वेल्ड का Phased Array Ultrasonic Testing — D1.1:2025 Annex H
Phased array ultrasonic testing AWS D1.1:2025 के Annex H द्वारा शासित है — एक अनिवार्य एनेक्स जो 3/16 in से 8 in [5 mm से 200 mm] तक के groove welds और heat-affected zones को encoded linear scanning का उपयोग करके कवर करता है। कर्मियों को NDT Level II या III के साथ 320 घंटे के PAUT अनुभव की आवश्यकता होती है।
Phased Array Ultrasonic Testing क्या है
Phased array ultrasonic testing (PAUT) एक उन्नत UT तकनीक है जो सिंगल-एलिमेंट ट्रांसड्यूसर के बजाय मल्टी-एलिमेंट प्रोब का उपयोग करती है। प्रत्येक एलिमेंट को नियंत्रित समय देरी के साथ स्वतंत्र रूप से पल्स किया जाता है, जिसे focal law नामक phased array ऑपरेशनल फाइल द्वारा परिभाषित किया जाता है। focal law को बदलकर, सिस्टम प्रोब को हिलाए बिना इलेक्ट्रॉनिक रूप से ध्वनि बीम को कोणों की एक श्रृंखला के माध्यम से संचालित करता है या विभिन्न गहराई पर केंद्रित करता है।
यह इलेक्ट्रॉनिक बीम नियंत्रण इमेजिंग दृश्यों को सक्षम बनाता है जो सिंगल-एलिमेंट पारंपरिक UT उत्पन्न नहीं कर सकता है: A-scan आयाम बनाम समय, B-scan अल्ट्रासोनिक-अक्ष बनाम प्रोब-मूवमेंट अक्ष, C-scan प्लान व्यू, और S-scan सेक्टोरियल क्रॉस-सेक्शन। प्रत्येक दृश्य को वेल्ड के साथ प्रोब की एन्कोडेड स्थिति से पुनर्गठित किया जाता है, जिससे निरीक्षक को पूरे स्कैन का एक संग्रहीत, समीक्षा योग्य रिकॉर्ड मिलता है।
वेल्डिंग निरीक्षण के लिए, PAUT मल्टी-एंगल पारंपरिक UT की तुलना में स्कैन समय को कम करता है और इमेज-आधारित व्याख्या प्रदान करता है जिसे इंजीनियर या मालिक को समझाना आसान होता है। इसके बदले में उपकरण की लागत, स्कैन-प्लान की जटिलता और Annex H4.1 की अतिरिक्त 320-घंटे की कार्मिक अनुभव आवश्यकता शामिल है।
D1.1:2025 के तहत PAUT कब लागू होता है
Annex H AWS D1.1:2025 का एक अनिवार्य एनेक्स है — जब Clause 8.15 के तहत पारंपरिक UT के स्थान पर phased array ultrasonic testing को चुना जाता है, तो Annex H के सभी भाग लागू होते हैं: परिचय (H1), कार्यक्षेत्र (H2), परिभाषाएं (H3), कर्मी (H4), उपकरण (H5), उपकरण योग्यता (H6), स्कैन प्लान (H7), अंशांकन (H8), परीक्षण (H9 से H10), और स्वीकृति (H11 से H12)।
D1.1 groove welds पर वैकल्पिक अल्ट्रासोनिक तकनीकों के रूप में पारंपरिक UT और phased array UT दोनों की अनुमति देता है। Clause 8 के Part F के बाहर परीक्षण प्रक्रियाओं, उपकरणों, या स्वीकृति मानकों में बदलाव का उपयोग केवल इंजीनियर की मंजूरी के साथ किया जा सकता है, और ऐसे किसी भी बदलाव को निरीक्षण रिकॉर्ड में दर्ज किया जाना चाहिए। PAUT हर स्थिति में पारंपरिक UT का विकल्प नहीं है — उनके बीच का चुनाव वेल्ड ज्यामिति, मोटाई, जोड़ की पहुंच और अनुबंध की आवश्यकताओं पर निर्भर करता है।
