Sławomir Mackiewicz IPPT PAN PROGRAMY KOMPUTEROWE W KONWENCJONALNYCH BADANIACH NIENISZCZĄCYCH 1. Wstęp Wykorzystanie technik komputerowych w badaniach nieniszczących związane jest na ogół z wprowadzaniem nowych, wysoko zautomatyzowanych technik badawczych takich jak TOFD, C-Scan, Rotoscan, Floorscanner i wiele innych. Zapotrzebowanie na tego rodzaju techniki w polskim przemyśle jest ciągle stosunkowo niewielkie stąd też większość krajowych laboratoriów badań nieniszczących ogranicza się do stosowania konwencjonalnych technik badań nieniszczących a komputery wykorzystuje jedynie do wydruku protokółów badań. Jednak, również w laboratoriach stosujących jedynie standardowe techniki radiograficzne czy ultradźwiękowe szersze wykorzystanie technik komputerowych może przynieść znaczne korzyści techniczne i ekonomiczne. Celem niniejszego referatu jest wskazanie i omówienie takich możliwości w oparciu o konkretne programy dostępne na polskim rynku. Biorąc pod uwagę stale rosnące wymagania odnośnie jakości wykonywania badań oraz efektywności ekonomicznej laboratoriów wdrożenie technik informatycznych jest jednym z istotnych zadań stojących przed środowiskiem badań nieniszczących. Z uwagi na powszechną dostępność sprzętu komputerowego oraz coraz lepszą ofertę odpowiednich programów zadanie to nie wymaga obecnie kosztownych inwestycji lecz raczej lepszego zrozumienia zasad wykorzystania różnego typu oprogramowania w funkcjonowaniu laboratorium NDT Oprogramowanie znajdujące zastosowanie w standardowym laboratorium badań nieniszczących można z grubsza podzielić na dwie kategorie: a) Programy typu baz danych do gromadzenia i analizowania wyników badań b) Programy specjalistyczne do opracowywania parametrów poszczególnych technik badawczych W dalszych punktach omówiono, na przykładach, obie grupy programów opisując ich podstawowe funkcje oraz wskazując konkretne korzyści techniczne i ekonomiczne jakie przynosi ich wdrożenie w firmie badań nieniszczących. 2. Komputerowe bazy danych NDT W trakcie realizacji dużego kontraktu (np. budowy rurociągu) laboratorium badań nieniszczących codziennie otrzymuje szereg zleceń na przeprowadzenie różnego rodzaju badań (RT, UT, MT, PT) na różnych obiektach. Zlecenia te są sukcesywnie realizowane w wyniku czego powstają liczne protokóły z wynikami badań. W przypadku stałego napływu dużej ilości zleceń nadzór nad ich terminową realizacją, analizowanie wyników badań oraz zarządzanie pracą laboratorium NDT staje się zadaniem trudnym i odpowiedzialnym. Ogromną pomocą dla kierownika laboratorium jest wówczas dobrze przemyślany i dostosowany do specyfiki badań nieniszczących program bazy danych pozwalający na
komputerowe przetwarzanie wszelkich informacji związanych z tokiem realizacji badań oraz ich wynikami. Podstawowe funkcje realizowane przez tego typu oprogramowanie są następujące: Gromadzenie informacji o zleceniach otrzymywanych przez laboratorium (np. numery spoin, ich średnice, grubości ścianki, rodzaje wymaganych badań, wymagany poziom jakości, symbole spawaczy lub czołówek spawalniczych itp.) Aktualizowanie i przetwarzanie informacji związanych z tokiem realizacji badań (wprowadzanie danych o wynikach wykonanych badaniach, wykazywanie zaległości w realizacji badań, sporządzanie list spoin poprawkowych z wykazem położeń wad oraz pamiętanie o konieczności ich ponownych badań po naprawie, wykazywanie zawartości wystawionych protokółów badań itp.) Analizowanie jakości wykonawstwa badanych obiektów np. poprzez automatyczne obliczenia procentu wadliwości wykonywanych spoin w określonym przedziale czasu w rozbiciu na zespoły spawalnicze lub rodzaje spoin Sporządzanie raportów podsumowujących ilości poszczególnych rodzajów badań wykonanych w określonym przedziale czasu w rozbiciu na rodzaje lub wymiary badanych obiektów, tak aby mogły być podstawą do rozliczeń ze zleceniodawcą Przykładowe okienko programu Baza NDT zaprojektowanego do obsługi laboratorium badań nieniszczących na budowach rurociągów przedstawiono na rys. 1. Rys.1. Okienko wprowadzania danych spoin programu BazyNDT
