اختبار بالموجات فوق الصوتية للمفاصل الملحومة وطرق وتقنيات الاختبار

2024 مؤلف: Howard Calhoun | [email protected]. آخر تعديل: 2023-12-17 10:18

لا يوجد عمليا صناعة لا يتم فيها اللحام. الغالبية العظمى من الهياكل المعدنية مركبة ومترابطة عن طريق اللحامات. بالطبع ، لا تعتمد جودة هذا النوع من العمل في المستقبل على موثوقية المبنى أو الهيكل أو الآلة أو أي وحدة يتم تشييدها فحسب ، بل تعتمد أيضًا على سلامة الأشخاص الذين سيتفاعلون بطريقة ما مع هذه الهياكل. لذلك ، لضمان المستوى المناسب لأداء مثل هذه العمليات ، يتم استخدام الاختبار بالموجات فوق الصوتية للحامات ، وبفضل ذلك يمكن اكتشاف وجود أو عدم وجود عيوب مختلفة عند تقاطع المنتجات المعدنية. ستتم مناقشة طريقة التحكم المتقدمة هذه في مقالتنا.

تاريخ حدوث

تم تطوير اكتشاف الخلل بالموجات فوق الصوتية على هذا النحو في الثلاثينيات. ومع ذلك ، فقد وُلد أول جهاز يعمل بالفعل في عام 1945 بفضل منتجات Sperry. على مدى العقدين التاليين ، اكتسبت أحدث تقنيات التحكم اعترافًا عالميًا ، وزاد عدد الشركات المصنعة لهذه المعدات بشكل كبير.

بالموجات فوق الصوتيةكاشف الخلل ، الذي يبدأ سعره اليوم من 100.000-130.000 ألف روبل ، احتوى في البداية على أنابيب مفرغة. كانت هذه الأجهزة ضخمة وثقيلة. لقد عملوا حصريًا من مصادر طاقة التيار المتردد. ولكن بالفعل في الستينيات ، مع ظهور دوائر أشباه الموصلات ، تم تقليل حجم أجهزة الكشف عن الخلل بشكل كبير وتمكنت من العمل على البطاريات ، مما جعل من الممكن في النهاية استخدام الأجهزة حتى في الظروف الميدانية.

خطوة نحو الواقع الرقمي

في المراحل المبكرة ، استخدمت الأدوات الموصوفة معالجة الإشارات التناظرية ، والتي ، مثل العديد من الأجهزة المماثلة الأخرى ، كانت عرضة للانجراف في وقت المعايرة. ولكن بالفعل في عام 1984 ، أطلقت Panametrics أول كاشف رقمي محمول للخلل يسمى EPOCH 2002. منذ تلك اللحظة فصاعدًا ، أصبحت الوحدات الرقمية معدات موثوقة للغاية ، مما يوفر بشكل مثالي المعايرة اللازمة واستقرار القياس. كاشف الخلل بالموجات فوق الصوتية ، الذي يعتمد سعره بشكل مباشر على خصائصه التقنية والعلامة التجارية للشركة المصنعة ، تلقى أيضًا وظيفة تسجيل البيانات والقدرة على نقل القراءات إلى جهاز كمبيوتر شخصي.

في بيئة اليوم ، هناك اهتمام متزايد بأنظمة الصفيف التدريجي ، والتي تستخدم تقنية متطورة تعتمد على عناصر كهرضغطية متعددة العناصر لتوليد حزم اتجاهية وإنشاء صور مقطعية مماثلة للتصوير الطبي بالموجات فوق الصوتية.

المجالالتطبيقات

تستخدم طريقة التحكم بالموجات فوق الصوتية في أي صناعة. أظهر استخدامه أنه يمكن استخدامه بشكل فعال بشكل متساوٍ لاختبار جميع أنواع الوصلات الملحومة تقريبًا في البناء ، والتي يبلغ سمك المعدن الأساسي الملحوم فيها أكثر من 4 ملم. بالإضافة إلى ذلك ، يتم استخدام الطريقة بنشاط لفحص وصلات أنابيب الغاز والنفط وأنظمة المياه والهيدروليك المختلفة. وفي حالات مثل فحص اللحامات السميكة التي تم الحصول عليها نتيجة لحام الخبث الكهربائي ، فإن الكشف عن الخلل بالموجات فوق الصوتية هو الطريقة الوحيدة المقبولة للفحص.

