احد الاختبارات غير المدمرة بإستخدام التقنيات الكهرومغناطيسية الذي يستخدم للعثور على العيوب في انابيب الصلب و التيوب بالانجليزية Tubes ويشار اليه باسم Remote field testing واختصاره RFT وتعني بالعربية اختبار المجال البعيد كما يمكن ايضا الاشارة اليه باسم remote field eddy current RFET وتعني اختبار تيارات الدوامة البعيدة او اسم remote field electromagnetic technique الذي يعني تقنية المجال الكهرومغناطيسي البعيدة. واليوم بموقع عقل المهندس سوف اقدم لك دليلك في الاختبار غير التدميري الكهرومغناطيسي Remote field testing.
مقدمة عامة حول Remote Field Testing or RFT
هو واحد من الاساليب البارعة من طرق الاختبار الكهرومغناطيسي الذي يستخدم في الاختبار غير الاتلافي للكشف عن العيوب وقد تشمل طرق الاختبار الكهرومغناطيسي عدة مجالات مثل :
- magnetic flux leakage ويشار اليه باختصار MFLT
- conventional eddy current ويشار اليه ECT
- alternating current field measurement testing
ان اختبار Remote Field Testing RFT هو احد مجالات اختبار تيارات الدوامة ECT eddy current وفي الواقع عندما يتم ارتباط الاسمين ببعض فهو يعني اننا سوف نستخدم تقنية إختبار RFT وبالرغم من ذلك هناك العديد من الاختلافات الرئيسية بين RFT و ECT وسوف يتم شرح الاختلافات في وقت لاحق. و يستخدام RFT لفحص انابيب الصلب المغناطيسية بالانجليزية ferromagnetic tubing ومن الامثلة على هذه الانابيب
- الانابيب المستخدمة في المبدلات الحرارية المعروفة باسم Tube Exchanger
- الانابيب المستخدمة في مبردات الهواء المعروفة باسم Tube Air Fin Cooler
وترجع بداية استخدام RFT عندما واجهتنا الصعوبات في اجراء الفحص الكامل لسمك جدار المواسير المغناطيسية باستخدام تقنية ECT وهذا يرجع لقوة تماسك الانابيب المغناطيسية فعلى سبيل المثال عند استخدام مجسات ECT لاجراء الفحص على انابيب الصلب المغناطيسية بقطر ١٠ مليمتر مثل مواسير المبدلات الحرارية فهذا يتطلب ترددات حوالي ٣٠ هرتز لتحديد الاختراق الكامل لسمك جدار الانابيب ID and OD وان استخدام مثل هذه الترددات المنخفضة سوف يؤدي الى حساسية منخفضة للكشف عن العيوب و الخلل. ومن حيث المبداء يمكن زيادة درجة الاختراق عن طريق استخدام المجسات الجزئية probes مثل:
- magnetically biased probes
- pulsed saturation probes
ومع ذلك فان الاحجام الكبيرة من الانابيب واختلاف المعادن واختلاف تقنيات انواع المجسات المتخصصة في تقنية Eddy Current فآن هذه الانواع من البروبات والمجسات لاتزال تمتلك امكانيات محدودة في قدرات التفتيش والفحص.
وبالتالي فان الصعوبات التي واجهتنا في اختبار الانابيب المغناطيسية يمكن تخفيفها الى حد كبير باستخدام طريقة الاختبار عن بعد Remote Field Testing – RFT فهذه التقنية تتميز بميزة الحساسية المتساوية التي تسمح باجراء التفتيش والكشف على الاسطح الداخلية والخارجية للانابيب وبالفعل هو اسلوب حساس جدا لاي تغييرات في سمك جدار حائط الانبوب وبالتالي فان RFT يمكن استخدامه لاي نوع من انواع الانابيب كبيرها وصغيرها وللمعلومات العامة ان اختبار المجال RFT يعتبر اقل حساسية وموثوقية عند تطبيقه على الانابيب غير المغناطيسية و بالتالي يفضل استخدام تقنيات ECT العادية لانواع المواسير غير الممغنطة بالانجليزية nonferromagnetic materials
كيف يعمل RFT – النظرية العملية
ان مجسات RFT تتآلف من واحد او اكثر من ملفات الارسال بالانجليزية transmitter coils او يطلق عليها اسم exciter coil والتي يتم وضعها على محور اكسل وبصرف النظر عن عدد ملفات الاستقبال receiver coil او الكاشف detectors فان المجالات المغناطيسية التي يتم انشاؤها بواسطة ملفات الارسال تسافر وتخرج من خلال جدار الماسورة ، ثم ترتد بطريقة محورية الى جهاز الاستقبال ، وبالتالي لابد من حدوث الاتي
- اولا: خروج المجال المغناطيسي عبر جدار الانبوب
- ثانيا: الارتداد و العودة مرة اخرى للوصول الى جهاز الاستقبال
وهذا هو تعريف نظرية عمل RFT او Remote field testing والذي يسمح من خلال تقنيات طريقة الارسال الكشف عن العيوب الخارجية والداخلية للمواسير مع درجة حساسية متساوية.
