ما هو كاشف العيوب بالموجات فوق الصوتية
يرسل كاشف العيوب بالموجات فوق الصوتية نبضة صوتية في القطعة ويقرأ ما يعود منها. فعندما توجد داخل المادة عدمُ استمرارية فإنّها تعكس جزءًا من النبضة قبل أن يفعل ذلك الجدار الخلفي، والزمن المستغرق والسعة التي يعود بها ذلك الجزء معًا تعطيان موضع العيب ومقدارًا من حجمه. ولأنّ الصوت يسير داخل المادة لا حولها، فإنّ الطريقة تجد العيوب الداخلية كلّها، وهذا ما يجعلها الرفيق المعتاد لطرق فحص السطح على المصنوعات الملحومة والمطروقات.
وهو قياس من شقّين: الجهاز يولّد النبضة ويقيس زمنها ويعرضها، وأمّا المجس فيحسم ما يمكن العثور عليه. فالمجس المستقيم يرسل الصوت على محور الحزمة، فيجد الانفصامات والعيوب الموازية للسطح. والمجس الزاوي يكسر الحزمة إلى داخل المادة بزاوية، وعليه يُبنى فحص اللحام، لأنّ العيوب المهمّة في اللحام تقع عادةً بزاوية من السطح وتحتاج إلى حزمة تقطعها.
وصعوبتها أنّ الجهاز يعرض أصداءً لا عيوبًا. فأيّ أصدائها عيب، وأيّها انعكاس هندسي من تتويج اللحام أو من جذره، وأيّها ضجيج كهربائي، كل ذلك يحكمه المشغّل وعليه تتوقّف الطريقة؛ ولهذا تأتي المعايرة بكتلة مرجعية والإجراء المكتوب في صلب أيّ فحص لا على هامشه.
كيفية قياس كاشف العيوب بالموجات فوق الصوتية
يحوّل المجس الكهرضغطي النبضة الكهربائية إلى صوت، ويعيد الصوت العائد إلى جهد. ويقيس الجهاز الزمن الفاصل بين النبضة المرسلة وكلّ صدى، ثمّ يحوّله مسافةً بسرعة الصوت في المادة، وهي في الفولاذ نحو 5920 m/s في الوضع الطولي، ويعرضه على شكل أثر تظهر فيه الأصداء انحرافاتٍ رأسية على محور المسافة. ولا بدّ من ضبط السرعة للمادة، لأنّ تأخّر الزمن نفسه يعطي مسافة مختلفة في الألمنيوم أو في الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي.
ويقوم تقدير الحجم على علاقة بين سعة الصدى وحجم العاكس، وتُقام تلك العلاقة بعواكس مرجعية معروفة الحجم في كتلة من المادة نفسها. ويرسم الجهاز من تلك المراجع منحنى السعة والمسافة، ثمّ تُقاس عليه الأصداء التالية، فيُبلَّغ عن العيب بقطر ثقب مكافئ مسطّح القاع، أو بطول عند عتبة سعة مذكورة. وبما أنّ المنحنى يتوقّف على المجس والمادة والهندسة، فإنّه يُبنى لكلّ عمل ولا يُنقل عن العمل السابق.
وأمّا الحدود العملية فتجيء من الحزمة. فلا بدّ للصوت أن يدخل، أي أن يكون السطح أملس بما يكفي وأن يسدّ موصّل الفحص الفجوة؛ فالسطح الخشن أو المغطّى بالقشور يفقد معظم الطاقة قبل أن تدخل القطعة. وللحزمة أيضًا عرض وحقل قريب، فيكون العيب الأصغر من عرض الحزمة مقدَّرًا بالحزمة لا بحجمه، والعيب القريب من السطح يقع في منطقة لم تتشكّل فيها الحزمة بعد. والمجسات الزاوية تضيف الهندسة إلى الحساب، ولهذا كانت زاوية المجس وتحضير حافة اللحام ممّا يُنصّ عليه إجراء الفحص.
