الفحص بالموجات فوق الصوتية بمصفوفة طورية للحامات — D1.1:2025 Annex H
يخضع الفحص بالموجات فوق الصوتية بمصفوفة طورية لـ Annex H من AWS D1.1:2025 — وهو ملحق إلزامي يغطي لحامات الأخدود والمناطق المتأثرة بالحرارة من 3/16 in إلى 8 in [5 mm إلى 200 mm] باستخدام المسح الخطي المشفر. يحتاج الأفراد إلى مؤهل NDT Level II أو III بالإضافة إلى 320 ساعة من الخبرة في PAUT.
ما هو الفحص بالموجات فوق الصوتية بمصفوفة طورية
الفحص بالموجات فوق الصوتية بمصفوفة طورية (PAUT) هو تقنية UT متقدمة تستخدم مسباراً متعدد العناصر بدلاً من محول طاقة أحادي العنصر. يتم نبض كل عنصر بشكل مستقل مع تأخيرات زمنية محكومة، محددة بواسطة ملف تشغيل مصفوفة طورية يسمى focal law. من خلال تغيير focal law، يقوم النظام بتوجيه حزمة الصوت إلكترونياً عبر مجموعة من الزوايا أو تركيزها على أعماق مختلفة دون تحريك المسبار.
يتيح التحكم الإلكتروني في الحزمة رؤى تصويرية لا يمكن لـ UT التقليدي أحادي العنصر إنتاجها: سعة A-scan مقابل الوقت، ومحور الموجات فوق الصوتية B-scan مقابل محور حركة المسبار، وعرض مخطط C-scan، والمقطع العرضي القطاعي S-scan. يتم إعادة بناء كل عرض من الموضع المشفر للمسبار على طول اللحام، مما يمنح المفتش سجلاً مخزناً وقابلاً للمراجعة للمسح بأكمله.
بالنسبة لفحص اللحام، يقلل PAUT وقت المسح مقارنة بـ UT التقليدي متعدد الزوايا ويوفر تفسيراً قائماً على الصور يسهل نقله إلى المهندس أو المالك. المقايضة هي تكلفة المعدات، وتعقيد خطة المسح، ومتطلبات خبرة الأفراد الإضافية البالغة 320 ساعة في Annex H4.1.
متى يتم تطبيق PAUT بموجب D1.1:2025
يعتبر Annex H ملحقاً إلزامياً لـ AWS D1.1:2025 — عندما يتم اختيار الفحص بالموجات فوق الصوتية بمصفوفة طورية بدلاً من UT التقليدي بموجب Clause 8.15، يتم تطبيق كل Annex H: المقدمة (H1)، النطاق (H2)، التعريفات (H3)، الأفراد (H4)، المعدات (H5)، تأهيل المعدات (H6)، خطط المسح (H7)، المعايرة (H8)، الفحص (H9 إلى H10)، والقبول (H11 إلى H12).
يسمح D1.1 بكل من UT التقليدي و PAUT كتقنيات بديلة للموجات فوق الصوتية على لحامات الأخدود. لا يجوز استخدام الاختلافات في إجراءات الاختبار أو المعدات أو معايير القبول خارج Part F من Clause 8 إلا بموافقة المهندس، ويجب تسجيل أي اختلاف من هذا القبيل في سجلات الفحص. لا يعد PAUT بديلاً لـ UT التقليدي في كل موقف — فالاختيار بينهما يعتمد على هندسة اللحام، والسمك، وإمكانية الوصول إلى الوصلة، ومتطلبات العقد.
إن UT نفسه (التقليدي أو المصفوفة الطورية) مطلوب فقط عندما يتم تحديده في مستندات العقد وفقاً لـ Clause 8.15. لا يصبح PAUT قابلاً للتطبيق حتى يحدد المهندس UT للحام ويختار المقاول PAUT كتقنية.
“يعتبر Annex H ملحقاً إلزامياً — عندما يتم اختيار PAUT بدلاً من UT التقليدي، يتم تطبيق كل متطلب في H1 إلى H14. لا يوجد ‘PAUT-lite’ بموجب D1.1.”
