تست التراسونیک UT

تست التراسونیک UT

یکی از روش های بازرسی جوش به صورت غیر مخرب (NDT)  تست التراسونیک جوش می باشد یا همان تست غیر مخرب UT است  امروزه تست التراسونیک یا فراصوت به دلیل قدرت نفوذ بالای امواج فراصوتی، حساسیت بالای تجهیزات مربوط به آن، هزینه های نسبتا پایین و سرعت عمل مناسب در کنترل کیفیت محصولات فرآیند های تولید (از قبیل کشش، نورد، فورجینگ، اکستروژن) و هم چنین درز جوش ها کاربرد وسیعی دارد. که قدرت نفوذ این روش تست جوش نسبت به تست رادیوگرافی جوش بسیار بالاتر می باشد و گاهی اوقات میتواند عیوب را تا عمق ۵ متر در فولاد نشان دهد. در واقع تست التراسونیک جوش با استفاده از همان اصل استفاده شده در نیروی دریای sonar و ماهی یاب می باشد.

در این روش بازرسی جوش و سایر سطوح صوتی با فرکانس فوق العاده بالابه قسمت مورد بازرسی فرستاده می شود و اگر صدا با یک ماده با امپدانس مختلف صوتی ( تراکم و سرعت آکوستیک) بر بخورد قسمتی از صدا به واحد فرستنده منعکس خواهد شد. این امواج برگشتی توسط رسانه ای دریافت شده و با دانستن سرعت صدا را از طریق بخش (سرعت آکوستیک) و زمان مورد نیاز برای صدا برای بازگشت به واحد فرستنده، فاصله تا بازتابنده (نشانه با امپدانس مختلف صوتی) را  می توان تعیین کرد. شایع ترین فرکانس هایی که در بازرسی جوش به روش تست التراسونیک جوش UT به کار گرفته می شود  ۱٫۰ و ۱۰٫۰  مگاهرتز می باشد این فرکانس شنیده نمی شود و در هوا حرکت نمی کند. در تست التراسونیک جوش UT  فرکانس های پایین تر دارای قدرت نفوذ بیشتر اما حساسیت کمتری (توانایی به “دیدن” نشانه کوچک) هستند در حالی که فرکانس های بالاتر به عمق نفوذ می کنند اما می تواند نشانه های کوچکتر را تشخیص دهد.

روش های تست التراسونیک

قسمتی از موج التراسونیک پس از عبور از محیط اول و برخورد به مرز مشترک دو محیط می تواند داخل محیط دوم شود و بخشی هم در همان محیط اول انعکاس یابد. به این ترتیب هر نوع عیب و ناهمگنی موجود در قطعه به علت داشتن مقاومت ظاهری متفاوت با محیط قطعه (محیط اول)، محیط دوم محسوب می شود که می تواند موجب عبور بخشی از موج و بازتاب بخشی دیگر از آن شود. به طور کلی در تست التراسونیک بر حسب این که موج صوتی عبور کرده از محیط قطعه و یا بخش بازتاب یافته از آن مورد بررسی و ارزیابی قرار گیرد، دو روش وجود دارد:

۱- روش عبوری

در روش عبوری از دو دستگاه فرستنده و گیرنده موج التراسونیک، یکی به عنوان فرستنده موج صوتی در یک طرف قطعه و دیگری به عنوان گیرنده موج در طرف مقابل آن استفاده می شود. در این روش فرستنده موج التراسونیک توسط دستگاه فرستنده به طور ضربه ای (پالسی) و یا پیوسته به داخل قطعه مورد تست فرستاده می شود. کمیتی که در این  روش اندازه گیری می شود، دامنه شدت و یا فشار موج صوتی عبور کرده از قطعه است. وجود هر گونه عیب یا ناهمگنی در قطعه بین دستگاه فرستنده و گیرنده سبب می شود که شدت موج التراسونیک در نتیجه بازتاب جزئی یا کلی موج کاهش یابد و یا به صفر برسد. البته با این روش موقعیت عیب را با یک مرحله تست نمی توان شناسایی کرد. قابل توجه است که قبل از تست سطح قطعه باید کاملا تمیز گردد، مخصوصا از پوسته های اکسیدی، دقت این تست به حساسیت یا دقت دستگاه شدت یا فشار سنج بستگی دارد. مسئله دیگری که در این روش وجود دارد، وجود دو مرز انتقال بین سطح قطعه و دستگاه های فرستنده و گیرنده موج و جفت شدگی کامل آن ها است که باید مورد توجه قرار گیرد.

