فناوری آزمون های غیرمخرب
سال:1403 | دوره:4 | شماره:1 |تعداد مقالات:8

در این مقاله، روشی نوین جهت ارزیابی غیرمخرب نوع و شدت خرابی در لوله های ریفرمر بخار از جنس HP40Nb بر پایه روش جریان گردابی ارائه شده است. این روش فراتر از تشخیص ساده نقص ها، انواع مختلف آسیب های ریزساختاری را به صورت عددی ارائه می کند. بازرسی به صورت میدانی و آزمایشگاهی روی لوله هایی از سه واحد ریفرمر یک واحد صنعتی پتروشیمی ایران با عمرهای بهره برداری اسمی 5، 13 و 16 سال انجام شد. بازرسی جریان گردابی به روش روبش نقطه ای و با حسگر الکترومغناطیسی با هسته ای به شکل T در فرکانس 60 کیلوهرتز توسط یک دستگاه قابل حمل دستی انجام شد. بررسی های ریزساختاری نمونه هایی از این لوله ها با میکروسکوپ های نوری و الکترونی روبشی مجهز به پردازش عنصری انجام شد. نتایج مطالعات آزمایشگاهی ریزساختاری نشان داد که آسیب های اصلی در لوله های آسیب دیده شامل تغییرات در مقدار و نوع کاربیدها، کاهش مقدار کروم زمینه، کربوره شدن، اکسیداسیون و ریزترک ها است. ارزیابی های جریان گردابی نشان داد که تغییرات ریزساختاری و تغییرات داده های آزمون جریان گردابی را می توان با شاخصهای مناسبی مشخص کرد. آسیب ذاتی (DI) ناشی از کربوریزاسیون و اکسیداسیون را با استفاده از شاخص تغییرات زاویه فاز جریان گردابی و آسیب ناشی از خزش (DII) که با ایجاد حفره ها و ترک ها نمایان می شود را با استفاده از شاخص تغییرات امپدانس می توان ارزیابی کرد. مشاهده شده است که با افزاش میزان کربوره شدن و تبدیل کاربیدهای M23C6 به M7C3 و کاهش مقدار کروم فاز زمینه، شاخص زاویه فازی از عدد 18.7 به حداکثر 63.2 درجه افزایش می یابد. همچنین همزمان با افزایش عمر لوله ها و جوانه زنی و رشد ترک های خزشی، شاخص امپدانس از مقدار بدون بعد 655 به مقدار 1064 افزایش می یابد. در پایان، با ترکیب دو شاخص الکترومغناطیس با یکدیگر و ارائه یک رابطه تجربی، شاخص میزان خرابی کل (Dtotal) هر لوله ارائه شده است.

در این پژوهش، تشخیص ترک و ذوب ناقص در جوش لب به لب صفحات فولادی مورد بررسی قرار گرفته است. این عیوب که از مهم ترین معایب جوشکاری محسوب می شوند، می توانند استحکام و قابلیت اطمینان سازه های فلزی را به طور چشمگیری کاهش دهند. به منظور ارزیابی این موضوع، در مرحله آزمایشگاهی، دو نوع عیب ترک و ذوب ناقص به صورت کنترل شده و مصنوعی ایجاد شدند. این کار از طریق تغییرات ناگهانی دمای جوشکاری و ولتاژ بر فرایند جوشکاری انجام گرفت. پژوهش های پیشین عمدتاً بر استفاده از امواج آلتراسونیک و حسگرهای فرکانس بالا تمرکز داشته اند که با پیچیدگی محاسباتی و هزینه های بالا همراه هستند. در مقابل، روش پیشنهادی در این مطالعه با بهره گیری از ویژگی های امواج الاستیک منتشر شده در صفحات فولادی، رویکردی ساده تر و کم هزینه تر ارائه می دهد. در این روش، به منظور کاهش اثرات عوامل محیطی و حجم محاسبات، داده برداری در بازه فرکانسی محدودی انجام شد که امکان پایش دائمی اتصالات را نیز فراهم می کند. برای تشخیص و تفکیک عیوب ترک و ذوب ناقص، انرژی سیگنال ها و پارامترهای آماری مرتبه بالا از جمله گشتاورهای آماری مرتبه سوم و چهارم مورد تحلیل قرار گرفته اند. نتایج حاصل از آزمایش ها نشان داد که نسبت مقادیر انرژی سیگنال و گشتاورهای آماری در نمونه های دارای ترک نسبت نمونه های سالم به ترتیب 125%، 394% و 53% افزایش یافته است. در حالی که در نمونه های دارای عیب ذوب ناقص، این نسبت ها به ترتیب 76%، 28% و 86% گزارش شده اند. این نتایج نشان می دهند که روش پیشنهادی با کاهش پیچیدگی محاسباتی، می تواند به عنوان ابزاری کارآمد برای شناسایی غیرمخرب عیوب در اتصال های جوشکاری مورد استفاده قرار گیرد.

