فناوری آزمون های غیرمخرب
سال:1399 | دوره:2 | شماره:6 |تعداد مقالات:9

خطوط لوله، شریان های حیاتی در صنعت نفت و گاز بوده و با توجه به هزینه ی بسیار زیاد احداث آن ها، به عنوان یکی از زیرساخت ها و سرمایه های ملی هر کشور محسوب می گردند. پدیده ی سایش از جمله مهم ترین عوامل آسیب به خطوط لوله شناخته می شود که سبب کاهش ضخامت در نواحی مختلف آن می گردد. تغییر ضخامت ایجاد شده، سبب تمرکز بیشتر تنش در خطوط لوله می شود و شکست به راحتی رخ می دهد. آزمون های فراصوتی یکی از روش هایی است که در بازرسی خطوط لوله مورد استفاده قرار می گیرد. از میان تکنیک های مختلف این نوع آزمون، امواج هدایت شونده ی لمب، به دلیل استهلاک کم در مسیر انتشار، از جایگاه ویژه ای برخوردارند؛ اما رفتار پیچیده ی این امواج در سازه هایی با ضخامت متغیر، کار تفسیر داده های به دست آمده از اجرای یک آزمون را دشوار می سازد. بررسی رفتار امواج لمب در لوله هایی با تغییرات ضخامت امری به مراتب دشوار می باشد. از این رو، در پژوهش حاضر، به مدل سازی دوبعدی اجزای محدود رفتار این امواج و بررسی ضرایب عبور و بازتاب درحضور تغییرات ضخامت پرداخته شده است. نتایج بررسی تأثیر تغییر عمق سایش بر سیگنال های عبوری و بازتابی حاکی از آن است که با استفاده از تکنیک امواج لمب می توان به خوبی تغییرات ضخامت یک قطعه را پایش نمود. همچنین بررسی تغییرات فرکانس سیگنال ارسالی به داخل ورق نشان می دهد که در برخی بازه های فرکانسی، مود S0 ایجاد شده جهت برخورد با عیب، حساسیت بسیار کمی به تغییرات ضخامت دارد. بنابراین انتخاب فرکانس مناسب در بازرسی های انجام شده توسط امواج لمب گامی مهم در تشخیص وضعیت سازه می باشد.

در آزمونهای فراصوتی با استفاده از امواج هدایت شونده برای افزایش محدوده بازرسی عموما از امواج در محدوده فرکانسهای پایین استفاده می شود. با کاهش فرکانس امواج ارسالی علاوه بر کمتر شدن تعداد مدهای تولید شده در سازه، تولید مدهای پایه، و ساده تر شدن تفسیر نتایج، رفتار غیر دیسپرسیو و استهلاک پایین موج موجب افزایش طول بازرسی می شود. با این وجود استفاده از فرکانسهای پایین جهت انجام آزمون موجب کاهش حساسیت و قابلیت تفکیک این روش ارزیابی می شود. در این مقاله استفاده از مدهای بالاتر امواج هدایت شونده با فرکانس بالا برای بازرسی ورقها در فاصله کوتاه برای بهبود حساسیت آزمون مورد مطالعه و بررسی قرار می گیرد. بدین منظور ابتدا با مدلسازی عددی امواج هدایت شونده تولید شده توسط یک تراگذار زاویه متغیر، مدهای A1 و S1 در محدوده فرکانسهای بالا شبیه سازی می شود. با استفاده از این مدل، الگوی توزیع انرژی موج در این دو مد در سازه مورد ارزیابی قرار گرفته و با یکدیگر مقایسه می شوند. نتایج بدست آمده از آزمونهای آزمایشگاهی برای یک ورق فولادی، نشان می دهد که خطای نسبی اندازه گیری مد S1 در فاصله های کوتاه با استفاده از یک پروب 2 MHz کمتر از 10%است.

