بحث علمي نتقرير نهائي ع خدمات العلميةالقسـم

قابلية الكشف عن اإلنقطاعات الدقيقة يف وصالت اللحام املنفذة على صفائح التصوير باألمواج فوق الصوتية ذات من الفوالذ بالتصوير الشعاعي الصناعي وب

احلزم املوجهة

الدكتور وفيق حرارة املهندس أمحد الطحان

٦٧٧ت ن ب ع / خ ع -ھــ ط ذ س ٢٠١٧ شباط

خدمات العلميةالقسـم

ية الكشف عن اإلنقطاعات الدقيقة يف وصالت اللحام املنفذة على صفائح قابلمن الفوالذ بالتصوير الشعاعي الصناعي وبالتصوير باألمواج فوق الصوتية ذات

احلزم املوجهة

الدكتور وفيق حرارة املهندس أمحد الطحان

٢٠١٧ شباط ٦٧٧ت ن ب ع / خ ع - ذ س ھـ ط :حقوق النشر

يسمح بالنسخ والنقل عن هذه املادة العلمية لالستخدام الشخصي بشرط اإلشارة إىل املرجع، أما النسخ والنقل ألهداف جتارية .فغري مسموح ما إال مبوافقة خطية مسبقة من إدارة اهليئة

2

قابلية الكشف عن اإلنقطاعات الدقيقة في وصالت اللحام المنفذة على صفائح من الفوالذ بالتصوير الشعاعي الصناعي وبالتصوير باألمواج فوق الصوتية ذات الحزم الموجهة

Detection capability of defects in steel plates welded joints by industrial

radiography and ultrasonic phased array techniques.

: خالصة باألمواج فوق الصوتية ذات الحزم الموجهةبالتصوير ختبار اإل طريقةأجري البحث لبيان إمكانية تطبيق

Phased array ultrasonic testing (PAUT) باألشعة السينية اإلختبار بالتصوير الشعاعيبدال عن

X-ray radiography testing (RT) في إختبار الوصالت اللحامية العديد من كودات تشييد المنشآت المطلوبة من قبل ختبارهااكالكود األمريكي الخاص في تشييد الجسور ولحامها و المنفذة على صفائح من الفوالذ الكربوني

AWS D1.5 Bridge welding code ، ة في الشعاعي بالتصوير باألمواج فوق الصوتييؤدي استبدال التصوير حيثهذه في كلفة أختبار الوصالت اللحامية دون أن يؤدي ذلك إلى خفض في أمان كبير وفر الكودات المذكورة إلى تحقيق

.المنشآتعلى صفائح من الفوالذ الكربوني منفذة وصالت لحامية أربعةفي إختبار المذكورتين طريقتي التصوير تطبيق جرى

باللحام بالقوس أثناء تنفيذها عيوب صنعية أدخل في كل منها )35- 6([mm] واقعة في المجال ما بين ثخانات وبأظهرت عملية المقارنة ما بين الصور الشعاعية الناتجة عن تصوير . (SMAW) بإلكترود معدني الكهربائي المحجوبوفقا لسوية Kodak AA400 تصوير متوسطة السرعة من نوعباستخدام أفالم باألشعة السينية والوصالت اللحامية

باألمواج فوق الصوتية ذات الحزم نفسها عن إختبار العيناتالصور الناتجة بين ووالمحولة إلى صور رقمية (A)التصوير ن المقدرة على كشف العيوب وتحديد مواضعها زاد مالتصوير باألمواج فوق الصوتية ذات الحزم الموجهة قد إن .الموجهة

عن التصوير الشعاعي باألشعة لبديك تطبق ختبار الوصالت اللحامية أن إلهذه التقنية الحديثة في مما يسمح أبعادها وينص ب ق بروسيجر اختبار مناسيطبجرى تفيما إذا في تصوير الوصالت اللحامية المنفذة على الفوالذ الكربوني السينية

عناصر فعالة عديدةمقطعي ذات المسح المسابر يقود زاحفمسح جانبي الوصالت اللحامية بآن واحد وباستخدام على . باإلضافة إلى تطبيق مسح يدوي في إختبار حواف الوصالت اللحامية

تصویر شعاعي، تصویر باألمواج فوق الصوتیة ، مسابر مسح مقطعي ، مسابر مسح : الكلمات المفتاحیة خطي، وصالت لحامیة،

3

Abstract

This study was carried out to demonstrate if the phased array ultrasonic testing (PAUT) can be adopted as a suitable substitute of the radiography testing (RT) of steel plate’s welded joints required by codes and standards related to some projects such as bridges construction and inspection according to AWS D1.5 Bridge welding code. Such adoption, if approved, can realize considerable cost saving without taking any additional risk. The two cited inspection techniques had been applied to test four butt welded joints performed on steel plates having thicknesses up to 35mm. These welded joints had been performed by shielded metal arc welding (SMAW) and containing selected artificial flaws. The comparison between the detection capabilities and characterization of flaws in the welded joints by the two inspection techniques reveals that; PAUT improves the detection capability and sizing of flaws in the welded joints and it can replace RT reliably in case of applying a suitable PAUT procedure that includes simultaneous application of sectorial scan from both sides of the welded joints axes by using encoder with wide active aperture phased array probes and applying supplemental manual scanning for edge testing.