خيارات التكوين
معظم المواصفات تُحدد بهذه القرارات، لا بفئة الدقة. وكل قرار يقيد ما يليه، ولذلك تُحسم بالترتيب.
| الإعداد | الخيارات المطلوب حسمها | ما الذي يحسمه فعليًا |
| نوع المجس | مجس الحزمة المستقيمة، أو مجس زاوي بزاوية انكسار معيّنة | ما يستطيع الجهاز أن يجده. فالمجس المستقيم لا يقطع عيبًا يقع موازيًا لحزمته. |
| تردد المجس وحجم البلورة | التردد الاسمي للمجس ومقاس عنصره الفعّال | المقايضة بين النفاذ والتمييز. فالتردد الأعلى يميّز عيوبًا أصغر وينفذ أقلّ، والبلورة الأكبر ترسل حزمة أعرض بطاقة أكثر. |
| نطاق تردد المستقبِل ومدى التضخيم | مدى الترددات الذي يقبله المستقبِل، وأقصى تضخيم متاح | هل يمكن قيادة المجس عند التردد الذي صُمّم له، وهل يمكن رفع الأصداء الضعيفة بما يكفي لقراءتها. |
| منحنيات المسافة والسعة | DAC أو AVG أو TCG، وهل يستطيع الجهاز بناء أكثر من منحنى وتخزينه | كيف يُقدَّر العيب ويُثبت في السجلّ. فمن دون منحنى مرجعي لا تعني سعة الصدى وحدها كثيرًا. |
| معدل أخذ العينة والتمييز المعروض | المعدل الذي يُرقْمَن عنده العائد من الإشارة، وقدرة تمييز الشاشة | هل تبقى الأصداء المتقاربة منفصلة، وهل تُقرأ المقاطع الرقيقة أصلًا. |
| العرض والوضع | مسح من النوع A وحده، أو مسح A مع مسح B، أو موجة مرجعية مخزَّنة | هل يرى المشغّل هندسة العيب لا مجموعة أصداء واحدة، وهل يمكن حفظ الأثر دليلًا. |
| التخزين وإصدار التقارير | الذاكرة الداخلية، ووسيط التخزين المنقول، وصيغة التقرير الذي يستطيع الجهاز إنتاجه | هل يمكن إصدار سجلّ الفحص وأرشفته، وهو ما تطلبه معظم الإجراءات بعد انقضاء العمل. |
| الكتل المرجعية والمعايرة | الكتل والمجسات المحفوظة للمعايرة، والفترة التي يُتحقَّق فيها من الطقم | هل يمكن إثبات أنّ الفحص أُجري على جهاز معاَر، وهو ما يجعل السجلّ مقبولًا. |
كيفية اختيار كاشف العيوب بالموجات فوق الصوتية
| العامل | لماذا يحسم النتيجة | كيف تحسمه قبل الاستفسار |
|---|
| المادة وسرعة الصوت فيها | مقياس المسافة يُحسب من السرعة، والمادة خشنة الحبيبات أو الأوستنيتية تبدّد الحزمة أيضًا وترفع مستوى الضجيج | اذكر المادة ودرجتها. وإن كانت مصبوبة أو أوستنيتية فقل بذلك، لأنّ ذلك يغيّر المجس والتردد. |
| العيب المطلوب البحث عنه وموضعه | الانفصام الداخلي، والشقّ عند إصبع اللحام، وعيب المطروقة، تقع على أعماق واتّجاهات مختلفة وتحتاج إلى مجسات مختلفة | صف كيف يُتوقَّع أن يكون العيب قد تكوّن، وأين يُتوقَّع وقوعه في المقطع. |
| سماكة المقطع وهندسته | المقاطع الرقيقة تستبعد الترددات الواطئة وتضع العيوب داخل الحقل القريب، والهندسة المعقّدة تردّ أصداءً من الشكل نفسه | أعطِ مدى السماكة ورسمًا للمفصل أو المقطع يتضمّن تحضير حافة اللحام. |
| معيار القبول | هو الذي يسمّي الكتل المرجعية، وزوايا المجسات، ونمط المسح، وعتب الإبلاغ، وكثيرًا ما يحدّد صنف الجهاز | اذكر المعيار ومستوى القبول بالنصّ، بدلًا من وصف المتطلب بعبارات عامّة. |
| حالة السطح | لا بدّ للصوت أن يدخل المادة، والأسطح الخشنة أو المغطّاة بالقشور أو بالطلاء تفقد الحزمة قبل أن تُفيد | صف السطح كما سيكون وقت الفحص، لا كما هو مرسوم. |
| هل يجب أن يصمد السجلّ | التقرير الكامل بالآثار المخزَّنة وبيانات المعايرة يغيّران صنف الجهاز ويزيدان زمن الفحص | بيّن هل يجب حفظ الآثار في الأرشيف، وهل تُصدر تقارير، ومن سيقرأها. |
إن بقي أيٌّ من هذه مفتوحًا فأرسل ما هو معروف مع رسم المفصل؛ يمكن إصدار عرض السعر انطلاقًا من الهندسة والمعيار ثمّ تحسينه متى توافرت الأرقام الباقية.