نوار نقاله ها نقش بسیار مهمی در صنایع معدنی و کارخانه های فرآوری دارند؛ بنابراین نگهداری و جلوگیری از توقفات ناگهانی آن ها بسیار ضروری می باشد. ازاین رو در سال های اخیر پایش وضعیت این تجهیزات با کمک آنالیز ارتعاشی توانسته است در تشخیص عیوب اجزا دوار مانند بیرینگ ها در مراحل اولیه پیدایش عیب کمک کند. در این تحقیق، بیرینگ های درام محرک نوار نقاله شماره 9 مجتمع مس سرچشمه با کمک آنالیز ارتعاشی بررسی شده است. با توجه به دور پایین این بیرینگ ها، شناسایی عیوب در آن ها مشکل می باشد. نتایج نشان می دهد که مشاهدات بصری پس از تعویض بیرینگ با تحلیل ارتعاشی مطابقت دارد. همچنین سایش روی رینگ خارجی و الگوهای خرابی بیرینگ ها نشان می دهند که یک نیروی محوری در اثر انحراف نوار از مرکز درام به بیرینگ اعمال می گردد. نیروی ایجاد شده در اثر انحراف نوار از مرکز درام به سمت عکس موتور باعث می شود که سایش در لبه های کناری رینگ خارجی ایجاد گردد. انحراف نوار یکی از عوامل مهم در عدم توزیع یکنواخت نیروی اعمالی به یاتاقان ها و در نتیجه خرابی زودتر یک یاتاقان نسبت به دیگری می گردد.

< p>آزمون غیر مخرب جریان گردابی از روش های الکترومغناطیسی است که می توان از آن برای ارزیابی و کنترل کیفیت متالورژیکی آلیاژهای صنعتی استفاده نمود. اجرای سریع و ماهیت دیجیتالی پاسخ های این روش سبب شده که از آن برای راه اندازی خطوط مکانیزه بازرسی و کنترل کیفی خط تولید قطعات فلزی استفاده شود. هدف از این مقاله، بررسی شرایط کنترل کیفیت متالورژیکی ورق های آلیاژ آلومینیم 7075 بعد از عملیات حرارتی پیرسازی با استفاده از روش جریان گردابی است. به این منظور آزمون های مخرب متالوگرافی، سختی سنجی و هدایت الکتریکی به همراه آزمون غیرمخرب جریان گردابی انجام و نتایج آنها با یکدیگر مقایسه شدند. نمونه هایی از این آلیاژ به شکل ورق به ضخامت 2/1 میلی متر تهیه شد. عملیات انحلالی در دمای 470 درجه سلسیوس به مدت 20 دقیقه انجام شد و سپس عملیات حرارتی پیرسازی مصنوعی در دماها و زمان های مختلف انجام شد. مطالعات ریزساختاری توسط میکروسکوپ های نوری و الکترونی روبشی، رسانایی بر اساس استاندارد (%ICAS) و سختی سنجی به روش برینل انجام شد. در ادامه با استفاده از یک دستگاه جریان گردابی در فرکانس kHz 8، پاسخ های الکترومغناطیسی نمونه ها مورد ارزیابی و مقایسه قرار گرفت. نتایج نشان داد که برای کنترل و تضمین کیفیت محصولات پیرسازی شده، استفاده از شاخص سختی نمی تواند به تنهایی کفایت کند. همچنین آزمایش متالوگرافی محدودیت های اجرایی در فرایندهای تولید دارد. مشخص شد که پاسخ های جریان گردابی تحت تاثیر تغییرات ریزساختار حاصل از عملیات پیرسازی است و می توان توسط این آزمون، قطعات مختلف آلیاژ آلومینیم 7075 را به صورت غیرمخرب از یکدیگر تفکیک نمود.

با توجه به توسعه روزافزون به کارگیری قطعات و تجهیزات ساخته شده به روش تولید افزایشی در صنایع مختلف، بهره گیری از روش های مناسب بازرسی این قطعات، به منظور بررسی کیفیت تولید و شناسایی عیوب، اهمیت بسزایی یافته است. در این پژوهش یک نمونه پلیمری ساخته شده به روش تولید افزایشی از جنس PLA به روش دمانگاری مورد بازرسی قرار گرفت. یک منبع حرارتی نوری نمونه را گرم نمود. تصاویر حرارتی در مدت زمان روشن بودن منبع حرارتی و مدتی پس از قطع منبع توسط دوربین حرارتی ثبت شد. به منظور بهبود تصاویر حرارتی، دو روش پردازش پرکاربرد به نام های پردازش فازی پالسی (PPT) و تجزیه وتحلیل مولفه اصلی(PCA) به کار گرفته شدند. پس از اعمال این روش ها به داده های منتخب خام حرارتی، مشخص شد که درحالی که تنها 18 عیب از 20 عیب موجود در نمونه از طریق بهترین فریم خام حرارتی قابل تشخیص است، همه 20 عیب موجود در نمونه از طریق تصاویر پردازش شده قابل شناسایی هستند. برای مقایسه کمی تصاویر پردازش شده ازنظر بهبود وضوح عیوب که تاثیر مستقیمی بر سهولت در شناسایی آن ها دارد، پارامتر نسبت سیگنال به نویز (SNR) مورداستفاده قرار گرفت. با توجه به بالاتر بودن میزان SNR در کلیه تصاویر پردازش شده از بهترین تصویر خام حرارتی، مشخص شد که کلیه روش های پردازش بکار گرفته شده شناسایی عیوب را تسهیل می نمایند. همچنین مشاهده شد که روش PCA بالاترین میزان میانگین SNR را داراست. این مقدار برای تصویر PCA که معادل 14. 75 است، تقریبا سه برابر میزان میانگین SNR برای بهترین تصویر خام حرارتی، معادل 4. 75، بود.

