Kontrola metodou ECA na podpovrchové trhliny
Článek seznamuje čtenáře s kontrolou chemicky leptaného panelu – doubleru v místě hran na trupu letadla metodou vířivých proudů ECA (Eddy Current Array). Hledáme zde podpovrchové trhliny, které jsou konvenční metodou vířivých proudů těžko zjistitelné.
Ve svém článku bych chtěl jednoduchou formou seznámit čtenáře s kontrolou tzv. doublerů, kde se v místě hran mohou vyskytnout podpovrchové trhliny. Kontrola se provádí na trupu letadla Boeing 737.
Metoda ECA
Pro tuto kontrolu se využívá metoda nízkofrekvenčních vířivých proudů ECA (Eddy Current Array). Použití konvenčních vířivých proudů je obtížné z hlediska orientace, protože kontrola probíhá na velké ploše a s malou sondou se těžko orientujeme na hrany doubleru, které nevidíme, jsou pod povrchem a i rychlost zkoušení je malá. Naopak metoda ECA nám zaručuje rychlou kontrolu pomocí širokozáběrové sondy a rychlou orientaci zobrazením C-Scanu (pohled shora) na obrazovce přístroje. Konvenční přístroj vířivých proudů zobrazí na obrazovce pouze fázové zobrazení signálu, nedává nám tolik informací jako C-Scan.
Použité přístroje a příslušenství
Pro vlastní kontrolu využijeme přístroj Olympus OmniScan MX včetně modulu ECA (viz. obr. 1), který je možné kdykoliv vyměnit za ultrazvukový modul Phased Array. Dále použijeme sondu Olympus ECA typ SAB-064-030-32, která má 32 základních elementů, respektive cívek, pokrytí cívky 64 mm, frekvence 4 až 225 kHz, maximální hloubku penetrace do základního materiálu (slitina hliníku) 1,2 mm a k sondě připojený kodér EN C1-K-ECA pro měření přesné vzdálenosti kontrolovaného úseku. Sestavu přístroj, sonda a kodér vidíme na obr. 2.
Teorie metody ECA
Pro rychlou orientaci uvedu, co jsou vlastně vířivé proudy, o kterých se zde zmiňuji. Vířivé proudy využívají elektromagnetické indukce k detekování trhlin v povrchové nebo podpovrchové vrstvě celistvého materiálu nebo ve více vrstvách plechů na sobě, projdou i vzduchovou mezerou. Je možné je vybudit pouze ve vodivém materiálu. U konvenčních vířivých proudů se většinou využívá jedna cívka jako budicí magnetické pole a zároveň měřicí nebo dvě cívky, jedna jako budicí a druhá jako měřicí. Měřený signál je přenášen na obrazovku přístroje jako fázové nebo časové zobrazení. U metody ECA je vznik vířivých proudů stejný, ale využívá se pole vířivých proudů. Sonda obsahuje více cívek, v našem případě je to 32, které jsou elektronicky řízeny - princip řízení cívek ve snímači je prováděn pomocí multiplexování, což je proces, kde je více analogových signálů sloučeno do jednoho digitálního signálu. Výsledný signál na obrazovce přístroje je tvořen zobrazením nazývaným C-Scan (pohled shora), viz obr. 3.
Výhodou této metody je rychlé zkoušení poměrně velkých ploch s vysokým rozlišením. Signál na obrazovce přístroje C-Scan nám umožňuje rychlou orientaci na zkoušené ploše a dobrou interpretaci výsledných dat. V našem případě kontroly data neukládáme k další analýze, ale ihned vyhodnocujeme. Délka zkoušeného úseku je 500 mm. Zkoušení je prováděno manuálně na leteckém dílu po předem zvolené trajektorii.
Příprava přístroje a vlastní zkoušení
Před vlastním zkoušením musíme přístroj naprogramovat, tj. vložit do něj data zkoušky a zároveň
je přizpůsobit k používané sondě. V našem případě máme výhodu, že použijeme data výrobce firmy Boeing, a to podle Non Destructive Manual - NTM Boeing 737, Part 6, 53-30-25. Předpokládá se, že uživatel má znalosti v používání metody vířivých proudů, ale i tak doporučuji zajistit si základní školení v metodě ECA. Nastavená data uložíme do paměti přístroje a máme je připravena vyvolat, kdykoliv tuto kontrolu na letadlech Boeing 737 budeme provádět.
Před kontrolou trupu panelů na letadle musíme provést kalibraci přístroje na referenčním standardu, který složením materiálu, tepelným zpracováním, geometrií a tloušťkou odpovídá zkoušené části letadla. Ke kalibraci využíváme referenční standard Olympus NDT 396 s umělou vadou. Kalibraci provádíme na místě standardu bez barvy a na místě s barvou, kterou nám simuluje nevodivý pruh stejné síly, jako je barva na zkoušeném dílu (postačuje obyčejný papír). Přesně provedená kalibrace je nutná a záleží na ní dobře provedená kontrola. Při kalibraci můžeme OmniScan připojit k externímu monitoru pro lepší rozlišení nebo demonstraci prezentace. Kalibraci přístroje OmniScan včetně ECA modulu, externího monitoru a sondy na referenčním standardu vidíme na obr 4.
Následně po provedení kalibrace můžeme provést vlastní kontrolu na dílech letadla. Na obr. 5 jsou výřezy chemicky leptaných panelů, obdobné jako při zkoušce na letadle, a to jeho vnější i vnitřní strana.
Na obr. 6 je C-Scan - tmavší zelené místo je jednoduchý potah, světlejší zelené místo je doubler - kde jsou vidět červeně protáhlé otvory pro nýty a nakonec umělá vada vycházející z hrany přechodu jednoduchý plech - doubler.
Všechna inkriminovaná místa si označíme. Provedeme rekalibraci přístroje na referenčním standardu, zda byl dobře nastaven. Pokud kalibrace vyhovuje, tak je vše v pořádku, pokud ne, provedu novou kalibraci přístroje a nové přezkoušení kontrolovaných dílů.
Nalezené vady typu trhlina jsou nepřípustné. Pokud tyto najdu, tak zakreslím jejich polohu. Mohu tato místa ještě ověřit další metodou, a to ultrazvukem nebo vířivými proudy. Pokud se trhliny potvrdí, provede se oprava, která je konzultovaná s výrobcem a provádí se v souladu se SRM manuálem - Structure Repair Manual.
Zmíněná metoda techniky ECA, která bude čím dál více využívaná pro kontrolu v letectví, zvyšuje efektivitu kontroly leteckých dílů. Zkracuje dobu kontroly a usnadňuje interpretaci případných nálezů. Také přispívá ke zvyšování bezpečnosti letecké dopravy.
Ing. František Mojžíš, CSAT, a.s.
374