تصویربرداری به روش پس ‏پراکنشی مبتنی بر پرتو ایکس توجه روزافزونی را در سراسر جهان به خود جلب کرده و کاربردهای متنوعی از جمله آزمون‏های غیرمخرب، بازرسی امنیتی و کنترل کیفیت در صنعت پیدا کرده است. در مطالعه حاضر، یک دستگاه تصویربرداری پس ‏پراکنشی با باریکه پرتو ایکس مدادی طراحی و ساخته شده است. این اسکنر شامل یک مولد پرتو ایکس صنعتی، دو سوسوزن پلاستیکی، یک چرخ برشگر، یک سیستم جمع آوری داده، یک نرم افزار پردازش داده و تشکیل تصویر مبتنی بر MATLAB است. چرخ برشگر دوار پرتوهای ایکس مدادی ایجاد کرده کل نمونه را جاروب می ‏نمایند. عملکرد سیستم از طریق مجموعه‏ای از آزمون‏ها با استفاده از قوطی‏های روغن و رنگ (پر و نیمه‏پر) ارزیابی شد. یافته ها تأیید می کنند که تصویربرداری پس ‏پراکنشی برای جسم‏های با عدد اتمی و چگالی پایین از قبیل چسب، رنگ و روغن بسیار کارا بوده و تصاویر با کیفیتی ارائه می‏ نماید. همچنین، ترکیب داده ‏های هر دو آشکارساز و اعمال یک فیلتر پایین‏گذر بر روی تصاویر سبب بهبود چشم‏گیر کیفیت تصاویر پس‏پراکنشی خواهد شد. مزیت ذاتی دستگاه‏های تصویربرداری پس ‏پراکنشی، اسکن مواد با عدد اتمی پایین (چسب‏ ها، رنگ ‏ها، سیالات مشتق‏ شده از نفت، پلاستیک، پلیمر، مواد منفجره و حتی آلومینیوم) می‏ باشد که نتایج این مطالعه گواهی بر این مدعاست. یافته ‏های این پژوهش نشان دادند که طیف وسیعی از کاربردهای صنعتی برای این دستگاه قابل ترسیم است. فعالیت آتی این مقاله استفاده از روش تقسیم مکانی برای پردازش سیگنال ‏ها و مقایسه آن با الگوریتم تقسیم زمانی (مطالعه حاضر) خواهد بود. همچنین، تصویربرداری از سایر مواد سبک نیز در دستورکار نویسندگان می ‏باشد.