4

الفھرس

الفقرة

رقم الصفحة

4 المقدمة -1 اختبار المواد بالتصوير الشعاعي التقليدي وتحويل الصور الشعاعية إلى صور رقمية -2

5

باألمواج فوق الصوتية ذات الحزم الموجهةاختبار المواد بالتصوير -3

6

المواد والطرائق -4

7

النتائج والمناقشة -5

11

20 الخالصة -6

21 المراجع -7

5

قابلية الكشف عن اإلنقطاعات الدقيقة في وصالت اللحام المنفذة على صفائح من الفوالذ األمواج فوق الصوتية ذات الحزم الموجهةبالتصوير ببالتصوير الشعاعي الصناعي و

المقدمة -1

العالمي للفوالذ نتاجتطبيق تقنيات لحام المعادن بمقدار اإلستهالك العالمي للفوالذ، فقد بلغ اإلمعدل يرتبط . [2-1]سنويا (% 1.4)مليون طن وبمعدل زيادة مقدارها ( 133.6) ما مقداره 2016في عام

ونظرا لعدم وجود طريقة لحام [3]طرائق اللحام بإحدىمن إنتاج الفوالذ (%50)يتم وصل أكثر من إختبار هذه فإنه ال بد من فيها عيوبمثالية يمكن من خاللها تنفيذ الوصالت اللحامية دون حدوث

تطبيق طرائق االختبارات الالإتالفية للتحري عن وجود هذه العيوب وكشفها وإزالتها الوصالت اللحامية ب .الدوليةللحصول على منتجات تتوافق مع متطلبات الكودات والمواصفات وذلك

لى تطوير تجهيزات وتقنيات عبشكل مستمر والخبراء في مجال اإلختبارات الالإتالفية باحثونيعمل ال :ختبار حديثة لتحقيق ما يليإ

.خفض كلفة إختبار المواد -

.خفض زمن إنجاز االختبار -

.ختبارإلزيادة وثوقية ا -

.ختبار مبسطة وقابلة للفهم من الزبائنإتقارير إصدار -

األخيرة العشرة سنوات الالالإتالفية خالل بالطرائق هاوتقاناتختبار المواد طرائق إتطورت ومن هنا فقد تقنيات اختبار حديثة يمكن لطرائق و اختبار ذكية تعمل وفقإونتج عن هذا التطور صناعة تجهيزات المعدنية وغير المعدنية الالزمة لتشييد والهياكل المكونات القطع واستخدامها في بيان سالمة وجودة تصنيع

المنشآت الصناعية وتجهيزاتها والكشف عن اإلنقطاعات في بنيتها الداخلية وبيان مدى مطابقة هذه . المكونات للكودات والمعايير الدولية

وب ياد إمكانية الكشف عن العيدزالقد ساهمت تجهيزات االختبار المتطورة وتقنيات االختبار الحديثة في كما ساهم استخدام هذه . االختبارات الالإتالفية التقليدية نياتوأخطاء التصنيع بالمقارنة مع تجهيزات وتق

اللحام للمواد الجديدة التي تصنع من خالئط معدنية قانةالتصنيع وت قانةالتجهيزات في مواكبة تطور ت

ختبار ال اجودتها تطبيق تقانات والتي يتطلب ضمانإتالفي حديثة قادرة على كشف اإلنقطاعات الناشئة في بنيتها عند مختلف مراحل التصنيع وذلك بغض

من بين تقانات . عن توجه هذه االنقطاعات ضمن المكونات والهياكل المختبرة وبوثوقية عاليةتقانة إختبارالمواد باألمواج مواد بالتصوير الشعاعي الرقمي و

وتحويل الصور الشعاعية إلى صور رقميةالمـادة المـراد تقوم طريقة التصوير الشعاعي على تسليط حزم من أشعة سينية أو من أشعة غاما على

س الفلم وفقا لشدة يتحس. ) 1(ن في الشكل اإلشعاعات النافدة من األجزاء المختلفة للمادة مما يؤدي إلى تشكل صورة كامنة عن بنيتها الداخلية علـى

.التصوير الشعاعي

نه في المقابل ذو أيتميز التصوير الشعاعي التقليدي بإنتاج صور شعاعية ذات مقدرة فصل عالية إال

6

والتي يتطلب ضمان ،وغير معدنية ذات أوزان خفيفة ومتانة مرتفعةإتالفي حديثة قادرة على كشف اإلنقطاعات الناشئة في بنيتها عند مختلف مراحل التصنيع وذلك بغض

عن توجه هذه االنقطاعات ضمن المكونات والهياكل المختبرة وبوثوقية عاليةمواد بالتصوير الشعاعي الرقمي وتقانة إختبار الاالختبارات الالإتالفية الحديثة

