Top Banner
Ultrahangos anyagvizsgálati módszerek atomerőművekben
35

Ultrahangos anyagvizsgálati módszerek atomerőművekbenoldweb.reak.bme.hu/.../2015/eloadasok/UH_anyagvizsgalat.pdf · 2014-03-17 · • A felületi és felület alatti (bels ő)

Mar 09, 2020

Download

Documents

dariahiddleston
Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Page 1: Ultrahangos anyagvizsgálati módszerek atomerőművekbenoldweb.reak.bme.hu/.../2015/eloadasok/UH_anyagvizsgalat.pdf · 2014-03-17 · • A felületi és felület alatti (bels ő)

Ultrahangos anyagvizsgálati módszerek atomerőművekben

Page 2: Ultrahangos anyagvizsgálati módszerek atomerőművekbenoldweb.reak.bme.hu/.../2015/eloadasok/UH_anyagvizsgalat.pdf · 2014-03-17 · • A felületi és felület alatti (bels ő)

ultrahang

Hangfrekvencia

20 Hz

20 000 000 Hz

2 000 000 Hz

20 000 Hzhallható hang

anyagvizsgálatok esetén használt UH

infrahang 20 Hz

20 MHz

2 MHz

20 kHz

Page 3: Ultrahangos anyagvizsgálati módszerek atomerőművekbenoldweb.reak.bme.hu/.../2015/eloadasok/UH_anyagvizsgalat.pdf · 2014-03-17 · • A felületi és felület alatti (bels ő)

ννννλλλλ

Page 4: Ultrahangos anyagvizsgálati módszerek atomerőművekbenoldweb.reak.bme.hu/.../2015/eloadasok/UH_anyagvizsgalat.pdf · 2014-03-17 · • A felületi és felület alatti (bels ő)

A denevérek tájékozódása

Repülés közben Pihenéskor

1794 Spallanzani

Page 5: Ultrahangos anyagvizsgálati módszerek atomerőművekbenoldweb.reak.bme.hu/.../2015/eloadasok/UH_anyagvizsgalat.pdf · 2014-03-17 · • A felületi és felület alatti (bels ő)

Lewis Fry Richardson(1881 - 1953)

Page 6: Ultrahangos anyagvizsgálati módszerek atomerőművekbenoldweb.reak.bme.hu/.../2015/eloadasok/UH_anyagvizsgalat.pdf · 2014-03-17 · • A felületi és felület alatti (bels ő)

Paul Langevin

(1872-1946)

Pierre Curie

(1859 –1906)

Page 7: Ultrahangos anyagvizsgálati módszerek atomerőművekbenoldweb.reak.bme.hu/.../2015/eloadasok/UH_anyagvizsgalat.pdf · 2014-03-17 · • A felületi és felület alatti (bels ő)

Az ultrahang keltése és detektálása

Pierre & Jacques Currie

Piezoelektromoshatás felfedezése(1880)

Piezoelektromos anyagok:

• kvarc

• PZT (ólom-cirkonát-titanát)

Page 8: Ultrahangos anyagvizsgálati módszerek atomerőművekbenoldweb.reak.bme.hu/.../2015/eloadasok/UH_anyagvizsgalat.pdf · 2014-03-17 · • A felületi és felület alatti (bels ő)

Piezoelektromos jelenség

(a) A pozitív és negatívtöltések súlypontjaegybe esik.

(b) Nyomás hatására a töltéseksúlypontja szétválik,azaz feszültségkeletkezik.

