فهرست مطالب
نشریه فناوری آزمون های غیرمخرب
سال سوم شماره 4 (پیاپی 14، پاییز و زمستان 1402)
- تاریخ انتشار: 1403/08/15
- تعداد عناوین: 10
-
-
صفحات 1-10امروزه در صنعت نفت و گاز از مخازن ذخیره سازی برای نگهداری نفت و فرآورده های نفتی استفاده می شود. تجربه نشان می دهد که خوردگی در زیر مخازن ذخیره در سمت خاک با نرخ بالاتری رخ می دهد. برخی آسیب هادر سطح زیرین مخازن در مجاورت خاک اتفاق می افتد و با بازرسی چشمی قابل مشاهده نیستند، به روشی قابل اعتماد برای بازرسی نیاز است که بتواند کف مخازن ذخیره را به صورت دوره ای مورد بازرسی قرار دهد.یکی از متداول ترین روش ها برای شناسایی عیوب در کف مخازن ذخیره، روش بازرسی نشت شار مغناطیسی (MFL) است که می تواند بازرسی را در سریع ترین زمان ممکن با دقت مناسب انجام دهد. برای این منظور در این مقاله هدف ساخت دستگاه بازرسی نشت شار مغناطیسی است که بتواند بازرسی و شناسایی عیوب را انجام دهد. پارامترهای مختلفی بر بازرسی نشت شار مغناطیسی تاثیر می گذارند. از جمله پارامترهای عملیاتی که نقش مهمی در بازرسی دارند می توان به فاصله سنسورها تا مرکز عیب، فاصله بین قطب های آهنربا و فاصله بین آهنرباها از کف مخزن اشاره کرد. صفحات مرجع مورد استفاده در این پروژه صفحات فولادی با ضخامت های 6 و 10 میلی متر شامل عیوب مصنوعی ایجاد شده بر روی سطح طبق استاندارد ASME SECTION V ARTICLE 16 می باشند. قبل از انجام آزمایش های عملی جهت کاهش هزینه ها و زمان تست های تجربی، از شبیه سازی در نرم افزار انسیس مکسول بهره گرفته شد و از نتایج به دست آمده از شبیه سازی برای انجام تست های تجربی استفاده گردید. در انتها نتایج شبیه سازی با نتایج تجربی بدست آمده مورد مقایسه قرار گرفت. نتایج نشان داد که با تغییر پارامترهای موثر ذکر شده، می توان عیوب با عمق 20 تا 80 درصد را با دقتی قابل قبول تشخیص داد. همچنین با تغییر پارامترها در برخی شرایط می توان عمق خوردگی یا عیب کمتر از 20 درصد را نیز تشخیص داد.کلیدواژگان: آزمون نشت شار مغناطیسی، آزمون های غیرمخرب، بازرسی کف مخازن نفتی، عیب خوردگی
-
صفحات 11-22
ساندویچ پانل های لانه زنبوری ساختارهایی سبک و در عین حال مستحکم هستند. این پانل ها به دلیل ساختار لانه زنبوری خود، دارای ویژگی هایی مانند عایق حرارتی می باشند. ساختار ساندویچ پنل لانه زنبوری ترکیبی از استحکام خمشی بالا و مقاومت خمشی با وزن کم بوده که مواد به طور گسترده در صنایع هوایی استفاده می شوند. نقص های ساخت و آسیب های عملیاتی به عنوان یک نگرانی ایمنی مهم مطرح شده اند و در نتیجه نیاز به آزمون های غیرمخرب برای شناسایی نقص ها و آسیب ها در طول عملیات و تعمیر و نگهداری افزایش یافته است. علاوه بر تشخیص عیوب، شناسایی دقیق یا طبقه بندی آنها بسیار حائز اهمیت است. در این مقاله، دیواره عایق مخزن کامپوزیتی کرایوژنیک به روش غیرمخرب مورد بازرسی قرار گرفته است. چهار نمونه ساندویچی با ساختار لانه زنبوری با استفاده از دو صفحه CFRP و هسته ای از جنس نومکس طراحی و ساخته شدند. در یک سمت از نمونه ها 5 میلی متر رزین با نانو خاک رس 30B بود که با روش اختلاط فراصوت مخلوط شده بود. این ساختار به عنوان عایق حرارتی و مانع گاز طراحی شده بود. برای تشخیص و دسته بندی عیوب موجود در ساختار لانه زنبوری، از دمانگاری مادون قرمز استفاده شد. این عیوب شامل جدایش چسب، لایه لایه شدگی، وجود هوا در پوسته های کربنی و لایه رزینی و شکستگی در هسته لانه زنبوری بودند. نتایج دمانگاری نشان داد که می توان با استفاده از دمانگاری، عیوب درون پوسته خارجی و رزین با دقت بالا شناسایی شدند، اما در پوسته داخلی و هسته دقت پایین تری ملاحظه می شود. بر طبق نتایج حاصله از نتایج دمانگاری مشاهده شد که تا لایه چهارم همه عیوب شناسایی شدند اما در لایه های پایین (لایه 5، 6 و7) عیوبی چون تفلون، کپتون و لایه های کربنی خشک قابل شناسایی نشدند. علاوه بر این بر مبنای مشاهدات عیوبی چون عدم چسبندگی از سمت لایه رزین به دلیل ضخامت بالا و عدم انتقال حرارت کافی قابل شناسایی نشدند. با استفاده از نمودار دما - مکان، اندازه عیوب تا عمق 1 میلی متر با دقت بالا مشخص شد.