UT स्वयं (पारंपरिक या phased array) केवल तभी आवश्यक है जब Clause 8.15 के अनुसार अनुबंध दस्तावेजों में निर्दिष्ट किया गया हो। PAUT तब तक लागू नहीं होता जब तक कि इंजीनियर वेल्ड के लिए UT निर्दिष्ट नहीं करता और ठेकेदार तकनीक के रूप में PAUT का चयन नहीं करता।
“Annex H एक अनिवार्य एनेक्स है — जब पारंपरिक UT के स्थान पर PAUT का चयन किया जाता है, तो H1 से H14 की प्रत्येक आवश्यकता लागू होती है। D1.1 के तहत कोई ‘PAUT-lite’ नहीं है।”
Annex H1 Introduction, AWS D1.1/D1.1M:2025
PAUT कार्यक्षेत्र: मोटाई और जोड़ की सीमा
Annex H2 के अनुसार, Annex H में प्रक्रियाएं और मानक groove welds के PAUT परीक्षणों को नियंत्रित करते हैं, जिसमें heat-affected zones (HAZ) शामिल हैं, जिनकी मोटाई 3/16 in और 8 in [5 mm और 200 mm] के बीच है, जिसमें encoded linear scanning का उपयोग किया जाता है। एनकोडर वह है जो वेल्ड के साथ प्रोब की स्थिति को ट्रैक करता है ताकि स्कैन डेटा को बाद में पुनर्गठित और समीक्षा किया जा सके — मैनुअल, अनएन्कोडेड PAUT Annex H के दायरे में नहीं है।
Annex H स्पष्ट रूप से ट्यूबलर T, Y, और K कनेक्शन वेल्ड के PAUT परीक्षण को बाहर करता है। उन जोड़ ज्यामिति के लिए, वैकल्पिक तकनीकों को अलग योग्यता और इंजीनियर की मंजूरी की आवश्यकता होती है।
2 in [50 mm] से अधिक मोटाई वाली सामग्रियों के लिए, H5.7.2 के अनुसार एक मॉकअप सत्यापन ब्लॉक इंजीनियर द्वारा आवश्यक हो सकता है या PAUT कर्मियों के विकल्प पर उपयोग किया जा सकता है। मॉकअप ब्लॉक में प्रतिनिधि वेल्ड ज्यामिति होती है जिसमें उन स्थानों पर प्लांटेड रिफ्लेक्टर होते हैं जहां ध्वनि बीम को निर्देशित करना मुश्किल होता है — यह सुनिश्चित करते हुए कि स्कैन प्लान पूरे वेल्ड वॉल्यूम और HAZ को कवर करता है।
PAUT कार्मिक योग्यता (Annex H4)
Annex H4.1 के अनुसार, NDT Level II और III PAUT कर्मी जो PAUT डेटा एकत्र या विश्लेषण करते हैं, उन्हें Clause 8.14.6.1 और 8.20 के अनुसार योग्य होना चाहिए। इसके अलावा, PAUT निरीक्षक के पास PAUT अनुप्रयोगों में न्यूनतम 320 घंटे के कार्य-समय के अनुभव का दस्तावेजीकरण होना चाहिए। Clause 8.20 द्वारा आवश्यक व्यावहारिक परीक्षा में कम से कम दो दोषपूर्ण नमूने होने चाहिए जो परीक्षण किए जाने वाले जोड़ प्रकारों का प्रतिनिधित्व करते हों, जिनमें से प्रत्येक में न्यूनतम दो दोष हों।
इन आवश्यकताओं को पूरा नहीं करने वाले व्यक्ति केवल योग्य PAUT कर्मियों की प्रत्यक्ष देखरेख में PAUT डेटा संग्रह में सहायता कर सकते हैं।