. [5-4]فوق الصوتية ذات الحزم الموجهة

وتحويل الصور الشعاعية إلى صور رقميةاختبار المواد بالتصوير الشعاعي التقليدي تقوم طريقة التصوير الشعاعي على تسليط حزم من أشعة سينية أو من أشعة غاما على

ن في الشكل كما هو مبي ،اختبارها والمتواجدة بين منبع األشعة وفلم التصويراإلشعاعات النافدة من األجزاء المختلفة للمادة مما يؤدي إلى تشكل صورة كامنة عن بنيتها الداخلية علـى

.فلم بشكل مناسبالفلم ويمكن إظهار الصورة الكامنة بتحميض ال

التصوير الشعاعيمبدأ طريقة ): 1(الشكل

يتميز التصوير الشعاعي التقليدي بإنتاج صور شعاعية ذات مقدرة فصل عالية إال : أهمها

.المردود المنخفض للطريقة .عدم إمكانية استخدام فلم التصوير الشعاعي ألكثر من مرة

.تطلب الصور الشعاعية لمعالجة كيميائية

وغير معدنية ذات أوزان خفيفة ومتانة مرتفعةإتالفي حديثة قادرة على كشف اإلنقطاعات الناشئة في بنيتها عند مختلف مراحل التصنيع وذلك بغض

عن توجه هذه االنقطاعات ضمن المكونات والهياكل المختبرة وبوثوقية عالية النظراالختبارات الالإتالفية الحديثة

فوق الصوتية ذات الحزم الموجهة اختبار المواد بالتصوير الشعاعي التقليدي -2

تقوم طريقة التصوير الشعاعي على تسليط حزم من أشعة سينية أو من أشعة غاما على اختبارها والمتواجدة بين منبع األشعة وفلم التصوير

اإلشعاعات النافدة من األجزاء المختلفة للمادة مما يؤدي إلى تشكل صورة كامنة عن بنيتها الداخلية علـى الفلم ويمكن إظهار الصورة الكامنة بتحميض ال

يتميز التصوير الشعاعي التقليدي بإنتاج صور شعاعية ذات مقدرة فصل عالية إال أهمهامساوئ عديدة

المردود المنخفض للطريقة -عدم إمكانية استخدام فلم التصوير الشعاعي ألكثر من مرة -تطلب الصور الشعاعية لمعالجة كيميائية -

7

.إن أزمنة المعالجة الكيميائية لألفالم طويلة - .تكلفة مادية امواضع خاصة وأرشفة يترتب عليهفي يتطلب تخزين األفالم - .غير المستعملة مع الزمن نتيجة التخزين تدهور خصائص أفالم التصوير الشعاعي - .قارئ األفالمتتأثر قراءة األفالم بذاتية -

.ال يمكن إرسال الصور مباشرة عبر الشبكة الحاسوبية -عن طريق فقد تم تطوير تقنيات لتحويل الصور الشعاعية المسجلة على األفالم إلى صور رقمية ،مما تقدم

تحويل الصورة الممثلة بالقيم المتواصلة إلى مصفوفة ذات قيم منفصلة تدعى كل منها بوحدة الصورة أو عن الفوتونات النافذة في كل بكسل إلى ةالناتج الكهربائي التيار ة شدةومن ثم تحول قيم )Pixel( كسلالبي

.)Quantization( نتج مجموعة من األلوان الرمادية المكممةتقيمة كثافة رمادية مكممة وبذلك :التقنيات التالية ىحدإمنها على يستخدم في تحويل الصور الشعاعية إلى صور رقمية تجهيزات عديدة يستند عمل كل

.وهي الطريقة األكثر تطبيقا (Point by point digitization)التحويل نقطة نقطة -

.(Line by line digitization)التحويل سطرا سطرا -

.(Array digitization)التحويل دفعة واحدة -كما يمكن التعامل مع ، µm(10( للتجهيزات إلى) Spatial resolution(تصل مقدرة الفصل المكاني

إذ ،مما يسمح بالتصنيف الرقمي لألفالم وبتقييم األفالم بشكل أفضل 5أفالم ذات كثافة ضوئية تصل حتى .غناء الصورة واالنتقال من مجرد قراءة بسيطة لألفالم إلى تحليل كمي لهاإيتم

:الصوتية ذات الحزم الموجهةاختبار المواد بالتصوير باألمواج فوق -3

بسهولة تطبيقها وتحليل العيوب في وجهةتتميز طريقة االختبار باألمواج فوق الصوتية ذات الحزم الممواضعها العينات وإمكانية إنشاء مقطع عرضي ضمن العينة لرؤية العيوب المتواجدة فيها وتحديد

.وقيةوحجمها، مما يسهل تفسير النتائج لتصبح أكثر دقة ووثتطبق هذه الطريقة بشكل خاص في اختبار مكونات الطائرات ومحطات الطاقة الكهربائية وفي اختبار

. [9-6]الوصالت اللحامية المنفذة على خطوط أنابيب النفط والغازذات األمواج فوق الصوتيةب بالتصوير 25 (mm)ذات ثخانة كيفية اختبار وصلة لحامية ) 2( يبين الشكل

