Zlecenie badań nieniszczących często zaczyna się od pytania o cenę, a powinno od pytania o to, czego właściwie szukamy. Każda metoda NDT widzi inny rodzaj niezgodności i działa na innych materiałach. Źle dobrana metoda potrafi dać czysty protokół przy złączu, które ma wadę. Poniżej porządkujemy wybór między trzema najczęściej zamawianymi metodami: magnetyczno-proszkową, penetracyjną i radiograficzną.
Zawsze na początek: badanie wizualne
Zanim w ogóle padnie pytanie o MT, PT czy RT, złącze powinno przejść badanie wizualne (VT) według PN-EN ISO 17637. Kontrola lica i grani, pomiar nadlewu, wypatrywanie podtopień, kraterów i pęknięć widocznych gołym okiem kosztuje niewiele, a jej wynik podpowiada, gdzie i jaką metodą szukać dalej. VT ma jedno ograniczenie, o którym łatwo zapomnieć: widzi wyłącznie powierzchnię. Wszystko, co kryje się w objętości spoiny, wymaga innej metody.
Pierwsze pytanie: wada na powierzchni czy w środku?
Metody NDT dzielą się na dwie grupy. Metody powierzchniowe, czyli magnetyczno-proszkowa (MT) i penetracyjna (PT), wykrywają nieciągłości otwarte na powierzchnię, a w przypadku MT także leżące tuż pod nią. Metody objętościowe, czyli radiografia (RT) i ultradźwięki (UT, PAUT), zaglądają w głąb materiału: pokazują pęcherze, wtrącenia, braki przetopu i przyklejenia.
To rozróżnienie od razu zawęża wybór. Pęknięcia zmęczeniowe powstające w czasie eksploatacji inicjują się prawie zawsze na powierzchni, w miejscach koncentracji naprężeń, więc do przeglądów okresowych wystarczy zwykle metoda powierzchniowa. Niezgodności technologiczne powstające podczas spawania często leżą w środku złącza, więc odbiór nowej spoiny bez metody objętościowej bywa niepełny.
Badanie magnetyczno-proszkowe jarzmem elektromagnetycznym na konstrukcji stalowej. Fot. ULTRARENT
Badania magnetyczno-proszkowe: szybkie, ale tylko na stali ferromagnetycznej
W metodzie MT badany element zostaje namagnesowany. Jeśli strumień magnetyczny natrafi na pęknięcie, część linii sił wychodzi ponad powierzchnię i tworzy lokalne pole rozproszenia. Naniesiony proszek gromadzi się dokładnie w tym miejscu i odwzorowuje kształt nieciągłości. Wskazanie pojawia się w ciągu kilkunastu sekund od namagnesowania, bez czekania na czas penetracji czy obróbkę danych. Przy dużej liczbie elementów to bezpośrednio przekłada się na czas i koszt inspekcji.
Ograniczenie wynika z fizyki metody: badania magnetyczno-proszkowe działają wyłącznie na materiałach ferromagnetycznych, czyli na stalach węglowych i niskostopowych. Nie zadziałają na aluminium, tytanie, miedzi ani na stalach austenitycznych. Nie ma to związku z twardością materiału. Miękka stal konstrukcyjna jest równie ferromagnetyczna jak stal hartowana.
Przy zamawianiu warto pamiętać o podziale ról między normami. PN-EN ISO 17638 opisuje, jak przeprowadzić badanie złączy spawanych, ale nie rozstrzyga o akceptacji. O tym, czy wskazanie dyskwalifikuje złącze, decyduje PN-EN ISO 23278. W zamówieniu dobrze jest wskazać obie normy oraz wymagany poziom akceptacji.
Dobrze pokazuje to przykład z praktyki. Po urwaniu się widły w jednym wózku firma logistyczna zleciła kontrolę MT całej floty: 54 wózków i 114 wideł. Pęknięcia znaleziono w trzech widłach należących do dwóch wózków, w każdym przypadku na promieniu zgięcia, czyli tam, gdzie pęknięcia zmęczeniowe inicjują się najczęściej. Przy zwykłych oględzinach były niewidoczne.
Badania penetracyjne: tam, gdzie magnes nie zadziała
Metoda penetracyjna wykorzystuje zjawisko kapilarne. Penetrant wnika w szczeliny otwarte na powierzchnię, a po usunięciu jego nadmiaru wywoływacz wyciąga go z powrotem i tworzy widoczne wskazanie. Metoda działa na niemal każdym materiale nieporowatym: na stalach austenitycznych, aluminium, stopach niklu, a także na elementach o złożonej geometrii.
