Dunia NDT: Pengujian Kontak Ultrasonic

Pengujian Kontak Ultrasonic

Pengujian transmisi langsung biasanya menggunakan “PITCH CATCH”

Bilamana teknik transmisi digunakan, indikasi CRT menurun bila energi suara lebih banyak ditangkap oleh diskontinuity.

Total pantulan energi suara dari reflektor akan mengakibatkan tidak ada energi yang akan diterima oleh receiver.

Transmisi langsung mempunyai kelebihan:

Near surface detection yang lebih baik. Defect yang posisinya 1/1000 inch dibawah permukaan dapat dideteksi secara efektif.
mampu menguji material yang lebih tebal (atenuasi lebih kecil)

Bagaimanapun juga teknik transmisi langsung tidak dapat melihat diskontinuiti. Teknik ini hanya memperlihatkan kehilangan energi suara

Jika pulsa yang diteruskan sama dengan pulsa yang diterima (relative sama tinggi) pada CRT. Dapat diperkirakan bahwa benda uji tersebut mulus dan tidak atenuasi yang nyata dalam material.

Pada kontak langsung memungkinkan menggunakan pancaran suara bilamana:

Tegak lurus terhadap benda uji
Merambt ke dalam benda uji pada suatu sudut.
merambat sepanjang permukaan benda uji
Merambat melalui material dari satu sisi ke sisi lainnya.

Penentuan penggunaan peralatan yang tepat tergantung kepada beberapa factor sebagai berikut.

Orientasi, ukuran dan bentuk diskontinuiti

kondisi permukaan dan bentuk benda uji

Struktur material (coarse/fine grained)

Biasanya lebih disukai pengujian dengan frekwensi rendah yang mana akan mencari ukuran diskontinuti minimum.

Tabel di bawah ini adalah rentangan frekwensi dan aplikasi pengujian yang biasanya digunakan.


Frequency Range	Test Applications
200 Khz – 1 Hhz	Casting: gray iron, nodular iron, and relatively coarse grained materials, suc as copper and stainless steels.
400 Khz – 5 Mhz	Casting: steel, aluminium, brass, and other materials with refined grain size.
200 Khz – 2.25 Mhz	Plastics and plastic-like materials, such as solid rocket propelllants and powder grains.
1 – 5 Mhz	Rolled products: metallic sheet, plate, bars, and billets.
2.25 – 10 Mhz	Drawn and extruded products: bars, tubes,and shapes.
1 – 10 Mhz	Forgings.
2.25 – 10 Mhz	Glass and ceramics.
1 – 2.25 Mhz	Welds.
1 – 10 Mhz	Maintenance inspection, especially fatique cracks.

Pengujian dengan frekwensi lebih rendah diperlukan untuk menguji material yang mempunyai struktur bagian dalam yang coarse grained, seperti casting.

Permukaan yang kasar atau pitting (korosi) juga akan memerlukan frekwensi lebih rendah untuk memberikan sensitifiti yang lebih baik.

Kadang – kadang memungkinkan mengamplas atau menggerinda permukaan benda uji untuk mendapatkan kontak transduser yang lebih baik.

Pengujian dengan frekwensi tinggi sering digunakan pada material fine grained karena frekwensi lebih rendah tidak akan mendeteksi diskontinuiti yang diinginkan.

Pada frekwensi yang lebih tinggi, panjang gelombangnya pendek yang berhubungan dengan grain size.

Pertimbangan:

1. frekwensi lebih tinggi akan menghasilkan sensitifiti tertinggi untuk pendeteksian defect kecil.

2. frekwensi lebih rendah akan memberikan kemampuan yang lebih dalam.

3. tranduser dengan diameter besar akan diperlukan untuk material yang lebih tebal.

4. pada setiap frekwensi, makin besar kristal, makin lurus pancaran.

5. untuk tranduser dengan diameter tertentu penyebaran pancaran makin kecil pada frekwensi lebih tinggi.

Jika ingin memeriksa bar yang panjang (panjangnya 8 kaki), tranduser manakah yang akan dipilih?

½” – 5 Mhz, ½” – 2.25 Mhz, 1” – 2.25 Mhz, 1” – 5 Mhz.

Sebelum melakukan ultrasonic testing, yakinkan instrument beroperasi sebagaimana mestinya, cek instrument pada standard sesuai dengan “operating manual”.

