تست جوش و عیب یابی مکانیزه

واضح آرشیو وب فارسی:فان پاتوق: بازرسی صحت قطعات از دو دهه اخیردارای اهمیت خاصی بوده و در این میان بازرسی عیوب جوش دارای اهمیت ویژه ای این مقاله اشاره خواهد شد ،برای شدت صوت برگشتی از نقاط مختلف لوله ، رنگ خاصی در نظر گرفته شده و نرم افزار قابلیت تست همه قطعات ساخته شده با تمامی فرایندهای تولیدی و رسانای امواج صوتی، بخصوص انواع جوش را دارا ست .در این مقاله کلیات بازرسی با روش فراصوت(Ultrasonic) بیان شده و تجهیزات لازم ذکر گردیده و بعد از توضیح نرم افزار، نحوه تدوین برنامه،انجام آزمایش وهمچنین نتیجه بازرسی چندین لوله جوشی که دارای عیوب مرسوم بودند، آورده شده و نهایتا"بعضی از مزایای این روش نسبت به سایر روشهای موجود ارائه شده است . بهترین دلیل برای گسترش کاربرد این برنامه، فراگیر بودن تجهیزات آن ، جا افتاده بودن روش فراصوت و همچنین تفسیرساده نتایج بازرسی است. بعنوان مثال در صنایع خودرو سازی ، شرکت های نفت و گاز ، صنایع دفاع و ... می توان از این برنامه براحتی استفاده کرد.

:مقدمه

ایده بازرسی جوش با فراصوت برای اولین بار در سال 1980 در کانادا برای بازرسی مکانیزه جوشها شکل گرفت و روش ارائه شده در این مقاله در سال 1993 در یک شرکت آمریکایی روی جوشکاری GMAW استفاده شد]1[ .در این مقاله تحقیق روی تست فراصوت جوش سربه سر (Video evaluation) متمرکز شده است ودر نظر است با استفاده ازموج عرضی، تصاویر اسکن از جوش تهیه شود که ارزیابی آنرا آسانتر نماید. روش فراصوت بعنوان یک

روش غیر مخرب در بازرسی جوش ها کاربرد بالایی دارد. عموما" ناحیه جوش یک ناحیه آسیب پذیر شناخته شده است و کیفیت این منطقه را می توان با استفاده از تست فراصوت بررسی نمود. در گذشته روش رادیوگرافی در این مورد بکار می رفت که بدلیل هزینه بالا و سرعت کم و خطرناک بودن این روش برای اپراتور امروزه حداکثر برای 30% از جوشها بصورت تصادفی به کارگرفته می شود]2[ .که این محدودیت ها شرایط را برای استفاده از فراصوت فراهم می نماید.

افزایش کارایی روش فراصوت مکانیزه اخیرا" از منظر تصویر سازی (Mapping enhancement)و فیلم سازی (Video evaluation ) از داخل لوله بسیار پیشرفت کرده و مورد مطالعه مراکز علمی کشورهای پیشرفته قرار گرفته است]1[.

در کار تحقیقاتی حاضر ازنرم افزارLab view برای این برنامه استفاده شده که یک زبان برنامه نویسی گرافیکی است و بصورت گسترده برای کارهای مختلفی در صنایع ، آموزش و تحقیقات آزمایشگاهی برای کنترل و شبیه سازی ابزارهای مجازی و جمع آوری و پردازش داده ها استفاده می شود. جهت نوشتن برنامه از یک بلوک دیاگرام استفاده شده و سپس این نمودار به کدهای ماشین تبدیل گردیده است. این برنامه برای موارد بیشماری از کاربردهای علمی و مهندسی ، عملی و ایده ال است و به ما کمک می کند که مشکلات موجود در زمینه بازرسی را در مدت زمان بسیارکوتاهی و با دقت فوق العاده بالا و با در صد امنیت زیاد حل کنیم . بهترین دلیل برای گسترش کاربرد این برنامه فراگیر بودن تجهیزات آن ، جا افتاده بودن روش فراصوت و همچنین تفسیرساده بازرسی است. بعنوان مثال در صنایع خودرو سازی ، شرکت های نفت و گاز ، صنایع دفاع و ... می توان از این برنامه براحتی استفاده کرد.

