Ukonvensjonell bruk av NDT

Transkript

1 Ukonvensjonell bruk av NDT NDT-foreningens årsmøte Bodø 31 mai 2011 Tor Inge Waag, Dr. Ing Teknova AS Tidligere Sensorlink AS

2 My first scanner FPS2000, Inspeksjon av fleksible risere Flere lag, vanskelig objekt Puls-ekko ultralyd A-scan, B-scan og C-scan Tilbakespredning Ikke-normalt innfall, ruhet XY-skriver som posisjoneringsenhet

3 Roterende rørscanner Erosjon av liner, fleksible rør Syntetisk erosjon, sandblåst Også forsøk i tungt boreslam Ultralyd 0,25-10 MHz Normalt / skrått innfall Veggtykkelse / tilbakespredning

4 GRP, rør og muffeskjøter

5 GRP, delaminering, transmisjon

6 GRP, delaminering av muffeskjøt

7 GRP, delaminering, puls-ekko

8 GRP, delaminering, puls-ekko

9 GRP, delaminering av seilbåt Forsikringssak etter grunnstøting Mistanke om delaminering ved kjølen pga strekk Selskapet tvilte på behovet for reparasjon Delaminering påvist ved hjelp av time-gated puls-ekko nær halve skrogtykkelsen Reparasjon betalt av forsikringssselskapet! Papirene ryddet og kastet nylig!

10 Ultralyd 8-kanals tomograf for komposittbasert loggekabel

11 Inspeksjon av delaminering i kompositt er vanskelig, men viktig!

12 Hel-scanner for skipsbunn, Sintef 1994 (Fred. Olsen) Heldekkende scann av tankskip, selvgående enhet Linjenett og autopilot 10 x 10 cm grid Ca. 1 million datapunkter Full bølgeform puls-ekko Tykkelse av maling og stål Modellbasert inversjon

13 Full dekning, scanning av skipsskrog Puls-ekko ultralyd Full dekning Objektiv Selvgående

14 Sensorer for industribruk Elektromagnetiske kappsensor Thermotite og ELF for rørplugg Ultralyd

15 Virvelstrøm

16 Store elektromagnetiske sensorer, transient virvelstrøm

17 Store elektromagnetiske sensorer, modulært industrisystem [1-exp(-

18 Transient virvelstrøm på pressbolt

19 Transient virvelstrøm for aluminiumsstøping 12 stk sender- og mottakerspoler koplet til loggeutstyr Provosert feilstøp:

20 Kan logge overflatekvalitet og diametervariasjon

21 Store provoserte feil

22 Transducer design Cross section of pipe wall with defect transducer defect Wave propagation computed by 2D numerical model

23 Modellbasert inversjon, idealisert utsendt puls 1 Analytical pulse model Normalized signal Time (microseconds)

24 Analytical pulse model Time (microseconds) Analytical pulse model Time (microseconds) Analytical pulse model Time (microseconds) Analytical pulse model Time (microseconds) Modellbasert inversjon: sum av bølgeformer, differanse, kvadratsum, akseptkriterium, partiellderivasjon, iterasjon. 1 Model based inversion 0.5 A -A*R -A*R^2 -A*R^3 0 Normalized signal -0.5 T1 +T2 T1 +2*T2 Norm alized signal T1 +3*T2-1 T1 Norm alized signal Norm alized signal Norm alized signal Sum of analytical pulses Time (microseconds)

25 Høyoppløsnings veggtykkelsesmåling vha modellbasert inversjon, elektrokorrosjon Trendline : mm / year ( 6 sigma ) Thickness (mm) Time (minutes)

26 Standardavvik fra trendlinje: 91 nanometer 0.3 Standard deviation = micrometer 0.2 Thickness variation (micrometers) Time (minutes)

27 Laboratoriemålinger 24 timer Live web-grensesnitt

28 Tre uker korrosjonsforsøk på lab, skifter fra surt vann til ferskvann

29 For å oppnå høyeste presisjon må temperaturen være under kontroll 5970 P-wave velocity vs temperature v(t) = *t velocity [m/s] Temperature [DegC]

30 Figure from a study performed by NACE and CC Technologies Labs in 2001 Full report:

31 Operasjonsmodi for Phased Array Elektronisk lineær scanning, normalretning, i fjernfelt Elektronisk lineær scanning, vinklet, i fjernfelt Elektronisk lineær scanning, fokusert Elektronisk sektorscan, fjernfelt Elektronisk sektorscan, fokusert Dynamisk dybdefokusering

32 Operasjonsmodi for Phased Array Elektronisk lineær scanning, normalretning, i fjernfelt: Signaler fra flere elementer vektes og summeres uten tidsforskyvning. Stråleretningen er normal. Strålen scannes langs x-aksen ved å kople ut og inn elementer i arrayet. Elektronisk lineær scanning, vinklet, i fjernfelt: Et antall elementer blir vektet og summert med fast tidsforskyvning mellom hvert element, altså lineært økende med x. Avhengig av valgt tids-forskyvning blir stråleretningen mer og mindre skrå. Strålen scannes langs x-aksen ved å kople ut og inn elementer i arrayet.

33 Operasjonsmodi for Phased Array Elektronisk lineær scanning, fokusert: Elementene i arrayet gis individuell tidsforskyvning slik at lydfeltet blir fokusert inn mot en bestemt dybde (z-verdi) i mediet, altså en simulert konvergerende bølge. Strålen scannes i x-retning ved å kople ut og inn elementer i arrayet. Elektronisk sektorscan, fjernfelt: Standard stråleforming: strålen scannes gjennom et sett av vinkelretninger ved å steppe gjennom et tilsvarende sett av ulike elementtidsforskyvninger. Ved smalbåndet signal kan algoritmen effektiviseres ved i stedet å steppe gjennom ulike elementfaseforskyvninger (FFTbeamformer).

34 Operasjonsmodi for Phased Array Elektronisk sektorscan, fokusert: Som fjernfeltsvarianten, men med elementtidsforskyvninger tilpasset en gitt fast måleradius fra senter av arrayet, altså både variabel skråvinkel og konvergerende bølge. Dynamisk dybdefokusering: Metode for å bedre bildeskarpheten nær arrayet ved å la tidsforskyvningsparametrene for fokusering være avhengig av gangtid og lydhastighet. Komplisert styring.

35 Innledende forsøk med Phased Array Fabrikat Imasonic type 6943 Geometri Plant linjearray Mekanisk fokusering (plant i to dimensjoner) Antall elementer 32 Frekvens 4 MHz ± 10% (-6dB) Båndbredde 55% (-6dB) Elementavstand, x-retning 0.80 mm Elementbredde, x-retning 0.65 mm Elementbredde, y-retning 10 mm Testobjekt stålblokk med to spor 1x5 mm

36 Fokusering vha Phased Array

37 Fokusering vha Phased Array

38 Permanent ultralyd for en 34 eksportrørledning

39 746 kanaler ultralyd på havets bunn

40 Mye utstyr skal om bord.

41 Mangekanals ultralydutstyr monteres på havets bunn av ROV