التراسونیک پیشرفته Phased Array
معرفی Phased Array :
تست Phased Array Ultrasonic Testing از روشهای پیشرفته تستهای غیر مخرب التراسونیک است که به اختصار PAUT نامیده میشود و گاهی به آن UT سه بعدی نیز میگویند.
در این روش از پروبهایی استفاده میشود که تعداد زیادی کریستال پیزو الکتریک دارند. زمانبندی مناسب برای ارسال پالس هرکدام از کریستالها توسط کامپیوتر دستگاه مشخص میگردد و در نهایت امواج Phased Array تولید میشود.
1. تاریخچهPAUT
1.1. فناوری PA در دهه 1980 وارد صنعت شد. و در اواسط دهه 80 میلادی با توسعه پیزو کامپوزیتها، تولید پرابهای پیچیده امکان پذیر گردید. در شروع دهه 90 میلادی فناوری PA در کتاب های راهنمای تست های غیر مخرب (NDT HANDBOOK) به عنوان یک فناوری جدید جای گرفت .
مهمترین کارهای صورت گرفته بوسیله این فناوری نو ظهور در حد فاصل بین سالهای 1985 تا 1992 در ارتباط با مخازن تحت فشار صنایع اتمی, شفتهای بزرگ فورج شده و اجزاء توربینهای فشار پایین می باشد.
فناوری PA در سال 1992 به حالت تجاری رسید , آن زمان که یک دستگاه قابل حمل توسط یک نفر در کارگاه مورد استفاده قرار گرفت و اطلاعات قابلیت انتقال را پیدا کرد و در سال 2003 نخستین دستگاههای نسل جدید وارد بازار گردید.
هم اکنون شرکتهای معتبری نظیر Sonatest و Olympus مشغول به روز سازی و توسعه و پیشرفت تجهیزات جدید هستند.
2. آشنایی با روش تست
در این روش همچون روش معمول التراسونيك از امواج فراصوتي جهت تشخيص و بررسي عيوب استفاده مي شود با اين تفاوت كه در این روش از پرابهاي چند المانه جايگزين پرابهاي تك المانه گرديده و استفاده از اسكن الكترونيكي جايگزين اسكن مكانيكي مي شود .که منجربه كاهش زمان بازرسي و ثبت محدوده تست می گردد.
به چند پیزو الکتریک چیده شده با الگویی خاص در یک محفظه را آرایه یا ARRAY گویند که به 3 حالت عمده خطی(LINEAR) ماتریسی(MATRIX) یا حلقه ای (ANNULAR) شکل می باشد. المانهای چیده شده معمولا کوچک و مسطح می باشند.
در این روش برای تولید امواج با زوایای مختلف یا فوکوس کردن موج در نقطه ای خاص با توجه به قانون تداخل امواج, تاخیر زمانی مشخصی برای اتصال جریان به هر کریستال در نظر می گیرند که منجر به زاویه گرفتن یا فوکوس موج شده که به آن PHASED ARRAY گفته می شود.
2.1. انواع اسکنها
2.1.1. اسکن الکترونیکی ELECTRONIC SCANNING:
به قابلیت حرکت دادن یک موج صوتی در راستای چیدمان المانها بدون حرکت مکانیکی اسکن الکترونیکی گویند.
این اسکن به تعداد المانها و تعداد کانالها در سیستم پردازنده محدود است.
2.1.2. اسکن برشی SECTORIAL SCANNING:
در این حالت دسته امواج توسط تغییر در قوانین نقطه کانونی و زمان تاخیر در یک بازه زاویه منتشر و المانها بدون تغییر می مانند.
2.1.3. اسکن خطی LINEAR SCANNING:
در این حالت دسته امواج در یک زاویه منتشر و المانها بدون تغییر می مانند.
2.2. انواع نماهای قابل ثبت در PAUT
A-SCAN
نمایی است از دریافت شدت پاالسهای فراصوت با زمانهای ارسال و یا بازگشت متفاوت. این نما فقط معرف مسیر طی شده صوت میباشد.
Top View
یک نمای دو بعدیباشد از اطلاعات ذخیره شده فراصوتی که محور عرض قطعه و محور طول را نمایش می دهد.
Side View
یک نمای دو بعدی می باشد از اطلاعات ذخیره شده فراصوتی که محور عرض قطعه و محور عمق را نمایش می دهد.