Annex H1 Introduction, AWS D1.1/D1.1M:2025
نطاق PAUT: السمك ونطاق الوصلات
وفقاً لـ Annex H2، تحكم الإجراءات والمعايير في Annex H فحوصات PAUT للحامات الأخدود، بما في ذلك المناطق المتأثرة بالحرارة (HAZ)، للأعماق التي تتراوح بين 3/16 in و 8 in [5 mm و 200 mm] باستخدام المسح الخطي المشفر. المشفر هو ما يتتبع موضع المسبار على طول اللحام بحيث يمكن إعادة بناء بيانات المسح ومراجعتها لاحقاً — إن PAUT اليدوي غير المشفر لا يقع ضمن نطاق Annex H.
يستثني Annex H صراحةً فحص PAUT للحامات التوصيلات الأنبوبية T و Y و K. بالنسبة لهندسة الوصلات تلك، تتطلب التقنيات البديلة تأهيلاً منفصلاً وموافقة المهندس.
بالنسبة للمواد التي يزيد سمكها عن 2 in [50 mm]، قد يطلب المهندس كتلة تحقق نموذجية (mockup) وفقاً لـ H5.7.2 أو يتم استخدامها بناءً على خيار أفراد PAUT. تحتوي كتلة النموذج على أشكال هندسية تمثيلية للحام مع عواكس مزروعة في المواقع التي يصعب توجيه حزم الصوت إليها — مما يضمن تغطية خطة المسح لحجم اللحام بالكامل و HAZ.
تأهيل أفراد PAUT (Annex H4)
وفقاً لـ Annex H4.1، يجب أن يكون أفراد PAUT من NDT Level II و III الذين يجمعون أو يحللون بيانات PAUT مؤهلين وفقاً لـ Clause 8.14.6.1 و 8.20. بالإضافة إلى ذلك، يجب أن يكون لدى مفتش PAUT خبرة موثقة بحد أدنى 320 ساعة عمل في تطبيقات PAUT. يجب أن يتكون الاختبار العملي المطلوب بموجب Clause 8.20 من عينتين معيبتين على الأقل تمثلان أنواع الوصلات المراد فحصها، بحيث تحتوي كل منهما على عيبين على الأقل.
يجوز للأفراد الذين لا يستوفون هذه المتطلبات المساعدة في جمع بيانات PAUT فقط تحت الإشراف المباشر لأفراد PAUT المؤهلين.
وفقاً لـ Annex H4.2، يتم إصدار شهادات أفراد PAUT من NDT Level II و III من قبل أفراد UT من NDT Level III الذين يستوفون متطلبات H4.1. وبالتالي، يحتاج المستوى الثالث المعتمد إلى كل من مؤهل UT العام وخبرة إضافية تبلغ 320 ساعة خاصة بـ PAUT.
متطلبات معدات PAUT (Annex H5)
وفقاً لـ Annex H5.1، يجب إجراء الفحوصات باستخدام معدات صدى النبض ذات المصفوفة الطورية التي تلبي متطلبات Clause 8.21 لمعدات UT التقليدية، والمؤهلة وفقاً لـ H8. بالإضافة إلى ذلك، يجب أن تلبي أجهزة المصفوفة الطورية العديد من المتطلبات الخاصة بـ PAUT:
H5.1.1 — عدد النابضات
يجب أن يكون الجهاز مزوداً بحد أدنى 16 نابضاً و 16 قناة (16:16). مطلوب حد أدنى 16:64 إذا كان سيتم استخدام المسح الإلكتروني. تحدد نسبة النابض/القناة عدد العناصر داخل مسبار المصفوفة الطورية التي يمكن تطبيقها ضمن focal law معين.
H5.1.2 — عروض التصوير
يجب أن يكون جهاز المصفوفة الطورية مزوداً بخيارات عرض كافية لتشمل عروض A-scan و B-scan و C-scan و S-scan، والمسوحات المشفرة لتوفير تحليل شامل للبيانات عبر طول المسح بالكامل ومن خلال جميع الحزم.