Program wykorzystywany w warunkach budowy musi posiadać prosty, intuicyjny interfejs użytkownika i zawierać mechanizmy pomagające w utrzymywaniu porządku w gromadzonych danych. Typowe błędy obsługi mogące prowadzić do utraty integralności danych to np. dublowanie wpisów dotyczących tego samego obiektu, niewłaściwy format wprowadzanych danych czy też niedokładne wpisanie numeru protokółu. Bardzo istotna jest funkcja automatycznej aktualizacji statusu obiektu podczas wprowadzania danych o jego badaniu. Dzięki temu dany obiekt automatycznie znika np. z listy obiektów oczekujących na badanie, lub z listy obiektów oczekujących na badanie po naprawie. Tego rodzaju funkcje programu pomagają w uniknięciu sytuacji, w których pewne spoiny nie zostają zbadane na czas lub są zbadane w sposób niekompletny. Z kilkuletnich doświadczeń uzyskanych z eksploatacji tego rodzaju baz danych w firmie NDTEST wynika, że z reguły wymagają one dostosowania do specyfiki konkretnego projektu. Trudno jest stworzyć jeden gotowy program, który z góry uwzględni wszystkie wymagania, które mogą pojawić się w warunkach konkretnej budowy czy zakładu produkcyjnego. Dotyczy to np. stosowanych technik badania, systemów oznaczeń obiektów badań, wymaganego zakresu dokumentowania wyników oraz wielu innych aspektów wpływających na szczegóły funkcjonowania programu. Z tego powodu programy takie z zasady opracowuje się na indywidualne zamówienie z uwzględnieniem specyficznych wymagań klienta dostosowujących oprogramowanie do systemu jakości i organizacji pracy w jego laboratorium. 3. Specjalistyczne programy narzędziowe Niektóre metody badań nieniszczących, w szczególności ultradźwiękowe i radiograficzne, wymagają przeprowadzenia mniej lub bardziej skomplikowanych obliczeń w celu przygotowania szczegółowej techniki badania dla konkretnego obiektu. Niektóre z tych obliczeń są trudne i czasochłonne nawet dla wysoko kwalifikowanych specjalistów badań nieniszczących. Dobrym przykładem tego rodzaju zadania jest obliczanie krzywych DGS do badań ultradźwiękowych wykonywanych według normy PN-EN 583. Z uwagi na bardzo szczegółowy charakter wymagań odnośnie zasad stosowania techniki DGS niemal każda zmiana warunków badania (grubości obiektu, klasy badania, typu głowicy lub rodzaju materiału) pociąga za sobą konieczność sporządzenia nowej skali DGS. Zadanie to, łącznie z wydrukiem gotowej skali/nakładki na ekran defektoskopu, można powierzyć programowi EuroDGS oszczędzając w ten sposób czas pracy wykwalifikowanego specjalisty badań ultradźwiękowych oraz uzyskując dokładniejszą i lepiej opisaną skalę DGS. W odróżnieniu od innych podobnych programów program EuroDGS posiada wbudowaną bazę danych z parametrami typowych głowic ultradźwiękowych co zwalnia użytkownika z konieczności samodzielnego wyszukiwania szczegółowych danych w katalogach głowic. Do obliczenia kompletnej skali DGS wystarcza wprowadzenie kilku podstawowych parametrów badania oraz wybranie typu głowicy z listy dostępnych głowic. Przykładowe okienko obliczania krzywych DGS dla głowic kątowych pokazano na rys. 2.
