طراحی و ساخت پروب پیزوالکتریک و بلوک کالیبراسیون جهت انجام آزمون فراصوتی

امروزه استفاده از روش های بازرسی فراصوتی اتوماتیک برای بازرسی جوش های خطوط لوله به دلیل سرعت و دقتی که نسبت به روش های سنتی (آزمون پرتونگاری) دارند در سراسر دنیا رایج شده است. بلوک کالیبراسیون و تراگذار فراصوتی جزء مهمترین اجزای سیستم بازرسی فراصوتی اتوماتیک جوش خطوط لوله به شمار می آیند که تاثیر به سزایی در نتایج به دست آمده از آزمون دارند. در این پایان نامه، برای اولین بار در ایران فرایند طراحی و ساخت تراگذارهای فراصوتی و بلوک کالیبراسیون انجام شده است. با توجه به اینکه اجزای تراگذار فراصوتی شامل بلوره پیزوالکتریک، ماده پشتی و لایه تطابق امپدانس است، فرایند طراحی و انتخاب اجزای مناسب و بهینه برای سه تراگذار فراصوتی قائم تماسی، زاویه ای و غوطه وری به صورت جداگانه مورد بحث و بررسی قرار گرفته است. جنس بلوره استفاده شده در تراگذارها پیزوسرامیک است و ماده پشتی آنها ترکیبی از ذرات تنگستن ریزدانه و رزین اپوکسی می باشد. برای تراگذار قائم تماسی از لایه تطابق امپدانس سرامیکی و برای تراگذار غوطه وری از لایه تطابق امپدانس از جنس پلکسی گلاس استفاده شده است. کفشک تراگذار زاویه ای از جنس پرسپکس است و شکل آن برای استهلاک امواج بازتابی درون کفشک بهینه شده است. با بررسی انجام شده افزایش امپدانس ماده پشتی باعث کاهش حساسیت و طول پالس تراگذار و افزایش قدرت تفکیک آن می شود. با افزایش قطر ذرات به کار رفته در ماده پشتی، استهلاک آن افزایش یافته ولی از امپدانس آن کاسته می شود. طراحی بلوک کالیبراسیون مورد نیاز برای تنظیم دستگاه بازرسی فراصوتی جوش خطوط لوله با استفاده از تکنیک تفکیک نواحی انجام شده و نقشه های بلوک به تایید شرکت کانادایی eclipse رسیده است. چون بلوک کالیبراسیون طراحی شده دارای سوراخ هایی ریز (5/1 و 5/2 میلی متر) با نسبت طول به قطر نزدیک به 20 می باشد که باید در زوایای مختلف بر روی یک سطح منحنی ماشینکاری شوند، فرایند ساخت آن با طراحی دو قید و بند برای سطح داخلی و خارجی بلوک کالیبراسیون انجام شده است. نتایج به دست آمده از آزمایش های انجام شده برروی تراگذارهای فراصوتی و بلوک کالیبراسیون نشان می دهد که هر دو آنها براساس استانداردهای موجود عملکرد قابل قبولی دارند. درصد انحراف فرکانس مرکزی تراگذار از فرکانس نامی آن برای تراگذارهای قائم تماسی، زاویه ای و غوطه وری به ترتیب %25/6، %69/7 و %5/7 است که همگی طبق استاندارد در محدوده مجاز تلرانس (%10±) قرار دارند.