Gondolatok a roncsolásmentes smentes vizsgálatokr latokról Dr. Trampus Péter BME Budapest, 2015. 11. 24. Néhány adat az előad adóról Okl. gépészmérnök(1972) Okl. képlékenyalakítási szakmérnök (1979) PhD, DSc (1985, 2007), anyagtudomány Habilitált egyetemi tanár(2008) Kohászat(1972 81) Paksi Atomerőmű(1982 95) International Atomic Energy Agency (1996 2003) Institute for Energy of EC Joint Research Centers (2003 04) Konzultáns(2004 ) Elnök(MAROVISZ) President(European Federation for NDT) Council Member (Academia NDT International) A MAROVISZ elődei, szület letésünk Magyar Anyagvizsgálók Egyesülete, 1897 1949 (Rejtő Sándor) Újjáalakítva: 2012(MAROVISZ kezdeményezésére) Gépipari Tudományos Egyesület Roncsolásmentes vizsgálati szakcsoport (1952, Technológiai Szakosztályon belül) Anyagvizsgáló Szakosztály (1957, elnök: Gillemot László) Erózió és vákuum az 1990-es politikai, gazdasági változások után Magyar Roncsolásmentes Vizsgálati Szövetség (MAROVISZ): szakemberek egy csoportja alapította 1997- ben Maa MAROVISZ a roncsolásmentes szakma egyetlen képviselője itthon és a nemzetközi szervezetekben (ICNDT, EFNDT)
Néhány adat a MAROVISZ-ról Székhely: 1191 Budapest, Üllői út 206. Tagok: 36 egyéni, 38 jogi(laboratóriumok, cégek, ) Alkalmazottak: 5 fő Elnökség: 7 fő(beleértve az elnököt és az alelnököt) Közgyűlés: évente egyszer(rendes) Forgalom:~45 m HUF Az rmv néhány n ny hazai úttörője Gillemot László Réti Pál Virág István Fenyvesi Ede Barna Gábor Lehofer Kornél Varga Károly Konkoly Tibor Kajdi Gyula Becker István Tar József Magyar tudósok és s rmv Greguss Pál UT holográfia Békésy György (Nobel díjas) akusztikus kutatások Bay Zoltán radar kísérlet Gillemot László Rtg ipari alkalmazás
A MAROVISZ célkitc lkitűzései A hazai roncsolásmentes vizsgálólaboratóriumok és szakemberek érdekeinek a védelme A roncsolásmentes vizsgálószakma elismertségének a növelése A roncsolásmentes vizsgálat szakmai kultúrájának a javítása Részvétel a roncsolásmentes vizsgálat szabványosítási tevékenységében Személyzet minősítés és tanúsítás Körvizsgálatok szervezése Rendezvények szervezése, kiadványok A Szövetség képviselete a nemzetközi szervezetekben Mérnöki szolgáltatás nyújtása A Teremtés hatodik napján az Úr azt mondta a munkájára, hogy nagyon jó, Mikor született a rmv? természetesen egy vizuális vizsgálatot és értékelést követk vetőenen Kiindulási pontok 1. Rmv általános célja: használatra alkalmas állapottól való eltérés felderítése 2. A roncsolásmentes vizsgálat nem cél, hanem eszköz A célok eléréséhez megfelelőeszközök kellenek Célok: rmv-t alkalmazókörnyezet igényei
Néhány további szempont Mérnöki szerkezetek, azok elemei és alapanyagai Hajtóerők: ember és környezet védelme társadalmi hajtóerő teljesítőképesség / teljesítmény kihasználás optimalizálása üzleti hajtóerő Hátráltatótényezők: konfliktus a társadalmi és üzleti hajtóerő között érdekellentét az rmv-t elrendelő(hatóság) és elvégeztető (üzemeltető) közötti érdekellentét a szolgáltatók és készülék fejlesztők között ezek nehezíthetik a tisztánlátást Rmv természete Vizsgálandódarabbal közölt energia / közeg és a folytonossági hiány kölcsönhatása indikáció Több tényező hatása érvényesül bizonytalanságok Bizonytalanságok csökkentése a rmv elemeinek és ezek összefüggéseinek ismeretét igényli RONCSOLÁSMENTES VIZSGÁLAT Kijelzés (INDIKÁCIÓ) Értelmezés Hamis (nem valós) folytonossági hiány Lényeges (valós) FOLYTONOSSÁGI HIÁNY Nem lényeges (mesterséges) folytonossági hiány Értékelés < Elfogadási szint Elfogadási szint Elfogadás Visszautasítás HIBA
