نحوه چیدمان I

در این نوع چیدمان که معمولا برای شناسایی عیوب طولی استفاده می گردد، تنها کافیست که پروب نسبت به جوش طوری قرار گیرد، که مرکز پرتو صوتی آن نسبت به محور جوش به حالت عمود باشد. بنابراین اگر تنها شناسایی عیوب طولی در سطح و ریشه جوش موردنظر باشد، سیستم چیدمان I بهترین گزینه  می باشد.

در سیستم I معمولا از چهار پروب ( دو پروب برای شناسایی عیوب طولی سطح و دو پروب جهت شناسایی عیوب طولی ریشه جوش ) استفاده می گردد. هر جفت پروب می بایست کاملا روبه روی هم و در یک Leg مشخص، در دو طرف جوش چیده شده، که هم بصورت Pulse Echo ( جهت عیب یابی) و هم در حالت Through Transmission ( جهت نمایش سیگنال کوپلینگ) کارکنند.

اما زمانی که می خواهیم عیوب عرضی را در درز جوش شناسایی کنیم، برای رسیدن به حالتی که پرتو صوتی عمود بر عیب عرضی قرار گیرد، می بایست پروب روی درز جوش قرار گیرد.

نحوه چیدمان K

بدیهی است که استفاده از سیستم چیدمان I برای شناسایی عیوب عرضی در جوش غیرممکن می باشد. زیرااین حالت قرار گیری پروبها بر روی درز جوش، به دلیل زبری و پستی بلندی های گرده جوش غیر ممکن بوده و می بایست از سیستم دیگری برای شناسایی این عیوب استفاده کرد.

یکی از سیستم های چیدمان پروب ها برای تست جوش لوله ها جهت شناسایی همزمان عیوب طولی و عرضی، سیستم K   می باشد، که دو پروب به صورت I و دو پروب به صورت V در دو طرف جوش قرار می گیرند که با این تکنیک می توان هم عیوب طولی و هم عیوب عرضی را در درز جوش شناسایی کرد.

در این سیستم چیدمان، همزمان هم از تکنیکPulse Echo و هم از تکنیک Through Transmission استفاده  می گردد، که درتکنیک Through Transmission یک پروب فرستنده و دیگری گیرنده است. در این روش چیدمان، برای شناسایی عیوب عرضی در جوش، دو پروب با زاویه حدود 45 درجه در دو طرف جوش قرار می گیرد، که یکی از آنها موج صوتی را ارسال می کند و این موج پس از برخورد به عیب عرضی، مسیر خود را تغییر داده و به پروب دیگری که در سمت دیگر جوش قرار دارد، منعکس می شود. این پروب، موج صوتی انعکاس یافته از عیب عرضی در جوش را دریافت کرده و به صورت سیگنال در صفحه نمایش می دهد.

در این حالت اگر عیبی در جوش وجود نداشته باشد، هیچ موجی توسط پروب گیرنده، دریافت نشده و هیچ سیگنالی نیز در صفحه نمایش داده نمی شود.

اما علاوه بر شناسایی عیوب عرضی، در سیستم K دو پروب که برای شناسایی عیوب طولی در جوش استفاده می گردند، به صورت I در دو طرف جوش چیده شده، که هم بصورت Pulse Echo ( جهت عیب یابی) و هم در حالت Through Transmission ( جهت نمایش سیگنال کوپلینگ) کار می کنند.

بنابراین با توجه به مباحث فوق و با احتساب 4 کانال برای عیوب سطح و 4 کانال برای عیوب ریشه جوش، در این تکنیک 8 پروب و 8 کانال مورد نیاز است، تا بتوان دو سیستم چیدمان K آماده سازی نمود، که یکی برای عیوب طولی و عرضی واقع در سطح جوش و دیگری برای شناسایی عیوب واقع در ریشه جوش، اختصاص داده شود.

نحوه چیدمان X

یکی از موضوعات بسیار مهم در تست اتوماتیک التراسونیک، بحث مانیتور کردن کوپلینگ پروب ها است که اگر یکی از پروب ها در حین تست، دچار قطعی گردید، اپراتور سریعا متوجه شده و نسبت به اصلاح آن اقدام کند.

این قطعی به دلیل یکی از موارد ذیل می باشد:

– جداشدن سوکت پروب

– خرابی کابل

– به هم ریختن تنظیمات اولیه مکانیکی پروب ها به دلیل برخورد کندگی های روی بدنه لوله با پروبها

– خرابی یکی از پروب ها در اثر حرارت

اگر یکی از پروبها به هر دلیلی کاملا قطع شود، سیگنال کوپلینگ به طور کامل در صفحه نمایش حذف خواهد گردید. اما اگر سیگنال کوپلینگ در صفحه جابجا شده، و یا اینکه افت نسبتا شدیدی در صفحه نماید، بیانگر این امر است که، پروبها در حین تست، از مکانی که در ابتدای تست توسط اپراتور قرار  گرفته اند، جابجا شده اند و می بایست سریعا اصلاح گردد.

