Badania ultradźwiękowe

Badania UT – co można dzięki nim sprawdzić?

Metoda ultradźwiękowa UT ma wysoce uniwersalne zastosowanie. Służy między innymi do:
– wychwycenia niezgodności (punktowych, liniowych, rozległych);
– kontroli jakości wyrobów hutniczych pod kątem ewentualnych niezgodności
– kontroli jakości aparatów, zbiorników i rurociągów na etapie produkcji jak i trakcie eksploatacji.

Rodzaje fal ultradźwiękowych wykorzystywanych podczas badań

→ Fale podłużne. Cząsteczki ośrodka drgają w linii prostej, wzdłuż osi zgodnej z kierunkiem rozchodzenia się fali. Drganiom fal towarzyszą zmiany gęstości ośrodka oraz ciśnienia akustycznego. Rozchodzą się w cieczach, ciałach stałych oraz gazach.
→ Fale poprzeczne. Cząsteczki ośrodka drgają prostopadle do kierunku biegu fal, a drganiom towarzyszą naprężenia ścinające.
→ Fale podpowierzchniowe. Otrzymywane poprzez dobór kąta badania fali podłużnej na powierzchnię ciała stałego w taki sposób, by kąt załamania fali wynosił dokładnie 90°. Ten specyficzny typ fal pozwala wykrywać nieciągłości materiału na głębokości do kilku milimetrów pod powierzchnią badania.
→ Fale Rayleigha (powierzchniowe). Cząstki ośrodka drgają zarówno w kierunku ich rozchodzenia się oraz w kierunku prostopadłym do niego. Cząsteczki poruszają się po elipsie.
→ Fale Lamb’a (płytowe). Rozchodzące się na powierzchni cienkiej płyty, mogą przebiegać w ośrodkach cienkościennych na różne sposoby, w zależności od sposobu ich wzbudzania. Występują zarówno w formie symetrycznej oraz asymetrycznej.
→ Fale Love’a. Cząsteczki ośrodka drgają w płaszczyznach równoległych do powierzchni warstwy.

Badania ultradźwiękowe (UT) – główne metody ich przeprowadzania

Badania ultradźwiękowe przeprowadzane są zwłaszcza po to, by móc w szybki i bezpieczny sposób poznać stan całej objętości badanego obiektu. Wyróżniamy cztery metody przeprowadzania badań ultradźwiękowych.


– Metoda cienia (także: metoda przepuszczania). Polegająca na wprowadzeniu fali ultradźwiękowej z jednej strony badanego elementu i jej odbioru z drugiej. W momencie, gdy na drodze fali występuje wada, natężenie jest znacznie osłabione. Metoda znajduje swoje zastosowanie zwłaszcza podczas badania cienkich blach oraz rurek wykonanych z silnie tłumiących materiałów. Warto mieć świadomość, że metoda cienia nie pozwala na dokładne zlokalizowanie głębokości, na której znajduje się wada – stosuje się ją zwykle, gdy chce się sprawdzić czy badany element nie posiada płaskich bądź przestrzennych nieciągłości, które mogłyby przełożyć się na brak jego funkcjonalności.


– Metoda echa. Opiera się na wytworzeniu oraz wprowadzeniu przez defektoskop impulsów fal ultradźwiękowych w materiał i ich odbiorze po odbiciu od powierzchni ograniczającej bądź wady materiałowej. Dzięki pomiarowi czasu, który upłynął od momentu wysłania impulsu do momentu jego powrotu i odbioru przez głowicę (znając przy tym prędkość fali ultradźwiękowej w materiale) da się określić odległość, jaka dzieli głowicę od przeszkody.


– Metoda rezonansu. Podobnie jak metoda echa, opiera się na zjawisku odbicia fal ultradźwiękowych od wady. Różnica obu sposobów badania polega na tym, że w metodzie rezonansowej obserwuje się nałożenie na siebie fal padających oraz odbitych.


– Metoda zanurzeniowa. Szczególny rodzaj badania, podczas którego obiekt zostaje całkowicie zanurzony w wodzie, zaś głowica ultradźwiękowa znajduje się w odpowiedniej odległości od jego powierzchni. Ta metoda badawcza pozwala na szybkie oraz równomierne sprzęganie dźwięku, pozwalając inspektorom na błyskawiczne przeskanowanie różnych części.
Dobór odpowiedniej metody przeprowadzenia badania ultradźwiękowego jest ściśle uzależniony od wymagań wynikających z zastosowanych przepisów, oczekiwań odnośnie spodziewanych niezgodności, a także od indywidualnych potrzeb Klienta.

