فهرست مطالب:
بروز‌رسانی‌شده در فروردین 6, 1401
تست نشرصوتی ( اکوستیک امیشن ) یک روش نوین و پیشرفته در زمینه تستهای غیر مخرب است. این روش در محدوده گستردهای از کاربردهای قابل استفاده NDT نظیر بازرسی مخازن تحت فشار فلزی، سیستمهای لوله کشی، راکتورها و غیره گسترش یافته است و از این روش میتوان برای تشخیص و موقعیت یابی عیوب مختلف در سازه های تحت بار و اجزای آنها استفاده کرد .
تست اکوستیک امیشن یک تکنیک غیر فعال است که پالسهای فراصوتی منتشر شده به وسیله منابع مختلف درون ماده را در لحظه وقوع آن تحلیل میکند و تفاوت اصلی آن با روشهایی مانند التراسونیک یا پرتونگاری نیز همین مطلب است. در حالی که در این دو روش برای به دست آوردن اطلاعات راجع به قطعه مورد نظر نیاز به اعمال انرژی خارجی است، در روش اکوستیک امیشن انرژی آزاد شده از ماده مورد نظر مرجعی برای کار بازرسی است . ابداع این روش به آقای Joseph Kaiser که در سال 1950 در انیستیتو متالورژی دانشگاه فنی مونیخ رسالهای تحت عنوان «بررسی رخداد موج صوتی در تستهای کششی» ارئه نمودند، نسبت داده شده است. به سبب این رساله و تحقیقات مستمر بعدی تا زمان فوت وی در سال 1958، دانشگاه فنی مونیخ به این تکنولوژی دست یافت. ادامه تحقیقات توسط مراکز مختلف در طول سالهای بعد منجر به توسعه تجاری و صنعتی این روش شده است.
تعریف:
تخلیه سریع انرژی از یک منبع متمرکز در درون جسم باعث ایجاد امواج الاستیک گذرا و انتشار آنها در ماده میشود. این پدیده را اکوستیک امیشن مینامند. این امواج در ماده سیر میکنند و به سطح آن میرسند. تست غیر مخرب به روش اکوستیک امیشن شامل دریافت این امواج و تحلیل آنها به منظور برقراری ارتباط بین امواج دریافت شده و تغییرات ایجاد شده بر روی منبع است. با توجه به انتشار امواج از منبع تا سطح ماده، میتوان آنها را توسط سنسورهایی ثبت کرد و از این طریق اطلاعاتی در مورد وجود و محل منبع انتشار امواج به دست آورد .
این امواج میتوانند فرکانسهایی تا چند MHz داشته باشند. برای شنیدن صدای مواد و شکست سازه ها از سنسورهای التراسونیک در محدوده kHz 20 تا MHz 1 استفاده میشود و فرکانسهای متداول در این روش در محدوده kHz 300 – 150 هستند .
کاربرد این روش تنها به بازرسی غیر مخرب قطعات، تجهیزات و سیستمهای مختلف محدود نمیشود و علاوه بر آن میتوان از آن برای تخمین عمر قطعات و تجهیزات بهره گرفت. همچنین از این روش میتوان برای آشکار سازی و مکان یابی تخلیه های جزئی ولتاژ در مبدلهای بزرگ، تحقیق و بررسی خصوصیات و مشخصات مواد، زمین شناسی و تحقیق میکرو ارتعاش ها استفاده کرد
اصول بازرسی به وسیله تست اکوستیک امیشن
نیروهای اعمال شده به قطعه باعث تحریک آن و ایجاد تنشهای مختلفی میشود. این تنشها باعث ایجاد منابعی میشود که امواج فراصوتی صادر میکنند. به حوادث فیزیکی که منجر به تولید اکوستیک امیشن شود اتفاق یا حادثه اکوستیک امیشن گفته میشود . به عنوان مثال میتوان به شکل گیری ترک اشاره کرد. امواج تولید شده در تمام جهات بدون توقف منتشر میشوند
انتشار این امواج تا سطح قطعه یعنی جایی که سنسورها نصب شده اند ادامه مییابد و به وسیله سنسورها ثبت شده و به سیگنالهای الکتریکی تبدیل میشود. به وقوع پیوستن اکوستیک امیشن و در نتیجه تولید سیگنالهای اکوستیک امیشن است را فعالیت اکوستیک امیشن مینامند. سیستم اکوستیک امیشن این سیگنالها را پردازش میکند و آنها را به بستههای اطلاعاتی تبدیل میکند. در نهایت اطلاعات آماری نظیر مشخصات و موقعیت منابع، محاسبه شده و به صورت نمودارهای گرافیکی و عددی نمایش داده میشود تا مورد تفسیر قرار گیرند.
میتوان این عملیات را طی یک سلسله فعالیت که زنجیره فرآیند نام دارد به صورت زیر بیان نمود
1- قطعه آزمون : در اثر بارگذاری های موجود، تنشهای مکانیکی در آن شکل گرفته است .
