بازرسی آلتراسونیک
بازرسی آلتراسونیک یکی از روش‌های پرکاربرد آزمون‌های غیرمخرب (NDT) است که برای شناسایی و ارزیابی عیوب داخلی و سطحی در مواد و قطعات مورد استفاده قرار می‌گیرد. در این روش، بدون نیاز به تخریب یا آسیب‌رسانی به قطعه، از امواج فراصوتی با فرکانس بالا برای آشکارسازی ناپیوستگی‌ها، ترک‌ها و حفره‌های داخلی بهره گرفته می‌شود. دقت بالا، سرعت مناسب و قابلیت اطمینان این روش سبب شده است که در صنایع مختلفی همچون نفت و گاز، پتروشیمی، هوافضا، کشتی‌سازی و ساختمان‌سازی کاربرد گسترده‌ای داشته باشد.
بازرسی آلتراسونیک به‌طور ویژه در کنترل کیفیت جوش‌ها اهمیت دارد. این روش قادر است عیوبی مانند ترک‌های داخلی، حفره‌های گازی، تخلخل و عدم ذوب کامل را در نواحی جوش آشکار کند؛ عیوبی که اغلب با روش‌های ظاهری قابل مشاهده نیستند. به همین دلیل UT به‌عنوان یکی از روش‌های اصلی بازرسی جوشکاری شناخته می‌شود و تکمیل‌کننده‌ی سایر روش‌های بازرسی NDT در کنترل کیفیت جوش است.
اصول کار بازرسی التراسونیک
بازرسی التراسونیک بر پایه انتشار و بازتاب امواج صوتی با فرکانس بالا (معمولاً بین 0.5 تا 20 مگاهرتز) در مواد استوار است. این امواج توسط دستگاه التراسونیک بازرسی جوش تولید شده و از طریق یک پراب (مبدل یا Transducer) به داخل ماده ارسال می‌شوند. امواج در ماده حرکت می‌کنند و در صورت برخورد با ناپیوستگی‌ها (مانند ترک، حفره، تخلخل، یا inclusions) یا مرزهای ماده (مانند سطح مقابل یا اتصالات جوش) بازتاب می‌یابند. این بازتاب‌ها توسط پراب دریافت و به سیگنال‌های الکتریکی تبدیل می‌شوند که روی صفحه نمایش دستگاه به صورت گرافیکی نمایش داده می‌شوند.
مراحل اصلی بازرسی جوش به روش التراسونیک
- آماده‌سازی سطح: سطح جوش باید تمیز و عاری از آلودگی‌هایی مانند زنگ‌زدگی، رنگ یا چربی باشد تا تماس مناسب پراب با سطح برقرار شود. معمولاً از ژل کوپلنت (Coupling Agent) برای بهبود انتقال امواج استفاده می‌شود.
- کالیبراسیون دستگاه: دستگاه التراسونیک بازرسی جوش باید با استفاده از بلوک‌های مرجع استاندارد (مانند بلوک V1 یا V2) کالیبره شود تا دقت اندازه‌گیری تضمین شود.
- ارسال و دریافت امواج: پراب امواج را به داخل جوش یا ماده ارسال می‌کند. امواج ممکن است به صورت مستقیم (پراب نرمال) یا زاویه‌دار (پراب زاویه‌ای) وارد شوند، بسته به نوع جوش و عیوب مورد نظر.
- تحلیل سیگنال‌ها: سیگنال‌های بازتاب‌شده روی صفحه نمایش دستگاه به صورت نمودار A-Scan (نمایش تک‌بعدی زمان در برابر شدت سیگنال) یا در دستگاه‌های پیشرفته‌تر به صورت B-Scan یا C-Scan (نمایش دوبعدی یا سه‌بعدی) نشان داده می‌شوند. بازرس با تحلیل این داده‌ها نوع، اندازه، عمق و مکان عیب را شناسایی می‌کند.
- گزارش‌دهی: نتایج بازرسی به صورت گزارش دقیق ثبت می‌شوند که شامل اطلاعات عیوب، موقعیت آن‌ها و توصیه‌های لازم برای تعمیر یا پذیرش جوش است.