ويعتمد الموضوع برمته على ان هناك مسيرتان للاقتران بين المرسلات والمستقبلات ، ويتم تعريفها حسب الاتي
- اولا: المسار المباشر ، في داخل الماسورة ، بحيث يتم اضعاف (او توهين) سرعة دوامة التيارات الحالية circumferential eddy currents والتي يتم انتاجها من جدار الماسورة نفسها،
- ثانيا : المسار غير المباشر ، الذي يتم توليده من المرسلات بحيث ينتشر المجال المغناطيسي شعاعيا الى الخارج من خلال جدار الانبوب ، مع كمية ضعف بسيطة ثم يتم ارتداده مره اخرى من خلال سمك جدار الانبوب الى المتلقي او جهاز الاستقبال، وهذا النوع من الحقل هو المهيمن على العملية كلها وبالتالي فإن اي شذوذ في هذا المسار غير المباشر سيؤدي الى تغييرات في حجم ومرحلة الاشارة المستقبلة ومن ثم يمكن استخدام هذه الاشارات اثناء الفحص للكشف عن العيوب.
الشرح بالصور و بشكل اكثر تفصيلا لعمل Remote Field Testing RFT
يتآلف المجس probe من ملف ارسال بالانجليزية exciter coil وكاشف واحد او اكثر بالانجليزية detectors ويتم ربطهما وتثبيتهما على الانبوب ، حيث يتم تثبيت الملف والكاشف على محور الاكسل axial بمسافة محورية معينه بينهما ثم يتم تشغيل ملف الارسال مع ترددات منخفضة نسبيا لانتاج الحقل المغناطيسي.
ثم يتم احداث تغيرات في المجال المغناطيسي عبر محيط من تيارات الدوامة المغناطيسية وتعني بالانجليزية circumferential eddy currents على امتداد طول المحور axial الذي ينتج مجموعة كبيرة من الاشعاعات التي تخترق سمك جدار الماسورة.
في الواقع ان هذه الدوامة من التيارات تعمل على انتاج المجال المغناطيسي الخاص بها ، والذي يتعارض مع المجال المغناطيسي الناتج من ملف الارسال exciter coil وهو ما يسبب مقاومة في جدار البايب ونقص في استقراء الاقتران ، كما ان المجال المغناطيسي الناتج من eddy currents لا يوازن تماما الحقل المغناطيسي الناتج من ملف التنبيه ، ومع ذلك فان حقل eddy currents هو الاكثر انتشارا من حقل ملف الارسال ، وبالتالي فان تيارات الدوامة eddy currents تمتد لمسافات بعيد على طول محور البايب/التيوب.
في الحقيقة هذه العملية وطريقة التفاعل بينها معقدة الى حد ما ، ولكن كما وضحت سابقا ان الحقل المهيمن على العملية كلها هو حقل المجال المغناطيسي للمرسلات exciter coil حيث ان حقل eddy currents هو في الاساس ينتشر بعيدا عن ملفات الارسال exciter coil.
كما يتم وضع ملفات الاستقبال receiving coils على مسافة معينة حيث توجد تيارات الحقل المغناطيسي eddy currents ولتبسيط المعلومة يتم وضعها على مسافة يجعلها لاتتآثر بالحقل المغناطيسي الناتج من المرسلات exciter coil ، ولكن بنفس الوقت تسمح لقياس الحقول المغناطيسية المرتدة.