Sebelum melakukan pengujian, teknisi harus mempunyai gambaran dari jenis, orientasi, dan jumlah diskontinuiti yang akan dideteksi.

Jika permukaan belakang benda uji tidak pararel/sejajar dengan permukaan, akan mempengaruhi tampilan pada A-scan.

Sekalipun diskontinuiti dapat dideteksi, tidak akan ada pantulan back wall.

Pemilihan tranduser yang penting sekali dalam pengujian ultrasonic.

Seperti pada gambar dibawah ini, tranduser dengan plastic wedge diperlukan untuk mendeteksi benda uji pada suatu sudut.

Pulse length yang digunakan akan mempengaruhi kemampuan instrument untuk menemukan diskontinuiti dekat ke permukaan seperti pada gambar dibawah ini.

Pulsa lebih lama dapat menghalangi receiver selama periode transmisi dan mengaburkan pantulan dari diskontinuiti.

Transducer dapat terus bergetar di luar waktu energi diskontinuiti diterima.

Pada pemeriksaan kontak pancaran sudut, transducer ditempatkan di belakang wedge, biasanya Lucite, sehingga suara akan diteruskan ke dalam benda uji pada suatu sudut.

Seperti gambar di bawah ini, sudut datang dari pancaran suara pada permukaan ditentukan oleh sudut dari wedge.

Sebagaimana telah dijelaskan sebelumnya, sudut pancaran suara pada benda uji ditentukan oleh hubungan antara velocity pada benda uji dan velocity pada wedge.

Hubungan in dikenal dengan hukum Snellius (Snell’s Law)

Seperti terlihat pada gambar di bawah ini, bilamana sudut datang naik, pembiasan gelombang longitudinal akan naik sampi mencapai suatu titik dimana gelombang ini akan dipantulkan secara sempurna, dan akhirnya tetinggal hanya gelombang transversal.

Titik ini disebut “sudut datang kritis pertama”

Untuk menghasilkan pancaran suara pada suatu sudut perlu mengetahui tiga factor yang menentukan sudut wedge yang tepat:

Sudut yang diinginkan pada benda uji
Velocity longitudinal pada wedge
velocity pada benda uji (longitudinal atau transversal tergantung pada pancaran suara yang diinginkan)

Dalam pengujian pancaran sudut, sudut bias menjadi berkurang bilamana velocity dari suara pada wedge dan benda uji menjadi medndekati sama.

Hanya gelombang longitudinal yang akan dihasilkan pada wedge tetapi hal ini berkemungkinan akan menghasilkan gelombang longitudinal atau gelombang transversal pada benda uji.

Kedua metode ini dapat terjadi pada waktu yang bersamaan tergantung pada sudut wedge

Chart berikut ini memperlihatkan amplitudo dan sudut secara relative untuk gelombang longitudinal dan gelombang transversal pada steel untuk suatu sudut wedge pada Lucite.

Bilamana memilih suatu wedge disarankan untuk menghindari sudut yang menghasilkan gelombang longitudinal dn gelombang transversal pada waktu yang bersamaan dan pada intensitas yang sama.

Kehadiran kedua gelombang tersebut akan mempersulit interpretasi layar CRT yang menampilkan pantulan kedua gelombang tersebut.

Contoh:

1. asumsikan punya Lucite wedge dengan sudut 50⁰, mengacu ke table diatas, berapa sudut shear wave yang akan dihasilkan pada specimen?

2. problem apa yang akan terjadi bila menggunakan 50⁰ longitudinal wave?

(#1 = 65⁰) (#2 = shear wave juga ada)

Pada pemeriksaan pancaran sudut bilamana sudut wedge dinaikkan ke suatu titik yang menghasilkan gelombang transversal sama dengan 90⁰. Titik ini disebut titik kritis kedua”

Bagaimanapun juga, energi suara tetap parallel/sejajar terhadap interface dan dikenal sebagai” Gelombang permukaan “Rayleigh Wafe”

Seperti terlihat pada chart diatas, sudut wedge sebesar 63⁰ akan menghasilkan gelombang permukaan dari amplitudo terbesar pada steel.

Seperti terlihat pada gambar dibawah ini, gelombang atau permukaan hanya menembus sedalam satu dibawah permukaan dan mempunyai kemampuan untuk mengikuti lengkungan benda uji.

Setiap sudut yang tajam pada permukaan akan menyebabkan pantulan