Annex H4.2 के अनुसार, NDT Level II और III PAUT कर्मियों का प्रमाणन NDT Level III UT कर्मियों द्वारा किया जाएगा जो H4.1 की आवश्यकताओं को पूरा करते हैं। इसलिए प्रमाणित करने वाले Level III को सामान्य UT योग्यता और अतिरिक्त 320 घंटे के PAUT-विशिष्ट अनुभव दोनों की आवश्यकता होती है।
PAUT उपकरण आवश्यकताएं (Annex H5)
Annex H5.1 के अनुसार, निरीक्षण phased array pulse-echo उपकरण का उपयोग करके किया जाएगा जो पारंपरिक UT उपकरण के लिए Clause 8.21 की आवश्यकताओं को पूरा करता है, जो H8 के अनुसार योग्य है। इसके अलावा, phased array उपकरणों को कई PAUT-विशिष्ट आवश्यकताओं को पूरा करना होगा:
H5.1.1 — Pulsers की संख्या
उपकरण न्यूनतम 16 pulsers और 16 channels (16:16) से सुसज्जित होना चाहिए। यदि इलेक्ट्रॉनिक स्कैन का उपयोग किया जाना है तो न्यूनतम 16:64 की आवश्यकता है। pulser/channel अनुपात यह तय करता है कि किसी दिए गए focal law के भीतर phased array प्रोब के कितने तत्वों को लागू किया जा सकता है।
H5.1.2 — इमेजिंग दृश्य
phased array उपकरण पर्याप्त डिस्प्ले विकल्पों से सुसज्जित होना चाहिए जिसमें A-scan, B-scan, C-scan, और S-scan दृश्य शामिल हों, और पूरी स्कैन लंबाई और सभी बीमों के माध्यम से गहन डेटा विश्लेषण प्रदान करने के लिए एन्कोडेड स्कैन शामिल हों।
H5.3 — Angle-Beam Search Units
H5.3.1 के अनुसार, angle-beam phased array प्रोब न्यूनतम 16 तत्वों वाला एक रैखिक सरणी प्रकार होना चाहिए और 1 और 6 MHz के बीच आवृत्तियों का उत्पादन करना चाहिए। प्रोब पिच आयाम इतने छोटे होने चाहिए कि डिस्प्ले पर स्टैंडिंग वेव सिग्नल दिखाई न दें।
H5.3.2 के अनुसार, वेज पर्याप्त इंसिडेंट एंगल का होना चाहिए ताकि सामग्री में 40° और 70° के बीच shear waves उत्पन्न हो सकें। वेज का उपयोग निर्माता द्वारा निर्दिष्ट कोणीय सीमा के भीतर किया जाएगा।
H5.4 और H5.5 — Encoder और Scanner
एनकोडर डिजिटल और लाइन स्कैनिंग में सक्षम होना चाहिए। एन्कोडिंग H3.22 में परिभाषित अर्ध-स्वचालित या स्वचालित स्कैनर का उपयोग करके की जाएगी। स्वचालित स्कैनर यंत्रीकृत उपकरण हैं जिनमें PAUT प्रोब की गति कम्प्यूटरीकृत होती है या रिमोट कंट्रोल द्वारा संचालित होती है; अर्ध-स्वचालित स्कैनर वेल्ड के साथ मैन्युअल रूप से चलाए जाते हैं जबकि एनकोडर स्थिति रिकॉर्ड करता है।
PAUT अंशांकन: SSL और संदर्भ ब्लॉक (H5.7)
Annex H5.7 के अनुसार, Standard Sensitivity Level (SSL) स्थापित करने के लिए उपयोग किया जाने वाला मानक परावर्तक ASTM E164 के अनुरूप IIW-प्रकार के ब्लॉक में 0.060 in [1.5 mm] व्यास वाला साइड-ड्रिल्ड होल होगा। अंशांकन मानक का तापमान परीक्षण किए जाने वाले भाग या घटक के तापमान के ±25°F [±14°C] के भीतर होना चाहिए — एक बड़ा तापमान अंतर वेज ज्यामिति और अपवर्तन कोणों को SSL को अमान्य करने के लिए पर्याप्त रूप से बदल देता है।
