بازرسی مخازن تحت فشار با استفاده از التراسونیک به روش Phased Array

 

تکنولوژي Phased Array ارائه دهنده یک مزیت تکنیکی در بازرسی جوش در مقایسه با روش قدیمی اولتراسونیک است .پرتو صوتی در Phased Array توانائی راهنمائی شدن ،اسکن کردن ،پیچ خوردن و متمرکز شدن را بصورت الکترونیکی دارد .توانایی راهنمائی شدن پرتو ،زاویه هاي پرتوهاي انتخابی را بگونه اي هدایت می کند که در حین حرکت بصوت عمود به بعضی عیوب قابل پیش بینی برخورد کرده و آنها را نمایان سازد که این امر خصوصاً در مورد LOF قابل بیان است.

اسکن الکترونیکی(Liner یا در حالت خطی ) این قابلیت را دارد که به سرعت جوش ها را پوشش دهد . اسکن زاویه اي ( که معمولاً بصورت Sectional یا Azimuthally بیان می گردد ) این توانائی را دارد که یک نقشه کلی از جوش ها تحت زاویه مناسب بدست دهد تا اکثر عیوب احتمالی در آن دیده شود . تمرکز الکترونیکی (  Electronic Focusing ) این  قابلیت را ایجاد می کند که شکل و اندازه عیوب در محلهایئی که انتظار داریم را نمایش بدهد . در ه رحال تکنیکPhased Array قابلیت عیب یابی را در حداقل زمان ممکن را دارد . 

مقدمه :

انواع مختلفی از مخازن تحت فشار در صنایع مختلفی از جمله پتروشیمی ، صنایع دفاعی ، نفت و گاز ، انرژي اتمی و صنایع
عمومی استفاده می شوند . این مخازن معمولاً از ورق هاي فولادي ( معمولاً فولادهاي فریتی ) که بهم جوش خورده اند
ساخته می شوند . اما متاسفانه جوشکاري همواره با ایجاد عیب می باشد که تعمییرات و در بعضی مواقع خرابی کامل آن باعث
هدر رفتن زمان می شود که بسیاري از تخریب ها نیز ناگهانی ایجاد می شوند . معمولاً جهت بازرسی عیوب جوش از استاندارد  ASME  استفاده می شود . براي این منظور از ASME Sec.5 استفاده می شود که بخش 4و 5 آن ( 4,5  Article ) براي بازرسی جوش مخازن تحت فشار .

چرا التراسونیک:

