DASAR TEORI ULTRASONIC TEST (materi kuliah UTR ) Tegas Sutondo
Tujuan Memberikan dasar teori teknik inspeksi menggunakan peralatan UT Problem Testing menggunakan UT Karakteristik gelombang suara Pembangkitan gelombang ultrasonik Probe ultrasonik Sistem peralatan / instrument ultrasonik Identifikasi Flaw / defect Prosedur Testing
Problem Testing Menggunakan UT Test Ketebalan (Thickness) Dinding Tangki Pipa& Tube
Problem Testing Menggunakan UT Identifikasi Cacat / Flaw Komponen, Tangki Pipa& Tube
Problem Testing Menggunakan UT Kualitas sambungan Las Komponen, kerangka Pipa& Tube d
Gelombang Suara Gelombang longitudinal Arah osilasi Arah rambatan Panjang gelombang
Gelombang Suara Gelombang transversal Arah osilasi Arah rambatan
Spektrum Gelombang Suara Range Frekuensi (Hz) Keterangan Contoh 0-20 Infrasound Gempa Bumi 20-20.000 Audible sound Musik, dsb > 20.000 Ultrasound Kelelawar, Crystal Quartz
Struktur Atom & Pengaruhnya Pada Kecepatan Perambatan Gelombang Suara gas cair padat Densitas rendah Gaya ikatnya lemah Densitas sedang Gaya ikatnya agak kuat Densitas tinggi Gaya ikat kuat Struktur kristalografi
Perambatan Gelombang Suara Gelombang longitudinal dapat merambat pada semua jenis materials. Gelombang transversal hanya dapat merambat pada benda padat Gelombang transversal bergerak dengan kecepatan yang lebih lambat. Kecepatan gelombang tergantung dari densitas and E-modulus dari material λ Kecepatan gelombang : C = = f λ T Udara 330 m/s Air Baja, Long Baja, Trans 1480 m/s 3250 m/s 5920 m/s
Bagaiana Prinsip Pembangkitan Gelombang Ultrasonik??
Pembangkitan Gelombang Ultrasonik Pada Probe Berdasarkan Sifat Piezoelectric Effect Kristal (Quartz) piezoelectric + Battery
Piezoelectric Effect + Setelah terhubung dengan battery, kristal menjadi lebih tebal, akibat terjadinya distorsi pada kisi kristal
Piezoelectric Effect + Bila polaritasnya berubah, maka efeknya terbalik, menjadi lebih tipis
Piezoelectric Effect Gelombang suara dengan frequensi f U(f) Bila perubahan polaritas tegangan dilakukan secara cepat menggunakan sumber tegangan bolak-balik (alternating voltage) maka akan dihasilkan getaran kristal dengan frequensi f
Piezoelectric Effect Pulsa singkat ( < 1 µs ) Bila sumber tegangan berupa pulsa tegangan singkat (short voltage pulse) maka akan dibangkitkan getaran dengan frequensi resonansi kristal f 0
Penerimaan Gelombang ultrasonic Sebaliknya, jika gelombang ultrasonic mengenai kristal piezoelectric, maka akan menyebabkan vibrasi pada kristal yang kemudian akan menghasilkan tegangan listrik pada permukaan kristal. Energi listrik Kristal Piezoelectric Gelombang Ultrasonic
Sifat Gelombang Pada Interface 2 Medium Medium 1 Medium 2 Incoming wave Transmitted wave Reflected wave Interface
Jenis Probe Ultrasonik (search Unit) & Aplikasinya
Jenis & Struktur komponen Probe Straight beam probe housing socket matchingelement dampingblock crystal workpiece Sound pulse protecting face (probe delay)
Prinsip Pendeteksian Cacat (Flaw) Stright beam probe Kedalaman flaw d = c t/2
Sinyal pantulan pada permukaan flaw tidak terdeteksi menggunakan stright beam probe karena bentuknya