).B( المسح بنظامعيوب المتواجدة فيها للعرض مع الموجهة الحزم

بطريقة األمواج فوق 25 ).B (المسح بنظامعيوب المتواجدة فيها

أربعة وصالت لحامية ذات عيوب صنعية منفذة على صفائح الفوالذ الكربوني بطريقة تم إدخال العيوب الصنعية في الوصالت

العيوب أنواع كل نوع من في إدخال معتمدة فمثال يمكن إحداث الكسور في الوصالت

وذلك ة عن مادة الصفائح المراد لحامهابين معدن اإللكترودات ومعدن الصفائح التي

[10. كما يبين .إعدادها لتنفيذ البحث جرى

أبعاد كل عينة من عينات الصفائح الملحومة وأنواع العيوب الصنعية التي جرى إدخالها في

8

(mm)نتيجة أختبار وصلة لحامية ذات ثخانة ): 2(الشكل عيوب المتواجدة فيها للعرض الصوتية ذات الحزم الموجهة مع

المواد والطرائق أربعة وصالت لحامية ذات عيوب صنعية منفذة على صفائح الفوالذ الكربوني بطريقة

تم إدخال العيوب الصنعية في الوصالت . (SMAW) بسلك معدني اللحام بالقوس الكهربائي المحجوبمعتمدة في الحقيقة هناك عدة طرائق . اللحامية خالل عملية اللحام

فمثال يمكن إحداث الكسور في الوصالت . اللحامية ةالوصلالموضع المرغوب به من ة عن مادة الصفائح المراد لحامهااللحامية باستخدام إلكترودات خاصة مصنوعة من مواد مختلف

بين معدن اإللكترودات ومعدن الصفائح التي ما التمدد والتقلص الحراري مقدارإلحداث إختالف في [12-10منهما كل ) strength(يجري لحامها وبما يزيد عن متانة

جرىصفائح الملحومة التي عينات الصورة ضوئية عن ) أبعاد كل عينة من عينات الصفائح الملحومة وأنواع العيوب الصنعية التي جرى إدخالها في

المواد والطرائق -4

أربعة وصالت لحامية ذات عيوب صنعية منفذة على صفائح الفوالذ الكربوني بطريقة تحضير جرىاللحام بالقوس الكهربائي المحجوب

اللحامية خالل عملية اللحامالموضع المرغوب به من صنعية إلى ال

اللحامية باستخدام إلكترودات خاصة مصنوعة من مواد مختلفإلحداث إختالف في

يجري لحامها وبما يزيد عن متانة صورة ضوئية عن ) 3(يبين الشكل

أبعاد كل عينة من عينات الصفائح الملحومة وأنواع العيوب الصنعية التي جرى إدخالها في ) 1(الجدول . كل منها

9

.صورة ضوئیة تبین العینات الملحومة التي تم تحضیرھا إلنجاز البحث: 3الشكل

.المدخلة في كل منھااألبعاد الھندسیة للعینات الملحومة وأنواع العیوب : 1الجدول

نوع العیوب الصنعیة إبتداء من )0(الصفر

الثخانة (mm)

المساحة(mm2)

العینة رقم

-lack of root fusion -root crack 6 300×300 1

-toe crack -slag inclusion -toe crack

12 300×300 2

-toe crack -slag inclusion -root crack -slag inclusion

25 400×300 3

-two slag inclusions 35 460×300 4

بالتصوير باألمواج فوق الصوتية بالتصوير الشعاعي ومن ثمختبار العينات إ في المرحلة األولى جرى .(PAUT)ذات الحزم الموجهة

االختبار بالتصوير الشعاعي -أ

ذو ,Yxlon-smart 225X,االختبار بالتصوير الشعاعي باستخدام جهاز توليد أشعة السينية من نوع نفذ [Kv](225-25)وأنبوبة تعمل عند فرق جهد واقع في المجال [mm] (1.5)عرض بقعه محرقية

10

ASME Code, Section V article2لمتطلبات الكود األمريكي اوفقالوصالت اللحامية وقد تم تصوير .Kodak AA400باستخدام أفالم كوداك من نوع

محددات التصوير الشعاعي لكل وصلة من الوصالت اللحامية وكذلك كثافة وحساسية ) 2(يبين الجدول . لكل منهاالصورة الشعاعية

محددات التصوير الشعاعي لكل وصلة من الوصالت اللحامية وكذلك: 2الجدول

كثافة وحساسية الصورة الشعاعية لكل منها

الحساسیة mA.min FFD KV الكثافة

الثخانة مع التقویة(mm)

الثخانة اإلسمیة(mm)

رقم الوصلة

Wire No.(mm) (%)

W16, (0.1) 1.2 2.0 24 70 100 8 6 1 W15, (0.125) 0.9 2.2 40 70 120 14 12 2 W12, (0.25) 0.9 2.2 70 70 160 28 25 3 W11, (0.32) 0.8 2.0 100 70 180 40 35 4

