جدیدبازرسی التراسونیک ترک به کمک خطوط لوله می آید!
مقدمه
فناوری التراسونیک از امواج صوتی برای تشخیص ترک ها و سایر نقایص خطوط لوله استفاده می کند. نشت سیال از محل این ترک ها، می تواند منجر به از بین رفتن بخش زیادی از محصول در صنایع نفت و گاز و انفجارهای احتمالی شود. در این مقاله خواهیم دید که چگونه با استفاده از بازرسی التراسونیک می توان این ترک ها را شناسایی کرد ...
خطوط لوله نقش مهمی در انتقال مایعات و گازها در مسافت های طولانی دارند. صنایع تولید مواد غذایی، آب و فاضلاب و حتی صنعت داروسازی به سیستم های لوله کشی به عنوان بخشی جدایی ناپذیر از فرآیند تولیدشان تکیه می کنند.
اما شاید هیچ صنعت دیگری بیش از صنعت نفت و گاز به شبکه های لوله کشی متکی نباشد. ایالات متحده به تنهایی بیش از 2.4 میلیون مایل خط لوله انرژی دارد و می توان گفت که این کشور مالک بزرگترین شبکۀ لوله کشی در جهان است.
با این حال، بیشتر این خطوط لوله زیر زمین دفن شده اند، بنابراین ممکن است به دلیل عدم توجه و کنترل کافی، گزینه اصلی خرابی و خوردگی باشند. نقص های مربوط به خوردگی مانند ترک ها می توانند منجر به خرابی های زیادی از جمله نشت و کاهش یکپارچگی سازه شوند و در موارد شدید، ترک ها نیز می توانند انفجارهایی فاجعه بار به ارمغان بیاورند.
روش های مختلفی برای تشخیص ترک های ناشی از خوردگی در خطوط لوله وجود دارد. اما به عقیدۀ بسیاری از صنعتگران، روش آزمون التراسونیک کارآمدترین روش است.
از این رو، این فناوری باید بخشی جدایی ناپذیر از فرایندهای کنترل کیفیت صاحبان صنایع را تشکیل دهد. در این مقاله، سعی داریم نگاهی عمیق تر به فناوری التراسونیک بیندازیم و نقش آن را در جلوگیری از خرابی خطوط لوله شرح دهیم.
منظور از تکنولوژی التراسونیک چیست؟
از واژۀ التراسونیک (Ultrasonic) برای توصیف امواج صوتی استفاده می شود که دارای فرکانس هایی بالاتر از حد شنوایی انسان هستند. از این امواج صوتی برای تولید داده هایی استفاده می شود که قابلیت تجزیه و تحلیل داشته و اپراتور می تواند از نگرش حاصل از این امواج، برای تصمیم گیری آگاهانه تر استفاده کند.
هنگامی که امواج از محیط های مختلف (مایعات، جامدات، گازها) عبور می کنند، با برخورد به مرزهای مختلف (مانند نقص ها و ترک ها) بخش هایی از آن ها به گیرنده منعکس می شوند. این اصل اساسی، پایه ای برای تشخیص عیب التراسونیک (Ultrasonic Flaw Detection) یا به اختصار UFD است.
یک واحد آزمایش التراسونیک متشکل از یک پالسر/گیرنده، مبدل التراسونیک و یک دستگاه نمایشگر است. پالسر/گیرنده ابزاری الکترونیکی است که قادر به تولید پالس های الکتریکی فشار قوی است. ولتاژ حاصل از پالس، به مبدل نیرو می دهد تا انرژی موج فراصوت با فرکانس بالا را تولید کند. صدای تولید شده توسط مبدل پخش می شود و برخی از امواج هنگام برخورد با مرز یا ناهنجاری (مانند ترک) به گیرنده بازتاب می شوند. سپس موج صوتی منعکس شده توسط مبدل به سیگنال الکتریکی تبدیل شده و روی صفحه نمایش نشان داده می شود.
علاوه بر عیوب، تست UT می تواند اطلاعات مهم دیگری مانند اندازه، جهت، ضخامت و سایر ویژگی های مهم عیب را نیز نشان دهد.
چگونه تست التراسونیک به بازرسی و شناسایی ترک کمک می کند؟
آزمون التراسونیک ترک در خطوط لوله، با استفاده از دو روش اصلی انجام می شود:
- تست پرتوی مستقیم (Straight Beam Testing)
- تست پرتوی زاویه ای (Angle Beam Testing)
تست پرتوی مستقیم
از این روش برای شناسایی ترک ها یا نقص های دیگری که به موازات سطح جسم قرار دارند، استفاده می شود. شناسایی حفرات و مکان های متخلخل درون جسم نیز با استفاده از این روش امکان پذیر است.
آزمایش پرتوی مستقیم بر این اصل عمل می کند که انرژی صوتی تا زمانی که با مرزی مانند ترک برخورد نکند، به انتشار ادامه خواهد داد. طی این روش، اپراتور مبدل را به قطعه آزمایش متصل می کند و امواج فراصوت را از طریق ساختار ارسال می کند. سپس اپراتور پژواک هایی را که از دیوارۀ پشتی لوله برگشت می خورند از آن هایی که از دیوارۀ جلویی می آیند، شناسایی و مرتب می کند. هرگونه پژواک سیگنال قابل توجهی که قبل از دیواره پشتی برسد، نشان می دهد که ترک یا انقطاع قابل توجهی در محل آزمایش وجود دارد.