Angle beam probe damping blocks housing socket perspex wedge (probe delay) crystal workpiece Sound pulse
Prinsip Pendeteksian Cacat (Flaw) Angle beam probe 10 20 30 40
TR-probe / dual crystal probe transmitter socket acoustical barrier receiver socket damping blocks crystal delay
Krautkramer NDT Ultrasonic Systems Dual element probe Remaining wall thickness measurement USM 22 Pipe Corrosion
Sistem Peralatan UT Sistem Display Sinyal Ultrasonik (Pulse Reflection)
Ultrasonic Instrument Sistem Penampil Sinyal Ultrasonic CRT / A-scan display 0 2 4 6 8 10
Sistem Penampil Sinyal Ultrasonic - Uh + 0 2 4 6 8 10
Sistem Penampil Sinyal Ultrasonic + - U h 0 2 4 6 8 10
Block diagram: Ultrasonic Instrument amplifier IP screen BE horizontal sweep clock probe pulser work piece
PRINSIP PENGUKURAN WAKTU TEMPUH GELOMBANG Dengan terukurnya waktu tempuh gelombang, maka Jarak / tebal reflektor segera dapat ditentukan dengan rumus: d = S/2 = c t / 2 s = sound path [mm] c = sound velocity [km/s] t = time of flight [m s)
PRINSIP PENGUKURAN WAKTU TEMPUH GELOMBANG Pulsa awal = start Gelombangmencapai pada dinding belakang pada skala 4 Pulsa kembali pada skala 8
Identifikasi Flaw / Defect
Medan Suara (sound field) N = panjang medan dekat Medan dekat Sumbu akustik (berkas pusat) Medan jauh γ = sudut divergensi
Jarak / Kedalaman Flaw & Besarnya Amplitudo Sinyal Pantulan IP R BE 0 2 4 6 8 10 IP R BE 0 2 4 6 8 10 IP RBE 0 2 4 6 8 10
Plate testing IP BE F plate delamination 0 2 4 6 8 10 IP = Initial pulse F = Flaw BE = Backwall echo
Flaw tidak terdeteksi menggunakan stright beam probe karena lokasinya crack
Teknik Tandem Untuk Bentuk Flaw Vertikal T a 1 5 10 15 5 10 15 R Dekat Permukaan
Teknik Tandem Untuk Bentuk Flaw Vertikal T a 2 5 10 15 5 10 15 R Di bagian tengah
Teknik Tandem Untuk Bentuk Flaw Vertikal T a 3 5 10 15 5 10 15 R Di bawah
IDENTIFIKASI LUASAN CACAT Posisi probe dengan tinggi pulsa berkurang 50 % Daerah cacat Posisi 50 %
Immersion testing 1 2 surface = sound entry water delay backwall flaw IP IE 1 IP IE 2 BE F BE 0 2 4 6 8 10 0 2 4 6 8 10
Prosedur Testing
Persiapan Testing Sebelum melakukan testing perlu diperhatikan hal sbb. Permukaan benda uji harus rata (uniform), bebas dari: Kotoran, Cekungan, las-lasan, dsb. Kalau perlu dilakukan penghalusan menggunakan sikat kawat, gerinda, dsb. Kerak, cat atau coating yang melekat dengan kuat dan rata tidak perlu dihilangkan (karakteristik akustiknya sama) Gunakan probe yang sesuai (ukuran diameter & frequensinya) dengan mempertimbangkan: Karakteristik akustik dari bahan yang di test Geometri dari bahan yang di test Ukuran minimum dan jenis reflektor yang akan dideteksi
Persiapan Testing Gunakan standard calibration block yang sesuai : Menggunakan bahan yang sama dengan test object Minimum 2 ketebalan yang berbeda & mencakup tebal normal dari test objek Stright beam probe Angel beam probe
Persiapan Testing 6.1.3 Gunakan Couplant yang sesuai: Couplant termasuk : Air, minyak, oli, cellulose gel, dsb. permukaan yg kasar memerlukan viskositas tinggi. Couplant yg digunakan untuk kalibrasi hrs = yg di inspeksi Pemberian couplant hrs memenuhi seluruh area bidang kontak.
Sekian dulu.. Selamat belajar.. Semoga Sukses!!