آزمون جریان گردابی (Eddy Current Testing – ECT) یکی از روشهای مؤثر و پرکاربرد در بازرسی غیرمخرب تیوبهای مبدلهای حرارتی است که امکان ارزیابی تعداد زیادی از تیوبها را بدون نیاز به تخریب یا باز کردن آنها فراهم میکند. با این حال، اجرای موفقیتآمیز این آزمون در شرایط صنعتی همواره به شرایط فنی تجهیزات محدود نمیشود و عوامل محیطی و عملیاتی میتوانند تأثیر قابل توجهی بر کیفیت، سرعت و پایداری فرآیند بازرسی داشته باشند. بازرسی مورد بحث در این مقاله بر روی تیوبهای یک مبدل حرارتی در یکی از سایت های صنعتی واقع در جنوب کشور انجام شد. شرایط محیطی محل، بهویژه دمای بسیار بالای محیط، رطوبت و شرجی بودن هوای کارگاه، در کنار حجم قابل توجه بازرسی، طول زیاد تیوبها و فضای محدود پراب زنی این پروژه را به یک عملیات با چالشهای قابل توجه فنی و اجرایی تبدیل کرد.
مشخصات و حجم عملیات بازرسی: در این پروژه تعداد 2360 تیوب از جنس SA213 TP 304L مورد بازرسی قرار گرفت. مشخصات تیوبها شامل قطر خارجی 05/19 میلیمتر، قطر داخلی 75/15 میلیمتر، ضخامت اسمی 65/1 میلیمتر و طول تقریبی 8/18 متر بود. بنابراین بازرسی هر تیوب مستلزم عبور پراب در طول قابل توجهی از تیوب و ثبت و ارزیابی سیگنالهای حاصل بود. حجم بالای تیوبها به این معناست که عملیات بازرسی صرفاً یک فرآیند تکراری و مکانیکی نیست. در طول انجام آزمون، بازرس باید بهطور مستمر وضعیت تجهیزات، کیفیت سیگنال، حرکت مناسب پراب، شرایط کابل و ارتباط تجهیزات را کنترل کرده و در مواجهه با indications، نسبت به بررسی، تحلیل، آنالیز و تفسیر آنها اقدام نماید.
شرایط محیطی نخستین چالش اساسی:
یکی از مهمترین ویژگیهای این پروژه، انجام عملیات در شرایط اقلیمی بسیار گرم و نسبتا شرجی جنوب کشور بود. دمای محیط در محل انجام کار در حدود 50 تا 55 درجه سانتیگراد و رطوبت نسبی در روزهای مختلف بین 10 الی 55 درصد گزارش شد.
- تأثیر دمای بالا و رطوبت نسبی کم بر راندمان بازرس: در روزهایی که رطوبت نسبی پایین بود، ترکیب دمای بسیار بالا و هوای خشک، شرایط کاری سختی را برای نیروی انسانی ایجاد میکند. در چنین شرایطی، بدن انسان برای حفظ دمای طبیعی خود وابستگی زیادی به تبخیر عرق دارد، در حالی که فعالیت فیزیکی در محیط گرم باعث افزایش تولید حرارت داخلی بدن میشود. در نتیجه، فعالیتی که در شرایط عادی ممکن است از نظر فیزیکی ساده به نظر برسد، در محیطی با دمای بیش از 50 درجه سانتیگراد میتواند به سرعت موجب افزایش خستگی، کاهش توان تمرکز، افزایش نیاز به استراحت و کاهش تحمل کار مستمر شود. این مسئله در آزمون ECT اهمیت بیشتری دارد، زیرا کیفیت بازرسی به میزان قابل توجهی به تمرکز مداوم اپراتور و دقت در تفسیر سیگنالها وابسته است.
