الفحص بالموجات فوق الصوتية بالمصفوفات المرحلية للحامات — D1.1:2025 Annex H
يخضع الفحص بالموجات فوق الصوتية بالمصفوفات المرحلية للملحق H من AWS D1.1:2025 — وهو ملحق إلزامي يغطي لحام الشق والمنطقة المتأثرة بالحرارة من 3/16 in إلى 8 in [5 mm إلى 200 mm] باستخدام المسح الخطي المشفر. يحتاج الأفراد إلى NDT Level II أو III بالإضافة إلى 320 ساعة من الخبرة في الفحص بالموجات فوق الصوتية بالمصفوفات المرحلية (PAUT).
ما هو الفحص بالموجات فوق الصوتية بالمصفوفات المرحلية
الفحص بالموجات فوق الصوتية بالمصفوفات المرحلية (PAUT) هو تقنية متقدمة للفحص بالموجات فوق الصوتية (UT) تستخدم مسبارًا متعدد العناصر بدلاً من محول طاقة أحادي العنصر. يتم إرسال نبضات لكل عنصر بشكل مستقل مع تأخيرات زمنية محكومة، يتم تحديدها بواسطة ملف تشغيل المصفوفة المرحلية يسمى focal law. عن طريق تغيير قانون التركيز، يقوم النظام بتوجيه شعاع الصوت إلكترونيًا عبر مجموعة من الزوايا أو يركزه على أعماق مختلفة دون تحريك المسبار.
يوسّع التحكم الإلكتروني في الشعاع هذا، مع جمع البيانات المشفرة، التصويرَ إلى ما بعد المسح A (السعة مقابل زمن الانتقال) الذي يعرضه الفحص بالموجات فوق الصوتية التقليدي أحادي العنصر: المسح B (محور الموجات فوق الصوتية مقابل محور حركة المسبار)، والمسح C (عرض من الأعلى)، والمسح S (مقطع عرضي قطاعي). ووفقًا لـ H3.12.2 و H3.12.3، يُبنى المسحان B و C من بيانات المسح A المسجلة على طول محور حركة المسبار (محور المسح)، لذا تمنح البيانات المشفرة المفتش سجلًا مخزنًا وقابلًا للمراجعة للمسح بأكمله.
بالنسبة لفحص اللحام، يقلل الفحص بالموجات فوق الصوتية بالمصفوفات المرحلية (PAUT) من وقت المسح مقارنةً بالفحص بالموجات فوق الصوتية التقليدي متعدد الزوايا ويوفر تفسيرًا قائمًا على الصورة يسهل توصيله للمهندس أو المالك. المقايضة هي تكلفة المعدات، وتعقيد خطة المسح، ومتطلب الخبرة الإضافي للأفراد البالغ 320 ساعة في الملحق H4.1.
متى ينطبق الفحص بالموجات فوق الصوتية بالمصفوفات المرحلية (PAUT) بموجب D1.1:2025
الملحق H هو ملحق إلزامي لـ AWS D1.1:2025 — تنص مقدمته (H1) على أن متطلباته تنطبق عند استخدام الفحص بالموجات فوق الصوتية بالمصفوفات المرحلية. ويتضمن بعد ذلك النطاق (H2)، التعريفات (H3)، الأفراد (H4)، المعدات (H5)، تأهيل المعدات (H6)، خطط المسح (H7)، المعايرة (H8)، الفحص (H9)، القبول (H10)، تحليل البيانات (H11)، إدارة البيانات (H12)، التوثيق والتقارير (H13)، والتحقق من خطية النظام (H14).
يسمح D1.1 بكل من الفحص بالموجات فوق الصوتية التقليدي والفحص بالموجات فوق الصوتية بالمصفوفات المرحلية كتقنيات بديلة للموجات فوق الصوتية على لحام الشق. يمكن استخدام التباينات في إجراءات الاختبار أو المعدات أو معايير القبول خارج الجزء F من البند 8 فقط بموافقة المهندس، ويجب تسجيل أي تباين من هذا القبيل في سجلات الفحص. الفحص بالموجات فوق الصوتية بالمصفوفات المرحلية (PAUT) ليس بديلاً للفحص بالموجات فوق الصوتية التقليدي في كل موقف — يعتمد الاختيار بينهما على هندسة اللحام، السماكة، إمكانية الوصول إلى الوصلة، ومتطلبات العقد.