انواع تکنیک‌های بازرسی جوش التراسونیک
- تکنیک پالس-اکو (Pulse-Echo): رایج‌ترین روش در بازرسی جوش به روش التراسونیک است. در این روش، پراب هم امواج را ارسال می‌کند و هم بازتاب‌ها را دریافت می‌کند. این تکنیک برای شناسایی عیوب داخلی مانند ترک، تخلخل و سرباره مناسب است.
- تکنیک انتقال-دریافت (Through-Transmission): در این روش، یک پراب امواج را ارسال می‌کند و پراب دیگری در سمت مقابل ماده آن‌ها را دریافت می‌کند. این روش برای مواد ضخیم یا قطعاتی با هندسه پیچیده مناسب است.
- تکنیک TOFD (Time of Flight Diffraction): یک روش پیشرفته که از پراش امواج برای شناسایی دقیق‌تر عیوب استفاده می‌کند. این روش به‌ویژه برای جوش‌های حساس در مخازن تحت فشار یا خطوط لوله استفاده می‌شود.
- تکنیک Phased Array: در این روش از چندین مبدل کوچک در یک پراب استفاده می‌شود که امکان کنترل زاویه و تمرکز امواج را فراهم می‌کند. این تکنیک تصاویر دقیق‌تری ارائه می‌دهد و در بازرسی جوش التراسونیک برای جوش‌های پیچیده بسیار موثر است.
بازرسی رادیوگرافی صنعتی و آلتراسونیک هر دو برای آشکارسازی عیوب داخلی در جوش و مواد به کار می‌روند، اما تفاوت‌هایی اساسی دارند. رادیوگرافی بر پایه استفاده از پرتوهای ایکس یا گاما است و تصویری از عیوب داخلی ارائه می‌دهد، در حالی که آلتراسونیک با تحلیل بازتاب امواج فراصوتی، اطلاعات دقیقی درباره موقعیت و اندازه عیوب فراهم می‌آورد. از مزایای آلتراسونیک نسبت به رادیوگرافی می‌توان به ایمنی بیشتر، قابلیت حمل بالاتر و امکان بازرسی در محیط‌های متنوع اشاره کرد. در بسیاری از پروژه‌های حساس، این دو روش مکمل یکدیگر محسوب می‌شوند.
مزایای بازرسی التراسونیک
- غیر مخرب بودن: به عنوان یک آلتراسونیک تست غیر مخرب، این روش هیچ آسیبی به قطعه وارد نمی‌کند.دقت بالا: قابلیت شناسایی عیوب بسیار کوچک (در حد چند میلی‌متر) و عیوب عمیق در جوش‌ها.
- انعطاف‌پذیری: قابل استفاده برای انواع مواد (فلزات، پلاستیک‌ها، کامپوزیت‌ها) و جوش‌های مختلف (لب‌به‌لب، گوشه‌ای، T شکل).
- قابلیت حمل: دستگاه‌های مدرن دستگاه التراسونیک بازرسی جوش سبک و قابل حمل هستند، که امکان بازرسی در محل را فراهم می‌کند.
- تصویربرداری پیشرفته: تکنیک‌هایی مانند Phased Array و TOFD امکان ارائه تصاویر دقیق و سه‌بعدی از عیوب را دارند.
کاربردهای بازرسی جوش به روش التراسونیک
- صنعت نفت و گاز: بازرسی جوش‌های خطوط لوله، مخازن تحت فشار و تجهیزات پالایشگاهی.
- هوافضا: بررسی جوش‌ها و قطعات حساس در هواپیماها و فضاپیماها.
- کشتی‌سازی: اطمینان از کیفیت جوش‌های بدنه کشتی‌ها.
- ساخت‌وساز: بازرسی جوش‌های سازه‌های فلزی مانند پل‌ها و ساختمان‌ها.
- تولید انرژی: بررسی جوش‌ها در توربین‌ها، بویلرها و راکتورهای هسته‌ای.
استانداردهای بازرسی آلتراسونیک
بازرسی جوش التراسونیک معمولاً بر اساس استانداردهای بین‌المللی مانند ASME، AWS، EN ISO 17640 یا API 1104 انجام می‌شود. این استانداردها معیارهای پذیرش عیوب، روش‌های کالیبراسیون و رویه‌های بازرسی را مشخص می‌کنند.
