Zowel in water ondergedompelde scanning-akoestische tomografieapparatuur als in waterval-scanning-akoestische tomografieapparatuur wordt gebruik gemaakt van de NDT-methode (contactloze inspectie). Ze gebruiken water als koppelmedium om ultrasone golven naar het te inspecteren werkstuk over te brengen. Ze verschillen echter aanzienlijk wat betreft het kernprincipe van de apparatuur, het structurele ontwerp, de toepassingen en hun voor- en nadelen.
Hieronder vindt u een systematische vergelijking van de twee scanning-akoestische tomografieapparatuur:
Kernprincipe
Koppelingsmethode |
Ultrasoon scannen onder water |
Ultrasoon scannen van watervallen |
Totale dompelkoppeling. Het werkstuk en de sonde (of een daarvan) zijn volledig ondergedompeld in de watertank. |
Lokale koppeling. Door het mondstuk wordt een stabiele waterkolom gevormd, die dient als koppelbrug tussen de sonde en het werkstuk. |
|
Geluidsbundelpad |
De geluidsgolf plant zich over een lange afstand in water voort voordat hij het werkstuk binnendringt. De geluidsbundel diffundeert in water. |
De geluidsgolf komt het werkstuk binnen via een zeer korte of vaste waterkolom. De verspreiding van de geluidsbundel wordt goed gecontroleerd. |
Beweging scannen |
Normaal gesproken ligt het werkstuk vast en beweegt de taster nauwkeurig langs de X-, Y- en Z-assen. |
Meestal wordt een portaal of robotarm gebruikt om de spuitkop (met een geïntegreerde sonde) aan te drijven om boven het werkstuk te scannen, dat vast of beweegbaar kan zijn. |
Structuur en compositie
Belangrijkste onderdelen |
Ultrasoon scannen onder water |
Ultrasoon scannen van watervallen |
Grote gootsteen (vereist een gedeïoniseerd waterbehandelingssysteem) Zeer nauwkeurig 3D-scanframe Dompelsonde en armatuur Werkstukbevestiging Watercirculatie, filtratie en thermostatisch systeem |
Sproeikop (geïntegreerd met ultrasone sonde en mondstuk) Gantry- of robotarmscanmechanisme Onafhankelijk watercirculatietoevoersysteem (watertank, waterpomp, filter) Waterrecyclingapparaat (optioneel) Steunplatform voor werkstukken |
|
Systeemcomplexiteit |
Relatief hoog. Het vereist het onderhoud van grote watertanks en de waterkwaliteit, en het systeem is omvangrijk. |
Relatief laag. De structuur is compacter, waardoor er geen grote dompeltank nodig is. |
Flexibiliteit |
Relatief laag. De grootte van het werkstuk wordt beperkt door de grootte van de watertank, waardoor het lastig is om de grootte van het werkstuk te vervangen. |
Relatief hoog. In theorie kan elk groot werkstuk worden gescand, zolang het scanmechanisme het gebied maar bedekt. |
Prestaties en toepassing
Detectienauwkeurigheid en resolutie |
Ultrasoon scannen onder water |
Ultrasoon scannen van watervallen |
Extreem hoog. Met een stabiele wateromgeving, nauwkeurige geluidspadcontrole en eenvoudig te bereiken scherpstelling (akoestische lens of digitale scherpstelling) kunnen zeer hoge resolutie en signaal-ruisverhouding worden verkregen. |
Hoog. Hoewel de waterkolom kleine fluctuaties kan veroorzaken, kan een hoge nauwkeurigheid nog steeds worden bereikt door een goed ontwerp, waardoor dit vaak wordt gebruikt bij hoogwaardige detectie. |
|
Scansnelheid |
Relatief langzaam. Het wordt beperkt door de snelheid en versnelling van mechanisch scannen, en er moet rekening worden gehouden met de weerstand van water. |
Meestal sneller. De mechanische structuur is lichter, waardoor een hogere acceleratie mogelijk is, waardoor deze geschikt is voor snel scannen over een groot gebied. |
Toepasselijk werkstuk |
Kleine en middelgrote, complex gevormde, hoogwaardige werkstukken. |
Middelgrote en grote, plaatvormige of eenvoudig gebogen werkstukken. |
Aanpassingsvermogen van het oppervlak |
