Positiv materialidentifikasjon (PMI)

Transkript

1 Positiv materialidentifikasjon (PMI) Arne K. Bjerklund Holger Teknologi AS NDT konferansen 2008 Haugesund juni 2008

2 Agenda Virkemåte Forventninger hva oppnås Fallgruver Small Spot og kamera på sveis Sveis fortynningskalkulator (Krav til operatørkvalifikasjoner og kalibrering)

3 ENERGIOMRÅDER Energispekteret Synlig lys XRF Spektrometer Energispekter Infrared X-rays Radio Waves Ultraviolet Gamma rays Atom Emisjon spektroskopi

4 Statoil Tjeldbergodden The following techniques are acceptable for use within their technical limitations: Optical emission (arc or spark). Spectroscope or spectrometer instrument may be used. X-ray spectrometry (X-ray fluorescence or energy dispersive techniques). The use of other testing techniques (e.g. Seebeck effect, Eddy current probes or chemical spot testing) may be used in some application, but is subject to Company acceptance.

5 Mest brukte PMI metoder i Norge RØNTGENFLUORESCENS (95%) OPTISK EMISJON, ARC/SPARK (4%) Andre (1%)

6 1 Innkommende røntgenstråler sparker et elektron ut fra det innerste skallet og det oppstår en ledig plass Utsparket K-skall elektron PRINSIPP XRF Innkommende røntgenstråler fra primær røntgenkilde M-skall elektron fyller tomrommet Utsparket L-skall elektron K-røntgenfluorescens oppstår L-røntgenfluorescens oppstår 2 Elektron fra skallet utenfor forsøker å utligne dette ved å hoppe inn og fylle tomrommet. Det oppstår røntgenfluorescens stråler

7 PRINSIPP

8

9 Isotoper Robuste/ (ingen bevegelige deler Velprøvde i felt XRF - energikilder Rør Enklere strålevernsmessig Strøm/spenning kan tilpasses applikasjon Forskjellige utgaver av isotoper

10 Detektor Forstørret bilde av en TO8, (15 mm Ø x 9 mm)

11

12 PMI elementer som normalt bestemmes Alloys with Cu/Zn/Pb Sb antimon, Sn tin, Pd palladium, Ag sølv, (Al aluminium), Mo molybden,nb niob, Zr zirkonium, Bi vismut, Pb bly, Re rhenium, Se selen, W wolfram, Ta tantal, Hf hafnium, Zn sink, Cu kobber, Ni nikkel, Co kobolt, Fe jern, Mn mangan, Cr krom, V vanadium, Ti titan Tillegg med He-flush/vakuum P fosfor, Si silisium, Al aluminium Mg magnesium

13 Forventninger - hva oppnås

14 Utdrag av NORSOK M-001 Type % C % Cr % Ni % Mo Fe andre rest 316 < 0, ,5 rest 6Mo rest N = 0, ,5 rest Cu = 1,5 Superaustenite to 5 rest Mn = 6 22Cr Duplex 22 5,5 3 rest 25Cr S-Duplex 25 5,5 3,5 rest Inco rest 9 Nb = 4 Ti grade 2 < 0,10 < 0,30 N max. 0,03 O max. 0,25 Ti rest

15 Noen typisk brukte Duplex kvaliteter

16 Fallgruver

17 Prøvepreparering Analyse utføres på bart metall Maling fjernes Tørke/vaske/børste Slipe vekk ikke tilføre ny forurensning

18 Bruk av feil teknikk PMI på lavlegert stål med XRF (C kan være viktig) PMI på titanlegeringer med XRF (ser ikke Al og trenger lange måletider for å bestemme små mengder av Fe)

19 Effekt av hvit bakgrunnsmaling Sample Alloy1 Mo Ni Fe Mn Cr Ti SS : ,15 10,09 66,22 2,06 16,89 0,1 316 med spor av hvit bakgrunnsmaling No Match 2,02 7,54 57,93 2,37 15,11 13,4

