دستگاه عیب یاب التراسونیک از کمپانی کرات کرامر (KRAUTKRAMER)

نقد و بررسی : دستگاه عیب یاب التراسونیک از کمپانی کرات کرامر (KRAUTKRAMER)

بازرسی فراصوتی (تست التراسونیک UT)

اصول تست التراسونیک UT

آزمایش فراصوتی یا تست التراسونیک UT یکی از روش های بسیار دقیق بازرسی غیر مخرب (NDT) است. در تست التراسونیک UT امواج صوتی با فرکانس بالا (در محدوده مگاهرتز) به داخل نمونه‌ی مورد بازرسی وارد می‌شوند تا عیوب داخلی شناسایی شده و خواص مواد بررسی گردد. امواج صوتی با کاهش مقداری از انرژی خود به دلیل پدیده ی تضعیف صوت در داخل مواد حرکت می‌کنند و در فصل مشتر‌ ها و مرزها منعکس می‌شوند.

تست جوش UT شامل بررسی این باریکه‌های منعکس شده برای شناسایی عیوب و تعیین موقعیت آنها و همچنین ارزیابی‌های کمی، ردیابی و تحلیل می‌شود. امروزه تست التراسونیک UT به دلیل قدرت نفوذ بالای امواج فراصوتی، حساسیت بالای تجهیزات مربوط به آن، هزینه‌های نسبتا پایین و سرعت عمل مناسب در کنترل کیفیت محصولات فرآیندهای تولید از قبیل کشش، نورد، فورجینگ، اکستروژن و جوشکاری کاربرد وسیعی دارد.

تست التراسونیک UT چیست؟

در تست التراسونیک UT، امواج فراصوتی با دامنه بین ۵ تا ۲۵ مگاهرتز، توسط یک مولد صوتی به قطعه مورد آزمایش اعمال می‌ شوند. هنگامی که این امواج به ناپیوستگی ها و عیوب سطحی و زیر سطحی قطعه برخورد می کنند، منعکس می شوند. این بازتاب‌ها توسط مولد صوتی دریافت گردیده و به پالس‌های الکتریکی تبدیل شده و در صفحه نمایش به صورت یک سیگنال ظاهر می‌گردد. اپراتور با بررسی این سیگنال‌ها می‌تواند به اطلاعات مختلفی از قبیل مکان، عمق، ابعاد و نوع عیب پی ببرد.

تست التراسونیک به چه صورتی انجام می شود؟

در فصل مشترک های فلز، مایع یا فلز، جامد تنها قسمتی از امواج صوتی منعکس می شوند. همین موضوع اساس کار تست جوش UT است.

امواج صوتی به طور کامل از فصل مشترک فلز – گاز منعکس می‌شوند. در حالی که در فصل مشترک های فلز – مایع یا فلز – جامد، تنها قسمتی از امواج صوتی منعکس می‌شود. همین موضوع اساس کار تست جوش UT است. عیوبی مانند ترک‌ها، حفره های انقباضی، ذوب ناقص، منافذ و عدم اتصال شبیه به فصل مشترک فلز – گاز عمل می کنند و به راحتی قابل شناسایی هستند. همچنین آخال‌ها و سایر ناهمگنی‌های موجود در فلز می‌توانند به وسیله بازتاب جزئی یا با تفرق امواج فراصوتی شناخته شوند.

نتیجه بازرسی UT به این صورت است که در آشکارساز یک پالس اولیه مشاهده می‌شود که نشانه سطح قطعه است. یک پالس هم در انتها تشکیل می‌شود که نشان دهنده‌ی سطح انتهایی قطعه است. حال این میان اگر پالسی تشکیل شود، معرف ناپیوستگی یا عیب است. واضح است که عمق ناپیوستگی‌ها نیز روی محور افقی قابل تشخیص است.

اجزای آزمون فراصوتی

فرستنده امواج

فرستنده‌های امواج صوتی در تست التراسونیک UT شامل یک کریستال پیزوالکتریک است که امواج فراصوتی را هنگام اعمال ولتاژ متناوب از خود منتشر می‌کند. سه نوع از پرکاربردترین مواد پیزوالکتریک که در پروب‌های فراصوتی استفاده می‌شوند عبارتند از:

کوارتز

سولفات لیتیم

سرامیک‌های پلاریزه شده

این فرستنده‌ها که به نام «پروب» نیز شناخته می‌شوند، سیگنال‌های الکتریکی با فرکانس‌های بالا را به ارتعاشات مکانیکی تبدیل می‌کنند. این ارتعاشات جبهه ای از امواج صوتی را تشکیل می‌دهند که در یک محیط مناسب وارد قطعه می‌شوند.

