Przykłady badań nieniszczących NDT

Prezentujemy kilka przykładów różnych metod badań nieniszczących.  Stosowana przez nas metoda MPM (metoda Magnetycznej Pamięci Metalu) w badaniach nieniszczących urządzeń technicznych doskonale wspomaga inne badania ndt takie jak metoda wizualna, ultradźwiękowa, penetracyjna lub wiroprądowa.

Ocenę stanu technicznego obiektu zawsze rozpoczynamy od badań metodą MPM, a wykryte miejsca uszkodzeń weryfikuje się następnie innymi badaniami nieniszczącymi.

Przedstawione niżej przykłady to badania NDT wykonane przez nas u Zleceniodawców w ich zakładach.

Badanie nieniszczące metodą Magnetycznej Pamięci Metalu  (w skrócie:  badanie metodą MPM)

Ten rodzaj badań NDT ma najwięcej zalet i możliwości zastosowania; wymaga specjalistycznego sprzętu i znajomości jego obsługi.

Jest to pasywna metoda magnetyczna, ale nie należy mylić jej z badaniami magnetyczno-proszkowymi MT.
W badaniu metodą MPM kontrolowany „na wskroś” jest cały materiał części metalowej, natomiast badania MT służą tylko do wykrywania wad powierzchniowych części.

Wybranym przykładem zastosowania badań metodą MPM jest diagnostyka łopatek, tarcz i wału parowej turbiny przemysłowej - zdjęcia poniżej.

W krótkim czasie przebadane zostały wszystkie łopatki turbiny. Strefy koncentracji naprężeń SKN zlokalizowane zostały metodą MPM na łopatkach nr 9, 23, 25, 52.  Następnie miejsca te kontroluje się inną metodą badań NDT, np. metodą ultradźwiękową UT.  Negatywny wynik badań UT będzie skutkował wnikliwą kontrolą wskazanych miejsc przy następnym remoncie okresowym turbiny.

Na zlecenie przedsiębiorstwa Alstom Power Sp. z o.o z dnia 08.07.2005 r.  przeprowadzono w jednej z wielu elektrociepłowni badania diagnostyczne stanu technicznego wybranych elementów wirnika NP turbiny 13UK125. W badaniach stosowano metodę magnetycznej pamięci metalu (MMPM) jako jedyną umożliwiającą pełne przebadanie wszystkich elementów turbiny w realnym okresie czasu.

Na podstawie ustalonych i udokumentowanych zależności fizycznych pomiędzy wskaźnikami mechanicznymi i magnetycznymi, a w szczególności podatności metalu na odkształcenie pod wpływem naprężeń eksploatacyjnych, opracowano sposób określenia stanu granicznego wytrzymałości stali w niżej wymienionych elementach wirnika turbiny poprzedzającego ich trwałe uszkodzenie (zniszczenie).

Zakres zleconej kontroli wirnika turbiny 13UK125 obejmował:
3.1  Badanie tarcz w obszarach wrębów i stóp łopatek stopni 1 do 5,
3.2  Badanie taśm bandaży,
3.3  Badanie piór łopatek,
3.4  Badanie materiału odkuwki wału wirnika w całej objętości, w tym czopów łożyskowych,
3.5  Badanie sprzęgła wirnika.

Podsumowanie powyższych wyników badań

1. Czas potrzebny na pełne przebadanie całej turbiny jest znacznie krótszy niż czas potrzebny do usunięcia skutków awarii turbiny.
2. Ekonomicznie - kwota wydana na badania metodą MPM jest od kilkudziesięciu do kilkunaset razy mniejsza niż ta, którą należy wydać po awarii turbiny.
3. Metodą MPM określamy też czas bezpiecznej eksploatacji turbin przemysłowych, tzw. resurs turbiny.

UWAGI OGÓLNE

Łączne stosowanie badań metodą MPM wraz z innymi metodami badawczo-kontrolnymi pozwala w znacznym stopniu zapobiegać awariom lub uszkodzeniom urządzeń.

Przykładowo, stosując badania metodą MPM skutecznie diagnozujemy:

1. maszyny wirujące - parowe turbiny energetyczne, rotory (wirniki), silniki samolotowe;
2. maszyny posuwisto zwrotne - sprężarki dużej mocy, kompresory tłokowe, pompy;
3. urządzenia przemysłowe pracujące statycznie - rurociągi w tym zawory rurociągów, konstrukcje stalowe, konstrukcje kratownicowe.