Visszatekintés Kezdetek: Non-destructive testing (NDT) Minőségellenőrzés eszköze (QC-NDT) Szabványok szerepe jelentős Eredmény: megfelel / nem felel meg Emberi tényező szerepe erős Rmv teljesítőképesség ismeretlen, mégis elfogadták (ok: jelentős tervezői biztonsági tartalék) Később: Non-destructive evaluation (NDE) Számszerűsített követelmények (QNDE) Tervezési módszerek változása (safe life damage tolerance) Fáradás és töréselmélet fejlődése Kockázatelemzés, állapotellenőrzés, élettartam gazdálkodás Hibatűrő méretezés s (példa) ASME BPVC III & XI ASME BPVC III & XI Hagyományos / hibatűrő tervezés és s rmv Szempont Anyagválasztás Biztonságos élettartamra tervezés Tapasztalat Hibatűrő tervezés Hibatűrő anyagtulajdonságok (pl. repedésterjedéssel szembeni ellenállás) és tapasztalat Terhelés, fáradáselemzés, környezeti hatások Berendezés tulajdonságai és tapasztalat Számszerűsített hibatűrő képesség elemzés, élettartam elemzés és tapasztalat Szerkezeti integritás NDT/NDE elfogadási szint NDT/NDE technológia Hibamentesség feltételezése, a gyártási és minőségellenőrző (QC-NDT) tapasztalatok alapján Hibamentesség Korábbi ipari gyakorlat által validált előírások. Új alkalmazás esetén mérnöki becslés Kalkulált kritikus kezdeti hiba feltételezése és növekedése Folytonossági hiány típusa, mérete, helyzete, orientációja, legközelebbi szomszédja Validált technológia, amelynek követelményei: alkalmazhatóság, reprodukálhatóság, megismételhetőség, teljesítőképesség
Rmv csoportosítása sa Termék megfelelőségének tanúsítására szolgálórmv (QC-NDT) Eltérés: analóg (vonatkoztatási) jelek Mesterséges (vonatkoztatási) reflektorok Összehasonlítás (analóg kapcsolat) szorossága / lazasága Értékelési / elfogadási szint megválasztása relatív Berendezés további üzemeltetésre valóalkalmasságának igazolására szolgáló rmv (FFS, fitness for service) Eltérés: hiány befoglaló mérete Analóg jelek: regisztrálási határhoz közeli tartományban Mérés: elsődleges összehasonlítóvisszhang (KTR vagy KHF) 20-50%-ától QC-NDT és s FFS típust pusú vizsgálat QC-NDT FFS Kritikus Kijelzés nagysága MÉRÉS? Elfogadási szint (minőségellenőrzés) Elfogadási szint (gyártás folytatására, üzemelésre való alkalmasság) ANALÓG MÉRETMEGHATÁROZÁS BIZTONSÁGI TARTALÉK ALAP- BIZTONSÁG Nem megengedett Megengedett 100% DAC 20% DAC Hiány / hiba mérete Értékelési szint (regisztrálási határ) Érzékenység (zajszint) Rmv megbízhat zhatóság g elemei Alkalmazhatóság Megfelelő jel/zaj viszony Reprodukálhatóság Helyes kalibrálás Megismételhetőség Vizsgáló rendszer stabilitása Teljesítőképesség Detektálás valószínűsége (POD)
Alkalmazhatóság nem alkalmazható eljárás alkalmazható eljárás Reprodukálhat lhatóság többpontos kalibrálás egypontos kalibrálás Megismételhet telhetőség A mesterséges folytonossági hiányokról, a szándékolt alkalmazási környezetben megismételt vizsgálatokkal, következetesen azonos eredményeket kapunk (rendszer stabilitás) Feltétele: a vizsgálat valamennyi összetevőjének ismerete és rögzítése (pl. zajszint, jel/zaj viszony, feljegyzési, elfogadási szint helyzete)