2- مکانیزم منبع : باعث آزاد سازی انرژی الاستیک به صورت امواج میشود .
3- انتشار موج : امواج از منبع تا سنسورهای نصب شده منتشر میشوند .
4- سنسورها : موج مکانیکی را دریافت کرده و به سیگنال الکتریکی اکوستیک امیشن تبدیل میکنند .
5- کسب داده ها : سیگنالهای الکتریکی به یک مجموعه داده الکترونیکی تبدیل میشوند .
6- نمایش داده ها : اطلاعات به دست آمده ثبت میشود و بر روی دیاگرامهایی نشان داده میشود .
7- ارزیابی نمایشگر : دیاگرامهای موجود مورد بررسی و تفسیر قرار میگیرند .
تفاوت با روشهای دیگر :
تفاوت اکوستیک امیشن از بیشتر روشهای دیگر NDT در دو رابطه کلیدی بیان می شود :
اول ، سیگنال اصلی آن در خود مواد وجود دارد نه منبع خارجی
دوم : ردیابی های حرکت نشر صوتی در حالیکه بیشتر روشهای دیگر ناپیوستگی های هندسی موجود را ردیابی می کنند .
درتست محصول ، بازرسی AE برای چک کردن وکنترل جوشها ، اتصالات لحیمی ، عملیات فرم دهی…, استفاده می شود در حالت کلی بازرسی AE هنگامیکه فرآیند تنشهای ماده و تولیدات دائمی عیب وجود داشته باشد می تواند مطرح باشد.
تست های آکوستیک امیشن( AE) هم روی تجهیزات جدید و هم روی تجهیزات در حال سرویس انجام می شود . نوع کاربردها شامل ردیابی ترک ، خوردگی ، عیوب جوش و تردی ماده است .
تکنیکهای AE اغلب با ارزش هستند برای :
1 – در مانیتورینگ فرآیند جوش
2 – ردیابی ابزار تماسی و ابزار فرسایشی در جریان ماشینکاری اتوماتیک
3 – ردیابی سایش و خسارت روغنکاری در تجهیزات دوار
4 – ردیابی لقی قطعات و لقی ذرات
5 – ردیابی و مانیتورینگ نشت و حفره
6 – مانیتورینگ واکنشهای شیمیائی ، شامل فرآیندهای خوردگی ، تبدیل مایع به جامد و تبدیل فاز .
انواع سیگنالهای اکوستیک امیشن
سیگنال اکوستیک امیشن، سیگنال الکتریکی است که با دریافت موج توسط سنسور تولید شده است. این امواج که توسط سنسورها ثبت شده و به صورت سیگنالهای الکتریکی وارد سیستم اکوستیک امیشن میشوند، به دو دسته تقسیم میشوند. دسته اول مربوط به اتفاقات اکوستیک امیشن است که برای انجام آزمون ضروری بوده و حاوی اطلاعات مفیدی از حوادث درون قطعه است. دسته دوم شامل تمامی امواج ناخواستهای که نه تنها حاوی اطلاعات مفید نیستند بلکه وجود آنها انجام صحیح آزمون را تحت تاثیر قرار میدهد. این امواج را اصطلاحاً نویز مینامند. سیگنالهای دریافت شده به دو نوع زود گذر و نوع پیوسته تقسیم میشوند.
· سیگنال زودگذر
این نوع از سیگنالها که سیگنال انفجاری نیز نامیده میشوند به صورت یک سیگنال مستقل که از یک واقعه اکوستیک امیشن مستقل به وجود میآید مشاهده میشود. انفجار، پالس یا بسته موج کوتاهی است و گاهی اوقات ممکن است در زمینهای از سیگنالهای پیوسته و یا نویزها باشد، ولی نقاط شروع و پایان به وضوح از نویزها مشخص میشود. هنگامی که یک انفجار به وسیله سیستم اکوستیک امیشن شناسایی میشود اصطلاحاً میگویند که یک ضربه وارد شده است.
· سیگنال پیوسته
چنانچه نرخ وقوع زیاد باشد سیگنالهای انفجاری مستقل با یکدیگر ترکیب شده و به صورت پیوسته در میآیند. سیگنالهای پیوسته شامل دامنهها و فرکانسهای گوناگونی هستند که پایان نمییابند.
سنسور
برای اندازه گیری سیگنالهای اکوستیک امیشن از سنسورهای حاوی بلور پیزو الکتریک استفاده میشود. ورود امواج به سنسور باعث مرتعش شدن بلور میشود و در اثر این ارتعاش، ولتاژی نوسان کننده از سنسور خارج می شود. فرکانس ولتاژ خروجی با فرکانس موج برابر است و اگر ورودی سنسور دو برابر شود، خروجی نیز دو برابر خواهد شد. شماتیکی از سنسور نشان داده شده است .