Tagi: przemysł energetyczny, mechanika statyczna, statyka konstrukcji stalowych, statyka konstrukcji kratownicowych, statyka rurociągów, statyka rurociągu, artykuły naukowe mpm dla resurs, pasywne metody magnetyczne badań ndt.

Badania wizualne VT  (visual testing)

Metoda badań nieniszczących polegająca na bezpośrednim wykryciu i ocenie nieciągłości występujących na powierzchni obiektu.

W najprostszym przypadku korzystamy ze spostrzegawczości i doświadczenia pracownika/specjalisty wykonującego badanie VT  (oględziny obiektu, urządzenia, części).

Niekiedy pracownik posługuje się prostą optyką (lupy, lusterka kontrolne), ale najczęściej stosuje specjalistyczne wideoendoskopy przemysłowe wspomagające wizualną ocenę powierzchni trudno dostępnych, np. wnętrza rur.

Metoda ultradźwiękowa UT  (badanie ultradźwiękowe)

Badanie nieniszczące, w którym mierzone i porównywane są czasy upływające między nadaniem impulsu i pierwszym echem odbitym od nieciągłości występującej w materiale, a echem odbitym od drugiej strony materiału.
Metoda szeroko rozwinięta - doczekała się norm określających warunki, przy których można ją stosować.

Niestety stosując badania ultradźwiękowe UT nie mamy 100% pewności, że trafnie wytypowano obszar badania danego obiektu. Natomiast badania MPM pozwalają zdiagnozować całe urządzenie w czasie dziesięciokrotnie krótszym i to bez konieczności specjalistycznego przygotowania powierzchni urządzenia (materiału).

Dlatego też badania nieniszczące UT najlepiej uzupełnia badanie MPM, które precyzyjnie lokalizuje wady lub zagrożone powstaniem wad miejsca w wyrobie (urządzeniu, konstrukcji). Łączne stosowanie badania MPM, a następnie metody ultradźwiękowej pozwala najpewniej (najlepiej i najdokładniej) zadecydować o dopuszczeniu wyrobu (urządzenia, konstrukcji) do dalszej, bezpiecznej eksploatacji.

Wraz z rozwojem elektronicznych przyrządów pomiarowych powstało kilka pokrewnych odmian badań ultradźwiękowych, które bardziej szczegółowo prezentują strony firmy Energodiagnostyka:
- ultradźwiękowe badania nieniszczące UT i UTPA  <więcej danych>
- ultradźwiękowe mapowanie korozji UT Mapping  <więcej danych>
- ultradźwiękowe badania nieniszczące IBUS  <więcej danych>
- badania NDT ultradźwiękową metodą TOFD  <więcej danych>
- ultradźwiękowe pomiary grubości UTT  <więcej danych>

Metoda penetracyjna PT

Wykorzystuje zjawisko wnikania cieczy w otwarte szczeliny powierzchniowe, dzięki czemu wykrywane są otwarte nieciągłości powierzchniowe o szerokościach od 10^-6m, np.: pęknięcia zmęczeniowe, pęknięcia szlifierskie, porowatości, rozwarstwienia, wżery, pęknięcia powstałe po kuciu lub po walcowaniu.

Badanie metodą MPM było przeprowadzone po badaniach penetracyjnych, które nie wykryły wad powierzchniowych na czopie wału. To pozwoliło ocenić stan naprężeń na czopie wału i określić, czy wał jest zagrożony pęknięciem w trakcie dalszej eksploatacji.

Metoda wiroprądowa ET  (metoda prądów wirowych)

Badanie nieniszczące prądami wirowymi - oparte jest na pomiarze zmian prądu indukowanego w materiale ferromagnetycznym, zależnych od ilości i rozmiarów nieciągłości w strefie działania sondy.
Metoda pozwala wykrywać wady materiału na powierzchni i pod powierzchnią do głębokości ok. 0.6 - 1.0 mm

   Dwa zdjęcia niżej ilustrują kontrolę rurociągu pary badaniami metodą MPM i metodą wiroprądową ET

Szerszy opis metody wiroprądowej na stronie firmy Energodiagnostyka  <więcej danych>

Zobacz też porównanie metod badań nieniszczących NDT  <więcej danych>