- تأثیر دمای بالا و رطوبت بالا بر راندمان بازرس: در شرایط دمای محیط بالا همراه با رطوبت نسبی بالا، ظرفیت بدن برای خنکشدن از طریق تبخیر عرق کاهش مییابد. در نتیجه، بار حرارتی وارد بر بدن افزایش پیدا کرده و بازرس سریعتر دچار خستگی، تعریق شدید، احساس گرما و ناراحتی فیزیکی میشود. این مسئله در بازرسی ECT اهمیت بیشتری دارد، زیرا بازرسی نیازمند تمرکز بصری و ذهنی مداوم، کنترل دقیق پراب، حفظ سرعت یکنواخت اسکن و تفسیر همزمان سیگنالهای دریافتی است. مهمترین اثرات عبارتاند از:
- کاهش تمرکز و توجه: گرما و استرس حرارتی میتواند توانایی بازرس برای حفظ توجه طولانیمدت را کاهش دهد.
- افزایش خستگی: فعالیت مداوم در محیط گرم و شرجی باعث خستگی سریعتر و نیاز به استراحتهای بیشتر میشود و در نتیجه زمان مفید بازرسی کاهش پیدا میکند.
- کاهش دقت در تفسیر سیگنال: خستگی ذهنی میتواند تشخیص indicationهای ضعیف یا تمایز آنها از noise را دشوارتر کند.
- کاهش ثبات عملکرد اپراتور: در ECT، حرکت یکنواخت پراب و حفظ شرایط اسکن اهمیت دارد. تعریق زیاد، خستگی و ناراحتی فیزیکی میتواند کنترل دستی پراب را دشوارتر کند.
- افزایش احتمال خطای انسانی: طولانیشدن زمان کار در شرایط نامطلوب میتواند احتمال خطا در ثبت دادهها، علامتگذاری تیوبها، تکرار اسکن یا تفسیر indications را افزایش دهد.
- کاهش سرعت بازرسی: بازرس ممکن است برای حفظ دقت مجبور شود سرعت اسکن را کاهش داده یا دفعات توقف و استراحت را افزایش دهد؛ بنابراین productivity کلی بازرسی کاهش مییابد.
- کاهش تحمل کار طولانی: ترکیب دمای بالا و RH بالا نسبت به گرمای خشک فشار بیشتری بر سیستم تنظیم دمای بدن وارد میکند، زیرا عرق به خوبی تبخیر نمیشود.
تأثیر گرما بر فرآیند بازرسی: بازرس ECT برخلاف بسیاری از فعالیتهای اداری، امکان انجام کار در محیط کاملاً کنترلشده را ندارد. بخش قابل توجهی از عملیات در مجاورت تجهیز و در محیط صنعتی انجام میشود و بازرس باید همزمان با شرایط محیطی نامطلوب، کابلها، پراب و تجهیزات اندازهگیری را مدیریت کند. دمای بسیار بالا همچنین شرایط کاری تجهیزات الکترونیکی و متعلقات آزمون را دشوارتر میکند. تجهیزات ECT برای عملکرد پایدار نیازمند رعایت محدودههای مشخص عملیاتی هستند و افزایش دمای محیط میتواند مدیریت حرارتی تجهیزات و جلوگیری از قرار گرفتن آنها در شرایط نامطلوب را به یک موضوع عملیاتی تبدیل کند. بنابراین در چنین پروژهای، کنترل دما و شرایط کاری تجهیزات، ایجاد وقفههای مناسب، جابهجایی تجهیزات و مدیریت زمان بازرسی بخشی از فرآیند واقعی اجرای آزمون محسوب میشود و نمیتوان آن را از زمان و شرایط کلی پروژه جدا کرد.