هنگام تست مخازن فلزی و به طور کلی اجزای فلزی، فرکانسهایی در محدوده kHz 300 -100 مورد استفاده هستند. سنسورهای مورد استفاده برای این محدوده دارای فرکانس تشدیدی در حدود kHz 150 هستند و این محدوده را با حساسیتی در حدود dB 6 پوشش میدهند. فرکانس تشدید به طور غیر مستقیم محدوده فضایی و فاصله سنسورها را تعیین میکند، چرا که فرکانسهای بالا سریعتر تضعیف میشوند و فاصله شناسایی کوچکتری دارند .
مزایا و محدودیتها
· مزایا
1. اساساً یک روش متمرکز و موضعی نیست و لزوماً نباید نزدیک منبع انتشار باشد. درمقایسه با روشهای دیگر حجم بالاتری را بررسی میکند و اغلب قادر به شناسایی عیوب در فواصل بیش از چندین متر تا سنسور است .
2. در مقایسه با بیشتر روشهای NDT در تست اکوستیک امیشن ناپیوستگی خودش راه انداز انرژی است و قطعه خودش سیگنال ایجاد میکند .
3. قادر به شناسایی عیوب بسیار ریز است و میتواند عیوب مختلفی را با ابعاد µm 1 شناسایی کند .
4. این روش قادر است یک سازه کامل را در شرایط عملیاتی آن ارزیابی کند و بازرسی درست در زمان رشد یک عیب و بلادرنگ انجام میشود. به همین دلیل میتوان از این روش برای مانیتورینگ پیوسته تجهیزات در زمان سرویس دهی استفاده کرد .
5. بازرسی با سرعت بالایی انجام شده و نتایج ذخیره میشود. میتوان این نتایج را در بازرسیهای بعدی ارزیابی نمود .
6. در این روش قابلیت بازرسی از راه دور قطعات و سیستمها وجود دارد و میتوان دادهها را به صورت کنترل از راه دور انتقا داد.
7.تست اکوستیک امیشن یک روش دینامیک است و حرکتها را شناسایی میکند در صورتی که سایر روشهای غیر مخرب ناپیوستگیهای هندسی را شناسایی میکنند .
8. تست اکوستیک امیشن میتواند در تمامی مراحل بازرسی که شامل تست قبل از سرویس دهی و حین سرویس دهی است انجام شود .
9. این روش نسبت به هندسه قطعات مورد تست حساسیت کمی دارد .
10. نسبت عملکرد به هزینه در اکوستیک امیشن مناسب است .
11. قادر به تست مشخصات و خصوصیات مواد است .
12. تست اکوستیک امیشن قادر به بازرسی سطوح غیر قابل دسترس برای روشهای دیگر غیر مخرب است. از اینرو روش مناسبی برای بازرسی مواردی همچون سیستمهای لوله کشی دور از ساحل و یا صنایع خطرناکی مانند صنایع هستهای است .
13. در مورد تجهیزاتی نظیر مخازن بزرگ و در مواردی که دلیلی برای بازرسی داخلی وجود ندارد، میتوان بدون باز کردن تجهیزات از این روش برای شناسایی و موقعیت یابی عیوبی مانند نشتی و خوردگی استفاده کرد .
محدودیتها
1. عیوبی که نه رشد میکنند و نه حرکت میکنند، اکوستیک امیشن تولید نمیکنند و بنابراین نمیتوان آنها را شناسایی نمود .
1. اکوستیک امیشن یک اتفاق منحصر به فرد است و در بارگذاری مشابه تکرار پذیر نمیباشد .
2. سازه تحت تست امواج منتشر شده را تضعیف میکند. از این جهت برای اطمینان از نتایج بازرسی باید سنسورها در فواصل مناسبی نصب شوند .
3. سیگنالهای شناسایی شده انرژی پایینی دارند که برای شناسایی آنها به تجهیزات الکترونیکی پیچیده و نسبتاً گران قیمتی نیاز است .
4. اکوستیک امیشن میتواند در معرض نویزهای خارجی قرار بگیرد به طوری که نویز پس زمینه گاهی اوقات به سختی از سیگنالها تفکیک میشود .
5. تست اکوستیک امیشن در مورد نویزهایی که از آستانه شناسایی فراتر میروند حساس است و آنها را نیز مانند سیگنالهای مفید اکوستیک پردازش میکند. در این صورت آستانه شناسایی باید افزایش یابد که آن هم به فاصله کمتر بین سنسورها و در نتیجه استفاده از سنسورها و کانالهای بیشتر منتهی میشود. در بالاتر از یک سطح نویز معین تست کارامدی خوبی ندارد .
6. ملاک و معیاری برای ارزیابی به شکل دادههای متداول و موجود، در دردسترس نیست و دستهبندی و سنجش نتایج اکوستیک امیشن به شدت به دانش و تجربه عرضه کننده خدمات بستگی دارد.
منبع: وب سایت مهندس حرفه ای
