Når kvaliteten skal bestemmes

Positiv materialidentifikasjon (PMI)

Arne K. Bjerklund

Holger Teknologi AS

NDT konferansen 2008

Haugesund

1. – 3. juni 2008

PDF laget med uregistrert versjon av FinePrint pdfFactory http://www.westsoft.no

Når kvaliteten skal bestemmes

Agenda• Virkemåte• Forventninger – hva oppnås• Fallgruver• Small Spot og kamera på sveis• Sveis fortynningskalkulator• (Krav til operatørkvalifikasjoner og

kalibrering)

PDF laget med uregistrert versjon av FinePrint pdfFactory http://www.westsoft.no

Når kvaliteten skal bestemmes

• Energispekteret

Radio Waves

Infrared X-rays

Ultra-violet

Gamma rays

Energispekter

Synlig lys

ENERGIOMRÅDER

XRF Spektrometer

Atom Emisjon spektroskopi

PDF laget med uregistrert versjon av FinePrint pdfFactory http://www.westsoft.no

Når kvaliteten skal bestemmes

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. Seebeckeffect, Eddy current probes or chemical spot testing) may be used in some application, but is subject to Company acceptance.

Statoil Tjeldbergodden

PDF laget med uregistrert versjon av FinePrint pdfFactory http://www.westsoft.no

Når kvaliteten skal bestemmes

Mest brukte PMI metoder i Norge

• RØNTGENFLUORESCENS (95%)• OPTISK EMISJON, ARC/SPARK (4%)• Andre (1%)

PDF laget med uregistrert versjon av FinePrint pdfFactory http://www.westsoft.no

Når kvaliteten skal bestemmes

PRINSIPP XRF1

Innkommenderøntgenstråler sparkeret elektron ut fra detinnerste skallet og detoppstår en ledig plass

2Elektron fra skallet utenforforsøker å utligne dette ved å hoppe inn og fylletomrommet. Det oppstår røntgenfluorescens stråler

Utsparket K-skall

elektronUtsparket L-skallelektron

M-skall elektron fyller tomrommet

K-røntgen-fluorescens

oppstår

L-røntgen-fluorescensoppstår

Innkommende røntgenstråler fra primær

røntgenkilde

PDF laget med uregistrert versjon av FinePrint pdfFactory http://www.westsoft.no

Når kvaliteten skal bestemmes

PRINSIPP

PDF laget med uregistrert versjon av FinePrint pdfFactory http://www.westsoft.no

Når kvaliteten skal bestemmes

PDF laget med uregistrert versjon av FinePrint pdfFactory http://www.westsoft.no

Når kvaliteten skal bestemmes

Isotoper• Robuste/ (ingen bevegelige

deler• Velprøvde i felt

Rør• Enklere strålevernsmessig• Strøm/spenning kan

tilpasses applikasjon

XRF - energikilder

Forskjellige utgaver av isotoper

PDF laget med uregistrert versjon av FinePrint pdfFactory http://www.westsoft.no

Når kvaliteten skal bestemmes

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

Detektor

PDF laget med uregistrert versjon av FinePrint pdfFactory http://www.westsoft.no

Når kvaliteten skal bestemmes

PDF laget med uregistrert versjon av FinePrint pdfFactory http://www.westsoft.no

Når kvaliteten skal bestemmes

PMIelementer som normalt

bestemmes

Tillegg med He-flush/vakuumP fosfor, Si silisium, Al aluminium Mg magnesium

Alloys with Cu/Zn/PbSb 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

PDF laget med uregistrert versjon av FinePrint pdfFactory http://www.westsoft.no

Når kvaliteten skal bestemmes

Forventninger - hva oppnås

PDF laget med uregistrert versjon av FinePrint pdfFactory http://www.westsoft.no

Når kvaliteten skal bestemmes

Utdrag av NORSOK M-001

Ti rest

O max. 0,25

N max. 0,03< 0,30< 0,10Ti grade 2

Nb = 49rest22Inco 625

rest3,55,52525Cr S-Duplex

rest35,52222Cr Duplex

Mn = 6rest4 to 51724Superaustenite

Cu = 1,5rest4,52521904

N = 0,2rest618206Mo

rest2,51217< 0,035316

rest2025310

andreFe% Mo% Ni% Cr% CType

PDF laget med uregistrert versjon av FinePrint pdfFactory http://www.westsoft.no

Når kvaliteten skal bestemmes

Noen typisk brukte Duplexkvaliteter

PDF laget med uregistrert versjon av FinePrint pdfFactory http://www.westsoft.no

Når kvaliteten skal bestemmes

Fallgruver

PDF laget med uregistrert versjon av FinePrint pdfFactory http://www.westsoft.no

Når kvaliteten skal bestemmes

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

PDF laget med uregistrert versjon av FinePrint pdfFactory http://www.westsoft.no

Når kvaliteten skal bestemmes

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)

PDF laget med uregistrert versjon av FinePrint pdfFactory http://www.westsoft.no

Når kvaliteten skal bestemmes

Sample Alloy1 Mo Ni Fe Mn Cr Ti316 316SS : 2.220218 2,15 10,09 66,22 2,06 16,89 0,1316 med spor av hvit bakgrunnsmaling No Match 2,02 7,54 57,93 2,37 15,11 13,4

Effekt av hvit bakgrunnsmaling

PDF laget med uregistrert versjon av FinePrint pdfFactory http://www.westsoft.no

Når kvaliteten skal bestemmes

Sample Alloy1 Fe TiGrad 2 Ti CP Ti : 0.000000 0.23 99.59Grad 2 Ti med magnetpulver CP Ti : *2.366657 0.82 98.78

Effekt av Fe slipestøv på Ti

PDF laget med uregistrert versjon av FinePrint pdfFactory http://www.westsoft.no

Når kvaliteten skal bestemmes

”Small Spot” og kamera på sveis

PDF laget med uregistrert versjon av FinePrint pdfFactory http://www.westsoft.no

Når kvaliteten skal bestemmes

”Weld Mask”• Begrenser måleområdet• Øker avstanden til sveisen• Redusert følsomhet

3mm x 30mm 3mm x 10mm10mm x 30mm 10mm Ø

PDF laget med uregistrert versjon av FinePrint pdfFactory http://www.westsoft.no

Når kvaliteten skal bestemmes

• ”Colimator” fokuserer røntgenstrålen til 3 mm Ø.

