clause5.io/ welding/ ultrasonic-testing-weld/ phased-array-ultrasonic-testing

Apa Itu Phased Array Ultrasonic Testing

Phased array ultrasonic testing (PAUT) adalah teknik UT tingkat lanjut yang menggunakan probe multi-elemen, bukan transduser elemen tunggal. Setiap elemen dipicu secara independen dengan penundaan waktu yang terkontrol, yang ditentukan oleh file operasional phased array yang disebut focal law. Dengan memvariasikan focal law, sistem secara elektronik mengarahkan berkas suara melalui berbagai sudut atau memfokuskannya pada kedalaman yang berbeda tanpa menggerakkan probe.

Kontrol berkas elektronik ini memungkinkan tampilan pencitraan yang tidak dapat dihasilkan oleh UT konvensional elemen tunggal: amplitudo A-scan vs. waktu, B-scan sumbu ultrasonik vs. sumbu pergerakan probe, tampilan atas C-scan, dan penampang sektoral S-scan. Setiap tampilan direkonstruksi dari posisi probe yang ter-encode di sepanjang lasan, memberikan inspektur catatan seluruh pemindaian yang tersimpan dan dapat ditinjau kembali.

Untuk inspeksi pengelasan, PAUT mempersingkat waktu pemindaian dibandingkan dengan UT konvensional multi-sudut dan memberikan interpretasi berbasis gambar yang lebih mudah dikomunikasikan kepada engineer atau pemilik. Imbal baliknya adalah biaya peralatan, kompleksitas rencana pemindaian (scan-plan), dan persyaratan pengalaman personel tambahan selama 320 jam sesuai Annex H4.1.

Kapan PAUT Berlaku Berdasarkan D1.1:2025

Annex H adalah lampiran wajib dari AWS D1.1:2025 — ketika phased array ultrasonic testing dipilih sebagai pengganti UT konvensional berdasarkan Clause 8.15, seluruh Annex H berlaku: pendahuluan (H1), ruang lingkup (H2), definisi (H3), personel (H4), peralatan (H5), kualifikasi peralatan (H6), rencana pemindaian (H7), kalibrasi (H8), pemeriksaan (H9 hingga H10), dan keberterimaan (H11 hingga H12).

D1.1 mengizinkan UT konvensional dan phased array UT sebagai teknik ultrasonik alternatif pada groove welds. Variasi dalam prosedur pengujian, peralatan, atau standar keberterimaan di luar Part F dari Clause 8 hanya boleh digunakan dengan persetujuan Engineer, dan setiap variasi tersebut harus dicatat dalam catatan inspeksi. PAUT bukanlah pengganti UT konvensional dalam setiap situasi — pilihan di antara keduanya bergantung pada geometri las, ketebalan, aksesibilitas sambungan, dan persyaratan kontrak.

UT itu sendiri (konvensional atau phased array) hanya diperlukan jika ditentukan dalam dokumen kontrak sesuai Clause 8.15. PAUT tidak berlaku sampai Engineer menentukan UT untuk lasan tersebut dan kontraktor memilih PAUT sebagai tekniknya.

“Annex H adalah lampiran wajib — ketika PAUT dipilih sebagai pengganti UT konvensional, setiap persyaratan dalam H1 hingga H14 berlaku. Tidak ada ‘PAUT-lite’ di bawah D1.1.”

Annex H1 Introduction, AWS D1.1/D1.1M:2025

Ruang Lingkup PAUT: Ketebalan dan Rentang Sambungan

Sesuai Annex H2, prosedur dan standar dalam Annex H mengatur pemeriksaan PAUT pada groove welds, termasuk heat-affected zones (HAZ), untuk ketebalan antara 3/16 in dan 8 in [5 mm dan 200 mm] menggunakan encoded linear scanning. Encoder adalah alat yang melacak posisi probe di sepanjang lasan sehingga data pemindaian dapat direkonstruksi dan ditinjau setelahnya — PAUT manual tanpa encoder tidak termasuk dalam ruang lingkup Annex H.

Annex H secara eksplisit mengecualikan pemeriksaan PAUT pada sambungan las tubular T, Y, dan K. Untuk geometri sambungan tersebut, teknik alternatif memerlukan kualifikasi terpisah dan persetujuan Engineer.

Untuk material dengan ketebalan di atas 2 in [50 mm], blok verifikasi mockup sesuai H5.7.2 mungkin diperlukan oleh Engineer atau digunakan atas pilihan personel PAUT. Blok mockup berisi geometri las yang representatif dengan reflektor yang ditanam pada lokasi di mana berkas suara sulit diarahkan — memastikan rencana pemindaian mencakup seluruh volume las dan HAZ.

