การตรวจสอบด้วยกระแสไหลเวียนเทียบกับการตรวจสอบด้วยคลื่นอัลตราโซนิกสำหรับท่อสแตนเลส: การเลือกวิธีการทดสอบแบบไม่ทำลายที่เหมาะสม

สำหรับท่อสแตนเลส การทดสอบด้วยกระแสไหลวน (ET) เป็นวิธีที่รวดเร็วและสามารถดำเนินการได้แบบต่อเนื่องในสายการผลิต เพื่อตรวจจับข้อบกพร่องบนผิวและใกล้ผิว เช่น รูเข็ม รอยพับ และรอยแตกตามยาวสั้น ๆ ส่วนการทดสอบด้วยคลื่นอัลตราซาวนด์ (UT) จะใช้เพื่อยืนยันความหนาของผนังท่อ และค้นหาข้อบกพร่องที่อยู่ใต้ผิวหรือข้อบกพร่องแบบชั้น (laminar flaws) จากนั้นการทดสอบด้วยแรงดันน้ำ (hydrostatic testing) จะใช้ยืนยันว่าท่อนั้นสามารถทนแรงดันได้ตามที่กำหนด ในการปฏิบัติจริง แทบไม่เคยใช้วิธีใดวิธีหนึ่งเพียงอย่างเดียวเลย ตัวอย่างเช่น มาตรฐาน ASTM A312 อนุญาตให้ผู้ผลิตเลือกใช้การทดสอบไฟฟ้าแบบไม่ทำลาย (ET) หรือการทดสอบด้วยแรงดันน้ำ สำหรับแต่ละความยาวของท่อ และคำสั่งซื้อที่มีข้อกำหนดสูงจำนวนมากก็ต้องการทั้งสองวิธีนี้รวมกับ UT ด้วย ที่บริษัท เจ้อเจียง เหวินเฉียง สแตนเลส สตีล จำกัด เราเลือกวิธีการทดสอบให้สอดคล้องกับรูปแบบผลิตภัณฑ์ มาตรฐานการยอมรับ และระดับความเสี่ยงในการใช้งาน

หลักการทำงานของการทดสอบด้วยกระแสไหลวน
การตรวจสอบด้วยกระแสไหลวน (Eddy current testing) ทำให้ขดลวดเกิดสนามแม่เหล็กซึ่งเหนี่ยวนำกระแสไหลวนภายในผนังท่อ ความไม่ต่อเนื่องใด ๆ ที่รบกวนหรือบิดเบือนกระแสเหล่านั้นจะส่งผลให้ค่าอิมพีแดนซ์ของขดลวดเปลี่ยนแปลง ซึ่งการเปลี่ยนแปลงนี้จะปรากฏเป็นสัญญาณที่ตรวจวัดได้ สนามแม่เหล็กที่เหนี่ยวนำขึ้นมีความเข้มสูงสุดที่ผิวหน้าและลดลงตามความลึก เรียกว่าปรากฏการณ์ skin effect ดังนั้นวิธี ET จึงเหมาะสำหรับการตรวจสอบเฉพาะบริเวณผิวหน้าและชั้นใกล้ผิวเท่านั้น วัสดุเกรดออสเทนิติก เช่น 304/304L และ 316/316L ไม่มีสมบัติแม่เหล็ก จึงสามารถใช้เทคนิค ET แบบขดลวดล้อมรอบท่อ (encircling-coil ET) ได้อย่างมีประสิทธิภาพที่ความเร็วสูงในการผลิต ทำให้วิธีนี้เหมาะสมอย่างยิ่งสำหรับการตรวจสอบแบบร้อยละหนึ่งร้อยในสายการผลิตสำหรับท่อขนาดเล็กถึงขนาดกลางตามมาตรฐาน ASTM A249, A269 และ A213
การตั้งค่าความไวจะทำโดยอ้างอิงกับมาตรฐานเทียม เราเตรียมท่อกำหนดค่าที่มีรูเจาะหรือรอยบาก แล้วปรับอุปกรณ์จนกระทั่งตัวสะท้อนเหล่านั้นให้สัญญาณที่ชัดเจนและซ้ำได้สม่ำเสมอเหนือระดับเสียงรบกวน (noise floor) ตัวสะท้อนอ้างอิงทั่วไป ได้แก่ รูเจาะผ่านทั้งชิ้น (มักมีขนาด 0.8 มม. หรือตามตารางในมาตรฐาน) หรือรอยบากแบบยาวและขวางที่ความลึกเท่ากับเปอร์เซ็นต์ที่กำหนดของความหนาผนังท่อ ถ้าตรวจพบสัญญาณใดๆ ที่มีขนาดเท่ากับหรือสูงกว่าค่าอ้างอิง จะต้องตัดทิ้ง หรือตรวจสอบอย่างละเอียดเพิ่มเติม การทดสอบด้วยคลื่นอัลตราโซนิก (ET) มีความเร็วสูง ไม่ต้องใช้ของเหลว และให้ผลซ้ำได้ดี แต่ไม่สามารถวัดขนาดข้อบกพร่องที่อยู่ลึกลงไปใต้ผิวได้อย่างเชื่อถือได้ และยังมีข้อจำกัดเมื่อใช้กับวัสดุที่มีคุณสมบัติแม่เหล็ก (ferromagnetic) หรือวัสดุที่ผ่านการขึ้นรูปเย็นอย่างรุนแรง (heavily cold-worked) เว้นแต่ว่าจะใช้สนามแม่เหล็กเพื่อทำให้วัสดุอิ่มตัวทางแม่เหล็ก (magnetic saturation)