De eisen aan de vlakheid van het werkstukoppervlak zijn hoog en complexe oppervlakken vereisen 3D-padplanning en constante waterafstandscontrole. |
Het heeft een goed aanpassingsvermogen aan zacht gebogen oppervlakken en kan de stabiliteit van de gekoppelde waterkolom handhaven via een servosysteem. Het wordt echter geconfronteerd met grotere uitdagingen bij het omgaan met complexe oppervlakken met aanzienlijke hoogtevariaties. |
Water temperatuur invloed |
Gevoelig. Veranderingen in de watertemperatuur beïnvloeden de geluidssnelheid en de prestaties van de sonde. Een systeem met constante temperatuur is noodzakelijk. |
Minder gevoelig. Met een kleine waterkolom en snelle warmtewisseling is de impact relatief gering. |
Voor- en nadelenoverzicht
In water ondergedompeld type |
Voordeel |
Nadeel |
De koppeling is het meest stabiel, met uitstekende signaalconsistentie en herhaalbaarheid. |
De apparatuur beslaat een groot oppervlak en brengt hoge infrastructuurkosten met zich mee. |
|
Met de hoogste resolutie is hij bijzonder geschikt voor de detectie van microdefecten |
De grootte van het werkstuk wordt beperkt door de gootsteen. |
|
Gemakkelijk te bereiken straalfocussering en complexe hoekdetectie (zoals Phased Array S-scan) |
Onderhoud is complex (waterkwaliteitsbehandeling, roestpreventie, reiniging) |
|
De sonde heeft een lange levensduur en werkt in een milde werkomgeving |
Het laden en lossen van materialen is lastig en de voorbereidingstijd voor het testen is lang. |
|
Geschikt voor automatische C-scan-beeldvorming, met hoge beeldkwaliteit |
Het is niet geschikt voor werkstukken die watergevoelig zijn of een omslachtige nabewerking vereisen. |
|
Watervaltype |
Het beschikt over een hoge flexibiliteit en is in staat om te grote werkstukken te detecteren |
De stabiliteit van de koppeling is enigszins slecht en de waterkolom kan worden beïnvloed door trillingen, waterstroming en oppervlakteomstandigheden. Moeilijkheden bij het detecteren van verticale of hellende oppervlakken. Er kunnen waterspatten optreden, waardoor beschermings- en herstelmaatregelen nodig zijn |
De sonde is geïntegreerd in het mondstuk, waardoor onderhoud en vervanging lastig zijn. Onder extreem hoge nauwkeurigheidseisen zal de resolutie lager zijn dan die van het in water ondergedompelde type. |
Selectie suggesties
Er moet rekening worden gehouden met de volgende kernoverwegingen:
• Kies een waterondergedompeld type in de gevallen dat:
De primaire taak is om te voldoen aan de vereisten voor detectienauwkeurigheid, resolutie en beeldkwaliteit (zoals onderzoek en ontwikkeling en volledige inspectie van hoogwaardige componenten).
Het werkstuk is van gemiddelde grootte en beweegbaar.
De inspectietaken worden veelal gekenmerkt door meerdere rassen, kleine batches en hoge complexiteit.
Er is voldoende laboratoriumruimte en budget voor onderhoud van apparatuur.
• Kies het type waterval in de gevallen dat:
Het werkstuk is te groot of te zwaar om ondergedompeld te worden of is moeilijk te verplaatsen.
Een hoge detectiedoorvoer en scansnelheid zijn vereist.
De belangrijkste inspectieobjecten zijn vlakke platen, panelen met een grote kromming of lange profielen.
De beschikbare ruimte is beperkt.
De bovengenoemde twee typen akoestische scantomografieapparatuur zijn niet volledig vervangbaar. Moderne high-end systemen zijn ook voorzien van hybride ontwerpen, zoals 'gedeeltelijke waterdompeltanks' of 'watervalkoppeling', met als doel de voordelen van beide te combineren. Of het nu gaat om onderdompeling in water of een waterval, de apparatuur richt zich op steeds meer gecombineerde geavanceerde beeldtechnologieën zoals Phased Array Ultrasonic (PAUT) en Total Focus Method (TFM) om het detectievermogen en de efficiëntie te verbeteren.