Ceną za tę uniwersalność są trzy ograniczenia. Po pierwsze, metoda wykrywa wyłącznie nieciągłości otwarte na powierzchnię. Pęknięcie zamknięte warstwą farby, zgorzeliny albo rozklepane przy obróbce pozostanie niewidoczne. Po drugie, powierzchnia musi być dokładnie oczyszczona i odtłuszczona. Po trzecie, badanie trwa dłużej niż MT, bo penetrant potrzebuje czasu na wniknięcie. Zasady ogólne opisuje PN-EN ISO 3452-1, a poziomy akceptacji wskazań na złączach spawanych PN-EN ISO 23277.
Przy wyborze techniki warto wiedzieć, że wersja fluorescencyjna jest czulsza od barwnej, ale wymaga zaciemnienia i lampy UV. W warunkach terenowych częściej stosuje się metodę barwną. Szczegóły doboru techniki dla konkretnego zastosowania opisuje strona poświęcona metodzie penetracyjnej.
Prosta reguła na co dzień: na stali węglowej wybieraj MT, bo jest szybsza i widzi także nieciągłości tuż pod powierzchnią. Na stali nierdzewnej austenitycznej i aluminium zostaje PT.
Radiografia: kiedy potrzebny jest dowód
Radiografia to metoda objętościowa. Promieniowanie X lub gamma przenika przez złącze, a różnice zaczernienia na obrazie pokazują pęcherze gazowe, wtrącenia, pustki i braki przetopu. Jej największą zaletą jest charakter wyniku. Radiogram to fizyczny dokument stanu złącza w chwili badania, do którego można wrócić po latach przy audycie, przeglądzie okresowym albo analizie przyczyn awarii.
Radiogram cyfrowy złącza spawanego ze wskaźnikami jakości obrazu. Fot. ULTRARENT
Radiografia ma też swoje wymagania. Potrzebny jest dostęp z obu stron elementu, wygrodzenie strefy ochronnej na czas ekspozycji oraz zezwolenie Państwowej Agencji Atomistyki. Częsty błąd formalny dotyczy norm: PN-EN ISO 17636-1 obejmuje wyłącznie technikę z błoną radiograficzną, a badania cyfrowe (DR i CR) prowadzi się według PN-EN ISO 17636-2. Powoływanie się na część pierwszą przy radiografii cyfrowej to uchybienie, na które zwracają uwagę audytorzy. Kryteria akceptacji określa PN-EN ISO 10675.
Jest też ograniczenie merytoryczne. Wady płaskie, na przykład przyklejenia brzegowe, są widoczne na radiogramie tylko wtedy, gdy wiązka trafi w płaszczyznę wady pod odpowiednim kątem. Tam, gdzie właśnie ten typ niezgodności ma największe znaczenie, lepiej sprawdzają się ultradźwięki. Pełny zakres technik, w tym radiografię cyfrową z wynikiem dostępnym zaraz po ekspozycji, opisuje strona badań radiograficznych ULTRARENT.
Gdy strefy ochronnej nie da się wyznaczyć
W centrum miasta, na czynnym zakładzie albo przy pracach prowadzonych równolegle przez kilka ekip wygrodzenie strefy ochronnej bywa niewykonalne. Wtedy alternatywą dla radiografii są badania ultradźwiękowe, w szczególności technika Phased Array (PAUT). Głowica wieloelementowa bada złącze pod wieloma kątami w jednym przejściu, wykrywa wady płaskie i zapisuje pełne dane cyfrowe. Nie wymaga też żadnych stref bezpieczeństwa.
Ściąga: która metoda do czego
-
Każde złącze, na początek: VT.
-
Stal węglowa lub niskostopowa, pęknięcia powierzchniowe i zmęczeniowe: MT.
-
Stal austenityczna, aluminium, złożona geometria, wady otwarte na powierzchnię: PT.
-
Wady wewnętrzne i potrzeba trwałego dokumentu odbiorowego: RT.
-
Wady płaskie wewnątrz złącza albo brak możliwości wygrodzenia strefy: UT lub PAUT.
Co wpisać w zamówieniu
Dobrze przygotowane zamówienie oszczędza czas obu stronom. Powinno zawierać metodę badania, normę opisującą technikę, normę akceptacji z poziomem akceptacji (najczęściej powiązanym z poziomem jakości według PN-EN ISO 5817), zakres badania (100% złączy albo określony procent) oraz wymaganie co do kwalifikacji personelu według PN-EN ISO 9712. Jeśli nie masz pewności, która metoda pasuje do Twojego przypadku, warto zapytać laboratorium przed złożeniem zamówienia, a nie po otrzymaniu protokołu.
Zakład Badań Nieniszczących ULTRARENT prowadzi badania NDT od 1993 roku. Badania wykonuje personel certyfikowany według PN-EN ISO 9712 na poziomie 2 i 3, na obiektach klienta w całej Polsce, także w nocy i w święta, gdy wymaga tego cykl produkcyjny.
Artykuł sponsorowany
