سیر تا پیاز تست التراسونیک UT

سیر تا پیاز تست التراسونیک UT

تست التراسونیک UT یکی از متــــداولترین روشهای تست غیر مخرب NDT  میباشد و به علت کاربرد فراوان جایگاه ویژه ایی در بین سایر تست های غیر مخرب دارد .

در مقاله { ۰ تا ۱۰۰ بازرسی جوش } به معرفی انواع تست های جوش پرداختیـــم لطفاً قبل از مطالعه این مقاله ، آن را مطالعه فرمایید.

تست التراسونیک UT مبتنی بر امواج فراصوت است این امواج که توسط مبدل تولید میشوند از محدوده شنوایی ما که بین ۲۰ هرتز تا ۲۰ کیلوهرترز است خارج است ، این امواج که توسط مبدل تولید میشوند به درون قطعه فرستاده میشود و سپس منعکس میشود و بدین صورت میتوان عیوب سطحی و زیر سطحی درون قطعه را مشاهده کرد .

کاربرد تست التراسونیک UT

تست التراسونیک UT روشی غیرمخرب است که در آن امواج فراصوت به طرف قطعه فرستاده شده و بدین ترتیب عیوب سطحی و زیرسطحی ماده  مشخص میشود . و مکانیزم عملکرد آن به این صورت است که سرعت صوت در مواد مختلف متفاوت است لذا به تغیر سرعت صوت در قطعه به عیب درون آن پی خواهیم برد .

امروزه تست التراسونیک UT به دلیل قدرت نفوذ بالای امواج فراصوتی، و حساسیت بالای تجهیزات مربوط به آن، هزینه های نسبتا پایین و سرعت عمل مناسب در کنترل کیفیت محصولات فرآیند های تولید مانند قبیل کشش، نورد، فورجینگ یا آهنگری و کستروژن دارای محبوبیت فروان است یکی دیگر از کابردهای تست التراسونیک UT در تشخیص عیوب جوش است که نسبت به سایر کاربردهای تست UT متداول تر است .

نحوه کار تست التراسونیک

در تست التراسونیک امواج با فرکانس ۵ تا ۲۵ مگاهرتز توسط مبدل تولید میشوند و به داخل قطعه مورد تست هدایت میشوند و هنگامی که این امواج در مسیر حرکت خود به عیوب احتمال موجود در قطعه مانند تخلخل ، ترک و ناخالصی‌های حبس شده برخورد میکنند ، منعکس میشوند و بازتاب امواج فراصوت که از ماده مورد تست ساطع میشوند پس از تبدیل ، بصورت سیگنال در صفحه نمایشگر نشان داده میشود که بازرس جوش با تحلیل این سیگنال ها میتواند به مکان ، عمق و سایز عیب احتمالی در جوش پی ببرد .

برای مثال به شکل زیر دقت کنید وقتی یک موج توسط دستگاه فرستاده میشود و سپس برمیگردد دو پالس در صفحه نمایشگر نشان داده میشود که پالس اول نشان دهنده سطح قطعه و پالس دوم  نشان دهنده سطح انتهایی قطعه است . حال اگر بین این دو پالس میان پالسی تشکیل بشود نشانگر وجود عیب در داخل قطعه است .

مزایای تست التراسونیک

• تشخیص عیوب سطحی و زیر سطحی
• ضخامت سنجی به منظور بررسی میزان خوردگی، سایش و …
• اندازه گیری خواص مواد از جمله سرعت صوت در ماده، مدول الاستیک و…
• عیوبی با اندازه حداقل انداره ۰.۱ میلیمتر قابل ارزیابی است.
• تشخیص ترک های خستگی در قطعات که در اثر بار دینامیکی به وجود می‌آید .  

