चावल। 1. स्टेनलेस स्टील वेल्ड निर्माण निरीक्षण विधि: टीआरएल मोड में डबल 2डी मैट्रिक्स असेंबली।

ऑस्टेनिटिक वेल्ड की जांच के लिए रूटिंग टेस्टिंग (आरटी) के स्थान पर फेज़्ड ऐरे अल्ट्रासोनिक टेस्टिंग (पीएयूटी) के उपयोग की अनुमति देने के लिए कोड, मानक और विधियां विकसित हुई हैं। लगभग 15 वर्ष पहले परमाणु ऊर्जा संयंत्रों में व्यापक रूप से उपयोग में आने के बाद, दोहरी (2डी) ऐरे सेंसर असेंबली का उपयोग तेल और गैस तथा अन्य उद्योगों में भी फैल गया है, जहां उच्च क्षीणन वाले ऑस्टेनिटिक वेल्ड के त्वरित, विश्वसनीय और सुरक्षित निरीक्षण की आवश्यकता होती है।
नवीनतम पोर्टेबल फेज़्ड ऐरे डिवाइस शक्तिशाली अंतर्निर्मित सॉफ़्टवेयर से लैस हैं जो आपको उन्नत पीसी सॉफ़्टवेयर का उपयोग करके बाहरी कैलकुलेटर या रिमोट कंट्रोल सिस्टम द्वारा बनाई गई फ़ोकस लॉ फ़ाइलों को आयात किए बिना 2डी मैट्रिक्स ऐरे स्कैन को जल्दी और कुशलता से सेट अप करने, तैनात करने और व्याख्या करने की अनुमति देता है।
आज, 2डी ऐरे ट्रांसड्यूसर पर आधारित निरीक्षण तकनीकें स्टेनलेस स्टील और विभिन्न धातुओं की वेल्डिंग में मोटाई और अक्षीय दोषों का पता लगाने की बेहतर क्षमता प्रदान करती हैं। मानकीकृत 2डी ड्यूल मैट्रिक्स कॉन्फ़िगरेशन स्टेनलेस स्टील वेल्डिंग के निरीक्षण क्षेत्र को प्रभावी ढंग से कवर कर सकता है और सपाट और बड़े दोषों का पता लगा सकता है।
अल्ट्रासाउंड निरीक्षण प्रक्रियाओं में आमतौर पर दो आयामी मैट्रिक्स की दोहरी श्रृंखलाएं शामिल होती हैं, जिन्हें बदलने योग्य वेज के आकार के घटकों पर रखा जाता है, जिनके बाहरी व्यास का मिलान विचाराधीन घटक के बाहरी व्यास से होता है। कम आवृत्तियों का उपयोग करें - भिन्न धातुओं के वेल्ड और अन्य क्षीणन कम करने वाली सामग्रियों के लिए 1.5 मेगाहर्ट्ज, और एकसमान गढ़े हुए स्टेनलेस स्टील सब्सट्रेट और वेल्ड के लिए 2 मेगाहर्ट्ज से 3.5 मेगाहर्ट्ज।
दोहरी टी/आर कॉन्फ़िगरेशन (ट्रांसमिट/रिसीव) निम्नलिखित लाभ प्रदान करती है: सतह के निकट कोई "डेड ज़ोन" नहीं, वेज में आंतरिक परावर्तन के कारण उत्पन्न "फैंटम इको" का उन्मूलन, और अंततः टी और आर बीमों के कनवोल्यूशन के कारण बेहतर संवेदनशीलता और सिग्नल-टू-शोर अनुपात (सिग्नल/शोर अनुपात) प्राप्त होता है।
आइए ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टील वेल्ड के निर्माण को नियंत्रित करने के लिए पीए यूटी विधि पर एक नज़र डालें।
उत्पादन नियंत्रण करते समय, RT के बजाय, नियंत्रण में वेल्ड की मात्रा और ऊष्मा-प्रभावित क्षेत्र की पूरी दीवार की मोटाई शामिल होनी चाहिए। अधिकांश मामलों में, सोल्डर कैप अपनी जगह पर होगा। कार्बन स्टील वेल्ड में, नियंत्रित मात्रा को दोनों तरफ से सोनिकेट करने के लिए शियर तरंगों का उपयोग करने की सलाह दी जाती है, जबकि अंतिम आधी तरंग का उपयोग आमतौर पर वेल्ड बेवल पर दोषों से स्पेक्युलर रिफ्लेक्शन प्राप्त करने के लिए किया जाता है।
