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Malek Mohamadi

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  • Rotoscan System3rd Iran Pipetech Conference, 24 May 2011

    Applying AUT & other Advanced NDT techniques;Reducing costs, Increasing efficiency

    ,

    Presented By: Hamed Malekmohammadi

  • ForewordAdvanced UT techniques TOFD Mapping Phased Array AUT (Automated Ultrasonic Testing) AUT in Iran Codes and standards Conclusion

    Contents

  • Now a days there is a high demand of using technology and new developments on different industries specifically NDT field.

    NDT is one of the most critical fields which can affect directly on the quality of equipments/structures/etc., life time and indirectly on costs and environment

    This presentation will introduce some advanced techniques of NDT, their capabilities and advantages, and will show you their impact on quality, costs and timeline of projects.

    Foreword

  • Time Of Flight Diffraction(TOFD)

    Techniques

  • Time-Of-Flight Diffraction (TOFD) relies on the diffraction of ultrasonic energies from 'corners' and 'ends' of internal structures (primarily defects) in a component being tested using a set of two probes.

    Principle of TOFD

  • TxRx

    TOFD Principle

    PresenterPresentation NotesMtodo de dos palpadores Dos palpadores de ondas longitudinales, altamente amortiguados, se colocan alineados uno en frente del otro a una distancia fija.Ensaye el material insonorizadoLas Anomalies crean perturbaciones en la envoltura del sonido y estas perturbaciones son registradas por el equipo suena muy parecido a UT convencional pero no lo esNo slo nos confiamos del sonido reflejado para proporcionar datos.Utilizamos una combinacin de la energa del sonido reflejada y, ms importante an, de la energa del sonido Difractada.

  • Tiemper s

    AmplituddB

    + Pos

    - Neg

    TxRx

    Lateral wave

    TOFD Principle

    PresenterPresentation NotesEl Tx dispara un pulso de energa sonora mientras que el Rx est a la escucha de esta seal y pasa los datos que recibe al sistema electrnico para que los procese. El pulso puede ser presentado como en la traza de un osciloscopio y cualquier anomala en la envoltura del sonida ser representada en la traza.Son estas anomalas las que utilizamos para medir la longitud, profundidad y localizacin de los defectos.La primera anomala es la onda lateralsta es una onda circular que viaja justo por debajo de la superficieEs la primera que aparece en la traza debido al corto espacio de tiempo entre Tx y Rx

  • TxRx

    Tiemper s

    AmplituddB

    + Pos

    - Neg

    Signal Diffracted

    TOFD Principle

    PresenterPresentation NotesEl SEGUNDO juego de anomalas son los extremos del defecto.Las seales son difractadas desde ambos extremos, SUPERIOR e INFERIOR, del defecto y cualquier otro extremo.La diferencia de tiempos se aprecia claramente ahora.

  • Tiemper s

    AmplituddB

    + Pos

    - Neg

    TxRx

    Reflection From Back

    wall

    TOFD Principle

    PresenterPresentation NotesLa tercera anomala es la Reflexin de Fondo. Fjese, Reflexin porqu rebota desde la superficie opuesta (ngulo de incidencia = ngulo de reflexin.). Por esta razn es tan intensa. De nuevo la distancia o tiempo de viaje de la onda determina su posicin en la traza.

  • 16

    5

    4

    3

    2

    TxRx

    TOFD Principle

    PresenterPresentation NotesAhora avanzemos un paso ms para obtendremos una imagen completa del interior de la pieza objeto de ensayo.Esto lo conseguimos Disparando pulsos de energa snica en localizaciones concretas a lo largo de la superficie y capturando cada uno de estos pulsos como una traza (Raw data).La distancia a lo largo de la superficie la medimos con ayuda de un dispositivo encoder colocado en el palpador y ajustado para disparar impulsos en intervalos uniformemente espaciados.El sistema empaqueta estas trazas capturadas las unas con las otras para construir un juego de datos comprensivos de la condicin del interior del material bajo ensayo.Estos datos son difciles de leer y se encuentran ms all de las capacidades del ojo humano en muchos casos, por lo tanto, necesitamos presentarlos de manera que sean fciles de visualizar pero que an retengan la precisin.

