تست التراسونیک جوش – تست جوش UT

فهرست مطالب

تست التراسونیک جوش – تست جوش UT 

تست التراسونیک جوش UT یکی از متداولترین روش‌های تست غیر مخرب NDT می‌باشد و به علت کاربرد فراوان جایگاه ویژه‌ای در بین سایر تست‌های غیر مخرب دارد. این روش بازرسی جوش از روش های مهم کنترل کیفیت انواع جوش ها در تمامی صنایع می باشد.

 
 
این مقاله را هم مطالعه کنید: بازرسی جوش و تست غیر مخرب (NDT)
 
 

تست التراسونیک جوش

در مقاله تست جوش UTسعی شده تا حد امکان مطالب مفیدی در جهت آشنایی شما عزیزان با فرایند تست التراسونیک جوش UT , انواع روش های تست UT, انواع پراب ها (PROB)جهت تست جوش به روش التراسونیک (UT) , انواع تست بلوک ها برای کالیبراسیون در تست التراسونیک (UT) و عیوب جوش اشاره شود.

تست التراسونیک UT مبتنی برامواج فراصوت است این امواج که توسط مبدل یا ترنسدیوسر(Transducer) تولید می شوند که فرکانسی بالاتر از محدوده شنوای انسان برخوردار است (۲۰KHz).

 

تست جوش UT

 

تاریخچه 

اولین بار امواج فراصوتی توسط گالتون (Galton) در سال ۱۸۸۳ کشف گردید و به سرعت علم امواج فرا صوتی گسترش یافت به گونه ای که از امواج فراصوتی در سیستم رادار هواپیماهای جنگ های اول و دوم جهانی بهره وافر حاصل گردید.

تاریخچه تست جوش UT

 

روش فراصوتی اولین بارتوسط سوکولف در سال ۱۹۲۹ بکار گرفته شد و از مقایسه اختلاف افت شدت صوت در نقاطی از قطعه که عیب وجود داشت در مقایسه با نقاط سالم برای ارزیابی قطعات استفاده شد.
سپس در سال ۱۹۴۲ توسط فایرستون برای تشخیص محل کشتی های غرق شده و تعیین عمق آب و ارزیابی مواد بکار گرفته شد.

تست التراسونیک جوش

با شناخت روز افزون امواج فراصوتی (UT),از سال ۱۹۴۵ زمینه بکار گیری این امواج در آزمایش های غیر مخرب و تشخیص عیوب در داخل مواد فلزی و غیر فلزی گسترش یافت.

تست التراسونیک جوش

 

نحوه تولید امواج

نحوه تولید امواج گوناگون با استفاده از مواد پیزو الکتریک منجر به تولید امواج طولی , عرضی ,سطحی و بشقابی گریده است.در سال های اخیر , آزمایش فراصوتی یکی از کارآمد ترین روش های کنترل حجمی (Volumetric) قطعات فلزی و غیر فلزی قلمداد می گردد.

نحوه تولید امواج

 

با طراحی و ساخت دستگاه های A,B,C and D فراهم گردید , تحقیق و توسعه همچون سایر علوم در این رشته علمی نیز روز به روز افزون تر می گردد بطوریکه در ده گذشته بحث استفاده از پراب های آرایه ای , سیستم های آرایه فازی , سیستم های فرا صوتی اتوماتیک (AUT) امواج هدایت شده (Guided Waves) , T.O.F.D پروب های لیزری و غیره منجر به تولید ابزار های توانمندی جهت بازرسی قطعات بصورت دستی , نیمه اتوماتیک و تمام اتوماتیک شده است.

نحوه تولید امواج

 

نحوه تولید امواج

انواع بلوک ها جهت کالیبراسیون دستگاه التراسونیک UT

برای انجام کالیبراسیون دستگاه در تست التراسونیک (UT) از بلوک های مخصوصی جهت انجام این کار استفاده می شود که در ادامه نیز به آنها اشاره می کنیم.

