programy komputerowe w konwencjonalnych

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.