End View
یک نمای دو بعدی می باشد از اطلاعات ذخیره شده فراصوتی که محور طول قطعه و محور عمق قطعه را نمایش می دهد
Sonatest Veo Phased Array Image
2.3. روشهای اسکن Phased Array
2.3.1. Automated Motorized Scanning
در این روش پس از انجام تنظیمات و مسافت حرکت اسکن توسط تجهیزات اسکن اتومات و بدون دخالت اپراتور انجام میگردد .
2.3.2. Semi-Automated Scanning
در این روش پراب ها و انکودر با فواصل متناسب قطعه مورد تست در یک خط مستقیم و در فاصله ای مناسب از نظر پوشش حجم جوش بر روی یک اسکنر قرار گرفته و با حرکت اسکنر توسط نیروی محرکه اپراتور اطلاعات امواج صوتی بر مبنای زمان سپری شده ثبت میشود و مناسب روشهای PA , TOFD میباشد
2.3.3. روش Manual Encoded Scanning
با حرکت پروب و انکودر توسط اپراتور اطلاعات امواج صوتی بر مبنای فاصله طی شده ثبت میشود.
2.3.4. روش Manual Free Run Scanning
در این روش اطلاعات بدست آمده در زمان تست بررسی شده و اطلاعات طول جوش ذخیره نمیگردد.
3. کاربرد ها
3.1. تست جوش
3.1.1. جوش روی مقاطع ضخیم
با توجه به محدودیت چشمه های رادیوگرافی به ضخامتهای پایین و قابلیت نفوذ بالای صوت و امکان بکارگیری تعداد المنت های بیشتر در روش PAUT امکان بازرسی قطعات بسیار ضخیم نیز میسر میباشد.
لازم بذکر است هرچه ضخامت قطعه افزایش پیدا میکند حساسیت آزمون رادیو گرافی کاسته میشود ولیکن در روش PAUT افزایش ضخامت هیچ تاثیر منفی بر حساسیت تست ندارد.
3.1.2. جوش لوله ها
در حال حاضر با پیشرفت تجهیزات نوین انجام تست لوله ها با هر سایز و ضخامتی امکان پذیر میباشد.
3.1.3. تست مخازن
با در نظر گرفتن استفاده گسترده استاندارد ASME در ایران و پذیرش انجام التراسونیک پیشرفته بجای رادیوگرافی در این استاندارد و همچنین توانایی در تست قطعات ضخیم و همچنین امکان انجام تست در ساعات کاری کارگاه این روش به سرعت جایگزین روشهای معمول گردیده است.
یکی از مهمترین مزایا امکان انجام آزمون قطعات تعمیری بلافاصله پس از تعمییر میباشد که تاثیر قابل توجهی بر سرعت پیشبرد پروژه دارد.
3.2. خوردگی
3.2.1. خوردگی سنجی مخازن و خطوط لوله
در حال حاضر خوردگی سنجی یکی از پراستفاده ترین کاربردهای روش PAUT میباشد.
خوردگی سنجی با روش های گوناگونی انجام میپذیرد. از جمله این روش ها میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
• اسکن نقاط حساس و ثبت تصویر از نقاط خوردگی
• اسکن کلیه مناطق و ثبت تصویر نقاط خوردگی
• اسکن کلیه مناطق و ثبت تصویر توسط اسکنر های پیشرفته
3.3. تست قطعات
می توان برای کنترل سلامت محصولات روشهای مختلف تولید استفاده نمود.
4. مقایسه با روشهای دیگر
4.1. سند دائمی:
• بنا به تمایل عموم کارفرمایان محترم مبنی بر وجود سند قابل کنترل توسط بازرسان ایشان ، این روش در مقایسه با رادیوگرافی کاربردی بوده و علاوه بر سند قابل بررسی، کلیه مراحل تست و تنظیمات نیز قابل کنترل میباشد.
• فایل هر اسکن جداگانه بوده و قابلیت تغییر ندارد.
• بجای استفاه از بایگانی فیلم میتوان فایلها را بصورت سی دی بایگانی نمود.
• بازرسین میتوانند کل طول جوش را جهت تطبیق با نتایج ارائه شده مجددا تفسیر نمایند.
