در بسیاری از صنایع مانند نفت و گاز، پتروشیمی، نیروگاه‌ ها، صنایع دریایی و حتی ساخت‌ و ساز، دانستن ضخامت واقعی یک قطعه بدون برش یا تخریب آن، یک نیاز حیاتی محسوب می‌شود. در این میان، این دستگاه به‌ عنوان یکی از دقیق ‌ترین و پرکاربرد ترین ابزارهای اندازه‌گیری غیرمخرب شناخته می‌شود.

در این مقاله قصد داریم به زبان ساده و کاملاً کاربردی، از صفر تا صد طرز کار ضخامت سنج التراسونیک را بررسی کنیم؛ به‌ طوری که پس از مطالعه، به ‌خوبی بدانید چگونه از دستگاه ضخامت سنج التراسونیک استفاده کنیم؟، اصول عملکرد آن چیست و چرا این روش در صنعت تا این حد محبوب شده است.

ضخامت سنج التراسونیک چیست؟

ضخامت سنج التراسونیک یکی از انواع عیب یاب التراسونیک به شمار می رود و دستگاهی است که برای اندازه‌گیری ضخامت مواد مختلف، به‌ ویژه فلزات، با استفاده از امواج فراصوت (Ultrasonic) به کار می‌رود. این دستگاه بدون نیاز به برش، سوراخ‌کاری یا آسیب به قطعه، ضخامت آن را با دقت بسیار بالا اندازه‌گیری می‌کند.

اساس کار این دستگاه بر ارسال یک موج صوتی با فرکانس بالا به داخل قطعه و دریافت موج بازگشتی است. دستگاه با اندازه‌گیری زمان رفت و برگشت موج و دانستن سرعت صوت در ماده، ضخامت را محاسبه می‌کند.

به همین دلیل، ضخامت سنج التراسونیک یکی از مهم‌ترین ابزارها در حوزه آزمون ‌های غیرمخرب (NDT) محسوب می‌شود و به‌طور گسترده برای ضخامت سنج فلز، لوله ‌ها، مخازن، ورق ‌ها ، ضخامت بویلر و تجهیزات صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

اصول کار ضخامت سنج های التراسونیک

برای درک بهتر اصول کار ضخامت سنج های التراسونیک، ابتدا باید با مفهوم امواج التراسونیک آشنا شویم. این امواج نوعی موج صوتی با فرکانسی بالاتر از محدوده شنوایی انسان هستند.

مراحل اصلی عملکرد دستگاه:

1. ارسال موج التراسونیک : پراب (Probe) یا ترانسدیوسر دستگاه، موج فراصوت را به سطح قطعه ارسال می‌کند. برای انتقال بهتر موج، از ژل کوپلنت استفاده می‌شود.

2. حرکت موج در داخل ماده : موج صوتی با سرعت مشخصی در داخل ماده حرکت می‌کند. این سرعت به جنس ماده (فولاد، آلومینیوم، مس و …) بستگی دارد.

3. بازتاب موج از سطح مقابل : وقتی موج به سطح پشت قطعه می‌رسد، بازتاب می‌شود و به سمت پراب باز می‌گردد.

4. محاسبه ضخامت : دستگاه با اندازه‌گیری زمان رفت و برگشت موج و استفاده از فرمول زیر، ضخامت را محاسبه می‌کند:

ضخامت = (سرعت صوت × زمان رفت و برگشت) ÷ 2

این اصل ساده، پایه و اساس روش کار با ضخامت سنج التراسونیک است و در تمام مدل ‌ها، از ساده تا پیشرفته، به کار می‌رود.

مزیت روش التراسونیک جهت اندازه گیری ضخامت

روش التراسونیک در مقایسه با روش‌ های سنتی اندازه‌گیری ضخامت، مزایای بسیار زیادی دارد که باعث شده به انتخاب اول صنایع تبدیل شود.

1. غیرمخرب بودن : مهم ‌ترین مزیت این روش، غیرمخرب بودن آن است. بدون برش یا آسیب، می‌توان ضخامت واقعی قطعه را اندازه‌گیری کرد.
2. دقت بالا : ضخامت سنج‌ های التراسونیک می‌توانند ضخامت را با دقت بسیار بالا (در حد هزارم میلی‌متر) اندازه‌گیری کنند.
3. قابلیت اندازه‌گیری از یک سمت : در بسیاری از مواقع فقط یک سمت قطعه در دسترس است. روش التراسونیک این امکان را فراهم می‌کند.
4. مناسب برای قطعات در حال بهره‌ برداری : در صنایع نفت و گاز، پتروشیمی و نیروگاهی امکان توقف خط تولید همیشه وجود ندارد. ضخامت سنج التراسونیک حتی روی تجهیزات در حال کار نیز قابل استفاده است.
5. کاربرد گسترده برای ضخامت سنج فلز : از فولاد و چدن گرفته تا آلومینیوم و آلیاژهای خاص، این روش برای انواع فلزات کاربرد دارد.