چکیده:رادیو گرافی با پرتو گاما و نوترون دو روش مهم در بررسی اجسامی هستند که امکان مشاهده آنها با چشم غیر مسلح وجود ندارد. برخی از این موارد شامل آناتومی داخل بدن، قطعات داخل هواپیما و سوخت های راکتورهای هسته ای است. رادیوگرافی نوترونی و رادیوگرافی گاما هر دو تکنیک های آزمایش غیرمخرب هستند که برای بازرسی ساختار داخلی اجسام استفاده می شوند، اما تفاوت های کلیدی دارند. رادیوگرافی نوترونی از نوترون های حرارتی برای نفوذ به مواد استفاده می کند و به جای الکترون ها با هسته های اتمی تعامل دارند. این روش برای تشخیص عناصر سبک مانند هیدروژن و مواد با اعداد اتمی بالا سودمند است و آن را در زمینه های هوافضا، هسته ای و علم مواد برای تشخیص عیوب در اجزای سازنده ارزشمند می سازد. برعکس، رادیوگرافی گاما از فوتون های پرانرژی معروف به پرتوهای گاما استفاده می کند که هم با هسته های اتمی و هم با الکترون ها تعامل دارند. این تکنیک برای بازرسی مواد ضخیم تر و متراکم تر، که معمولا در رادیوگرافی صنعتی برای بازرسی جوش، تشخیص خوردگی و بررسی قطعات ریخته گری استفاده می شود، موثر است.در این پژوهش با هدف بررسی اینکه آیا میتوان از ترکیب تصاویر به درک بهتری از جسم رسید، تصاویر رادیو گرافی 11 قطعه از 11 ماده مختلف 1-اورانیوم 238 (238U ) ،2-اورانیوم طبیعی(U (Nat، 3-اورانیوم 235235U))،4-سرب( 82pb )،5-نقره (47Ag) 6-مس( 29 U)، 7-نیکل(28Ni) ، 8-قلع( Sn 50) ، 9-کربن( C 6)، 10-پلی اتیلن(C2H4) ،11-آب ( H2O) مورد تصویربرداری قرار گرفته است. در این پروژهش ازچشمه گامای پرانرژی (کبالت-Co 60)، چشمه گامای کم انرژی (ایریدیم- 192Ir) و چشمه نوترون حرارتی (با انرژی (0/025ev) استفاده شده است. انجام پروژهش با استفاده از کد MCNP انجام شده و و داده های خروجی توسط نرم افزار مطلب تبدیل به تصویر شده است . نتایج بدست آمده نشان می دهد که با ادغام تصاویر رادیوگرافی نوترونی و گاما می توان اطلاعات بیشتری در مورد جسم تحت رادیوگرافی به دست آورد. این ادغام باعث افزایش وضوح و کنتراست تصاویر شده و امکان شناسایی دقیق تر ساختارها و ویژگی های داخلی ماده را فراهم می کند. با ترکیب این دو روش، اطلاعات جامع تری از خصوصیات ماده به دست می آید که تحلیل های دقیق تری را ممکن می سازد و به شناسایی نقص ها و ویژگی های داخلی ماده کمک می کند.

استفاده از پرتونگاری برای بررسی آسیب های منطقة جوشکاری شده، امروزه در صنایع مختلف اهمیت زیادی دارد. با توجه به عوامل مختلف افت کیفیت تصویر در سیستم پرتونگاری، استفاده از پردازش تصویر برای بهبود تباین پرتونگاره ها اهمیت ویژه ای دارد. یکی از کاربردهای مهم هوش مصنوعی (AI) به عنوان یکی از پیشرفته ترین فناوری های عصر حاضر، در پردازش تصویر است که در آن الگوریتم های یادگیری ماشین و یادگیری عمیق برای تحلیل و تفسیر داده های تصویری به کار گرفته می شوند. در این تحقیق از تکنیک FAISS برای بهبود تباین پرتونگاره های جوش استفاده شده است. FAISS یک کتابخانه قدرتمند و بهینه شده برای جستجوی شباهت در مجموعه داده های بزرگ است که توسط فیسبوک توسعه یافته است. نتایج پردازش پرتونگاره ها نشان می دهد که تباین در نواحی مختلف فزایش یافته و بخصوص در نواحی ریشه جوش و عیوب که بیشتر حفره گازی و فقدان اتصال در جوش هستند افزایش قابل ملاحظه ای داشته است. این نتایج توسط متخصصین پرتونگاری ارزیابی شده و آنها تائید می کنند که در کنار بهبود تباین پرتونگاره ها در نواحی مختلف، شناسایی عیوب تصویر، بهتر صورت می پذیرد. علاوه بر آن، استفاده از این روش سریع است و نیاز به تنظیمات دستی پیچیده ندارد. یکی از مزایای کلیدی این روش، استفاده از یک شبکه از پیش آموزش دیده است که باعث صرفه جویی در زمان و هزینه های مرتبط با آموزش مدل های جدید می شود. این امر به ویژه در صنایع بزرگی مانند نفت و گاز، که زمان و دقت تشخیص از اهمیت بالایی برخوردار است، بسیار حائز اهمیت می باشد. با توجه به نتایج مثبت این تحقیق، می توان انتظار داشت که استفاده از هوش مصنوعی و کتابخانه هایی مانند FAISS در آینده به عنوان یک ابزار استاندارد در پردازش و تحلیل تصاویر پرتونگاری مورد استفاده قرار گیرد و تحولی اساسی در کیفیت و سرعت تشخیص عیوب ایجاد کند و به متخصصین پرتونگاری و جوش در تشخیص عیوب و ناپیوستگی های جوش کمک نماید.

