درباره مسئله تشخیص جوش‌های زاویه‌ای با روش TOFD

آخرین بار توسط «ژونگ‌یوان‌رن» در تاریخ ۳-۱۲-۲۰۱۶ ساعت ۲۰:۳۲ این پست ویرایش شد. محدوده ضخامت مناسب برای روش TOFD، ≥۱۳ میلی‌متر است. اصل کارکرد روش TOFD این است که از دو پروب با پالس‌های باریک و پهن برای انجام آزمایش استفاده می‌شود؛ این پروب‌ها به صورت متقارن نسبت به خط مرکزی جوش قرار می‌گیرند. پروب پرتاب‌کننده، پرتوهای موج عمودی غیرفوکوس‌شده را با زاویه‌ای مشخص به داخل قطعه مورد بررسی تابانده می‌کند؛ بخشی از این پرتوها در امتداد سطح نزدیک حرکت کرده و توسط پروب گیرنده دریافت می‌شوند، و بخش دیگر پرتوها پس از بازتاب از سطح پایین، توسط پروب گیرنده دریافت می‌گردند. سوند دریافت‌کننده، موقعیت و ارتفاع نقص را با دریافت سیگنال‌های دیفراکشن نوک نقص و تأخیر زمانی آن‌ها، تعیین می‌کند. مزیت‌ها: الف) یک بار اسکن، تقریباً کل ناحیه جوش را پوشش می‌دهد (به جز نواحی نامرئی روی و زیر سطح)، که امکان دستیابی به سرعت بسیار بالایی در تشخیص را فراهم می‌کند ； ب) قابلیت اطمینان بالایی داشته باشد و نرخ تشخیص نقص‌ها در قسمت میانی جوش بسیار بالا باشد ； ج) قادر به شناسایی انواع مختلف نقص‌ها است و نسبت به جهت گرایش نقص‌ها حساسیتی ندارد ； د) می‌توان نقص‌هایی را که به سمت سطح گسترش یافته‌اند، شناسایی کرد ； ه) استفاده از تصویربرداری D-Scan، تشخیص نقص‌ها را ساده‌تر می‌کند ； و) اندازه‌گیری و مکان‌یابی عمود بر نقص، بسیار دقیق است؛ خطای دقت کمتر از ۱ میلی‌متر است ； گ) هنگام ترکیب با روش بازتاب پالسی، کارایی تشخیص بهتر است و میزان پوشش ۱۰۰٪ می‌باشد ； محدودیت‌های فناوری TOFD: الف) وجود ناحیه کور در نزدیکی سطح، که باعث کاهش قابلیت اطمینان تشخیص در آن منطقه می‌شود. ب) تشخیص ماهیت نقص‌ها دشوار است. ج) برای تفسیر تصاویر، نیاز به تجربه فراوان وجود دارد. د) تشخیص نقص‌های عرضی دشوار است. ه) در مواد دارای کریستال‌های درشت، تشخیص نقص‌ها دشوارتر است. و) اندازه‌گیری قطعاتی با اشکال هندسی پیچیده دشوار است. روش تشخیص: سیستم تصویربرداری اولتراسونیک TOFD. ۱) قابلیت اطمینان فناوری TOFD خوب است. از آنجایی که این روش عمدتاً از امواج دفراکتومتری برای تشخیص استفاده می‌کند و سیگنال‌های دفراکتومتری تحت تأثیر پرتو صوتی قرار نمی‌گیرند، می‌توان نقص‌های موجود در هر جهتی را به طور مؤثر شناسایی کرد؛ لذا این فناوری دارای نرخ بالایی از تشخیص نقص‌ها است. ارزیابی حاصل از آزمایش نرخ تشخیص نقص‌ها در مؤسسات تحقیقاتی خارجی به شرح زیر است: UT دستی، ۵۰-۷۰٪ ； TOFD، ۷۰-۹۰٪ ； سکن مکانیکی UT+TOFD، ۸۰-۹۵٪. بنابراین مشخص می‌شود که فناوری تشخیص TOFD، قابلیت اطمینان بسیار بالاتری نسبت به روش UT دستی معمولی دارد. ۲) دقت کمی تکنولوژی TOFD بالا است. استفاده از تکنیک تأخیر دیفراکسیون برای اندازه‌گیری کمی نقص‌ها، دقتی بسیار بالاتر از روش‌های معمول غیرمکانیکی تشخیص با امواج فراصوت دارد. به طور کلی، برای نقص‌های خطی یا نقص‌های مبتنی بر وسعت، خطای کمی TOFD کمتر از ۱ میلی‌متر است. خطای اندازه‌گیری ارتفاع ترک‌ها و نقص‌های نسوخته معمولاً تنها چند صدم میلی‌متر است. ۳) آزمایش TOFD ساده و سریع است؛ روش بررسی غیرموازی که بیشترین کاربرد را دارد، نیاز به انجام توسط یک نفر دارد. کافی است پروب در امتداد دو طرف جوش حرکت کند؛ نیازی به انجام حرکات زیگزاگی وجود ندارد. بازدهی این روش بالا بوده و هزینه عملیاتی آن کم است.