لازمه مشاهده سیگنال کوپلینگ، این است که پروب ها دو به دو با هم در ارتباط بوده و به طور دائم پروب هایی که رو به روی هم قرارگرفته اند، موج ارسالی را از پروب جفت خود دریافت و به صورت سیگنال در صفحه، نمایش دهند. بدین ترتیب که زمانی که یک پروب ارسال کننده است، پروب روبه رو در آن لحظه فقط گیرنده می باشد. نرم افزار طوری طراحی گردیده است که به طور مداوم در زمان های مشخص یکی از پروب ها را تحریک کرده و دیگر پروب ها به عنوان گیرنده می باشند. بنابراین همیشه یکی از پروبها فرستنده و پروب های دیگر گیرنده می باشند.

سیگنال حاصل از ارتباط بین پروب ها به سیگنال کوپلینگ معروف بوده که از سیگنال حاصل از وجود عیب در جوش کاملا مجزا است و می بایست در حین تست، همیشه در صفحه وجود داشته باشد. یک Gate روی این سیگنال تنظیم گردیده که در صورت افت این سیگنال در صفحه، دستگاه آلارم می دهد. تنظیمات این Gate به صورت Negative است و متفاوت از تنظیمات Gate مربوط به شناسایی عیوبی که به صورت Positive می باشد، است.

در سیستم K دو پروب که به شناسایی عیوب طولی در جوش اختصاص داده شده اند، کاملا روبه روی هم قرار گرفته اند و می توانند با هم در ارتباط باشند. اما جفت پروب هایی که برای شناسایی عیوب عرضی در نظر گرفته شده اند، دارای زاویه 45 درجه نسبت به هم بوده و فقط هنگامی که عیب عرضی در درز جوش وجود داشته باشد، با هم در ارتباط خواهند بود. لذا این جفت پروب قادر به نمایش سیگنال کوپلینگ در صفحه نمی باشند. زیرا موج صوتی که توسط پروب فرستنده ارسال  می شود، به جای دیگری حرکت کرده و به پروب گیرنده نخواهد رسید.

بنابراین برای مانیتور نمودن سیگنال کوپلینگ در این جفت پروب، می بایست از دو پروب دیگر نیز در روبه روی این جفت پروب استفاده گردد تا بوسیله آن بتوان سیگنال کوپلینگ پروب ها را نیز مشاهده نماییم.

از این رو بجای هشت پروب می بایست حداقل از 12 پروب در سیستم K استفاده نمود.

برای رفع این مشکل، سیستم چیدمان دیگری برای پروب ها استفاده می شود که در عین حال که تنظیمات اولیه آن دشوارتر و زمانبرتر از سیستم K بوده و نیاز به مهارت ویژه اپراتور دارد، اما مشکل حذف سیگنال کوپلینگ پروب هایی که برای شناسایی عیوب عرضی در جوش تنظیم شده اند را به کلی رفع می کند.

این سیستم به سیستم X معروف است که شماتیک آن به صورت ذیل است:

در این سیستم، کریستال پروب های 1،4 و 2،3 روبه روی هم قرار گرفته و همیشه با هم در ارتباط بوده و سیگنال کوپلینگ را در صفحه نمایش می دهند. از طرفی کریستال پروب های 1،2 و 3،4 به صورت 45 درجه نسبت به درز جوش قرار گرفته و قادر به شناسایی عیوب عرضی در درز جوش می باشند.

همچنین پروب های 1،3 و 2،4 نیز به صورت 45 درجه نسبت به محور طولی در جوش قرار گرفته و قادر به شناسایی عیوب طولی در درز جوش می باشند.

بنابراین در سیستم X پروبها به صورت ضربدری با یکدیگر در ارتباط می باشند، که حاصل این ارتباط سیگنال کوپلینگ در صفحه نمایش می باشد.

چون نرم افزار و الکترونیک دستگاه  FLAW HUNTERشرکت پژواک رایان طوری طراحی گردیده است، که پروبها هم در سیستم پالس اکو و هم سیستم Through Transmission قابل کارکرد می باشند، لذا زمانی که یک عیب طولی از زیر پروبها عبور کند، پروب های 1و 3 در یک طرف جوش و پروبهای 2و 4 در طرف دیگر جوش، صوتی را که ارسال می نمایند به عیب برخورد کرده و پروب دیگر این موج انعکاس یافته را دریافت می نماید.