واسنجی:
در آزمایش فراصوتی مفهوم واسنجی این می باشد که مشخصات دستگاه التراسونیک (UT) بررسی و تنظیم گردد,به گونه ای که نتایج قابل اعتمادی و تکرار پذیری از آزمایش بدست آید.
رویه اجرایی واسنجی مورد استفاده در آزمایش فراصوتی می تواند موارد زیررا در بر داشته باشد :

  • وارسی مشخصات دستگاه (Calibration)
  • واسنجی محدوده (Range Calibration)
  • تنظیم حساسیت (Reference Level or Sensitivity Setting)

 

بلوک کالیبراسیون V1 

 

بلوک کالیبراسیون V1 

 

بلوک کالیبراسیون V1 

 

الف-واسنجی مبنای زمانی با استفاده از ضخامت های ۲۵,۱۰۰ و ۲۰۰ میلیمتر با استفاده از پراب نرمال
ب-تعیین ایندکس پراب با استفاده از ربع دایره ۱۰۰ میلیمتر.
تعیین زاویه پراب با استفاده از گوه پلاستیکی و به کمک درجه های حک شده در کنار بلوک آزمایش, زاویه دسته موج حاصل از ترانسدیوسر در اثر استفاده معمولی پراب دچار سایش شده و تغییر می کند, این سایش می تواند سبب تغییر ایندکس و زاویه پراب گردد.
د-کنترل کردن مشخصات کاری دستگاه عیب یاب فراصوتی , مثل:

  • خطی بودن مبنای زمانی .
  • خطی بودن ارتفاع صفحه .
  • کنترل خطی بودن دامنه .
  • قدرت تفکیک .
  • قدرت نفوذ .
  • کنترل منطقه مرده.
  • طول پالس .
  • تنظیم حساسیت .
  • تنظیم مبنای زمانی و تنظیم حساسیت برای روش DGS .
  • مقایسه مواد مختلف با سرعت های مختلف صوتی .

 

بلوک کلیبراسیون V2 

این بلوک از بلوک V1 کوچکتر است و جهت استفاده در سایت مناسب می باشد.اگرچه تنوع بکارگیری آن محدود است.این بلوک توسط انستیتوی بین الملی جوشکاری (I.I.W) توضیح داده شده است.
این بلوک برای میدان نزدیک با طول های کوتاه,واسنجی مبنای زمانی پراب های نرمال و زاویه ای با قطر کوچک خیلی مناسب است.

بلوک کلیبراسیون V2 

 

 
 
 
این مقاله را هم مطالعه کنید: بازرسی مایعات نافذ(تست PT)
 
 
 

انواع پراب در تست التراسونیک جوش (تست جوش UT)

پراب ها در انواع و اشکال مختلفی موجود می باشند.تغییرات در ساختار پراب شامل ماده ترنسدیوسر,مساحت سطح,و شکل و نوع ماده پشتیبان و درجه بارگذاری می باشد.
چهارنوع اصلی پراب عبارتند از :

  1. نوع تماسی باریکه مستقیم.
  2. نوع تماسی زاویه ای.
  3. نوع تماسی عنصر دوگانه.
  4. نوع غوطه وری.

انواع پراب در تست التراسونیک جوش (تست جوش UT)

 

انواع پراب در تست التراسونیک جوش (تست جوش UT)

 

انواع پراب در تست التراسونیک جوش (تست جوش UT)

 

خواص عمومی امواج التراسونیک (تست جوش UT)

امواج التراسونیک امواجی مکانیکی هستند(در مقایسه با مثلآ نور یا اشعه X که امواج الکترو مغناطیسی هستند) که از نوسان یا ارتعاش ذرات اتمی یا مولکول ماده,حول موقعیت های تعادلی این ذرات,بوجود می آیند.
امواج التراسونیک(UT) اساسآ شبیه به امواج صوتی شنیداری رفتار می کنند,این امواج می توانند در محیط الاستیک که ممکن است جامد,مایع یا گاز باشد,انتشار پیدا کنند ولی امکان اشاعه آنها در خلا وجود ندارد.
از بسیاری از جهات پرتو مافوق صوت,مشابه پرتوی از نور است,هردو موج هستند و از معادله عمومی موج پیروی می کنند.هرکدام با سرعتی مشخص در محیط همگن حرکت می کنند.