Standardowy przebieg badania ultradźwiękowego

1. Czynności wstępne.
– Rozpoznanie rodzaju złącza.
– Ustalenie wymaganego dla kontraktu poziomu jakości złącza spawanego według normy PN EN ISO 5817 (jeśli Klient nie zdefiniował poziomu akceptacji)
– Na podstawie poziomu jakości i normy PN EN ISO 17635 definiujemy poziom badania i poziom akceptacji dla badanego obiektu.
– Ustalenie grubości złącza – decyduje ona o ilości kątów wprowadzenia wiązki wymaganych przez normę PN-EN ISO 17640 dla założonego poziomu badania.
– Wybór techniki badania.
– Na podstawie wybranej techniki badania określamy poziomy: odniesienia, akceptacji, rejestracji i oceny
– Dodatkowe ustalenia pomiędzy partnerami kontraktu.


2. Przygotowanie materiału oraz aparatury.
– Sprawdzenie układu defektoskop / głowica według normy PN EN ISO 22232-3.
– Sprawdzenie oraz przygotowanie elementu do badania (usunięcie powłok ochronnych, rdzy, zgorzeliny i innych zanieczyszczeń uniemożliwiających dobre przylgnięcie głowicy do materiału i odpowiednie sprzężenie).
– Wyznaczenie obszarów badania.
– Użycie środka sprzęgającego.
– Kalibracja układu.
– Sprawdzenie czułości badania.


3. Przeprowadzenie badań.
– Etap pierwszy: działania podstawowe. Ich głównym celem jest wykrycie lokalizacji i wyznaczenie wymiarów niezgodności/wad.
– Etap drugi: badania uzupełniające. Wykonywane w celu zlokalizowania oraz wyznaczenia niezgodności płaskich (przyklejeń, pęknięć), które nie zostały wykryte wcześniej.
– Etap trzeci: badania dodatkowe. Przeprowadzane by dostarczyć dodatkowe informacje o niezgodnościach stwierdzonych w poprzednich etapach badania.

Badania ultradźwiękowe – najważniejsze zalety

+ szybkość wyniku badania;
+ niemal natychmiastowy i bezpośredni dostęp do wyników;
+ wysoka uniwersalność zastosowania;
+ badanie objętościowe (zapewnia wgląd w całą strukturę badanego obiektu)
+ precyzyjne określenie lokalizacji wad zewnętrznych oraz wewnętrznych (w zależności od wybranej metody);
+ przystępność cenowa przeprowadzenia badania;
+ możliwość zapisu elektronicznego z badania w przypadku zastosowania techniki Phased Array (PAUT)

Badania ultradźwiękowe – najczęstsze wady

– konieczność posiadania wysokich kwalifikacji i specjalistycznego sprzętu przez badającego;
– przy badaniu materiałów gruboziarnistych oraz niejednorodnych mogą wystąpić problemy uniemożliwiające wykonanie badania;
– niemożliwe bądź wysoce utrudnione badania niewielkich elementów.

Badania UT w NAFTO

W naszym Laboratorium Badań Nieniszczących przeprowadzamy badania ultradźwiękowe za pomocą wymienionych wcześniej metod. Intensywna działalność w branży związanej z badaniami NDT oraz obróbką cieplną we wszystkich segmentach przemysłu chemicznego sprawiła, że dziś cieszymy się powszechną renomą i zaufaniem wymagających Klientów z Polski i Unii Europejskiej. Wykwalifikowani specjaliści oraz wysokiej klasy sprzęt przyczyniły się do naszego ogólnokrajowego sukcesu. Potwierdzeniem naszych kompetencji jest Świadectwo Uznania Laboratorium w Urzędzie Dozoru Technicznego, a także Certyfikat Akredytacji Laboratorium Badawczego. W celu uzyskania dalszych informacji dotyczących badań ultradźwiękowych spoin, serdecznie zapraszamy do kontaktu.

FAQ – PYTANIA I ODPOWIEDZI

#1 Jakie wyróżniamy niezgodności w badaniach ultradźwiękowych złączy?

W przypadku gdy wykonujemy badania UT złączy spawanych, możemy napotkać trzy rodzaje niezgodności spawalniczych: punktową, liniową oraz rozległą. Różnią się one między sobą przede wszystkim rozmiarem i umiejscowieniem w obrębie padającej wiązki lub poza nią.

#2 Jak wygląda protokół powstały po wykonaniu badania ultradźwiękowego?

Dane do protokołu zawierają w sobie informacje na temat przedmiotu badań, celu oraz ich zakresu, a także kryteriów akceptacji bądź uzgodnień odbiorczych. Nie może w nim również zabraknąć danych dotyczących aparatury, złącza, metody badania oraz czułości. Dokumentacja zawiera w sobie także parametry badania, oznaczenie wykrytych niezgodności oraz ocenę jakości spoiny. Każdy protokół oznakowany jest datą badania, nazwiskami oraz uprawnieniami, a także odręcznymi podpisami osób: badających, weryfikujących oraz oceniających.

#3 Kiedy zastosować badanie ultradźwiękowe?

Badania ultradźwiękowe najczęściej wykorzystywane są na etapach produkcji oraz eksploatacji szeregu elementów przemysłowych. Powszechnie znajdują swoje zastosowanie w przemyśle ciężkim.