چالش دوم؛ حجم بالای داده و نیاز به تمرکز مستمر
یکی از تفاوتهای اساسی بازرسی ECT با یک فعالیت صرفاً مکانیکی، حجم اطلاعات تولیدشده و ضرورت تفسیر صحیح آنهاست. در پروژه حاضر، بازرسی 2360 تیوب منجر به ثبت تعداد قابل توجهی indications شد. بر اساس خروجی سیستم، 2117 تیوب معادل 89.7 درصد تیوبهای بازرسیشده دارای indication بودند و تنها 243 تیوب فاقد indication گزارش شدند. همچنین 319 تیوب در محدوده 80 تا 100 درصد و 150 تیوب در محدوده 50 تا 79 درصد عمق indication قرار گرفتند. این حجم از indications، اهمیت تفسیر صحیح دادهها را دوچندان میکند. جهت درک بهتر حجم داده های سیستم بازرسی این نکته لازم به تامل می باشد که دستگاه بازرسی جریان گردابی در هر میلیمتر تیوب سه نمونه برداشت می نمایند، با توجه به طول تیوب ها که 8/18متر می باشند تعداد نمونه برداری در هر تیوب به میزان 56400 نشانه و برای 2117 عدد تیوب دارای نشانه عیب، 800/398/119 نشانه شناسایی شد که می بایست در شرایط کاری فوق الذکر تحلیل، بررسی و تفسیر گردند. بازرس باید در طول ساعات کاری طولانی، در کنار شرایط محیطی دشوار، توانایی تشخیص سیگنالهای واقعی از نویز و سایر پاسخهای غیرمرتبط را حفظ کند. در واقع، خستگی اپراتور در چنین آزمونی صرفاً یک مسئله رفاهی نیست؛ بلکه میتواند مستقیماً با کیفیت تصمیمگیری فنی ارتباط داشته باشد. طول زیاد تیوبها و تکرار عملیات طول تقریبی 8/18 متری هر تیوب نیز یکی دیگر از عوامل مؤثر بر دشواری عملیات است. هنگامی که این طول در 2360 تیوب تکرار میشود، مجموع مسیر عبور پراب به مقدار بسیار قابل توجهی میرسد. هر تیوب باید بهصورت مستقل بررسی، داده آن ثبت و در صورت مشاهده indication، سیگنال مربوطه مورد ارزیابی قرار گیرد. بنابراین حجم واقعی عملیات را نمیتوان تنها بر اساس «تعداد تیوب» توصیف کرد؛ بلکه تعداد تیوب، طول هر تیوب، حجم دادهها و تعداد indicationها همگی در میزان واقعی پیچیدگی کار مؤثر هستند. اهمیت تجربه و مهارت بازرسECT از جمله روشهایی است که کیفیت نهایی آن تنها به دستگاه وابسته نیست. تنظیم صحیح تجهیزات، انتخاب و کنترل پراب، بررسی کیفیت سیگنال، تشخیص پاسخهای ناشی از هندسه، نویز، تغییرات خواص ماده و indicationهای واقعی و در نهایت طبقهبندی آنها نیازمند دانش فنی و تجربه عملی است. در شرایط محیطی عادی نیز این فرآیند نیازمند تمرکز بالاست؛ بنابراین هنگامی که همین فعالیت در دمای محیط بالاتر از 50 درجه سانتیگراد انجام میشود، حفظ سطح ثابت عملکرد برای یک دوره طولانی به چالش جدیتری تبدیل میشود.
چالشهای اجرایی ناشی از طول زیاد تیوبها و محدودیت دسترسی
یکی از چالشهای مهم این پروژه، طول زیاد تیوبهای مبدل بود. با توجه به طول تقریبی 8/18 متر هر تیوب، در حین انجام بازرسی امکان عبور کامل پراب از یک سمت در تمام تیوبها وجود نداشت و در برخی موارد، حرکت و کنترل پراب در طول تیوب با محدودیت مواجه میشد. از این رو، بهمنظور اطمینان از پوشش کامل طول تیوبها و دستیابی به دادههای قابل اعتماد، عملیات بازرسی از هر دو سمت مبدل انجام شد. این موضوع موجب شد عملیات پرابزنی به یک فرآیند چند مرحلهای تبدیل شود؛ بهگونهای که تیم بازرسی ناچار بود در دو سمت تجهیز مستقر شده و عملیات ورود، حرکت، کنترل و جمعآوری دادههای پراب را از هر دو طرف انجام دهد. در یکی از طرفین مبدل، وجود یک Cap