H5.7.1 के अनुसार, एक पूरक संदर्भ ब्लॉक का उपयोग किया जाएगा जो स्कैन प्लान में निर्दिष्ट कोणीय सीमा के दौरान न्यूनतम 3-पॉइंट time-corrected gain (TCG) स्थापना की अनुमति देता है। ब्लॉक पर्याप्त मोटाई और लंबाई का होना चाहिए ताकि पूरे परीक्षण वॉल्यूम में रिफ्लेक्टर के अंशांकन की अनुमति मिल सके। प्रत्येक ब्लॉक में परीक्षण की जाने वाली पूरी सामग्री सीमा को कवर करने वाली गहराई पर कम से कम तीन साइड-ड्रिल्ड होल होने चाहिए। इन आवश्यकताओं को पूरा करने वाले NAVSHIP और कस्टम मशीनीकृत ब्लॉकों का उपयोग किया जा सकता है।
H5.7.2 के अनुसार, 2 in [50 mm] से अधिक मोटाई वाली सामग्रियों के लिए, जब इंजीनियर द्वारा आवश्यक हो या PAUT-कर्मियों के विकल्प पर, मानक परावर्तक की पहचान क्षमता को मॉकअप या उत्पादन भाग में सत्यापित किया जाएगा। जब इस सत्यापन ब्लॉक का उपयोग किया जाता है, तो मानक संवेदनशीलता परावर्तक H8.2.4.2 में स्थापित DRL से ऊपर पहचान योग्य होना चाहिए; यदि पहचान योग्य नहीं है, तो स्कैन प्लान को तब तक समायोजित किया जाएगा जब तक पर्याप्त पहचान क्षमता प्राप्त न हो जाए।
PAUT इमेजिंग दृश्यों की व्याख्या
Annex H3.12 के अनुसार, इमेजिंग दृश्य अल्ट्रासोनिक पथ (ultrasonic axis), बीम मूवमेंट (index axis), और प्रोब मूवमेंट (scan axis) के बीच विभिन्न प्लेन दृश्यों द्वारा परिभाषित चित्र हैं। Annex H द्वारा मान्यता प्राप्त पांच प्राथमिक दृश्य हैं:
- A-scan — अल्ट्रासोनिक पथ में प्राप्त पल्स आयाम बनाम उड़ान का समय। पारंपरिक UT द्वारा निर्मित समान तरंग रूप।
- B-scan — प्रोब-मूवमेंट (scan) अक्ष के साथ A-scan डेटा का 2-D दृश्य, आयाम के लिए रंग-कोडित।
- C-scan — बीम मूवमेंट (index axis) बनाम प्रोब मूवमेंट (scan axis) का 2-D प्लान व्यू, प्रत्येक अनुप्रस्थ स्थान पर अधिकतम A-scan आयाम का उपयोग करते हुए।
- D-scan — S-scan के समान लेकिन वेल्ड निरीक्षण के लिए कम उपयोग किया जाता है; अल्ट्रासोनिक अक्ष बनाम इंडेक्स अक्ष दिखाता है।
- S-scan — देरी और अपवर्तित कोण के लिए सही किए गए सभी A-scans का 2-D क्रॉस-सेक्शनल दृश्य, प्रोब-मूवमेंट अक्ष के साथ फोकल लॉ (एक फोकल लॉ अनुक्रम) के एकल स्लाइस के रूप में प्रस्तुत किया गया।
स्कैन प्लान (Annex H7)
Annex H7.1 के अनुसार, परीक्षण किए जाने वाले वेल्ड के लिए H3.21 में परिभाषित एक स्कैन प्लान विकसित किया जाएगा। स्कैन प्लान में परीक्षण कवरेज प्राप्त करने के लिए आवश्यक विशेषताओं को निर्दिष्ट करना चाहिए, जिसमें Table H.1 में सूचीबद्ध आवश्यक चर शामिल हैं।
