A vizsgálati módszer előnyei és hátrányai és felhasználásának területei
Az ultrahangos anyagvizsgálat a második világháború óta létező vizsgálati technológia, amely a nyersanyagtól az alkatrészeken át egészen a bonyolult műszaki szerkezetig, számos vizsgálati feladat elvégzésére alkalmas anélkül, hogy a szerkezetet bármilyen mértékben roncsolná, és a további felhasználhatóságát befolyásolná.
Az ultrahangos anyagvizsgálat kiszűri az anyag szerkezetében található eltéréseket, hibákat és az ipari gyártási folyamatokat minden szakaszban képes támogatni: az előgyártás, gyártás, karbantartás és szerelés támogatás során.
A gazdaságos és biztonságos üzemeltetés egyik alapfeltétele a műszaki létesítmények és szerkezetek reális állapotának és maradék élettartamának a helyes megítélése. Ahhoz, hogy ez megvalósuljon, a roncsolásmentes anyagvizsgálati folyamatok alkalmazása elengedhetetlen. Adott berendezések, szerkezetek élettartamának megbecsülése és az eltérések időbeni kiszűrése mind hozzájárul a biztonságos és gazdaságos üzemeltetéshez – például a repülőgépek és hidak rendszeres vizsgálatával és karbantartásával emberéletek menthetőek meg, a kőolaj tartályok élettartamának helyes megbecsülésével környezetszennyezés és hatalmas pénzbeli veszteségek kerülhetőek el.
A roncsolásmentes anyagvizsgálat során diagnosztikai vizsgálatokkal megállapítható a vizsgált szerkezet vagy berendezés jelenlegi állapota és meghatározható az adott üzemelési feltételek mellett a beépített anyagok károsodásának mértéke. A szerkezetek és berendezések üzemeltetése során a károsodásokat gyakran váratlan meghibásodások okozzák, mint például a kopás vagy törés, ezek időszerű kiszűrésével megteremthető a biztonságos és gazdaságos üzemeltetés.
Az ultrahangos anyagvizsgálat leírása
Az ultrahangos anyagvizsgálat során használatos hanghullám az emberi fül számára nem érzékelhető tartományban, 500 Khz-től 20 Mhz-ig terjed. Az ultrahangos anyagvizsgálat használható fémeken, kerámián, műanyagon és kompozit anyagokon; viszont papíron és fából készült alkatrészeken nem ad értékelhető eredményt.
Az ultrahangos vizsgálat során felhasználjuk a magas frekvenciájú hanghullám azon tulajdonságát, hogy különböző közegekben eltérő sebességgel halad. A más akusztikai sűrűségű anyag határához érve a magas frekvenciájú hangnyaláb elhajlik vagy visszaverődik – a hanghullám ezen tulajdonságát felhasználva az anyag szerkezetében található eltérések szűrhetőek ki, például egy hegesztési varratban található esetleges zárvány vagy repedés, illetve anyagvastagság mérhető.
A hibátlan alkatrészek esetében a hangnyaláb csak a darab határfelületéről verődik vissza, míg ha az alkatrészben hiba vagy eltérés található, akkor a hibahely egy akusztikus határfelület melyről a hanghullám egy része visszaverődik.
Az ultrahangos anyagvizsgálat tapasztalt anyagvizsgálót kíván, mivel a vizsgálat során felléphet több befolyásoló tényező és a mérések során előfordulhat hamis hibajel is – viszont gyakorlattal és tapasztalattal ezek kiszűrhetőek.
Az ultrahangos anyagvizsgálatot befolyásoló tényezők lehetnek: a munkadarab mikroszerkezete, a szemcseméret, a hiba távolsága a felülettől, a hiba alakja, a hiba orientációja és a mérési impedanciák különbsége, illetve a hullámforma, így ezekre a befolyásoló tényezőkre figyelni kell a pontos vizsgálati eredmények érdekében. Az anyagvizsgálat során előfordulhat hamis hibajel is, ezeket okozhatja: mérőkészülék elektromos részeinek meghibásodása, az adófej törése, légbuborék a csatolóközegben, a munkadarab bonyolult alakja, a szemcsehatárok hatása, a hullámforma változása vagy a hegesztési varrat hőhatás övezete. De egy tapasztalt anyagvizsgáló ezekre a befolyásoló tényezőkre fel van készülve, és a pontos vizsgálati eredmények érdekében akár további roncsolásmentes anyagvizsgálatot is javasol.
Az ultrahangos anyagvizsgálat során megállapítható az alkatrészben található eltérés vagy törés, megmutatja a szabálytalanság helyét, típusát és orientációját. A vizsgálat megbízhatósága és pontossága a digitális technológia fejlődésével egyre növekszik.
Az ultrahangos anyagvizsgálat előnyei
Az ultrahangos anyagvizsgálatnak számos előnye van:
- mivel a hanghullámok penetrációs ereje nagy, ez a tulajdonság lehetővé teszi a a hibák, eltérések detektálását nagy anyagvastagság esetében is.