Teljesítőképess pesség Ward Rummel POD = detektált és összes hiány hányadosa a méret függvényében NASA űrprogram terméke (70-es évek) QNDE alapvető fogalma Analitikus, VEM számítások Terhelés, környezet Rmv és szerkezeti integritás Anyagtulajdonság változás (pl. szívósság vesztés) Szerkezeti integritás elemzése Repedésnövekedés (pl. fáradás, korrózió) K I < K Ic vagy P t < 5 10-6 /év Anyagtulajdonságok Mechanikai, fémtani vizsgálatok Biztonsági tartalék csökkenése Folytonossági hiányok Roncsolásmentes vizsgálatok (QNDE) Célok és s eszközök k elemzése A roncsolásmentes vizsgálat nem cél, hanem eszköz: Vizsgáljuk meg a célokat, azaz az igényeket, és válaszoljuk meg, hogy milyen eszközökkel érhetők ezek el azaz milyen választ ad a rmv közösség (fejlesztők, vizsgálók, készülékgyártók) a környezet kihívásaira
Célok Szerkezetek teljesítőképességének növelése Létesítmények élettartam gazdálkodása Törésmechanika elterjedésének kiszolgálása Megfelelés a biztonsággal kapcsolatos felfogás változásának Igények (1) Szerkezetek teljesítőképességének növelése: Példa: autóipar HSLA acélok alkalmazása súlycsökkenés Következmény: rmv-vel szemben fokozott követelmények új szerkezeti anyagok (kompozitok, kerámiák, könnyűfém ötvözetek) új vizsgálati feladatokat jelentenek Igények (2) Létesítmények élettartam gazdálkodása: Példa: atomerőművek élettartam gazdálkodás / üzemidő hosszabbítás / öregedés Következmény: rmv szerepe felértékelődik
Élettartam becslés Igénybevétel - Anyagjellemző MÉRTÉKADÓ ANYAGJELLEMZŐ (σ F, K Ic, ) Kezdeti biztonsági tartalék Szórás csökkentése: modell mérési módszer értékelési módszer Üzemidő 1 Élettartam kimerülés (öregedés) Eredmény: ÜH növekmény IGÉNYBEVÉTELI PARAMÉTER (σ meg, K I, ) Üzemidő2 szórás 2 szórás 1 ridegedés, repedésterjedés, sugárkárosodás. Biztonsági tartalék Idő Öregedés s gazdasági gi kárak Davis-Besse, Reaktor fedél átvezetés VC Summer, reaktor csonk - javítás: 18 m USD - termeléskiesés: >500 m USD (2 év) - javítás: 18 m USD - termeléskiesés: >77 m USD (7 hét) South Texas, Reaktor fenék átvezetés Zónatartó kosár csavar - javítás: 7 m USD - termeléskiesés: >100 m USD (4 hónap) Kwon: R&D Activities to Solve Material Issues, IAEA, Vienna, 2013 Doel 3 reaktortartály UT (1) 24 hónapig állt az erőmű
31 Doel 3 reaktortartály UT (2) Reports: Ghost lines Törésmechanika elterjedése: tervezés: damage tolerance üzemeltetés: fitness for service Igények (3) Következmény: rmv teljesítőképességét kvantitatív módon kell jellemezni Mit jelent ez? legkisebb folytonossági hiány megtalálása (NEM) legnagyobb folytonossági hiány mérete, amit nem talál meg az rmv (EZ A FONTOS!) Igények (4) Biztonsággal kapcsolatos felfogás változása: csökken a társadalom által elviselt kockázat biztonsági követelmények szigorodnak (hatóság) megjelenik a kockázati szempontok figyelembe vétele Következmény: RI-ISI új rmv feladatok (nagy kockázatú helyek vizsgálata)
