تاریخ ارسال : ۹۸/۰۹/۰۹
ضخامت سنج در هات تپ یکی از تجهیزات ابزاردقیقی است که برای سنجش ضخامت لوله های فلزی به کار می رود. سنجش ضخامت لوله، با استفاده از ضخامت سنج درهات تپ ، برای محاسبات و امور تعیین کننده ای از جمله جوشکاری روی خط لوله استفاده می شود. هات تپ عملیاتی است که در آن از خطوط لولۀ تحت فشار، انشعاباتی در ابعاد مختلف تهیه و به مناطق یا واحدهای دیگر در پالایشگاه ها منتقل می شود.
ضخامت سنج در هات تپ
ضخامت سنج یکی از محصولات مهندسی ابزار دقیق است که برای سنجش میزان ضخامت و کیفیت پوشش اجسام کاربرد دارد. این تجهیز یک ابزار اندازه گیری برای تست های غیر مخرب در صنایع خطوط لوله است.
انواع مختلفی از ضخامت سنج ها برای اندازه گیری ضخامت اجسام یا سطوح مختلف مورد استفاده قرار می گیرد که عبارت اند از:
- ضخامت سنج لیزری
- ضخامت سنج پرتویی
- ضخامت سنج مغناطیسی
- ضخامت سنج جریان گردابی و
- ضخامت سنج اولتراسونیک
ضخامت سنج درهات تپ از نوع اولتراسونیک است. ضخامت سنج های اولتراسونیک (ultrasonic thickness gauge)، به منظور اندازه گیری و سنجش ضخامت فلزات و بخصوص انواع لوله، مورد استفاده قرار می گیرند. عملیات هات تپ بر روی خطوط لوله و مخازن انجام می شود. انشعاب گیری از خطوط لوله، توسعه و انتقال آن ها به واحدها و مناطق دیگر در امور شهری و پالایشگاهی مهم ترین اموراتی هستند که به هات تپ نیاز پیدا می کنند.
عملیات هات تپ، پیش از آغاز تا پایان با پارامترهایی سروکار دارد که لازمه ی اجرای هات تپ هستند. زمانی که قصد بر انشعاب گیری از یک خط لوله و یا مخزن را دارند و به این منظور از عملیات هات تپ استفاده می کنند، تیم اجرایی عملیات هات تپ محل عملیات را به دقت بررسی می کند و اندازه گیری های لازم را از لوله یا مخزن، انجام می دهد. این اندازه گیری ها شامل مواردی از قبیل ضخامت لوله، قطر لوله، جنس لوله، نوع سیال درون لوله یا مخزن و ماهیت آن، فشاری که این سیال درون خط لوله دارد و غیره می باشد.
از این اندازه گیری ها در مراحل مختلف عملیات هات تپ و برای پیشبرد صحیح امور فنی و ایمنی عملیات، استفاده می شود. ساخت اتصالات که اولین جزئی هستند که با لوله تماس پیدا می کنند، بستگی به اندازه گیری ضخامت لوله، جنس و متریال سازنده آن و همچنین ماهیت و فشار سیال درون آن دارد. در ادامه توضیح خواهیم داد که چرا ساخت اتصالات، به ضخامت سنج در هات تپ نیاز خواهد داشت.
ضخامت سنج در هات تپ از نوع اولتراسونیک است. قابلیت مهم این ضخامت سنج در هات تپ این است که بدون برش لوله و از روی سطح لوله می توان ضخامت لوله را به طور دقیق اندازه گیری کرد. همین ویژگی ضخامت سنج های اولتراسونیک موجب شده تا این ابزار، پرکاربردترین ضخامت سنج در هات تپ باشد.
در گذشته برای اندازه گیری ضخامت لوله ها از کولیس استفاده می شد که برای این کار لوله را برش می دادند تا لبه های کولیس درون آن جای گیرد. این کار، بخصوص در ابعاد بالا ضایعات بسیاری را به وجود می آورد و هزینه های زیادی را متوجه صاحبان خطوط لوله می کرد. اما امروزه با استفاده از ضخامت سنج اولتراسونیک ضخامت لوله را در هر نقطه ای از آن می توان اندازه گیری کرد.
