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

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 و دیگر شرکتها مشغول به روز سازی و توسعه و پیشرفت تجهیزات جدید هستند.

2. آشنایی با تست التراسونیک Phased Array

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،  ساعت دستگاه با در نظر گزفتن اصول تداخل امواج (Huygens–Fresnel principle), تاخیر زمانی مشخصی برای ارسال جریان به هر کریستال در نظر می گیرد که منجر به زاویه گرفتن یا فوکوس موج شده که به آن PHASED ARRAY گفته می شود.

2.1. انواع اسکنها در تست Phased array

2.1.1. اسکن الکترونیکی ELECTRONIC SCANNING:

به قابلیت حرکت دادن یک موج صوتی در راستای چیدمان المانها بدون حرکت مکانیکی اسکن الکترونیکی یا E-Scan 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 بازهای از زوایا منتشر و المانها مورد استفاده بدون تغییر می مانند.

 

2.2. انواع نماهای قابل ثبت در تست التراسونیک Phased Array

نمایشگر 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.

 

 

نمایشگر Top View:

نمای دو بعدی از بالای پروب Phased Array که محور عرض قطعه و محور طول را نمایش می دهد.

 

 

نمایشگر End View :

نمای دو بعدی می باشد پشت پروب Phased Array  که محور طول جوش و محور عمق قطعه را نمایش می دهد.

نمایشگر Side View :

یک نمای دو بعدی از کنار پروب Phased Array که محور عرض قطعه و محور عمق را نمایش می دهد.

Sonatest Veo Phased Array Image

2.3. روشهای اسکن در تست Phased Array – التراسونیک پیشرفته

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 تست Phased Array – التراسونیک پیشرفته با اسکن Manual 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 رادیوگرافی 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.