Společnost EWI- Edison Welding Institute je poskytovatelem inženýrských služeb se sídlem v USA. Její experti používají k provádění technických kontrol a hodnocení pokročilé nástroje a metody např. pro analýzu vad a optimalizaci návrhu. Při vyhodnocování klíčových struktur, jako např. mostů, letadel a turbín na výrobu elektrické energie, musí technici důkladně znát faktor, který ovlivňuje jejich životnost – cyklické zatížení. Cyklické zatížení je opakované a pravidelné nebo kolísavé působení síly v určitých místech. Například u mostů dochází k tomuto zatížení při přejíždění vozidel a u křídel letadel vzniká zátěž ze změn tlaku vzduchu.
V průběhu času může namáhání způsobené cyklickou zátěží vést k únavovým trhlinám ve struktuře.
Společnost EWI se snaží používat nejnovější technologie, aby zajistila, že její technici mají k dispozici nejúčinnější a nejefektivnější vyhodnocovací nástroje. Oleg Volf, hlavní technik ve společnosti EWI, nedávno vedl svůj tým pro nedestruktivní hodnocení (NDE) při testování prováděným defektoskopem OmniScan™ X3 Phased Array s využitím zobrazování pomocí metody celkového zaostření (TFM).
Oleg a jeho tým chtěli zjistit, zda a jak by jim mohla metoda TFM zlepšit schopnost měřit únavové praskliny. Zvýšení jejich přesnosti měření by mohlo například přispět k lepšímu pochopení míry růstu prasklin a jejich šíření, čímž by došlo ke zlepšení přesnosti jejich analýzy vad.
Jedním nástrojem, který technici používají pro spolehlivé sledování růstu prasklin, je připínací měřidlo. Připínací měřidlo je vloženo do ústí praskliny a hodnoty napětí se použijí k měření změn ve způsobilosti materiálu. Připínací měřidlo bylo v tomto experimentu použito pro srovnání.
Měření růstu prasklin s porovnáním Phased Array a TFM
Ve své zkušební laboratoři vytvořil tým ze společnosti EWI hydraulický zkušební rám a naprogramoval jej tak, aby vytvářel přírůstkově se zvyšující tlak na zkušební vzorek (dle normy ASTM E1820 zkoušky lomové houževnatosti) a nasimulovali tak růst únavové trhliny. Více informací o tomto experimentu včetně použitého zařízení, metodologie a výsledků naleznete v této případové studii.
Sonda Phased Array, klín a vzorek, které společnost EWI použila v rámci zkoušky růstu únavové praskliny
Ke změření růstu trhliny a porovnání výsledků konvenční techniky Phased Array (PA) a zobrazování pomocí TFM byl použit defektoskop OmniScan™ X3. Technici použili konvenční sektorový sken PA a vlnový režim TFM TT (pulse-echo) TT-T (self-tandem). Měření byla prováděna v intervalech a porovnána s připínacím měřidlem.
PA S-sken (nahoře) a TFM zobrazení vzorku (dole) pomocí defektoskopu OmniScan™ X3
Vylepšené poznatky o povaze trhlin
Na závěr experimentu Oleg shrnul výhody metody TFM pro vyhodnocování únavových trhlin:
- Zjednodušuje proces sběru dat v porovnání s metodami, jako jsou např. připínací měřidla, kamery a snímače poklesu elektrického potenciálu (EPD), které měří trhlinu pomocí nepřímých vlastností a často vyžadují velice pečlivé nastavení a kalibraci.
- Přesná a spolehlivá měření. Ukázalo se, že výsledky metody TFM byly o trochu přesnější než výsledky PA a připínacího měřidla
- Usnadňuje interpretaci dat a přístupnost díky lepší vizuální prezentaci metody TFM, která jasně ukazuje orientaci praskliny (úhel, stupeň rozvětvení atd.), a tím poskytuje technikům cenné informace o povaze šíření (dokonce i těm, kteří nejsou odborníky v ultrazvukové analýze).
Oleg zdůraznil, že „lepší rozlišení a přesnost dosažené u metod FMC/TFM při kontrole struktur citlivých na únavu nabízí potenciál pro lepší přesnost při detekci únavovýchtrhlin a určování jejich velikosti, což by současně zlepšilo přesnost hodnocení životnosti struktur na základě těchto měření.“ 1
Technici ve společnosti EWI budou provádět další testy pomocí metody TFM, aby potvrdili tyto nálezy a vyzkoušeli její použití u jiných mnohem složitějších geometrií únavových trhlin. Tato předběžná studie však naznačuje, že informace, které technici získali při použití metody TFM, mohou přispět k bezpečnější infrastruktuře a mohou zlepšit konstrukční řešení struktur.
1Volf, Oleg. EWI Technical Insights. Sledování růstu trhliny metodou celkového zaostření (TFM) s technologií Phased Array].“ Červenec 2020.