الفحص بالموجات فوق الصوتية نفسه (تقليدي أو مصفوفة مرحلية) هو متطلب تعاقدي: وفقًا لـ البند 8.1.1، عندما يُراد اشتراط اختبار غير إتلافي بخلاف الفحص البصري، يجب النص على ذلك في المعلومات المقدمة إلى مقدمي العطاءات، ووفقًا لـ البند 8.15 يجب أن تحدد تلك المعلومات بوضوح نطاق الاختبار. وفقًا لـ البند 8.19.2، يحدد الملحق H التقنية البديلة لفحص لحامات الشق بالموجات فوق الصوتية بالمصفوفات المرحلية. وتشمل موافقة المهندس الواردة في ذلك البند التباينات الأخرى في إجراءات الاختبار والمعدات ومعايير القبول غير المدرجة في الجزء F من البند 8.
“يوفر هذا الملحق متطلبات إلزامية تنطبق عند استخدام الفحص بالموجات فوق الصوتية بالمصفوفات المرحلية (PAUT). وتتطلب التقنيات البديلة المعروضة في هذا الملحق إجراءات مكتوبة، وتدريبًا وتأهيلًا متقدمين للأفراد، وطرق معايرة خاصة بـ PAUT.”
Annex H1 Introduction, AWS D1.1/D1.1M:2025
نطاق الفحص بالموجات فوق الصوتية بالمصفوفات المرحلية (PAUT): السماكة ونطاق الوصلة
وفقًا لـ Annex H2، تحكم الإجراءات والمعايير في الملحق H فحوصات الفحص بالموجات فوق الصوتية بالمصفوفات المرحلية (PAUT) للحام الشق، بما في ذلك المناطق المتأثرة بالحرارة (HAZ)، للسماكات 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 لاحقًا. ووفقًا لـ H9.3.2، يجب إجراء المسح باستخدام مشفر إلا فيما يسمح به H7.4: فحيثما تمنع الحواف والزوايا الوصول أو تحد من الفحص PAUT المشفر، يسمح H7.4.3 بمسح هذه المناطق بإجراء المسح في الاتجاه المعاكس نحو الحافة، أو بالفحص PAUT غير المشفر باستخدام أنماط المسح الموضحة في البند 8، ويجب تدوين استخدام الفحص PAUT غير المشفر في تقرير الفحص. كما ينص H7.4.6 على أن التشفير غير مطلوب لفحص المؤشرات العرضية.
يستثني الملحق H صراحة فحص الفحص بالموجات فوق الصوتية بالمصفوفات المرحلية (PAUT) للحام وصلات الأنابيب من نوع T و Y و K. ويخضع الفحص بالموجات فوق الصوتية لوصلات الأنابيب من نوع T و Y و K بدلاً من ذلك للبند 10.29.
بالنسبة للمواد التي تزيد سماكتها عن 2 in [50 mm]، يجب استخدام كتلة تحقق نموذجية لإثبات الحساسية الفعالة للفحص PAUT وتغطية حجم اللحام (H7.1.1، بالإحالة إلى H5.7.2). ويجوز للمهندس أيضًا أن يطلبها، كما يسمح H5.7.2 لأفراد الفحص PAUT باستخدامها باختيارهم. تحتوي الكتلة النموذجية على أشكال هندسية لحام تمثيلية مع عاكسات مزروعة في مواقع يصعب فيها توجيه أشعة الصوت — مما يضمن أن خطة المسح تغطي حجم اللحام بأكمله والمنطقة المتأثرة بالحرارة (HAZ).
