مع تزايد ضغوط السوق التي تدفع مصنعي الأنابيب إلى البحث عن سبل لزيادة الإنتاجية مع الالتزام بمعايير الجودة الصارمة، أصبح اختيار أفضل أساليب الفحص وأنظمة الدعم أكثر أهمية من أي وقت مضى. وبينما يعتمد العديد من منتجي الأنابيب على الفحص النهائي، يلجأ المصنعون في كثير من الأحيان إلى إجراء اختبارات في مراحل مبكرة من عملية التصنيع للكشف المبكر عن المواد أو العمليات المعيبة. ولا يقتصر الأمر على تقليل الهدر فحسب، بل يساهم أيضًا في خفض التكاليف المرتبطة بمعالجة المواد المعيبة، مما يؤدي في نهاية المطاف إلى زيادة الربحية. لهذه الأسباب، يُعدّ إضافة نظام اختبار غير متلف (NDT) إلى المصنع خيارًا اقتصاديًا منطقيًا.
تتحدد أفضل الاختبارات بناءً على عدة عوامل، منها نوع المادة، والقطر، وسماكة الجدار، وسرعة العملية، وطريقة اللحام أو تشكيل الأنبوب. كما تؤثر هذه العوامل على اختيار الميزات في طريقة الفحص المستخدمة.
يُستخدم اختبار التيار الدوامي (ET) في العديد من تطبيقات الأنابيب. وهو اختبار منخفض التكلفة نسبيًا ويمكن استخدامه في تطبيقات الأنابيب ذات الجدران الرقيقة، والتي يصل سمك جدارها عادةً إلى 0.250 بوصة. وهو مناسب للمواد المغناطيسية وغير المغناطيسية.
تنقسم أجهزة الاستشعار أو ملفات الاختبار إلى فئتين أساسيتين: الملفات المحيطة والملفات المماسية. تقوم الملفات المحيطة بفحص المقطع العرضي الكامل للأنبوب، بينما تقوم الملفات المماسية بفحص منطقة اللحام فقط.
تكشف الملفات الملفوفة عن العيوب في الشريط الوارد بأكمله، وليس فقط في منطقة اللحام، وتكون أكثر فعالية عند اختبار أحجام أصغر من بوصتين في القطر. كما أنها تتحمل انحراف الوسادة. من عيوبها الرئيسية أن تمرير الشريط الوارد عبر آلة الطحن يتطلب خطوات إضافية وعناية فائقة لتمريره عبر ملف الاختبار. كذلك، إذا كان ملف الاختبار ضيقًا جدًا بالنسبة للقطر، فقد يتسبب فشل اللحام في فتح الأنبوب، مما يؤدي إلى تلف ملف الاختبار.
تفحص الملفات المماسية جزءًا صغيرًا من محيط الأنبوب. في التطبيقات ذات الأقطار الكبيرة، يُحقق استخدام الملفات المماسية بدلًا من الملفات الملفوفة عمومًا نسبة إشارة إلى ضوضاء أفضل (مقياس لقوة إشارة الاختبار مقارنةً بإشارة ثابتة في الخلفية). كما أن الملفات المماسية لا تتطلب خيوطًا، ويسهل معايرتها خارج المصنع. أما عيبها فهو أنها تفحص منطقة اللحام فقط. وهي مناسبة للأنابيب ذات الأقطار الكبيرة، ويمكن استخدامها للأحجام الصغيرة إذا تم التحكم في موضع اللحام بدقة.
يمكن لكلا نوعي الملفات اختبار الانقطاعات المتقطعة. يقارن اختبار العيوب، المعروف أيضًا باختبار الفراغات أو التباين، اللحام باستمرار بجزء مجاور من المعدن الأساسي، وهو حساس للتغيرات الطفيفة الناتجة عن الانقطاعات. يُعد هذا الاختبار مثاليًا للكشف عن العيوب القصيرة مثل الثقوب الدقيقة أو اللحامات المتقطعة، وهي الطريقة الأساسية المستخدمة في معظم تطبيقات مصانع الدرفلة.
أما الاختبار الثاني، وهو الطريقة المطلقة، فقد كشف عن عيوبٍ كثيرة. يتطلب هذا الشكل الأبسط من اختبار النفاذية الكهربائية من المشغل موازنة النظام إلكترونيًا على مواد جيدة. بالإضافة إلى رصد التغيرات العامة والمستمرة، فإنه يكشف أيضًا عن التغيرات في سُمك الجدار.