پره های توربین از حساس ترین و مهمترین قطعات داغ توربین گاز به شمار می روند بطوریکه کارایی و عمر توربین ها به طور مستقیم با کارکرد این اجزا مرتبط است لذا برای جلوگیری از تخریب ناشی از دمای بالا، بایستی این قطعات به شیوه مناسب خنک-کاری شوند. روش متداول خنک کاری پره ها، هدایت سیال خنک کننده از کانال های پیچیده داخلی آنها بوده که پیشتر در مراحل اولیه ساخت عمداٌ به روش ماهیچه گذاری ایجاد می گردند. در فرایند تخلیه ماهیچه های سرامیکی گاهی اوقات ذرات سرامیکی بطور کامل از کانال های خنک کاری تخلیه نشده و بخشی از این ذرات در داخل پره ها محبوس شده و موجب انسداد کانال های خنک کاری می گردد که این موضوع عملکرد پره ها و در نتیجه عمر مفید آنها را حین سرویس، کاهش می دهد. در این تحقیق، انسداد کانال های خنک کاری داخلی پره ها با استفاده از روش غیر مخرب دمانگاری فروسرخ برای تعدادی از پره های توربین گاز نوعی مورد بررسی قرار گرفته است. در این راستا پس از آماده سازی و چیدمان آزمون دمانگاری فعال با بخار داغ، نتایج دمایی در زمان های مختلف و با درصدهای انسداد متفاوت که بطور مصنوعی در کانال های خنک کاری این پره ها ایجاد شده، اخذ و ارزیابی شده است. نتایج نشان داده است که استفاده از روش غیر مخرب دمانگاری فروسرخ در شناسایی مناطقی از کانال های خنک کاری پره ها که دارای انسداد مصنوعی شده بودند، موثر بوده و از کارائی مطلوبی برخودار می باشد

مدیریت سلامت پیش بینانه (PHM) یک فلسفه نوین در علم نگهداری و تعمیرات (نت) است که به تشخیص و پیش آگاهی نارسایی و عیوب در دستگاه ها می پردازد. PHM در ماشین آلات دوار عموما با تجزیه و تحلیل سیگنال های ارتعاش، انتشار صوت، دما یا آنالیز روغن انجام می شود. با در دست داشتن شاخص سلامت مناسب بدست آمده از تجزیه و تحلیل سیگنال، می توان نقص سیستم را به موقع تشخیص داد و دستگاه را برای عملیات نت آماده کرد. در این مقاله، از سیگنال های انتشار صوتی اسپیندل یک دستگاه فرز برای تشخیص ساییدگی و یا شکستگی ابزار استفاده شده است. ابتدا با تجزیه و تحلیل موجک، نویز سیگنال کاهش داده شد تا بتوان با تجزیه و تحلیل سیگنال به شاخص سلامت مناسب دست یافت. در اینجا از سه تابع موجک مادر db4 و sym5 و haar و سه روش آستانه گذاری استفاده شده است. تحقیقات نشان داد که توابع مادر sym5 و haar با روش آستانه گذاری penalize low، با 3 سطح تجزیه، کمترین MSE به ترتیب 0. 0018 و 0. 0019 را دارد. در مرحله بعد، چهارده تابع ویژگی سیگنال، استخراج و با یکدیگر مقایسه شدند. از بین توابع مورد بررسی برای شاخص سلامت، نتیجه نشان داد که میزان تغییرات از حالت سالم به ناسالم ابزار علاوه بر تابع میانگین مجذور مربعات (RMS) با 10% تغییر، مربع ریشه سیگنال با 10%، آنتروپی 15%، انرژی 28%، فاکتور ضربه 33%، شاخص بیشینه سیگنال 48% نیز می توانند معیارهای مناسبی برای شاخص سلامت باشند.

