สวัสดีครับเพื่อนๆ ช่างและวิศวกร หรือใครที่อยากลงลึกเรื่อง การทดสอบอัลตราโซนิกแบบเฟสอาร์เรย์ หรือที่เรามักเรียกกันสั้นๆ ว่า UT Phased Array หรือตัวย่อว่า PAUT วันนี้อยากบอกเลยว่าวิธีการตรวจสอบเชิงวิศวกรรมวิธีนี้นี้เจ๋งมาก!! หลายๆผู้ติดตามในเพจ นายช่างมาแชร์ แนะนำเข้ามาว่า อยากให้ขยายเรื่อง PAUT แบบจัดหนัก จัดเต็มกันไปเลย พร้อมสไตล์คุยแบบเป็นกันเอง อ่านง่าย เข้าใจเร็ว วันนี้เราจะมาเล่ากันทั้งหลักการทำงานจริง การใช้งานในหน้างาน และเรื่องราวที่หลายคนอาจยังไม่เคยรู้มาก่อน รับรองว่าสาระแน่น ๆ พร้อมภาพรวมที่ชัดเจน เพื่อให้ทุกคนไปใช้ได้จริงทันที
การทดสอบอัลตราโซนิกแบบเฟสอาร์เรย์ (Phased Array Ultrasonic Testing หรือ PAUT) เป็นเทคนิคการตรวจสอบที่ไม่ทำลายชั้นสูง ซึ่งใช้ “คลื่นอัลตราโซนิก (Ultrasonic Wave)” เพื่อประเมินข้อบกพร่องหรือความไม่สมบรูณ์ภายในเนื้อวัสดุ โดยใช้หัวตรวจที่ประกอบด้วยทรานสดิวเซอร์หลายตัวที่สามารถควบคุมได้อิเล็กทรอนิกส์ เพื่อสร้างลำแสงอัลตราโซนิกที่โฟกัสและควบคุมทิศทางได้อย่างแม่นยำ
ในยุคที่ความปลอดภัยและความแม่นยำในการผลิตเป็นสิ่งสำคัญ การตรวจสอบแบบไม่ทำลาย (Non-Destructive Testing – NDT) จึงมีบทบาทอย่างมาก โดยเฉพาะในอุตสาหกรรมที่ต้องควบคุมคุณภาพโครงสร้างอย่างเข้มงวด เช่น อุตสาหกรรมพลังงาน ปิโตรเคมี การบิน และยานยนต์ หนึ่งในเทคนิค NDT ที่ล้ำสมัยและได้รับความนิยมอย่างรวดเร็ว คือ Phased Array Ultrasonic Testing (PAUT) หรือ การตรวจสอบด้วยคลื่นเสียงแบบเฟสอาร์เรย์
หลักการทำงานของ PAUT
Phased Array Ultrasonic Testing คือการใช้หัวตรวจที่ประกอบด้วย ทรานสดิวเซอร์ (Transducer) หลายตัว (เรียกว่า array) ซึ่งสามารถส่งและรับคลื่นอัลตราโซนิกได้อย่างอิสระจากกัน โดยการควบคุม “เวลาการส่งคลื่น (delay laws)” ของแต่ละตัว ทำให้สามารถ:
- ควบคุม ทิศทางของลำคลื่น
- ปรับ โฟกัสของลำคลื่น ไปยังตำแหน่งและความลึกที่ต้องการ
หลักการนี้เรียกว่า Constructive Interference ซึ่งช่วยให้สามารถสร้างลำคลื่นที่แคบและแม่นยำ ทำให้ตรวจสอบวัสดุได้ละเอียดมากขึ้น
ขั้นตอนการประเมินผล PAUT
1. ใช้ Code หรือ Standard ที่เกี่ยวข้อง
| มาตรฐาน | รายละเอียด |
|---|---|
| ASME Section V & VIII | ใช้ในงานหม้อน้ำ, ถังรับแรงดัน |
| AWS D1.1 | งานเชื่อมโครงสร้างเหล็ก |
| ISO 13588 / ISO 17640 | งานทั่วไปในยุโรป |
| API 1104 | งานท่อส่งก๊าซ/น้ำมัน |
มาตรฐานจะกำหนด:
- ขนาดตำหนิที่อนุญาต
- ระยะห่างตำหนิที่ยอมได้
- ประเภทตำหนิที่ไม่ยอมรับ (เช่น crack, lack of fusion)
2. วิเคราะห์ผลจาก S-Scan / A-Scan
นักทดสอบจะดูภาพสัญญาณที่แสดงตำแหน่งและขนาดของ defect:
- S-Scan: เห็น defect เป็นภาพแนวตั้งเหมือน cross-section
- A-Scan: แสดง Echo amplitude เพื่อตรวจสอบระยะและความแรงสัญญาณ
- C-Scan (ถ้ามี): มองจากด้านบน เหมือนแผนที่ defect
3. เปรียบเทียบตำหนิกับเกณฑ์การยอมรับ (Acceptance Criteria)
ตัวอย่างจาก ASME Code:
- ถ้า Echo มี amplitude เกินกว่า DAC (Distance Amplitude Correction) + 6 dB และมีความยาวตำหนิ > ค่าเกณฑ์ที่กำหนด เช่น 25 mm → ไม่ผ่าน
- ถ้าตำหนิอยู่ใกล้ผิวเกินไป เช่น ต่ำกว่า 3 mm → ไม่ผ่าน
- ถ้าตำหนิเป็น crack หรือ lack of fusion → ไม่ผ่าน โดยไม่ขึ้นกับขนาด
4. ใช้เทคนิค Sizing เพื่อตัดสินใจ
- ใช้เทคนิค DGS หรือ Tip Diffraction / TOFD (ถ้ามี) เพื่อระบุความสูงของตำหนิ
- วัดความยาว defect โดยใช้ cursor และ gating
- ขนาดที่วัดได้จะนำไปเทียบกับเกณฑ์ของ code ว่ายอมรับได้หรือไม่
5. สรุปผลการตรวจสอบ (Reporting)
- ลงผลในรายงานว่า defect Accept หรือ Reject
- ระบุขนาด, ตำแหน่ง (Depth, Length), ประเภทตำหนิ (Crack, Inclusion ฯลฯ)
- แนบ S-scan/A-scan/C-scan เป็นหลักฐาน
🛑 ตัวอย่างตำหนิที่มัก ไม่ผ่าน:
- Crack ทุกรูปแบบ
- Lack of Fusion / Lack of Penetration
- Slag inclusion ขนาดเกินเกณฑ์
- Cluster porosity
- Defect ใกล้ผิวเกินไป (< 2 mm)
ตัวอย่างภาพประเมินผล
ประเภทการสแกนของ PAUT
ใน Phased Array Ultrasonic Testing (PAUT) รูปแบบการแสดงผลที่ใช้บ่อยมีทั้ง A-scan, B-scan และ C-scan ซึ่งแต่ละแบบจะให้ข้อมูลที่ต่างมุมมองกัน คล้ายการดูวัตถุจากคนละด้าน เพื่อให้การวิเคราะห์ defect แม่นยำมากขึ้น
เปรียบเทียบ A-Scan, B-Scan, และ C-Scan
| รูปแบบ | มุมมอง | หน้าจอแสดงผล | ใช้สำหรับอะไร |
|---|---|---|---|
| A-scan | จุดเดียวในแนวดิ่ง (Depth) | กราฟ Echo vs Time/Depth | วิเคราะห์ความลึก และขนาดของ defect |
| B-scan | มุมมองด้านข้าง (Side View – Cross-section) | ภาพตัดแนวดิ่ง (X-Z) | เห็นตำแหน่งและความลึกของ defect เป็นภาพ 2D |
| C-scan | มุมมองด้านบน (Top View) | แผนที่แนวนอน (X-Y) | แสดงตำแหน่ง defect และรูปร่างแนวราบ |
1. A-Scan (Amplitude Scan)
- เป็นการแสดงสัญญาณ Echo แบบ เส้นกราฟ
- แกน X = เวลา/ระยะทาง → บอกความลึก
- แกน Y = ความแรงของสัญญาณ Echo
- ใช้ดูว่ามีตำหนิที่ระดับความลึกไหน และ Echo แรงแค่ไหน
- เหมาะสำหรับ:
- วัดระยะความลึก
- ตรวจ Echo จากผิวหน้า / ผิวหลัง
- วัดขนาด defect โดย amplitude หรือ tip echo
📌 ข้อเสีย: ไม่มีภาพรวมของโครงสร้าง
2. B-Scan (Brightness Scan หรือ Cross-sectional View)
- สแกนด้วยหลายมุมในครั้งเดียว เช่น 40°–70°