يتم اتخاذ القرار النهائي بشأن ما إذا كان جزء أو لحام مناسب للخدمة على أساس ثلاثة مؤشرات أساسية (معايير) - السعة والإحداثيات والأبعاد الشرطية.

بشكل عام ، الاختبار بالموجات فوق الصوتية هو بالضبط الطريقة الأكثر فائدة من حيث التصوير في عملية دراسة التماس (التفاصيل).

أسباب الطلب

الطريقة الموصوفة للفحص باستخدام الموجات فوق الصوتية جيدة من حيث أنها تتمتع بحساسية وموثوقية أعلى بكثير من المؤشرات في عملية الكشف عن العيوب في شكل تشققات ، وانخفاض التكلفة ، والسلامة العالية في عملية الاستخدام مقارنةً بـ الطرق الكلاسيكية للفحص الشعاعي. حتى الآن ، يتم استخدام الاختبار بالموجات فوق الصوتية للوصلات الملحومة في 70-80٪ من حالات الفحص.

محولات الطاقة بالموجات فوق الصوتية

بدونإن استخدام هذه الأجهزة للاختبار بالموجات فوق الصوتية غير المدمر هو ببساطة أمر لا يمكن تصوره. تستخدم الأجهزة لتوليد الإثارة ، وكذلك استقبال اهتزازات الموجات فوق الصوتية.

الوحدات مختلفة و مصنفة حسب:

• طريقة إنشاء جهة اتصال مع عنصر الاختبار.
• طريقة توصيل عناصر كهرضغطية بالدائرة الكهربائية لكاشف الخلل نفسه وخلع القطب بالنسبة للعنصر الكهرضغطية.
• اتجاه الصوت بالنسبة للسطح.
• عدد عناصر بيزو (مفردة ، مزدوجة ، متعددة العناصر).
• عرض النطاق الترددي لترددات التشغيل (النطاق الضيق - أقل من عرض نطاق أوكتاف واحد ، النطاق العريض - أكثر من عرض نطاق أوكتاف واحد).

الخصائص القابلة للقياس للعيوب

GOST يحكم كل شيء في عالم التكنولوجيا والصناعة. اختبار الموجات فوق الصوتية (GOST 14782-86) ليس استثناءً في هذا الأمر أيضًا. تحدد المواصفة القياسية أن العيوب تقاس بالمعلمات التالية:

• مساحة مكافئة للعيب.
• سعة إشارة الصدى ، والتي يتم تحديدها مع مراعاة المسافة إلى العيب.
• إحداثيات العيب عند نقطة اللحام
• المقاسات التقليدية
• المسافة الشرطية بين العيوب
• عدد العيوب في الطول المحدد للحام أو الوصلة.

عملية كاشف الخلل

الاختبار غير المتلف ، وهو فوق صوتي ، له طريقة استخدام خاصة به ، والتي تنص على أن المعلمة الرئيسية المقاسة هي سعة إشارة الصدى التي تم الحصول عليهامباشرة من العيب. للتمييز بين إشارات الصدى عن طريق السعة ، يتم إصلاح ما يسمى بمستوى حساسية الرفض. هذا ، بدوره ، تم تكوينه باستخدام النموذج القياسي للمؤسسة (SOP).