تجهیزات لازم برای تست فراصوت:

مهمترین وسایلی که برای آزمایشات نیاز است ,عبارت ازیک پروب فرستنده , یک پروب گیرنده ، دستگاه فراصوت و یکسری فیکسچربرای مهار لوله یا هدایت صحیح پرابها می باشد . پروبهای استفاده شده و دستگاه فراصوت مورد استفاده ساخت شرکت KARL DEUTSCH آلمان می باشدکه جدول(1) و شکل (1) بترتیب مشخصات و شکل آنها را نشان می دهد]11[.

تدوین نرم افزار بازرسی عیوب جوش:

نرم افزار تدوین شده قادر به ترسیم شکل لوله ،نمایش محل ، شکل و اندازه عیب می باشد . با توجه به اینکه امواج مورد استفاده در این روش فرا صوت می باشد و امواج فرا صوت پارامترهای مخصوص از قبیل شدت صوت ، فرکانس ، طول موج و ... را دارا می باشد . لذا ما با استفاده از ولتاژ امواج برگشتی از داخل لوله رنگها را تعریف کرده ایم . قابل ذکر است که حداکثر ولتاژ برگشتی از داخل لوله 32 می باشد . بنابراین حداکثر ولتاژ را با رنگ قرمز و حداقل ولتاژ را با رنگ آبی پر رنگ تعریف نموده ایم . به این معنی که اگر هیچ امواجی از لوله رد نشود .و در همان نقطه برخورد همه امواج برگردد رنگ زمینه بطور کلی قرمز خواهد بود . و در صورتی که همه امواج وارد لوله گردد و تا موقعیکه امواج به پروب گیرنده بر می گردد مستهلک شده باشد . رنگ آبی را خواهیم داشت . بعبارت دیگر با افزایش عمق عیب رنگ مربوط به عیب به رنگ قرمز نزدیک خواهد شد]11[ . فلوچارت برنامه مربوطه را در شکل (7) می بینیم.

چیدمان پراب ها ، دستگاه اکو گراف ، غوطه وری و غیر غوطه وری بودن روش یا سایر تجهیزات و تکنیک ها در عملکرد این برنامه هیچ تاثیری ندارد . به این معنی که تنها نیاز این برنامه سیگنال گرفته شده از طریق مبدل گیرنده است ، خواه با دو پراب کار کرده باشیم یا با یک پراب و یا از اصول آرایه فازی، در این برنامه قبل از هر چیز اپراتور بایستی مش بندی لوله و یا بعبارتی کورس حرکت پروب در محورx و y را تعیین کند . بدیهی است که با افزایش تعداد مش بندی لوله در صورتی که موج خروجی از پراب فرستنده مویی باشد دقت افزایش پیدا خواهد کرد. با اتصال کامپیوتر به موتور محرک پراب ها و یا لوله این کورس حرکت،دقیقا" به پراب یا لوله اعمال خواهد شد . این مرحله اصولا" بایستی با توجه به توانمندی پراب و موتور محرکه تعیین گردد . با توجه به اهمیت زمان و مکان جوابهایی که در آزمایشها بدست می آید ، لذا در برنامه تاریخ و ساعت انجام آزمایش نیز تعبیه شده است . و همچنین حداکثر ایندکس( حداکثر ولتاژ برگشتی از داخل لوله) نیز در کل دوره آزمایش قابل مشاهده است . که با استفاده از این و قانون افتdB 6 علاوه بر حصول تصویر C-Scan عیب ، می توان تصویر B-Scan همان عیب را نیز با استفاده از نرم افزار Microsoft excel با استفاده از داده های position array بدست آورد . در واقع اطلاعات موجود در این کادر ولتاژ برگشتی از داخل لوله و یا شدت صوت امواج فرا صوت می باشد .