कम आवृत्तियों पर, स्टेनलेस स्टील वेल्ड के समीपस्थ बेवल का परीक्षण करने के लिए एक समान शियर वेव विधि का उपयोग किया जा सकता है, लेकिन यह ऑस्टेनिटिक वेल्ड सामग्री के माध्यम से परीक्षण के लिए विश्वसनीय नहीं है। इसके अलावा, तथाकथित सीआरए वेल्ड के लिए, कार्बन स्टील पाइप के आंतरिक व्यास पर संक्षारण-प्रतिरोधी मिश्र धातु की परत चढ़ी होती है, और क्रॉस बीम के वायर जम्पर के अंतिम आधे हिस्से का प्रभावी ढंग से उपयोग नहीं किया जा सकता है।
आइए, चित्र 1 में दिखाए गए अनुसार, पोर्टेबल यूटी उपकरण और सॉफ़्टवेयर का उपयोग करके नमूना पहचान विधियों पर एक नज़र डालें।
ड्यूल 2डी ऐरे ट्रांसड्यूसर 30 से 85 डिग्री पी-वेव अपवर्तित किरणें उत्पन्न करते हैं जिनका उपयोग पूर्ण आयतन कवरेज के लिए किया जा सकता है। 15 से 50 मिमी की दीवार मोटाई के लिए, सब्सट्रेट के क्षीणन के आधार पर, 1.5 से 2.25 मेगाहर्ट्ज की आवृत्तियाँ उपयुक्त मानी जाती हैं।
ऐरे प्रोब तत्वों के वेज कोण और विन्यास को अनुकूलित करके, संबंधित साइड लोब्स के बिना अपवर्तक कोण स्कैन की एक विस्तृत श्रृंखला को कुशलतापूर्वक उत्पन्न किया जा सकता है (चित्र 2)। आपतन तल में वेज नोड का फुटप्रिंट न्यूनतम किया जाता है, जिससे बीम निकास बिंदु को वेल्ड के यथासंभव निकट स्थित किया जा सकता है।
टीआरएल मोड में एक मानक 2.25 मेगाहर्ट्ज 10 x 3 डुअल ऐरे की कार्यक्षमता का मूल्यांकन 25 मिमी मोटाई वाली 304 स्टेनलेस स्टील प्लेट की वेल्डिंग पर किया गया। परीक्षण नमूनों में विशिष्ट वी-आकार का ढलान और वेल्डिंग के बाद की सतह की स्थिति थी, और उनमें वेल्डिंग के समानांतर वास्तविक और सुस्थापित वेल्डिंग दोष मौजूद थे।
चावल। 3. 304 स्टेनलेस स्टील प्लेट वेल्ड पर एक मानक 2.25 मेगाहर्ट्ज 10 x 3 डुअल ऐरे (टीआरएल) ऐरे के लिए संयुक्त फेज़्ड ऐरे डेटा।
चित्र 3 में वेल्ड की पूरी लंबाई के अनुदिश सभी अपवर्तन कोणों (30° से 85° LW तक) के लिए संयुक्त PAR डेटा की छवियां दिखाई गई हैं। अत्यधिक परावर्तक दोषों के संतृप्ति से बचने के लिए डेटा अधिग्रहण कम गेन स्तर पर किया गया था। 16-बिट डेटा रिज़ॉल्यूशन विभिन्न प्रकार के दोषों के लिए उपयुक्त सॉफ्ट गेन सेटिंग्स की अनुमति देता है। प्रोजेक्शन शटर को सही स्थिति में रखकर डेटा की व्याख्या को सुगम बनाया जा सकता है।
चित्र 4 में समान मर्ज किए गए डेटासेट का उपयोग करके बनाए गए एक दोष की छवि दिखाई गई है। परिणाम की जाँच करें:
