160 obejmuje wyroby płaskie (blachy i szerokie płaskowniki). Określa klasy jakości korpusu S0 do S3 i klasy krawędzi E0 do E4: S0/E0 jest najbardziej łagodna, S3/E4 najsurowsza.
• EN 10308 obejmuje pręty stalowe.
• EN 10228-3 i -4 obejmują odkuwki (odpowiednio ferrytyczne/martenzytyczne i austenityczne), również ze stopniowanymi klasami jakości.
• Powszechnymi odpowiednikami ASTM są A578 dla blach i A388 dla odkuwek.

Zamówienie, które mówi jedynie „badane UT” bez podania normy i klasy, pozostawia niezdefiniowane zarówno zakres skanowania, jak i limity akceptacji — jest to najczęstsza przyczyna sporów dotyczących UT.

Gdzie UT osiąga swoje granice

• Strefa martwa. Pierwsze kilka milimetrów pod sondą jest trudne do oceny; wady przypowierzchniowe wymagają drugiej techniki lub sondy dwuprzetwornikowej.
• Orientacja wady. Wada płaska odbija najlepiej, gdy jest w przybliżeniu prostopadła do wiązki dźwięku. Badanie blachy wiązką prostą dobrze znajduje rozwarstwienia, ale może przeoczyć stromo ustawione pęknięcia; sondy kątowe pokrywają inne orientacje.
• Grube ziarna. Struktury odlewane i austenityczne stale nierdzewne rozpraszają i pochłaniają dźwięk, zmniejszając penetrację i czułość. UT materiału gruboziarnistego wymaga dostosowanych procedur i niższych częstotliwości.
• Wymiarowanie jest przybliżone. Zasady akceptacji opierają się na amplitudzie echa i rozległości wskazania porównanych z reflektorami odniesienia, a nie na bezpośrednim pomiarze rzeczywistej wady. Dwie normy mogą ocenić to samo wskazanie odmiennie.
• Geometria i powierzchnia. Cienkie przekroje, złożone kształty oraz chropowate lub pokryte zgorzeliną powierzchnie ograniczają zakres; norma określa, jaka część objętości musi zostać zeskanowana, aby można było powołać się na daną klasę.

Dobre określanie UT

Należy podać normę i klasę, określić, czy skanowanie jest 100%, czy na siatce, oraz z góry uzgodnić, jak będą traktowane wskazania na granicy akceptacji. To zamienia „badane UT” ze sloganu w wymóg możliwy do zweryfikowania.