DASAR TEORI ULTRASONIC TEST (Ringkasan) - yimg.com

294 downloads 430 Views 1MB Size Report
menggunakan peralatan UT. – Problem Testing menggunakan UT. – Karakteristik gelombang suara. – Pembangkitan gelombang ultrasonik. – Probe ultrasonik.
DASAR TEORI ULTRASONIC TEST (materi kuliah UTR )

Tegas Sutondo

Tujuan • Memberikan dasar teori teknik inspeksi menggunakan peralatan UT – Problem Testing menggunakan UT – Karakteristik gelombang suara – Pembangkitan gelombang ultrasonik – Probe ultrasonik – Sistem peralatan / instrument ultrasonik – Identifikasi Flaw / defect – Prosedur Testing

Problem Testing Menggunakan UT • Test Ketebalan (Thickness) – Dinding Tangki – Pipa & Tube

Problem Testing Menggunakan UT • Identifikasi Cacat / Flaw – Komponen, Tangki – Pipa & Tube

Problem Testing Menggunakan UT • Kualitas sambungan Las – Komponen, kerangka – Pipa & Tube

d

Gelombang Suara Gelombang longitudinal Arah osilasi

Arah rambatan

Panjang gelombang

Gelombang Suara Gelombang transversal Arah osilasi

Arah rambatan

Spektrum Gelombang Suara Range Frekuensi (Hz)

0 - 20

Keterangan

Infrasound

20 - 20.000

Audible sound

> 20.000

Ultrasound

Contoh

Gempa Bumi

Musik, dsb Kelelawar, Crystal Quartz

Struktur Atom & Pengaruhnya Pada Kecepatan Perambatan Gelombang Suara gas

• Densitas rendah • Gaya ikatnya lemah

cair

padat

• Densitas sedang • Densitas tinggi • Gaya ikatnya • Gaya ikat kuat agak kuat • Struktur kristalografi

Perambatan Gelombang Suara • Gelombang longitudinal dapat merambat pada semua jenis materials. • Gelombang transversal hanya dapat merambat pada benda padat • Gelombang transversal bergerak dengan kecepatan yang lebih lambat. • Kecepatan gelombang tergantung dari densitas and E-modulus dari material • Kecepatan gelombang :

Udara Air Baja, Long Baja, Trans

C =

λ = fλ T

330 m/s 1480 m/s 5920 m/s 3250 m/s

Bagaiana Prinsip Pembangkitan Gelombang Ultrasonik ??

Pembangkitan Gelombang Ultrasonik Pada Probe Berdasarkan Sifat Piezoelectric Effect

+ Kristal (Quartz) piezoelectric Battery

Piezoelectric Effect

+

Setelah terhubung dengan battery, kristal menjadi lebih tebal, akibat terjadinya distorsi pada kisi kristal

Piezoelectric Effect

+ Bila polaritasnya berubah, maka efeknya terbalik, menjadi lebih tipis

Piezoelectric Effect Gelombang suara dengan frequensi f

U(f)

Bila perubahan polaritas tegangan dilakukan secara cepat menggunakan sumber tegangan bolak-balik (alternating voltage) maka akan dihasilkan getaran kristal dengan frequensi

f

Piezoelectric Effect

Pulsa singkat ( < 1 µs )

Bila sumber tegangan berupa pulsa tegangan singkat (short voltage pulse) maka akan dibangkitkan getaran dengan frequensi resonansi kristal f0

Penerimaan Gelombang ultrasonic Sebaliknya, jika gelombang ultrasonic mengenai kristal piezoelectric, maka akan menyebabkan vibrasi pada kristal yang kemudian akan menghasilkan tegangan listrik pada permukaan kristal.

Energi listrik

Kristal Piezoelectric

Gelombang Ultrasonic

Sifat Gelombang Pada Interface 2 Medium Medium 1

Medium 2

Incoming wave

Transmitted wave

Reflected wave Interface

Jenis Probe Ultrasonik (search Unit) & Aplikasinya

Jenis & Struktur komponen Probe Straight beam probe housing socket

dampingblock

matchingelement

crystal

protecting face (probe delay)

workpiece

Sound pulse

Prinsip Pendeteksian Cacat (Flaw) Stright beam probe Kedalaman flaw

d = c t/2

Sinyal pantulan pada permukaan flaw tidak terdeteksi menggunakan stright beam probe karena bentuknya