برحسب جهت و موقعیت ناپیوستگی‌های موجود در قطعه، چند نوع موج می‌تواند در بازرسی UT مورد استفاده قرار گیرد. برای شناسایی عیوبی که موازی سطح، زاویه‌دار نسبت به سطح و نزدیک به سطح هستند، به ترتیب از امواج طولی، عرضی و سطحی به صورت جداگانه و با روش‌های مختلف استفاده می‌گردد.

این بازرسی ها به وسیله فرستنده‌های موج طولی به صورت روش پالس اکو، روش انتقالی، روش پروب زاویه‌دار یا روش دلتا صورت می‌گیرد. اکثر بازرسی‌های صنعتی به روش پالس-اکو و از طریق امواج طولی مستقیم و امواج عرضی زاویه دار با یک فرستنده صورت می‌گیرد.

در تست التراسونیک UT فرکانس‌های پایین‌تر دارای قدرت نفوذ بیشتر اما حساسیت کمتری (توانایی دیدن نشانه کوچک) هستند. در حالی که فرکانس‌های بالاتر به عمق نفوذ می‌کنند اما می توانند نشانه‌های کوچک تری را تشخیص دهند. همچنین حساسیت، قدرت تفکیک، منطقه مرده و اثر میدان نزدیک از مهمترین مشخصه‌های یک پروب فراصوتی است.

آشکارساز فراصوتی عیوب

تجهیزات آشکارساز شامل یک گیرنده، تقویت کننده سیگنال و سیستم صفحه نمایش است. «تیوب پرتو کاتدی» یا CRT یک تیوب شیشه ای تحت خلأ است که یک جزء مهم آشکارساز محسوب می شود و اطلاعات نمونه مورد آزمایش را به سیستم صفحه نمایش منتقل می‌کند.

هنگامی که فیلمان کاتدی E به صورت الکتریکی گرم می شود، الکترون ها از آن ساطع می شوند. این الکترون ها به وسیله سیم پیچ متمرکز کننده F به صورت یک باریکه نازک در می آیند. در این شرایط ولتاژی که بصورت خطی با زمان تغییر می کند به صفحات تیوب اعمال می شود که به «ولتاژ جاروب کننده» معروف است.

اگر همزمان با ولتاژ جاروب کننده، ولتاژی کوتاه مدت اعمال شود، خط ردگیری عیب به صورت حرکت بالا و پایین بر روی CRT دیده می شود. این انحراف تحت عناوینی چون «پالس انعکاسی» یا «بازتاب» یا « اکو» شناخته می شود.

یک پالس اولیه داریم که نشانه ی سطح قطعه است. یک پالس هم در انتها تشکیل می شود که نشان دهنده ی سطح انتهایی قطعه است. حال این میان اگر پالسی تشکیل شود، معرف ناپیوستگی یا عیب است. واضح است که عمق ناپیوستگی ها نیز روی محور افقی قابل تشخیص است.

کاربردهای تست UT

تست التراسونیک جهت تست مواد و کنترل کیفیت در تمام صنایع بزرگ کاربرد دارد. صنایعی نظیر: ریخته‌گری، نورد، آهنگری، جوشکاری، اجزای الکتریکی و الکترونیکی، تولید و ساخت فولاد، آلومینیوم، تیتانیوم، ساخت سازه ها نظیر مخازن تحت فشار، کشتی ها، پل ها، وسایل نقلیه ،ماشین آلات، موتورهای جت. آزمایش فراصوتی یا تست جوش UT دارای کاربردهای فراوانی از جمله تعیین خواص اتصال، اندازه‌گیری ضخامت قطعات، تخمین میزان کاهش ضخامت ناشی از خوردگی، تعیین خواص فیزیکی، ریزساختارشناسی و اندازه‌گیری مدول الاستیک است.

از این تست در هنگام سرویس برای جلوگیری از شکست‌های احتمالی در محور های گردنده ی چرخ قطار، غلتک‌های نورد، تجهیزات حمل و نقل زمینی، تجهیزات معدنی، خطوط لوله جوش در نیروگاه های هسته ای و شیمیایی، دیگ های بخار، مخازن تحت فشار، جوش نازل ها و غیره استفاده می‌شود.