สวัสดีครับเพื่อนๆ ช่าง หรือใครที่อยากลงลึกเรื่อง การตรวจสอบแบบ Ultrasonic Testing หรือที่เราเรียกติดปากสั้นๆว่า UT ซึ่งอยากบอกว่าวิธีการตรวจสอบแบบนี้คือมันเจ๋งมาก!! หลายคนแนะนำเข้ามาบอกในเพจนายช่างมาแชร์ว่า อยากให้ขยายเรื่อง UT บ้าง และขอแบบลงรายละเอียดแบบจัดหนัก จักเต็มกัน พร้อมสไตล์เป็นกันเองแบบคุยแบบเป็นกันเองเข้าใจง่ายๆ วันนี้เรามาจัดเต็มกันทั้งหลักการ การใช้งานจริง และหัวข้อที่หลายคนยังไม่เคยเจอะเจอกันมาก่อน!
การตรวจสอบวัสดุด้วยวิธี Ultrasonic Testing
การตรวจสอบวัสดุด้วยวิธี Ultrasonic Testing หรือ UT เป็นเทคนิคเชิงวิศวกรรมการตรวจสอบแบบไม่ทำลาย NDT แบบหนึ่ง ที่ใช้คลื่นเสียงความถี่สูง (ปกติตั้งแต่ประมาณ 0.1–15 MHz) ส่งเข้าไปยังชิ้นงานเพื่อตรวจหา “ข้อบกพร่อง (Deflect) ” หรือวัดความหนาของวัสดุด้วยหลักการเดียวกันคือ UTM
โดยกระบวนการตรวจสอบวัสดุด้วยวิธี Ultrasonic Testing มักนิยมถูกนำไปใช้ตรวจสอบรอยเชื่อม, ความหนาของผนังท่อและถังแรงดัน (เพื่อตรวจสอบการกัดกร่อนหรือการสึกกร่อน ; Corrosion), รวมทั้งการวิเคราะห์คุณสมบัติวัสดุชนิดต่างๆ เพื่อให้แน่ใจว่าชิ้นงาน เครื่องจักรกล แนวเชื่อม ถังแรงดันต่างๆ หรือแม้แต่โครงสร้างมีความปลอดภัยและคุณภาพที่ได้คุณภาพ และมั่นใจได้ ข้อได้เปรียบสำคัญคือการตรวจสอบแบบ UT สามารถตรวจสอบภายในวัสดุได้ (Volumetric inspection) โดยไม่ทำลายตัวอย่างและคลื่นเสียงที่ใช้จะไม่เป็นอันตรายต่อผู้ทดสอบอีกด้วย
หลักการทำงานของ Ultrasonic สำหรับการตรวจสอบวัสดุ
หลักการทำงานของการตรวจสอบด้วยคลื่นเสียงความถี่สูง (Ultrasonic Testing หรือ UT) คือการใช้ คลื่นเสียงความถี่สูง(Ultrasonic Waves) เพื่อ ตรวจหารอยร้าว, ความไม่ต่อเนื่อง, หรือความหนาของวัสดุ โดยเฉพาะในชิ้นงานที่เป็นโลหะ เช่น ชิ้นส่วนโครงสร้าง, ถังแรงดัน, ท่อ, และรอยเชื่อม
1. เครื่องกำเนิดคลื่นเสียง (Transducer)
ตัวหัววัดจะส่งคลื่นเสียงความถี่สูง (ปกติ 1-10 MHz) เข้าไปในชิ้นงาน โดยแปลงพลังงานไฟฟ้าเป็นคลื่นเสียง
2. คลื่นเสียงเดินทางในวัสดุ
คลื่นเสียงเดินทางในวัสดุคลื่นจะเดินทางผ่านเนื้อวัสดุด้วยความเร็วที่แน่นอน (ขึ้นกับชนิดวัสดุ เช่น เหล็ก ~5900 m/s)
3. สะท้อนกลับ (Reflection)
- เมื่อคลื่นเสียงเจอ รอยต่อ, ช่องว่าง, รอยร้าว, หรือ ผิวด้านหลังของชิ้นงาน จะสะท้อนกลับมายังหัววัด
- สัญญาณที่สะท้อนกลับจะถูกเปลี่ยนกลับเป็นสัญญาณไฟฟ้าเพื่อแสดงผลบนหน้าจอ (A-scan)