Válaszok (1) Kvantitatív rmv (QNDT) megszületése: detektálás valószínűsége (POD) PND = 1 POD Rmv megbízhatóság: POD reprodukálhatóság (kalibrálás, stabilitás) a 90/95 =3 mm NASA űrprogram egyik POD görbéje, 1972 W.D.Rummel: Nondestructive inspection reliability, WCNDT, 2012 POD görbe g létrehozl trehozása Alapprobléma: nagyszámúmérés (hiány) biztosítása költség-és időigényes Megoldások: Bootstrapszimulációs módszer (eredeti adatbázisból generál új adatokat, lásd NASA görbe) POD generátor Modellezéssel támogatott szimuláció (Model Assisted POD, MADOP) Vizsgálati paraméterek változtatása és Monte Carlo módszer Válaszok (2) Információs technológia és mikroelektronika fejlődése: technológiák integrálása sw és hw határ elmosódása kvantumfizikai hatások is mérhetők (sensor-in-chip) Példa: óriás mágneses ellenállás (Giant Magneto-reistance, GMR) ET vizsgálat (ferromágneses spin hatására igen kis mágneses tér jelenlétét / változását óriási mágneses ellenállás változásként érzékelik) Fizikai Nóbel díj (2007)
Válaszok (3) Numerikus szimuláció: repülőgépgyártás, szállítás, energiaipar, acélgyártás CAD tervezés, inhomogén szerkezeti anyag UT, GWT, ET, RT hullám és hiány kölcsönhatás Alkalmazás: fázisvezérelt (Phased Array, PA)UT flexibilis ( smart ) PA tréning minősítés Tervező virtuális vizsgálata Válaszok (4) Vizsgálattechnika fejlődése (példák): Fázisvezérelt UT (PA UT) Futásidő szóródás (Time of Flight Diffraction, TOFD) Vezetett hullámokkal végzett UT (Guided Wave Testing, GWT) Elektromágneses akusztikus fej (Electro magnetic acoustic transducer, EMAT) Digitális radiográfia (Computed ragiography, CR; Digital Detector Array, DDA) Fázisvezérelt vizsgálat Mono-kristály helyett multi-kristály (array) A kristály elemeket egyedileg vezérlik (phased) Hullámfrontok interferálnak, és közös hullámfrontot hoznak létre Változtatható a hangnyaláb szöge, fókusztávolsága, átmérője Érzékenység a különböző orientációjú repedésekre
Fázisvezérelt vizsgálat (példa) ötvözetlen acél Hagyományos UT a 35 mm átmeneti varrat korrózióálló acél PA UT a 49 mm Ugyanaz a hiány! Vezetett hullámok Hullámhossz falvastagság Darab geometriai határa vezeti Hatótávolsága nagy Kereső vizsgálat Csővezetékek korróziós vizsgálata Válaszok (5) Fizika, matematika további területeinek bevonása: Nemlineáris akusztika Terahertz (3 GHz 3 THz) Fény szóródásos technikák Lézer technikák (holografikus interferometria, shearography, ) Dinamikus termográfia (mechanikus, villamos, termikus gerjesztés) Mágneses memória (metal magnetic memory, MMM) Adatfeldolgozás, értékelés (mesterséges ideghálózatok, fuzzy logika)
Válaszok (6) Emberi tényező szerepének csökkentése: Képzés korszerűsítése Minősítés / tanúsítás fejlesztése (MSZ EN ISO 9712) Jártasságvizsgálatok végzése Személyzetminősítés (nukleáris területen) A jövő: j : károsodk rosodás s proaktív v kezelése károsodás anyagtudomány eszközei fizikai tulajdonságok mérése fejlett rmv (folyamatos) hagyományos rmv repedés előfeltételeinek kialakulása repedés csírák megjelenése kis repedések kialakulása repedés növekedés Szerkezeti integritás korlát Rmv érzékenység üzemidő A roncsolásmentes smentes vizsgálat minőségi láncal Kutatás, fejlesztés Szabványok, Vizsgálati technológiák Vizsgáló eszközök Személyzetképzés Személyzet minősítése, tanúsítása Emberi tényező(etikus magatartás) Felügyelet, auditok A lánc annyira erős, amennyire a leggyengébb láncszem! EFNDT Overall NDT Quality System