چیدمان وسایل تست و نحوه انجام آزمایش ها:

جنس قطعات تخت که روی آنها تست انجام گرفت از جنس فولاد معمولی (Mild steel) می باشد و هیچ گونه عملیات حرارتی اضافی روی قطعات انجام نگرفته است .پس. از آماده. سازی قطعات. عمل. جوشکاری. روی. لوله.ها انجام گرفته و لوله ها به. هم. متصل. می.شوند. پس. از آشنایی. با قطعاتی. که. تست. روی. آنها آنجام. می.شود، نوبت. به. تعیین. سطح.تست(Test level) رسید. البته. مسلم. است. که. هر چه. سطح. تست. بالاتر رود، هزینه. و دقت. آن. نیزافزایش. می.یابد. تعیین. سطح. تست. با توافق. طرفین. باید انجام. گیرد.پس. از تعیین. سطح. تست.، باید دستگاهی. که. عمل. تست. با آن. صورت. می.گرفت .مشخص. می.شد.که. در این.مقاله دستگاه. مورد نیاز از طریق مکانیزم شکل (2) به پیروی از تکنیک تاندم(Tandem technique) ساخته شد . حال جهت تست لوله نیاز به مکانیزمی داریم که لوله را بگیرد وپرابها را طبق تکنیک تاندم بچرخاند ..مکانیزم مد نظر دراین مقاله طوری طراحی شده که برای لوله های مختلف قابلیت استفاده دارد. در این روش جفت پراب ها به طریق آرایه فازی چیده می شود تا کل ضخامت قطعه را در چهار نقطه اسکن کند و هر کدام از جفت پرا بهای فرستنده (Transmitter) و گیرنده(Receiver) قابلیت تغییر زاویه و ارتفاع نقطه اسکن را دارا هستند و هر کدام از جفت پراب ها ی فرستنده و گیرنده با برنامه صنعتی نوشته شده می تواند یک تصویر دایروی خطی را بدست دهد، که با تلفیق این چهار تصویر تقریبا" تصویر کل ضخامت لوله و عیوب موجود در آن بدست خواهد آمد .بدیهی است که در روش آرایه فازی هر چقدر تعداد پرا بها بیشتر باشد ، دقت کار بالا و به همان نسبت زمان اسکن نیز کاهش خواهد یافت . اصول کار مکانیزم طراحی شده طبق شکل (3) چنین است که ابتدا حلقه داخلی روی لوله تست شونده بسته می شود و سپس حلقه خارجی سوار لوله تست شونده در کنار جوش محیطی مد نظر می گردد.بعد حلقه داخلی به کمک بلبیرینگ های بالا و پایین در داخل حلقه خارجی حرکت داده می شود ( این بلبیرینگ ها در داخل تکه بالا و پایین حلقه خارجی در داخل یک ریل مخصوصی قرار گرفته اند و قابلیت خروج بلبیرینگها بکلی منتفی است. ) و دو عدد مانع در داخل حلقه خارجی تعبیه شده ، که هر وقت حلقه داخلی به آن نقطه رسید، می ایستد و سپس گیره مخصوص که روی حلقه خارجی تعبیه شده بسته می شود ، بطوریکه چنگک این گیره به داخل شیاری که روی حلقه داخلی ایجاد شده وارد گردد . این گیره جلوی هر گونه حرکت طولی ، عرضی و ارتعاشات حلقه داخلی را می گیرد . سپس با شروع دوران شافت الکتروموتور ، حرکت دورانی به چرخدنده بالایی منتقل شده و سپس حلقه داخلی شروع به گردش می کند . با طراحی مدار مناسب برقی برای این موتور قابلیت راستگرد و چپگرد بودن شافت الکتروموتور و توقف در نقطه دلخواه برای این مکانیزم مقدور خواهد بود .با دوران حلقه داخلی ، پرابهاکه بطریق آرایه فازی بر روی امتداد یک تکه از چهار تکه حلقه داخلی جای دهی شده است خواهند چرخیدو اسکن را انجام خواهند داد .نحوه تنظیم هر کدام از پرابها ی فرستنده و گیرنده در آرایه فازی مستقل بوده و طبیعی است که با توجه به قطر و ضخامت لوله تست شونده ، زاویه بازوی فیکسچر پراب و طو ل موثر بازوی پراب تغییر خواهد کرد . شکل (3) ساختمان کلی مکانیزم را نشان می دهد.