หลักการทำงานของการทดสอบด้วยคลื่นอัลตราโซนิก
การตรวจสอบด้วยคลื่นอัลตราซาวนด์ส่งคลื่นเสียงความถี่สูง โดยทั่วไปอยู่ระหว่าง 2–15 เมกะเฮิรตซ์ เข้าไปในผนังผ่านสารส่งผ่าน (couplant) การสะท้อนกลับจากผนังด้านตรงข้ามจะให้ค่าความหนา ขณะที่สัญญาณสะท้อนจากข้อบกพร่องภายในจะแสดงตำแหน่งที่ข้อบกพร่องนั้นเกิดขึ้น การตรวจสอบด้วยคลื่นอัลตราซาวนด์แบบมุมเอียง (angle-beam shear-wave UT) สามารถตรวจจับรอยแตกตามยาวและรอยแตกขวาง รอยแยกชั้น (laminations) และสิ่งเจือปน (inclusions) ได้ ซึ่งต่างจากการตรวจสอบด้วยกระแสไหลเวียน (ET) ตรงที่ UT สามารถประเมินความลึกของข้อบกพร่องและระยะที่ข้อบกพร่องนั้นแผ่ขยายผ่านผนังได้ สำหรับท่อไร้ตะเข็บที่มีผนังหนา และท่อชนิด duplex 2205 หรือ super duplex 2507 การตรวจสอบด้วย UT มักเป็นวิธีการตรวจสอบปริมาตรหลัก เนื่องจากความสมบูรณ์ของผนังและความแข็งแรงของเนื้อวัสดุใต้ผิวเป็นปัจจัยสำคัญที่กำหนดอายุการใช้งาน
UT ยังใช้ควบคุมมิติอีกด้วย การตรวจสอบความหนาของผนังด้วยคลื่นอัลตราซาวนด์แบบต่อเนื่องระหว่างกระบวนการผลิตสามารถตรวจจับความไม่สมมาตร (eccentricity) และการบางตัวบริเวณท้องถิ่นได้ก่อนที่ท่อนั้นจะออกจากโรงหลอดเลยทีเดียว เนื่องจากการตรวจสอบด้วย UT จำเป็นต้องใช้สารส่งผ่านและพื้นผิวที่เหมาะสม รวมทั้งโครงสร้างเม็ดเกรนในวัสดุที่หล่อหยาบหรือผ่านการขึ้นรูปอย่างรุนแรงอาจทำให้คลื่นเสียงกระเจิง จึงจำเป็นต้องตรวจสอบความเหมาะสมของเทคนิคนี้กับตัวอย่างที่เป็นตัวแทนก่อนใช้งานจริง

การทดสอบด้วยแรงดันน้ำ (hydrostatic) และทางเลือกตามมาตรฐาน ASTM A312
การทดสอบแรงดันน้ำสถิตจะเติมน้ำลงในแต่ละความยาวของท่อแล้วเพิ่มแรงดันและคงแรงดันไว้เป็นระยะเวลาขั้นต่ำ โดยทั่วไปอย่างน้อย 5 วินาที ตามมาตรฐาน A312 ขณะที่ผู้ปฏิบัติงานสังเกตการรั่วไหลหรือการลดลงของแรงดัน การทดสอบนี้ใช้ยืนยันว่าขอบเขตทนแรงดันผ่านหรือไม่ผ่านเท่านั้น ไม่สามารถตรวจหาข้อบกพร่องได้ มาตรฐาน ASTM A312 อนุญาตให้ผู้ผลิตใช้การทดสอบไฟฟ้าแบบไม่ทำลายแทนการทดสอบแรงดันน้ำสถิต หรือดำเนินการทั้งสองวิธีพร้อมกัน แต่ใบรับรองต้องระบุชัดเจนว่าใช้วิธีใด เมื่อลูกค้าต้องการหลักฐานยืนยันความแน่นสนิทจากการรั่วไหลและการตรวจสอบข้อบกพร่อง เราจึงจับคู่การทดสอบแรงดันน้ำสถิตกับการทดสอบ ET หรือ UT และบันทึกพารามิเตอร์ทั้งหมดลงในใบรับรองการทดสอบวัสดุตามมาตรฐาน EN 10204 แบบ 3.1 หรือ 3.2