کلیدواژگان: کامپوزیت لانه زنبوری، صفحه عایق حرارتی، دمانگاری، پایش سلامت -
صفحات 23-32
پرتونگاری بردهای الکترونیکی برای شناسایی مدارات، نحوه اتصالات و خرابی آنها و همچنین ساخت مجدد کاربرد زیادی در مهندسی معکوس دارد. در این روش با عبور پرتو ایکس از بردهای یک یا چندلایه نحوه اتصالات آنها و چگونگی چینش قطعات مشخص می شوند. بررسی ها نشان می دهد که به علت پراکندگی پرتو ایکس و ضخامت کم اتصالات مسی روی بردها و ابعاد کوچک اجزای الکترونیکی در پرتونگاره ها مات شدگی وجود دارد. در این تحقیق برای بالا بردن کنتراست از روش تغییرات کامل اصلاح شده (MTV) با گرادیان متناوب که یک روش تکراری بر اساس تغییرات گرادیان در تغییرات کامل است استفاده شده است. نتایج نشان می دهد با اجرای الگوریتم MTV روی پرتونگاره های بردهای مختلف کنتراست افزایش یافته و علاوه بر مشخص تر شدن اتصالات مسی، اجزای داخلی قطعات الکترونیکی نیز واضح تر شده اند. از نظر متخصصین حدود 20 تا 40% بهبود کنتراست در تصاویر بازسازی شده دیده می شود. این اطلاعات می تواند در تعمیر و یا ساخت بردها در مهندسی معکوس استفاده شود. کلیدواژه ها: پرتونگاری صنعتی، مهندسی معکوس، برد الکترونیکی، روش تغییرات کامل اصلاح شده، پردازش تصویر.پرتونگاری بردهای الکترونیکی برای شناسایی مدارات، نحوه اتصالات و خرابی آنها و همچنین ساخت مجدد کاربرد زیادی در مهندسی معکوس دارد. در این روش با عبور پرتو ایکس از بردهای یک یا چندلایه نحوه اتصالات آنها و چگونگی چینش قطعات مشخص می شوند. بررسی ها نشان می دهد که به علت پراکندگی پرتو ایکس و ضخامت کم اتصالات مسی روی بردها و ابعاد کوچک اجزای الکترونیکی در پرتونگاره ها مات شدگی وجود دارد. در این تحقیق برای بالا بردن کنتراست از روش تغییرات کامل اصلاح شده (MTV) با گرادیان متناوب که یک روش تکراری بر اساس تغییرات گرادیان در تغییرات کامل است استفاده شده است. نتایج نشان می دهد با اجرای الگوریتم MTV روی پرتونگاره های بردهای مختلف کنتراست افزایش یافته و علاوه بر مشخص تر شدن اتصالات مسی، اجزای داخلی قطعات الکترونیکی نیز واضح تر شده اند. از نظر متخصصین حدود 20 تا 40% بهبود کنتراست در تصاویر بازسازی شده دیده می شود. این اطلاعات می تواند در تعمیر و یا ساخت بردها در مهندسی معکوس استفاده شود.
کلیدواژگان: پرتونگاری صنعتی، مهندسی معکوس، برد الکترونیکی، روش تغییرات کامل اصلاح شده، پردازش تصویر -
صفحات 33-40
اندازه گیری ابعاد عیوب مختلف در تعیین استحکام جوش اهمیت زیادی دارد. اندازه عیب همچنین نقش مهمی برای رد یا قبول شدن قطعه در حال بازرسی را با توجه به استانداردهای مربوطه دارد. یکی از روش های مهم برای اندازه گیری ابعاد این عیوب، روش رادیوگرافی صنعتی است که در رسته آزمون های غیر مخرب قرار می گیرد. رادیوگرافی با استفاده از نفإ اشعه ایکس و یا گاما انجام می گیرد. رادیوگرافی یک روش حجمی محسوب می شود و می تواند اطلاعاتی در مورد حجم داخلی قطعات به ما بدهد. عوامل مختلفی مانند بزرگ نمایی ایجاد شده در تصویر رادیوگرافی، مات شدگی ناشی از عدم نقطه ای بودن منبع و پراکندگی ذاتی اشعه ایکس و گاما که باعث مات شدگی تصویر رادیوگرافی می شود، در اندازه گیری سایز عیوب در این روش تاثیرگذار هستند و دقت روش را تحت تاثیر قرار می دهند. به خصوص با توجه به مات شدن لبه های عیوب داقع در فواصل دورتر نسبت به محل قرار گرفتن فیلم و یا آشکار ساز تصویر برداری ، اندازه گیری ابعاد این نوع عیوب با خطای بیشتری همراه خواهد بود. در این تحقیق، با استفاده از اندازه فاصله خطوط در ابزار شاخص کیفیت تصویر مقدار عیوب در قطعات استاندارد سوناکیت با عیوب مشخص تخمین زده شده و با مقدار اصلی مقایسه می شود. برای رفع مات شدگی از روش فیلتر بازگشتی استفاده شده تا لبه ها تیزتر شوند و امکان تخمین عیوب بهتر شود. نتایج نشان می دهد که انداره گیری ابعاد عیوب در این روش به دقت کاربر در تخمین پیکسل های مربوط به ناحیه عیب و تیز بودن لبه ها دارد و برای قطعات استاندارد بررسی شده بین % 6 تا % 19خطای اندازه گیری وجود دارد.
