لوله درز مستقیم ERW، سیستم التراسونیک بازرسی و کنترل کیفیت

در فرآیند تولید لوله ها و مقاطع فلزی به روش ERW، ابتدا ورق فلزی به‌صورت کویل وارد خط تولید می‌شود و با عبور از بین غلطک های افقی و عمودی به تدریج شکل گرفته، به شکل لوله یا هر یک از مقاطع مربع و مستطیل فلزی درآمده و دو لبه آن به هم نزدیک می‌شود.

سپس بدون بکارگیری هیچگونه مواد خارجی و تنها با عبور جریان الکتریکی با فرکانس بالا از دو لبه فلز، لبه ها داغ شده، به حالت خمیری درآمده، و با فشار توسط غلطک های Squeeze، داخل یکدیگر جوش داده می شود.

پس از عبور از غلطک های ویژه سایزینگ و تنظیم نهایی ابعاد به وسیله دستگاه برش اتوماتیک در طول های مورد نظر بریده      می شود و در ادامه با عبور از فرآیندهای تکمیلی و انجام آزمایشات و بازرسی های نهایی به صورت خودکار بسته بندی می شود .

جوشکاری‌های مربوط به این لوله‌ها انواع و اقسام مختلفی دارد. به‌عنوان ‌مثال بسته به ابعاد ورق و جنس آن می‌توان از جوشکاری‌های با فرکانس بالا (در حدود ۴۵۰کیلوهرتز) یا پایین (در حدود ۴۰۰ هرتز) استفاده نمود. جوشکاری‌های فرکانس بالا خود به دودسته القایی و رسانشی تقسیم می‌شوند.

با توجه به این‌که این لوله ها در مصارف انتقال آب، گاز و نفت استفاده شده و هادی سیال است، نباید اغتشاش خارجی به جریان سیال وارد شود، و از طرفی به منظور پوشش آن از سطح خارج و حفظ ظاهر لوله، گرده جوش سطح خارج و داخل  لوله تراشیده می‌شود تا سطح مقطع داخلی لوله به‌صورت یکدست و دایروی باشد.

با این روش تولید می توان انواع لوله ها از سایز 1/4″ تا 24″ ،  وانواع مقاطع فلزی مربع یا مستطیل شکل را تولید نمود.

تست جوش این محصولات عموما با روش التراسونیک اتوماتیک به صورت آنلاین بر روی خط تولید و آفلاین پس از انجام مراحل سایزینگ و هیدروتست، انجام می پذیرد.

استانداردهای بین المللی در تست جوش این محصولات شناسایی عیوب طول را الزام نموده اند.

برای تست این نوع محصولات به روش التراسونیک، نیاز به یک سیستم مکانیکال ویژه می باشد که قابلیت هلدینگ، جابجایی و تنظیم حداقل چهار پروب به طور مجزا را داشته باشد.

پروب ها در کنار درز جوش طوری قرار می گیرند که موج صوتی تولید شده توسط آنها عمود بر محور طولی درز جوش و عیوب موازی درزجوش گردند، تا از این طریق قادر به شناسایی عیوب طولی درز جوش مطابق بند استاندارد شوند.

پروب ها در دو جهت مخالف هم در دوطرف درز جوش قرار خواهند گرفت به طوری که یک جفت پروب آن روبه روی هم قرار گرفته و برای شناسایی عیوب سطحی جوش استفاده می گردد و یک جفت پروب آن نیز روبه روی هم و برای شناسایی عیوب ریشه جوش استفاده می گردد.

نمای جانبی پروب ها نسبت به درز جوش در تست مقاطع فلزی و لوله های جوشکاری شده به روش ERW

این دستگاه، شامل سه بخش اصلی به شرح ذیل می باشد:

– مکانیکال

– تجهیزات تامین

– کوپلنت

– الکترونیک

– نرم افزار

– پنل اپراتوری

– پروب ها

– برق و پی ال سی

مکانیکال دستگاه مجهز به یک یا دو ستون در مجاورت هد اصلی می باشد که یک شاسی بر روی آن نصب بوده که هد دستگاه و ریل های ویژه بالا و پایین کننده هد دستگاه بر روی آن سوار می گردد.

