Podstawy zaawansowanej technologii phased-array - dr inż. Marek Śliwowski
Podstawy zaawansowanej technologii phased-array. Podstawy i zastosowania.
dr inż. Marek Śliwowski
Wydanie l,
Warszawa 2021
Monografia została zredagowana i przygotowana w języku polskim za przyzwoleniem firmy OLYMPUS na podstawie serii jej opracowań NOT:
The monographis assembled and prepared in polish language under permission of OLYMPUS group on the base advanced practical NOT series:
"Advances in Phased Array Ultrasanic Technology Applications" - second edition 2017
"lntroduction in Phased Array Ultrasanic Technology Applications" - fourth edition 2017
Autor niniejszego opracowania jest specjalistą stopnia 3-go we wszystkich metodach badań nieniszczących i od ponad 30 lat związany jest z firmą NDTEST, wykonującą usługi badań nieniszczących na rynku polskim.
Jednocześnie od ponad 20 lat autor zajmuje się szkoleniem i egzaminowaniem personelu NDT w zakresie-go i 2-go stopnia, ale przede wszystkim personelu kierowniczego na stopień 3.
Wstęp
Rozwój i zastosowania badań ultradźwiękowych z użyciem aparatury i głowic wieloprzetwornikowych, zwanych w przyjętej nomenklaturze - ultradźwiękową technologią phased-array, osiągnął stan samodzielnej techniki badawczej na początku lat 2000.
Zastosowania przemysłowe technologii phased-array datują się od początku lat 80-tych XX wieku i wywodzą się z obszaru medycyny. W połowie lat 80-tych rozwinięto technologie materiałów piezokompozytowych i pozwoliło to na wytwarzanie głowic phased-array, w bardziej złożonych konfiguracjach.
Zaawansowane rozwiązania technologii piezokompozytów, rozwój mikromechaniki i mikroelektroniki a także mocy obliczeniowej komputerów (pakiety oprogramowania przy produkcji głowic oraz wzajemnej interakcji między elementami matrycy) spowodowały burzliwy rozwój technologii phased-array. Gwałtownie wzrosły też możliwości sterowania interakcyjnego wiązkami phased-array.
…
Technologie phased-array charakteryzują się bardzo wysoką wiarygodnością uzyskiwanych wyników i zostały powszechnie uznane jako materiał podstawowy w krytycznej ocenie inżynierskiej - ECA, dla której poświęcono w książce oddzielny rozdział.
Jednocześnie w chwili obecnej obserwuje się burzliwy rozwój produkcji przenośnych, zasilanych akumulatorowo, aparatów phased-array stanowiących jakościowy skok dla zastosowań, jakim stały się aparaty typu OmniScan MX2, a ostatnio X3 wiodącej na tym rynku firmy Olympus. Instrumenty tego typu powoli wchodzą do codziennej praktyki bardziej zaawansowanych inspekcji i pozwalają na szybkie stosowanie również takich specjalnych zastosowań jak mapowanie korozji, szybkie wykrywanie pęknięć, w tym korozji naprężeniowej i międzykrystalicznej. Specjalne rozwiązania przewidziano również do badania materiałów trudnych (duplex) i austenitycznych.
Tym procesom towarzyszyć musi rozszerzony zakres szkolenia i certyfikacji personelu NDT, oparty o zagadnienia zjawisk dyfrakcyjnych (techniki TOFD) oraz phased-array (techniki PA), które stanowią najbardziej nowoczesne trendy badawcze, w szczególności w zastosowaniach łączenia tych technik oraz w kontekście uzyskiwania jak najbardziej wiarygodnych wyników badania.
Takim celom ma służyć niniejsza monografia, jak się wydaje jedyna w języku polskim, obejmująca tak szeroki zakres wiedzy podstawowej i o zastosowaniach technologii phase-array.
Książka została zredagowana w postaci samodzielnych rozdziałów zawierających:
- Rozdział 1 - Podstawy konwencjonalnych ultradźwięków w kontekście zastosowań PA-UT
Rozdział zawiera skrócony przegląd podstaw konwencjonalnych badań ultradźwiękowych dla zaawansowanego wymiarowania. … - Rozdział 2 - Główne koncepcje ultradźwiękowej technologii phased-array
Rozdział opisuje skróconą historię rozwoju technologii phased-array, zasady dotyczące ultradźwięków w wersji wieloprzetwornikowej, koncepcje czasu opóźnienia (lub formuł ogniskowania) dla głowic phased-array oraz aparaturę PA. Podano techniczne źródła związane z implementacją tej nowej technologii oraz jej zalety. - Rozdział 3 - Głowice phased-array (PA) piezokpompozytowe
Rozdział obejmuje zasadnicze aspekty budowy matryc phased-array oraz głowic PA w zastosowaniach do badań ultradźwiękowych. … - Rozdział 4 - Charakterystyka aparatury ultradźwiękowej phased-array. Kalibracja i techniki badawcze
Rozdział zawiera charakterystyki podstawowej aparatury i systemów ultradźwiękowych PA na przykładzie firmy Olympus oraz sposoby jej kalibracji a także różnych technik badawczych z zastosowaniem tych systemów. … - Rozdział 5 - Sposoby skanowania i rodzaje zobrazowań
W rozdziale omówiono sposoby zautomatyzowanego badania (lub skanowania) oraz typowe modele zobrazowań na przykładzie zastosowań w systemach OLYMPUS. - Rozdział 6 - Przygotowanie systemu i zamiana aparatury
Rozdział przedstawia techniczne elementy związane z przygotowaniem do badania z wykorzystaniem systemu ultradźwiękowego (głowice, aparat i ewentualnie skaner). … - Rozdział 7 - Wiarygodność techniki PAUT oraz jej wkład w Krytyczną Ocenę Inżynierską – ECA
Rozdział przedstawia techniczne kwestie związane z wiarygodnością ultradźwiękowej technologii phased-array oraz udział PAUT w Krytycznej Ocenie Inżynierskiej (ECA) stosowany przy tworzeniu wiarygodnych modeli zarządzających długotrwałością pracy konstrukcji z wadami wytwórczymi i/lub nabytymi w czasie eksploatacji. Przedstawiono przykłady z różnych obszarów techniki: nuklearnej (turbiny i elementy turbin) oraz rurociągów. - Rozdział 8 - Studia przypadków - trudne zadania badawcze
Rozdział omawia sposoby rozwiązywania skomplikowanych zadań badawczych (nazywane w nomenklaturze NOT- studiami przypadków), takich jak zaawansowane badania rurociągów ze stali węglowych oraz austenitycznych, badanie połączeń z materiałów różniących się, inspekcje turbin niskiego ciśnienia oraz systemy automatyczne do badania on-line z dużymi prędkościami, badania w kolejnictwie, itp.