کلیدواژگان: رادیوگرافی صنعتی، آزمون های غیر مخرب، اندازه عیوب، فیلتر بازگشتی، پردازش تصاویر -
صفحات 41-49
در این پژوهش عیب لقی محوری میل بادامک در موتور احتراق داخلی در انتهای خط تولید و در مرحله تست گرم به کمک پردازش سیگنال های صوتی تشخیص داده می شود. اهمیت انجام این پژوهش کاهش هزینه برای شرکت سازنده و رضایت مشتریان از کیفیت محصول می باشد. عیب مذکور در این خط تولید رایج است و کارشناسان تشخیص عیب قادر به شناخت این عیب به کمک روش های سنتی نمی باشند. در این پژوهش به کمک روش های پردازش سیگنال حوزه زمان-فرکانس و شبکه عصبی مصنوعی یک راه حل هوشمند در جهت تشخیص این عیب پیشنهاد شده است. لقی محوری در سطوح مختلف شدت عیب پیاده سازی شده و سیگنال های صوتی در سه دور کاری مختلف موتور و در حالت بی باری، به کمک یک دستگاه ضبط صدا دستی ثبت شده است. موتور ها در این خط به مدت هفت دقیقه و سه دور کاری1700،1300و2500 (د.د.د) تست می شوند تا از سلامت آنها اطمینان حاصل کنند. استفاده از دستگاه ضبط صدا دستی به علت درخواست شرکت سازنده در جهت استفاده از یک دستگاه قابل حمل و ارزان قیمت بوده است. لازم به ذکر است که داده های صوتی ضبط شده به علت شرایط کاری خط دارای نویز بوده و این موضوع باعث پیچیدگی امر عیب یابی می شود. در جهت پردازش سیگنال و استخراج ویژگی از دو تبدیل موجک پیوسته و طیف نگار مل استفاده شده است. نتایج نشان می دهد که طیف نگار مل جهت استخراج ویژگی کارآمدتر از روش تبدیل موجک پیوسته است و در دورهای کاری 1700 (د.د.د) و 2500 (د.د.د) تمام سطوح عیب با دقت میانگین 99% تشخیص داده می شود. این مطالعه به حوزه تشخیص غیرمخرب خطا در تولید موتور کمک می کند و روشی قابل اعتماد و مقرون به صرفه برای شناسایی نقص های لقی محوری میل بادامک ارائه می دهد. دقت بالای به دست آمده در سرعت های عملیاتی خاص نشان می دهد که این رویکرد می تواند در محیط های تولید واقعی پیاده سازی شود و احتمالا منجر به بهبود قابل توجهی در فرآیندهای کنترل کیفیت و قابلیت اطمینان کلی محصول شود. موفقیت این روش، پتانسیل تکنیک های پردازش سیگنال صوتی و یادگیری ماشین را در حل چالش های پیچیده کنترل کیفیت صنعتی برجسته می کند.
کلیدواژگان: پردازش سیگنال صوتی، شبکه عصبی، عیب یابی، موتور احتراق داخلی، لقی محوری میل بادامک -
صفحات 50-59آزمون های غیرمخرب از جمله روش های مهم برای بررسی قطعات جوشکاری است، که بر شناسایی غیرمخرب عیوب در قسمت های داخلی و خارجی قطعات متمرکز است. در این مقاله، از روش پرتونگاری صنعتی که یکی از روش های غیرمخرب می باشد، برای تشخیص عیوب سطحی و زیرسطحی قطعات جوشکاری مانند ترک ها، حفره ها، خوردگی و غیره استفاده شده است. در روش پرتونگاری به دلیل پراکندگی ذاتی پرتوی ایکس، نوفه های حاصل از دستگاه پرتونگاری، تضعیف پرتو در قطعه مورد بررسی، عوامل هندسی مانند اندازه منبع پرتو، ضخامت قطعه و فاصله منبع پرتو تا فیلم و غیره، ممکن است تصاویر حاصل عدم وضوح داشته باشند. به همین دلیل کیفیت پرتونگاره ها پایین است و این امر تفسیر دقیق نتایج برای شناسایی عیوب جوش را دشوار می کند. روش های پردازش تصویر به عنوان ابزار کمکی برای افزایش تباین و تفسیر بهتر پرتونگاره ها، مورد استفاده قرار می گیرند. در این مقاله، هدف افزایش کیفیت پرتونگاره های جوش با استفاده از الگوریتم صافی میانه ی وزن دار، که جزء صافی های حوزه مکانی است، می باشد. با تعداد تکرار یکسان و با پنجره های سه بعدی متفاوت، تصویر پس زمینه پرتونگاره اصلی بدست می آید. سپس با کم کردن این تصویر پس زمینه از پرتونگاره اصلی، تصاویر بازسازی شده با تباین بالا بدست می آیند. نتایج نشان می دهد که اعمال این صافی بر روی پرتونگاره های سه بعدی جوش، نواقص و عیوب نهفته در پرتونگاره های جوش از جمله ترک های ریز و زیرسطحی را بهتر آشکار سازی می کند. ارزیابی متخصصین نشان می دهد که تصاویر بازسازی شده از نظر تباین حدود 5 تا 16% بهبود داشته و نواحی عیوب را با وضوح بهتر و دقیق تری مشخص می کنند.کلیدواژگان: پرتونگاری صنعتی، پردازش تصویر، صافی میانه ی وزن دار، عیوب پنهان، پرتونگاره های GD-Xray
-
صفحات 60-67
حجم زیادی از خطوط لوله ی نفت و گاز و بخصوص در صنایع پتروشیمی، خطوط لوله دارای عایق هایی از جنس های مختلف است. در بسیاری از موارد یک روزنه یا نشتی کوچک می تواند مسیر را برای نفوذ آب و سایر مایعات خورنده باز نماید و خوردگی زیر عایق (CUI) ایجاد شود. این خوردگی به هیچوجه با روش های مرسوم و از روی عایق قابل تشخیص نیستند. با روش های معمول بازرسی غیر مخرب نظیر تست های بصری و فراصوتی بعلت عدم دسترسی به فلز خط لوله امکان پذیر نیست. یکی از موثرترین روش های غیرمخرب برای این منظور استفاده از دستگاه های پروفایلگیر پرتویی هستند. در این مقاله با استفاده از روش مونت کارلو ابتدا طیف اشعه ایکس متداول برای این روش 70keV و 90 keV شبیه سازی شد و رادیوایزوتوپ های صنعتی مورد استفاده شامل Ir-192 و Co-60 نیز به عنوان چشمه در نظر گرفته شده اند. فانتوم های خط لوله پیاده سازی شده از جنس فولاد کربنی به ضخامت 6mm و عایق پلی اتیلنی به ضخامت 24 mm هستند. خوردگی مصنوعی به عمق 3 mm روی دیواره خط لوله ایجاد شد. آشکارساز خطی تک انرژی از جنس CsI (Tl) به ضخامت 5mm و با گام پیکسلی 1.6 mm در کد پیاده سازی شد و سیگنال مکانی روی آن به ثبت رسید. ترابرد فوتون های ایکس و گاما برای چشمه های مورد استفاده به صورت ویژوال برای 20000 فوتون ثبت شد و سیگنال ثبت شده روی آشکارساز به همراه انرژی انباشت شده در هر پیکسل از آشکارساز اندازه گیری شد. نتایج نشان دهنده ی عملکرد مناسب سیستم پیاده شده در مکان یابی و تشخیص عیوب خوردگی زیر عایق می باشد.