این روش عمدتا برای بررسی قطعات با ضخامت کم مانند انواع ورق ها و تسمه ها، برای بررسی ساختار میکروسکپی و هم چنین برای بررسی گرافیت در چدن خاکستری و نحوه پراکندگی آن ها در قطعه به کار می رود.

معایب روش عبوری عبارتند از:

– در این روش دو کاوشگر (یکی به عنوان فرستنده و دیگری گیرنده) مورد نیاز است. به این ترتیب هر دو طرف قطعه باید  قابل دسترسی باشد.

– دو سطح قطعه باید موازی باشند، در غیر این صورت تست می تواند دچار مشکل شود.

– موقعیت عیب قابل تشخیص نیست (البته چنانچه بررسی فقط از دو سطح مقابل قطعه انجام گیرد).

۲- روش موج صوتی ضربه ای یا روش انعکاسی

در این روش از موج صوتی بازتاب برای بررسی قطعه و شناسایی عیب استفاده می شود. در این روش موج  فراصوتی به صورت ضربه ای (پالسی) کوتاه مدت (از ۱ تا ۱۰میکروثانیه) از طریق دستگاه فرستنده که به عنوان دستگاه گیرنده هم عمل می کند، به داخل قطعه مورد تست ارسال می شود. این پالس ها موج فراصوتی از داخل قطعه عبور کرده و پس از برخورد به مرز دو محیط (اعم از سطح مرزی عیب یا سطح مقابل قطعه) طبق قوانین فیزیکی، انعکاس کلی یا جزئی می یابد. اگر سطح مرزی عیب عمود بر جهت انتشار موج صوتی باشد، موج بازتاب در همان امتداد به مبدا خود بازگشته و توسط همان دستگاه فرستنده که اکنون به عنوان گیرنده عمل می کند، گرفته شده و به پالس الکتریکی تبدیل می شود. در اینجا دستگاه مبدل موج صوتی در دوره تناوب های سریع و معینی به عنوان فرستنده و گیرنده عمل می کند. ضمنا برای انتقال پالس های امواج صوتی به داخل قطعه از لایه بسیار نازک روغنی (مانند گلیسیرین) استفاده می شود. به کمک یک دستگاه اسیلوسکوپ می توان شدت یا فشار پالس های ورودی و برگشتی امواج فراصوتی را نمایان ساخت.

مدت زمان رفت و برگشت موج صوتی به سرعت انتشار صوت در محیط قطعه مورد تست بستگی دارد. با توجه به این که سرعت انتشار موج صوت در یک محیط معین مقدار ثابتی است و موج مسافت های  x و a (که x برابر با فاصله سطح قطعه تا عیب و ش ضخامت قطعه است) را به صورت رفت و برگشت پیموده است، روابط زیر را می توان برای آن ها نوشت:

۲x=t1c

۲a=t2c

اکنون با نسبت دادن دو رابطه فوق به یکدیگر محل دقیق عیب از رابطه زیر به دست می آید:

فواصل زمانی ارسال موج به داخل قطعه مورد تست باید به گونه ای باشد که موج در حال ورود به داخل قطعه با موج بازتاب برخورد نکند. از طرفی تمامی انرژی موج صوتی منعکس شده به انرژی الکتریکی تبدیل نمی شود، بلکه بخشی از آن به انرژی الکتریکی تبدیل می شود و بخش دیگر در مرز مشترک بین قطعه و ماده واسط، مانند روغن، مجددا منکعس می گردد، به این ترتیب چندین پالس به دنبال هم می تواند دریافت شود.حساسیت روش انعکاسی به فواصل زمانی پالس های صوتی بستگی دارد. اگر ضخامت قطعه مورد تست بسیار کم باشد، لازم است فاصله بین پالس اول و دوم بسیار کوتاه مدت باشد، در غیر این صورت تشخیص پالس ناشی از عیب یا ناهمگنی ممکن نیست.

مزایای این روش:

 – محل عیب دقیقا شناسایی خواهد شد.

 – در دسترس بودن یک سمت قطعه کافی خواهد بود.