- az ultrahangos anyagvizsgálat nagyon érzékeny, lehetővé teszi egészen kicsi, sík jellegű hibák, eltérések kiszűrését, melyek esetlegesen nem jelennének meg egy radiográfiai felvételen
- sok esetben elég ha csak egy oldalról férünk hozzá a vizsgálandó alkatrészhez
- nagyobb precizitású mérés, mint a többi roncsolásmentes anyagvizsgálati módszernél, a szerkezeti hibák mélységének megállapításakor
- nagy pontossággal megállapítható az eltérés mérete, orientációja, alakja és típusa
- nem sugárzó, így nincs káros hatása a közelben dolgozókra, nincs szükség lezárásra, hanem a gyártási folyamatokkal egy időben is lehet végezni a vizsgálatot
- az ultrahangos anyagvizsgálathoz szükséges műszerek hordozhatóak
- azonnali eredmény, így a helyszínen, azonnal lehet döntéseket hozni
Az ultrahangos anyagvizsgálat limitáló tényezői
Mint minden anyagvizsgálati módszernek, így az ultrahangos anyagvizsgálatnak is vannak limitáló tényezői, hátrányai:
- bonyolult geometriai szerkezetű szerkezetek ultrahangos vizsgálata körülményes lehet
- ha ultrahangos anyagvizsgálati módszerrel szeretnénk egy adott szerkezet vastagságát megmérni drágább, mint ha mechanikai módszerekkel végeznénk, ráadásul az akusztikailag változatos anyagösszetétel többféle beállítást igényelhet.
- ez az anyagvizsgálati módszer gyakorlott anyagvizsgálót kíván, mivel a vizsgálandó anyag összetétele, az alkatrész szerkezete vagy a mérő eszköz is befolyásolhatja az eredményt vagy létrehozhat hamis hibajelet – ezeket az anyagvizsgálónak ki kell szűrnie. Legtöbbször, ha ilyen eset áll fenn, további roncsolásmentes anyagvizsgálati módszereket is be kell vetni, hogy pontos eredményt kapjunk
- azokat az alkatrészeket amelyek felülete nem egyenletes, vagy az alakjuk nem szabályos, méretük kicsi vagy az anyagvastagság kicsi, illetve nem homogének, nehéz ultrahanggal vizsgálni
- az alkatrész vagy szerkezet felszínét alaposan meg kell tisztítani mielőtt ezt az anyagvizsgálati technikát alkalmazni lehet
- az ultrahangos vizsgálati módszertől függően csatolóközeg szükséges a vizsgálat elvégzéséhez
- a vizsgált alkatrésznek vízállónak kell lennie, amikor vizes alapú csatolóközeget használunk, kivéve ha az rozsdásodásgátló – a csatolóközeg jellemzően fagyálló
Az eszköz és a szakember
Az ultrahangos anyagvizsgálati módszer leggyakoribb alkalmazása a hegesztési varratok vizsgálata. Az ultrahangos anyagvizsgálat lehetővé teszi az anyagvizsgáló számára hogy kiszűrje az eltéréseket a hegesztési varratban és azokat összehasonlítva adott szabvánnyal megállapítja, hogy a varrat elég erős és tovább használható vagy javítani kell.
A vizsgálatok változhatnak a varratok méretétől, típusától és a környezettől függően – és természetesen a használt felszerelés is ennek megfelelően módosul. Azok az anyagvizsgálók, akik kiszállással a helyszínen vizsgálnak, előnyben részesítik a könnyen szállítható műszereket, míg azok, akik forró gyártási helyszíneken, vagy fagyos csővezetékeket vizsgálnak, más specifikációval rendelkező műszereket preferálnak.
Mindegyik ipari szektorban különböző vizsgálati feltételek vannak, ennek megfelelően a műszerek típusa is változatos. Ugyanígy, iparáganként változnak a szabványokthat must be met.
Ezen felül már érintettük, hogy a pontos eredmény kiértékelésért gyakorlott anyagvizsgálóra van szükség, akiknek kiképzése pénz és idő. Ez pedig azért fontos, mert az anyagvizsgálónak ki kell szűrnie a vizsgálatot befolyásoló tényezőket és a hamis hibajelet; ha ez nem történik meg, az fölösleges javítási munkálatok előírásával, vagy az adott szerkezet, alkatrész leselejtezésével járhat, ami nem megengedhető veszteség. Ezért mindenképpen fontos szempont a megfelelő szakember kiválasztása: olyan anyagvizsgálóval érdemes együtt dolgozni, akinek az adott iparágban, a megadott szerkezettel, alkatrésszel van már tapasztalata.
Gyakori felhasználási terület
A roncsolásmentes anyagvizsgálati technológia elfogadott és széleskörűen alkalmazott, annak ellenére, hogy relatív drága technológia, mivel az alkalmazásával megspórolt költségek és veszteségek, melyek akár emberéletekben, környezetszennyezésben, vagy egyszerűen a gyártási folyamatok leállásában mérhetőek és az ezzel kapcsolatos bevételkiesésből fakadnak.
A légi és űrszektor biztonsági vizsgálatainak sorába beiktatta az ultrahangos anyagvizsgálatot. A szénszálas repülőgép és űrhajó alkatrészek, és a szerkezeti alkatrészek különösen kompatibilisek az ultrahangos anyagvizsgálati módszerekkel.
Egy másik szektor, ahol az ultrahangos anyagvizsgálat gyakran használt vizsgálati módszer a petrolkémiai ipar, ahol a kőolaj kitermeléstől, a feldolgozáson át egészen a szállításig és a tárolásig, az ipari folyamatok minden stádiumában bevethető. Az eltérések, meghibásodások kiszűrése és kijavítása segít a környezetszennyezés, balesetek és anyagi veszteségek elkerülésében.
Összegzés
Az ultrahangos anyagvizsgálat, annak ellenére, hogy egy relatíven drága roncsolásmentes anyagvizsgálati eljárás mindenképpen szükséges a műszaki szerkezetek és létesítmények biztonságos és gazdaságos üzemeltetésének fenntartásához. A roncsolásmentes anyagvizsgálati módszerek megteremtik a biztonságos és gazdaságos gyártási folyamatok feltételeit, az előgyártási folyamatoktól egészen a karbantartásig bezárólag.
Az ultrahangos anyagvizsgálat széleskörűen alkalmazható, kevés limitáló tényezője van, és jó szakember kezében megbízható, pontos eredményt ad.