4. แปลผลจากเวลาและความแรงของสัญญาณสะท้อน
- เวลาเดินทางของคลื่นบอกระยะตำแหน่งของความไม่ต่อเนื่อง
- ความแรงของสัญญาณบอกขนาดของตำหนิ
ประเภทของการตรวจสอบแบบ UT
| ประเภท | รายละเอียด |
|---|---|
| Pulse-Echo | ส่งคลื่นเสียงและรอรับคลื่นสะท้อนกลับ ใช้กันทั่วไปในการหารอยร้าว |
| Through Transmission | ใช้หัววัด 2 ตัว ตัวหนึ่งส่ง อีกตัวรับ ใช้ตรวจหาความไม่ต่อเนื่องขนาดใหญ่ |
| Phased Array UT (PAUT) | ใช้หัววัดหลายตัวควบคุมมุมการยิงคลื่น ช่วยสแกนพื้นที่ได้กว้างแม่นยำสูง |
| Time of Flight Diffraction (ToFD) | ใช้คลื่นกระจายรอบจุดบกพร่อง วิเคราะห์ขนาดและตำแหน่งแม่นยำมาก |
ขั้นตอนการทำงานของการตรวจสอบด้วย Ultrasonic Testing (UT)
1. เตรียมความพร้อมก่อนตรวจสอบ
- ศึกษาแบบและตำแหน่งที่จะตรวจสอบ (เช่น รอยเชื่อม, แผ่นเหล็ก, ท่อ)
- เลือกชนิดของหัววัด (Transducer) และความถี่ที่เหมาะสมกับชิ้นงาน
- ตรวจสอบเครื่องมือให้อยู่ในสภาพพร้อมใช้งาน (เช่น เครื่อง UT, สาย, จอแสดงผล)
2. เตรียมพื้นผิวชิ้นงาน
- ทำความสะอาดพื้นผิวที่ต้องการตรวจ (เอาคราบน้ำมัน, สนิม, สี ออก)
- บางกรณีอาจต้องขัดผิวเพื่อให้ผิวเรียบ ลดสัญญาณรบกวน
3. ทา Couplant
- ทาน้ำ Couplant (เช่น เจลหรือของเหลวชนิดหนึ่ง) ระหว่างหัววัดกับผิวชิ้นงาน
- เพื่อให้คลื่นเสียงผ่านเข้าเนื้อวัสดุได้ดี ลดการสะท้อนที่ผิว
4. เริ่มการตรวจสอบ
- วางหัววัดแนบสนิทกับชิ้นงานในตำแหน่งที่ต้องการ
- ปรับมุมยิง, ระยะทาง และตั้งค่าเครื่องให้เหมาะสม
- ตรวจหาสัญญาณสะท้อนบนหน้าจอ (A-scan หรือรูปแบบอื่น ๆ)
5. วิเคราะห์สัญญาณ
- แยกแยะว่าสัญญาณสะท้อนมาจาก:
- ผิวด้านหลัง (Back Wall)
- ความไม่ต่อเนื่องหรือรอยร้าว (Defect)
- ประเมินขนาดและตำแหน่งของความบกพร่อง
6. จดบันทึกและรายงานผล
- บันทึกตำแหน่ง, ขนาด, ลักษณะของตำหนิ
- ทำรายงานพร้อมรูปภาพหรือข้อมูลสแกนที่เกี่ยวข้อง
- ระบุว่าชิ้นงานผ่านหรือไม่ผ่านเกณฑ์ (ตามมาตรฐาน ASME, AWS, ISO ฯลฯ)
7. ทำความสะอาดและจัดเก็บอุปกรณ์
- เช็ดเจล Couplant ออกให้สะอาด
- ปิดและเก็บอุปกรณ์ให้เรียบร้อย
ผู้ตรวจสอบต้องมี:
- ความรู้ด้านคลื่นเสียงและวัสดุ
- ใบรับรอง (เช่น ASNT Level II หรือ III)
- ทักษะการแปลผลสัญญาณจากหน้าจอ
ข้อดีและข้อจำกัดของ UT