سلامت و ایمنی مواد غذایی به عنوان یکی از مهمترین اولویت های انسانی محسوب می شود؛ بنابراین لازم است فناوریهای مؤثر و جدیدی برای تشخیص تقلب و کیفیت در صنایع غذایی به کار گرفته شود. روغن زیتون فرابکر فواید بسیاری برای سلامتی انسان داشته و به دلیل ارزش غذایی و قیمت بالای آن، احتمال وجود تقلب در آن زیاد می باشد. فراصوت تشخیصی در حوزه صنایع غذایی دارای مزایای بسیاری است؛ دقیق و غیرمخرب بوده و در کسری از ثانیه انجام می گیرد. در این مطالعه، برای تشخیص تقلب در روغن زیتون فرابکر، چهار ویژگی فراصوتی نمونه های تهیه شده در پنج سطح مختلف تقلب (خالص و 5٪ ، 10٪ ، 20٪ ، 35٪ و 50٪ مخلوط شده با روغن سرخ کردنی معمولی) و با استفاده از سامانه فراصوت تشخیصی استخراج شدند. جهت کاهش خطا، یک سامانه نگهداری و هدایت کاوشگرها طراحی و ساخت گردید. ویژگی های استخراجی فراصوت شامل درصد کاهش دامنه، زمان رسیدن موج از فرستنده به گیرنده، تفاضل پیک اول و دوم دامنه در نمودار زمان-دامنه و نسبت پیک اول و دوم دامنه مورد بررسی قرار گرفت. از هفت الگوریتم طبقه بندی شامل بیز ساده، دستگاه بردار پشتیبان، گرادیان تقویتی، k همسایگی نزدیک، شبکه عصبی مصنوعی، رگرسیون لجستیک و آدابوست برای طبقه بندی داده های از پیش پردازش شده استفاده شدند. نتایج نشان داد که الگوریتم بیز ساده با دقت 2/90٪ ، بیشترین دقت را در بین سایر مدل-های طبقه بندی داشته و ماشین بردار پشتیبان و گرادیان تقویتی با 88. 2٪ در رده های بعدی قرار گرفتند.

امروزه استفاده از خطوط لوله در صنایع مختلف از جمله نفت و گاز، آبرسانی و پتروشیمی بسیار پرکاربرد است. لوله های کامپوزیتی بدلیل دارا بودن ویژگی هایی نظیر سبکی، استحکام بالا و مقاومت به خوردگی گزینه مناسبی جهت استفاده در خطوط لوله می باشند. با توجه به صرف هزینه بالا برای نصب و تعمیر این لوله ها، استفاده از آزمون های غیرمخرب برای پیشگیری از بروز آسیب های احتمالی ضروری به نظر می رسد. یکی از آسیب هایی که در حین ساخت و بهره برداری ممکن است رخ دهد، آسیب در اتصال لوله می باشد. اتصال چسبی یکی از رایج ترین انواع اتصالات میان لوله کامپوزیتی می باشد. استفاده از امواج هدایت شده فراصوتی بعنوان یکی از آزمون های غیرمخرب جهت بازرسی اتصالات لوله های کامپوزیتی روشی مناسب و نسبتا ارزان می باشد. در این مقاله شبیه سازی انتشار یک مود متقارن از امواج هدایت شده فراصوتی L(0, 1)جهت بازرسی اتصال چسبی میان دو لوله کامپوزیتی انجام شده و مطالعه پارامتری تغییرات طول خرابی اتصال چسبی نیز مورد بررسی قرار گرفته تا شاخص مناسب از سیگنال دریافتی جهت شناسایی اتصال معیوب تعیین شود. با استفاده از دو سنسور که یکی قبل و دیگری بعد از اتصال چسبی جهت دریافت سیگنال های بازگشتی و عبوری قرار داده شده اند، دو شاخص انرژی مناسب جهت شناسایی اتصال معیوب مشخص و بررسی شده است.