شبيه سازي تمركز امواج آلتراسونيك آرايه فازي به منظور يافتن عيوب در جوش فلزات غيرهمجنس

Simulation of Focusing Phased Array Ultrasonic in Dissimilar Metal Welds for Detecting the Defects

آزمون آلتراسونيك يكي از روش هاي كارآمد و مقرون به صرفه به جهت بازرسي اتصالاتي همچون جوش است. در مراكز هسته اي از جوش فريتي-آستنيتي براي اتصال لوله هاي از جنس فولاد آستنيتي به بدنه راكتور كه از جنس فولاد فريتي است، استفاده مي شود. ناهمگن و ناهمسانگرد بودن محيط جوش موجب انحراف و تضعيف امواج منتشر شده مي شود. اين موضوع سبب كاهش دامنه اكوي عيوب و نتيجتا كاهش احتمال كشف آنها در جوش مي شود. لذا از روش آرايه فازي به دليل توانايي تمركز امواج براي بازرسي جوش فريتي-آستنيتي استفاده مي شود. روش تمركز معمولي از جمله روش هاي موجود به جهت تمركز امواج در مواد همگن و همسانگرد است. لذا، از اين روش در محيط هاي ناهمگن و ناهمسانگردي همچون جوش فريتي-آستنيتي نمي توان استفاده كرد. بر همين اساس، در اين پژوهش روش تمركز معمولي به منظور تمركز امواج در محيط هاي ناهمگن و ناهمسانگرد توسعه داده شده است. بمنظور صحت سنجي روش توسعه يافته، نتايج حاصل از شبيه سازي روش تمركز معمولي توسعه يافته بر عيب موجود در بلوك فولادي و جوش فريتي-آستنيتي با نتايج روش تمركز تطبيقي مقايسه شده اند. نتايج بدست آمده از شبيه سازي روش تمركز معمولي توسعه يافته در جوش فريتي-آستنيتي نشان از دقت بالاي عملكرد اين روش در متمركز ساختن امواج در محيط هاي ناهمگن و ناهمسانگرد دارد. همچنين، مقايسه نتايج شبيه سازي روش توسعه يافته با روش آلتراسونيك معمولي نشان مي دهد كه استفاده از اين روش در بازرسي جوش فريتي-آستنيتي، دامنه اكوي عيب را به ميزان 235% افزايش مي دهد كه اين موضوع نشان از تمركز امواج در نقطه هدف يا همان عيب موجود در جوش است.

Phased Array Ultrasonic Testing (PAUT) is one of the most efficient and economic methods for inspecting weld joints. In some industrial applications, Dissimilar Metal Welds (DMW) is used for connecting the austenitic stainless steel pipes to the ferritic steel. Inhomogeneity and anisotropy of DMW causes ultrasonic waves to skew and attenuate. This issue can decrease the defects echo and reduce the probability of detecting them. Therefore, PAUT is used for inspection of DMW due to its ability to steering and focusing the ultrasonic waves. Simulation tools can help to understand how the ultrasonic waves are propagating in this kind of material to improve the inspection process. Conventional focusing technique is used for focusing waves in the homogenous and isotropic media. However, this technique cannot be used for focusing waves in DMW. In this paper, the conventional focusing technique developed for focusing ultrasonic waves in inhomogeneous and anisotropic media. Results of ultrasonic waves focused on defect in DMW media by the developed conventional focusing technique are compared and validated by adaptive focusing technique. Simulation results have been shown that developed conventional focusing technique has acceptable accuracy operation for focusing waves in inhomogeneous and anisotropic media such as DMW. In addition, the amplitudes of the defect echoes has increased about 235% compared to conventional ultrasonic testing.