انتخاب روش مناسب آزمون غیرمخرب (NDT) برای بازرسی جوش، نقش مهمی در ارتقاء کیفیت فرایند بازرسی، کاهش خطاهای انسانی و بهینه سازی هزینه های عملیاتی در صنایع مختلف از جمله انرژی، حمل ونقل، خودروسازی، هوافضا و نفت و گاز دارد. در این پژوهش، با بهره گیری از رویکرد یادگیری ماشین که یکی از اجزاء هوش مصنوعی است، یک مدل ترکیبی داده محور و طبقه بندی طراحی شده است که توانایی پیش بینی روش بهینه آزمون غیرمخرب (NDT) را برای هر نمونه جوش، بر اساس مجموعه ای از ویژگی های فنی نظیر نوع جوش، ضخامت، جنس فلز پایه، ساختار قطعه و میزان دسترسی به ناحیه جوش دارد. برای طراحی این مدل، تعداد 500 رکورد داده معتبر شامل نتایج آزمون های رایج مانند UT، MT، RT، PT و ET گردآوری شده و پس از انجام مراحل پیش پردازش، از جمله بررسی داده های گمشده، نرمال سازی و کدگذاری متغیرهای طبقه ای، از الگوریتم های متنوع شامل جنگل تصادفی (RF)، ماشین بردار پشتیبان (SVM)، نزدیک ترین همسایه (KNN) و XGBoost در محیط برنامه نویسی Python برای مدل سازی استفاده شد. فرایند ارزیابی مدل ها با بهره گیری از تکنیک اعتبارسنجی متقابل 10 لایه ای (10-fold cross-validation) و تنظیم بهینه فراپارامترها از طریق روش جستجوی شبکه ای (GridSearchCV) انجام گرفت. نتایج نشان داد مدل XGBoost با دقت 90 درصد و میانگین شاخص های صحت، پوشش و امتیاز F1 بالاتر از سایر مدل ها، عملکرد قابل توجهی داشته و در برخی موارد، حتی از پیش بینی های کارشناسان انسانی نیز دقیق تر عمل کرده است. همچنین، خروجی مدل با استانداردهای صنعتی نظیر ASME Section V و ASTM E-Series در زمینه بازرسی جوش کاملاً هم راستا بوده و دارای اعتبار و کاربردپذیری عملی بالایی است.

یکی از روشهای مهم به صرفه و سریع برای ارزیابی غیر مخرب کیفی محصولات باغی و کشاورزی استفاده از تحلیل پاسخ صوتی حاصل از ضربه میباشد.دراین پژوهش، امکان استفاده از پردازش صدای حاصل از برخورد فندق با صفحه آهنی گالوانیزه برای جداسازی فندق های درشت، متوسط، ریز و نیز جداسازی انواع مغز دار و پوک بررسی شده است. ر این اساس سامانه ای برمبنای روش تک ضربی برای تولید صدای فندق در اثر برخورد با سطح آهنی و استفاده از تکنیک های هوش مصنوعی برای تشخیص و طبقه بندی محصول براساس ویژگی های استخراج شده از سیگنال صوتی آنها طراحی و ساخته شد. ابتدا فندق ها براساس اندازه به سه گروه درشت، متوسط وریز تقسیم شده سپس فندق های هر گروه وزن شده تا انواع مغزدار و پوک از یکدیگر تفکیک شوند. به منظور نمونه برداری، تمامی فندق ها از ارتفاع 35و 45 سانتی متری رها شده تا با صفحه آهنی برخورد نمایند. سپس صدای برخورد حاصل از ضربه، توسط میکروفن با دقت بالا ضبط گردید. سیگنال های ضبط شده توسط تبدیل فوریه سریع (FFT) از حوزه زمان به حوزه فرکانس برده و با استفاده از ویژگی های بدست آمده درجه بندی میشوند. نتایج بررسی سیگنال های صوتی نشان میدهد با مقایسه رابطه مستقیم وزن با دامنه و تراز فشار صوت، فندقی که دارای دامنه کمتر از121/0 پاسکال و تراز فشارصوت کمتراز 2/75 دسی بل باشد توخالی یا دارای مغز نارس میباشد. با بررسی صورت گرفته ارتفاع سقوط هیچ تفاوتی معنی داری در تشخیص درجه بندی کیفی نمونه نداشته لذا ارتفاع 35 سانتیمتر و فشار صوت بالاتر از 2/75 بهترین نتیجه برای تشخیص فندق سالم و توپر را دارا میباشد. نتایج حاصل از این تحقیق در ترکیب با روش های متداول جداسازی فندق، نشان میدهد تحلیل پاسخ صوتی به عنوان یکی از روش های غیرمخرب درجه بندی فندق میتواند علاوه بر افزایش سرعت و دقت جداسازی، باعث کاهش آسیب دیدگی آنها نیز گردد.

