دیدگاه‌ها بسته شده‌اند.

 
  • language
  • language
  • ورود/عضویت

دستگاه آلتراسونیک (امواج مافوق صوتی) تست جوش‌ خطوط لوله

دستگاه آلتراسونیک (امواج مافوق صوتی) تست جوش‌ خطوط لوله

  • شماره درخواست: RFP449807118
  • تاریخ اعلام: 98/07/29
  • تاریخ انقضا:

فرصت ها:

براساس پیشنهاد‌ها قابل‌ مذاکره خواهد بود.

میزان سرمایه گذاری:

براساس پیشنهاد‌ها قابل‌ مذاکره خواهد بود.

برنامه زمان بندی:

تماس جهت اطلاعات بیشتر:

۰۲۱۸۸۳۹۸۵۶۳ – ۰۲۱۸۸۳۹۸۵۴۳

پست الکترونیک:

پیشینه مساله :

در حال حاضر شرکت متقاضی به منظور بازرسی جوش، از فیلم رادیوگرافی استفاده می‌ کند که باید توسط پرتونگار متبحر تفسیر شود. هزینه این نوع بازرسی بالا است و نیاز به منبع رادیواکتیوی (چشمه) دارد که برای محیط‌ زیست و انسان مضر است. این فیلم‌ ها به مرور زمان از بین می‌ روند و باید مستندات مربوطه برای تفسیر، پرینت و برای بایگانی مجددا اسکن شوند. امروزه به دلیل توسعه روزافزون صنایع نفت،گاز و پتروشیمی و نیروگاه‌ ها، بازرسی قطعات و اتصالات در این صنایع به منظور اطمینان از سلامت قطعات و دستگاه‌ های مورد استفاده، از اهمیت بالا و ویژه‌ای برخوردار است. از مهم‌ ترین و پرکاربردترین آزمون‌ های غیر مخرب، روش بازرسی با امواج مافوق صوت Ultrasonic Testing-UT می‌باشد که کاربرد گسترده‌ای در تشخیص عیوب ( از جمله ترک‌ها، عیوب ناشی از جوشکاری و... ) دارد. آزمون‌ های غیرمخرب آلتراسونیک یکی از روش‌ های توانمند و پرکاربرد در بازرسی قطعات و دستگاه‌ های صنعتی است.

در این روش امواج مافوق صوتی با فرکانس بالا (در محدوده بسامدی 0.1-25 MHz) توسط مواد پیزوالکتریک تولید شده و به درون ماده ارسال می‌ شوند. امواج برگشت داده شده حاصل از برخورد به عیوب درونی و سطحی ماده نیز توسط پیزوالکتریک های دیگری دریافت شده و در آنالیزورهای خاصی با توجه به کاهش دامنه امواج و زمان رفت و برگشت، تحلیل و نتایج تحت سیستم‌ های مختلف بر روی صفحه نمایش نشان داده می‌ شوند . استفاده از ترانسدیوسرهای آرایه فازی (phased array transducers) یکی از روش‌ های نوین آلتراسونیک در تست‌ های غیرمخرب است. شماتیک کلی بررسی یک عیب به این روش به‌صورت ساده در شکل ۱ (الف و ب) آورده شده است.