رادیو گرافی مدتها به عنوان اصلی ترین پروسه بازرسی مخازن تحت فشار به حساب می آمد . اما رادیوگرافی داراي معایب
معین و فراوانی است : بسیار خطرناك است ، کارکنان هنگام انجام آن نباید در محل حضور داشته باشند ،مخزن جهت آزمایش
باید به محلی بی خطر حمل بشود ،رادیوگرافی در حین انجام پروسه تولید را به تاخیر می اندازد و مرحله پروسس و تفسیر آن نیز زمان بر است ، رادیوگرافی فقط زمانی توانائی اندازه گیري نمایش عیوبی مانند ترك ویا LOF را دارد که در راستاي مناسبی قرار گرفته باشد ، رادیو گرافی توانایی اندازه گیري عمیق عیب را ندارد که تحت این شرایط توانائی ارزیابی هاي بحرانی
خصوصاً جهت " مکانیک شکست " از بین می رود ، هر قطعه اي ( با توجه به بسیاري شرایط مثلاً عدم توانائی رادیوگرافی کرد
اسکلت فلزي ساختمانها در شهر )قابلیت رادیوگرافی ندارد ، قیمت بالاي تجهیزات و زمان بالاي تابش هم جزوء محدودیت هاي  RT می باشد  . اما در مقایسه با رادیو گرافی ،اولتراسونیک کاملاً بی خطر است ، قابل اجرا در سایت می باشد ، قابل انجام دادن پس از سرد شدن جوش می باشد ، تاخیر در تولید به حداقل زمان ممکن می رسد و قابلیت نمایش دادن میزان عمیق و ارتفاع
عیوب بطور دقیق را دارد . از زمانی که صنایع هسته اي در دو دهه گذشته شروع بکار کردند و اولتراسونیک اتوماتیک را توسعه دادند ، به تجربه اپراتور وابسته بود ، اولتراسونیک مکانیزه و یا اتوماتیک (AUT) گاهی اوقات در دسترس بود اما باز هم سرعت تست پایین بود و قیمت تمام شده نیز بسیار بالا بود و توانائی استفاده هر روزه را سلب می کرد . اما با گذشت زمان سرعت بالا رفت و هزینه ها کاهش یافت ، عموماً AUT ثایت کرده است که نسبت به VT معمولی کاملاً تکرار پذیر است . روش هائی مانند TOFD نیز جهت تحلیل در مورد مکانیک شکست کاملاً دقیق هستند و مورد استفاده قرار می گیرند . امروزه ، التراسونیک به روش Phased Array بصورتي كاملا اجرائي و تجاري درآمده است و جهت تست مخازن تحت فشار مورد استفاده قرار مي گيرد كه باعث بالا رفتن راندمان كار نیز شده است . تكنیك Phased Array بخاطر مزایایي كه دارد نفوذ خوبي در بازار داشته و در كلیدي ترین كاربردها مورداستفاده قرار مي گيرد اما تنها مشكل آن عدم آشنائي اپراتورها میباشد كه باید آموزش ببینند . البته هزینه این روش نیز به نسبت بالاست اما در حال كاهش یافتن است ، با این همه از بسیاري از جهات از RT هزینه كمتري دراد .  

 

استاندارد  PAUT , ASME :

معمولاً ASME Sec.V جهت UT معمولی بکار می رود اما بخش هائی از آن نیز به AUT اختصاص دارد . به عنوان مثال Article 4 Appendix E - 410  به تکنیک ها تصویر سازي کامپیوتري ارجاع داده است همچنین Article 4 به بیان جزئیاتی از مکانیزمهاي ثبت اطلاعات و اسکن کردن می پردازد که شامل توضیحاتی در مورد رویه هاي اجرائی نیز هست . به عنوان مثال ASME Sec.V استفاده از تکنییکهاي مختلف رسم DAC طراحی بلوکهاي کالیبراسیون را مجاز شمرده است . در حقیقت ASME Sec.V Article 4 Appendix E 474 اشاره کرده سایر تکنیک ها نیز قابل استفاده هستند در همین حال  Sec.V Article 1 T -110 مشخصنموده که روش هاي جایگزین حتماً باید برابر یا بهتر از تکنیک هاي مندرج در استاندارد باشند و یک بازرس تائید شده باید رویه هاي اجرائی ( و اسناد ) را مرود تائید قرار بدهد . آزمونهاي UT که انجام می شوند باید تحت استاندارد ASME Pressure Vessel and Power Piping انجام شوند بخش هاي یک ، سه ، هشت و یازده در مورد خطوط لوله است که نیازمندیهاي B31.3 - B31.1 را بیان می کند .  

این بازرسی ها معمولاًبیانگر ( Raster Scanning ) در مد پالس – اکو می باشد که از دو زاویه مناسب با تغیرات 0 درجه نسبت بهم استفاده می شود تا پوشش کاملاً مناسبی بدهد . 

استاندارد ASME بخش 2235 : 

امروزه استاندارد ASME کدهائی را منتشر کرده که استفاده از روش  Non amplitude  - Computer recorded  را مجاز شمرده که در واقع همان روش  TOFD

(Time of Flight Diffraction) است 

Cod Case 2235 بعنوان گزینه جایگزین تست رادیوگرافی است که در Fitness for Service مورد استفاده قرار می گیرد. البته این Code Case نیزاعلام می دارد که حداقل 3 عدد Reference Reflector جهت اجرا نیازمند است.