کلیدواژگان: آزمون های غیرمخرب، خوردگی زیر عایق، پروفایلگیر پرتویی -
صفحات 68-85
پره ها نقش حیاتی در عملکرد سیستم توربین بادی دارند. با این حال، آنها مستعد آسیب ناشی از بارگذاری پیچیده و نامنظم هستند که باعث تخریب فاجعه بار می شوند و نگهداری از آنها پرهزینه است. نقص یا آسیب به پرههای توربین بادی (WTB) نه تنها طول عمر و راندمان تولید برق توربین بادی را کاهش میدهد، بلکه باعث افزایش خطاهای نظارتی، خطرات ایمنی و هزینههای تعمیر و نگهداری میشود. بنابراین، تشخیص آسیب WTBها برای جلوگیری از خرابی، برنامهریزی تعمیر و نگهداری و پایداری عملیات توربینهای بادی از اهمیت بالایی برخوردار است. این مقاله مروری جامع از تکنیک های پیشرفته تشخیص آسیب WTBها، از جمله بسیاری از روش های به روز شده مبتنی بر اندازه گیری کرنش، نشر آوایی، روش فراصوتی، ارتعاش، دمانگاری و بینایی ماشین را ارائه می کند. با توسعه رویکردهای بینایی ماشین و پردازش تصویر، فناوری تشخیص مبتنی بر بینایی ماشین به یک تکنیک امیدوارکننده و اصلی برای تشخیص آسیب سطحی و اندازه گیری تغییر شکل WTBها بدلیل کم هزینه بودن، کارکرد آسان و عدم نیاز به دانش قبلی در مورد موقعیتهای آسیب تبدیل می شود. در این مقاله مروری ابتدا، به آسیبهای معمولی WTBها به طور جامع معرفی میشوند. در مرحله دوم، اصول تشخیص، روش های توسعه، مزایا و معایب تکنیک های فوق الذکر برای بازرسی پرهها بررسی می شوند. روند تشخیص آسیب در توربین های بادی به سمت روش هایی است که قابلیت های کامل، دوربرد، بدون تماس، غیرمخرب، بی سیم و نظارت آنلاین را دارند. تشخیص به موقع آسیب های پره و ارزیابی مستمر سلامت ساختاری توربین های بادی از اهمیت روزافزونی برخوردار است. این مقاله مروری به یک ایده جدید برای طراحی و ادغام برداشت کننده های انرژی و روش های تشخیص آسیب WTB، که در آن دستگاه ها به صورت خودکار و بی سیم هستند، پیشنهاد می کند. در نهایت، جهت های تحقیقاتی بالقوه، تکنیک های تشخیص آسیب WTB را از طریق تجزیه و تحلیل مقایسه ای مورد بررسی قرار داده و نتیجه گیری می شود. انتظار می رود که این بررسی دستورالعمل هایی را برای بازرسی های عملی WTB و همچنین چشم اندازهای تحقیقاتی برای تکنیک های تشخیص آسیب را ارائه کند.
