Autor: Bc. Tomáš Zavadil Vedoucí práce: Ing. Jaroslav Pitter, Ph.D

Autor: Bc. Tomáš Zavadil
Vedoucí práce: Ing. Jaroslav Pitter, Ph.D.
ATG (Advanced Technology Group), s.r.o.
www.atg.cz
2011-06-02
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
Motivace
Cíl práce
Zbytková životnost
Nedestruktivní zkoušení
ET – měření rozdílu vodivosti
UT – měření rychlosti šíření ultrazvukových vln
Shrnutí
Další výzkum
2




Moderní průmyslová zařízení jsou často vystavována provozu
za vysokých teplot a tlaků
Vysoké teploty mohou mít vliv na změnu mikrostruktury
materiálu, která může ovlivnit bezpečnost provozu zařízení
Zbytková životnost posuzuje stav zařízení a pomáhá
optimalizovat kontrolu a údržbu na základě podrobení
vybraných vzorků nedestruktivnímu i destruktivnímu
zkoušení
Bylo by výhodné nalézt metodu, která by usnadnila výběr
vzorků pro vyhodnocování zbytkové životnosti na zařízeních
3



Nalézt vhodnou metodu k detekci mikrostrukturních změn
vyvolaných tepelným zpracováním
Ověřit schopnost metody měřit dané mikrostrukturní změny s
dostatečnou přesností
Nalézt vhodný způsob měření tak, aby byly výsledky
použitelné i pro reálné součásti průmyslových zařízení při
určování zbytkové životnosti
4
Co je to RLA?
 Posuzování stavu a zbylé životnosti
součástí průmyslových zařízení,
které operují za vysokých teplot a
tlaků
K čemu RLA slouží?
 Optimalizace kontroly a plánu údržby pomáhá předcházet
neplánovaným výpadkům či v krajním případě haváriím
Jak RLA funguje
1.
Ze znalosti historie provozu zařízení
2.
Periodickou kontrolou kritických součástí zařízení
5
Jak probíhá kontrola?
 Kritická místa zařízení jsou většinou předem známa
 Znalost těchto míst vychází z dlouholeté praxe inspektorů
 Kritická místa jsou podrobena nedestruktivnímu zkoušení a
jsou odebrány vzorky pro další destruktivnímu zkoušení
 Tato místa však nemusí nutně obsahovat kritický díl či
součást se změněnou strukturou
BYLO BY ŽÁDOUCÍ, ABY TATO KRITICKÁ MÍSTA BYLO MOŽNÉ
PŘEDEM PROZKOUMAT A OVĚŘIT POTENCIÁLNÍ PŘÍTOMNOST
ZMĚNY STRUKTURY
6
Co je to NDT?
 Skupina metod, jejichž cílem je zkoušení či inspekce části
materiálu bez porušení a vlivu na její další použití
 Nejčastěji se využívá ke kontrole materiálu vůči defektům
 Mnohé metody umožňují i měření široké škály fyzikálních
vlastností
RT
Jaké jsou výhody NDT?
 Nedestruktivní měření
 Měření přímo na místě
 Relativně velká rychlost měření
 Finanční nenáročnost
 Relativní bezpečnost
UT
IRT
PT
AE
MT
LT
VT
ET
7
Požadavky na výběr vhodné metody
 Měření přímo na místě
 Okamžité vyhodnocení
 Měření v celém průřezu i povrchových vrstev
ET (metoda vířivých proudů)
 Měření vodivosti
 Měření jak povrchů vrstev,
tak celého průřezu
UT (ultrazvuková metoda)
 Měření rychlost zvuku (cL,
cT) v materiálu
 Měření v celém průřezu
8
Vzorky
 4 typy čistě uhlíkové oceli
 3 typy korozivzdorné oceli
 Základní stav, žíhaný a
zušlechtěný materiál za
různých teplot a časů
 Celkem 227 vzorků
Elotest B300 (ET)
Sitescan 250s (UT)
9
Jak je vodivost měřena metodou ET?
 Přiložená cívka s proměnným magnetickým polem generuje v
materiálu vířivé proudy
 Vířivé proudy generují své vlastní magnetické pole, které
působí proti poli tvořeném cívkou
 Vzájemné působení polí vede ke změně impedance, která je
následně využita k interpretaci rozdílu vodivosti
10
Ocel 12 020 kalená při TK=850 °C, frekvence sondy f=10 kHz
-5
-10
-10
-15
-15
Δσ
Δσ
-5
-20
Ocel 12 040 kalená při TK=850 °C, frekvence sondy f=10 kHz
-20
-25
-25
300
400
500
600
700
800
300
400
500
TP [°C]
Ocel 12 060 kalená při TK=850 °C, frekvence sondy f=4 kHz
5
-5
0
-10
-5
-15
-15
-25
-20
400
500
600
TP [°C]
800
700
800
Ocel 19 191 kalená při TK=850 °C, frekvence sondy f=10 kHz
-10
-20
300
700
TP [°C]
Δσ
Δσ
0
600
300
400
500
600
700
800
TP [°C]
V grafech oceli 12 020, 12 040, 12 060 a 19 191 kalené TK=850°C/1h a popouštěné na teplotu TP
11
Jak jsou rychlosti ultrazvukových vln měřeny metodou UT?
 Sonda generuje v materiálu podélné cL, resp. příčné cT
ultrazvukové vlny piezoelektrickým prvkem
 Ultrazvuková vlna se šíří materiálem a odrazí se na jeho
rozhraní (opačném konci) zpět k sondě
 Z měřeného času a známé tloušťky materiálu pak můžeme
určit rychlost šíření ultrazvukových vln
12
Hodnoty cL, cT závisí na
 Obsahu uhlíku v oceli
 Mikrostruktuře materiálu
vyvolané tepelným
zpracováním
V grafech oceli 12 020, 12 040, 12 060 a 19
191 kalené TK=850°C/1h a popouštěné na
teplotu TP
13
Pro zkoušené typy ocelí bylo experimentem ověřeno, že





Měření změny vodivosti metodou ET je možné provádět i u
ferromagnetických materiálů
Změna vodivosti závisí na změně mikrostruktury vyvolané
tepelným zpracováním
Rychlost podélných a příčných ultrazvukových vln je závislá
na obsahu uhlíku v materiálu
Rychlost podélných a příčných ultrazvukových vln je závislá
na změně mikrostruktury vyvolané tepelným zpracováním
Existuje monotónní závislost poměru rychlostí podélných a
příčných ultrazvukových vln na teplotě tepelného zpracování
14




Ověření planosti experimentálně zjištěných výsledků na
vzorcích z reálných zařízení
Ověření aplikovatelnosti metody pro nalezení kritických
součástí a výběr vhodných vzorků pro další zkoušení
povrchovou metodou (ET) i v celém průřezu (UT)
Ověření možnosti využití poměru rychlostí k nalezení
kritických součástí a výběru vhodných vzorků i v místech s
neznámou tloušťkou materiálu
Navržení případného konkrétního postupu pro reálnou
aplikaci
15
16