dasar+teori ut
TRANSCRIPT
DASAR TEORI ULTRASONIC TEST
(materi kuliah UTR )
Tegas Sutondo
Tujuan
• Memberikan dasar teori teknik inspeksimenggunakan peralatan UT– Problem Testing menggunakan UT– Karakteristik gelombang suara– Pembangkitan gelombang ultrasonik– Probe ultrasonik– Sistem peralatan / instrument ultrasonik– Identifikasi Flaw / defect– Prosedur Testing
Problem Testing Menggunakan UT
• Test Ketebalan (Thickness)– Dinding Tangki– Pipa & Tube
Problem Testing Menggunakan UT
• Identifikasi Cacat / Flaw – Komponen, Tangki– Pipa & Tube
Problem Testing Menggunakan UT
• Kualitas sambungan Las– Komponen, kerangka– Pipa & Tube
d
Gelombang longitudinal
Gelombang Suara
Arah rambatanArah osilasi
Panjang gelombang
Gelombang transversal
Gelombang Suara
Arah osilasi Arah rambatan
Spektrum Gelombang Suara
Range Frekuensi (Hz) Keterangan Contoh
0 - 20 Infrasound Gempa Bumi
20 - 20.000 Audible sound Musik, dsb
> 20.000 Ultrasound Kelelawar, Crystal Quartz
gas cair padat
• Densitas rendah• Gaya ikatnya
lemah
• Densitas sedang• Gaya ikatnya
agak kuat
• Densitas tinggi • Gaya ikat kuat• Struktur kristalografi
Struktur Atom & Pengaruhnya Pada Kecepatan Perambatan Gelombang Suara
Perambatan Gelombang Suara
Udara
AirBaja, LongBaja, Trans
330 m/s
1480 m/s
3250 m/s
5920 m/s
• Gelombang longitudinal dapat merambat pada semua jenis materials.
• Gelombang transversal hanya dapat merambat pada benda padat
• Gelombang transversal bergerak dengan kecepatan yang lebih lambat.
• Kecepatan gelombang tergantung dari densitas and E-modulus dari material
• Kecepatan gelombang : λ=λ
= fT
C
Bagaiana Prinsip Pembangkitan Gelombang Ultrasonik ??
Pembangkitan Gelombang UltrasonikPada Probe Berdasarkan Sifat Piezoelectric Effect
Kristal (Quartz) piezoelectricBattery
+
Setelah terhubung dengan battery, kristal menjadi lebih tebal, akibat terjadinya distorsi pada kisi kristal
+
Piezoelectric Effect
Bila polaritasnya berubah, maka efeknya terbalik, menjadi lebih tipis
+
Piezoelectric Effect
Bila perubahan polaritas tegangan dilakukan secara cepat menggunakan sumber tegangan bolak-balik (alternating voltage)
maka akan dihasilkan getaran kristal dengan frequensi f
Gelombang suara dengan
frequensi f
Piezoelectric Effect
U(f)
Bila sumber tegangan berupa pulsa tegangan singkat (short voltage pulse) maka akan dibangkitkan getaran dengan frequensi resonansi kristal f0
Pulsa singkat( < 1 µs )
Piezoelectric Effect
Penerimaan Gelombang ultrasonic Sebaliknya, jika gelombang ultrasonic mengenai kristal piezoelectric, maka akan menyebabkan vibrasi pada kristal yang kemudian akan menghasilkan tegangan listrik pada permukaan kristal.