کلیدواژگان: پرههای توربین بادی، نشر آوایی، ارتعاش، دمانگاری، بینایی ماشین -
صفحات 86-98در این مقاله، یک روش نوآورانه و غیرمخرب برای ارزیابی همزمان خواص کشسانی و ضرایب تضعیف رشته های پلیمری به کاررفته در فرایند ساخت افزایشی FDM معرفی شده است. این روش مبتنی بر نظریه پراکندگی امواج صوتی است که در آن رشته های پلیمری در آب غوطه ور شده و تحت تاثیر امواج صوتی قرار می گیرند. امواج پراکنده شده اطلاعات دقیقی درباره خواص کشسانی و ضرایب تضعیف این رشته ها فراهم می کنند. استخراج این اطلاعات با استفاده از یک روش معکوس انجام می شود که فرکانس های تشدید سیگنال های پراکنده را با پیش بینی های مدل نظری مقایسه می کند. تحلیل داده ها با بهره گیری از تکنیک های دیکانولوشن و الگوریتم ژنتیک، امکان اندازه گیری دقیق سرعت های طولی و عرضی، چگالی، و ضرایب تضعیف طولی و عرضی را تنها در یک آزمایش فراهم می سازد. نتایج حاکی از آن است که برای رشته های ABS مورداستفاده در این مقاله سرعت های طولی و عرضی به ترتیب 2280 و 956 متربرثانیه و ضرایب تضعیف امواج طولی و عرضی به ترتیب برابر با 012ka/0 و 024ka/0 نپر و و چگالی 1006 کیلوگرم برمترمکعب است. این نتایج با آزمون های فراصوتی بازتابی بر روی میله های ABS با قطر 25 میلی متر مقایسه و دقت اندازه گیری ها تایید شد، به طوری که سرعت های طولی و عرضی به ترتیب با خطای کمتر از 5/2 و 13 درصد و چگالی با خطای 2/0 درصد اندازه گیری شده است. همچنین، خطای ضرایب تضعیف امواج طولی در فرکانس 5/0 مگاهرتز حدود 6 درصد و خطای ضرایب تضعیف امواج عرضی در فرکانس 5 مگاهرتز حدود 12 درصد است. این پژوهش نشان می دهد که روش پیشنهادی نه تنها به صورت دقیق سرعت های طولی و عرضی، چگالی و ضرایب تضعیف پلیمرها را اندازه گیری می کند، بلکه می تواند درک عمیق تری از رفتار پلیمرهای مورد استفاده در ساخت افزایشی فراهم کند.کلیدواژگان: سرعت موج، ضریب تضعیف ماده پلیمری، پراکندگی آکوستیک، روش معکوس، آزمون غیرمخرب فراصوتی
-
صفحات 99-109امروزه استفاده از قطعات کامپوزیتی در صنایع مختلف مانند صنایع نفت و گاز، هوافضا، صنایع دریایی و صنایع خودروسازی افزایش پیدا کرده است. کامپوزیت های پلیمری تقویت شده با الیاف کربن (CFRP) یکی از پرکاربردترین انواع مورد استفاده در صنایع هوافضا می باشد. با توجه به کاربردهای حساس این نوع کامپوزیت ها، به کارگیری روش های مناسب برای بازرسی غیرمخرب این مواد امری ضروری می باشد. روش آزمون فراصوتی یکی از پرکاربردترین روش های بازرسی است که پژوهش های متعددی در ارتباط با کاربرد این روش در بازرسی غیر مخرب قطعات CFRP انجام شده است. در این مقاله امکان انجام آزمون فراصوتی عبوری با تکنیک آبفشان در بازرسی غیرمخرب قطعات کامپوزیتی تقویت شده با الیاف کربن (CFRP) و رابطه خواص خمشی با شدت موج عبوری در مواد مرکب چند لایه مورد بررسی قرار گرفت. در این راستا ابتدا نمونه آزمایش از جنس اپوکسی تقویت شده با الیاف کربن و به روش لایه چینی دستی ساخته شد. در مرحله ی بعدی با طراحی و ساخت یک ست-آپ آزمون غیر مخرب فراصوتی عبوری با سیستم آبفشان، آزمون فراصوتی برای شناسایی عیوب روی نمونه انجام گردید و نتایج آزمون به صورت نمودارهای C-scan مورد بررسی قرارگرفت.سپس با انجام آزمون خمش، خواص خمشی نمونه ها بدست آمد. بررسی و ارزیابی نتایج حاصل نشان داد که با افزایش تعداد لایه ها استحکام خمشی نهایی و میانگین شدت موج عبوری بدلیل افزایش احتمال وجود عیوب ساختی در نمونه با تعدادد لایه بیشتر ،کاهش می یابد. در مرحله ی بعدی با طراحی و ساخت یک ست-آپ آزمون غیر مخرب فراصوتی عبوری با سیستم آبفشان، آزمون فراصوتی برای شناسایی عیوب روی نمونه انجام گردید و نتایج آزمون به صورت نمودارهای C-scan مورد بررسی قرارگرفت.سپس با انجام آزمون خمش، خواص خمشی نمونه ها بدست آمد. بررسی و ارزیابی نتایج حاصل نشان داد که با افزایش تعداد لایه ها استحکام خمشی نهایی و میانگین شدت موج عبوری بدلیل افزایش احتمال وجود عیوب ساختی در نمونه با تعدادد لایه بیشتر ،کاهش می یابد.کلیدواژگان: آزمون فراصوتی عبوری، تکنیک آبفشان، کامپوزیت تقویت شده با الیاف کربن، بازرسی غیرمخرب
-
Pages 1-10Todays, in the oil and gas industry, storage tanks are used to store oil and petroleum products. Industry experience indicates that soil-side corrosion would occur at sever rates at most above ground storage tanks bottom. Since these damages happen at the bottom surface of the tanks and are not visible with visual inspection, a trustable method is needed that can inspect the storage tanks periodically. According to the researches have carried out until now, the most common technology to identify defects in the bottom surface of the storage tanks is the magnetic flux leakage inspection technique (MFL), which can perform the inspection as quickly as possible with proper accuracy. For this purpose, in this article, the aim is to build a magnetic flux leakage inspection device that can perform inspection and identification. There are many various parameters affect the MFL inspection such as environmental conditions, operational parameters and etc. Among the operational parameters the effective variables which have important roles in inspection are: the distance of the sensors to the center of the defect point, the distance between the magnet poles and the distance between the magnets and the tank bottom plate. Also, the reference plates used in this project are steel plates with 6 mm and 10 mm thicknesses include the artificial defects created on the surface according to ASME Section V Article 16. In order to reduce the costs and time of experimental tests Ansys Maxwell simulation program was used and the results obtained from the simulation were used to conduct experimental tests. The results of simulation are compared with the results of experiment. The results showed that by changing the mentioned effective parameters, defects with the depth of 20% to 80% can be detected with trustable accuracy. Also, by changing the parameters in some conditions, the lower depths of 20% can be detectable.Keywords: Magnetic Flux Leakage Inspection, Nondestructive Tastings, Corrosion, Storage Tank Floor, Corrosion Defect
-
Pages 11-22