(c)Feszültséghatására a kristálydeformálódik.

a

b

c

Page 9: Ultrahangos anyagvizsgálati módszerek atomerőművekbenoldweb.reak.bme.hu/.../2015/eloadasok/UH_anyagvizsgalat.pdf · 2014-03-17 · • A felületi és felület alatti (bels ő)

AZ ULTRAHANG KELTÉSE

kvarc

+

-expanzió

+

-kontrakció

Page 10: Ultrahangos anyagvizsgálati módszerek atomerőművekbenoldweb.reak.bme.hu/.../2015/eloadasok/UH_anyagvizsgalat.pdf · 2014-03-17 · • A felületi és felület alatti (bels ő)

AZ ULTRAHANG DETEKTÁLÁSA

Page 11: Ultrahangos anyagvizsgálati módszerek atomerőművekbenoldweb.reak.bme.hu/.../2015/eloadasok/UH_anyagvizsgalat.pdf · 2014-03-17 · • A felületi és felület alatti (bels ő)

A transzducer szerkezete

Ábra forrása: PA oktatási anyaga

Page 12: Ultrahangos anyagvizsgálati módszerek atomerőművekbenoldweb.reak.bme.hu/.../2015/eloadasok/UH_anyagvizsgalat.pdf · 2014-03-17 · • A felületi és felület alatti (bels ő)

• A felületi és felület alatti (belső) hibák kimutatására ésjellemzésére, falmérésre anyagjellemzők meghatározásárastb. használják.

• Az ultrahangos módszer során nagy frekvenciájúhanghullámokat juttatnak az anyagba a folytonosságihiány, vagy az anyagtulajdonságban történt változásokkimutatására.

• A legszélesebb körben használt ultrahangos vizsgálatitechnika az impulzus visszhang technika, amikor abesugárzott energia visszhangját érzékelik egy vevővel.Ez a visszhang érkezhet belső anyaghibáról de avizsgálati darab geometriai határairól is.

Az ultrahangos anyagvizsgálat

Page 13: Ultrahangos anyagvizsgálati módszerek atomerőművekbenoldweb.reak.bme.hu/.../2015/eloadasok/UH_anyagvizsgalat.pdf · 2014-03-17 · • A felületi és felület alatti (bels ő)

target

2

tcd

⋅=d = ?

c= 1500 m/s

mélység vagy idő

d = 7. 5 cm

TranszducerTime

tf = 100 µstime of flight

Page 14: Ultrahangos anyagvizsgálati módszerek atomerőművekbenoldweb.reak.bme.hu/.../2015/eloadasok/UH_anyagvizsgalat.pdf · 2014-03-17 · • A felületi és felület alatti (bels ő)

Impulzus visszhang elve alapján működő készülékek

• Kézi vizsgálathoz– Analóg

– Digitális

Dia:PA

Page 15: Ultrahangos anyagvizsgálati módszerek atomerőművekbenoldweb.reak.bme.hu/.../2015/eloadasok/UH_anyagvizsgalat.pdf · 2014-03-17 · • A felületi és felület alatti (bels ő)

A kézi készülékek működési elve

vizsgálatidarab

hiba

0 2 4 6 8 10

adóimpulzus

hibavisszhang

jel

hátfalvisszhang

jel

Ultrahangos vizsgáló készülék ernyőképe

vizsgálófej

Az impulzus visszhang elve alapján m űködőkészülék mélységi információt ad a visszhangvisszaver ődési helyér ől.

Page 16: Ultrahangos anyagvizsgálati módszerek atomerőművekbenoldweb.reak.bme.hu/.../2015/eloadasok/UH_anyagvizsgalat.pdf · 2014-03-17 · • A felületi és felület alatti (bels ő)

nem merőleges beesés

Visszaverődés

merőleges beesés

az irány egyértelműen meghatározott

Page 17: Ultrahangos anyagvizsgálati módszerek atomerőművekbenoldweb.reak.bme.hu/.../2015/eloadasok/UH_anyagvizsgalat.pdf · 2014-03-17 · • A felületi és felület alatti (bels ő)

A zárványok felületének irányultsága és a

mérési geometria

Page 18: Ultrahangos anyagvizsgálati módszerek atomerőművekbenoldweb.reak.bme.hu/.../2015/eloadasok/UH_anyagvizsgalat.pdf · 2014-03-17 · • A felületi és felület alatti (bels ő)