تأهيل أفراد الفحص بالموجات فوق الصوتية بالمصفوفات المرحلية (PAUT) (الملحق H4)
وفقًا لـ Annex H4.1، يجب تأهيل أفراد الفحص بالموجات فوق الصوتية بالمصفوفات المرحلية (PAUT) من NDT Level II و III الذين يجمعون أو يحللون بيانات الفحص بالموجات فوق الصوتية بالمصفوفات المرحلية (PAUT) وفقًا لـ Clause 8.14.6.1 و 8.20. بالإضافة إلى ذلك، يجب أن يكون لدى مفتش الفحص بالموجات فوق الصوتية بالمصفوفات المرحلية (PAUT) خبرة موثقة لا تقل عن 320 ساعة عمل في تطبيقات الفحص بالموجات فوق الصوتية بالمصفوفات المرحلية (PAUT). يجب أن يتكون الاختبار العملي المطلوب بموجب Clause 8.20 من عيّنتين معيبتين على الأقل تمثلان أنواع الوصلات المراد فحصها، تحتوي كل منهما على عيبين على الأقل.
يمكن للأفراد الذين لا يستوفون هذه المتطلبات المساعدة في جمع بيانات الفحص بالموجات فوق الصوتية بالمصفوفات المرحلية (PAUT) فقط تحت الإشراف المباشر لأفراد الفحص بالموجات فوق الصوتية بالمصفوفات المرحلية (PAUT) المؤهلين.
وفقًا لـ Annex H4.2، يتم إجراء شهادة أفراد الفحص بالموجات فوق الصوتية بالمصفوفات المرحلية (PAUT) من NDT Level II و III بواسطة أفراد الفحص بالموجات فوق الصوتية (UT) من NDT Level III الذين يستوفون متطلبات H4.1. لذلك، يحتاج Level III المعتمد إلى كل من تأهيل الفحص بالموجات فوق الصوتية (UT) العام و 320 ساعة إضافية من الخبرة الخاصة بالفحص بالموجات فوق الصوتية بالمصفوفات المرحلية (PAUT).
متطلبات معدات الفحص بالموجات فوق الصوتية بالمصفوفات المرحلية (PAUT) (الملحق H5)
وفقًا لـ Annex H5.1، يتم إجراء الفحوصات باستخدام معدات الفحص بالموجات فوق الصوتية بالمصفوفات المرحلية (PAUT) بنظام النبض والصدى التي تستوفي متطلبات Clause 8.21 لمعدات الفحص بالموجات فوق الصوتية التقليدي (UT)، والمؤهلة وفقًا لـ H8. بالإضافة إلى ذلك، يجب أن تستوفي أجهزة المصفوفات المرحلية العديد من المتطلبات الخاصة بالفحص بالموجات فوق الصوتية بالمصفوفات المرحلية (PAUT):
H5.1.1 — عدد أجهزة إرسال النبضات
يجب أن يكون الجهاز مزودًا بحد أدنى 16 جهاز إرسال نبضات و 16 قناة (16:16). يلزم حد أدنى 16:64 إذا كان سيتم استخدام المسح الإلكتروني. وفقًا لـ H3.19، يحدد عدد أجهزة إرسال النبضات عدد العناصر داخل مسبار المصفوفة المرحلية التي يمكن تطبيقها ضمن قانون تركيز معين؛ ووفقًا لـ H3.3، يحدد عدد القنوات الحد الأقصى لعدد العناصر التي يمكن لوحدة المصفوفة المرحلية دعمها ككل.
H5.1.2 — طرق العرض التصويري
يجب أن يكون جهاز المصفوفة المرحلية مزودًا بخيارات عرض كافية لتشمل طرق العرض A-scan و B-scan و C-scan و S-scan، ومسح مشفر لتوفير تحليل بيانات شامل على طول المسح بالكامل وعبر جميع الأشعة.
H5.3 — وحدات البحث ذات الشعاع الزاوي
وفقًا لـ H5.3.1، يجب أن يكون مسبار المصفوفة المرحلية ذو الشعاع الزاوي من النوع الخطي بحد أدنى 16 عنصرًا ويجب أن ينتج ترددات تتراوح بين 1 و 6 MHz. يجب أن تكون أبعاد خطوة المسبار صغيرة بما يكفي لعدم ظهور إشارات الموجات الواقفة على الشاشة.