شکل موج در تست التراسونیک جوش(تست UT)

سه حالت انشار امواج صوتی در فلزات وجود دارد: ۱)طولی ۲)عرضی ۳)سطحی
در دو حالت اول امواج با جابجایی اتم های پشت سرهم یا مولکول های در فلز انتشار می یابند.

امواج طولی 

گاهی به آنها مستقیم Compress ional نیز گفته می شود,نشان دهنده ساده ترین نوع موج هستند.
این موج وقتی به وجود می آید که حرکت ذرات موازی جهت انشار موج باشند,امواج طولی سرعت نسبتآ بالا و طول موج کوتاهی دارند.در نتیجه انرژی را می توان در یک اشعه تیز با حداقل پراکندگی متمرکز کرد.این امواج به راحتی در آب منتشر می شوند.

امواج طولی 

 

امواج عرضی در تست التراسونیک (تست UT)

حالت دیگر موج عرضی است که به آن موج برشی نیز گفته می شود و در آن ذرات دارای حرکتی عمودی بر جهت انتشار صوت هستند,سرعت این موج ها حدودآ نصف اوا طولی است,مزیت این نو امواج عبارت است از :
۱)سرعت کمتر زمان بندی الکترونیکی را تسهیل می کند.
۲)حساسیت بیشتر به علاِیم کوچکتر.
از سوی دیگر این امواج راحتتر پخش می شوند,و نمی توانند در محیط مایع (آب) منتشرشوند.

 

امواج عرضی در تست التراسونیک (تست UT)

 

امواج سطحی در تست التراسونیک (تست UT)

حالت سوم امواج سطحی است که گاهی به آن امواج Raleigh نیز گفته می شود,در این حالت امواج التراسونیک در راستای سطح فلز منتشر می شوند.این امواج سطحی حرکت کمی زیر سطح فلز دارند و شبیه امواج سطح آب هستند.در نتیجه برای آزمایش اتصالات جوش و لحیم استفاده نمی شوند.

 

امواج سطحی در تست التراسونیک (تست UT)

 

انتشار امواج در تست جوش UT 

امواج التراسونیک (و سایر امواج صوتی) در هر ماده الاستسک تا حدی منتشر می شوند.وقتی ذرات اتمی یا مولکولی یا ماده الاستیک در اثر هر نوع نیروی اعمالی از موقعیت تعادلی خود جابجا می شوند,تنش داخلی در جهت بازگرداندن ذرات به موقعیت اولیه عمل می کند,به دلیل نیروهای بین اتمی مابین ذرات مجاور در ماده,جابجای در یک نقطه,سبب القا جابجای در نقاط مجاور شده و با ادامه این فرایند موج تنش-کرنش انتشار می یابد.
جابجای واقعی ماده که در امواج التراسونیک رخ می دهد,بی نهایت کوچک است,شیوه ارتعاش و سرعت امواج در جامدات,مایعات و گازها متفاوت است ,دلیل این امر اختلاف زیاد فاصله متوسط مابین ذرات,در این حالت های ماده می باشد,این اختلافات فاکتور های جذب بین ذرات و رفتار الاستیک مواد را تحت تاثیر قرار می دهد.

انتشار امواج در تست جوش UT 

 

کاربرد های تست التراسونیک (تست UT)

آزمون التراسونیک و یا تست UT را می توان برای تشخیص ترک,تورق,حفرات انقباضی,تخلخل,ناخالصی های سرباره ای,ذوب ناقص,نفوذ ناکافی اتصال,و دیگر ناپیوستگی ها در قطعات جوش یا لحیم به کار برد.با استفاده از روش های مناسب, محل و عمق دقیق ناپیوستگی را می توان تعیین کرد, و در برخی موارد اندازه آن را نیز به طور تقریبی مشخص کرد.
بازرسی التراسونیک به طور موفقیت آمیزی جهت شناسایی عیوب در قطعات فلزی, کار پذیر و ریختگی و در اتصالات پیوندی لحیم شده و جوشکاری شده در طول تحقیق و توسعه,و تولید,و در حین کار و سرویس مورد استفاده قرار گرفته است.
بازرسی تماسی به دلیل تجهیزات قابل حمل برآن و همچنین به دلیل تطبیق پذیر بودن و قابل استفاده,برای محدوده وسیعی از موقعیت ها,نسبت به بازرسی غوطه وری در مقیاس گسترده تری مورد استفاده قرار می گیرد.
اما در بازرسی تماسی ماده ای مانند روغن, گیریس یا خمیر روی سطح قطعه پخش می شود تا به عنوان کوپلنت عمل کند,گاهی مواقع زدودن این ماده ایجاد مشکل می کند.
در مقابل, آب مورد استفاده به عنوان کوپلنت در بازرسی غوطه وری,کوپلنت مناسبی ایجاد می کند(حتی برای سطوح زبر ویا نامنظم) و مشکل زدودن نیز ندارد.همچنین به ویژه بازرسی غوطه وری برای کاربردهای خط تولید مکانیزه شده,قابل تطبیق می باشد.