دستگاه آلتراسونیک (امواج مافوق صوتی) تست جوش‌ خطوط لوله 22

تکنیک زمان پرواز پراش(TOFD Time of flight diffraction)  بر اساس پديده فيزيكي پراش انرژي صوتي از كنج‌ ها و لبه‌ هاي موجود در ساختارهاي داخلي اجزا مورد آزمون استوار بوده و در اصل براي بهبود دقت اندازه‌گيري عيوبي ابداع گردیده است كه قبلاً با روش‌ هاي ديگر شناسايي شده‌اند. در این روش از پراش امواج مافوق صوتی از لبه‌ هاي ناپيوستگي (به جاي بازتابش از فصل مشترك آن‌ ها) براي اندازه‌گيري دقيق آن استفاده مي‌شود. با برخورد امواج مافوق صوت به ناپيوستگي‌هاي خطي مانند ترك، علاوه بر امواج بازتابي معمول، در دو سر آن پراش روي مي‌ دهد. در اثر پراش امواج استوانه‌ اي شكلي از لبه‌ هاي (دو سر) ناپيوستگي منتشر مي‌ شوند و پراش در تمامي جهات صورت مي‌گيرد. منشأ پراش‌ ها لبه‌ هاي عيوب است، بنابراین فواصل زماني بين امواج به لبه‌ هاي عيوب و در نتيجه اندازه‌ ها مربوط مي‌ شود. شماتیکی از روش انتشار امواج در ناحیه ترک در روش TOFD در شکل ۲ نشان داده شده است.

دستگاه آلتراسونیک (امواج مافوق صوتی) تست جوش‌ خطوط لوله 11

آزمون‌ های آلتراسونیک آرایه فازی به دلیل ویژگی‌ هایی نظیر سرعت بالای انجام آزمون، انعطاف‌ پذیری بالا و همچنین توانایی ارائه نتایج تصویری مختلف با قابلیت تفسیر ساده‌ تر، مزیت بسیاری نسبت به روش‌ های متداول آلتراسونیک دارند.

از کاربردهای تست آرایه فازی می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
  1.  بازرسی لوله‌ها
  2.  بازرسی مواد کامپوزیت و قطعات آهنگری شده
  3.  بازرسی جوش
  4.  آزمون جوش لب‌ به‌ لب
  5.  بازرسی نازل
  6.  بازرسی ترک‌ خوردگی ناشی از هیدروژن
  7.  بازرسی قطعات پیچیده مثل راکتور
  8.  پره توربین و ریشه پره‌ های پره توربین
به‌ طورکلی آزمون مافوق صوتی و بخصوص تست آرایه فازی با وجود قابلیت‌ های منحصربه‌ فرد آن، نیازمند مهارت‌ های خاص و تجربه کافی از سوی بازرس در استفاده و به‌ کارگیری این قابلیت‌ ها می‌ باشد. در حال حاضر شرکت‌ های معدودی به این فناوری دست پیداکرده‌ اند برخی از نمونه دستگاه‌ های ساخته شده در این زمینه بدین شرح است: ۱-عیب‌ یاب التراسونيک Phased Array مدل VEO داراي سيستم هم‌ زمان TOFD و A-Scan ساخت شرکت Sonatest  انگلستان ۲-دستگاه عیب‌ یاب التراسونيک 16 یا 32 کاناله Phased Array مدل Omniscan MX2 ساخت شرکت Olympus  آمریکا ۳-دستگاه عیب‌ یاب آرايه فازي Phased Array مدل DIO-1000 ساخت شرکت STARMANS انگلستان ۴-عیب‌ یاب التراسونيک  ۳۲ کاناله Phased Array  مدل TD Handy Scan RX (سری جدید) ساخت کمپانی  AGR / Technology Design انگلستان داراي سيستم هم‌زمان  Phased Array ، TOFD ،  Strip Scan و A-Scan  (التراسونيك معمولي – 8 کاناله)

شرح مساله :

شرکت متقاضی در زمینه مدیریت، طراحی، تأمین کالا و تجهیزات مجتمع‌ های پالایشگاهی و پتروشیمی، تأسیسات سرچاهی، خطوط لوله خشکی و دریایی بیش از ربع قرن فعالیت داشته است. این شرکت پیمانکاری در زمینه اجرای خطوط لوله نفت و گاز با سطح مقطع بالا و قطر خطوط لوله گاز 56 اینچ و لوله نفت حداکثر 42 اینچ فعالیت دارد و همچنین جنس لوله‌ های فولادی نفت و گاز از کربن استیل با استاندارد API و یا معادل آن است. میزان و حجم جوشکاری بستگی به پروژه‌ های انتقال در طول سال دارد. این شرکت با بهره‌گیری از پرسنل مجرب و متخصص و تجهیزات و ماشین‌ آلات پیشرفته و توان مدیریتی طی چند دهه اخیر اخیر توانسته بیش از ۴۰۰۰ کیلومتر خط لوله در سایزهای مختلف را به مرحله بهره‌ برداری برساند. در حال حاضر به منظور بررسی تست جوش خطوط لوله به دنبال طراحی و ساخت دستگاه آلتراسونیک (امواج مافوق صوتی) تست جوش‌ های خطوط لوله به روش‌ های آرایه فازی و تافد (Phased Array & TOFD) می‌ باشد.