تحويل الصور الشعاعية إلى صور رقمية -بالمنفذة على الصفائح الفوالذية إلى صور حولت الصور الشعاعية التمثيلية للوصالت اللحامية األربعة

وقارئ أفالم من نوع M Pixel) 8 (ذات دقة Olympusالرقمية كاميراباستخدام الرقمية Cofar-Semat طوع مقدارهذو س (Cd/m2 ) 53000 وذلك تمهيدا لمقارنة نتيجة قرائتها مع نتائج قراءة

.ختبار الوصالت اللحامية للصفائح الفوالذية باألمواج فوق الصوتية ذات الحزم الموجهةاصور الموجهةختبار التصوير باألمواج فوق الصوتية ذات الحزم ا - ج

(PAUT)بالتصوير باألمواج فوق الصوتية ذات الحزم الموجهة الوصالت اللحامية األربعةإختبار عيدأ ASTM E2904-12 وفق المواصفات األمريكية

ASTM E2491-13 ASTM E2700-14 ASME CC2235-9

مسابر اختبار من نوع و، Supor 32:128 SIUIوباستخدام جهاز كشف العيوب من طراز

)5.0L64-0.6-10 (لة لتثبيت مسبار االختبار من نوعوحافة مائ )40N55S (ومرمز مسافة

الحاسوبيبرنامج باستخدام اللتحديد موقع المسبار عند مسح العينة المختبرة و

صورة ضوئية لجهاز اإلختبار باألمواج فوق الصوتية ذات الحزم الموجهة ومتمماته

صورة ضوئية لجهاز اإلختبار باألمواج فوق الصوتية ذات الحزم الموجهة

.في اختبار الوصالت اللحامية

) Sectorial scan(باألمواج فوق الصوتية بتطبيق المسح المقطعي وبحيث يتم ) (PA crawler باستخدام زاحف اإلختبار باألمواج فوق الصوتية

[HAZ] [13-14] .أختيار ذات ولقد جرى (L) ومن الجهة اليمنى ( R) كما هو ،

11

PA encoder ( لتحديد موقع المسبار عند مسح العينة المختبرة وSoftware Super UPPC.

صورة ضوئية لجهاز اإلختبار باألمواج فوق الصوتية ذات الحزم الموجهة ومتمماته ) .في اختبار الوصالت اللحامية

صورة ضوئية لجهاز اإلختبار باألمواج فوق الصوتية ذات الحزم الموجهة: 4الشكل في اختبار الوصالت اللحامية المستخدمةومتمماته

باألمواج فوق الصوتية بتطبيق المسح المقطعي جرى إختبار كل وصلة لحامية

باستخدام زاحف اإلختبار باألمواج فوق الصوتيةمن الطرفين و [HAZ]بالحرارة أثرةتغطية كامل الوصلة اللحامية مع المنطقة المت

(L)محددات المسح للوصلة اللحامية من الطرفين،من الجهة اليسرى ).3(مبين في الجدول

PA encoder (Crawler)

Software Super UPPC

) 4(يبين الشكل

في اختبار الوصالت اللحامية المستخدمة

الشكل

جرى إختبار كل وصلة لحامية من الطرفين وبآن واحد

تغطية كامل الوصلة اللحامية مع المنطقة المتمحددات المسح للوصلة اللحامية من الطرفين،من الجهة اليسرى

مبين في الجدول

محددات المسح المقطعي من طرفي الوصلة اللحامية .باستخدام زاحف اإلختبار باألمواج فوق الصوتية

3 4

25 35 32 15

41° °38 65° 63°

17 1 32 32

16.5 8.5 63 84 0.5° 0.5° 0.5 38 42 19.2 19.2 19.2

مقطع عرضي ومنظر جانبي للوصلة اللحامية األولى ومواضع اإلنقطاعين فيها وهما وذلك على (Root crack) وكسر في الجذر

.األولىمقطع عرضي ومنظر جانبي للوصلة اللحامیة

12

محددات المسح المقطعي من طرفي الوصلة اللحامية: 3الجدولباستخدام زاحف اإلختبار باألمواج فوق الصوتية

رقم الوصلة اللحامیة المحددات

1

2

6 12 (mm)ثخانة المعدن األساس 8 15 (mm) عرض اللحام 55° 40° (L+R) زاویة البدء

74° 65° (L+R) زاویة اإلنتھاء 1 1 (L+R) عنصر التحسس األول

(L+R) قطر حزمة عناصر التحسس(mm) 32 32

E 4.2 8 (mm) (L+R) المسافة 22 30 (mm) (L+R) تركیز الحزمة 0.5° 0.5° (L+R) خطوة الزاویة

26 35 (dB) الربح 19.2 19.2 (mm)الفتحة النشطة

:النتائج والمناقشة

مقطع عرضي ومنظر جانبي للوصلة اللحامية األولى ومواضع اإلنقطاعين فيها وهما ) وكسر في الجذر (Lack of root fusion) نقص إنصهار في جذر اللحام