هدف از این مطالعه بررسی خواص برشی درون صفحه استوانه های کامپوزیت رشته پیچی و ارزیابی مکانیزم های آسیب مرتبط با استفاده از تکنیک آکوستیک امیشن بود. دو ماده کامپوزیتی مجزا، یعنی کربن/اپوکسی و اپوکسی شیشه، برای این منظور ساخته شد. قطعات تحت شرایط بار پیچشی مطابق با ASTM D5448 قرار گرفتند. در این پژوهش پارامترهای مختلفی مانند گشتاور، زاویه پیچش و کرنش به دقت ثبت شدند. علاوه بر این موارد، از حسگرهای نشر آوایی برای ثبت سیگنال هایی استفاده شد که وقوع شکست را نشان می دهند. یافته های این پژوهش نشان داد که استحکام برشی درون صفحه ای و مدول برشی نمونه های کربن/اپوکسی (CFRP) از نمونه های شیشه/اپوکسی (GFRP) بیشتر است. نتایج حاصل از آزمایش نشر آوایی در نمونه های CFRP نشان داد که در این نمونه ها هیچ موردی از جداشدگی الیاف/ماتریس وجود ندارد. در عوض مد اصلی شکست مشاهده شده در این نمونه ها به صورت شکست الیاف است و به طور کلی 71 درصد از کل شکست های شناسایی شده را در بر می گیرد. همچنین مکانیزم شکست اولیه در نمونه های CFRP به صورت جداشدگی الیاف/ماتریس است که تقریبا 50% از کل شکست های ثبت شده را شامل می شود.هدف از این مطالعه بررسی خواص برشی درون صفحه استوانه های کامپوزیت رشته پیچی و ارزیابی مکانیزم های آسیب مرتبط با استفاده از تکنیک های انتشار آکوستیک بود. دو ماده کامپوزیتی مجزا، یعنی کربن/اپوکسی و اپوکسی شیشه، برای این منظور ساخته شد. قطعات تحت شرایط بار پیچشی مطابق با ASTM D5448 قرار گرفتند. در این پژوهش پارامترهای مختلفی مانند گشتاور، زاویه پیچش و کرنش به دقت ثبت شدند. علاوه بر این موارد، از حسگرهای نشر آوایی برای ثبت سیگنال هایی استفاده شد که وقوع شکست را نشان می دهند. یافته های این پژوهش نشان داد که استحکام برشی درون صفحه ای و مدول برشی نمونه های کربن/اپوکسی (CFRP) از نمونه های شیشه/اپوکسی (GFRP) بیشتر است. نتایج حاصل از آزمایش نشر آوایی در نمونه های CFRP نشان داد که در این نمونه ها هیچ موردی از جداشدگی الیاف/ماتریس وجود ندارد. در عوض مد اصلی شکست مشاهده شده در این نمونه ها به صورت شکست الیاف است و به طور کلی 71 درصد از کل شکست های شناسایی شده را در بر می گیرد. همچنین مکانیزم شکست اولیه در نمونه های CFRP به صورت جداشدگی الیاف/ماتریس است که تقریبا 50% از کل شکست های ثبت شده را شامل می شود.