تست آرایه‌ های فازی یکی از روش‌ های پیشرفته‌ تست آلتراسونیک است که در عکس‌ برداری پزشکی و تست‌ های صنعتی نیز کاربرد دارد. تصویر PAUT (Phased Array Ultrasonic Testing) نشان‌ دهنده نمای برشی از ماده است که می‌ تواند عیوب پنهان در داخل یک ساختار یا جوش را نشان دهد. در این روش از آرایه‌ ای از المان‌ ها استفاده می‌ شود که با نظم مشخصی در کنار هم قرار گرفته و با ترتیب زمانی مشخص تحریک می‌ شود و قادر به ارسال و دریافت امواج آلتراسونیک می‌ باشد. با استفاده از این روش می‌ توان عیب‌ ها را در کوتاه‌ ترین زمان شناسایی کرد. بر خلاف دستگاه آلتراسونیک معمولی (تک کریستال یا تک المان) سیستم تست آرایه فازی آلتراسونیک از پروب‌ های چند المانه‌ ای بهره می‌ گیرد که به صورت جداگانه تحت کنترل کامپیوتر عمل می‌ کنند. این المان‌ ها به‌ صورت منظم خطی یا دوارانی کنار هم قرار می‌ گیرند. نمونه‌ ای از نحوه قرارگیری این المان‌ ها در شکل ۳ نشان داده شده است. همچنین شماتیک پروب دستگاه آلتراسونیک معمولی و آرایه فازی در شکل ۴ نشان داده شده است.

دستگاه آلتراسونیک (امواج مافوق صوتی) تست جوش‌ خطوط لوله 55

با برانگیخته کردن هر المان به صورت کنترل شده می‌ توان یک پرتو متمرکز مافوق صوت را تولید کرد که نرم‌ افزار به کار رفته در این سیستم این پرتوها را قادر می‌ سازد تا به محل مورد نظر سوق داده شوند. نمای دو یا سه‌بعدی تصاویر روی مانیتور، اندازه و مکان دقیق نقص و عیوب جوش را در تست آرایه فازی آلتراسونیک نشان می‌ دهد. این نوع تست در بازرسی جوش به روش مدرن استفاده فراوان دارد.

قابلیت هدایت کردن پرتو در روش تست آرایه فازی این قابلیت را دارد که زاویه‌ های پرتوهای انتخابی را به گونه‌ ای هدایت کند (شکل ۵) که در حین حرکت به صورت عمودی به بعضی عیوب پیش‌ بینی شده در جوش برخورد می‌ کند و آن‌ها را نمایش می‌ دهد. تمرکز الکترونیکی این قابلیت را ایجاد می‌ کند که شکل و اندازه عیوب مورد انتظار را نمایان کند. هرچند به دلیل تنظیمات اجزای مختلف و نقص بالقوه شکل هندسی در هنگام تست آرایه فازی ضروری است که چندین تست آرایه فازی با پیکربندی مختلف پروب‌‌‌ ها انجام شود.