Kualifikasi Personel PAUT (Annex H4)

Sesuai Annex H4.1, personel NDT Level II dan III PAUT yang mengumpulkan atau menganalisis data PAUT harus memenuhi kualifikasi sesuai Clause 8.14.6.1 dan 8.20. Selain itu, inspektur PAUT harus memiliki dokumentasi pengalaman waktu kerja minimal 320 jam dalam aplikasi PAUT. Ujian praktik yang diwajibkan oleh Clause 8.20 harus terdiri dari setidaknya dua spesimen cacat yang mewakili jenis sambungan yang akan diperiksa, masing-masing berisi minimal dua cacat.

Individu yang tidak memenuhi persyaratan ini hanya boleh membantu dalam pengumpulan data PAUT di bawah pengawasan langsung dari personel PAUT yang berkualifikasi.

Sesuai Annex H4.2, sertifikasi personel NDT Level II dan III PAUT harus dilakukan oleh personel NDT Level III UT yang memenuhi persyaratan H4.1. Oleh karena itu, Level III yang mensertifikasi memerlukan kualifikasi UT umum dan pengalaman khusus PAUT tambahan selama 320 jam.

Persyaratan Peralatan PAUT (Annex H5)

Sesuai Annex H5.1, inspeksi harus dilakukan menggunakan peralatan phased array pulse-echo yang memenuhi persyaratan Clause 8.21 untuk peralatan UT konvensional, yang dikualifikasi sesuai dengan H8. Selain itu, instrumen phased array harus memenuhi beberapa persyaratan khusus PAUT:

H5.1.1 — Jumlah Pulser

Instrumen harus dilengkapi dengan minimal 16 pulser dan 16 saluran (16:16). Minimal 16:64 diperlukan jika pemindaian elektronik akan digunakan. Rasio pulser/saluran menentukan berapa banyak elemen dalam probe phased array yang dapat diterapkan dalam focal law tertentu.

H5.1.2 — Tampilan Pencitraan

Instrumen phased array harus dilengkapi dengan opsi tampilan yang cukup untuk menyertakan tampilan A-scan, B-scan, C-scan, dan S-scan, serta pemindaian ter-encode untuk memberikan analisis data yang menyeluruh di seluruh panjang pemindaian dan melalui semua berkas.

H5.3 — Angle-Beam Search Units

Sesuai H5.3.1, probe phased array angle-beam harus tipe linear array dengan minimal 16 elemen dan harus menghasilkan frekuensi antara 1 dan 6 MHz. Dimensi pitch probe harus cukup kecil sehingga sinyal gelombang berdiri tidak muncul pada tampilan.

Sesuai H5.3.2, wedge harus memiliki sudut datang yang cukup untuk menghasilkan gelombang geser (shear waves) pada material antara 40° dan 70°. Wedge harus digunakan dalam rentang sudut yang ditentukan oleh produsen.

H5.4 dan H5.5 — Encoder dan Scanner

Encoder harus digital dan mampu melakukan pemindaian garis (line scanning). Encoding harus dilakukan menggunakan scanner semi-otomatis atau otomatis sebagaimana didefinisikan dalam H3.22. Scanner otomatis adalah perangkat mekanis di mana pergerakan probe PAUT dikomputerisasi atau digerakkan oleh remote control; scanner semi-otomatis digerakkan secara manual di sepanjang lasan sementara encoder mencatat posisi.

Kalibrasi PAUT: SSL dan Blok Referensi (H5.7)

Sesuai Annex H5.7, reflektor standar yang digunakan untuk menetapkan Standard Sensitivity Level (SSL) adalah lubang bor samping (side-drilled hole) berdiameter 0.060 in [1.5 mm] pada blok tipe IIW yang sesuai dengan ASTM E164. Suhu standar kalibrasi harus berada dalam rentang ±25°F [±14°C] dari suhu bagian atau komponen yang akan diperiksa — perbedaan suhu yang besar mengubah geometri wedge dan sudut refraksi yang cukup untuk membatalkan SSL.

Sesuai H5.7.1, blok referensi tambahan harus digunakan yang memungkinkan penetapan time-corrected gain (TCG) minimal 3 titik di seluruh rentang sudut yang ditentukan dalam rencana pemindaian. Blok tersebut harus memiliki ketebalan dan panjang yang cukup untuk memungkinkan kalibrasi reflektor di seluruh volume pemeriksaan. Setiap blok harus memiliki setidaknya tiga lubang bor samping pada kedalaman yang mencakup seluruh rentang material yang akan diuji. Blok NAVSHIP dan blok permesinan khusus yang memenuhi persyaratan ini dapat digunakan.

Sesuai H5.7.2, untuk material dengan ketebalan di atas 2 in [50 mm], jika diperlukan oleh Engineer atau atas pilihan personel PAUT, kemampuan deteksi reflektor standar harus diverifikasi dalam mockup atau bagian produksi. Ketika blok verifikasi ini digunakan, reflektor sensitivitas standar harus dapat dideteksi di atas DRL yang ditetapkan dalam H8.2.4.2; jika tidak terdeteksi, rencana pemindaian harus disesuaikan hingga kemampuan deteksi yang memadai tercapai.