بداية تشغيل جهاز كشف الخلل مصحوبة بضبطه. لهذا ، يتم تعيين حساسية الرفض. بعد ذلك ، في عملية دراسات الموجات فوق الصوتية المستمرة ، تتم مقارنة إشارة الصدى التي تم الحصول عليها من العيب المكتشف مع مستوى الرفض الثابت. إذا تجاوز السعة المقاسة مستوى الرفض ، يقرر الخبراء أن هذا العيب غير مقبول. ثم يتم رفض التماس أو المنتج وإرساله للمراجعة

أكثر عيوب الأسطح الملحومة شيوعًا هي: نقص الانصهار ، الاختراق غير الكامل ، التكسير ، المسامية ، شوائب الخبث. يتم الكشف عن هذه الانتهاكات بشكل فعال عن طريق الكشف عن الخلل باستخدام الموجات فوق الصوتية.

خيارات الموجات فوق الصوتية

بمرور الوقت ، طورت عملية التفتيش عدة طرق قوية لفحص اللحامات. يوفر الاختبار بالموجات فوق الصوتية عددًا كبيرًا إلى حد ما من الخيارات للفحص الصوتي للهياكل المعدنية المدروسة ، ومع ذلك ، فإن الأكثر شيوعًا هي:

• طريقة الصدى
• ظل.
• طريقة الظل المرآة.
• مرآة صدى.
• طريقة دلتا.

الطريقة رقم واحد

في أغلب الأحيان في الصناعة والنقل بالسكك الحديدية ، يتم استخدام طريقة صدى النبض.وبفضله يتم تشخيص أكثر من 90٪ من جميع العيوب ، وهو ما أصبح ممكنًا بسبب تسجيل وتحليل جميع الإشارات تقريبًا المنعكسة من سطح العيب.

تعتمد هذه الطريقة نفسها على سبر منتج معدني مع نبضات من الاهتزازات فوق الصوتية ، متبوعة بتسجيلها.

مزايا الطريقة هي:

- إمكانية الوصول أحادي الاتجاه إلى المنتج ؛

- حساسية عالية نوعا ما للعيوب الداخلية ؛

- أعلى دقة في تحديد إحداثيات العيب المكتشف

ومع ذلك ، هناك أيضًا عيوب ، بما في ذلك:

- مقاومة منخفضة للتداخل من عاكسات السطح ؛

- اعتماد قوي لسعة الإشارة على موقع الخلل

يشير الكشف عن الخلل الموصوف إلى إرسال نبضات فوق صوتية إلى المنتج بواسطة الباحث. يتم استقبال إشارة الاستجابة من قبله أو من قبل الباحث الثاني. في هذه الحالة ، يمكن أن تنعكس الإشارة مباشرة من العيوب ومن السطح المقابل للجزء ، المنتج (التماس).

طريقة الظل

يعتمد على تحليل مفصل لسعة الاهتزازات فوق الصوتية المرسلة من المرسل إلى المستقبل. في حالة وجود انخفاض في هذا المؤشر ، فهذا يدل على وجود خلل. في هذه الحالة ، كلما زاد حجم العيب نفسه ، قل اتساع الإشارة التي يتلقاها جهاز الاستقبال. للحصول على معلومات موثوقة ، يجب وضع المرسل والمستقبل بشكل متحد المحور على الجانبين المتقابلينكائن قيد الدراسة. يمكن اعتبار عيوب هذه التقنية حساسية منخفضة مقارنة بطريقة الصدى وصعوبة توجيه PETs (محولات الطاقة الكهرضغطية) بالنسبة للحزم المركزية لنمط الإشعاع. ومع ذلك ، هناك أيضًا مزايا ، وهي المقاومة العالية للتداخل ، والاعتماد المنخفض لسعة الإشارة على موقع الخلل ، وعدم وجود منطقة ميتة.

طريقة الظل المرآة

مراقبة الجودة بالموجات فوق الصوتية هي الأكثر شيوعًا لفحص وصلات حديد التسليح الملحومة. العلامة الرئيسية التي تشير إلى اكتشاف عيب هو ضعف سعة الإشارة ، والتي تنعكس من السطح المقابل (غالبًا ما يسمى القاع). الميزة الرئيسية لهذه الطريقة هي الكشف الواضح عن العيوب المختلفة ، والتي يكون خلعها هو جذر اللحام. أيضًا ، تتميز الطريقة بإمكانية الوصول من جانب واحد إلى التماس أو الجزء.