Honeycomb sandwich panels are lightweight yet strong structures. These panels have features such as thermal insulation due to their honeycomb structure. The honeycomb sandwich panel structure is a combination of high flexural strength and flexural strength with low weight. These materials are widely used in the aviation industry. Manufacturing defects and operational damage have emerged as an important safety concern, and as a result, the need for non-destructive testing to identify defects and damage during operation and maintenance has increased. In addition to detecting defects, it is very important to accurately identify or classify them. In this article, the insulating cryogenic composite tank wall has been inspected by a non-destructive method. Four sandwich samples with a honeycomb structure were designed and manufactured using two CFRP plates and a Nomex core. On one side of the samples, there was 5 mm of resin with nano clay 30B, which was mixed by ultrasonic mixing method. This structure was designed as thermal insulation and gas barrier. Infrared thermography was used to detect and categorize defects in the honeycomb structure. These defects included adhesive separation, delamination, presence of air in the carbon shells and resin layer, and fracture in the honeycomb core. Thermography results showed that by using thermography, defects in the outer shell and resin can be identified with high accuracy, but the accuracy is lower in the inner shell and core.According to the thermography results, it was observed that all defects were detected up to the fourth layer, but in the lower layers (layers 5, 6 and 7) defects such as Teflon, Kapton and dry carbon layers could not be detected. In addition, based on observations, defects such as lack of adhesion from the side of the resin layer due to high thickness and insufficient heat transfer could not be identified. Using the temperature-location diagram, the size of the defects up to 1 mm depth was determined with high accuracy.
Keywords: Honeycomb Composites, Insulated Panel, Thermography, Health Monitoring -
Pages 23-32
X-ray imaging of electronic boards is widely used in reverse engineering to identify circuits, how they are connected, and their damage. In this method, by passing the X-ray through single or multi-layer boards, the way they are connected and how the parts are arranged are determined. Investigations show that due to the scattering of X-rays and the thinness of the copper connections on the boards and the small dimensions of the electronic components, there is fogging in the radiographs. In this research, to increase the contrast, the modified complete change method (MTV) with alternating gradient, which is an iterative method based on gradient changes in complete changes, has been used. The results show that with the implementation of the MTV algorithm on the radiographs of different ranges, the contrast has increased and besides the copper connections have become clearer, the internal components of the electronic components have also become clearer. According to experts, about 20 to 40% contrast improvement can be seen in reconstructed images. This information can be used to repair or build boards in reverse engineering.Keywords: Industrial Radiography, Reverse Engineering, Electronic Board, Modified Total Variation method, Image Processing.Abstract: X-ray imaging of electronic boards is widely used in reverse engineering to identify circuits, how they are connected, and their damage. In this method, by passing the X-ray through single or multi-layer boards, the way they are connected and how the parts are arranged are determined. Investigations show that due to the scattering of X-rays and the thinness of the copper connections on the boards and the small dimensions of the electronic components, there is fogging in the radiographs. In this research, to increase the contrast, the modified complete change method (MTV) with alternating gradient, which is an iterative method based on gradient changes in complete changes, has been used. The results show that with the implementation of the MTV algorithm on the radiographs of different ranges, the contrast has increased and besides the copper connections have become clearer, the internal components of the electronic components have also become clearer. According to experts, about 20 to 40% contrast improvement can be seen in reconstructed images. This information can be used to repair or build boards in reverse engineering.Keywords: Industrial Radiography, Reverse Engineering, Electronic Board, Modified Total Variation method, Image Processing.
Keywords: Industrial Radiography, Reverse Engineering, Electronic Board, Modified Total Variation Method, Image Processing -
Pages 33-40
Measuring defect sizes is very important in determining weld strength. This size is also used to evaluate the object on the test for accept or reject criteria according to the relative standards. One of the important methods for measuring different defects' sizes is industrial radiography testing (RT), a non-destructive testing method. Radiography is carried out using penetrating X or Gamma rays. Radiography is a volumetric method and can give information from the inside the different objects. Various factors, such as the magnification of the radiographic image, the fogginess of the radiographs, the non-point source, and the inherent scattering of X-rays, affect on the measurement and the accuracy of the defect sizing. In particular, size measurement for defects with larger distance respect to the film or radiography detector can be with more uncertainty. This is due to more shadowiness of rays with larger distances. For radiography imaging, an industrial Computed Radiography System (CR) was used. General purpose imaging phosphor plates with a laser resolution of 50 micrometers have been used. The X-ray source was an industrial powerful X-ray tube with a voltage of up to 300 kilovolts. In this research, utilizing the distance measurement between the lines in the duplex image quality indicator (DIQI) tool as a known length, the size of defects in standard parts in Sonakit educational test kit that have specific defects is estimated and compared with the original value. To decrease the blurring, a recursive filter method is used to make the edges sharper to better estimate the defect sizes. The results show that the measurement of defects is related to the accuracy of the user in estimating the pixels of the defect regions and the sharpness of the edges. The measurement error is reported between 6% and 19% for the defect measurement in the standard parts examined.