- ข้อดี – UT เป็นวิธีการตรวจสอบที่สามารถมองเข้าไปตรวจสอบภายในวัสดุ (volumetric inspection) ได้ ต่างจากวิธีตรวจสอบผิวอย่าง PT หรือ MT. คลื่นเสียงที่ใช้ไม่มีอันตรายต่อผู้ปฏิบัติงาน (ต่างจากการใช้รังสีใน RT). UT มีความไวสูงต่อรอยแตกหรือข้อบกพร่องที่สำคัญ โดยเฉพาะรอยร้าวแบบแผ่น (planar discontinuities) เครื่องมือ UT ส่วนใหญ่ยังมีขนาดกะทัดรัด เคลื่อนย้ายได้สะดวก และให้ผลการตรวจสอบได้รวดเร็ว. นอกจากนี้ UT ยังให้ความแม่นยำสูงในการระบุขนาดและรูปทรงของตำหนิ และบางระบบสามารถแสดงภาพผลลัพธ์ได้ทันที ทำให้ตัดสินใจแก้ไขได้อย่างรวดเร็ว
- ข้อจำกัด – การตรวจสอบ UT ต้องมีการสัมผัสที่ดีระหว่างทรานสดิวเซอร์กับวัสดุ จึงต้องเตรียมผิวงานให้เรียบและสะอาด, รวมทั้งต้องใช้ couplant เสมอ ซึ่งเป็นภาระเพิ่มเติมในบางงาน. ชิ้นงานที่มีรูปร่างซับซ้อนหรือพื้นผิวไม่สม่ำเสมอ (complex geometry) จะทำให้การตรวจสอบลำบาก บางวัสดุที่กระจายหรือดูดซับเสียงได้สูง เช่น คอนกรีตหรือโลหะหล่อที่มีโครงสร้างไม่เป็นเนื้อเดียวกันอาจลดประสิทธิภาพการตรวจ อีกทั้งการตรวจ UT ต้องอาศัยผู้ชำนาญการสูงในการตีความผลลัพธ์ จึงต้องผ่านการฝึกอบรมและรับรองมาตรฐานมากเป็นพิเศษ
การประยุกต์ใช้งานในภาคอุตสาหกรรม
การตรวจด้วยวิธี UT ถูกนำไปใช้กับวัสดุเกือบทุกชนิดตั้งแต่โลหะผสมอลูมิเนียม เหล็กกล้า ไปจนถึงคอมโพสิตและพลาสติก เพื่อค้นหาและวัดขนาดความไม่ต่อเนื่องภายใน เช่น รอยร้าว ฟองอากาศ รวมทั้งวัดความหนาของชิ้นงาน ใน อุตสาหกรรมพลังงาน เช่น โรงไฟฟ้า ปิโตรเคมี และน้ำมันและก๊าซ ใช้ตรวจสอบการกัดกร่อนในภาชนะแรงดันและท่อ ตรวจหาการแตกร้าวในอุปกรณ์ขณะใช้งาน รวมทั้งตรวจรอยเชื่อมในการผลิตเพื่อให้ได้มาตรฐานความปลอดภัย
สรุป
การตรวจสอบวัสดุด้วยวิธี Ultrasonic Testing หรือ UT เป็นเครื่องมือทรงพลังในการควบคุมคุณภาพงานอุตสาหกรรมโดยเฉพาะด้านความปลอดภัยโครงสร้างและชิ้นส่วนสำคัญ ด้วยข้อดีด้านความแม่นยำ ความปลอดภัย และไม่ทำลายชิ้นงานการตรวจสอบแบบ UT จึงได้รับความนิยมแพร่หลายในระดับอุตสาหกรรมทั่วโลก.
หากเพื่อนๆมีคำถามสงสัยสามารถ inbox มาถามใน Facebook นายช่างมาแชร์ได้เลยนะครับ แล้วพบกับสาระดีๆแบบนี้ทางด้านงานช่าง งานวิศวกรรม และอุตสาหกรรมได้ที่ นายช่างมาแชร์ นะครับ
Website: www.naichangmashare.com
Facebook: https://www.facebook.com/naichangmashare/
Blockdit : https://www.blockdit.com/naichangmashare
Instragram: https://www.instagram.com/naichangmashare/
Twitter: https://twitter.com/naichangmashare
Youtube: https://www.youtube.com/@naichangmashare
TikTok : https://www.tiktok.com/@naichangmashare