اجزای ضخامت سنج التراسونیک

برای یادگیری کامل کار با ضخامت سنج التراسونیک، شناخت اجزای اصلی دستگاه ضروری است.

1. پراب (Probe) : پراب یا ترانسدیوسر وظیفه ارسال و دریافت امواج التراسونیک را بر عهده دارد. انواع مختلفی از پراب ‌ها برای کاربردهای گوناگون وجود دارد.
2. واحد پردازش و نمایشگر : این بخش زمان رفت و برگشت موج را تحلیل کرده و ضخامت را روی صفحه نمایش نشان می‌دهد.
3. ژل کوپلنت : ژل واسطی است که بین پراب و سطح قطعه قرار می‌گیرد تا انتقال موج به‌درستی انجام شود.
4. منبع تغذیه : معمولاً باتری قابل شارژ یا باتری قلمی که امکان استفاده در محیط‌ های صنعتی را فراهم می‌کند.
5. تنظیمات کالیبراسیون : بخش مهمی برای تنظیم سرعت صوت متناسب با جنس ماده که دقت اندازه‌گیری را تضمین می‌کند.

چگونه از دستگاه ضخامت سنج التراسونیک استفاده کنیم؟

یکی از پرتکرارترین سوالات کاربران این است که چگونه از دستگاه ضخامت سنج التراسونیک استفاده کنیم؟ مراحل زیر یک راهنمای عملی و ساده است:

1. تمیز کردن سطح قطعه: سطح باید عاری از زنگ ‌زدگی، چربی یا هر نوع آلودگی باشد.

2. انتخاب پراب مناسب : بسته به نوع ماده و ضخامت مورد انتظار و دمای سطح قطعه، پراب مناسب را انتخاب کنید.

3. کالیبراسیون : پراب و دستگاه باید بر روی قطعه یا بلوک کالیبراسیون کالیبره شوند

4. اعمال ژل کوپلنت : مقدار کمی ژل روی سطح قطعه بریزید.

5. قرار دادن پراب روی سطح : پراب را عمود بر سطح نگه دارید و فشار یکنواخت اعمال کنید.

6. خواندن عدد ضخامت: دستگاه ضخامت را به ‌صورت دیجیتال نمایش می‌دهد.

این مراحل ساده، اساس روش کار با ضخامت سنج التراسونیک را تشکیل می‌دهد و با کمی تمرین، به‌راحتی قابل اجرا است.

کاربردهای رایج ضخامت سنج فلز

ضخامت سنج التراسونیک در صنایع مختلف کاربرد دارد، از جمله:

• بازرسی خطوط لوله نفت و گاز و پتروشیمی

• کنترل خوردگی مخازن تحت فشار

• اندازه‌گیری ضخامت ورق‌ های فلزی

• صنایع دریایی و کشتی ‌سازی

• نیروگاه‌ ها و صنایع سنگین

در تمام این موارد، کار با ضخامت سنج التراسونیک باعث افزایش ایمنی و کاهش هزینه ‌های تعمیرات می‌شود.

نتیجه گیری

طرز کار ضخامت سنج التراسونیک به ما نشان می‌دهد که چگونه می‌توان با یک روش دقیق، سریع و غیرمخرب، ضخامت واقعی قطعات صنعتی را اندازه‌گیری کرد. این دستگاه با استفاده از امواج فراصوت، بدون آسیب به قطعه، اطلاعات بسیار ارزشمندی در اختیار بازرسان و مهندسان قرار می‌دهد.

با شناخت اصول کار ضخامت سنج های التراسونیک، اجزای دستگاه و مراحل صحیح استفاده، می‌توان بهترین بهره را از این ابزار مهم گرفت. اگر ایمنی، دقت و صرفه‌ جویی در هزینه‌ ها برای شما اهمیت دارد، ضخامت سنج التراسونیک یکی از ضروری ‌ترین تجهیزات صنعتی شما خواهد بود.