Keywords: Industrial Radiography, Non-Destructive Testing, Defect Size Measurement, Recursive Filter, Image Processing -
Pages 41-49
This research addresses the detection of camshaft axial clearance defects in internal combustion engines during end-of-line hot testing using acoustic signal processing. The study's importance lies in reducing manufacturing costs and enhancing customer satisfaction through improved product quality. This defect is prevalent in the production line and challenging to identify using conventional methods.The research proposes an intelligent solution for defect detection by combining time-frequency domain signal processing techniques with artificial neural networks. The axial clearance defect was simulated at various severity levels, and acoustic signals were recorded using a handy sound recording device at three different engine speeds (1300, 1700, and 2500 RPM) under no-load conditions. The engines undergo a seven-minute test at these different speeds to ensure proper functionality. The choice of a handy recorder device was based on the manufacturer's request for a portable and cost-effective solution.It's noteworthy that the recorded audio data contains noise due to production line conditions, adding complexity to the fault diagnosis process. For signal processing and feature extraction, two methods were employed: Continuous Wavelet Transform (CWT) and Mel Spectrogram.The results demonstrate that the Mel Spectrogram is more effective for feature extraction compared to the Continuous Wavelet Transform. At operating speeds of 1700 RPM and 2500 RPM, all defect levels are detected with an average accuracy of 99% by using Convolutional Neural Network.This study contributes to the field of non-invasive fault detection in automotive manufacturing, offering a reliable and cost-effective method for identifying camshaft axial clearance defects. The high accuracy achieved at specific operating speeds suggests that this approach could be implemented in real-world production environments, potentially leading to significant improvements in quality control processes and overall product reliability.The success of this method highlights the potential of acoustic signal processing and machine learning techniques in solving complex industrial quality control challenges.
Keywords: Audio Signal Processing, Neural Network, Fault Diagnosis, Internal Combustion Engine, Camshaft Clearance -
Pages 50-59Non-destructive tests are the most important and efficient tests for checking welded objects. Non-destructive tests are used to identify defects in the internal and external parts of welded objects, that focus on identifying defects of the parts without damaging them. In this article, the industrial radiography method, which is one of the non-destructive methods, is used to detect surface and subsurface welding defects such as cracks, holes, corrosion, etc. In the radiography method due to the inherent scattering of X-rays, noises from the X-ray machine, attenuation of the beam in the examined object, geometrical factors such as the size of the radiation source, the thickness of the part and the distance between the source and the film, etc., the resulting images may lack clarity. Despite these factors, the quality of radiographs is low, and it is difficult to accurately interpret the results and identify the welding defects. Therefore, Image processing methods are used as an auxiliary tool to increase contrast and improve the interpretation of radiographs. In this article, the aim is to increase the quality of welding radiographs using the iterative weighted median filter, which is a part of spatial domain filters. The background image of the original radiograph is obtained by applying the iterative weighted median filter with a same number of repetitions and the different 3D windows. Then, the background image obtained is subtracted from the original radiograph, reconstructed images are obtained with high contrast. The results show that the application of this filter on the 3D radiographs of the weld better reveals the defects hidden in the radiographs of the weld, including small and subsurface cracks. Also, the expert's evaluation shows that the reconstructed images have a contrast improvement between 5 and 16% in terms of contrast, and they define the defect regions with better and more accurate resolution.Keywords: Industrial Radiography, Image Processing, Weighted Median Filter, Hidden Defects, GD-Xray Radiographs
-
Pages 60-67
A substantial volume of oil and gas pipelines, particularly in petrochemical industries, are insulated with various materials. In many cases, a small opening or leak can allow water and other corrosive liquids to penetrate, leading to corrosion under insulation (CUI). This type of corrosion is not detectable through conventional methods over the insulation. With the usual methods of non-destructive inspection, such as visual and ultrasonic tests, it is not possible due to the lack of access to the metal of the pipeline. One of the most effective non-destructive methods for this purpose is the use of radiographic profiling devices. In this paper, using the Monte Carlo method, the common X-ray spectra for this technique at 70 keV and 90 keV were simulated. Industrial radioisotopes used, including Ir-192 and Co-60, were considered as sources. The pipeline phantoms implemented were made of 6mm thick carbon steel and 24mm thick polyethylene insulation. Artificial corrosion with a depth of 3mm was created on the pipeline wall. A single-energy linear detector made of CsI(Tl) with a thickness of 5mm and a pixel pitch of 1.6mm was implemented in the code, and the spatial signal was recorded on it. The transport of X-ray and gamma photons for the used sources was visually recorded for 20,000 photons, and the signal recorded on the detector, along with the accumulated energy in each detector pixel, was measured. The results indicate the suitable performance of the implemented system in locating and detecting CUI defects.A substantial volume of oil and gas pipelines, particularly in petrochemical industries, are insulated with various materials. In many cases, a small opening or leak can allow water and other corrosive liquids to penetrate, leading to corrosion under insulation (CUI). This type of corrosion is not detectable through conventional methods over the insulation. With the usual methods of non-destructive inspection, such as visual and ultrasonic tests, it is not possible due to the lack of access to the metal of the pipeline. One of the most effective non-destructive methods for this purpose is the use of radiographic profiling devices. In this paper, using the Monte Carlo method, the common X-ray spectra for this technique at 70 keV and 90 keV were simulated. Industrial radioisotopes used, including Ir-192 and Co-60, were considered as sources. The pipeline phantoms implemented were made of 6mm thick carbon steel and 24mm thick polyethylene insulation. Artificial corrosion with a depth of 3mm was created on the pipeline wall. A single-energy linear detector made of CsI(Tl) with a thickness of 5mm and a pixel pitch of 1.6mm was implemented in the code, and the spatial signal was recorded on it. The transport of X-ray and gamma photons for the used sources was visually recorded for 20,000 photons, and the signal recorded on the detector, along with the accumulated energy in each detector pixel, was measured. The results indicate the suitable performance of the implemented system in locating and detecting CUI defects.