H5.3 — وحدات البحث عن الحزمة الزاوية
وفقاً لـ H5.3.1، يجب أن يكون مسبار المصفوفة الطورية ذو الحزمة الزاوية من النوع الخطي بحد أدنى 16 عنصراً ويجب أن ينتج ترددات بين 1 و 6 MHz. يجب أن تكون أبعاد تباعد المسبار صغيرة بما يكفي بحيث لا تظهر إشارات الموجة الواقفة على الشاشة.
وفقاً لـ H5.3.2، يجب أن يكون الإسفين بزاوية سقوط كافية لإنتاج موجات قص في المادة بين 40° و 70°. يجب استخدام الأوتاد ضمن النطاق الزاوي المحدد من قبل الشركة المصنعة.
H5.4 و H5.5 — المشفر والماسح الضوئي
يجب أن يكون المشفر رقمياً وقادراً على المسح الخطي. يتم إجراء الترميز باستخدام ماسح ضوئي شبه آلي أو آلي كما هو محدد في H3.22. الماسحات الضوئية الآلية هي أجهزة ميكانيكية يتم فيها التحكم في حركة مسبار PAUT بواسطة الكمبيوتر أو عن طريق التحكم عن بعد؛ أما الماسحات شبه الآلية فيتم دفعها يدوياً على طول اللحامات بينما يسجل المشفر الموضع.
معايرة PAUT: مستويات SSL وكتل المرجع (H5.7)
وفقاً لـ Annex H5.7، يكون العاكس القياسي المستخدم لتحديد مستوى الحساسية القياسي (SSL) هو الثقب المحفور جانبياً بقطر 0.060 in [1.5 mm] في كتلة من نوع IIW بما يتوافق مع ASTM E164. يجب أن تكون درجة حرارة معيار المعايرة ضمن ±25°F [±14°C] من درجة حرارة الجزء أو المكون المراد فحصه — حيث أن فرق درجة الحرارة الكبير يغير هندسة الإسفين وزوايا الانكسار بما يكفي لإبطال SSL.
وفقاً لـ H5.7.1، يجب استخدام كتلة مرجعية تكميلية تسمح بإنشاء كسب مصحح زمنياً (TCG) بحد أدنى 3 نقاط طوال النطاق الزاوي المحدد في خطة المسح. يجب أن تكون الكتلة ذات سمك وطول كافيين للسماح بمعايرة العواكس طوال حجم الفحص بالكامل. يجب أن تحتوي كل كتلة على ثلاث ثقوب محفورة جانبياً على الأقل في أعماق تغطي نطاق المواد بالكامل المراد اختبارها. يمكن استخدام كتل NAVSHIP والكتل المشغلة آلياً حسب الطلب التي تلبي هذه المتطلبات.
وفقاً لـ H5.7.2، بالنسبة للمواد التي يزيد سمكها عن 2 in [50 mm]، عندما يطلب المهندس أو بناءً على خيار أفراد PAUT، يجب التحقق من إمكانية اكتشاف العاكس القياسي في نموذج أو جزء إنتاج. عند استخدام كتلة التحقق هذه، يجب أن يكون عاكس الحساسية القياسي قابلاً للاكتشاف فوق DRL المحدد في H8.2.4.2؛ إذا لم يكن قابلاً للاكتشاف، يجب تعديل خطة المسح حتى يتم تحقيق إمكانية اكتشاف كافية.
شرح عروض تصوير PAUT
وفقاً لـ Annex H3.12، عروض التصوير هي صور محددة بمستويات عرض مختلفة بين مسار الموجات فوق الصوتية (المحور فوق الصوتي)، وحركة الحزمة (محور الفهرس)، وحركة المسبار (محور المسح). العروض الخمسة الأساسية المعترف بها في Annex H هي:
- A-scan — سعة النبضة المستلمة مقابل وقت الرحلة في مسار الموجات فوق الصوتية. نفس شكل الموجة الناتج عن UT التقليدي.