यदि आप निरीक्षण से पहले प्लग को हटाना नहीं चाहते हैं, तो पाइप वेल्ड में अक्षीय (अनुप्रस्थ) दरारों का पता लगाने के लिए निरीक्षण की एक अन्य विधि का उपयोग किया जा सकता है: पल्स इको मोड में एक सिंगल एरे प्रोब का उपयोग वेल्ड प्लग को "झुकाने" के लिए किया जा सकता है। नीचे से ध्वनि किरण: चूंकि ध्वनि किरण मुख्य रूप से सब्सट्रेट में फैलती है, इसलिए कतरनी तरंगें वेल्ड के निकट की तरफ दोषों का मज़बूती से पता लगा सकती हैं।
आदर्श रूप से, वेल्ड की जांच चार बीम दिशाओं (चित्र 5) में की जानी चाहिए और इसके लिए दो सममित वेज की आवश्यकता होती है जिनकी जांच विपरीत दिशाओं, दक्षिणावर्त और वामावर्त, से की जा सके। ऐरे के अलग-अलग तत्वों की आवृत्ति और आकार के आधार पर, स्कैन अक्ष की दिशा के सापेक्ष 40° से 65° तक के अपवर्तन कोण प्राप्त करने के लिए वेज असेंबली को अनुकूलित किया जा सकता है। प्रत्येक सर्च सेल पर 50 से अधिक किरणें पड़ती हैं। एक परिष्कृत यूएस पीए उपकरण, जिसमें एक अंतर्निर्मित कैलकुलेटर होता है, विभिन्न तिरछेपन वाले फोकसिंग नियमों के सेट को आसानी से परिभाषित कर सकता है, जैसा कि चित्र 6 में दिखाया गया है।
आमतौर पर, जांच की पूरी मात्रा को कवर करने के लिए दो-पंक्ति वाली जांच श्रृंखला का उपयोग किया जाता है। दोनों स्कैन लाइनों की अक्षीय स्थिति पाइप की मोटाई और वेल्ड टिप की चौड़ाई से निर्धारित होती है। पहली स्कैन लाइन वेल्ड के किनारे के जितना संभव हो सके करीब चलती है, जिससे वेल्ड की जड़ में स्थित दोषों का पता चलता है, और दूसरी स्कैन लाइन HAZ (हैवल्ड ज़ोन) को पूरी तरह से कवर करती है। प्रोब नोड के आधार क्षेत्र को इस प्रकार अनुकूलित किया जाएगा कि बीम निकास बिंदु वेज में महत्वपूर्ण आंतरिक परावर्तन के बिना क्राउन के सिरे के जितना संभव हो सके करीब हो।
यह निरीक्षण विधि अक्षीय दोषों की दिशा में गड़बड़ी का पता लगाने में अत्यंत प्रभावी पाई गई है। चित्र 7 में स्टेनलेस स्टील वेल्ड में अक्षीय दरार की फेज़्ड ऐरे छवि दिखाई गई है: विभिन्न झुकाव कोणों पर दोष पाए गए और उच्च एसएनआर (SNR) देखा जा सकता है।
चित्र 7: स्टेनलेस स्टील वेल्डिंग में अक्षीय दरारों के लिए संयुक्त फेज़्ड ऐरे डेटा (विभिन्न SW कोण और झुकाव): पारंपरिक प्रक्षेपण (बाएं) और ध्रुवीय प्रक्षेपण (दाएं)।
ऑस्टेनिटिक वेल्ड के विश्वसनीय निरीक्षण पर निर्भर रहने वाले तेल और गैस, विद्युत उत्पादन, विनिर्माण और अन्य उद्योगों में रेडियोग्राफी के विकल्प के रूप में उन्नत पीए यूटी के लाभों पर लगातार ध्यान दिया जा रहा है। इसी प्रकार, पूरी तरह से एकीकृत पीए यूटी उपकरण, शक्तिशाली फर्मवेयर और 2डी ऐरे प्रोब इन निरीक्षणों को अधिक लागत प्रभावी और कुशल बना रहे हैं।
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