Kalibracja defektoskopu ultradźwiękowego (UT) – wzorce V1/V2, krzywe DAC i AVG w praktyce

Defektoskop ultradźwiękowy i grubościomierz to dwa różne przyrządy o różnym celu – ten pierwszy służy do wykrywania i wymiarowania niezgodności wewnętrznych, a nie tylko do pomiaru grubości ścianki (o kalibracji grubościomierza pisaliśmy w osobnym artykule). To rozróżnienie ma znaczenie: kalibracja defektoskopu obejmuje dodatkowy, kluczowy element, którego nie ma przy samym pomiarze grubości – ustawienie czułości badania, decydujące o tym, jak małą wadę urządzenie jest w stanie jeszcze wykryć.

Dwa etapy kalibracji: fabryczna i użytkownika

Kalibrację defektoskopu warto rozumieć jako proces dwuetapowy:

• Charakteryzacja i weryfikacja aparatury – okresowa kontrola zgodności parametrów technicznych urządzenia (liniowość wzmocnienia, liniowość podstawy czasu, szerokość impulsu) z wymaganiami normy, wykonywana zwykle raz do roku przez serwis producenta lub akredytowane laboratorium wzorcujące.
• Kalibracja użytkownika – wykonywana przez operatora bezpośrednio przed każdym badaniem, na konkretnym zestawie aparat–kabel–głowica, dostosowana do materiału i geometrii badanego elementu.

Kalibracja podstawy czasu – wzorce V1 i V2

Pierwszym krokiem kalibracji użytkownika jest ustawienie skali odległości na ekranie defektoskopu, tak by odczytana pozycja echa odpowiadała rzeczywistej głębokości położenia wady w materiale. Wykonuje się to na dedykowanych wzorcach kalibracyjnych:

• Wzorzec nr 1 (blok V1), opisany normą PN-EN ISO 2400 – uniwersalny wzorzec do kalibracji podstawy czasu i weryfikacji kąta głowicy,
• Wzorzec nr 2 (blok V2), opisany normą PN-EN ISO 7963 – mniejszy, poręczny wzorzec do szybkiej kalibracji podstawy czasu w warunkach polowych.

Skala odległości to nie wszystko – kompensacja tłumienia (DAC i TCG)

Wiedza o tym, gdzie znajduje się wskazanie, to dopiero połowa sukcesu. Drugim wyzwaniem jest ocena jego wielkości. Należy pamiętać o fundamentalnym prawie fizyki fal: wiązka ultradźwiękowa ulega rozproszeniu i tłumieniu w miarę pokonywania kolejnych milimetrów w stali. Oznacza to, że identyczna niezgodność znajdująca się blisko powierzchni wygeneruje na ekranie wysokie echo, ale ta sama niezgodność położona znacznie głębiej wygeneruje echo o wiele niższe.

Aby skompensować to zjawisko, operator musi wykalibrować czułość defektoskopu, tworząc krzywą referencyjną z użyciem specjalnych wzorców z wywierconymi sztucznymi wadami (np. otworami bocznymi SDH). W praktyce inżynieryjnej stosuje się dwa podejścia:

• Krzywa DAC (Distance Amplitude Correction) – to graficzna linia (lub zestaw linii) wyrysowana na ekranie defektoskopu, łącząca wierzchołki ech pochodzących od identycznych sztucznych reflektorów znajdujących się na różnych głębokościach. Krzywa ta opada w miarę wzrostu odległości. Jeśli echo od badanej niezgodności przekroczy linię DAC (lub określony jej procent), wskazanie podlega rejestracji lub dyskwalifikuje złącze.
• Krzywa TCG (Time Corrected Gain) – jest to technologia cyfrowej kompensacji wzmocnienia. Zamiast rysować opadającą krzywą na ekranie, defektoskop elektronicznie i płynnie podbija wzmocnienie sygnału w czasie (wraz z głębokością). Dzięki temu identyczne niezgodności – niezależnie od tego, czy znajdują się na głębokości 10 mm, czy 50 mm – zawsze wygenerują na ekranie wskazanie o dokładnie takiej samej wysokości.

Ustawienie czułości badania – krzywa DAC / AVG (DGS)

To etap, który realnie decyduje o skuteczności całego badania: zbyt niska czułość oznacza ryzyko przeoczenia realnej wady, a zbyt wysoka – nadmierną liczbę fałszywych wskazań. Czułość ustawia się metodą krzywych odniesienia:

• Krzywa DAC (Distance Amplitude Correction) – budowana na podstawie ech od reflektorów wzorcowych (np. otworów o znanej średnicy) umieszczonych na różnych głębokościach w bloku wzorcowym o materiale zbliżonym do badanego elementu; koryguje spadek amplitudy echa wraz z odległością.
• Metoda AVG/DGS (Amplitude-Voltage-Distance / Distance-Gain-Size) – wariant nie wymagający fizycznych wzorców z reflektorami, oparty na obliczeniowej zależności między odległością, wzmocnieniem a wielkością reflektora, charakterystycznej dla danej głowicy.

Dobór metody zależy od dostępności odpowiednich wzorców, wymagań specyfikacji badania oraz normy, według której prowadzona jest kontrola.

Normy regulujące kalibrację i charakteryzację aparatury

• PN-EN 12668-1 – charakteryzowanie i weryfikacja aparatury ultradźwiękowej: aparatura (defektoskop),
• PN-EN 12668-2 – analogicznie dla głowic ultradźwiękowych,
• PN-EN 12668-3 – dla kompletnego zestawu aparat–kabel–głowica,
• PN-EN ISO 18563-1 – dodatkowe wymagania dla aparatury typu Phased Array, uwzględniające m.in. liniowość praw opóźnień poszczególnych kanałów.

Warto pamiętać, że kontrola okresowa aparatury wg PN-EN 12668-1 ma ściśle określony interwał czasowy (standardowo raz na 12 miesięcy lub po naprawie urządzenia) oraz precyzyjnie zdefiniowany zestaw sprawdzanych parametrów – nie jest to więc dowolna, jednorazowa czynność, tylko systematyczny proces udokumentowany świadectwem zgodności.

Kto wykonuje kalibrację i kto ocenia wynik badania

Kalibrację użytkownika oraz interpretację wyników badania wykonuje personel posiadający certyfikację zgodną z PN-EN ISO 9712, na poziomie odpowiednim do złożoności zadania (poziom 2 lub 3). To istotne rozróżnienie – kwalifikacje inżyniera spawalnika (np. certyfikat IWE) dotyczą zupełnie innej dziedziny (projektowania i nadzoru nad procesami spawalniczymi) i nie są tożsame z uprawnieniami do wykonywania i interpretacji badań ultradźwiękowych.

Podsumowanie

Kalibracja defektoskopu ultradźwiękowego to coś więcej niż samo ustawienie skali odległości – kluczowym elementem, odróżniającym ją od kalibracji grubościomierza, jest dobór odpowiedniej czułości badania metodą DAC lub AVG/DGS, wykonywany na wzorcach V1 lub V2 zgodnie z normą PN-EN 12668. Prawidłowo przeprowadzona kalibracja bezpośrednio wpływa na to, jak małą i jak dobrze zwymiarowaną wadę operator jest w stanie wykryć.

Potrzebujesz badania ultradźwiękowego wykonanego na prawidłowo skalibrowanej aparaturze? Skontaktuj się z naszym zespołem – nasz personel posiada aktualne certyfikaty zgodne z PN-EN ISO 9712, a aparatura jest regularnie weryfikowana zgodnie z normą PN-EN 12668.