- แสดงภาพ ตัดขวางของชิ้นงาน แบบ 2D
- แสดงตำแหน่ง defect เป็น “จุด” หรือ “เส้น” ที่ลึกเท่าใด อยู่ตรงไหนของรอยเชื่อม
- เหมือนมองทะลุแนวเชื่อม
📌 เหมาะสำหรับ:
- ตรวจแนวเชื่อม
- ตรวจ crack, lack of fusion
- เห็นตำแหนิหลายทิศทางพร้อมกัน
3. C-Scan (Coronal Scan)
- แสดงภาพ Top View (X-Y) ของพื้นที่ที่สแกน
- สีของจุดหรือ Pixel แสดงระดับสัญญาณ (Amplitude หรือ TOF)
ใช้สำหรับ:
- วัดความกว้าง/ยาวของตำหนิ
- Mapping ตำแหนิ
- ใช้ในงาน Plate, Sheet, Composite ที่มีพื้นที่กว้าง
เหมือน: ภาพแผนที่ 2 มิติของตำแหนิ
ข้อดีของ Phased Array Ultrasonic Testing
- ความเร็วและความแม่นยำสูง ตรวจสอบพื้นที่กว้างได้เร็ว ลดเวลาการทำงานและค่าใช้จ่าย
- ทดแทนการตรวจสอบแบบ RT ได้บางกรณีที่ต้องการลดระยะเวลาการประเมินผล, เพราะว่าการทำ RT ต้องรออ่านฟิลม์ค่อนข้างนาน
- แสดงภาพข้อบกพร่องแบบเรียลไทม์ เพิ่มประสิทธิภาพในการวิเคราะห์และการตัดสินใจ
- ตรวจสอบวัสดุรูปทรงซับซ้อนได้ เช่น รอยเชื่อม ท่อ ใบพัดกังหัน ฯลฯ
- ปลอดภัยกว่าเทคนิคที่ใช้รังสี ไม่ต้องกั้นพื้นที่และไม่มีความเสี่ยงจากรังสี
- บันทึกผลในรูปแบบดิจิทัล ง่ายต่อการจัดเก็บ วิเคราะห์ย้อนหลัง และตรวจซ้ำ
- ลดการใช้หัวตรวจหลายแบบ หัวตรวจ PAUT ตัวเดียวสามารถทำงานได้หลายหน้าที่แทนหัวตรวจแบบเดิมหลายตัว
การประยุกต์ใช้งานของ PAUT
PAUT ถูกนำไปใช้ในหลายอุตสาหกรรมสำคัญ เช่น:
- การตรวจสอบรอยเชื่อม (Weld Inspection) วิเคราะห์คุณภาพของแนวเชื่อมในท่อ ภาชนะความดัน หรือโครงสร้างโลหะต่าง ๆ
- การตรวจสอบการกัดกร่อน (Corrosion Mapping) วัดความหนา และตรวจหาการสึกกร่อนในท่อหรือโครงสร้างเหล็ก
- การตรวจสอบวัสดุคอมโพสิต (Composite Inspection) ตรวจหารอยแยกภายในวัสดุ เช่น การแยกชั้น (delamination) หรือการแตกร้าว
- การใช้งานในอุตสาหกรรมพลังงาน เช่น ตรวจสอบอุปกรณ์โรงไฟฟ้า หม้อน้ำ หรือถังแรงดัน
- การใช้งานในอุตสาหกรรมการบินและอวกาศ ประเมินความสมบูรณ์ของชิ้นส่วนอากาศยาน เช่น ปีก โครงเครื่อง และตัวยึดต่าง ๆ
สรุป
Phased Array Ultrasonic Testing (PAUT) คือเทคโนโลยีตรวจสอบแบบไม่ทำลายที่ใช้คลื่นอัลตราโซนิกควบคุมด้วยระบบเฟสอาร์เรย์ มีความยืดหยุ่นและความแม่นยำสูง สามารถตรวจสอบได้ทั้งรอยเชื่อม ความหนา การกัดกร่อน รวมถึงชิ้นงานซับซ้อนอื่น ๆ แบบเรียลไทม์
ด้วยประสิทธิภาพที่เหนือกว่าเครื่องตรวจแบบเดิม และความสามารถในการแสดงภาพดิจิทัลอย่างละเอียด PAUT จึงเป็นเครื่องมือสำคัญที่ช่วยให้การประกันคุณภาพในอุตสาหกรรมสมัยใหม่เป็นไปอย่างปลอดภัยและมีประสิทธิภาพสูงสุด
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
