Pengujian ultrasonik pada sambungan las, metode dan teknologi pengujian

2024 Pengarang: Howard Calhoun | [email protected]. Terakhir diubah: 2023-12-17 10:31

Hampir tidak ada industri yang tidak melakukan pengelasan. Sebagian besar struktur logam dipasang dan saling berhubungan melalui sambungan las. Tentu saja, kualitas pekerjaan semacam ini di masa depan tidak hanya bergantung pada keandalan bangunan, struktur, mesin, atau unit apa pun yang sedang dibangun, tetapi juga pada keselamatan orang-orang yang entah bagaimana akan berinteraksi dengan struktur ini. Oleh karena itu, untuk memastikan tingkat kinerja yang tepat dari operasi tersebut, pengujian las ultrasonik digunakan, berkat itu dimungkinkan untuk mendeteksi ada atau tidak adanya berbagai cacat pada sambungan produk logam. Metode kontrol lanjutan ini akan dibahas dalam artikel kami.

Riwayat kejadian

Deteksi cacat ultrasonik seperti itu dikembangkan pada tahun 30-an. Namun, perangkat pertama yang benar-benar berfungsi hanya lahir pada tahun 1945 berkat Produk Sperry. Selama dua dekade berikutnya, teknologi kontrol terbaru memperoleh pengakuan dunia, dan jumlah produsen peralatan tersebut meningkat secara dramatis.

UltrasonikDetektor cacat, yang harga hari ini mulai dari 100.000 -130.000 rubel, awalnya berisi tabung vakum. Perangkat seperti itu besar dan berat. Mereka bekerja secara eksklusif dari sumber daya AC. Tetapi sudah di tahun 60-an, dengan munculnya sirkuit semikonduktor, detektor cacat berkurang secara signifikan dalam ukuran dan dapat beroperasi dengan baterai, yang pada akhirnya memungkinkan untuk menggunakan perangkat bahkan dalam kondisi lapangan.

Melangkah ke realitas digital

Pada tahap awal, instrumen yang dijelaskan menggunakan pemrosesan sinyal analog, karena itu, seperti banyak perangkat serupa lainnya, instrumen tersebut dapat melayang pada saat kalibrasi. Namun sudah pada tahun 1984, Panametrics meluncurkan detektor cacat digital portabel pertama yang disebut EPOCH 2002. Sejak saat itu, unit digital telah menjadi peralatan yang sangat andal, idealnya menyediakan kalibrasi dan stabilitas pengukuran yang diperlukan. Detektor cacat ultrasonik, yang harganya secara langsung tergantung pada karakteristik teknisnya dan merek pabrikannya, juga menerima fungsi pencatatan data dan kemampuan untuk mentransfer bacaan ke komputer pribadi.

Di lingkungan saat ini, semakin banyak minat pada sistem array bertahap, yang menggunakan teknologi canggih berdasarkan elemen piezoelektrik multi-elemen untuk menghasilkan sinar terarah dan membuat gambar penampang yang mirip dengan pencitraan ultrasound medis.

Sphereaplikasi

Metode kontrol ultrasonik digunakan di industri apa pun. Penggunaannya telah menunjukkan bahwa itu dapat digunakan secara efektif untuk menguji hampir semua jenis sambungan las dalam konstruksi, yang memiliki ketebalan logam dasar yang dilas lebih dari 4 milimeter. Selain itu, metode ini secara aktif digunakan untuk memeriksa sambungan pipa gas dan minyak, berbagai sistem hidrolik dan air. Dan dalam kasus seperti pemeriksaan lapisan tebal yang diperoleh dari pengelasan elektroslag, deteksi cacat ultrasonik adalah satu-satunya metode pemeriksaan yang dapat diterima.

Keputusan akhir tentang apakah suatu bagian atau lasan layak untuk digunakan dibuat berdasarkan tiga indikator dasar (kriteria) - amplitudo, koordinat, dimensi bersyarat.

Secara umum, pengujian ultrasonik adalah metode yang paling bermanfaat dalam hal pencitraan dalam proses mempelajari jahitan (detail).

Alasan permintaan

Metode pemeriksaan yang dijelaskan menggunakan ultrasound baik karena memiliki sensitivitas dan keandalan indikasi yang jauh lebih tinggi dalam proses mendeteksi cacat berupa retakan, biaya lebih rendah, dan keamanan tinggi dalam proses penggunaan dibandingkan dengan metode klasik pemeriksaan radiografi. Sampai saat ini, pengujian ultrasonik pada sambungan las digunakan pada 70-80% kasus inspeksi.