کاربرد های تست التراسونیک (تست UT)

کالیبراسیون در تست التراسونیک جوش(تستجوش UT)

تست التراسونیک جوش اصولآ روش ارزیابی مقایسه ای است.ابعاد افقی(زمان) و عمودی (دامنه) روی صفحه CRT دستگاه UT به ترتیب به فاصله و اندازه بستگی دارد.لازم است که نقطه صفر شروع برای این متغییرها تعریف شود و دستگاه التراسونیک توسط استاندارد پایه قبل از استفاده,کالیبره شود.
بلوک های تست مختلفی برای تسهیل کالیبره کردن تجهیزات به کار می روند که قبلآ به برخی از این بلوک ها اشاره کردیم.

ارزیابی ناپیوستگی های جوش در تست التراسونیک(UT):

سطح نتایج بدست آمده از تست التراسونیک جوش-تست جوش UT بستگی زیادی به توانایی تفسیر تکنسین تست التراسونیک دارد.با استفاده از روش های مناسب بازرسی,اطلاعات قابل توجهی از ناپیوستگی از روی سیگنال ها و تصویرCRT بدست می آید.

ارزیابی ناپیوستگی های جوش در تست التراسونیک(UT)

شش مورد اساسی اطلاعات,از طریق تست التراسونیک UT بدست می آید که بسته به حساسیت تست،ناپیوستگی را توصیف می کنند.
این موارد عبارتنداز:

  1. دامنه سیگنال برگشتی معیاری برای مساحت بازتاب کننده است.
  2. طول ناپیوستگی توسط حرکت طولی پراب تعیین می شود.
  3. محل ناپیوستگی در مقطع جوش را می توان با دقت محاسبه کرد.
  4. جهت گیری,وتا حدی شکل ناپیوستگی را می توان با مقایسه اندازه سیگنال ها بعداز تست هردو طرف نمونه بدست آورد.
  5. شکل پالس,بازتابی و تیزی آن را به عنوان نشانه نوع ناپیوستگی بکاربرد.
  6. ارتفاع ناپیوستگی در جوش را می توان از روی فاصله حرکت پراب و بالا و پایین رفتن سیگنال بدست آورد.

این شش مورد اطلاعات ناپیوستگی در جوش به دلایل زیر مورد استفاده قرار می گیرند:
دو مورد اول اندازه سیگنال برگشتی و طول آن را می توان به عنوان پایه ای برای پذیرش و یا رد ناپیوستگی در جوش بکار گرفت.
مورد سوم محل ناپیوستگی در مقطع جوش,اطلاعات مهمی برای تعمیر جوش خواهد داد.هریک از این سه مورد اول برای بازرسی صحیح جوش,تعمیر ویا پذیرش ضروری هستند.
سه مورد آخر اطلاعات,یعنی جهت گیری,شکل پالس و ارتفاع عیب را می توان برای دقت بیشتر در تعیین طبیعت ناپیوستگی بکار گرفت.این اطلاعات جهت تشخیص اجرا یا عدم اجرای دستورالعمل جوش بسیار مفید هستند.

