روش‌های کالیبره کردن دستگاه عیب‌یاب التراسونیک

در سیستم‌های تست غیرمخرب (NDT)، دقت اندازه‌گیری، تضمین‌کننده ایمنی، کیفیت و اعتماد به نتیجه است. دستگاه عیب‌یاب التراسونیک یکی از حیاتی‌ترین ابزارها در این حوزه است که با ارسال و دریافت امواج فراصوتی، نقایص داخلی قطعات و جوش‌ها را آشکار می‌سازد. با این حال، عملکرد دقیق این دستگاه وابسته به یک عامل اساسی کالیبره کردن دستگاه عیب‌یاب التراسونیک است.

کالیبراسیون، فرآیندی است که طی آن دستگاه با استانداردهای شناخته‌شده تنظیم می‌شود تا مقادیر واقعی را به درستی نمایش دهد. بدون کالیبراسیون، حتی پیشرفته‌ترین تجهیزات نیز ممکن است اطلاعات گمراه‌کننده یا نادرستی ارائه دهند. در این مقاله، به صورت جامع به بررسی مراحل، اهمیت، روش‌ها و مشکلات ناشی از عدم کالیبراسیون دستگاه عیب‌یاب التراسونیک خواهیم پرداخت.

مراحل کالیبره کردن دستگاه عیب‌یاب التراسونیک

کالیبره کردن دستگاه عیب‌یاب التراسونیک معمولاً طی فرآیندی چند مرحله‌ای انجام می‌شود که هر مرحله نیاز به دقت و تجربه دارد.

1. انتخاب بلوک مرجع مناسب

بلوک مرجع Reference Block باید از همان جنس قطعه تحت بررسی باشد و سوراخ‌ها یا ناپیوستگی‌های استاندارد مانند SDH، FBH یا Notch داشته باشد.

2. تنظیم سرعت صوت

هر ماده دارای سرعت مشخصی برای عبور امواج التراسونیک است. تنظیم این سرعت در دستگاه بر اساس ماده تست‌شونده اولین گام در کالیبراسیون است.

3. تعیین Delay و Zero Offset

برای حذف فاصله میان پراب و سطح قطعه (و تأثیر کوپلنت)، پارامترهای Delay یا Offset باید تنظیم شوند تا نقطه صفر در نمودار A-Scan مشخص شود.

4. تنظیم دامنه (Gain)

برای داشتن سیگنال واضح و مشخص، دامنه تقویت (Gain) باید تنظیم شود تا بازتاب‌ها به درستی در مانیتور نمایش داده شوند.

5. تنظیم فاصله یا Range

این پارامتر دامنه دید عمقی دستگاه را مشخص می‌کند. برای ضخامت‌های مختلف باید Range مناسب انتخاب شود.

6. اعتبارسنجی کالیبراسیون

در پایان مراحل، دستگاه باید دوباره روی بلوک مرجع آزمایش شود تا صحت کالیبراسیون تأیید شود.

چرا کالیبره کردن دستگاه عیب‌یاب التراسونیک ضروری است؟

کالیبراسیون یکی از حیاتی‌ترین اقدامات در هر عملیات بازرسی التراسونیک است. دلایل اهمیت این کار را می‌توان در چند دسته طبقه‌بندی کرد:

• افزایش دقت اندازه‌گیری: بدون کالیبراسیون صحیح، اندازه‌گیری ضخامت، عمق عیب یا فاصله از سطح ممکن است کاملاً نادرست باشد.
• افزایش قابلیت اطمینان نتایج: در صنایع حساس مانند هوافضا یا پتروشیمی، تصمیم‌گیری براساس نتایج تست است. کالیبراسیون اطمینان از صحت این نتایج را فراهم می‌کند.
• انطباق با استانداردهای جهانی: کدهای ASME، AWS، ISO و EN همه الزام به کالیبراسیون دقیق دستگاه‌های NDT دارند.
• جلوگیری از ریسک‌های ایمنی: عدم شناسایی ترک یا نقص ساختاری به دلیل خطای دستگاه می‌تواند منجر به انفجار، تخریب یا حادثه شود.
• افزایش عمر مفید دستگاه: کالیبره کردن منظم باعث می‌شود قطعات داخلی دستگاه در شرایط بهینه کار کنند و احتمال خرابی کاهش یابد.

مواردی که باید هنگام کالیبره کردن عیب‌یاب التراسونیک بررسی کنید

در زمان کالیبره کردن دستگاه عیب‌یاب التراسونیک، باید به عوامل مختلفی توجه کرد تا فرآیند به درستی انجام شود:

• نوع پراب (پروب): فرکانس، نوع (مستقیم، زاویه‌دار، فازی)، قطر و زاویه
• جنس قطعه تست: تأثیرگذار بر سرعت صوت، جذب انرژی و کیفیت بازتاب
• شرایط محیطی: دما، رطوبت و نویزهای الکتریکی می‌توانند بر دقت تأثیر بگذارند
• کوپلنت: انتخاب ژل یا روغن مناسب برای انتقال موثر امواج
• کالیبره کردن در هر شیفت کاری: به‌ویژه اگر دمای محیط یا پراب تغییر کرده باشد
• ثبات دستگاه: لرزش یا اتصالات ضعیف ممکن است سیگنال را مختل کند
• روش مورد استفاده: A-scan، B-scan یا TOFD، هرکدام نیاز به تنظیم خاصی دارند