.الترتيب إبتدءا من الصفر

مقطع عرضي ومنظر جانبي للوصلة اللحامیة : 5الشكل

النتائج والمناقشة -5

مقطع عرضي ومنظر جانبي للوصلة اللحامية األولى ومواضع اإلنقطاعين فيها وهما ) 5(يبين الشكل نقص إنصهار في جذر اللحام

الترتيب إبتدءا من الصفر

الناتجة و B,C&Dالصورة الشعاعية وصور األمواج فوق الصوتية في أنظمة المسح وكما يبين . ة على الترتيبعن اختبار الوصلة اللحامية األولى بالتصوير الشعاعي وباألمواج فوق الصوتي

. أن نوع اإلنقطاعين وموضعهما قد تم تحديدهما في طريقتي االختبار المذكورتين

نتيجة إختبار الوصلة اللحامية األولى بالتصوير الشعاعي وباألمواج فوق الصوتية ذات الحزم الموجهة .وإشارات اإلنقطاعين المرئيين في كل من تقنيتي االختبار المذكورتين

13

الصورة الشعاعية وصور األمواج فوق الصوتية في أنظمة المسح عن اختبار الوصلة اللحامية األولى بالتصوير الشعاعي وباألمواج فوق الصوتي

أن نوع اإلنقطاعين وموضعهما قد تم تحديدهما في طريقتي االختبار المذكورتين

نتيجة إختبار الوصلة اللحامية األولى بالتصوير الشعاعي وباألمواج فوق الصوتية ذات الحزم الموجهة PAUT وإشارات اإلنقطاعين المرئيين في كل من تقنيتي االختبار المذكورتين

)6( يبين الشكلعن اختبار الوصلة اللحامية األولى بالتصوير الشعاعي وباألمواج فوق الصوتي

أن نوع اإلنقطاعين وموضعهما قد تم تحديدهما في طريقتي االختبار المذكورتين الشكل،

نتيجة إختبار الوصلة اللحامية األولى بالتصوير الشعاعي وباألمواج فوق الصوتية ذات الحزم الموجهة : 6الشكل

14

ومنظر جانبي للوصلة اللحامية الثانية ومواضع اإلنقطاعات الثالثة عليها مقطع عرضي) 7(يبين الشكل ) slag inclusion (خبث متضمنات الو ) toe crack ( من اللحامالعلوية منطقة والتي هي كسر في ال

.على الترتيب بدءا من الصفربحسب موضعها وذلك اني في المنطقة العلوية من اللحامثكسر و

.مقطع عرضي ومنظر جانبي للوصلة اللحامية الثانية: 7الشكل

الناتجة و B,C&Dالصورة الشعاعية وصور األمواج فوق الصوتية في أنظمة المسح ) 8(يبين الشكل عن اختبار الوصلة اللحامية الثانية بالتصوير الشعاعي وباألمواج فوق الصوتية ذات الحزم الموجهة على

وكما يبين الشكل، فقد كشفت الصورة الشعاعية وجود إنقطاع متضمنات الخبث في الوصلة . الترتيب ،في المقابل. العلوية من اللحام المنطقةفي تشير إلى وجود الكسرين إشارة أي تظهراللحامية إال إنها لم

الكشف عن اإلنقطاعات الثالثةمن خالل صور األمواج فوق الصوتية ذات الحزم الموجهة تم فقد . وبشكل واضحضع وأبعاد كل منها وموفي الوصلة اللحامية المتواجدة

Toe crack Slag Toe crack

15

نتيجة إختبار الوصلة اللحامية الثانية بالتصوير الشعاعي وباألمواج فوق الصوتية ذات الحزم الموجهة : 8الشكل PAUT وإشارات اإلنقطاعات المرئية في كل من تقنيتي االختبار المذكورتين.

16

ومواضع اإلنقطاعات األربعة عليها لثةمقطع عرضي ومنظر جانبي للوصلة اللحامية الثا) 9(يبين الشكل

) slag inclusion( خبثال متضمناتو )toe crack (العلوية من اللحام منطقةوالتي هي كسر في العلى الترتيب بدءا تموضعهاوذلك بحسب متضمنات خبثيةو )Root crack(وكسر ثاني في جذر اللحام

.من الصفر

.لثةمقطع عرضي ومنظر جانبي للوصلة اللحامية الثا: 9الشكل

الناتجة B,C&Dالصورة الشعاعية وصور األمواج فوق الصوتية في أنظمة المسح ) 10(يبين الشكل ى عن اختبار الوصلة اللحامية الثالثة بالتصوير الشعاعي وباألمواج فوق الصوتية ذات الحزم الموجهة عل

فقد كشفت الصورة الشعاعية إشارتي اإلنقطاعين الناتجين عن وجود وكما يبين الشكل،. الترتيبكسر في منطقة الجذر وكذلك فإنه للضعيفة الوضوح شارة إ سجلتات الخبث في الوصلة اللحامية ومتضمنمن خالل وبينما في المقابل . من اللحام الطبقة العلويةوجود الكسر في على ية أي إشارة تدل}رلم يتم

األربعة وطبيعتها اإلنقطاعات إشارات رؤية فقد تم صور األمواج فوق الصوتية ذات الحزم الموجهة . ومواضعها وأبعاد كل منها في الوصلة اللحامية وبشكل واضح

Toe crack Slag Root crack Slag

17

نتيجة إختبار الوصلة اللحامية الثالثة بالتصوير الشعاعي وباألمواج فوق الصوتية ذات الحزم الموجهة : 10الشكل PAUT وإشارات اإلنقطاعات المرئية في كل من تقنيتي االختبار المذكورتين.

