Phassed Array

Technika badań phassed array (PA) jest rozwinięciem klasycznych badań ultradźwiękowych, które ma głównie na celu zwiększenie szybkości wykonywania badań, jak i ułatwienie interpretacji wskazań.

Kluczową rolę w tej technice badań ultradźwiękowych odgrywa szybkość i dokładność pracy oprogramowania defektoskopu, który musi zobrazować znacznie większą ilość informacji, w porównaniu do badań klasycznych. W technice PA głowica podzielona jest na głowice elementarne, osobno pobudzane do drgań, które generują wiązkę w sposób wybrany przez operatora, dzięki czemu można uformować wiązkę ultradźwięków o pożądanym kształcie, kącie załamania i ogniskowaniu. Za pomocą sterowania wyzwalaniem pracy głowic elementarnych można również wykonać kilka skanów za pomocą jednej głowicy. Dzięki takim sposobom sterowania wiązką uzyskiwany obraz jest zbliżony wyglądem do zobrazowań medycznych lub do zdjęć radiograficznych.

Przy pomocy techniki PA można wykonać badanie grubych spoin, dla których wymagane są trzy kąty wprowadzenia wiązki, za pomocą jednej głowicy w czasie jednego skanowania, równocześnie pod wszystkimi dostępnymi kątami załamania. Można też wykonywać z dużą szybkości badania blach, odkuwek i odlewów za pomocą dużej liczby wirtualnych głowic, umieszczonych w jednej obudowie.

Do kalibracji czułości stosować należy odpowiednie wzorce z otworami przelotowymi – stosowanie techniki oceny DGS jest niemożliwe. Dodatkowo wymagane są dodatkowe sprawdzenia aparatury, ze względu na konstrukcję głowic i liczbę torów ultradźwiękowych defektoskopu (do 128).

W zasadzie wszystkie badania wykonywane techniką PA wykonywane są w trybie półautomatycznym lub automatycznym, z rejestracją obrazów, z dowiązaniem obrazów do konkretnego miejsca, za pomocą danych ze sprzężonego z głowicą enkodera.

Podstawowym problemem stosowania techniki PA jest brak normowania metod – dostępna jest jedynie norma PN-EN ISO 13588:2013, która jest ogólnym opisem techniki. Nie istnieją normy wyrobu (takich jak spoiny, czy odkuwki), oraz nie ma jak dotąd określonych kryteriów akceptacji wyników badań PA, oraz nie istnieje powiązanie z normą PN-EN ISO 5817.

Oznacza to konieczność określenia kryteriów badań dla każdego przypadku z osobna, oraz określenie sposobów wymiarowania nieciągłości - wymiarowanie za pomocą amplitud echa w przypadku techniki PA jest niewystarczające, ze względu na najczęściej stosowany sposób prowadzenia głowic w stałej odległości od osi spoiny.

Przy takim sposobie prowadzenia głowic nie jest spełniony warunek umieszczony w PN-EN ISO 17640, przeskanowania całej objętości badanej wiązką o danym kącie załamania, mimo spełnienia warunku przeskanowania całej objętości badanej. W związku z tym nie ma możliwości uzyskania maksymalnej amplitudy sygnału odbitego od wady, co powoduje brak możliwości stosowania amplitudy sygnału jako jedynego kryterium oceny wielkości wad.

Oceny wyników badań techniką PA dokonuje się najczęściej na komputerze z zainstalowanym odpowiednim oprogramowaniem, na podstawie zarejestrowanych obrazów z defektoskopu.

Posiadane przez CLDT wyposażenie pozwala na wykonywanie pomiarów typu UT-skan, łącznie z wykonywaniem map korozji (przy założeniu średnicy wżeru korozyjnego 2 ÷ 3 mm), określaniem grubości ścian (w zależności od warunków odbicia wiązki ultradźwiękowej możliwe jest pominięcie powłoki lakierniczej), oraz badania elementów płaskich, zgodnie z  PN-EN 10160 – poszukiwanie i wymiarowanie wad płaskich w blachach i odkuwkach. Wymienione rodzaje badań można wykonywać w trybie półautomatycznym z zapisem wyników w formie cyfrowej. Badania wykonywane są w sposób zbliżony do badań zanurzeniowych na sprzężeniu wodnym, dzięki czemu nie ma ostrych kryteriów dotyczących stanu powierzchni, natomiast ograniczona jest temperatura wykonywania badań 5 ÷ 50 °C. Ze względu na stosunkowo wysoką częstotliwość posiadanej głowicy 7,5 MHz badaniom mogą podlegać materiały drobnoziarniste (stal węglowa, niektóre gatunki stali nierdzewnych – wymagane stwierdzenie wykonalności badań). Z uwagi na mocowanie głowicy w skanerze średnica badanych elementów nie może być mniejsza niż 150 mm.

Głowice kątowe typu PA, będące na wyposażeniu CLDT umożliwiają badanie spoin w materiałach drobnoziarnistych, przy odpowiednim przygotowaniu powierzchni i zapewnieniu temperatur pracy (patrz wyżej). Ze względu na charakter pracy głowic PA możliwe jest wykonanie badań kilkoma kątami załamania wiązki w trakcie jednego skanowania. Do badań spoin techniką PA konieczne jest opracowanie procedury badania i przygotowanie odpowiednich wzorców. Technika głowic skośnych PA nadaje się szczególnie do badań spoin o powtarzalnej geometrii w zakresie od 6 do 60 mm. Ze względu na wymagania normy PN-EN ISO 17640 badania wieloma kątami załamania, które oferuje technika PA jest celowe powyżej grubości materiału rodzimego 15 mm (dla spoin doczołowych).