وفقًا لـ H5.3.2، يجب أن يكون الإسفين بزاوية سقوط كافية لإنتاج موجات قص في المادة تتراوح 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 رقميًا وقادرًا على المسح الخطي. يجب إجراء التشفير باستخدام ماسح ضوئي شبه آلي أو آلي كما هو محدد في H3.22. الماسحات الضوئية الآلية هي أجهزة ميكانيكية يتم فيها تحريك مسبار الفحص بالموجات فوق الصوتية بالمصفوفات المرحلية (PAUT) بواسطة الكمبيوتر أو التحكم عن بعد؛ يتم تشغيل الماسحات الضوئية شبه الآلية يدويًا على طول اللحامات بينما يسجل المشفر الموضع.
معايرة الفحص بالموجات فوق الصوتية بالمصفوفات المرحلية (PAUT): مستوى الحساسية القياسي (SSL) وكتل المعايرة (H5.7)
وفقًا لـ Annex H5.7، يجب أن يكون العاكس القياسي المستخدم لتحديد مستوى الحساسية القياسي (SSL) هو ثقب جانبي بقطر 0.060 in [1.5 mm] في كتلة من نوع IIW متوافقة مع ASTM E164. يجب أن تكون درجة حرارة معيار المعايرة ضمن ±25°F [±14°C] من درجة حرارة الجزء أو المكون المراد فحصه.
وفقًا لـ H5.7.1، يجب استخدام كتلة مرجعية تكميلية تسمح بتحديد كسب مصحح زمني (TCG) بحد أدنى 3 نقاط عبر النطاق الزاوي المحدد في خطة المسح. يجب أن تكون الكتلة ذات سماكة وطول كافيين للسماح بمعايرة العاكسات عبر حجم الفحص بأكمله. يجب أن تحتوي كل كتلة على ثلاثة ثقوب جانبية على الأقل بأعماق تغطي نطاق المادة بالكامل المراد اختبارها. يمكن استخدام كتل NAVSHIP والكتل المصنعة خصيصًا التي تستوفي هذه المتطلبات.
وفقًا لـ H5.7.2 و H7.1.1، يجب التحقق من قابلية اكتشاف العاكس القياسي في نموذج أو جزء إنتاجي للمواد التي تزيد سماكتها عن 2 in [50 mm] وكلما طلب المهندس ذلك؛ ويجوز لأفراد الفحص PAUT القيام بذلك أيضًا باختيارهم. عند استخدام كتلة التحقق هذه، يجب أن يكون عاكس الحساسية القياسي قابلاً للاكتشاف فوق مستوى الكشف المرجعي (DRL) المحدد في H8.2.4.2؛ إذا لم يكن قابلاً للاكتشاف، يجب تعديل خطة المسح حتى يتم تحقيق قابلية اكتشاف كافية.
شرح طرق العرض التصويري للفحص بالموجات فوق الصوتية بالمصفوفات المرحلية (PAUT)
وفقًا لـ Annex H3.12، طرق العرض التصويرية هي صور محددة بواسطة طرق عرض مستوية مختلفة بين مسار الموجات فوق الصوتية (محور الموجات فوق الصوتية)، وحركة الشعاع (محور المؤشر)، وحركة المسبار (محور المسح). طرق العرض الخمسة الأساسية المعترف بها في الملحق H هي:
- A-scan — the received pulse amplitude versus time of flight in the ultrasonic path. Same waveform produced by conventional UT.
- B-scan — a 2-D view of A-scan data along the probe-movement (scan) axis, color-coded for amplitude.
- C-scan — a 2-D plan view of beam movement (index axis) versus probe movement (scan axis), using the الحد الأقصى A-scan amplitude at each transverse location.
- D-scan — similar to S-scan but less commonly used for فحص اللحام; shows the ultrasonic axis versus the index axis.
- S-scan — a 2-D cross-sectional view of all A-scans corrected for delay and refracted angle, presented as a single slice of focal laws (one focal law sequence) along the probe-movement axis.
خطط المسح (الملحق H7)
وفقًا لـ Annex H7.1، يجب وضع خطة مسح كما هو محدد في H3.21 للحامات المراد فحصها. يجب أن تحدد خطة المسح السمات الضرورية لتحقيق تغطية الفحص، بما في ذلك المتغيرات الأساسية المدرجة في الجدول H.1.