نتایج کاربرد برنامه بازرسی قطعات به روش فراصوت:

در این مقاله تست قطعات تخت از طریق روش غوطه وری( بطریق پالس اکو ) و به کمک تکنیک تاندم انجام گرفته است. که چند نمونه از کاربرد این برنامه را در شکل(4) و (6) می بینیم. در شکل (4) تصویر C- Scan قطعه ای را که در اثر قرار گرفتن در محیط مرطوب خورده شده است را می بینیم.با توجه به تعریف انجام شده در رنگ بندی نرم افزار ،تمامی ولتاژهای بدست آمده بالاتر از 15 ولت یعنی رنگهای زرد ،نارنجی و قرمز متعلق به عیب می باشد .لذا در شکل فوق موقعیت و محل عیب بوضوح مشخص است.در شکل (6)تصویر سازی قطعه جوش شده شکل(5) را با استفاده از فراصوت در برنامه تدوین شده مشاهده می کنیم. با توجه به شکل متوجه می شویم که محل جوشکاری شده که در شکل خود قطعه هم مشخص است دارای ناپیوستگی هایی در سطح می باشد .که این عوامل سبب افت کاهش شدت صوت و یا بعبارتی ولتاژ شده و رنگ منطقه جوش نسبت به سایر نقاط تغییر کرده است. که بازهم محل، موقعیت و اندازه عیوب را نشان می دهد. با توجه به اینکه توضیح دقیق نحوه انجام آزمایشات در این مقاله مقدور نیست فقط به مراحل و اطلاعاتی که قبل از هر چیز در آزمایش التراسونیک لوله ها مورد نیاز هستند را بطور کلی می آوریم که تک تک این پارامترها در ارزیابی عیوب قطعات موثر است و باید بدقت تنظیم و اعمال گردند.

1- سطح تست.

2- جنس مواد پایه و نحوة شکل دهی آنها.

3- تولیدات و مراحلی که قبل از تست التراسونیک در قطعة اعمال شده است نظیر عملیات حرارتی و زمان و مدت انجام آن، آماده سازی اتصالات، شرایط سطحی.

4- آماده سازی محل اتصال برای انجام تست.

5- نوع کوپلینگ(Couplant) مورد استفاده

6- دستگاه و تجهیزاتی که بوسیله آن آزمایش انجام می گردد.

7- نحوه اسکن کردن محل مورد نظر تست.

8- انتخاب پراب مورد استفاده

9- روش تنطیم حساسیت

10- روش ارزیابی

11- بلوک های مورد استفاده در تست

12- ثبت نتایج

13- استاندارد مورد استفاده

نتیجه گیری و بحث:

کوشش نگارنده براین بوده است که تحقیق به گونه ای باشدکه تا علاوه بر مبانی علمی و آموزشی از جنبه های کاربردی نیز به موضوع بپردازد. نهایتا" مزایای زیر بعد از مطالعات تئوری و کارهای عملی انجام شده در مورد روش تست مکانیزه جوش با فراصوت بدست می آید]11[ که هر کدام از آنها برای یک کاربر کاملا" ملموس است.

1- توسعه یک نوع تکنیک بازرسی

2- حذف یکنواختی بازرسی و جلوگیری از خستگی اپراتور

3- امکان استفاده از این تکنیک در محیطهای مخاطره آمیز

4- حذف استرس اپراتور و خطای بوجود آمده در اثر خستگی

5- حذف شرح و توصیف اشتباه نتایج

6- عدم داشتن پرتو مضر مثل رادیوگرافی یا کارهای شیمیایی

7- ارائه نتایج بموقع(Real time ) و فوری( On line) و در نتیجه اصلاح نوع جوش و جلوگیری از تعمیرات بی مورد بعدی

8- کاهش قابل توجه زمان بازرسی

9- افزایش سرعت بازرسی جوش

10- عدم مزاحمت در کار کارگر جوش ( این متد اپراتور نیاز ندارد)

11- امکان تست جوش در دماهای بالا با پرابهای مخصوص مثلEMAT

12- قابل قبول بودن سطح بازرسی نسبت به روشهای دیگر و جلب نظر مشتری

13- هماهنگی و سازگاری با زاویه پخ های مختلف و روشهای متنوع جوش

14- استفاده از این روش و پرابهای آرایه فازی برای ضخامتهای فوق العاده بالا(60 اینچ) که در روشهایی مثل رادیوگرافی مقدور نیست

این صفحه را در گوگل محبوب کنید

[ارسال شده از: فان پاتوق]

[مشاهده در: www.funpatogh.com]

[تعداد بازديد از اين مطلب: 2802]