۳- روش غوطه وری:

در روش غوطه وری قطعه مورد بررسی و کاوشگر به طور کامل در مخزنی از مایع (معمولا آب) غوطه ور می شود. معمولا مناسب تر است که موج صوتی از فاصله ای بیش از ضخامت قطعه به داخل آن ارسال شود تا از تداخل امواج بازتاب در محدوده تست جلوگیری شود. این فاصله باید به گونه ای انتخاب شود که زمان عبور موج صوتی در مایع بیش از زمان عبور موج در قطعه باشد. در این صورت فاصله ای که موج صوتی در مایع طی می کند بزرگتر و یا حداقل برابر با مسافتی است که در قطعه طی می کند.محدودیت این روش کاربرد آن برای قطعات کوچک است.

۴- روش فواره ای:

روش فواره ای به این شکل است که در آن آب توسط افشانکی به قطعه پاشیده می شود و کاوشگر در داخل آب قرار می گیرد. به کمک این روش قطعات با طول زیاد را هم، که به راحتی نمی توان در مخزن حاوی مایع غوطه ور ساخت، می توان بررسی کرد. این روش هم چنین برای بررسی قطعات دارای سطوح ناصاف و زبر نیز به کار می رود.

 ۵- روش استفاده از چرخ لاستیکی

در این روش کاوشگر مطابق شکل در مرکز چرخ لاستیکی پر از آب، که می تواند حول محورش بچرخد، قرار می گیرد. حرکت چرخ لاستیکی به گونه ای است که همواره در تماس کامل با سطح قطعه مورد تست می باشد. نقص این روش این است که مقداری از انرژی صوتی در سطوح مرزی بین محیط های گوناگون (مایع، قطعه، کاوشگر و مایع) از بین می رود. در این روش می توان از چندین کاوشگر به طور همزمان در جهات مختلف استفاده کرد.

مراحل تست التراسونیک جوش

شرکت لیان راگ از مهندسین خبره ای بهره می گیرد که با بررسی تصاویر به دست آماده می توانند عیوب احتمالی موجود در قطعه مورد آزمایش و ناپیوستگی های جوش در طی یک بازرسی جوش دقیق و حساب شده پیدا کنند و علاوه بر روش تست اتراسونیک جوش UT انواع روش های تست غیر مخرب جوش مانند بازرسی مایع نافذ جوش، بازرسی ذرات مغناطیسی، بازرسی چشمی جوش، تست رادیوگرافی جوش را طبق استاندارد های بین المللی انجام دهند.برای انجام تست التراسونیک جوشUT مراحل زیر باید به دقت انجام شود تا نتایج بدست آمده از بازرسی جوش و تست غیر مخرب جوش معتبر باشد:

• سطح مورد آزمایش باید عاری از هر گونه کثیفی باشد لذا ابتدا سطح مورد بازرسی را بوسیله برس سیمی تمیز می نمائیم
• مرحله دوم تست کالیبره نمودن دستگاه که با استفاده از بلوک مرجع انجام می گردد.
• در مرحله سوم تست با استفاده از تمیز کننده شیمیایی مواد موجود در سطح جوش را پاک می نمائیم. سپس عمل تست شامل جاروب کردن سطوح جوش و اطراف ان بوسیله پراب آلتراسونیک را انجام می دهیم.اصول کار در این روش شکست و بازتابش امواج فراصوتی در اثر برخورد با ماده خارجی و یا ناخالصی در سطح فلز جوش وفلز پایه که بصورت علائمی در روی دستگاه (CRT) قابل رویت می گردند می باشد.

مزایای روش اولتراسونیک:

• سرعت بالا
• ایمنی بالا
• مناسب برای عیوب صفحه ای ( مثل تورق )
• عمق عیب قابل ارزیابی می باشد
• تجهیزات این روش قابل حمل می باشد
• بی خطر بودن جهت پرسنل
• تشخیص کلیه عیوب داخلی با تعیین عمق هر عیب

محدودیت های روش اولتراسونیک:

• نیازمند تکنسین با تجربه و آموزش دیده
• هزینه بالای تجهیزات نسبت به روش های MT،PT،VT
• عدم تشخیص عیوب نزدیک به سطح به محض ورود امواج به قطعه مورد تست
• تمیز کاری سطح مورد نیاز است
• برای عیوب دارای حجم مناسب نمیباشد
• نیاز به ماده کوپلنت می باشد