18

وهما عليهاالرابعة ومواضع اإلنقطاعين ومنظر جانبي للوصلة اللحامية مقطع عرضي) 11(يبين الشكل

). slag inclusion(خبث محتوى من ال

.مقطع عرضي ومنظر جانبي للوصلة اللحامية الرابعة: 11الشكل

الناتجة B,C&Dالصورة الشعاعية وصور األمواج فوق الصوتية في أنظمة المسح ) 12(يبين الشكل

بالتصوير الشعاعي وباألمواج فوق الصوتية ذات الحزم الموجهة على رابعةعن اختبار الوصلة اللحامية الفقد كشفت الصورة الشعاعية إشارتي اإلنقطاعين الناتجين عن وجود لشكل،ا في ينهو مبوكما . الترتيبفوق الصوتية ذات كشفت صور اإلختبار باألمواجفي المقابل فقد ،الخبث في الوصلة اللحامية محتوى

ا في الوصلة اللحامية موموضع وأبعاد كل منه مظهرة طبيعتهماي اإلنقطاعين إشارتة أيضا الحزم الموجه .وبشكل واضح

بالتصوير الشعاعي وباألمواج فوق الصوتية ذات الحزم الموجهة .وإشارات اإلنقطاعات المرئية في كل من تقنيتي االختبار المذكورتين

19

بالتصوير الشعاعي وباألمواج فوق الصوتية ذات الحزم الموجهة رابعةنتيجة إختبار الوصلة اللحامية الPAUT وإشارات اإلنقطاعات المرئية في كل من تقنيتي االختبار المذكورتين

نتيجة إختبار الوصلة اللحامية ال: 12الشكل

20

العيوب المتواجدة في كل من الوصالت اللحامية األربعة بطريقة عن كشف ال قابلية) 4(يلخص الجدول هذه توصيفسهولة و األمواج فوق الصوتية ذات الحزم الموجهةب التصوير التصوير الشعاعي وبطريقة

.العيوب

مقدرة كشف العيوب المتواجدة في كل من الوصالت: 4دول الج .اللحامية األربعة لكل من تقنيتي اإلختبار

Weld أسم العیب PAUT تصویر شعاعيNo. توصیف

العیوبقابلیة الكشف

توصیف العیوب

قابلیة الكشف

Lack of root جیدة جیدة جیدة جیدةfusion

1

Root crack جیدة جیدة جیدة جیدة Toe crack 2 جیدة جیدة ضعیفة ضعیفة Slag inclusion جیدة جیدة جیدة جیدة

Toe crack جیدة جیدة ضعیفة ضعیفة Toe crack 3 جیدة جیدة ضعیفة ضعیفة Slag inclusion جیدة جیدة جیدة جیدة Root crack جیدة جیدة جیدة جیدة Slag inclusion جیدة جیدة جیدة جیدة Slag inclusion 4 جیدة جیدة جیدة جیدة Slag inclusion جیدة جیدة جیدة جیدة

:یمكن من الجدول أن نستنتج ما یليالصنعية التي جرى إدخالها في الوصالت اللحامية األربعة وتوصيفها إن قابلية كشف العيوب -أ

بالتصوير الشعاعي هي جيدة لكافة أنواع العيوب باستثناء الكسور المتواجدة في المنطقة العلوية من اللحام . والتي من الممكن أن تمر دون اكتشاف

اللحامية األربعة وتوصيفها الصنعية التي جرى إدخالها في الوصالتإن قابلية كشف العيوب -ب . بالتصوير باألمواج فوق الصوتية هي جيدة لكافة أنواع العيوب دون استثناء

المنطقة العلوية من الوصالت اللحامية بالتصوير الشعاعي قابلية كشف الكسور في تحسينمن الممكن

أصغر من ميكرومتر، وبتطبيق وذلك باستخدام أفالم بطيئة، ذات حبيبات ناعمة جدا من برومايد الفضة، فرق جهد منخفض على أنبوبة توليد األشعة السينية أي تعريض الوصلة اللحامية إلى أشعة سينية ذات

اإلختبار إال أن هذا الحل غير عملي ويطيل زمن . طاقة منخفضة وقادرة على إختراق الوصالت اللحامية

21

جعل من اختبار الوصالت اللحامية باألمواج فوق مما ي اشعاعيها تصويرعند الالزم لكل وصلة لحامية .وبكلفة أقل مفضالالصوتية ذات الحزم الموجهة خيارا