A felületre merőleges zárvány kimutatása

Felületre merőleges zárvány kimutatása

Ultrahangos vizsgálat Tandem módszerrel

TR TR

Tandem módszer

Page 19: Ultrahangos anyagvizsgálati módszerek atomerőművekbenoldweb.reak.bme.hu/.../2015/eloadasok/UH_anyagvizsgalat.pdf · 2014-03-17 · • A felületi és felület alatti (bels ő)

Reaktorok életkoraR

eakt

orok

szá

ma

A ma is működő reaktorok koreloszlása

Page 20: Ultrahangos anyagvizsgálati módszerek atomerőművekbenoldweb.reak.bme.hu/.../2015/eloadasok/UH_anyagvizsgalat.pdf · 2014-03-17 · • A felületi és felület alatti (bels ő)

Atomerőművekben alkalmazott reaktortartály

vizsgálati módszerek

Kémiai, korróziós, mechanikai + neutronsugárzásokozta erózió (kiváltképp a hegesztési varratokatkárosítja).

Belső és külső anyagvizsgálati módszerek kombinációjátalkalmazzák.

� Vizuális ellenőrzés (felületi módszer)

� Örvényáramos anyagvizsgálat (felületi módszer)

� Ultrahangos vizsgálati módszerek (felületi + térfogatimódszerek)

Page 21: Ultrahangos anyagvizsgálati módszerek atomerőművekbenoldweb.reak.bme.hu/.../2015/eloadasok/UH_anyagvizsgalat.pdf · 2014-03-17 · • A felületi és felület alatti (bels ő)

Az ultrahangos vizsgálat előnyei

Page 22: Ultrahangos anyagvizsgálati módszerek atomerőművekbenoldweb.reak.bme.hu/.../2015/eloadasok/UH_anyagvizsgalat.pdf · 2014-03-17 · • A felületi és felület alatti (bels ő)

Az ultrahangos vizsgálat korlátai

Page 23: Ultrahangos anyagvizsgálati módszerek atomerőművekbenoldweb.reak.bme.hu/.../2015/eloadasok/UH_anyagvizsgalat.pdf · 2014-03-17 · • A felületi és felület alatti (bels ő)

Az atomerőművi vizsgálatok

� Tartály csonkzóna, aktív zóna varratai, tartály alja, csővezetékek és gőzfejlesztő varratai.

� Ultrahangfejek mérési pozícióit nyomon kell követni, enkóderekkel (koordináta jeladók) végzik.

� Továbbfejlesztett módszerek: TOFD(Time of Flight Diffraction) és a fázisvezérelt (Phased array) technikák.

Page 24: Ultrahangos anyagvizsgálati módszerek atomerőművekbenoldweb.reak.bme.hu/.../2015/eloadasok/UH_anyagvizsgalat.pdf · 2014-03-17 · • A felületi és felület alatti (bels ő)

A diffrakció (elhajlás)

Diffrakcióshullám

Diffrakcióshullám

Beesőhullám

Visszaverthullám

Page 25: Ultrahangos anyagvizsgálati módszerek atomerőművekbenoldweb.reak.bme.hu/.../2015/eloadasok/UH_anyagvizsgalat.pdf · 2014-03-17 · • A felületi és felület alatti (bels ő)

A TOFD elve

Page 26: Ultrahangos anyagvizsgálati módszerek atomerőművekbenoldweb.reak.bme.hu/.../2015/eloadasok/UH_anyagvizsgalat.pdf · 2014-03-17 · • A felületi és felület alatti (bels ő)

A TOFD elveadó vevő

Felületi hullám

Felületi

Felsővisszhang

jel

Alsóvisszang

jel

Hátfal reflexió

Hátfal

Page 27: Ultrahangos anyagvizsgálati módszerek atomerőművekbenoldweb.reak.bme.hu/.../2015/eloadasok/UH_anyagvizsgalat.pdf · 2014-03-17 · • A felületi és felület alatti (bels ő)

Fázisvezérelt (PA)módszer

� Több rezgőelem működik egyszerre.