دستگاه آلتراسونیک (امواج مافوق صوتی) تست جوش‌ خطوط لوله 33

پروب آرایه‌ ای متشکل از تعداد زیادی عناصر پیزوالکتریک است که هر کدام به‌ طور مجزا به سیگنال‌ های ارسالی یا دریافتی متصل می‌ شوند و به صورت انفرادی یا ترکیبی کار می‌ کنند. عناصر پیزوالکتریک در تست آرایه فازی به شکل‌ های خطی، حلقه‌ ای و دوار و ماتریسی در محفظه‌ ای چیده می‌ شوند. این عناصر را می‌ توان به صورت هم‌ زمان و طبق الگوی مشخصی نسبت به هم تحریک نمود. برخی از الگو های مختلف تحریک در شکل ۶ (الف-ج) نشان داده شده است.

دستگاه آلتراسونیک (امواج مافوق صوتی) تست جوش‌ خطوط لوله 44

تنها محدودیت انجام تست آرایه فازی هزینه و قیمت آن است زیرا دستگاه‌ های پیشرفته‌ تر اجزا زیادی دارند و گران‌ تر هستند.

آزمایش مافوق صوتی(آلتراسونیک معمولی) همواره با معایبی همچون نیاز به اپراتور متخصص مشکلات در تشخیص عیوب بزرگ (بزرگ‌ تر از اندازه پروپ) و در قطعات با هندسه پیچیده روبه‌ روست. همچنین در مقایسه با تست‌ های غیر مخرب سطحی بسیار گران است. همچنین روش آرایه‌ های فازی مزیت‌ های زیادی نسبت به رادیوگرافی عادی دارد که از جمله‌ آن‌ ها می‌ توان به نبود خطرات ایمنی، انجام بازرسی به محض سرد شدن جوش، آشکارسازی بهبود یافته، اندازه‌گیری عیوب و انعطاف‌پذیری روش اشاره کرد.

تکنولوژی آرایه فازی به صورت عموم مزایای متعددی را به همراه دارد که عبارتند از:
  1.  سرعت بالای انجام آزمون
  2.  انعطاف‌ پذیری بالا
  3.  ارائه نتایج تصویری مختلف و قابلیت تفسیر ساده (نمایش تصویر هم‌زمان A-Scan ، B-Scan و C-Scan در صفحه نمایش)
  4.  گزارش‌ های تصاویر هر سه اسكن به‌ صورت فایل یا چاپي قابل ارائه مي‌ باشند. وجود این تصاویر یكي از مهم‌ ترین مزیت‌ ها جهت تشخيص مناسب عيوب مي‌ باشد.
  5.  امکان اسکن از زوایای متعدد و تغيير زوایاي تابش با یك پروب به‌ وسیله ابزار شكست الكترونيكي
  6.  امکان بررسی عمق و اندازه عیب
  7.  تفسیر ساده (بازرسين مي‌ توانند كل طول جوش را جهت تطبيق با نتایج ارائه‌ شده مجدداً تفسير نمایند)
  8.  ذخیره‌سازی داده‌ ها (در اختيار داشتن یك سند دائمي از كليه مراحل بازرسي و اسكن )
  9.  تکرارپذیری
  10.  کاهش زمان راه‌ اندازی ما بین بازرسی‌ ها
  11.  جایگزین شدن اسکن مکانیکی قدیمی با اسکن الکترونیکی سریع‌ تر که باعث کاهش هزینه اپراتور و زمان تعطیلی دستگاه می‌ شود،
  12.  امکان انجام تست آرایه فازی در هر محیطی ( فشار بالا- دما- تشعشع)
  13.  ارائه اندازه بهتری از عیب
  14.  عدم نیاز دسترسی به دو طرف قطعه کار
  15.  امکان بازرسی قطعات ضخیم
  16.  امكان بازرسي اشكال پيچيده