Energi listrik Kristal Piezoelectric Gelombang Ultrasonic
Medium 1 Medium 2
Interface
Incoming wave Transmitted wave
Reflected wave
Sifat Gelombang Pada Interface 2 Medium
Jenis Probe Ultrasonik (search Unit) & Aplikasinya
socket
matching-element
damping-block
crystalprotecting face(probe delay)
housing
workpiece Sound pulse
Straight beam probe
Jenis & Struktur komponen Probe
Prinsip Pendeteksian Cacat (Flaw) Stright beam probe
d = c t/2
Kedalaman flaw
Sinyal pantulan pada permukaan flaw tidak terdeteksimenggunakan stright beam probe karena bentuknya
crystalperspex wedge(probe delay)
damping blocks
socket
housing
workpiece Sound pulse
Angle beam probe
Prinsip Pendeteksian Cacat (Flaw)
10 20 30 40
Angle beam probe
receiversocket
transmittersocket
damping blocks
crystal
delay
acousticalbarrier
TR-probe / dual crystal probe
Krautkramer NDT Ultrasonic Systems
Remaining wall thickness measurement
Corrosion
USM 22
Dual element probe
Pipe
Sistem Peralatan UT
Sistem Display Sinyal Ultrasonik(Pulse – Reflection)
Ultrasonic Instrument
0 2 4 8 106
CRT / A-scan display
Sistem Penampil Sinyal Ultrasonic
0 2 4 8 106
+-Uh
Sistem Penampil Sinyal Ultrasonic
0 2 4 8 106
+ -Uh
Sistem Penampil Sinyal Ultrasonic
Block diagram: Ultrasonic Instrument
amplifier
work piece
probe
horizontal sweep
clock
pulser
IPBE
screen
PRINSIP PENGUKURAN WAKTU TEMPUH GELOMBANG
Dengan terukurnya waktu tempuh
gelombang, maka Jarak / tebal
reflektor segera dapat ditentukan
dengan rumus:
d = S/2 = c t / 2s = sound path [mm]
c = sound velocity [km/s]
t = time of flight [m s)
Pulsa awal = start Gelombangmencapai pada dinding belakang pada skala 4
Pulsa kembali pada skala 8
PRINSIP PENGUKURAN WAKTU TEMPUH GELOMBANG
Identifikasi Flaw / Defect
Medan Suara (sound field)
Medan jauh
γ = sudut divergensi
N = panjang medan dekat Medan dekat
Sumbu akustik (berkas pusat)
0 2 4 6 8 10
IP BER
0 2 4 6 8 10
IP BER
0 2 4 6 8 10
IP BER
Jarak / Kedalaman Flaw & Besarnya Amplitudo Sinyal Pantulan
Plate testing
delaminationplate 0 2 4 6 8 10
IP
F
BE
IP = Initial pulseF = FlawBE = Backwall echo
crack
Flaw tidak terdeteksi menggunakan stright beam probe karena lokasinya
Teknik Tandem Untuk Bentuk Flaw Vertikal
10 155 10 155T R
a1
Dekat PermukaanDekat Permukaan
Teknik Tandem Untuk Bentuk Flaw Vertikal
10 155 10 155T R
a2
Di bagian Di bagian tengahtengah
Teknik Tandem Untuk Bentuk Flaw Vertikal
10 155 10 155T R
a3
Di bawahDi bawah
IDENTIFIKASI LUASAN CACAT
P o s is i 5 0 %
D a e ra h ca ca tP o s is i p ro b e d e ng a n ting g ip ulsa b e rk ura ng 5 0 %
surface = sound entry
backwall
0 2 4 6 8 10
IEIP
BE
1
1 2
flaw
water delay
0 2 4 6 8 10
IEIP
BEF
2
Immersion testing
Prosedur Testing
Persiapan TestingSebelum melakukan testing perlu diperhatikan hal sbb.
• Permukaan benda uji harus rata (uniform), bebas dari:
– Kotoran, Cekungan, las-lasan, dsb. Kalau perlu dilakukan
penghalusan menggunakan sikat kawat, gerinda, dsb.
– Kerak, cat atau coating yang melekat dengan kuat dan rata tidak
perlu dihilangkan (karakteristik akustiknya sama)
• Gunakan probe yang sesuai (ukuran diameter & frequensinya) dengan mempertimbangkan:
– Karakteristik akustik dari bahan yang di test
– Geometri dari bahan yang di test
– Ukuran minimum dan jenis reflektor yang akan dideteksi
Persiapan Testing• Gunakan standard calibration block yang sesuai :
• Menggunakan bahan yang sama dengan test object
• Minimum 2 ketebalan yang berbeda & mencakup tebal normal dari test objek
Stright beam probe Angel beam probe
Persiapan Testing
6.1.3 Gunakan Couplant yang sesuai: Couplant termasuk : Air, minyak, oli, cellulose gel, dsb.
→ permukaan yg kasar memerlukan viskositas tinggi.Couplant yg digunakan untuk kalibrasi hrs = yg di inspeksiPemberian couplant hrs memenuhi seluruh area bidang kontak.
Sekian dulu ..
Selamat belajar..Semoga Sukses !!