لا يُعد استخدام هاتين الطريقتين في اختبار ET أمرًا صعبًا بشكل خاص. إذا كان الجهاز مزودًا بهما، فيمكن استخدامهما في وقت واحد باستخدام ملف اختبار واحد.
أخيرًا، يُعدّ الموقع الفعلي لجهاز الاختبار بالغ الأهمية. إذ تؤثر خصائص مثل درجة الحرارة المحيطة واهتزازات آلة الطحن (التي تنتقل إلى الأنبوب) على موضعه. يوفر وضع ملف الاختبار بالقرب من صندوق اللحام معلومات فورية للمشغل حول عملية اللحام. مع ذلك، قد يتطلب الأمر استخدام مستشعرات مقاومة للحرارة أو تبريدًا إضافيًا. يمكن لوضع ملف الاختبار بالقرب من نهاية آلة الطحن الكشف عن العيوب الناتجة عن عملية التحجيم أو التشكيل؛ إلا أن هناك احتمالًا أكبر للنتائج الإيجابية الخاطئة لأن هذا الموقع يُقرّب المستشعر من نظام القطع، حيث يكون أكثر عرضة للكشف عن الاهتزازات أثناء النشر أو القص.
يستخدم الفحص بالموجات فوق الصوتية نبضات من الطاقة الكهربائية ويحولها إلى طاقة صوتية عالية التردد. تُنقل هذه الموجات الصوتية إلى المادة المراد فحصها عبر وسائط مثل الماء أو سائل تبريد المطحنة. الصوت اتجاهي؛ إذ يحدد اتجاه المستشعر ما إذا كان النظام يبحث عن عيوب أو يقيس سمك الجدار. يمكن لمجموعة من المحولات إنشاء مخطط منطقة اللحام. لا يقتصر الفحص بالموجات فوق الصوتية على سمك جدار الأنبوب.
لاستخدام عملية الموجات فوق الصوتية كأداة قياس، يحتاج المشغل إلى توجيه المحول بحيث يكون عموديًا على الأنبوب. تدخل الموجات الصوتية من القطر الخارجي للأنبوب، وترتد من قطره الداخلي، ثم تعود إلى المحول. يقيس النظام زمن انتقال الموجة الصوتية - أي الوقت الذي تستغرقه الموجة الصوتية للانتقال من القطر الخارجي إلى القطر الداخلي - ويحول هذا الزمن إلى قياس للسمك. اعتمادًا على ظروف المصنع، يمكن لهذا الإعداد قياس سمك الجدار بدقة تصل إلى ± 0.001 بوصة.
للكشف عن عيوب المواد، يضع المشغل محول الطاقة بزاوية مائلة. تدخل الموجات الصوتية من القطر الخارجي، وتنتقل إلى القطر الداخلي، ثم تنعكس عائدةً إلى القطر الخارجي، وتنتقل على طول الجدار في هذا الاتجاه. يتسبب عدم استمرارية اللحام في انعكاس الموجة الصوتية؛ فتسلك المسار نفسه عائدةً إلى المستشعر، الذي يحولها إلى طاقة كهربائية، ويُنشئ عرضًا مرئيًا يُشير إلى موقع العيب. تمر الإشارة أيضًا عبر بوابة العيب، التي إما تُطلق إنذارًا لإخطار المشغل أو تُشغل نظام طلاء يُحدد موقع العيب.
يمكن لأنظمة الموجات فوق الصوتية استخدام محول طاقة واحد (أو محولات طاقة أحادية البلورة متعددة) أو محولات طاقة مصفوفة طورية.
تستخدم أجهزة الفحص بالموجات فوق الصوتية التقليدية محول طاقة بلوري واحد أو أكثر. ويعتمد عدد أجهزة الاستشعار على طول العيب المتوقع وسرعة الخط ومتطلبات الاختبار الأخرى.
تستخدم أجهزة الفحص بالموجات فوق الصوتية ذات المصفوفة الطورية عناصر تحويل طاقة متعددة داخل جسم واحد. يتحكم نظام التحكم إلكترونيًا في الموجات الصوتية دون الحاجة إلى إعادة وضع عناصر تحويل الطاقة لمسح منطقة اللحام. يمكن للنظام أداء مجموعة متنوعة من المهام، مثل الكشف عن العيوب، وقياس سمك الجدار، ومراقبة التغيرات في تنظيف منطقة اللحام. يمكن تنفيذ عمليات الفحص والقياس هذه بشكل متزامن تقريبًا. والأهم من ذلك، أن تقنية المصفوفة الطورية تتحمل بعض الانحرافات في اللحام لأن المصفوفة تغطي مساحة أكبر من أجهزة الاستشعار التقليدية ذات الموضع الثابت.