Transduser ultrasonik

TanpaPenggunaan perangkat ini untuk pengujian ultrasonik non-destruktif sama sekali tidak terpikirkan. Perangkat digunakan untuk menghasilkan eksitasi, serta menerima getaran ultrasound.

Unit berbeda dan diklasifikasikan berdasarkan:

• Cara membuat kontak dengan item tes.
• Metode penyambungan elemen piezoelektrik ke sirkuit listrik detektor cacat itu sendiri dan dislokasi elektroda relatif terhadap elemen piezoelektrik.
• Orientasi akustik relatif terhadap permukaan.
• Jumlah elemen piezo (tunggal, ganda, multi-elemen).
• Bandwidth frekuensi operasi (pita sempit - bandwidth kurang dari satu oktaf, pita lebar - bandwidth lebih dari satu oktaf).

Karakteristik cacat yang terukur

GOST mengatur segalanya di dunia teknologi dan industri. Pengujian ultrasonik (GOST 14782-86) juga tidak terkecuali dalam hal ini. Standar menetapkan bahwa cacat diukur dengan parameter berikut:

• Area cacat yang setara.
• Amplitudo sinyal gema, yang ditentukan dengan mempertimbangkan jarak ke cacat.
• Koordinat cacat pada titik pengelasan.
• Ukuran konvensional.
• Jarak bersyarat antara cacat.
• Jumlah cacat pada panjang las atau sambungan yang dipilih.

Operasi pendeteksi cacat

Pengujian non-destruktif, yaitu ultrasonik, memiliki metode penggunaannya sendiri, yang menyatakan bahwa parameter utama yang diukur adalah amplitudo sinyal gema yang diperolehlangsung dari cacat. Untuk membedakan sinyal gema dengan amplitudo, yang disebut tingkat sensitivitas penolakan adalah tetap. Ini, pada gilirannya, dikonfigurasi menggunakan templat standar perusahaan (SOP).

Awal pengoperasian detektor cacat disertai dengan penyesuaiannya. Untuk ini, sensitivitas penolakan diatur. Setelah itu, dalam proses studi ultrasound yang sedang berlangsung, sinyal gema yang diperoleh dari cacat yang terdeteksi dibandingkan dengan tingkat penolakan tetap. Jika amplitudo yang diukur melebihi tingkat penolakan, para ahli memutuskan bahwa cacat seperti itu tidak dapat diterima. Kemudian jahitan atau produk ditolak dan dikirim untuk direvisi.

Cacat paling umum dari permukaan yang dilas adalah: kurangnya fusi, penetrasi tidak lengkap, retak, porositas, inklusi terak. Pelanggaran inilah yang secara efektif dideteksi dengan deteksi cacat menggunakan ultrasound.

Opsi ultrasonik

Seiring waktu, proses inspeksi telah mengembangkan beberapa metode yang ampuh untuk memeriksa lasan. Pengujian ultrasonik menyediakan sejumlah besar pilihan untuk pemeriksaan akustik dari struktur logam yang dipertimbangkan, namun yang paling populer adalah:

• Metode gema.
• Bayangan.
• Metode bayangan cermin.
• Echo Mirror.
• Metode delta.

Metode nomor satu

Paling sering dalam industri dan transportasi kereta api, metode echo-pulse digunakan. Berkat dia, lebih dari 90% dari semua cacat didiagnosis, yang menjadi mungkin karena pendaftaran dan analisis hampir semua sinyal yang dipantulkan dari permukaan cacat.

Metode ini sendiri didasarkan pada membunyikan produk logam dengan pulsa getaran ultrasonik, diikuti dengan pendaftarannya.

Kelebihan metode ini adalah:

- kemungkinan akses satu arah ke produk;

- sensitivitas yang agak tinggi terhadap cacat internal;

- akurasi tertinggi dalam menentukan koordinat cacat yang terdeteksi.

Namun, ada juga kekurangannya, antara lain:

- resistensi rendah terhadap gangguan dari reflektor permukaan;

- ketergantungan yang kuat dari amplitudo sinyal pada lokasi cacat.

Deteksi cacat yang dijelaskan menyiratkan pengiriman pulsa ultrasonik ke produk oleh penemu. Sinyal respons diterima olehnya atau oleh pencari kedua. Dalam hal ini, sinyal dapat dipantulkan baik secara langsung dari cacat maupun dari permukaan bagian yang berlawanan, produk (jahitan).