- B-scan — عرض ثنائي الأبعاد لبيانات A-scan على طول محور حركة المسبار (المسح)، مرمزة بالألوان للسعة.
- C-scan — عرض مخطط ثنائي الأبعاد لحركة الحزمة (محور الفهرس) مقابل حركة المسبار (محور المسح)، باستخدام أقصى سعة A-scan في كل موقع عرضي.
- D-scan — مشابه لـ S-scan ولكنه أقل شيوعاً لفحص اللحام؛ يوضح المحور فوق الصوتي مقابل محور الفهرس.
- S-scan — عرض مقطعي ثنائي الأبعاد لجميع مسوحات A-scan المصححة للتأخير وزاوية الانكسار، ويتم تقديمه كشريحة واحدة من focal laws (تسلسل focal law واحد) على طول محور حركة المسبار.
خطط المسح (Annex H7)
وفقاً لـ Annex H7.1، يجب تطوير خطة مسح كما هو محدد في H3.21 للحامات المراد فحصها. يجب أن تحدد خطة المسح السمات اللازمة لتحقيق تغطية الفحص، بما في ذلك المتغيرات الأساسية المدرجة في Table H.1.
وفقاً لـ H7.1.2، يجب أن توضح خطة المسح من خلال الرسم أو محاكاة الكمبيوتر زوايا الانكسار المناسبة لاستخدامها أثناء الفحص لهندسة لحام الأخدود والمناطق المثيرة للقلق. يجب أن توضح خطة المسح وتوثق تغطية حجم الفحص المطلوب. يجب التحقق من الأداء من خلال المعايرة الأولية: التحقق من نقطة فهرس الحزمة وزاوية الحزمة.
وفقاً لـ H7.4، يجب اختبار المعدن الأساسي الذي يجب أن ينتقل من خلاله الموجات فوق الصوتية لاختبار اللحام بحثاً عن العواكس الصفائحية باستخدام وحدة مسح ذات حزمة مستقيمة متوافقة مع H5.2. إذا أظهرت أي منطقة من المعدن الأساسي فقداً كلياً للانعكاس الخلفي أو إشارة تساوي أو تزيد عن الانعكاس الخلفي الأصلي، فارجع إلى 9.2.2.
وفقاً لـ H7.4.1، يجب أن توضح خطة المسح تغطية كاملة بالموجات فوق الصوتية في اتجاهين متقاطعين لتغطية المنطقة المتأثرة بالحرارة (HAZ) بزوايا حزمة بين 40 و 60 درجة وحجم لحام كامل بما في ذلك تغطية وجه صهر اللحام ضمن ±10° من العمودي (90° لوجه صهر اللحام) للمسوحات السمتية أو ±5° من العمودي للمسوحات الإلكترونية التكميلية حيثما أمكن ذلك. يجب اختبار اللحام و HAZ باستخدام مسبار PAUT متوافق مع H5.3.
PAUT مقابل UT التقليدي — متى تستخدم أياً منهما
كلتا التقنيتين معترف بهما في D1.1 لفحص لحام الأخدود. الاختيار بينهما هو حكم هندسي يعتمد على خصائص اللحام واقتصاديات المشروع:
| العامل | UT التقليدي | PAUT (Annex H) |
|---|---|---|
| المرجع الحاكم | Clause 8.15, Tables 8.2 / 8.3 / 8.7 / 8.8 | Annex H1 إلى H14 |
| خبرة المفتش | NDT Level II UT بموجب Clause 8.14.6 | NDT Level II/III + 320 ساعة PAUT (H4.1) |
| المعدات | محول طاقة أحادي العنصر، نابض/مستقبل | 16:16 قناة كحد أدنى، 1–6 MHz مصفوفة خطية، ماسح مشفر (H5.1.1, H5.3.1, H5.4) |
| التصوير | A-scan فقط | A-, B-, C-, D-, S-scan (H5.1.2, H3.12) |
| سجل البيانات | إدخالات سجل المفتش | سجل إلكتروني مشفر، قابل للمراجعة بعد المسح |
| طريقة التغطية | مسح يدوي بزوايا مسبار متعددة | مسح خطي مشفر، 40–60° وفقاً لـ H7.4.1 |
| حدود النطاق | جميع لحامات الأخدود + الأنبوبية T/Y/K | لحامات الأخدود فقط، 3/16–8 in؛ استثناء T/Y/K (H2) |
| الأنسب لـ | الإصلاح الميداني، تغطية التمريرة الواحدة، ميزانية معدات منخفضة | تصنيع الإنتاج، المقاطع السميكة، حيث يضيف سجل الصور قيمة |
بالنسبة للتوصيلات الأنبوبية T و Y و K، لا يُسمح بـ PAUT بموجب Annex H — يتم تطبيق UT التقليدي بموجب Clause 8.15 مع إجراءات Clause 8 Part F.