ارزیابی ناپیوستگی های جوش در تست التراسونیک(UT)

 

صلاحیت اپراتور در تست التراسونیک(UT)

اپراتور،کلید موفقیت تست التراسونیک است.به طور کلی تست UT نیازمند آموزش و تجربه بیشتری نسبت به دیگر روش های تست غیر مخرب به استثنای روش رادیو گرافی است.متغیرهای بحرانی متعددی توسط اپراتور در زمان تست UT کنترل می شود و در نتیجه دقت تست بستگی زیادی به دانش و توانایی اپراتور دارد. به همین علت تمام نظام نامه ها و انجمن های مربوطه نیازمند تعیین صلاحیت اپراتور در ASNT-TC-1A هستند. تجربه در جوشکاری و دیگر تست های غیر مخرب نیز جهت انجام این تست مفید است.

صلاحیت اپراتور در تست التراسونیک(UT)

 

بازرسی اتصالات جوشکاری شده

اتصالات جوشکاری شده می توانند هم با استفاده از تکنیک پرتو مستقیم و هم با استفاده از تکنیک پرتو زاویه ای بازرسی التراسونیک شوند.اغلب از روش زاویه ای جهت بازرسی استفاده می شود.
به این علت که لازم نیست پراب روی سطح جوش قرار بگیرد بلکه روی سطح فلزی نسبتآ هموار نزدیک به جوش قرار می گیرد.در روش بازرسی پرتو زاویه ای,زاویه کفشک معمولآ طوری انتخاب می شود که امواج برشی را در قطعه مورد بازرسی در زاویه بهینه جهت شناسای عیوب خطرناک,تولید کند.

 

چگونگی تشخیص ناپیوستگی در تست التراسونیک(تست جوش UT)

بسته به روش استفاده در تست UT، رفتار امواج مختلفی را برای یافتن ناپیوستگی ها مورد بررسی قرار می دهیم.

  1. روش Pulse Echo 2-روش عبوری (Trough Transmission))
  2. روش Transmission With Reflection در تست التراسونیک

 

چگونگی تشخیص ناپیوستگی در تست التراسونیک(تست جوش UT)

 

انواع عیوب در جوش

 

انواع عیوب در جوش

 

  1. نفوذ ناقص یا عدم نفوذ (lack of penetration or incomplete penetration)
  2. ذوب ناقص یا عدم ذوب (lack of fusion or incomplete fusion)
  3. بریدگی (undercut)
  4. پاشش (spatter)
  5. سرباره (slag inclusion)
  6. ترک (cracks)
  7. تخلخل (porosity)
  8. سررفتن جوش روی فلز پایه (overlap)
  9. تابیدگی (warpage)
  10. سوختگی سرتاسری (Burn through)

 

۱-lack of penetration

نفوذ ناقص زمانی اتفاق می افتد که ریشه مهره جوش به ریشه اتصال نرسد تا سطح مخالف در قطعه را جوش دهد.برای جلوگیری از این ناپیوستگی می توانید جریان را افزایش دهید,سرعت جوشکاری را کاهش دهید یا هندسه اتصال را تغییر دهید.

lack of penetration

lack of penetration

 

۲-lack of fusion

همجوشی ناقص یا فقدان همجوشی موضعی,چه در لبه و چه در بین پاس های جوشکاری شده رخ
می دهد. برای جلوگیری از این ناپیوستگی می توانید جریان را افزایش دهید,سرعت جوشکاری را کاهش دهید یا هندسه اتصال را تغییر دهید.

lack of fusion

 

lack of fusion

 

۳-Undercut

بریدگی بصورت فرورفتگی در مجاورت جوش رخ می دهد,برای جلوگیری از این ناپیوستگی می توان جریان را کاهش دهیم و یا سرعت جوشکاری را کم کنیم,البته مهارت جوشکار بسیار تاثیر گذاز است.

Undercut

 

Undercut

 

۴-spatter

پاشش با بیرون زدگی ذرات مذاب از حوضچه مذاب اتفاق می افتد برای جلوگیری از این ناپیوستگی می توان جریان را کاهش دهیم و یا ناپیداری در انتقال فلز پایه را کنترل کنیم.

 

spatter

 

۵-slag inclusion

با حبس مواد جامد,فلزی یا غیر فلزی,در داخل فلز جوش رخ می دهد.علت آن تمیز کردن ناکافی سطح جوش بین پاس ها است.