H7.1.2 के अनुसार, स्कैन प्लान प्लॉटिंग या कंप्यूटर सिमुलेशन द्वारा groove weld ज्यामिति और चिंता के क्षेत्रों के लिए परीक्षण के दौरान उपयोग किए जाने वाले उपयुक्त अपवर्तित कोणों को प्रदर्शित करेगा। स्कैन प्लान को आवश्यक परीक्षण वॉल्यूम के कवरेज को प्रदर्शित और प्रलेखित करना चाहिए। प्रदर्शन को प्रारंभिक अंशांकन के माध्यम से सत्यापित किया जाएगा: बीम इंडेक्स पॉइंट और बीम एंगल सत्यापन।
H7.4 के अनुसार, बेस मेटल जिसके माध्यम से अल्ट्रासाउंड को वेल्ड का परीक्षण करने के लिए यात्रा करनी चाहिए, उसका H5.2 के अनुरूप स्ट्रेट-बीम स्कैन यूनिट का उपयोग करके लैमिनर रिफ्लेक्टर के लिए परीक्षण किया जाएगा। यदि बेस मेटल का कोई भी क्षेत्र बैक रिफ्लेक्शन का कुल नुकसान या मूल बैक रिफ्लेक्शन के बराबर या उससे अधिक संकेत प्रदर्शित करता है, तो 9.2.2 देखें।
H7.4.1 के अनुसार, स्कैन प्लान 40 और 60 डिग्री के बीच बीम कोणों के साथ heat-affected zone (HAZ) को कवर करने के लिए दो क्रॉसिंग दिशाओं में पूर्ण अल्ट्रासोनिक कवरेज प्रदर्शित करेगा और अज़ीमुथल स्कैन के लिए लंबवत (वेल्ड फ्यूजन फेस के 90°) के ±10° के भीतर या जहां संभव हो पूरक इलेक्ट्रॉनिक स्कैन के लिए लंबवत के ±5° के भीतर वेल्ड फ्यूजन फेस कवरेज सहित पूर्ण वेल्ड वॉल्यूम प्रदर्शित करेगा। वेल्ड और HAZ का परीक्षण H5.3 के अनुरूप PAUT प्रोब का उपयोग करके किया जाएगा।
PAUT बनाम पारंपरिक UT — किसका उपयोग कब करें
दोनों तकनीकों को groove-weld परीक्षण के लिए D1.1 द्वारा मान्यता प्राप्त है। उनके बीच चयन करना वेल्ड विशेषताओं और परियोजना अर्थशास्त्र पर आधारित एक इंजीनियरिंग निर्णय है:
| कारक | पारंपरिक UT | PAUT (Annex H) |
|---|---|---|
| शासी संदर्भ | Clause 8.15, Tables 8.2 / 8.3 / 8.7 / 8.8 | Annex H1 से H14 |
| निरीक्षक अनुभव | NDT Level II UT प्रति Clause 8.14.6 | NDT Level II/III + 320 घंटे PAUT (H4.1) |
| उपकरण | सिंगल-एलिमेंट ट्रांसड्यूसर, pulser/receiver | 16:16 न्यूनतम चैनल, 1–6 MHz लीनियर एरे, एन्कोडेड स्कैनर (H5.1.1, H5.3.1, H5.4) |
| इमेजिंग | केवल A-scan | A-, B-, C-, D-, S-scan (H5.1.2, H3.12) |
| डेटा रिकॉर्ड | निरीक्षक लॉग प्रविष्टियां | एन्कोडेड इलेक्ट्रॉनिक रिकॉर्ड, स्कैन के बाद समीक्षा योग्य |
| कवरेज विधि | मल्टीपल प्रोब एंगल के साथ मैनुअल स्कैन | एन्कोडेड लीनियर स्कैन, 40–60° प्रति H7.4.1 |
| कार्यक्षेत्र सीमा | सभी groove welds + tubular T/Y/K | केवल groove welds, 3/16–8 in; T/Y/K बाहर (H2) |
| सबसे उपयुक्त | फील्ड मरम्मत, सिंगल-पास कवरेज, कम उपकरण बजट | उत्पादन निर्माण, मोटे सेक्शन, जहां इमेज रिकॉर्ड मूल्य जोड़ता है |
ट्यूबलर T, Y, और K कनेक्शन के लिए, Annex H के तहत PAUT की अनुमति नहीं है — Clause 8 Part F की प्रक्रियाओं के साथ Clause 8.15 के तहत पारंपरिक UT लागू होता है।
संबंधित मानक गाइड
अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न
D1.1:2025 के Annex H के अनुसार, phased array ultrasonic testing को पारंपरिक UT के विकल्प के रूप में अनुमति दी जाती है जब अनुबंध UT निर्दिष्ट करता है और PAUT को इंजीनियर द्वारा अनुमोदित किया जाता है। Annex H एक अनिवार्य एनेक्स है — जब Clause 8.15 के तहत पारंपरिक UT के स्थान पर PAUT का चयन किया जाता है, तो Annex H के सभी भाग (कार्मिक योग्यता H4, उपकरण H5, स्कैन प्लान H7, अंशांकन H8, परीक्षण H9–H10, स्वीकृति H11–H12) लागू होते हैं। Clause 8 के Part F से भिन्नता के लिए लिखित प्रक्रियाओं और इंजीनियर की मंजूरी की आवश्यकता होती है, जिसमें भिन्नता को निरीक्षण रिकॉर्ड में दर्ज किया जाता है।
Annex H2 encoded linear scanning का उपयोग करके 3/16 in और 8 in [5 mm और 200 mm] के बीच की मोटाई के लिए groove welds और heat-affected zones के PAUT परीक्षण को नियंत्रित करता है। ट्यूबलर T, Y, और K कनेक्शन वेल्ड को स्पष्ट रूप से Annex H के दायरे से बाहर रखा गया है। 2 in [50 mm] से अधिक मोटाई वाली सामग्रियों के लिए, H5.7.2 के अनुसार एक मॉकअप सत्यापन ब्लॉक इंजीनियर द्वारा आवश्यक हो सकता है या PAUT कर्मियों के विकल्प पर उपयोग किया जा सकता है।
Annex H4.1 के अनुसार, PAUT निरीक्षकों के पास Clause 8.14.6.1 और 8.20 के अनुसार NDT Level II या III की योग्यता होनी चाहिए, और इसके अतिरिक्त PAUT अनुप्रयोगों में न्यूनतम 320 घंटे के कार्य-समय के अनुभव का दस्तावेजीकरण होना चाहिए। आवश्यक व्यावहारिक परीक्षा (Clause 8.20 के अनुसार) में कम से कम दो दोषपूर्ण नमूने होने चाहिए जो परीक्षण किए जाने वाले जोड़ प्रकारों का प्रतिनिधित्व करते हों, जिनमें से प्रत्येक में न्यूनतम दो दोष हों।
Annex H5.1.1 के अनुसार, phased array उपकरण न्यूनतम 16 pulsers और 16 channels (16:16) से सुसज्जित होना चाहिए। यदि इलेक्ट्रॉनिक स्कैन का उपयोग किया जाना है तो न्यूनतम 16:64 की आवश्यकता है। H5.1.2 के अनुसार, उपकरण डिस्प्ले को A-scan, B-scan, C-scan, और S-scan दृश्यों के साथ-साथ पूरी स्कैन लंबाई और सभी बीमों के माध्यम से गहन डेटा विश्लेषण के लिए पर्याप्त एन्कोडेड स्कैन का समर्थन करना चाहिए।
Annex H5.7 के अनुसार, Standard Sensitivity Level (SSL) स्थापित करने के लिए उपयोग किया जाने वाला मानक परावर्तक ASTM E164 के अनुरूप IIW-प्रकार के ब्लॉक में 0.060 in [1.5 mm] व्यास वाला साइड-ड्रिल्ड होल है। अंशांकन-ब्लॉक का तापमान परीक्षण के तहत भाग या घटक के ±25°F [±14°C] के भीतर होना चाहिए। 3-पॉइंट TCG (time-corrected gain) अंशांकन का समर्थन करने के लिए विभिन्न गहराई पर कम से कम तीन साइड-ड्रिल्ड होल वाले H5.7.1 के अनुसार एक पूरक संदर्भ ब्लॉक की भी आवश्यकता होती है।