وفي النهاية ان الكشف عن الخلل يحدث عندما يتم تغيير او انقطاع في الحقل المغناطيسي و يمكن رصد هذه التغييرات اثناء الاختبار ، ويتم قياسها عبر ما يسمى ملفات البيك اب pick-up coil array ، الذي ينتح جهد كهربائي يمكنه رصد هذه التغيرات في عينة الاختبار ، وفي الواقع ان قوة المجال المغناطيسي في هذه المسافة عند ملفات الارسال تكون ضعيفة الى حد ما ولكنها حساسة جدا لاي متغيرات في سماكة جدار الانابيب من القطر الداخلي ID الي القطر الخارجي OD.
مناطق الحقل المغناطيسي في طريقة عمل RFT Remote Field Test
وبالنظر الى الشكل الاتي فد تم تقسيم المناطق Zones الي ثلاث مناطق حسب الاتى:،
- المنطقة المزدوجة والمباشرة معناها Direct Couple Zone
- المنطقة الانتقالية بالانجليزية Transition Zone
- منطقة الحقل البعيدة وهي تعني Remote Field Zone
اولا : المنطقة المباشرة المزدوجة Direct Couple Zone
هذه المنطقة التي يكون فيها الحقل المغناطيسي قريب من ملفات الارسال exciter coil وهي منطقة التفاعل مع جدار الانبوب والتي يتم فيها انتاج حقول تيارات الدوامة المرتكزة concentrated eddy currents وهذه العملية تسمى الحقل المباشر او منطقة الاقتران المباشرة ، في الحقيقة هذه المنطقة لا تساهم في اعطاء الكثير من البيانات المفيدة في الكشف عن الخلل والعيوب في استخدام الفحص بطريقة RFT ويرجع السبب الى مستويات الضوضاء العالية بسبب تفاوت المجالات المغناطيسية المكثفة المرسلة من ملفات الارسال excitation coil.
ثانيا : المنطقة الانتقالية Transition Zone
تعرف بانها المنطقة الواقعة خارج المنطقة المزدوجة المباشرة وهي المنطقة الانتقالية ، وفيها يتم التفاعل بقدر كبير بين تدفق المجال المغناطيسي الناتج من ملفات الارسال وبين التدفقات الناتجة من تيارات الدوامة ، وكما ان الرسم البياني الموجود ادناه يوضح التفاعل بين اثنين من الحقول المغناطيسية المتعارضة ويكون قوي عند القطر الداخلى للانبوب ID و ضعيف الى حد ما عند القطر الخارجي للانبوب OD ، كما ان قوة المجال المغناطيسي يساوي المجال المغناطيسي في مجموع الحلقتين ، في الحقيقة ان هذه المنطقة يحدث فيها تغييرات مفاجئة نتيجة تفاعل اتجاهات الحقول المختلفة.
في هذه المرحلة يتم عرض الاشارة على ملفات الاستقبال في المسافة بين اثنين من الملفات كما هو موضح بالرسم اعلاه ويتم اجراء الاقتران دون تدخل من الحقول الثانوية (حقل تيارات الدوامة) فهي غالبا ما تكون في موقع الصفر من المنطقة الانتقالية وفي الواقع يمكنك النظر الى ان هذه المنطقة حيث هيمنة تيارات الدوامة وبداية المجال البعيد.
ثالثا: منطقة الحقل البعيدة Remote Field Zone
هذه المنطقة هي التي يتم فيها الاقتران غير المباشر بين ملف الارسال exciter coil وبين ملفات الاستقبال receiver coil ويحدث الاقتران بطريقة غير مباشرة من خلال توليد التيارات الدوامية والمجال المغناطيسي الناتج عن هذه العملية. وفي هذه المرحلة تحدث درجة الحساسية في الكشف عن العيوب للقطر الداخلي والقطر الخارجي للانابيب.
كان هذا نهاية الجزء الاول من دليلك في الاختبار الكهرومغناطيسي Remote field testing ويتبع ان شاء الله في الجزء الثاني وسوف نتناول في العديد من مزايا هذا الاختبار بجانب المجسات والمعايير والمواصفات المستخدمة وبعض الاجهزة المستخدمة في اختبار RFT الذي هو جزء من الاختبارات غير الاتلافية NDT.
شكرا لمشاركة المعلومات: