Контроль орбитальных сварных швов вихретоком. Быстро и надежно

Орбитальная сварка — это широко распространенный процесс, используемый в авиационно-космической, ядерной, фармацевтической, полупроводниковой и пищевой промышленности для изготовления высококачественных соединений топливопроводов, тормозных магистралей, гидравлических магистралей и других применений. 

Целостность этих сварных швов имеет решающее значение; небольшой дефект может вызвать утечку и создать серьезную проблему безопасности. Для обеспечения надежности ракет и самолетов используется неразрушающий контроль для обеспечения качества соединения и предотвращения разрушения сварных швов. В настоящее время капиллярная дефектоскопия и рентгеновский контроль являются наиболее распространенными методами проведения этого неразрушающего контроля. Однако для одного сварного шва может потребоваться до одного часа. С сотнями орбитальных сварных швов в самолете этот контроль может занять много времени и ресурсов. Рентген также может быть сложно развернуть из-за требований к зоне безопасности и ограниченного пространства вокруг трубок. Всё это продемонстрировало необходимость разработки альтернативного метода неразрушающего контроля, который соответствовал бы характеристикам обнаружения, требуемым для орбитальных сварных швов, и при этом значительно сокращал время контроля. Чтобы решить многочисленные проблемы, команда Eddyfi Technologies с гордостью представляет новое и более экономически выгодное решение, основанное на массиве вихревых токов.

Контроль орбитальных сварных швов занимает много времени и требует более эффективного метода неразрушающего контроля.

Проблематика

Орбитальная сварка была разработана в 1960-х годах для предотвращения утечек из гидравлических и топливных систем. Эти трубы обычно имеют небольшой диаметр и располагаются в местах с ограниченным доступом, что делает ручную сварку сложной и ненадежной. 

Вместо этого орбитальная сварка представляет собой автоматический процесс, в ходе которого производится высококачественная сварка вольфрамовым электродом в среде инертного газа, или TIG, и в настоящее время она широко используется в самолетах и ​​ракетах. Но даже при строго контролируемом процессе сварки в соединении все еще могут присутствовать такие дефекты, как небольшие трещины и пористость. Со временем эти дефекты могут распространяться и приводить к утечке топлива, что ставит под угрозу безопасность коммерческих самолетов и может привести к отказу двигательной установки ракет. 

Сама по себе контроль орбитальных сварных швов сопряжен с рядом проблем. 

Малый размер: многие топливопроводы имеют диаметр всего 6 миллиметров (0,25 дюйма) с очень тонкими стенками менее 1 миллиметра (0,04 дюйма). 

Труднодоступность: орбитальные сварные швы также могут быть труднодоступными или располагаться в ограниченном пространстве. Наконец, даже небольшие дефекты, такие как пористость, могут нарушить целостность сварных швов и должны быть обнаружены на ранней стадии.

Решение

Чтобы решить эту проблему, Eddyfi Technologies сотрудничала с несколькими аэрокосмическими компаниями, чтобы разработать индивидуальный вихретоковый датчик, специально предназначенный для контроля орбитальных сварных швов. 

Датчик состоит из механического зажима, который крепится к трубке. Внутри преобразователя массив небольших катушечных датчиков с высоким разрешением обеспечивает надлежащее покрытие сварного шва при максимальном разрешении. Энкодер встроен в датчик, чтобы облегчить позиционирование по окружности и измерение длины дефектов. Зонд предназначен для ручного вращения вокруг орбитального сварного шва круговыми движениями. Это гарантирует хороший контакт между датчиками и поверхностью, позволяя контролировать всю окружность за один проход. 

Такая конструкция делает проверку воспроизводимой, независимой от оператора, и намного быстрее, чем контроль того же сварного шва с помощью капиллярного контроля и рентгенографии. Весь процесс контроля с помощью вихретоковой установки занимает всего несколько минут. Размер преобразователя также был сведен к минимуму, чтобы обеспечить его успешное развертывание в ограниченном пространстве.

Индивидуальный вихретоковый матричный датчик, который зажимается вокруг орбитального сварного шва, был разработан для контроля с высоким разрешением

На первом изображении ниже показана индикация C-скана поперечной трещины длиной 2 миллиметра (0,080 дюйма) и глубиной 0,2 миллиметра (0,008 дюйма). На втором рисунке показано указание кластера пористости. Шлюз обнаружения с настроенным порогом помогает выявить дефекты без необходимости ручного анализа данных.

Маленькая трещина

Преимущества

Разработанное решение позволяет надежно обнаруживать небольшие внутренние и внешние трещины и поры всего за несколько минут

Система вихретоковой матрицы, разработанная командой Eddyfi Technologies, позволяет проверять и анализировать данные орбитального сварного шва в течение нескольких минут. Доказано, что он способен обнаруживать небольшие внутренние и внешние трещины, а также скопления пор. Индивидуальная механическая конструкция обеспечивает быструю и воспроизводимую проверку. Благодаря программному обеспечению Magnifi данные легко визуализируются и записываются, а оператор по выявлению дефектов становится независимым.

По сравнению с визуальным контролем и рентгенографией решение Eddyfi Technologies для вихретоковой матрицы экономит время и деньги, сокращая в десять раз время, необходимое для проведения контроля орбитальных сварных швов.