البدائل الأقرب
هذه هي الأنواع التي ينصرف إليها عادة طلب الاستفسار عن كاشف العيوب بالموجات فوق الصوتية، والنقطة التي يُحسم عندها الاختيار فعلًا.
| أقرب بديل | ما الذي يفصله عن كاشف العيوب بالموجات فوق الصوتية |
| معدات الفحص بالجسيمات المغناطيسية | يجد العيوب السطحية وشبه السطحية في المادة الفيرومغناطيسية بجعل القطعة مغناطيسًا، ويُظهر الإشارة على السطح مباشرة. ولا يرى عيبًا يقع في عمق المقطع، وهو بالضبط ما يُستعمل الجهاز فوق الصوتي لأجله، ولا يعمل البتّة في المادة غير الفيرومغناطيسية. |
| مقاييس السماكة فوق الصوتية | تستعمل المبدأ نفسه، نبضة وصدى، لكنّها تقرأ الزمن إلى الجدار الخلفي وحده، فتبلّغ عن المادة الباقية بدل أن تبحث عن عدم استمرارية. وهي جهاز لرسم خريطة التآكل، أما كاشف العيوب فإداة للعثور على العيب، والفرق بينهما هو قدر الإشارة العائدة التي تُفسَّرها. |
| مقاييس سماكة الطلاء | تقيس طبقة على السطح بالوسيلة المغناطيسية أو بالتيارات الدوّامية، ولا تقول شيئًا عمّا داخل المادة. وعلى القطعة المطلية لا بدّ كثيرًا من إدخال الطلاء في حساب القراءة فوق الصوتية، لا من قياسه بالجهاز نفسه. |
| الفحص بالتصوير الإشعاعي | ينفذ الإشعاع عبر القطعة ويصوّر الحجم الداخلي، فيُعطي صورة دائمة ثنائية البُعد للعيب. ويحتاج وصولًا من الطرفين وخضوعًا لنظام سلامة إشعاعية، وهو أقلّ حساسية من الموجات فوق الصوتية في العيوب المستوية الضيّقة التي لا تنقص سماكة الجدار في اتّجاه الحزمة. |
| الفحص بالتيارات الدوّامية | يجد العيوب السطحية وشبه السطحية في المواد الموصلة من دون موصّل فحص، ويمسح الأنابيب بسرعة. لكنّ نفاذه ضحل، فهو يُتمّم الفحص بالموجات فوق الصوتية على الأنابيب والقضبان ولا يحلّ محلّه في المقاطع الثقيلة. |
| الفحص بالانبعاث الصوتي | ينصت إلى الصوت الذي يطلقه عيب وهو ينمو تحت الحمل، بدل أن يبحث عنه بحثًا. وهو يمسح المنشأة كلها دفعة واحدة ويحدّد الموضع، لكنه يحتاج دورة حمل، ولا يكاد يقول شيئًا عن حجم عيب راكد. |
كاشف العيوب يبحث عن عدم استمرارية في أيّ موضع من المقطع ويقرأ الأصداء العائدة منه، ومقياس السماكة يقرأ الجدار الخلفي وحده. وذلك الحدّ، أي قدر الإشارة الذي يُفسَّر، هو ما يفصل بين نوعي المنتج.
ما يجب تضمينه في الاستفسار
يمكن أن يكون الرد الأول عرض سعر بدل مجموعة من الأسئلة إذا كان الاستفسار يتضمن هذه المعلومات. وعندما لا يكون الرقم معروفًا، أرسل وصف الوظيفة وسنؤكّد ما يترتب عليه.
- المادة ودرجتها، وهل هي خشنة الحبيبات أم أوستنيتية
- العيب المطلوب البحث عنه، وكيف يُتوقَّع أن يكون قد تكوّن، وأين يقع من المقطع
- مدى سماكة المقطع ورسم المفصل أو الهندسة
- معيار القبول ومستوى القبول الواجب العمل به
- حالة السطح عند وقت الفحص
- أنواع المجسات المتوقَّع استعمالها، مع الزوايا والترددات إن كان المعيار يحدّدها
- هل تُطلب الآثار المخزَّنة والتقرير المكتوب
- هل يُستعمل الجهاز في ورشة أم في الموقع، والتغذية المتوفرة
- الكتل المرجعية أو ترتيبات المعايرة المتوفرة محليًا
- الكمية، وميناء الوصول، وتاريخ التسليم المطلوب