تست پرتوی زاویه ای
همان طور که از نام این روش پیداست، برای تعیین ترک ها و ناپیوستگی هایی که نسبت به محور طولی خط لوله، اُریب یا کج هستند استفاده می شود. این روش نسبت حالت پرتوی مستقیم کارآمدتر است، زیرا نقایصی که موازی سطح نیستند، معمولاً به دلیل جهت گیری نسبت به موج صوتی، با آزمایش پرتوی مستقیم قابل تشخیص نیستند.
چنین شکاف ها و نقص های زاویه داری، به دلیل وجود تنش های نامناسب معمولاً در جوش ها و تولید اجزای فلزی ایجاد می شوند. طی این تکنیک، یک مبدل پرتوی زاویه ای را با شیب و جهت مناسب به داخل خط لوله می فرستد.
5
دقیــقه مطالعه
افزایش ایمنی در بازرسی با فناوری درون خطی التراسونیک (ILI)
امروزه صنعتگران به این درک رسیده اند که آزمون فشار خطرات زیادی را برای خط لوله،...
بازرسی التراسونیک ترک چه مزایایی دارد؟
در صنعت نفت و گاز، جایی که خرابی های خط لوله می توانند باعث وقایع فاجعه بار شوند، تست UT ترک به موقع و موثر، می تواند مرز بین مرگ و زندگی باشد! همچنین شناسایی و پیشگیری از نشت، می تواند سبب جلوگیری از ضررهای میلیون دلاری شود.
شاید مزیت اصلی بازرسی های التراسونیک، سرعت و تطبیق پذیری آن با سایر روش های بازرسی است. برخی از مزایای دیگر بازرسی های التراسونیک عبارتند از:
- حساسیت به ناپیوستگی های سطحی و زیرسطحی که اجازه می دهد بازرسی ابتدا عیوب مهم تر را تشخیص دهد.
- عمق نفوذ امواج فراصوتی از سایر روش های غیر مخرب (مانند بازرسی شار مغناطیسی) بسیار بالاتر است.
- برخی از تکنیک های آزمایش التراسونیک فقط به دسترسی یک طرفه نیاز دارند. لذا این روش را برای خطوط لوله ای که دسترسی به طرف دیگر آنها دشوار است، ایده آل می کند.
- در این روش، نیاز به مراحل زیادی برای آماده سازی قطعه نیست. بنابراین، واحدهای آزمایش التراسونیک می توانند به سرعت مستقر و اجرایی شوند.
- تجهیزات تست UT نتایجی با سرعتی بالا ارائه می دهند.
- سایر اطلاعات حیاتی مانند ضخامت، ابعاد، شکل و غیره را نیز می توان به دست آورد.
- از سیستم های تصویربرداری خودکار می توان برای تولید تصاویر بصری دقیق از نقایص خطوط لوله استفاده کرد.
تست UT ترک چه محدودیت هایی دارد؟
گفتیم که بازرسی التراسونیک در تشخیص زودرس ترک خوردگی و نقایص ساختاری دیگر موثر است. اما درک مالکان دارایی های صنعتی از محدودیت های این فناوری برای اطمینان از به دست آوردن بهترین نتیجه، ضروری است.
برخی از محدودیت های معمول آزمایش التراسونیک عبارتند از:
- خط لوله باید برای انتقال امواج صوتی فراصوت، کاملا قابل دسترسی باشد.
- این تکنیک به مهارت و آموزش بیشتری نسبت به سایر روش های آزمایش نیاز دارد.
- بازرسی موادی که ناهموار، بسیار ریز یا بسیار نازک هستند، دشوار است و ممکن است نتایج اشتباهی داشته باشد.
- تجهیزات آزمایش نیاز به کالیبراسیون مکرر مطابق با استانداردهای مناسب مرجع دارند.
- به دلیل انتقال صدا یا نسبت زیاد سیگنال به نویز، بازرسی از لوله های چدنی (یا لوله های ساخته شده از مواد خشن دیگر) ممکن است دشوار باشد.
- برای اطمینان از ضبط شدن تمام نقایص لوله، باید از روش مناسب (آزمایش پرتوی مستقیم یا زاویه ای) استفاده شود.
جمع بندی
مزایای آزمایش التراسونیک آن را به یک برنامه ضروری در سیستم مدیریت کیفیت شبکه های لوله کشی تبدیل می کند. این فناوری می تواند ترک های موجود را تشخیص دهد و حتی می تواند مراحل شروع اولیۀ تشکیل نقص را تشخیص دهد. این ویژگی ها به صاحبان دارایی این امکان را می دهد تا اقدامات پیشگیرانۀ فوری برای کاهش اثرات خرابی خط لوله انجام دهند. با این حال، مانند هر روش آزمایش، درک محدودیت های این فناوری برای تضمین صحت نتایج آزمایش و اثربخشی استراتژی های اصلاحی، ضروری است.
منابع
دیدگاه کاربران