:الخالصة -6نتائج اإلختبارات المذكورة أعاله يمكن إستنتاج أن تقنية اإلختبار باألمواج فوق الصوتية إلى باإلستناد -

ذات الحزم الموجهة هي طريقة مناسبة للتطبيق بدال عن التصوير الشعاعي في إختبار الوصالت اللحامية AWS D1.5يكي المنفذة على صفائح الفوالذ الكربوني المستخدمة في تشييد الجسور وفقا للكود األمر

وذلك في ASMEVIII Div I وكذلك في العديد من التطبيقات األخرى كإختبار خزانات الغاز وفقا للكودوبحيث يتضمن لملحق ،ختبار مناسب باألمواج فوق الصوتية ذات الحزم الموجهةاحالة تطبيق إجراء

.الوصالت اللحامية أو زوايا حوافختبار ايتم فيه خاص يجب أن يتضمن ،العيوب المتواجدة في الوصالت اللحاميةعن كشف الفي مثلى للوصول إلى حساسية -

إجراء اإلختبار باألمواج فوق الصوتية ذات الحزم الموجهة تطبيق اإلختبار بالمسح المقطعي)sectorial scan (بآن واحد وذلك باستخدام زاحف ومسابر إختبار ذات من طرفي الوصلة اللحامية

. ستقبالحزم فوق صوتية واسعة لإلرسال واال فتحات إختبارها بالتصوير ختبار الوصالت اللحامية باألمواج فوق الصوتية ذات الحزم الموجهة بدال عن إل -

وإستمرار للعمل ختبار الا هامة مثل تحقيق خفض في كلفةعديدة وباألشعة السينية أو أشعة غاما مزايا وتنفيذ أشعة مؤينة ضارة باإلنسانأثناء تنفيذ اإلختبارات وذلك لعدم وجود المنشآة دون إنقطاع في

اإلختبارات بسرعة عالية وبمقدرة على كشف العيوب تساوي أو أعلى من مقدرة التصوير الشعاعي على ختبار والحصول على النتائج بالزمن الحقيقي وإيجاد أبعاد العيب بإتجاه المحاور الكشف العيوب وإنجاز ابسيط يمكن إصدار تقرير إختباروأخيرا )C&D(نتائج اإلختبار بتقنيتي العرض الثالثة بواسطة عرض

على شكل نسخة الكترونية أوعلى شكل نسخة ورقيةوسهل الفهم من قبل الزبائن سواء.

22

المراجع - 7

[1] Mark O’Hara, world steel association releases its short range outlook for steel, Market Realist, April 2015. [2] Edwin Basson, world steel in figures 2014, world steel association, 2014. [3] Bertil Pekkari, welding or joining in the future, IIW International congress, Mumbai, India, 16-19th Feb.2005. [4] Inspection /Non-destructive testing, Health and safety Executive, UK, July 2014. [5] Baldev Raj, C.V. Subramanian, T. Javakumar, Nondestructive testing of weld, handbook, Narosa publishing house, January.2015. [6] Michael D.C Moles, Colin R.B, Pamela Harzog, Tim Armitt, and Petro Cioran, Introduction to phassed array ultrasonic technology application, R/D Tech Canada, 1st edition, August 2004. [7] Schnerrdr, Lester w, Fundamentals of ultrasonic phased arrays, Springer international publishing, Switzerland, 2015. [8]Olymbus NDT, Introduction to phased array ultrasonic: technology applications, R/D Tech guideline, Aug.2014. [9] Olymbus NDT advances in phased array ultrasonic technology applications, Dec.2014. [10] International Atomic Energy Agency, Guide book for the fabrication of nondestructive testing test specimens, IAEA,Vienna-2001. [11] Sindo Kou, welding metallurgy, John Wiley & Sons Inc. /New Jersey, 2003. [12] Leigh Baughhurst, welding defects-Causes & Correction, ASPEC Engineering, October, 2011. [13] Mauzeroll, L., “Structural Welds Inspection Using Encoded Phased-Array Ultrasonic Testing on Butt Welds from 0.5'' to 2.5'' thick”, Tampa Tank Inc., Florida Structural Steel. Inspection Procedure # PR-PAE - Structural Welds, AWS D1.5, Version 1, March 25th, 2012. [14] Mauzeroll, L.,“Structural Welds Inspection Using Encoded Phased-Array Ultrasonic Testing on Butt Welds from 0.5'' to 2.5'' thick”, Tampa Tank Inc., Florida Structural Steel. Inspection Procedure # PR-PAE - Structural Welds, AWS D1.5, Version 2, November 28th, 2013.

SYRIAN ARAB REPUBLIC ATOMIC ENERGY COMMISSION (AECS) DAMASCUS, P.O.BOX 6091

Final Report on Scientific Research Department of Scientific Services

Detection capability of defects in steel plates welded joints by

industrial phased array techniques. radiography and Ultrasonic

Dr. W. Harara

Eng. A. Altahan

AECS – SS \ FRSR 677 February 2017