Rys. 2. Okienko obliczania skal DGS dla głowic kątowych. Dodatkowo program oblicza i zaznacza na wydruku skali DGS położenia ech skalujących do nastawiania zakresu obserwacji w drodze, rzucie poziomym lub skróconym rzucie poziomym. Inną pożyteczną cechą programu jest ostrzeganie użytkownika o niewłaściwym (niezgodnym z PN-EN 583-2) doborze parametrów reflektora kalibracyjnego, który ma być zastosowany do nastawienia czułości badania. Podobne funkcje oferuje program EpochDGS, który jest jednakże dostosowany do współpracy z defektoskopami cyfrowymi firmy Panametrics i umożliwia bezpośredni transfer parametrów badania z komputera do defektoskopu za pomocą standardowego złącza szeregowego RS-232C. Również w konwencjonalnych badaniach radiograficznych programy komputerowe można wykorzystać do opracowywania szczegółowych technik badania, szczególnie w warunkach dużego nasilenia prac oraz różnorodności obiektów badania (np. pod względem rozmiarów, grubości ścianki, rodzaju materiału). Przygotowanie efektywnej techniki radiograficznej wymaga ustalenia parametrów ekspozycji w taki sposób aby z jednej strony uzyskać wymaganą jakość radiogramów, z drugiej zaś zminimalizować czasy ekspozycji. Rozwiązanie tego zadania z kilkoma niewiadomymi znacznie ułatwia zastosowanie programu typu kalkulatora ekspozycji pozwalającego na szybkie i dokładne obliczanie czasu ekspozycji w zależności od pozostałych parametrów techniki badania (rodzaj źródła promieniowania, typ błony, odległość źródło-błona, rodzaj i grubość materiału, wymagana gęstość optyczna). Szybkość i łatwość wykonywania obliczeń za pomocą programu pozwala
specjaliście badań radiograficznych przetestować różne warianty techniki badania i wybrać najodpowiedniejszy. Podstawowe okienko tego rodzaju programu przedstawiono na rys. 3. W przykładowym programie Gamex 2.0, wprowadzono kilka dodatkowych rozwiązań, które powodują, że nie jest to jedynie komputerowa wersja klasycznego suwaka radiograficznego. Rys. 3. Okienko obliczania czasów ekspozycji programu Gamex. Jednym z istotnych problemów występujących podczas korzystania z suwaków są niezgodności w obliczeniach czasów ekspozycji spowodowane tym, że warunki obróbki fotochemicznej błon w przemysłowym laboratorium NDT z reguły odbiegają od standaryzowanych warunków, dla których wycechowane są suwaki radiograficzne. Jakość i stopień zużycia odczynników, skład i temperatura wody powodują, że nawet w przypadku automatycznej obróbki fotochemicznej uzyskiwane zaczernienia radiogramów często odbiegają od wartości przyjmowanych podczas obliczeń za pomocą suwaka lub standardowego wykresu ekspozycji. W celu ograniczenia tego problemu w programie Gamex (od wersji 2.0) wprowadzono funkcję automatycznej korekcji obliczanego czasu ekspozycji uwzględniającą warunki konkretnego laboratorium. Współczynniki korekcyjne obliczane są automatycznie na podstawie wyników kilku pierwszych ekspozycji, dla których czas ekspozycji obliczono w sposób standardowy zgodnie z zaleceniami producenta błon. Poprzez zastosowanie tego rodzaju korekcji uzyskuje się znacznie lepszą zgodność planowanych i faktycznie uzyskiwanych zaczernień radiogramów. Inną użyteczną funkcją programu jest zintegrowana baza danych z parametrami źródeł promieniowania gamma, które są użytkowane w laboratorium. Dzięki temu program
automatycznie oblicza aktualną aktywność wybranego źródła i uwzględnia ją w obliczeniach czasu ekspozycji. Bardzo praktycznym ułatwieniem jest możliwość szybkiego wydruku zestawu opracowanych parametrów ekspozycji w postaci technologicznej karty badania zawierającej wszelkie informacje niezbędne do prawidłowego wykonania ekspozycji przez operatorów RT. 4. Podsumowanie Opisane w artykule programy pokazują jedynie przykładowe możliwości wykorzystania technik informatycznych w konwencjonalnych badaniach nieniszczących. Ważne jest aby specjaliści badań nieniszczących oraz personel zarządzający badaniami zaznajomili się z podstawowymi sposobami wykorzystania techniki komputerowej w swojej pracy oraz z korzyściami jakie może dać jej wdrożenie w niemal każdym laboratorium badań nieniszczących. Problem informatyzacji polskiego NDT wiąże się także z zasadami szkolenia na krajowych kursach badań nieniszczących, na których w zbyt małym stopniu uwzględnia się aktualne trendy rozwojowe w badaniach nieniszczących, w tym ich komputeryzację i informatyzację. Pierwsze sygnały korzystnych zmian w tym zakresie pochodzą np. z warszawskiego ośrodka szkoleniowego INTERPROFESJA gdzie od kilku miesięcy wykorzystuje się specjalistyczne oprogramowanie wspomagające przygotowywanie ultradźwiękowych technik badania. Ogromnym źródłem informacji na temat specjalistycznego oprogramowania jest INTERNET, w którym można odwiedzić polskie i zagraniczne serwisy poświęcone tematyce NDT. W szczególności na stronie www.ndtsoft.com znaleźć można bardziej szczegółowe opisy oraz uproszczone wersje omówionych w artykule programów.