Keywords: Non-Destructive Testing, Corrosion Under Insulation, Radation Profiler -
Pages 68-85
Blades play a vital role in the performance of wind turbine systems. However, they are prone to damage from complex and irregular loading, which can lead to catastrophic degradation and costly maintenance. Defects or damage to wind turbine blades (WTBs) not only reduce the lifetime and efficiency of wind turbine electricity generation but also increase monitoring errors, safety hazards, and maintenance costs. Therefore, damage detection for WTBs is of high importance for preventing failures, planning maintenance, and ensuring the operational stability of wind turbines. This review article provides a comprehensive overview of advanced damage detection techniques for WTBs, including many updated methods based on strain measurement, acoustic emission, ultrasound, thermography, and machine vision. With the development of machine vision approaches and image processing technology, machine vision-based detection has become a promising and primary technique for detecting surface damage and measuring the deformation of WTBs [28] due to its low cost, ease of operation, and no need for prior knowledge about damage locations. In this review article, common damages to WTBs are introduced comprehensively at first. In the second stage, the principles of detection, development methods, advantages, and disadvantages of the aforementioned techniques for blade inspection are examined. The trend in damage detection in wind turbines is moving towards methods that offer full capabilities, long-range, contactless, non-destructive, wireless, and online monitoring. Timely detection of blade damage and continuous assessment of the structural health of wind turbines are increasingly important. This review article proposes a new idea for the design and integration of energy harvesters and WTB damage detection methods, in which the devices are automatic and wireless. Finally, potential research directions, and WTB damage detection techniques through comparative analysis, are reviewed and concluded. This review is expected to provide guidelines for practical WTB inspections as well as research perspectives for damage detection techniques.
Keywords: Wind Turbine Blades, Acoustic Emission, Vibration, Thermography, Machine Vision -
Pages 86-98In this paper, we present an innovative, non-destructive method for the simultaneous evaluation of the elastic properties and attenuation coefficients of polymeric filaments utilized in the Fused Deposition Modeling (FDM) additive manufacturing process. This method is grounded in the theory of acoustic wave scattering, where polymer filaments are immersed in water and subjected to acoustic waves. The scattered waves carry detailed and comprehensive information about the elastic properties and attenuation coefficients of the filaments. To extract this information, we employ an inverse method that involves comparing the resonance frequencies observed in the scattered signals with the predictions made by a theoretical model. Our data analysis process integrates advanced techniques, including deconvolution and genetic algorithms, which enable the precise and accurate measurement of critical parameters such as longitudinal and transverse velocities, density, and both longitudinal and transverse attenuation coefficients in a single experiment. The findings from our experiments reveal that, for the ABS filaments studied, the longitudinal and transverse velocities are 2280 m/s and 956 m/s, respectively, while the longitudinal and transverse attenuation coefficients are measured at 0.012ka and 0.024ka Nepers, respectively, with a filament density of 1006 kg/m³. These experimental results were validated through comparison with ultrasonic pulse-echo tests performed on ABS rods with a diameter of 25 mm, confirming the accuracy of our method. Specifically, the errors in measuring longitudinal and transverse velocities were found to be less than 2.5% and 13%, respectively, while the density measurement exhibited an impressively low error margin of just 0.2%. Furthermore, the error in the longitudinal attenuation coefficient at a frequency of 0.5 MHz was approximately 6%, and the error in the transverse attenuation coefficient at a frequency of 5 MHz was about 12%. This research not only demonstrates the accuracy and reliability of our proposed method but also contributes significantly to a deeper understanding of the properties and behavior of polymers used in additive manufacturing processesKeywords: Wave Velocity, Attenuation Coefficient Of The Polymer Material, Acoustic Scattering, Inverse Problem, Non-Destructive Ultrasonic Testing
-
Pages 99-109The application of composite components has significantly increased in the various industries, including oil and gas, aerospace, marine, and automotive sectors. Among these, carbon fiber reinforced polymers (CFRP) are particularly prevalent in the aerospace industry due to their superior properties like high strength to weigh ratio. Given the critical nature of these composites, non-destructive inspection is essential to ensure their integrity and performance. Ultrasonic testing is one of the most widely used methods for inspecting these materials. Recent research has focused on the application of ultrasonic testing for the non-destructive inspection of CFRP parts. This study investigates the feasibility of using through-transmission ultrasonic testing with a water jet technique for inspecting of the CFRP components. Additionally, it examines the relationship between flexural properties and the intensity of transmitted waves in multilayer composite materials. For this purpose, some samples were fabricated from epoxy-carbon fiber using the hand lay-up method. A through-transmission ultrasonic non-destructive testing setup with a water jet system was designed and constructed, and ultrasonic testing was performed to identify defects in these samples. In this set-up, a uniform water column is used to transmit the pressure wave from the transducer to the surface of the samples under test, which replaces the couplant material. Subsequent bending tests were conducted to determine the flexural properties of the samples. The analysis revealed that an increase in the number of layers led to a decrease in both the final flexural strength and the average intensity of the transmitted wave, attributed to the higher likelihood of structural defects in samples with more layers. Subsequent bending tests were conducted to determine the flexural properties of the samples. The analysis revealed that an increase in the number of layers led to a decrease in both the final flexural strength and the average intensity of the transmitted wave, attributed to the higher likelihood of structural defects in samples with more layers.Keywords: Through-Transmission Ultrasonic Testing, Carbon Fiber Reinforced Composites, Water Jet Technique, Non-Destructive Testing