� Az impulzuskibocsátás egymáshoz képestikésleltetésével nyalábvezérlés érhető el:

� az egyes elemek által kibocsátott hangnyalábokenergiája az interferencia révén összegződik és egyegységes hullámfront adódik,

fókuszálás

nyalábdöntés érhető el.

Page 28: Ultrahangos anyagvizsgálati módszerek atomerőművekbenoldweb.reak.bme.hu/.../2015/eloadasok/UH_anyagvizsgalat.pdf · 2014-03-17 · • A felületi és felület alatti (bels ő)

Elektronikus fókuszálás

http://www.youtube.com/watch?v=mtja8-7XDKA

Page 29: Ultrahangos anyagvizsgálati módszerek atomerőművekbenoldweb.reak.bme.hu/.../2015/eloadasok/UH_anyagvizsgalat.pdf · 2014-03-17 · • A felületi és felület alatti (bels ő)

Nyaláb döntés (beam stearing)

http://www.youtube.com/watch?v=fCHWGlAQQOw

Page 30: Ultrahangos anyagvizsgálati módszerek atomerőművekbenoldweb.reak.bme.hu/.../2015/eloadasok/UH_anyagvizsgalat.pdf · 2014-03-17 · • A felületi és felület alatti (bels ő)
Page 31: Ultrahangos anyagvizsgálati módszerek atomerőművekbenoldweb.reak.bme.hu/.../2015/eloadasok/UH_anyagvizsgalat.pdf · 2014-03-17 · • A felületi és felület alatti (bels ő)

Kézi fázisvezérelt UH vizsgáló készülék

Page 32: Ultrahangos anyagvizsgálati módszerek atomerőművekbenoldweb.reak.bme.hu/.../2015/eloadasok/UH_anyagvizsgalat.pdf · 2014-03-17 · • A felületi és felület alatti (bels ő)

Gépi UH vizsgálórendszerek

� Vizsgáló manipulátorok� Programozható vezérlés

� Koordináta jeladók

� Sok csatornás UH

készülék

� Adatgyűjtő PC

� Értékelő PC

� Speciális

vizsgálófejek

Dia: PA

Page 33: Ultrahangos anyagvizsgálati módszerek atomerőművekbenoldweb.reak.bme.hu/.../2015/eloadasok/UH_anyagvizsgalat.pdf · 2014-03-17 · • A felületi és felület alatti (bels ő)

A Pakson alkalmazott Pipe Scan mozgatóautomatikája, és az ultrahangfejek elhelyezkedése

Page 34: Ultrahangos anyagvizsgálati módszerek atomerőművekbenoldweb.reak.bme.hu/.../2015/eloadasok/UH_anyagvizsgalat.pdf · 2014-03-17 · • A felületi és felület alatti (bels ő)

Az ultrahang egyéb alkalmazásai:

Ultrahangos áramlásmérők

A folyadék sebessége va, a

mérőirányba eső vetülete

vacosφ, ennyivel nő az

érzékelőhöz jutó hanghullám

sebessége ebben az irányban.

Page 35: Ultrahangos anyagvizsgálati módszerek atomerőművekbenoldweb.reak.bme.hu/.../2015/eloadasok/UH_anyagvizsgalat.pdf · 2014-03-17 · • A felületi és felület alatti (bels ő)

Ajánlott irodalom:

� Anyagvizsgálók lapja 2008/1

� http://www.tankonyvtar.hu/hu/tartalom/tamop425/0013_15_Szenzorok_es_aktuatorok-2/22_lecke_ultrahangos_ramlsmrk.html

� Alapi József Ottó: Ultrahangos anyagvizsgálati módszerek a Paksi Atomerőműben, BSc szakdolgozat, 2011.