Angle beam probe damping blocks housing socket perspex wedge (probe delay)

workpiece

crystal

Sound pulse

Prinsip Pendeteksian Cacat (Flaw) Angle beam probe 10

20

30

40

TR-probe / dual crystal probe transmitter socket acoustical barrier

receiver socket damping blocks

crystal delay

Remaining wall thickness measurementUSM 22 Dual element probe

Pipe

Corrosion

Krautkramer NDT Ultrasonic Systems

Sistem Peralatan UT Sistem Display Sinyal Ultrasonik (Pulse – Reflection)

Ultrasonic Instrument Sistem Penampil Sinyal Ultrasonic CRT / A-scan display

0

2

4

6

8

10

Sistem Penampil Sinyal Ultrasonic

-

+ Uh

0

2

4

6

8

10

Sistem Penampil Sinyal Ultrasonic

+

Uh

0

2

4

6

8

10

Block diagram: Ultrasonic Instrument amplifier

IP

screen BE

horizontal sweep clock pulser

probe work piece

PRINSIP PENGUKURAN WAKTU TEMPUH GELOMBANG Dengan terukurnya waktu tempuh gelombang, maka Jarak / tebal reflektor segera dapat ditentukan dengan rumus:

d = S/2 = c t / 2 s = sound path [mm] c = sound velocity [km/s] t = time of flight [m s)

PRINSIP PENGUKURAN WAKTU TEMPUH GELOMBANG

Pulsa awal = start

Gelombangmencapai pada dinding belakang pada skala 4

Pulsa kembali pada skala 8

Identifikasi Flaw / Defect

Medan Suara (sound field)

N = panjang medan dekat

Medan dekat

Medan jauh Sumbu akustik (berkas pusat)

γ = sudut divergensi

Jarak / Kedalaman Flaw & Besarnya Amplitudo Sinyal Pantulan

IP R

BE

0 2 4 6 8 10

IP

R

BE

0 2 4 6 8 10

IP

R BE

0 2 4 6 8 10

Plate testing

IP BE

F

plate

delamination

0

2

4

6

8

IP = Initial pulse F = Flaw BE = Backwall echo

10

Flaw tidak terdeteksi menggunakan stright beam probe karena lokasinya

crack

Teknik Tandem Untuk Bentuk Flaw Vertikal

T

a1 5 10 15

Dekat Permukaan

5 10 15

R

Teknik Tandem Untuk Bentuk Flaw Vertikal

T

a2 5 10 15

Di bagian tengah

5 10 15

R

Teknik Tandem Untuk Bentuk Flaw Vertikal

a3 T

Di bawah

5 10 15

5 10 15

R

IDENTIFIKASI LUASAN CACAT

P o s is i p ro b e d e ng a n ting g i p uls a b e rk ura ng 5 0 %

P o s is i 5 0 %

D a e ra h c a c a t

Immersion testing 1

2

surface = sound entry

water delay

backwall

flaw

IP

1

IE

IP

2

IE

BE

BE F

0

2

4

6

8

10

0

2

4

6

8

10

Prosedur Testing

Persiapan Testing Sebelum melakukan testing perlu diperhatikan hal sbb. •

Permukaan benda uji harus rata (uniform), bebas dari: – Kotoran, Cekungan, las-lasan, dsb. Kalau perlu dilakukan penghalusan menggunakan sikat kawat, gerinda, dsb. – Kerak, cat atau coating yang melekat dengan kuat dan rata tidak perlu dihilangkan (karakteristik akustiknya sama)



Gunakan probe yang sesuai (ukuran diameter & frequensinya) dengan mempertimbangkan: – Karakteristik akustik dari bahan yang di test – Geometri dari bahan yang di test – Ukuran minimum dan jenis reflektor yang akan dideteksi

Persiapan Testing • Gunakan standard calibration block yang sesuai : • Menggunakan bahan yang sama dengan test object • Minimum 2 ketebalan yang berbeda & mencakup tebal normal dari test objek

Stright beam probe

Angel beam probe

Persiapan Testing 6.1.3

Gunakan Couplant yang sesuai:

¾ Couplant termasuk : Air, minyak, oli, cellulose gel, dsb. → permukaan yg kasar memerlukan viskositas tinggi. ¾ Couplant yg digunakan untuk kalibrasi hrs = yg di inspeksi ¾ Pemberian couplant hrs memenuhi seluruh area bidang kontak.

Sekian dulu .. Selamat belajar.. Semoga Sukses !!