Общие сведения
Трубы из полиэтилена высокой плотности (ПЭВП) используются вместо стальных труб в нефтехимической, энергетической и горнодобывающей отраслях промышленности ввиду их исключительной стойкости к коррозии и эрозии. В последнее время, ПЭВП также используется в радиаторах охлаждающей жидкости для обеспечения ядерной и радиационной безопасности. В требованиях к обеспечению ядерной безопасности обязательно предоставление разумных гарантий качества стыковых соединений. Времяпролетная дифракция (TOFD) – эффективный метод неразрушающего контроля, применяемый для контроля качества стыковых соединений.
Проблема
В процессе сварки труб из ПЭВП часто возникают следующие дефекты: непровары,
холодные трещины, включения и пустоты. На данный момент, в отрасли нет единого
мнения относительно природы и размера недопустимых дефектов; однако,
неразрушающий контроль часто необходим для выявления отражателей.
ПЭВП имеет свои специфические особенности, которые затрудняют контроль. Их
акустический импеданс и скорость звука аналогичны материалам, используемым в
ультразвуковых призмах, что усложняет достижение нужной рефракции звука на
границе раздела двух сред. Кроме того, акустический контакт между призмами Rexolite и
материалом объекта контроля может быть затруднен. Также, ПЭВП имеет высокий
коэффициент затухания по сравнению с металлами, что часто делает невозможным
использование высоких ультразвуковых частот. Этот материал также демонстрирует
эффект высокочастотной фильтрации. Для преодоления всех этих препятствий,
используются низкочастотные преобразователи, установленные на водяные призмы TOFD.
 |
| Поперечный профиль стыкового соединения ПЭВП |
Оборудование
Следующее оборудование используется для контроля:
- OmniScan с опцией TOFD-контроля
- Olympus C542-SM или C546-SM Centrascan (диам. элемента 6,25 мм; с частотой 2,25 МГц и 3,5 МГц)
- Водяные призмы TOFD (ST1) 60л
- 1 полуавтоматический сканер CHAIN
- 1 CFU-03 или аналогичная система водоснабжения
Дополнительное оборудование
- Предусилитель Olympus 5682 (500 кГц-30 МГц/30 дБ)
 |
| Настройка контроля |
 |  |  |
| Водяные призмы |
Стандартная процедура
Стандартная процедура TOFD применяется для контроля ПЭВП, с соблюдением следующих условий:
- Расстояние между центрами ПЭП настраивается для обеспечения пересечения лучей на 66% толщины. Для толстостенных труб рекомендуются дополнительные конфигурации в целях улучшения обнаружения рядом с зоной НД и ВД.
- Преобразователь с призмой устанавливаются на цепной сканер Chain.
- Электрическое усиление в OmniScan настраивается для установки сигнала поверхностной волны на 60%.
- Сканер CHAIN устанавливается на трубу, и сканирование выполняется за один оборот.
Контроль стыкового сварного шва ПЭВП дифракционно-временным методом
Результаты
На экранном снимке внизу, изображения A-скан и B-скан показывают результаты контроля образца ПЭВП толщиной 25 мм с калибровочными зарубками глубиной от 11,6 мм до 2,9 мм. Все три зарубки отчетливо выявляются благодаря превосходному отношению сигнал-шум.
Следующий экранный снимок отображает наличие пустот и/или загрязняющих примесей в стыковом сварном шве ПЭВП толщиной 16 мм на трубе диаметром 150 мм.
На данном изображении мы видим низкое качество сцепления на внутренней стенке почти на всем протяжении диаметра (54 мм) стыкового соединения ПЭВП на трубе диаметром 450 мм.
Вывод
Дифракционно-временной метод (TOFD), используемый в комбинации с OmniScan и другими соответствующими инструментами, является надежным методом неразрушающего контроля стыковых сварных соединений ПЭВП. В то время как в атомной промышленности продолжают работать над эффективным методом выявления недопустимых дефектов, в отрасли продолжаются дальнейшие исследования с использованием ультразвуковых фазированных решеток.