هد دستگاه می بایست طوری قرار گیرد که خط تقارن آن از درز جوش مورد تست بگذرد. تمامی قطعات فلزی مورد استفاده در ساخت این هد می بایست ضد زنگ باشند تا در اثر بخار آب صابون و کوپلنت دچار زنگ زدگی نگردند.

این هد توسط گایدهایی که بر روی آن سوار شده است، و موتور DC قابل حرکت در جهت عمودی می باشد، که متناسب با قطر لوله طوری تنظیم گردد، که مرکز لوله در مرکز هد قرار گیرد.

در هنگام حرکت لوله بر روی خط تولید یا خط انتقال، لوله دچار نوسانات و تکانهای می گردد، که مانع از قرارگیری مناسب پروبها بر روی سطح آن می گردد.

لذا نیاز سیستم تعلیقی ( Probe Suspension ) برای پروبها در نظر گرفته شده است، که این سیستم تعلیق متشکل از یک بازوی مکانیکی می باشد، که توسط یک سیلندر و پیستون دارای حرکت بالا و پایین می باشد. جهت اعمال فشار یکنواخت به همه پروبها و بازی پروبها به همراه نوسانات لوله، پایین آمدن پروبها توسط فنرهای خاصی انجام   می پذیرد، که این فنرها دارای ضریب کششی می باشند که نیروی لازم جهت قرارگیری مناسب پروبها بر روی لوله را تامین نمایند. بلند شدن پروبها از روی ورق توسط باد انجام  می پذیرد.

این مکانیزم ها، موجب می گردند، پروب ها بر روی سطح لوله حالت کاملا شناور داشته باشند، و حتی پستی و بلندی های روی بدنه لوله را دنبال نمایند.

نکته بسیار حائز اهمیت در این مکانیزم این است که زمانی که پروبها در هر حالتی روی بدنه لوله قرار گیرند، موج صوتی همیشه با یک زاویه مشخص ( که در اینجا 45 درجه می باشد) وارد لوله می گردد. این در حالیست که در سیستم واتر جت بدلیل فاصله گپ که بین لوله و پروب وجود دارد، و از طرفی ثابت بودن پروب در مکان خود، وجود پستی و بلندی در بدنه لوله و کم و زیاد شدن گپ بین لوله و پروب، که از عدم راستایی لوله ناشی می گردد، موجب تغییر زاویه پروب و موقعیت سیگنال دریافتی در صفحه A-Scan می گردد.

هر چهار سیستم تعلیق بر روی ریل هایی سوار شده و هریک از آنها می بایست بوسیله Ball Screw مخصوص به خود، بصورت دقیق و بدون لرزش به سمت جلو و عقب حرکت کند. این Ball Screw ها باید مجهز به یک دسته هندلینگ چرخان جهت چرخاندن آن توسط اپراتور باشند.

ثابت بودن موقعیت درزجوش نسبت به پروب ها نکته بسیار مهمی می باشد، که می بایست رعایت گردد.

در این سیستم ها از یک منبع تولید پرتو نور لیزر استفاده می گردد، که تولید یک پرتو نور نقطه ای در مرکز جوش  می نماید و توسط اپراتور قابل مشاهده می باشد.

اپراتور با مشاهده این پرتو لیزر و توسط موتور DC که به هد دستگاه متصل گردیده است، قادر خواهد بود هد را در جهت موردنظر حرکت داده  و لیزر را در وسط درزجوش تنظیم نماید.

با توجه به نوع پروب مورد استفاده و ابعاد آن در تست این گونه محصولات، هوزینگ های ویژه ای برای نگه داشتن پروب طراحی نموده است، که به سیستم تعلیق پروبها متصل گردیده و پروبها در داخل آن توسط پین و یا پیچ بسته می شوند.

• سیستم تامین کوپلنت

در این سیستم ها به منظور تامین کوپلنت و جلوگیری از زنگ زدگی لوله ها پس از تست، از آب صابون به عنوان کوپلنت دستگاه استفاده می گردد، که با کمک یک شیر کنترل دبی، دبی ورودی آب صابون را با توجه به تعداد پروب ها و سرعت تست، بوسیله آن می توان تنظیم نمود.