وفقًا لـ H7.1.2، يجب أن توضح خطة المسح عن طريق الرسم أو المحاكاة الحاسوبية الزوايا المنكسرة المناسبة التي ستستخدم أثناء الفحص لهندسة لحام الشق والمناطق المثيرة للقلق. يجب أن توضح خطة المسح وتوثق تغطية حجم الفحص المطلوب. يجب التحقق من الأداء من خلال المعايرة (التحقق من نقطة مؤشر الشعاع وزاوية الشعاع).
وفقًا لـ H7.4، يجب اختبار المعدن الأساسي الذي يجب أن تمر عبره الموجات فوق الصوتية لاختبار اللحام بحثًا عن عاكسات صفائحية باستخدام مجس ذي شعاع مستقيم مطابق لـ H5.2. إذا أظهرت أي منطقة من المعدن الأساسي فقدانًا كليًا للانعكاس الخلفي أو إشارة تساوي أو تزيد عن الانعكاس الخلفي الأصلي، فارجع إلى H9.2.2.
وفقًا لـ H7.4.1، يجب أن توضح خطة المسح تغطية كاملة بالموجات فوق الصوتية في اتجاهين متقاطعين لتغطية المنطقة المتأثرة بالحرارة (HAZ) بزوايا شعاع تتراوح بين 40 و 60 درجة وحجم اللحام بالكامل بما في ذلك تغطية وجه انصهار اللحام ضمن ±10° من العمودي (90° على وجه انصهار اللحام) للمسح السمتي أو ±5° من العمودي للمسح الإلكتروني التكميلي حيثما أمكن. يجب اختبار اللحام والمنطقة المتأثرة بالحرارة (HAZ) باستخدام مسبار الفحص بالموجات فوق الصوتية بالمصفوفات المرحلية (PAUT) المطابق لـ H5.3.
الفحص بالموجات فوق الصوتية بالمصفوفات المرحلية (PAUT) مقابل الفحص بالموجات فوق الصوتية التقليدي (UT) — متى نستخدم أيهما
كلتا التقنيتين معترف بهما من قبل D1.1 لفحص لحام الشق. اختيار أحدهما هو حكم هندسي يعتمد على خصائص اللحام واقتصاديات المشروع:
| Factor | Conventional UT | PAUT (Annex H) |
|---|---|---|
| Governing reference | Clause 8, Part F (8.14.3, 8.19.1), Tables 8.2 / 8.3 / 8.7 / 8.8 | Annex H1 through H14 |
| Inspector experience | NDT Level II, or Level I under Level II supervision (8.14.6.1) | NDT Level II/III + 320 hours PAUT (H4.1) |
| Equipment | Single-element transducer, pulser/receiver | 16:16 الحد الأدنى channels, 1–6 MHz linear array, encoder and scanner (H5.1.1, H5.3.1, H5.4, H5.5) |
| Imaging | A-scan only | A-, B-, C-, D-, S-scan (H5.1.2, H3.12) |
| Data record | Inspector log entries | Encoded electronic record, reviewable post-scan |
| Coverage method | Manual scan with multiple probe angles | Encoded linear scan, 40–60° per H7.4.1 |
| Scope limit | Part F: groove welds 5/16–8 in (8.19.1); tube-to-tube T/Y/K excluded, see 10.29 | Groove welds only, 3/16–8 in; T/Y/K excluded (H2) |
| Best fit | Field إصلاح, single-pass coverage, low equipment budget | Production fabrication, thicker sections, where image record adds value |
بالنسبة للحامات وصلات الأنابيب من نوع T و Y و K، لا تنطبق إجراءات ومعايير الملحق H (H2)، ويحظر البند 8.19.1 استخدام إجراءات ومعايير الجزء F لاختبار وصلات T أو Y أو K من أنبوب إلى أنبوب. ويخضع الفحص بالموجات فوق الصوتية لهذه الوصلات لـ البند 10.29، الذي يتطلب إجراءً مكتوبًا يعده أو يعتمده شخص معتمد بالمستوى الثالث NDT وذو خبرة في الفحص بالموجات فوق الصوتية للهياكل الأنبوبية.