۴) سیستم آزمایش TOFD دارای دستگاه‌های بررسی خودکار یا نیمه‌خودکار است؛ این دستگاه‌ها می‌توانند موقعیت نسبی نقص‌ها نسبت به پروب را تعیین کنند. سیگنال‌ها نیز پس از پردازش، به تصاویر TOFD تبدیل می‌شوند. میزان اطلاعات نمایش داده شده در تصاویر TOFD بسیار بیشتر از نمایش A-Scan است؛ در نمایش نوع A، صفحه نمایش تنها می‌تواند یک سیگنال A-Scan را نشان دهد، در حالی که تصاویر TOFD مجموعه‌ای از سیگنال‌های A-Scan مربوط به بررسی جوش‌ها را نشان می‌دهند. در مقایسه با نمایش الگوی سیگنال‌های نوع A، تصاویر TOFD که حاوی اطلاعات فراوانی هستند، برای شناسایی و تحلیل نقص‌ها مناسب‌ترند. ۵) سیستم‌های تشخیص TOFD مورد استفاده امروزی، همگی دستگاه‌های دیجیتال با عملکرد بالا هستند که به طور کامل معایب دستگاه‌های آواشوندگی اولتراسونیک آنالوگ و دستگاه‌های ساده دیجیتال آن در زمینه قابلیت ضبط سیگنال‌های ضعیف را برطرف کرده‌اند. این دستگاه‌ها نه تنها می‌توانند سیگنال‌ها را در تمام مراحل فرآیند ضبط کرده و داده‌ها را برای مدت طولانی نگهداری کنند، بلکه قادر به پردازش سریع تعداد زیادی سیگنال نیز هستند. ۶) فناوری TOFD علاوه بر استفاده در تشخیص، می‌تواند برای نظارت بر گسترش نقص‌ها نیز به کار رود و یکی از روش‌های مؤثر و دقیق برای اندازه‌گیری رشد ترک‌ها محسوب می‌شود. ۷) TOFD می‌تواند موقعیت عمقی نقص‌ها را به طور دقیق تعیین کرده و ارتفاع خود نقص‌ها را اندازه‌گیری نماید.
۸) از آنجایی که سیگنال‌های ناشی از پراکندگی نقص‌ها وابسته به زاویه نیستند، قابلیت اطمینان و دقت تشخیص تحت تأثیر زاویه قرار نمی‌گیرد. ۹) موقعیت نقاط دیفراکسیون بر اساس تأخیر در انتشار سیگنال دیفراکسیون تعیین می‌شود؛ تعیین مقداری نقص‌ها به شدت سیگنال وابسته نیست.

در اصل امکان‌پذیر نیست؛ TOFD در واقع گسترشی از روش غربالگری اولتراسونیک با چندین سوند و چندین تراشه است، و در تشخیص اتصالات، عملکرد بسیار خوبی دارد.