مشکلات رایج در صورت کالیبره نکردن دستگاه عیب‌یاب التراسونیک

عدم کالیبره کردن دستگاه عیب‌یاب التراسونیک می‌تواند منجر به بروز مشکلات زیر شود:

• عدم تشخیص ترک یا ناپیوستگی: عیوب مهم مانند ترک‌های ریز، جدایش یا خلل ممکن است اصلاً شناسایی نشوند.
• نمایش اشتباه موقعیت عیب: ممکن است مکان عیب یا عمق آن به اشتباه گزارش شود، که در تعمیرات یا تصمیمات ایمنی تأثیر مستقیم دارد.
• خطای در تشخیص ضخامت: به‌ویژه در بازرسی خوردگی یا فرسایش، عدم کالیبراسیون می‌تواند منجر به گزارش اشتباه از ضخامت قطعه شود.
• رد یا پذیرش نادرست قطعات: قطعه‌ای سالم ممکن است به اشتباه رد شود یا قطعه‌ای معیوب به چرخه تولید بازگردد.
• غیرقابل قبول بودن گزارش در ممیزی‌ها: در صورت بررسی توسط ممیزان، گزارش‌های بدون کالیبراسیون فاقد اعتبار هستند و ممکن است باعث رد شدن پروژه یا خسارت قراردادی شود.

6 روش کالیبراسیون عیب‌یاب التراسونیک

کالیبره کردن دستگاه عیب‌یاب التراسونیک بسته به کاربرد، نوع دستگاه و استاندارد مورد استفاده، به روش‌های مختلفی انجام می‌شود:

1. کالیبراسیون ضخامت (Thickness Calibration)

• استفاده از بلوک‌هایی با ضخامت‌های مشخص
• بررسی دقت نمایش ضخامت در شرایط مختلف

2. کالیبراسیون فاصله یا رنج (Range Calibration)

• اطمینان از اینکه فاصله بین دو بازتاب به درستی نمایش داده می‌شود
• تنظیم Time Base دستگاه

3. کالیبراسیون زاویه (Angle Calibration)

• به‌ویژه در پراب‌های زاویه‌دار مانند ۶۰ یا ۷۰ درجه
• بررسی انطباق مسیر موج با زاویه واقعی

4. کالیبراسیون حساسیت (Gain Calibration)

• تنظیم سطح سیگنال برای اطمینان از تشخیص حتی عیوب کوچک
• اعمال DAC یا TCG برای تنظیم حساسیت در عمق‌های مختلف

5. کالیبراسیون محور زمانی (Time-of-Flight)

• در روش TOFD، اطمینان از تطابق زمان پرواز موج با فاصله واقعی

6. کالیبراسیون با استفاده از استانداردهای خاص

• استفاده از بلوک‌های مرجع ASTM E2491 ،V1 و V2 بر اساس نوع تست
• برخی صنایع از بلوک‌های سفارشی یا شبیه‌سازی شده استفاده می‌کنند

نتیجه گیری

کالیبره کردن دستگاه عیب‌یاب التراسونیک یکی از مهم‌ترین مراحل در اجرای تست‌های غیرمخرب دقیق، ایمن و قابل اعتماد است. این فرآیند تضمین می‌کند که دستگاه در شرایط واقعی نیز همان دقتی را دارد که در شرایط آزمایشگاهی دارد. عدم کالیبراسیون یا کالیبره نادرست می‌تواند به خطاهای بزرگ، تصمیمات اشتباه و در نهایت خسارات مالی و جانی منجر شود.

پیشنهاد می‌شود اپراتورهای تست التراسونیک به طور منظم دستگاه‌ها را کالیبره کرده و نتایج را ثبت و مستندسازی کنند. همچنین استفاده از تجهیزات مرجع استاندارد، آموزش تخصصی، و پایبندی به استانداردهای بین‌المللی می‌تواند اعتبار نتایج تست را افزایش دهد.

سوالات متداول

1. آیا کالیبره کردن دستگاه التراسونیک باید روزانه انجام شود؟
   در بسیاری از استانداردها توصیه می‌شود که دستگاه در هر شیفت کاری یا پس از هر تغییر در شرایط کاری کالیبره شود.
2. تفاوت بین کالیبراسیون DAC و TCG چیست؟
   DAC (Distance Amplitude Correction) برای تنظیم حساسیت نسبت به فاصله استفاده می‌شود، در حالی که TCG (Time Corrected Gain) حساسیت را بر اساس زمان پرواز موج تنظیم می‌کند.
3. آیا کالیبراسیون فقط برای دستگاه‌های جدید نیاز است؟
   خیر. حتی دستگاه‌های قدیمی‌تر نیز باید به طور دوره‌ای کالیبره شوند، زیرا ممکن است اجزای داخلی دچار فرسودگی یا تغییر عملکرد شده باشند.
4. چه نوع بلوکی برای کالیبره کردن مناسب است؟
   بلوک باید از همان جنس ماده مورد تست باشد و دارای حفره‌ها یا ناپیوستگی‌های استاندارد باشد. استانداردهای ASTM یا EN معمولاً نوع بلوک‌ها را مشخص می‌کنند.
5. اگر دستگاه کالیبره نباشد، چه مشکلی برای نتایج تست پیش می‌آید؟
6. نتایج ممکن است کاملاً نادرست باشد، مانند نمایش ضخامت اشتباه، عدم تشخیص عیب یا تشخیص عیب غیرواقعی. این امر می‌تواند اعتبار کل فرآیند تست را زیر سؤال ببرد.