از طرفی زمانی که یک عیب عرضی از زیر پروبها عبور کند، این بار پروب های 1و 2 با هم  و پروبهای 3و 4 با یکدیگر، صوتی را که ارسال می نمایند به عیب برخورد کرده و پروب دیگر آن را دریافت خواهد کرد.

نحوه تنظیم فاصله افقی پروب تا جوش

پس از اینکه نحوه چیدمان پروب ها انتخاب گردید، اپراتور می بایست فاصله پروب تا مرکز جوش را مشخص نماید. برای این منظور می بایست مسیر صوت و فاصله یک نیم جهش موج  (Leg ) را مشخص نماید.

تعیین Leg موردنظر برای کار، پارامتر بسیار مهمی است. زیرا اگر این فاصله خیلی کم باشد، پروب سوار بر گرده جوش شده و از قرار گیری صحیح پروب بر روی سطح لوله جلوگیری می کند. از طرفی اگر این فاصله خیلی زیاد انتخاب گردد، مسیر صوت خیلی طولانی می شود، و استهلاک صوت موجب کاهش سیگنال حاصل از عیب مصنوعی شده، که برای جبران آن اپراتور می بایست حساسیت دستگاه را افزایش دهد، که به تبع آن نویز در سیستم افزایش می یابد و سیگنال های جعلی زیاد می گردد.

فاصله افقی پروب برای Leg2 با توجه به فرمول ذیل تعیین می گردد، که معادل فاصله افقی ایندکس پروب ( محل خروج مرکز پرتو صوتی از پروب ) برای یک جهش کامل بوده و با علامت PS مشخص می گردد.

P_S = 2T×Tan α

T = ضخامت لوله               α = زاویه پروب

البته عدد حاصل از فرمول فوق برای سطوح تخت بوده، اما برای سطوح منحنی مانند لوله بدلیل برخورد موج به سطح دارای انحنا، این عدد به طور جزئی بزرگتر از عدد بدست آمده توسط فرمول فوق می باشد.

با داشتن این عدد به سادگی می توان این فاصله افقی را برای Leg های مختلف زوج و یا فرد محاسبه نمود. بعنوان مثال برای Leg4 این عدد در عدد 2 ضرب می شود، و برای Leg3 این عدد در عدد 1.5  ضرب می گردد.

تعیین این فاصله با توجه به متغیر های ذیل متفاوت می باشد:

– ضخامت لوله

– زاویه پروب

– ابعاد پروب و کفشک آن

با توجه به اینکه شناسایی عیوب موجود در سطح جوش و یا ریشه جوش مد نظر باشد، از Leg های زوج و یا Leg های فرد استفاده می گردد. اگر شناسایی عیوب ریشه جوش مد نظر باشد، از Leg های 1، 3، 5 و … استفاده می گردد، و اگر شناسایی عیوب سطح جوش مد نظر باشد، از Leg های 2، 4، 6 و … استفاده می شود.

پس از اینکه اپراتور نحوه چیدمان، و Leg موردنظر را تعیین نمود، تلاش خود را بکار می بندد، تا پروب هایی که رو به روی هم می بایست قرار گیرند را آنقدر جابجا نماید، تا دقیقا رو به روی هم قرار گیرند، و سیگنال کوپلینگ حاصل از ارتباط بین پروب ها را به ماکزیمم حالت خود برساند.

سپس عیب مصنوعی مورد نظر را که می تواند یک شیار N5 ، و یا یک سوراخ راه بدر باشد، جلوی تک تک پروب ها آورده شده، و با جابجا نمودن پروب در محدوده محاسبه شده با فرمول P_S، سیگنال حاصل از عیب مصنوعی را به ماکزیمم حالت خود می رساند. این امر زمانی انجام می گیرد که درست مرکز پرتو صوتی به لبه عیب مصنوعی برخورد نماید.

این کار برای تک تک پروبها به طور مجزا انجام می پذیرد.

 تنظیمات سخت افزاری برای پروب های نرمال و T/R

برای شناسایی عیب Lamination در محدوده دو طرف درز جوش، از پروب های نرمال معمولی و یا نرمال T/R استفاده می گردد. در ضخامت های زیر 15 میلیمتر، معمولا از پروب های نرمال T/R استفاده می گردد، و برای ضخامت های بالاتر از 15 میلیمتر معمولا از پروب های نرمال معمولی استفاده می گردد.

تنظیمات سخت افزاری اینگونه پروبها بسیار ساده بوده، و تنها کافیست کریستال پروب در محدوده موردنظر در کنار جوش قرار گیرد.

این کار برای تک تک پروبها به طور مجزا انجام می پذیرد.