Penjelasan Tampilan Pencitraan PAUT

Sesuai Annex H3.12, tampilan pencitraan adalah gambar yang ditentukan oleh tampilan bidang yang berbeda antara jalur ultrasonik (sumbu ultrasonik), pergerakan berkas (sumbu indeks), dan pergerakan probe (sumbu pemindaian). Lima tampilan utama yang diakui oleh Annex H adalah:

• A-scan — amplitudo pulsa yang diterima versus waktu tempuh di jalur ultrasonik. Bentuk gelombang yang sama dengan yang dihasilkan oleh UT konvensional.
• B-scan — tampilan 2-D dari data A-scan di sepanjang sumbu pergerakan probe (pemindaian), diberi kode warna untuk amplitudo.
• C-scan — tampilan atas 2-D dari pergerakan berkas (sumbu indeks) versus pergerakan probe (sumbu pemindaian), menggunakan amplitudo A-scan maksimum di setiap lokasi transversal.
• D-scan — mirip dengan S-scan tetapi kurang umum digunakan untuk inspeksi las; menunjukkan sumbu ultrasonik versus sumbu indeks.
• S-scan — tampilan penampang 2-D dari semua A-scan yang dikoreksi untuk penundaan dan sudut refraksi, disajikan sebagai irisan tunggal dari focal laws (satu urutan focal law) di sepanjang sumbu pergerakan probe.

Rencana Pemindaian / Scan Plans (Annex H7)

Sesuai Annex H7.1, rencana pemindaian sebagaimana didefinisikan dalam H3.21 harus dikembangkan untuk lasan yang akan diperiksa. Rencana pemindaian harus menentukan atribut yang diperlukan untuk mencapai cakupan pemeriksaan, termasuk variabel esensial yang tercantum dalam Table H.1.

Sesuai H7.1.2, rencana pemindaian harus menunjukkan melalui pemplotan atau simulasi komputer sudut refraksi yang tepat untuk digunakan selama pemeriksaan untuk geometri groove weld dan area yang menjadi perhatian. Rencana pemindaian harus menunjukkan dan mendokumentasikan cakupan volume pemeriksaan yang diperlukan. Kinerja harus diverifikasi melalui kalibrasi awal: verifikasi beam index point dan sudut berkas.

Sesuai H7.4, logam induk yang harus dilalui ultrasonik untuk menguji lasan harus diuji untuk reflektor laminar menggunakan unit pemindaian straight-beam yang sesuai dengan H5.2. Jika ada area logam induk yang menunjukkan hilangnya pantulan belakang (back reflection) secara total atau indikasi yang sama dengan atau lebih besar dari pantulan belakang asli, lihat 9.2.2.

Sesuai H7.4.1, rencana pemindaian harus menunjukkan cakupan ultrasonik penuh dalam dua arah yang saling menyilang untuk mencakup heat-affected zone (HAZ) dengan sudut berkas antara 40 dan 60 derajat dan volume las penuh termasuk cakupan muka fusi las dalam rentang ±10° dari tegak lurus (90° terhadap muka fusi las) untuk pemindaian azimuthal atau ±5° dari tegak lurus untuk pemindaian elektronik tambahan jika memungkinkan. Lasan dan HAZ harus diuji menggunakan probe PAUT yang sesuai dengan H5.3.

PAUT vs UT Konvensional — Kapan Menggunakan yang Mana

Kedua teknik ini diakui oleh D1.1 untuk pemeriksaan groove-weld. Memilih di antara keduanya adalah keputusan teknis berdasarkan karakteristik las dan ekonomi proyek:

Untuk sambungan tubular T, Y, dan K, PAUT di bawah Annex H tidak diizinkan — UT konvensional di bawah Clause 8.15 dengan prosedur Clause 8 Part F yang berlaku.

Panduan Standar Terkait

• Ultrasonic Testing pada Las — D1.1:2025 — UT Konvensional di bawah Clause 8.15 dengan Tables 8.2, 8.3, 8.7, 8.8
• Persyaratan NDE D1.1 — Perbandingan berdampingan kriteria keberterimaan MT, PT, RT, UT, dan PAUT
• Inspeksi Visual Las — Kriteria keberterimaan visual D1.1 Clause 8.9, Table 8.1
• Certified Welding Inspector (CWI) — Kualifikasi inspektur AWS QC1 dan hubungan antara CWI dan sertifikasi ASNT NDT
• Referensi AWS D1.1:2025 — Tinjauan kode pengelasan struktural, prekualifikasi, dan inspeksi
• Kalkulator Heat Input — Hitung masukan panas yang mengontrol properti HAZ yang diuji oleh PAUT