การนำไปใช้ตามรูปแบบผลิตภัณฑ์
ท่อบางผนังเส้นผ่านศูนย์กลางเล็กที่เชื่อมแล้วและท่อความแม่นยำสูงเหมาะสำหรับการตรวจสอบด้วยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าแบบออนไลน์ความเร็วสูง (ET) โดยทั่วไปจะใช้ร่วมกับการทดสอบแรงดันน้ำสถิต (hydrostatic proof) ท่อแคปิลารี ซึ่งคุณภาพพื้นผิวเป็นสิ่งสำคัญยิ่ง ต้องอาศัยการตรวจสอบด้วย ET ควบคู่กับการตรวจสอบด้วยสายตาและการวัดขนาด ท่อไม่มีรอยต่อผนังหนาใช้การตรวจสอบด้วยคลื่นอัลตราซาวนด์ (UT) เพื่อรับรองคุณภาพของมวลวัสดุโดยรวม รอยเชื่อมบนท่อเชื่อมตามมาตรฐาน ASTM A249 หรือ A928 มักได้รับการตรวจสอบด้วย UT หรือการถ่ายภาพรังสี (radiography) เพื่อประเมินแนวการหลอมรวม (fusion line) พร้อมทั้งสแกนพื้นผิวด้วย ET ผลิตภัณฑ์แบบดูเพล็กซ์และซูเปอร์ดูเพล็กซ์ที่ออกแบบสำหรับใช้งานในสภาวะที่มีคลอไรด์ มักได้รับการตรวจสอบด้วย UT เพื่อยืนยันความสมบูรณ์ของผนังท่อ เนื่องจากความเสี่ยงจากการกัดกร่อนแบบจุด (pitting) และการกัดกร่อนภายใต้แรงดึง (stress-corrosion) ทำให้ข้อบกพร่องที่ซ่อนอยู่ส่งผลเสียค่าใช้จ่ายสูง

B การจัดทำแผนการตรวจสอบที่สามารถพิสูจน์ได้
แผนการตรวจสอบที่ดีเริ่มต้นด้วยมาตรฐานควบคุมและระดับการยอมรับ จากนั้นจึงเลือกวิธีการตรวจสอบอย่างเป็นชั้นตอนเพื่อให้ครอบคลุมทุกรูปแบบของความบกพร่อง: การตรวจสอบด้วยกระแสไฟฟ้า (ET) สำหรับข้อบกพร่องบนผิวหน้า การตรวจสอบด้วยคลื่นอัลตราซาวนด์ (UT) สำหรับข้อบกพร่องภายในวัสดุและปัญหาความหนา และการทดสอบแรงดันน้ำ (hydrostatic) เพื่อยืนยันความสมบูรณ์ภายใต้แรงดัน มาตรฐานอ้างอิงต้องสามารถติดตามที่มาได้ และเครื่องมือต้องได้รับการสอบเทียบอย่างถูกต้องก่อนเริ่มกะงานแต่ละรอบ และหลังจากเกิดการหยุดชะงักใด ๆ พนักงานต้องมีคุณสมบัติตามระบบการรับรองที่เป็นที่ยอมรับในวงกว้าง และผลการตรวจสอบต้องจัดเก็บไว้โดยเชื่อมโยงกับเลขที่ชุดการหลอม (heat number) และเลขที่ความยาว (length number) แต่ละรายการ
เวินเฉียงดำเนินห้องปฏิบัติการภายในองค์กรที่ให้บริการระบุชนิดวัสดุเชิงบวก (PMI) การวิเคราะห์องค์ประกอบทางเคมีและการทดสอบสมบัติเชิงกล การทดสอบแรงดันน้ำ (hydrostatic testing) และการตรวจสอบแบบไม่ทำลาย (NDT) ดังนั้นการตรวจสอบจึงไม่ถูกจ้างภายนอกหรือดำเนินการแบบไม่มีแบบแผน โปรดระบุวิธีการตรวจสอบอย่างชัดเจนในใบสั่งซื้อ: ระบุตัวสะท้อนอ้างอิง (reference reflector) ระดับการยอมรับ (acceptance level) และระบุว่าต้องการใช้วิธี ET, UT, hydrostatic หรือใช้ร่วมกัน ความชัดเจนในลักษณะนี้จะช่วยป้องกันข้อพิพาททั่วไปที่มักเกิดขึ้น เช่น เอกสารรับรองระบุเพียงว่าเป็น "การทดสอบไฟฟ้าแบบไม่ทำลาย" โดยไม่ระบุรายละเอียดเกี่ยวกับความไวของการตรวจสอบ