طرز کار ضخامت سنج اولتراسونیک در هات تپ
طرز کار این ضخامت سنج در هات تپ به این گونه است که برای اندازه گیری ضخامت لوله، توسط این دستگاه، امواج صوت از طریق پراب ساطع شده و پس از عبور از ضخامت نمونه وارد محیط هوای داخل نمونه می گردد. هوا مانند عایق عمل نموده و سرعت عبور امواج از ضخامت لوله با احتساب زمان آن، ضخامت لوله را نشان می دهد. به همین دلیل بایستی ضخامت نازکی از آب روی سطح لوله ریخته شود تا با خاصیت رسانایی خود، عبور دهنده امواج باشد. سنجش ماوراء صوت بر پایه اندازه گیری بازه زمانی عبور پالس های فرکانس صوتی از میان لوله است. فرکانس یا گام این پالس های صوتی فراتر از حد شنوایی انسان است. این امواج فرکانس بالا توسط وسیله ای تولید و دریافت می شوند که مبدل ماوراء صوت نامیده می شود. این وسیله انرژی الکتریکی را به لرزش های مکانیکی تبدیل می کند و بلعکس. امواج اولتراسونیک بکار رفته در اندازه گیری لوله به خوبی نمی توانند از میان هوا عبور کنند؛ به همین دلیل از یک جفت واسط مثل پروپیلن گلیکول، گلیسرین، آب یا نفت استفاده می شود که اغلب بین مبدل و قطعه قرار می گیرد. بیش تر سنجه های ماوراء صوت از روش ” ضربه – انعکاس ” برای اندازه گیری استفاده می کنند. امواج صوتی تولید شده توسط مبدل، وارد قطعه شده و از بخش دیگر منعکس می شوند و به مبدل بازمی گردند. سنجه، بازه زمانی بین پالس مرجع یا اولیه را با انعکاس آن با دقت اندازه گیری می کند. به طور نمونه این بازه زمانی تنها یک میلیونیم ثانیه است. اگر سنجه با سرعت صوت در آن نمونه برنامه ریزی شده باشد، می توان ضخامت را بوسیله روابط ساده ریاضی از روی این بازه زمانی محاسبه کرد.
سرعت صوت در لوله معیار و پارامتر مهمی در تست ضخامت سنجی است. معمولا میزان سرعت صوت در هر لوله از پیش مشخص است و توسط تیم اندازه گیری ضخامت لوله وارد دستگاه ضخامت سنج اولتراسونیک می شود.
اجزای ضخامت سنج اولتراسونیک
ضخامت سنج های اولتراسونیک عمدتاً شامل اجزای زیر هستند.
- مداری شامل سنسورهای فرستنده و گیرنده
- کنترل کننده و زمان سنج ( میکروکنترلر یا میکروپروسسور)
- نمایشگر
- منبع تغذیه
پروسه اندازه گیری ضخامت توسط ضخامت سنج اولتراسونیک
سنسور تحت کنترل میکرو کنترلر، یک پالس PWM محرک را به مبدل موج می فرستد. پالس اولتراسونیک (ماوراء صوت) به وسیله مبدل فرستنده که به لوله متصل شده، تولید می شود. انعکاس ها از انتها یا داخل سطح نمونه توسط گیرنده دریافت و به سیگنال های الکتریکی تبدیل می شوند وسپس به یک آمپلی فایر (تقویت کننده عملیاتی) داده می شوند. جهت آنالیز داده ها میکرو کنترلر، تابع زمان سنجی را با پالسهای منطقی منطبق کرده و سیگنال های انعکاسی مناسب را جهت اندازه گیری بازه زمانی انتخاب می کنند. به هنگام برگشت، انعکاس های دریافت شده توسط تابع زمان سنجی، بازه زمانی رفت و برگشت پالس صوتی، درون لوله بدقت اندازه گیری می شود. غالبا این روند چندین بار تکرار می شود تا مقداری متوسط و پایدار بدست آید.
سپس میکروکنترلر، این بازه زمانی را همراه با سرعت صوت و داده های ذخیره شده در حافظه دستگاه بکار می برد تا ضخامت را اندازه گیری کند. این ضخامت، بر روی نمایشگر، نمایش داده شده و به طور متناوب به روزرسانی می شود.
ضخامت سنج در هات تپ ، تنها یکی از تجهیزات ابزار دقیقی است که پیش از شروع عملیات مورد استفاده قرار می گیرد. ضخامت سنج در هات تپ به این منظور استفاده می شود که با سنجش میزان ضخامت لوله به این نکته پی ببرند که آیا عملیات جوشکاری بر روی خط لوله قابل اجرا خواهد بود یا خیر. همان طور که می دانید عملیات هات تپ به معنی کار گرم است و تمامی مراحل عملیات، بر روی خط لوله ای انجام می شود که درون آن سیالات گازی یا مایع در جریان است. بدیهی است که در صورت پایین بودن میزان ضخامت لوله، عملیات جوشکاری برای نصب اتصالاتی هم چون اسپلیت تی یا سدل نیپل بر روی خط لوله، خطرناک و پرریسک خواهد بود زیرا ممکن است در طول عملیات جوشکاری، لوله سوراخ شود و یا برهمکنش هایی بین حرارت حاصل از جوشکاری و سیال درون لوله اتفاق بیفتد و موجب آتش سوزی یا انفجار در محل عملیات بشود.
بنابراین در صورت پایین بودن ضخامت لوله، راه حل دیگری برای اجرای عملیات هات تپ و نصب اتصالات بر روی خط لوله، در نظر گرفته می شود. ممکن است در مواقع حاد به جای استفاده از اتصالات جوشی از اتصالات مکانیکی یا اسپلیت تی مکانیکی استفاده کنند. بنابراین کاربرد ضخامت سنج در هات تپ به این اندازه مهم و ضروری خواهد بود.