أدلة المعايير ذات الصلة
الأسئلة الشائعة
وفقاً لـ Annex H من D1.1:2025، يُسمح بالفحص بالموجات فوق الصوتية بمصفوفة طورية كبديل لـ UT التقليدي عندما يحدد العقد UT ويوافق المهندس على PAUT. يعتبر Annex H ملحقاً إلزامياً — عندما يتم اختيار PAUT بدلاً من UT التقليدي بموجب Clause 8.15، يتم تطبيق كل Annex H (تأهيل الأفراد H4، المعدات H5، خطط المسح H7، المعايرة H8، الفحص H9–H10، القبول H11–H12). تتطلب الاختلافات عن Part F من Clause 8 إجراءات مكتوبة وموافقة المهندس، مع تسجيل الاختلاف في سجلات الفحص.
يحكم Annex H2 فحص PAUT للحامات الأخدود والمناطق المتأثرة بالحرارة للأعماق التي تتراوح بين 3/16 in و 8 in [5 mm و 200 mm] باستخدام المسح الخطي المشفر. يتم استبعاد لحامات التوصيلات الأنبوبية T و Y و K صراحةً من نطاق Annex H. بالنسبة للمواد التي يزيد سمكها عن 2 in [50 mm]، قد يطلب المهندس كتلة تحقق نموذجية وفقاً لـ H5.7.2 أو يتم استخدامها بناءً على خيار أفراد PAUT.
وفقاً لـ Annex H4.1، يجب أن يحمل مفتشو PAUT مؤهل NDT Level II أو III وفقاً لـ Clause 8.14.6.1 و 8.20، ويجب أن يكون لديهم بالإضافة إلى ذلك خبرة موثقة بحد أدنى 320 ساعة عمل في تطبيقات PAUT. يجب أن يتكون الاختبار العملي المطلوب (بموجب Clause 8.20) من عينتين معيبتين على الأقل تمثلان أنواع الوصلات المراد فحصها، بحيث تحتوي كل منهما على عيبين على الأقل.
وفقاً لـ Annex H5.1.1، يجب أن يكون جهاز المصفوفة الطورية مزوداً بحد أدنى 16 نابضاً و 16 قناة (16:16). مطلوب حد أدنى 16:64 إذا كان سيتم استخدام المسح الإلكتروني. وفقاً لـ H5.1.2، يجب أن تدعم شاشة الجهاز عروض A-scan و B-scan و C-scan و S-scan جنباً إلى جنب مع المسوحات المشفرة الكافية لتحليل البيانات الشامل عبر طول المسح بالكامل ومن خلال جميع الحزم.
وفقاً لـ Annex H5.7، فإن العاكس القياسي المستخدم لتحديد مستوى الحساسية القياسي (SSL) هو ثقب محفور جانبياً بقطر 0.060 in [1.5 mm] في كتلة من نوع IIW متوافقة مع ASTM E164. يجب أن تكون درجة حرارة كتلة المعايرة ضمن ±25°F [±14°C] من الجزء أو المكون قيد الفحص. مطلوب أيضاً كتلة مرجعية تكميلية وفقاً لـ H5.7.1 مع ثلاث ثقوب محفورة جانبياً على الأقل في أعماق متنوعة لدعم معايرة TCG (كسب مصحح زمنياً) بـ 3 نقاط.