Személyzetk lyzetképzés és s tanúsítás s törtt rténete Magyarországon gon Röntgen- és izotópvizsgálók képzése, BME és néhány nagyvállalat (40-es és 50-es évek) GTE szervezi (50-es évektől) Kormányrendelet (1959) a képesítés szükségességéről ICNDT csatlakozás (1970) Részvétel a háromfokozatú képzési és tanúsítási rendszer kidolgozásában 1985-től kötelező ÖGfZP és DGZfP megállapodások a tanúsítványok kölcsönös elfogadásáról (80-as évek) EN 473 bevezetése (1994) MHtE tanúsítás (90-es évektől) ISO 9712 bevezetése (2013) MAROVISZ tanúsítás (2014-től) A globális lis gazdaság g igénye (vizsgáló személy) ICNDT WH-85: Ajánlás a személyzet harmonizált képzésére, minősítésére és tanúsítására Globális gazdaság globális vizsgálatok kölcsönös elismertség Globális minimum kompetencia Jó gyakorlat: szabványok, útmutatók - vizsgálatok - EN ISO 9712:2012 személyzet minősítése, tanúsítása - CEN ISO/TR 25107:2006 képzések sillabuszai Leonardo projektek (2004-2006, 2011-2013) Európai képzési program Személyzet képzk pzés 2004 2006: 2006: CNFPO, AEND (ESP), COFREND (FRA), DGZfP (GER), BINDT (UK) didaktikai útmutatók tanfolyami jegyzetek tanári segédletek ET, MT, PT, RT, UT 1, 2, 3 szint 2011 2013: 2013: CNFPO, AEND (ESP), MAROVISZ (HUN),RELACRE (POR), CrSNDT (CRO), ČNDT (CZE) dokumentumok frissítése (CEN ISO/TR 25107, új technikák) fordítás, archiválás terjesztés
Leonardo: az egész életen át t tartó tanulás programja Tanfolyami kézikk zikönyvek Bevezetés a roncsolásmentes vizsgálatokba Az MT története és alkalmazási területei Fizikai elvek Mágneses terek keltése A mágnesezhető poros vizsgálatok rendszere Termékismeret és tipikus folytonossági hiányok Az indikációk minősítése és értelmezése Referencia dokumentumok és vizsgálati jelentések Értékelés Minőségi szempontok Környezeti és biztonsági feltételek Fejlesztések Kiemelendő témák k (új( j technikák) k) digitális radiográfia elektrongyorsítóban generált röntgensugár fázis-vezérelt ultrahangos vizsgálat szóródó hullám futásidejének mérése (TOFD) nagy hatótávolságú ultrahangos módszer (LRUT) magnetométeres szórt fluxusos vizsgálat impulzus üzeműörvényáramúmódszer
Didaktikai útmutatók a képzés célja bemeneti követelmények didaktikai egységek (tantárgyak / modulok) segédeszközök értékelés elérendő kompetenciák ajánlott minimális óraszámok A szakmai színvonal emelésének feltételei telei Anyagi források Vizsgáló személyzet minőségének emelése képzettség, gyakorlat, etikus viselkedés megkövetelése Vevők (tulajdonosok) elkötelezettségének növelése források biztosítása (vizsgálatra, eszközökre, képzésre, kutatásra) motiváltság, igény megfogalmazásának képessége SZEMLÉLETVÁLTÁS A MAROVISZ minősítési si és s tanúsítási si rendszere NAT akkreditáció: 2014 augusztus Vizsgakövetelmények alapja: Leonardo képzési anyagok Tényleges tudás lemérése Technika: 21. század(teljesen számítógép vezérelt) Személyes profil kialakítása a jelentkezőknek Online regisztráció Vizsgaidőpont tetszőlegesen választható Tablet biztosítása a vizsgázóknak Tanúsítványt világszerte elismerik