  • Tiem = s

    AmplituddB

    + Pos

    - Neg

    TOFD Principle

    PresenterPresentation NotesPara presentar los datos de manera ms familiarizada, el sistema los convierte en una imagen grfica. Utilizando esta imagen de grises y algunos fenmenos fsicos prcticos, podemos utilizar la potencia del ordenador para producir informacin muy til.Fjese que utilizarmos una seal no rectificada que tiene una fase positiva y una fase negativa as como un tamao fsico (podemos medirlo con una regla).Cuando el haz snico encuentra una anomala, sta causa una deflexin desde la lnea base positiva o negativa.Dado que esta seal es producida por una fuente resonante, se obtendr un nmero de estas deflexiones cada una en la fase opuesta.Lo ingenioso es que un fenmeno fsico nos dicta que la siguiente anomala empezar en la fase opuesta.Es esta inversin de fase juntamente con la anchura del seal y la amplitud lo que permite al sistema producir una imagen en escala de grises que nosotros podemos interpretar fcilmente y tambin nos permite medir el tiempo o distancia entre seales de manera extremadamente precisa.

  • Lenght

    Depth

    B Scan

    TOFD Principle

    PresenterPresentation NotesEsta diapositiva ilustra como la ecodinmica es convertida en una imagen grfica representativa.Utilizamos una escala con 256 sombras de grises empezando por el blanco y acabando en el negro en el medio o la sombra 127a est el gris medio.El grado de sombreado es determinado por la amplitud de la traza en otras palabras, cuanto ms alto se el pico negativo ms negra ser la imagen y cuanto ms alto sea el pico positivo ms blanca ser la imagen.En la ilustracin puede ver que la imagen es mucho ms fcil de intepretar que la econdinmica.

  • Gray scale for RF phase info

    Lateral and Backwall visible

    Defects detectable in middle

    Typical TOFD Display

  • Use of cursors on top and bottom of defect to size the defect

    Defect Analysis with Cursors

  • Phased Array

    Techniques

  • Phased Array Concept

    An Array of transducers (Piezo) elements in which the timing of elements excitation can be individually controlled to produce certain desired effects, such as steering the beam axis or focusing the beam

    Each element has its own connector, time delay circuit and A/D converter

    Elements are acoustically insulated from each other

    Elements are pulsed in groups with pre-calculated time delays for each element; Phasing

  • Phased Array

    Electronic ScanningThe beam is electronically translated by alternatively firing a given number of elements of a linear or circular array transducer.

    The advantages- Faster inspection- No mechanical movement or reduction of scan lines required- Possibility of combining with electronic focusing and beam steering

  • Phased Array

    Beam FocusingThe beam is electronically focused by applying symmetrical delay laws to the different elements of a linear or annular phased array transducer.

    The advantages- Only one probe can focus at each depth- Faster inspection of complete volume of thick pieces with dynamic focusing- Electronic focusing can compensate focusing aberrations due to cylindrical interfaces

  • Phased Array

    Beam SteeringThe beam is electronically deflected by applying delay laws to different elements of a linear, circular or matrix array. Linear and circular arrays allow for 2D beam steering

    The advantages- Only one transducer required for inspection at variable angle- Faster inspection of complex geometry pieces- The advantage of this technique can be combined with the advantages of electronic focusing

  • Phased Array

    Normal Focusing

    Angled Focusing

  • Phased Array

    Multi-angle inspection of a calibration block with stacked side-drilled holes.Left: inspection setup; Right: ultrasound display-sectorial scan.

    Example of UT range selection and sweep range for a crack detection and sizing with skip angles.Top: principle and UT range setting; Bottom: results for a fatigue crack of 8 mm height.

  • Ultrasonic Mapping

    Techniques

  • Based upon amplitude and transit distance measurements

    Amplitude response related to defect size and orientation

    Digitization of time gate

    Principle of Mapping

  • The mapping feature enables the system to visualise the presence of the geometrical welding features such as the position of the weld cap and root penetration, which minimises the possibility of the system generating false calls. Furthermore this feature enables the system to cope with most existing UT procedures and acceptance criteria, because of its capability to detect and, to a certain extent, quantify volumetric defects.

    Principle of Mapping

  • Mapping image- Porosity

  • Root Mapping image

  • Example Mapping image

  • Advantages of mapping:

    Increase of inspection integrity Reducing of false calls Characterization of defects Can be combined with pulse-echo technique

    Principle of Mapping

  • Automated Ultrasonic Test(AUT)

    Techniques

  • What is AUT?

    The AUT system is used for weld inspection as a combination of two or three different techniques. It provides detailed information on the position, size, and orientation of defects. Using either a conventional multi-probe, or phased array setup, the system scans a weld in a single pass. The