คำแนะนำเชิงปฏิบัติ
เลือกการตรวจสอบด้วยกระแสไหลวน (ET) เมื่อความเร็ว ความสามารถในการตรวจจับข้อบกพร่องบนผิว และการตรวจสอบแบบครอบคลุมร้อยเปอร์เซ็นต์ของท่อผนังบางมีความสำคัญสูงสุด ให้เลือกการตรวจสอบด้วยคลื่นอัลตราซาวนด์ (UT) เมื่อการยืนยันความหนาของผนัง การประเมินคุณภาพของวัสดุใต้ผิว หรือการตรวจสอบรอยเชื่อมเป็นเกณฑ์ตัดสินใจในการยอมรับผล ให้คงการทดสอบแรงดันน้ำ (hydrostatic test) ไว้เสมอเมื่อการใช้งานนั้นต้องการหลักฐานที่จัดทำเป็นลายลักษณ์อักษรยืนยันความสมบูรณ์ภายใต้แรงดัน สำหรับท่อชนิดดูเพล็กซ์ที่มีความสำคัญสูงหรือท่อที่ทำงานภายใต้แรงดันสูง การระบุข้อกำหนดที่ปลอดภัยที่สุดคือการรวมการตรวจสอบแบบผิว การตรวจสอบแบบปริมาตร และการทดสอบแรงดันยืนยัน (proof test) เข้าด้วยกัน โดยแต่ละวิธีต้องมีระดับการยอมรับที่เขียนไว้อย่างชัดเจนและบันทึกไว้ในใบรับรองประเภท 3.1 หรือ 3.2 ควรเลือกวิธีการทดสอบให้สอดคล้องกับกลไกการล้มเหลวที่แท้จริง ไม่ใช่ตามความเคยชิน เพราะเช่นนั้นการทดสอบจึงจะมีคุณค่าอย่างแท้จริง

คำถามที่พบบ่อย
คำถาม: การตรวจสอบด้วยกระแสไหลวนสามารถแทนที่การทดสอบแรงดันน้ำได้ภายใต้มาตรฐาน ASTM A312 หรือไม่
คำตอบ: ได้ ข้อกำหนด A312 อนุญาตให้ผู้ผลิตดำเนินการทดสอบไฟฟ้าแบบไม่ทำลาย เช่น การตรวจสอบด้วยกระแสไหลวน แทนการทดสอบแรงดันน้ำ แต่ใบรับรองต้องระบุอย่างชัดเจนว่าใช้วิธีการทดสอบใด และผู้ซื้อจำนวนมากกำหนดให้ดำเนินการทั้งสองวิธีร่วมกันเพื่อความมั่นใจที่เพิ่มขึ้น
คำถาม: ทำไมการตรวจสอบด้วยคลื่นอัลตราซาวนด์จึงเป็นที่นิยมใช้กับท่อที่มีผนังหนาและท่อแบบดูเพล็กซ์
คำตอบ: การตรวจสอบด้วยคลื่นอัลตราซาวนด์สามารถวิเคราะห์ปริมาตรของผนังทั้งหมด ยืนยันความหนา และตรวจจับข้อบกพร่องใต้ผิวและข้อบกพร่องแบบชั้น (laminar flaws) ซึ่งการตรวจสอบด้วยกระแสไหลเวียน (eddy current) ไม่สามารถระบุขนาดได้อย่างเชื่อถือได้ ซึ่งสิ่งนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งในกรณีที่ความสมบูรณ์ของผนังส่งผลโดยตรงต่ออายุการใช้งาน

สำหรับท่อกล้าไร้สนิมที่ผ่านการตรวจสอบด้วยวิธี NDT แล้ว และมีเอกสารรับรองตามมาตรฐาน EN 10204 แบบ 3.1/3.2 ครบถ้วน โปรดติดต่อ Zhejiang Wenqiang Stainless Steel Co., Ltd. ที่ +86 577 8922 2595 https://www.chinawqsteel.com/