• Innebygd kamera for prøveorientering• Bilde av prøven med resultater

”Small Spot”

PDF laget med uregistrert versjon av FinePrint pdfFactory http://www.westsoft.no

Når kvaliteten skal bestemmes

”Bilde av sveis”

PDF laget med uregistrert versjon av FinePrint pdfFactory http://www.westsoft.no

Når kvaliteten skal bestemmes

PDF laget med uregistrert versjon av FinePrint pdfFactory http://www.westsoft.no

Når kvaliteten skal bestemmes

Sveis fortynningskalkulator

PDF laget med uregistrert versjon av FinePrint pdfFactory http://www.westsoft.no

Når kvaliteten skal bestemmes

Sveiskontroll

Prøve Alloy ID Mo Nb Ni Fe Mn CrBasismateriale 254SMO 254SMO : 0.517921 6.2 0.0 17.4 53.7 0.4 20.8Tilsatsmateriale INCO 625 Inco 625 : 0.205681 9.3 3.7 61.1 2.7 0.2 21.9SVEIS SV625/SMO : 0.307871 8.1 2.3 52.8 14.2 0.3 20.9

InstrumentparametereKilde: RøntgenrørMåletid: 7 sec.

PDF laget med uregistrert versjon av FinePrint pdfFactory http://www.westsoft.no

Når kvaliteten skal bestemmes

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

PDF laget med uregistrert versjon av FinePrint pdfFactory http://www.westsoft.no

Når kvaliteten skal bestemmes

Krav til

operatørkvalifikasjoner og kalibrering

PDF laget med uregistrert versjon av FinePrint pdfFactory http://www.westsoft.no

Når kvaliteten skal bestemmes

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 interms of material, surface profile and workingconditions.•Ability to interpret the instrument's output (spectral ordigital) and recognise erroneous readings.

PERSONAL QUALIFICATIONS

PDF laget med uregistrert versjon av FinePrint pdfFactory http://www.westsoft.no

Når kvaliteten skal bestemmes

Qualification shall include either:

•Satisfactory completion of a relevant formalcourse of instruction (theoretical and practical). •A period (1 month min.) of practical applicationon relevant materials (type and form) in relevant locations (stores or field) under the supervision ofan experienced inspector.

or:•In the absence of any formal training: a longerperiod (6 months min.) of relevant practicalexperience under the supervision of anexperienced inspector.

PERSONAL QUALIFICATIONS

PDF laget med uregistrert versjon av FinePrint pdfFactory http://www.westsoft.no

Når kvaliteten skal bestemmes

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

PDF laget med uregistrert versjon av FinePrint pdfFactory http://www.westsoft.no

Når kvaliteten skal bestemmes

Baseline calibrationThe 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 calibrationThe 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

CALIBRATION

PDF laget med uregistrert versjon av FinePrint pdfFactory http://www.westsoft.no

Når kvaliteten skal bestemmes

Reference samplesSamples 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.

DocumentationThe procedures used for calibration shall be available for review.

Documentation of the calibration shall be available for review

CALIBRATION

PDF laget med uregistrert versjon av FinePrint pdfFactory http://www.westsoft.no

Når kvaliteten skal bestemmes

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

PDF laget med uregistrert versjon av FinePrint pdfFactory http://www.westsoft.no

Når kvaliteten skal bestemmes

PDF laget med uregistrert versjon av FinePrint pdfFactory http://www.westsoft.no

Når kvaliteten skal bestemmes

PDF laget med uregistrert versjon av FinePrint pdfFactory http://www.westsoft.no

Når kvaliteten skal bestemmes

PDF laget med uregistrert versjon av FinePrint pdfFactory http://www.westsoft.no

Når kvaliteten skal bestemmes

Måling nr. Mo Cu Ni Fe Mn Cr21 2,25 0,3 10,21 67,92 1,75 16,4822 2,25 0,33 10,25 67,66 1,82 16,8323 2,26 0,22 10,51 67,61 1,69 16,7624 2,33 0,27 10,42 68,01 1,88 16,2925 2,22 0,25 10,69 67,56 1,82 16,6326 2,22 0,3 10,05 68,32 1,65 16,4227 2,21 0,34 10,35 67,86 1,68 16,4628 2,24 0,33 10,33 67,91 1,83 16,6629 2,25 0,32 10,4 67,47 1,79 16,5230 2,22 0,28 10,6 67,63 1,69 16,52

Gj.snitt 2,25 0,29 10,38 67,8 1,76 16,6SD 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 16,5Diff. -0,10 -0,02 0,07 0,11 -0,06 -0,06

InstrumentparametereKilde: RøntgenrørMåletid: 20 sekunder

Daglig kontroll mot kjent materialer

SS 321 SS 316 254 SMO Inco 625321SS : 0.177574316SS : 0.000000 254SMO : 2.219008Inco 625 : 0.000700

Kontroll mot det interne instrumentbiblioteket

Kontroll med dokumentasjon mot kjemisk innhold

PDF laget med uregistrert versjon av FinePrint pdfFactory http://www.westsoft.no