طريقة مرآة الصدى

الطريقة الأكثر فعالية لاكتشاف العيوب الرأسية. يتم إجراء الفحص باستخدام مجسين ، يتم تحريكهما على طول السطح بالقرب من خط اللحام على جانب واحد منه. في الوقت نفسه ، تتم حركتهم بطريقة يتم فيها إصلاح الإشارة المنبعثة من مسبار آخر بواسطة مسبار واحد وتنعكس مرتين من العيب الموجود.

الميزة الرئيسية للطريقة: يمكن استخدامها لتقييم شكل العيوب التي يزيد حجمها عن 3 مم والتي تنحرف في المستوى العمودي بأكثر من 10 درجات. الأكثر أهمية -استخدم مجسات بنفس الحساسية. هذا الإصدار من الفحص بالموجات فوق الصوتية يستخدم بشكل فعال لفحص المنتجات ذات الجدران السميكة واللحامات الخاصة بها.

طريقة دلتا

يستخدم الاختبار بالموجات فوق الصوتية المحدد للحامات طاقة فوق صوتية يعاد إشعاعها بواسطة العيب. تنعكس الموجة المستعرضة الواقعة على الخلل جزئيًا بشكل مرآوي ، وتتحول جزئيًا إلى موجة طولية ، كما تشع الموجة المنعرجة مرة أخرى. نتيجة لذلك ، يتم التقاط موجات PET المطلوبة. يمكن اعتبار عيب الطريقة تنظيف التماس ، والتعقيد العالي إلى حد ما لفك تشفير الإشارات المستقبلة أثناء التحكم في الوصلات الملحومة بسمك يصل إلى 15 ملم.

مزايا الموجات فوق الصوتية ودقة تطبيقه

فحص الوصلات الملحومة باستخدام صوت عالي التردد هو في الواقع اختبار غير مدمر ، لأن هذه الطريقة غير قادرة على التسبب في أي ضرر للقسم الذي تم فحصه من المنتج ، ولكن في نفس الوقت يحدد بدقة تامة وجود عيوب. أيضًا ، يستحق الاهتمام الخاص التكلفة المنخفضة للعمل المنجز وسرعة التنفيذ العالية. من المهم أيضًا أن تكون الطريقة آمنة تمامًا لصحة الإنسان. يتم إجراء جميع دراسات المعادن واللحام على أساس الموجات فوق الصوتية في النطاق من 0.5 ميجا هرتز إلى 10 ميجا هرتز. في بعض الحالات يمكن القيام بعمل باستخدام الموجات فوق الصوتية بتردد 20 ميغا هرتز.

يجب بالضرورة أن يكون تحليل المفصل الملحوم عن طريق الموجات فوق الصوتية مصحوبًا بمركب كاملالتدابير التحضيرية ، مثل تنظيف التماس أو السطح قيد الدراسة ، وتطبيق سوائل تلامس محددة على المنطقة الخاضعة للرقابة (المواد الهلامية للأغراض الخاصة ، الجلسرين ، زيت الماكينة). يتم كل هذا لضمان اتصال صوتي مستقر مناسب ، والذي يوفر في النهاية الصورة اللازمة على الجهاز.

غير صالحة للاستعمال وعيوب

الاختبار بالموجات فوق الصوتية غير منطقي تمامًا لاستخدامه في فحص وصلات اللحام للمعادن ذات الهيكل الحبيبي الخشن (على سبيل المثال ، الحديد الزهر أو اللحام الأوستنيتي بسمك يزيد عن 60 ملم). وكل ذلك لأنه في مثل هذه الحالات يكون هناك تشتت كبير بما فيه الكفاية وتوهين قوي للموجات فوق الصوتية.

ليس من الممكن أيضًا وصف الخلل المكتشف بشكل كامل (تضمين التنجستن ، تضمين الخبث ، إلخ).