Уже более 15 лет одним из лучших ультразвуковых дефектоскопов с фазированными решетками (ФР) по опыту применения во всем мире является дефектоскоп «OmniScan» производства компании «OLYMPUS».
Недавно появилась и уже активно используется его новая модель – «OmniScan X3», в котором особый интерес вызывает метод общей фокусировки TFM (см. рис. 1).
Метод TFM включает в себя специальные алгоритмы поэлементного излучения и приема сигналов ФР с последующей пространственно-временной обработкой полученного массива А-сканов. Это позволяет, используя один цикл излучения - приема, расчетными методами обеспечить фокусировку ультразвуковых лучей в каждой точке выбранной зоны реконструкции, тем самым получить изображения дефектов и других отражателей с более высоким разрешением.
|
| Рис. 1. Дефектоскоп OmniScan X3 в режиме моделирования карты акустического воздействия AIM. |
Метод TFM в дефектоскопе «OmniScan X3» можно использовать максимально быстро и эффективно, поскольку в нем реализованы следующие технологии:
- полноматричный захват FMC, который при сборе данных для одной реконструкции позволяет применять до 64 элементов ФР;
- 10 режимов, которые учитывают разные варианты распространения и трансформации мод ультразвуковых волн, из них до 4 режимов можно применять одновременно;
- функция построения огибающей сигналов с преобразованием Гильберта - для более точного определения размеров дефектов и повышения быстродействия;- моделирование карты акустического воздействия AIM, которая позволяет выбрать такие режимы TFM, характеристики ФР и ее положения, которые обеспечат максимальную чувствительность в нужных зонах контроля.
Подробнее о методе общей фокусировки TFM в дефектоскопе «OmniScan X3» можно прочитать, например, в данной статье.
На практике метод TFM позволяет решить следующие важнейшие задачи ультразвукового контроля:
- повысить чувствительность контроля и надежность выявления дефектов;
- получать сканы объектов контроля с более четкими индикациями дефектов;
- точнее определять тип, форму, размеры и положение дефектов;
- лучше разделять индикации дефектов от различных ложных индикаций.
Ниже приведены конкретные примеры выявления дефектов сварных швов методом TFM, которые показывают возможности и преимущества этого метода по сравнению с традиционным эхо-методом. Для примеров выбраны наиболее опасные дефекты сварных швов – несплавления и трещины.
На рис. 2 показан В-скан поперечного сечения сварного шва с индикацией от дефекта. Дефект – несплавление по кромке. Разделка шва (V-образная с притуплением) показана на скане белой пунктирной линией. По индикации хорошо видны тип и положение дефекта - дефект плоскостной и расположен точно по границе разделки сварного шва.
|
| Рис. 2. Несплавление по кромке, выявленное методом TFM. |
На рис. 3 показан В-скан поперечного сечения сварного шва с другим дефектом. Дефект – продольная вертикальная трещина в корне шва высотой 3 мм. Индикация точно показывает, что дефект плоскостной, расположен вертикально к донной поверхности, на границе раздела кромки и зоны термического влияния сварного шва. Высота трещины, определенная относительным способом на уровне -6 дБ, составила 2,9 мм, что практически совпало с истинным значением.
|
| Рис. 3. Трещина, выявленная методом TFM. |
Как известно, одна из основных проблем при ультразвуковом контроле сварных швов – это различить сигналы от дефектов и сигналы от так называемых «геометрических отражателей», которыми часто бывают валики усиления или смещения кромок сварного шва.
На рис. 4 приведены В- и С-сканы сварного шва, полученные эхо-методом – с индикацией от продольной корневой трещины высотой 3 мм и протяженностью 10 мм на фоне индикаций от валика усиления в корне шва (обратного валика). По своему типу и размерам указанная трещина является недопустимым дефектом, который обязательно должен быть выявлен при ультразвуковом контроле.
Однако, как мы видим на сканах, положение индикаций трещины и валика усиления практически совпадают. Амплитуды эхо-сигналов от трещины и валика на некоторых участках тоже приблизительно равны, на что указывает одинаковый красный цвет этих индикаций. Таким образом, в данном случае эхо-метод не позволяет надежно выявить трещину на фоне сигналов от валика усиления.
|
|
Рис. 4. Сканы сварного шва, полученные эхо-методом. Трещина не выявляется на фоне сигналов от валика усиления. |
Принципиально другие результаты были получены при контроле того же сварного шва методом TFM. Соответствующие сканы приведены на рис. 5.
На этих сканах индикация от трещины имеет красный цвет, индикации от валика усиления – светло-синий. При заданной шкале цветокодировки амплитуды это указывает на то, что максимальная амплитуда сигнала от трещины превышает максимальную амплитуду сигнала от валика примерно в 3 раза.
Такая большая разница в амплитудах, полученная методом TFM, позволяет надежно выявить трещину на фоне сигналов от валика усиления.
|
|
Рис. 5. Сканы сварного шва, полученные методом TFM. Трещина надежно выявляется на фоне сигналов от валика усиления. |
Вывод
Приведенные выше примеры показывают, что метод общей фокусировки TFM, реализованный в дефектоскопе «OmniScan X3», действительно позволяет более точно определять тип, форму, размеры и местоположение дефектов, а также более надежно обнаруживать дефекты на фоне ложных сигналов.
Таким образом, дефектоскоп с фазированными решетками «OmniScan X3», в котором метод TFM реализован в полном объеме, представляет несомненный интерес для применения при ультразвуковом контроле.
