Naše robustní, v terénu osvědčené defektoskopy řady NORTEC™ 600, konstruované se stupněm krytí IP66, odolávají i velmi drsným podmínkám. V letošním roce však byly podrobeny skutečně mezní terénní zkoušce. Astronauti přístroj použili na zkoušení vířivými proudy (ECT) ke kontrole přítomnosti trhlin na Mezinárodní vesmírné stanici (ISS) – a vstup do vesmírného prostoru je, co se týče drsnosti prostředí, pravděpodobně tou nejextrémnější zkouškou.
Zjištění a oprava úniku vzduchu na vesmírné stanici
Vesmírná stanice ISS sestává z mnoha natlakovaných oddílů a komponent připojených a utěsněných na spojích těchto oddílů. Byla stanovena přijatelná jmenovitá hodnota rychlosti úniku vzduchu a ta je monitorována kontrolory letu ISS. Při detekci mírného zvýšení nominální hodnoty rychlosti úniku na ISS bylo spuštěno šetření. I když zvýšení nebylo považováno na nebezpečné pro osoby přítomné na palubě, mohlo by mít dlouhodobé důsledky týkající se požadavků na přívod stlačeného vzduchu. Jelikož dodávky vzduchu musí být přepravovány v raketách vypuštěných ze Země, méně je v tomto případě zcela jistě lépe.
Jako zdroj úniku byla zjištěna malá trhlina v přechodové komoře servisního modulu Zvezda. V servisním modulu jsou umístěny základní prvky zajišťující provoz vesmírné stanice:
- Obytné prostory
- Život podporující systémy
- Rozvod elektrické energie
- Systémy pro zpracování dat
- Systémy pro řízení letu
- Pohonné systémy
- Komunikační systém
U tlakových nádob se mohou trhliny objevit na mnoha různých místech. Ve většině případů trhliny začínají v místě s největším namáháním, například na ostrých koncích, na přechodech mezi tenkým a silným materiálem a na opravených místech.
Běžný způsob provedení opravy trhlin této podstaty vyžaduje velmi precizní označení konců trhliny. V tomto případě byl použit přenosný dvoufrekvenční model NORTEC 600D od společnosti Olympus a sonda ve tvaru tužky, protože tyto nástroje byly schopny poskytnout potřebnou přesnost při určení konců trhliny. NASA byla schopna toto přístrojové vybavení certifikovat k vyslání a k použití na stanici ISS. Díky uživatelsky přívětivému ovládání tohoto přístroje bylo pro posádku ISS relativně snadné naučit se přístroj používat.
Defektoskop na bázi vířivých proudů NORTEC (vlevo) a sonda se zahnutým dříkem (vpravo) k detekci povrchových trhlin
Jak technologie vířivých proudů funguje
Zkoušení vířivými proudy (ECT) využívá elektromagnetickou indukci k vytvoření střídavého magnetického pole ve vodivých materiálech. Například při přiblížení ECT sondy do blízkosti kovového dílu začne materiálem proudit kruhový tok elektronů, známý jako vířivé proudy, který proudí podobně jako vířící voda.
Tyto vířivé proudy tekoucí zkoušeným dílem pak vytváří své vlastní magnetické pole, které interaguje s cívkou v sondě a jejím polem prostřednictvím vzájemné indukčnosti. Změny v tloušťce kovu nebo vady, například trhliny v blízkosti povrchu, přerušují nebo pozměňují amplitudu a tvar vířivých proudů a výsledného magnetické pole, čímž se mění elektrická impedance cívky. Přístroj na zkoušení vířivými proudy vynese změny impedance a úhlu fáze do grafu, na jehož základě může zkušený operátor identifikovat změny v dílu.
Detekce konců trhlin pomocí povrchových vysokofrekvenčních sond pro zkoušení vířivými proudy (ECT sondy)
ECT sondy, běžně používané k detekci povrchových trhlin, známé též jako vysokofrekvenční sondy vířivých proudů (HFEC), jsou opatřeny malou cívkou, která může být stíněná nebo nestíněná. Lze ji nakonfigurovat do čtyř režimů: absolutní můstkové, absolutní reflexní, diferenciální můstkové nebo diferenciální reflexní.
Existuje mnoho typů povrchových sond, jak ve verzích přímé sondy, tak i ve verzích úhlové sondy, které vyhovují různým fyzickým požadavkům. Dodávají se i s ohebným dříkem (tělem), což znamená, že je lze upravovat do různých tvarů. Povrchové sondy lze navrhovat s konkrétní citlivostí požadovanou pro detekci malých konců trhlin. Velikost cívky se volí tak, aby se získala dobrá detekce délky, hloubky a šířky zacílené trhliny.
0,5mm (0,020palcové) otvory v etalonu (vlevo) a výsledky amplitudy signálu na jednom z těchto otvorů (vpravo) získané sondou s cívkou v konfiguraci absolutní můstkové
Zhlédněte toto výukové video, ve kterém se naučíte, jak nakonfigurovat nastavení přístroje NORTEC 600 pro detekci povrchových a podpovrchových trhlin.
Splnění norem NASA na pravděpodobnost detekce (PD)
K ověření, že pravděpodobnost detekce (PD) splňuje požadavky NASA, bylo nutné provést analýzu PD. Za tímto účelem bylo provedeno vícenásobné měření referenčního etalonu při použití shodných parametrů kontroly a výsledky těchto měření byly zaznamenány pro účely analýzy.
| Počet měření | Počet úspěšných měření | Počet neúspěšných měření |
|---|---|---|
| 29 | 29 | 0 |
| 46 | 45 | 1 |
| 61 | 59 | 2 |
Pravděpodobnost nezachycení vady (p v rovnici níže) je vypočtena pomocí vzorce uvedeného v použité normě, jako je například tato rovnice norem ISO:
kde n je počet provedených kontrol (zachycení a nezachycení), d je počet nezachycení a F je kvantil F rozdělení. Při zkoušení defektoskopu NORTEC 600D prokázal tento defektoskop požadovanou PD cílených vad o hodnotě 90 % s úrovní důvěryhodnosti 95 %.
Výhody defektoskopu NORTEC 600 pro kosmonautiku
Jednotka NORTEC 600 má i další kvality, které z ní činí velmi zdatný nástroj pro použití v oblasti kosmonautiky. Mezi tyto kvality patří:
- Je navržena tak, aby splňovala požadavky IP66
- Splňuje požadavky normy EN-15548 pro kontrolu svarů
- Provoz na napájení z baterie s dlouhou výdrží baterie, a to až 10 hodin
- Jasný, 14,5cm (5,7palcový) VGA displej
- Možnost celé obrazovky v každém režimu zobrazení
- Vylepšené filtry pro režim rotačního skeneru
- Intuitivní rozhraní s nabídkou „Výběr oblasti použití“ obsahující přednastavené parametry pro konkrétní oblasti použití
- Stránka konfigurace všech nastavení
- Frekvenční možnosti 10 Hz až 12 MHz
- Automatické vnitřní vyvažování (pro konektor BNC)
- Až dvě naměřené hodnoty v reálném čase
- Zcela automatické mísení
- Kapacita paměti až pro 500 souborů (programových a datových)
- Předběžný náhled souboru na přístroji
- Konfigurace více alarmů
Pokud se zajímáte o defektoskop na bázi vířivých proudů, který astronauti použili, stáhněte si brožuru nebo se obraťte na spol. Olympus a vyžádejte si ukázku.
Související obsah
Úvod do zkoušení vířivými proudy
Pole vířivých proudů – výukový materiál
Kontaktujte nás