Metode bayangan

Ini didasarkan pada analisis terperinci tentang amplitudo getaran ultrasonik yang ditransmisikan dari pemancar ke penerima. Jika ada penurunan indikator ini, ini menunjukkan adanya cacat. Dalam hal ini, semakin besar ukuran cacat itu sendiri, semakin kecil amplitudo sinyal yang diterima oleh penerima. Untuk mendapatkan informasi yang andal, emitor dan penerima harus ditempatkan secara koaksial pada sisi yang berlawananobjek yang sedang dipelajari. Kerugian dari teknologi ini dapat dianggap sensitivitas rendah dibandingkan dengan metode gema dan kesulitan mengarahkan PET (transduser piezoelektrik) relatif terhadap berkas pusat dari pola radiasi. Namun, ada juga kelebihannya, yaitu resistensi yang tinggi terhadap interferensi, ketergantungan amplitudo sinyal yang rendah pada lokasi cacat, dan tidak adanya zona mati.

Metode bayangan cermin

Kontrol kualitas ultrasonik ini paling sering digunakan untuk memeriksa sambungan rebar yang dilas. Tanda utama bahwa cacat telah terdeteksi adalah melemahnya amplitudo sinyal, yang dipantulkan dari permukaan yang berlawanan (paling sering disebut bagian bawah). Keuntungan utama dari metode ini adalah deteksi yang jelas dari berbagai cacat, dislokasi yang merupakan akar las. Juga, metode ini ditandai dengan kemungkinan akses satu sisi ke jahitan atau bagian.

Metode cermin gema

Cara paling efektif untuk mendeteksi cacat vertikal. Pemeriksaan dilakukan menggunakan dua probe, yang digerakkan di sepanjang permukaan dekat jahitan di satu sisinya. Pada saat yang sama, gerakan mereka dilakukan sedemikian rupa untuk memperbaiki oleh satu probe sinyal yang dipancarkan dari probe lain dan dipantulkan dua kali dari cacat yang ada.

Keuntungan utama dari metode ini: dapat digunakan untuk mengevaluasi bentuk cacat, yang ukurannya melebihi 3 mm dan yang menyimpang di bidang vertikal lebih dari 10 derajat. Yang paling penting -menggunakan probe dengan sensitivitas yang sama. Versi pemeriksaan ultrasonik ini secara aktif digunakan untuk memeriksa produk berdinding tebal dan lasannya.

Metode delta

Pengujian las ultrasonik yang ditentukan menggunakan energi ultrasonik yang dipancarkan kembali oleh cacat. Peristiwa gelombang transversal pada cacat sebagian dipantulkan secara spekular, sebagian ditransformasikan menjadi gelombang longitudinal, dan juga memancarkan kembali gelombang terdifraksi. Akibatnya, gelombang PET yang dibutuhkan ditangkap. Kerugian dari metode ini dapat dianggap sebagai pembersihan jahitan, kompleksitas yang agak tinggi dalam menguraikan sinyal yang diterima selama kontrol sambungan las dengan ketebalan hingga 15 milimeter.

Kelebihan USG dan kehalusan penerapannya

Pemeriksaan sambungan las menggunakan suara frekuensi tinggi sebenarnya adalah pengujian non-destruktif, karena metode ini tidak dapat menyebabkan kerusakan pada bagian produk yang diselidiki, tetapi pada saat yang sama cukup akurat menentukan adanya cacat. Juga, perhatian khusus layak mendapatkan biaya rendah dari pekerjaan yang dilakukan dan kecepatan eksekusi yang tinggi. Penting juga bahwa metode ini benar-benar aman untuk kesehatan manusia. Semua studi logam dan lasan berdasarkan ultrasound dilakukan dalam rentang 0,5 MHz hingga 10 MHz. Dalam beberapa kasus, dimungkinkan untuk melakukan pekerjaan menggunakan gelombang ultrasonik dengan frekuensi 20 MHz.

Analisis sambungan las dengan ultrasound harus disertai dengan keseluruhan komplekstindakan persiapan, seperti membersihkan jahitan atau permukaan yang diteliti, mengoleskan cairan kontak khusus ke area yang dikontrol (gel tujuan khusus, gliserin, oli mesin). Semua ini dilakukan untuk memastikan kontak akustik stabil yang tepat, yang pada akhirnya memberikan gambar yang diperlukan pada perangkat.

Tidak dapat digunakan dan merugikan

Pengujian ultrasonik sama sekali tidak rasional digunakan untuk memeriksa sambungan las logam dengan struktur berbutir kasar (misalnya, besi tuang atau las austenitik dengan ketebalan lebih dari 60 milimeter). Dan semua karena dalam kasus seperti itu ada dispersi yang cukup besar dan redaman ultrasound yang kuat.

Ini juga tidak mungkin untuk sepenuhnya mengkarakterisasi cacat yang terdeteksi (penyertaan tungsten, penyertaan terak, dll.).