أدلة المعايير ذات الصلة
الأسئلة المتكررة
وفقًا للبند 8.19.2 من D1.1:2025، يحدد الملحق H التقنية البديلة لفحص لحامات الشق بالموجات فوق الصوتية بالمصفوفات المرحلية؛ والفحص بالموجات فوق الصوتية (UT) نفسه متطلب تعاقدي: عندما يُراد اشتراط اختبار غير إتلافي بخلاف الفحص البصري، يشترط البند 8.1.1 النص على ذلك في المعلومات المقدمة إلى مقدمي العطاءات، ويشترط البند 8.15 أن تحدد تلك المعلومات نطاق الاختبار. الملحق H هو ملحق إلزامي — تنطبق متطلباته كلما استُخدم الفحص بالموجات فوق الصوتية بالمصفوفات المرحلية (PAUT)، بما في ذلك تأهيل الأفراد (H4)، والمعدات (H5)، وخطط المسح (H7)، والمعايرة (H8)، والفحص (H9)، والقبول (H10)، وتحليل البيانات (H11)، وإدارة البيانات (H12)، والتوثيق والتقارير (H13)، والتحقق من خطية النظام (H14). وتشمل موافقة المهندس الواردة في البند 8.19.2 التباينات الأخرى في إجراءات الاختبار والمعدات ومعايير القبول غير المدرجة في الجزء F من البند 8، ويجب تسجيل هذه التباينات المعتمدة في سجلات الفحص.
يحكم الملحق H2 فحص الفحص بالموجات فوق الصوتية بالمصفوفات المرحلية (PAUT) للحام الشق والمناطق المتأثرة بالحرارة للسماكات بين 3/16 in و 8 in [5 mm و 200 mm] باستخدام المسح الخطي المشفر. تُستثنى لحامات وصلات الأنابيب من نوع T و Y و K صراحة من نطاق الملحق H. بالنسبة للمواد التي تزيد سماكتها عن 2 in [50 mm]، يجب استخدام كتلة تحقق نموذجية لإثبات الحساسية الفعالة للفحص PAUT وتغطية حجم اللحام (H7.1.1)؛ ويجوز للمهندس أيضًا أن يطلبها، كما يسمح H5.7.2 لأفراد الفحص PAUT باستخدامها باختيارهم.
وفقًا للملحق H4.1، يجب أن يحمل مفتشو الفحص بالموجات فوق الصوتية بالمصفوفات المرحلية (PAUT) مؤهل NDT Level II أو III وفقًا لـ Clause 8.14.6.1 و 8.20، ويجب أن يكون لديهم بالإضافة إلى ذلك خبرة عمل موثقة لا تقل عن 320 ساعة في تطبيقات الفحص بالموجات فوق الصوتية بالمصفوفات المرحلية (PAUT). يجب أن يتكون الاختبار العملي المطلوب (وفقًا لـ Clause 8.20) من عيّنتين معيبتين على الأقل تمثلان أنواع الوصلات المراد فحصها، تحتوي كل منهما على عيبين على الأقل.
وفقًا للملحق H5.1.1، يجب أن يكون جهاز المصفوفة المرحلية مزودًا بحد أدنى 16 جهاز إرسال نبضات و 16 قناة (16:16). يلزم حد أدنى 16:64 إذا كان سيتم استخدام المسح الإلكتروني. وفقًا لـ H5.1.2، يجب أن تدعم شاشة الجهاز طرق العرض A-scan و B-scan و C-scan و S-scan جنبًا إلى جنب مع المسح المشفر الكافي لتحليل البيانات الشامل على طول المسح بالكامل وعبر جميع الأشعة.
وفقًا للملحق H5.7، العاكس القياسي المستخدم لتحديد مستوى الحساسية القياسي (SSL) هو ثقب جانبي 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. يلزم أيضًا كتلة مرجعية تكميلية وفقًا لـ H5.7.1 تحتوي على ثلاثة ثقوب جانبية على الأقل بأعماق مختلفة لدعم معايرة كسب مصحح زمني (TCG) من 3 نقاط.