• سیستم فیلتراسیون کوپلنت

در مسیر حرکت آب صابون، برخی از آلودگی ها و ذرات خارجی مانند زنگار روی ورق با کوپلنت مخلوط می گردند که در صورت عدم جداسازی آنها از کوپلنت، موجب انسداد مسیرهای کوپلنت و در نتیجه کمبود کوپلنت مورد نیاز پروبها می گردد. در نتیجه سیستم می بایست مجهز به سیستم فیلتراسیونی در قسمت ورودی به دستگاه آلتراسونیک  می باشد که از ورود اینگونه موارد خارجی به مسیر کوپلنت جلوگیری می نماید.

• شیر قطع و وصل کوپلنت

یک شیر برقی بر روی هد این دستگاه ها نصب گردیده و امکان قطع و وصل کوپلنت به صورت برقی را خواهد داد. بدین منظور یک سلکتور جهت قطع و وصل کوپلنت در اختیار اپراتور قرار داده می شود که امکان تحریک این شیر برقی و در نتیجه قطع و وصل کوپلنت را به اپراتور می دهد.

• سینی جمع آوری کوپلنت مصرفی

جهت جلوگیری از به هدر رفتن کوپلنت مصرفی در حین تست و جلوگیری از پخش شدن کوپلنت در محیط اطراف دستگاه، که موجب بوجود آمدن صحنه نامطلوب در محیط کار می گردد، یک سینی متناسب با ابعاد شاسی دستگاه در زیر هد دستگاه تعبیه می گردد، تا کوپلنتی که به قسمت زیر دستگاه ریخته می شود جمع آوری شده و دوباره به مسیر آب صابون خط تولید بازگردد.

با توجه به الزام استانداردها و نیاز اپراتورها و بازرسین، دستگاه تست می بایست مجهز به سه سیستم اخطار نوری، صوتی و مارکر باشد.

یک سیستم پاشش رنگ اتوماتیک شامل یک اسپری رنگ،  شاسی قابل تنظیم و شیرهای پنوماتیکی به منظور مارک نمودن    منطقه ای که توسط دستگاه عیب شناسایی گردیده است استفاده می گردد.

سیستم آلتراسونیک تست این لوله ها می بایست مجهز به نرم افزاری باشد که قابلیت انجام نمایش 4 تا 12 کانال به همراه استریپ چارت هر یک را دارا باشد. تمامی کانال ها می بایست مجهز به حداقل دو گیت مجزا برای عیب یابی و مانیتورینگ کوپلینگ بوده، و کاربر قادر به تنظیم آستانه پذیرش توسط آنها باشد.

هر کانال می بایست دارای یک صفحه A-Scan و یک Strip Chart مجزا باشد، که اطلاعات دریافتی توسط هر پروب بطور جداگانه در آنها ثبت می گردد.

کارت الکترونیک اینگونه سیستم ها، معمولا دارای بردهای الکترونیک چند لایه می باشد که قابلیت کارکرد چند کانال مجزا را دارا می باشد. و هر کانال دارای دو قسمت فرستنده و گیرنده مجزا می باشد.

سیستم فرستنده یا پالسر این دستگاه ها دارای قابلیت تولید پالس های الکتریکی سوزنی منفی از 1 تا 400 ولت می باشد که توسط اپراتور قابل تغییر می باشد.

کارت الکترونیک دستگاه به گونه ای طراحی گردیده است، که دارای سیستم های فیلتراسیون ویژه ای هستند، که تاثیر عوامل ایجاد نویزهای الکتریکی مانند الکترو موتورها و یا دستگاههای جوش و نظیر آنها که در مجاورت دستگاه قرار گرفته اند به حداقل برسد و بدین ترتیب نسبت سیگنال به نویز قابل قبولی حاصل گردد.

در این سیستم ها جهت کنترل حرکات هد و پروب، هندلینگ لوله، قطع و وصل کوپلنت و ثبت نتایج تست از سیستم کنترل PLC استفاده می گردد.

با توجه به شکل هندسی و ساختار جوش لوله های تولید شده با روش ERW، در این سیستم ها از پروب های زاویه ای 45 درجه 4 تا 5 مگاهرتز برای تست جوش، و از پروب های T/R با زاویه سقف نسبتا بالا به دلیل ضخامت پایین اینگونه لوله ها، جهت تست تورق استفاده می گردد.