تُستخدم طريقة ثالثة من طرق الاختبار غير المتلف، وهي التسرب المغناطيسي (MFL)، لفحص الأنابيب ذات القطر الكبير والجدران السميكة والدرجة المغناطيسية. وهي مثالية لتطبيقات النفط والغاز.
تستخدم تقنية التمغنط المغناطيسي مجالًا مغناطيسيًا قويًا مستمرًا يمر عبر أنبوب أو جدار أنبوب. تقترب شدة المجال المغناطيسي من التشبع الكامل، أي النقطة التي لا تؤدي عندها أي زيادة في قوة التمغنط إلى زيادة ملحوظة في كثافة التدفق المغناطيسي. عندما تصطدم خطوط المجال المغناطيسي بعيب في المادة، يمكن أن يتسبب التشوه الناتج في التدفق المغناطيسي في انبعاثه أو ظهوره على شكل فقاعات من السطح.
يمكن الكشف عن هذه الفقاعات باستخدام مسبار سلكي بسيط يمر عبر مجال مغناطيسي. وكما هو الحال في تطبيقات الحث المغناطيسي الأخرى، يتطلب النظام حركة نسبية بين المادة المراد فحصها والمسبار. وتتحقق هذه الحركة بتدوير مجموعة المغناطيس والمسبار حول محيط الأنبوب. ولزيادة سرعة المعالجة، يستخدم هذا النظام مسابير إضافية (مجموعة واحدة) أو مجموعات متعددة.
تستطيع وحدة MFL الدوارة الكشف عن العيوب الطولية أو العرضية. وتكمن الاختلافات في اتجاه الهياكل المغناطيسية وتصميم المجس. في كلتا الحالتين، يتولى مرشح الإشارة عملية الكشف عن العيوب والتمييز بين مواقعها الداخلية والخارجية.
تقنية MFL مشابهة لتقنية ET، وهما يكملان بعضهما البعض. تقنية ET مناسبة للمنتجات ذات سماكة جدار أقل من 0.250 بوصة، بينما تُستخدم تقنية MFL للمنتجات ذات سماكة جدار أكبر من ذلك.
تتمثل إحدى مزايا تقنية MFL على تقنية UT في قدرتها على اكتشاف العيوب غير المثالية. فعلى سبيل المثال، تستطيع تقنية MFL اكتشاف العيوب الحلزونية بسهولة. أما العيوب في هذه الاتجاهات المائلة فيمكن اكتشافها بواسطة تقنية UT، ولكن ذلك يتطلب إعدادات خاصة للزاوية المتوقعة.
هل ترغبون في معرفة المزيد حول هذا الموضوع؟ لدى جمعية المصنّعين والمصنّعين (FMA) المزيد من المعلومات. سيقدم المؤلفان فيل مينكزينجر وويليام هوفمان يومًا كاملاً من المعلومات والإرشادات حول مبادئ هذه العمليات، وخيارات المعدات، وإعدادها، واستخدامها. عُقد الاجتماع في 10 نوفمبر في مقر جمعية المصنّعين والمصنّعين في إلجين، إلينوي (بالقرب من شيكاغو). التسجيل مفتوح للحضور الافتراضي والحضور الشخصي. للمزيد من المعلومات.
أصبحت مجلة Tube & Pipe Journal أول مجلة مخصصة لخدمة صناعة الأنابيب المعدنية في عام 1990. واليوم، لا تزال المنشور الوحيد في أمريكا الشمالية المخصص لهذه الصناعة، وأصبحت المصدر الأكثر موثوقية للمعلومات لمتخصصي الأنابيب.
الآن مع إمكانية الوصول الكامل إلى النسخة الرقمية من مجلة The FABRICATOR، أصبح الوصول سهلاً إلى موارد الصناعة القيّمة.
أصبح الإصدار الرقمي من مجلة الأنابيب والأنابيب متاحًا بالكامل الآن، مما يوفر سهولة الوصول إلى موارد الصناعة القيّمة.
استمتع بالوصول الكامل إلى النسخة الرقمية من مجلة STAMPING Journal، التي توفر أحدث التطورات التكنولوجية وأفضل الممارسات وأخبار الصناعة لسوق ختم المعادن.
الآن مع إمكانية الوصول الكامل إلى النسخة الرقمية من مجلة The Fabricator en Español، سهولة الوصول إلى موارد صناعية قيّمة.