ویژگی‌ها و خروجی‌هایی را که فناوری مورد درخواست باید داشته باشد

مواردی که فناوری مورد نظر بایستی پوشش دهند عبارتند از:
  1.  كاليبراسيون اتوماتيك
  2.  قابليت نصب Encoder
  3.  امکان انجام تست به روش TOFD
  4.  نمايش A / B / C / L / S Scan و TOFD
  5.  رسم نمودار DAC
  6.  نمايش تصاوير Top, Side & End View از قطعه به صورت هم‌زمان
  7.  نمايش سه‌ بعدی مسير صوت براي انجام تنظيمات
  8.  داراي خروجي USB
  9.  داراي خروجي VGA
  10.  اتصال به شبكه داخلي (خروجي LAN)
  11.  استاندارد كاليبراسيون EN 12668
  12.  امكان تعويض باتري بدون نياز به خاموش كردن دستگاه Hot Swappable Battery Replacement
  13.  حساسيت خوب نسبت به تشخيص انواع عيوب جوش
  14.  قابليت ارائه گزارش تعميراتي بر اساس حد تعيين شده توسط كارفرما
  15.  قابليت ارائه گزارش دیجيتالي و چاپي تمام رنگي توسط نرم‌افزار سيستم
  16.  قابليت انجام آزمون با سرعت ۱۰ تا ۵۰ متر در یك نوبت كاري و حداكثر ۱۵۰ متر در روز با سه نوبت كاري

همچنین مشخصات مقادیر و استانداردهای لازم برای بخش‌های مختلف فناوری مورد نظر در جدول ۱ آورده شده است.

دستگاه آلتراسونیک (امواج مافوق صوتی) تست جوش‌ خطوط لوله 88

دستگاه آلتراسونیک (امواج مافوق صوتی) تست جوش‌ خطوط لوله 77

راه‌کارهای پیشنهادی:

پیش‌بینی می‌شود فناور از رویکردهای زیر به فناوری ساخت این دستگاه دست یابد:
  1.  مطالعه اولیه مدل‌های بروز در PAUT و  TOFD
  2.  شبیه‌سازی ادوات الکترونیکی جهت کاهش نویز و انتخاب بهترین قطعات الکترونیکی نظیر سلف و خازن و ادوات  SMD
  3.  طراحی و ساخت بورد اولیه
  4.  سفارش قطعات الکترونیکی خرید از خارج مانند  FPGA
  5.  مونتاژ کردن قطعات برای بورد اولیه
  6.  تهیه بلوک کالیبراسیون PAUT و TOFD طبق استاندارد
  7.  تست‌های اولیه
  8.  کاهش نویز سیستم
  9.  بهبود کیفیت سیگنال‌های دریافتی
  10.  برنامه‌نویسی کامپیوتری جهت مشاهده سیگنال‌ها به‌صورت A/B/C Scan
  11.  ارتباط بین نرم‌افزار و سخت‌افزار
  12.  گواهی کالیبراسیون بورد الکترونیکی از آزمایشگاه‌های ISO 17025
  13.  تست میدانی بر روی نمونه‌های دارای جوش بر روی ورق و لوله
  14.  تفسیر و تائید سیگنال‌ها توسط متخصص L III و ارائه گواهی تأییدیه
  15.  تست نهایی و رفع ایرادات احتمالی

راه‌ حل ها و پیشنهاد های غیر جذاب:

  1. هزینه زیاد نسبت به روش‌های مشابه
  2. مواد و روش‌هایی که هزینه تأمین آن‌ها بیش از هزینه متعارف در این زمینه باشند.
  3.  مواردی که تأثیر نامطلوب بر کیفیت نمودارها و تفسیرها و ارزیابی‌های صورت گرفته می‌گذارند.
از چالش‌هایی که پیش روی فناور است می‌توان به بورد چند لایه، امپدانس آکوستیکی، اینسترومنتیشن، قطعاتی با حسایت زمانی نانو ثانیه، سویپ بین سنسورها و برنامه تصویر سازی همزمان روی ال سی دی اشاره نمود.

نوع همکاری مطلوب:

بر اساس پیشنهادها قابل‌مذاکره می‌باشد.

ارسال پاسخ :

تمامی پروپوزال‌ها از طریق این لینک دریافت خواهد شد.  

شرح مساله