20 Effekt av Fe slipestøv på Ti Sample Alloy1 Fe Ti Grad 2 Ti CP Ti : Grad 2 Ti med magnetpulver CP Ti : *

21 Small Spot og kamera på sveis

22 Weld Mask Begrenser måleområdet Øker avstanden til sveisen Redusert følsomhet 10mm x 30mm 3mm x 30mm 10mm Ø 3mm x 10mm

23 Small Spot Colimator fokuserer røntgenstrålen til 3 mm Ø. Innebygd kamera for prøveorientering Bilde av prøven med resultater

24 Bilde av sveis

25

26 Sveis fortynningskalkulator

27 Sveiskontroll Instrumentparametere Kilde: Røntgenrør Måletid: 7 sec. Prøve Alloy ID Mo Nb Ni Fe Mn Cr Basismateriale 254SMO 254SMO : Tilsatsmateriale INCO 625 Inco 625 : SVEIS SV625/SMO :

28 Sveis fortynningskalkulator -Kalkulerer sveisens sammensetning -Til hjelp ved innlegging av nye sveiser i biblioteket

29 Krav til operatørkvalifikasjoner og kalibrering

30 PERSONAL QUALIFICATIONS All PMI inspectors shall be appropriately qualified for the work to be performed. Qualification shall be documented and shall cover: Ability to operate the instrument Ability to recognise the instruments limitations in terms of material, surface profile and working conditions. Ability to interpret the instrument's output (spectral or digital) and recognise erroneous readings.

31 PERSONAL QUALIFICATIONS Qualification shall include either: or: Satisfactory completion of a relevant formal course of instruction (theoretical and practical). A period (1 month min.) of practical application on relevant materials (type and form) in relevant locations (stores or field) under the supervision of an experienced inspector. In the absence of any formal training: a longer period (6 months min.) of relevant practical experience under the supervision of an experienced inspector.

32 Opplæring Gis i hovedsak av instrumentleverandørene Intern-opplæring i bedriftene Ingen sertifiseringsordning

33 CALIBRATION Baseline calibration The equipment shall be calibrated at regular intervals consistent with the technique used. Such calibration shall be performed at least once every six months. Calibration samples shall be traceable to a National Standard Laboratory. Daily Verification of calibration The calibration of the testing technique shall be verified at lest once per working day. If suspicion arises as to the accuracy of the technique during working, a recalibration shall be performed. Calibration samples used shall be traceable to verified materials certificates. This test shall be repeated after any recalibration of the equipment

34 CALIBRATION Reference samples Samples of actual materials to be inspected shall be available to the inspectors as a references sample during working. These samples shall be traceable to verified materials certificates. Documentation The procedures used for calibration shall be available for review. Documentation of the calibration shall be available for review

35 Kalibrering Avansert FP metode, utstyret kommer kalibrert fra leverandør og er verifisert med sertifiserte standarder Daglig kontroll og justering utføres av operatør Legge til egne legeringer/navn Årlig/halvårlig kalibrering og verifisering mot sertifiserte standarder

36

37

38

39 Daglig kontroll mot kjent materialer Kontroll mot det interne instrumentbiblioteket Kontroll med dokumentasjon mot kjemisk innhold SS 321 SS SMO Inco SS : SS : SMO : Inco 625 : Instrumentparametere Kilde: Røntgenrør Måletid: 20 sekunder Måling nr. Mo Cu Ni Fe Mn Cr 21 2,25 0,3 10,21 67,92 1,75 16, ,25 0,33 10,25 67,66 1,82 16, ,26 0,22 10,51 67,61 1,69 16, ,33 0,27 10,42 68,01 1,88 16, ,22 0,25 10,69 67,56 1,82 16, ,22 0,3 10,05 68,32 1,65 16, ,21 0,34 10,35 67,86 1,68 16, ,24 0,33 10,33 67,91 1,83 16, ,25 0,32 10,4 67,47 1,79 16, ,22 0,28 10,6 67,63 1,69 16,52 Gj.snitt 2,25 0,29 10,38 67,8 1,76 16,6 SD 0,034 0,039 0,189 0,257 0,08 0,163 %RSD 1,532 13,24 1,821 0,379 4,47 0,986 Cert 2,15 0,27 10,45 67,9 1,7 16,5 Diff. -0,10-0,02 0,07 0,11-0,06-0,06