معایب تست التراسونیک

• وم دسترسی پروب به سطح قطعه کار 
• نیاز به کارشناس ماهر و آموزش دیده
• عدم امکان در بازرسی قطعات نازک
• تداخل و ایجاد مشکل در بازرسی قطعات چند لایه کامپوزیتی

روش های تست پیشرفته التراسونیک

۱) روش تست پیشرفته التراسونیک فیزاَری phased array  

تست التراسونیک phased array روش جدیدتر و بهینه تر تست التراسونیک سنتی است و علت پیدایش آن اقتصادی‌تر بودن بازرسی قطعات با کاهش زمان بازرسی توسط فیزاَری است . روش متداول التراسونیک نیازمند حرکت چندین باره فرستنده روی سطح قطعه مورد ارزیابی است که همین موضوع سبب زمانبر شدن روبش و کاهش سرعت تست است .

در سیستم التراسونیک معمولی هر پراب با یک زاویه خاص میباشد که همین موضوع سبب میشود زمان تست در مقایسه با فیزاَری phased array  که تنها یک پراب دارد بیشتر باشد و راندمان کلی کاهش یابد .

در روش فیزاَری phased array با یکبار اسکن سطح قطعه کار میتوان به همان نتایجی رسید که در روش التراسونیک معمولی نیازمند حرکت چندباره پراب بر روی سطح قطعه کار است .

از مهمترین معایب التراسونیک معمولی این است که قدرت تشخیص ترک های هم راستای امواج صوت را ندارد و این مشکل اساسی خوشبختـــانه تا حد زیادی توسط روش تست پیشرفته التراسونیک فیزاَری   phased array حل شده است .

سرعت تست در روش فیزاَری بطور قابل ملاحضه ایی نسبت به روش تست التراسونیک معمولی بیشتر است برای مثال برای بازرسی هر متر اتصال جوش با روش التراسونیک معمولی نیاز به ۲۰ دقیقه زمان است در حالیکه با روش فیزاَری بازرسی هر متر اتصال جوش کمتر از ۳۰ ثانیــه زمان میبرد .

۲) روش تست فرستنده‌های صوتی الکترومغناطیس EMAT

روش فرستنده‌های صوتی الکترومغناطیس EMAT) Electromagnetic Acoustic Transducers)  یک روش تست غیر مخرب است که براساس امواج الکترومغناطیس کار میکند . مزیت عمده EMAT عدم نیــاز به تماس با سطح است که خود یک مزیت بسیار بزرگ محسوب میشود چرا که بازرسی سطوح خشن ، داغ و فوق سرد با روش التراسونیک سنتی عملاً غیر ممکن است . تست EMAT امروزه جایگاه خود را به عنوان یک روش تست غیر مخرب در بازرسی خطوط لوله های تحت فشار ، بویــلرها و خطوط راه آهن پیدا کرده است .

اساس کار EMAT بر اصل ایجاد امواج التراسونیک در داخل مواد رسنا یا مغناطیس است که اصولاً دستگاه EMAT از سیم پیچ و آهنربا تشکیل شده است .

سیم ‌پیچ EMAT که از آن جریان الکتریکی متناوب عبور می‌کند، در میدان مغناطیسی یکنواخت (B)، نزدیک سطح نمونه مورد بررسی قرار داده شده و سیم‌پیچ باعث القاء جریان‌های گردابی (J)، در سطح نمونه می‌شود.

در اثر برهم‌کنش جریان‌های گردابی با میدان مغناطیسی نیروهای لورنتز (Lorentz (f  بوجود می‌آیند:

f= JxB

در اثر برهم‌کنش نیروهای لورنتز با شبکه اتمی ماده مورد بررسی امواج التراسونیک در سطح ماده بوجود می‌آید که در روش تست EMAT با عبور کردن این امواج از قطعه مورد تست ، عیوب موجود در آن ظاهر میشود .

کاربرد روش EMAT بشرح زیر است : بازرسی نازک شدگی جداره مخازن ، بازرسی ترک های خوردگی و خستگی ، تشخیص عیوب مختلف در جوش و اندازه گیری تنش پسماند

در ویدیوی زیر با نحوه کار تست EMAT آشنا میشوید.