 

slag inclusion

 

slag inclusion

 

۶-cracks

از جمله ناپیوستگی های منشآ متالورژیکی می توان به ترک های اشاره کرد که ممکن است به دلیل عوامل متعددی مانند انقباض فلز در حال انجماد و رشد دانه ها در ناحیه تحت تاثیر حرارت HAZ (heat affected zone) ظاهر شوند,را می توان به عنوان ترک های سرد,ترک های انجماد و ترک های گرم کننده مجدد طبقه بندی کرد.

 

cracks

 

۷-porosity

با تشکیل حباب های گازی که در ناحیه مذاب باقی می مانند,رخ می دهد.این می تواند بصورت داخلی و یا سطحی رخ دهد.برای جلوگیری از این ناپیوستگی می توان جریان گاز را اصلاح و یا از گاز با کیفیت بالا( خلوص بیشتر) استفاده کرد.

 

porosity

 

porosity

۸-overlap

همپوشانی و یا سررفتگی زمانی اتفاق می افتد که سطح جوش تا حد زیادی روی حوضچه مذاب کشیده شود.این بیشتر به دلیل استفاده از الکترودهای بزرگ,تکنیک نامناسب جوشکاری و یا مهارت کم اپراتورجوشکاری در کنترل حوضچه مذاب رخ می دهد.

overlap

 

overlap

 

overlap

 

۹-warpage

یکی از تغییرات ناخواسته در شکل و موقعیت قطعات فلزی warpage نام دارد.این عیب زمانی اتفاق می افتد که طراحی,توالی پاس های جوشکاری,مهار کردن قطعه و دمای ورودی بصورت صحیح کنترل نشده باشد.

warpage

۱۰-Burn through

این عیب یک نوع سوختگی می باشد که در زمان جوشکاری ورق های نازک بسیار رایج است,می توان گفت زمانی که دهانه ریشه بیش از حد باز باشد و یا از ولتاژ بالا استفاده شود نمایان می شود.

Burn through

 

Burn through

 

مزایا و معایب تست التراسونیک جوش (تستUT)

مزایا

  • دارای قدرت نفوذ بسیار بالا که مناسب برای نواقص عمقی است.
  • به دلیل حساسیت بالا مناسب برای نفوذ در نواقص بسیار کوچک است.
  • دارای دقت اندازه گیری بالاتر برای عیوب تجهیزات ضخیم یا دارای لایه های متعدد، نسبت به سایر روش های بازرسی غیر مخرب است.
  • قابلیت تشخیص جهت، اندازه و شکل ظاهری عیوب را دارد.
  • دارای قابلیت تشخیص ساختار آلیاژهای اجزای مختلف به وسیله ویژگی های امواج صوتی است.
  • تست جوش UTهیچگونه خطری برای پرسنل و تکنسنین ها و یا ایجاد خرابی برای تجهیزات مجاور ندارد.
  • قابل حمل بوده و اجرای عملیات به صورت اتوماتیک انجام می شود.
  • نمایش نتایج سریع بوده و مناسب برای تصمیم گیری های لحظه ای در پروژه است.
  • در تست جوش UT تنها نیازمند به دسترسی به یک سمت از تجهیز مورد بازرسی هستیم.

معایب

  • نیاز به تکنسین با تجربه و ماهر برای تشخیص نشانه های عیوب واقعی از نویز های ایجاد شده در اثر ساختار قطعه دارد.
  • نیازمند دانش گسترده برای توسعه روش های تست و آزمون است.
  • ارزیابی و تست برای قطعاتی که ظاهر بسیار پیچیده و نامتعارف، خشن و خیلی کوچک یا لاغر دارند، سخت است.
  • نیاز به تمیزکاری دقیق و حذف رنگ ها و غیره قبل از شروع تست التراسونیک UT دارد.
  • تجهیزات معمولا گران قیمت هستند.
  • نیازمند کالیبراسیون مداوم و رعایت استانداردهاست.

 

1 Star2 Stars3 Stars4 Stars5 Stars (No Ratings Yet)
Loading...
ارسال نظر

آدرس ایمیل شما منتشر نخواهد شد.

Copy Protected by Chetan's WP-Copyprotect.