موجب ایجاد محدودیت قابل توجه در فضای استقرار اپراتور و دسترسی به محل ورود پراب شده بود. این محدودیت، شرایط قرارگیری فرد پرابزن را بهشدت دشوار کرده و فضای کافی برای حرکت طبیعی، کنترل کابل و اعمال نیروی مناسب هنگام عبور و برگشت پراب را محدود میکرد. در نتیجه، عملیات در این سمت صرفاً به عبور دادن پراب از داخل تیوب محدود نبود، بلکه استقرار نامناسب و محدود اپراتور، فضای کاری کم، کنترل دشوار پراب و کابل و تکرار عملیات در تعداد زیادی تیوب همگی به عواملی تبدیل شدند که زمان و انرژی مورد نیاز برای بازرسی را بسیار افزایش میدادند. اهمیت این مسئله زمانی بیشتر میشود که چنین شرایطی همزمان با دمای محیط حدود 50 تا 55 درجه سانتیگراد وجود داشته باشد. در چنین وضعیتی، اپراتور مجبور است برای مدت طولانی در فضای محدود و در شرایط حرارتی شدید، فعالیتی را انجام دهد که مستلزم حرکت فیزیکی، کنترل دقیق پراب و حفظ تمرکز مستمر است. بنابراین، دشواری عملیات در این پروژه را نمیتوان صرفاً به شرایط آبوهوایی یا حجم بالای تیوبها نسبت داد؛ بلکه ترکیب شرایط محیطی نامساعد، طول زیاد تیوبها، ضرورت بازرسی از دو سمت، محدودیت دسترسی در یکی از طرفین مبدل و نیاز به کنترل دقیق پراب، مجموعهای از چالشهای همزمان را ایجاد کرده بود.
جمعبندی
بازرسی ECT تیوبهای این مبدل نمونهای از پروژههایی بود که اجرای موفقیتآمیز آن نیازمند تلفیق دانش فنی، تجربه عملی و توانایی مدیریت شرایط دشوار محیطی و اجرایی بود. در این پروژه 2360 تیوب با طول تقریبی 8/18 متر جمعا به میزان 368/44 متر (تقریبا 45 کیلومتر!) مورد بازرسی قرار گرفتند و با توجه به محدودیت حرکت پراب در طول زیاد تیوبها، عملیات از هر دو سمت مبدل با طول تقریبی 000/89 متر انجام شد. با درک بهتر میزان طول بازرسی شده کافی است به این نکته توجه گردد که این میزان معادل بیش از فاصله شهر تهران تا آبیک قزوین میباشد. وجود Cap در یکی از طرفین نیز فضای استقرار اپراتور را بهشدت محدود کرده و شرایط انجام عملیات پرابزنی را دشوارتر و زمانبرتر کرده بود. از سوی دیگر، انجام عملیات در دمای محیط حدود 50 تا 55 درجه سانتیگراد موجب شد چالشهای فیزیکی و حرارتی کار با محدودیتهای دسترسی و حجم بالای عملیات همزمان شوند. در چنین شرایطی، بازرسی هر تیوب مستلزم صرف زمان و انرژی قابل توجه برای استقرار، ورود و خروج پراب، کنترل کابل، حفظ کیفیت سیگنال و بررسی indicationها است. این موضوع در پروژه حاضر اهمیت بیشتری داشت، زیرا 2117 تیوب، معادل 89.7 درصد کل تیوبهای بازرسیشده، دارای indication گزارش شدند و تعداد قابل توجهی از آنها در محدودههای عمق بالای تخریب قرار داشتند. در مجموع، دمای بسیار بالای محیط، طول زیاد تیوبها، نیاز به بازرسی از دو طرف، محدودیت شدید فضای استقرار در یک سمت مبدل، حجم بالای تیوبها و ضرورت تفسیر دقیق تعداد زیادی indication، این پروژه را به عملیاتی با سطح قابل توجهی از دشواری فنی، فیزیکی و اجرایی تبدیل کرده بود. این تجربه نشان میدهد که در برنامهریزی و ارزیابی عملیات بازرسی غیرمخرب در صنایع فرایندی، علاوه بر نوع روش و تعداد نقاط مورد بازرسی، باید شرایط واقعی دسترسی، هندسه تجهیز، شرایط محیطی و الزامات اجرایی عملیات نیز بهعنوان عوامل مؤثر بر پیچیدگی و زمان انجام کار در نظر گرفته شوند.
نویسنده: سجاد منعم درآباد – بازرس جوش و NDT
