Kecacatan dalam besi keluli

Besi adalah merupakan bahan utama dalam pembinaan dan pembuatan. Besi yang mempunyai pelbagai kegunaan juga disebut dalam al-Quran dalam surah al-hadid ayat 25. Al-hadid bermakna besi, ada surah khusus untuk besi dalam al-Qur'an. Teknologi pembuatan besi memang sudah lama, tapi malangnya teknologi ini sekarang sudah tidak lagi dipelopori oleh orang Islam.

"25] Demi sesungguhnya! Kami telah mengutus Rasul-rasul Kami dengan membawa bukti-bukti dan mukjizat yang jelas nyata dan Kami telah menurunkan bersama-sama mereka Kitab Suci dan keterangan yang menjadi neraca keadilan, supaya manusia dapat menjalankan keadilan dan kami telah menciptakan besi dengan keadaannya mengandungi kekuatan yang handal serta berbagai faedah lagi bagi manusia. (Dijadikan besi dengan keadaan yang demikian, supaya manusia menggunakan faedah-faedah itu dalam kehidupan mereka sehari-hari) dan supaya ternyata pengetahuan Allah tentang orang yang (menggunakan kekuatan handalnya itu untuk) menegak dan mempertahankan agama Allah serta menolong Rasul-rasulNya, padahal balasan baiknya tidak kelihatan (kepadanya); sesungguhnya Allah Maha Kuat, lagi Maha Kuasa. (al-hadid)".

Dalam proses pembuatan besi/keluli, kita tidak dapat mengelakkan dari berlakunya ketakselanjaran atau ketaksempurnaan. Secara umum semua makhluk ciptaan Ilahi mempunyai ketakselanjaran. Manusia sendiri mempunyai ketaksempurnaan. Manusia yang paling sempurna hanyalah Nabi Muhammad saw.

Ketakselanjaran ditakrifkan sebagai suatu yang terputus atau terganggu dalam struktur bahan yang biasa. Ketakselanjaran dalam logam boleh jadi lubang, keporosan, retakan, bendasing atau apa-apa yang memutuskan keselanjaran. Ianya boelh berada di permukaan atau dalam logam tersebut. Ianya juga memberi kesan kepada kebergunaan sesuatu produk.

Jika ketakselanjaran tidak dapat diterima oleh kod, standad atau spesifikasi maka kita katakan kecacatan. NDT boleh menunjukkan petanda kehadiran ketakselanjaran.

3 kategori ketakselanjaran
Ketakselanjaran warisan – iaitu yang dijumpai dalam ingot.
Ketakselanjaran prosesan - umpamanya ketakselanjaran dari proses-proses tuangan, tempaan, gelekan, kimpalan, canaian, rawatan haba dan saduran.
Ketakselanjaran terhasil oleh perkhidmatan seperti retakan, kakisan, hakisan, kehausan, herotan dll.

Bilik Dedahan

Bilik dedahan radiografi ialah sebuah bilik yang boleh melindung pekerja dan orang awam dari menerima dos berlebihan (dos yang dibenarkan). Ia dilengkapi dengan tanda & lampu amaran dan dikawalselia oleh pekerja sinaran berlesen. Ia juga perlu terlebih dulu mendapat pengesahan LPTA sebelum boleh digunakan.


Bilik dedahan sinar X

• Perlu mempunyai ruang yang mencukupi untuk menempatkan mesin sinar X.
• Mempunyai kemudahan punca elektrik dan air.
• Jika paip, pembuluh atau kabel perlu melalui dinding bilik dedahan, laluannya perlu direka supaya tidak berlaku kebocroan sinaran.
• Mempunyai ruang di luar bilik yang berasingan untuk menempatkan panel kawalan.
• Dinding atau pintu perlu mempunyai ketebalan yang mencukupi dari bahan yang sesuai.
• Perlu mempunyai pintu yang dapat menjadi perisai yang mencukupi dan suis yang boleh menghalang operasi tiub sinar X melainkan jika pintu telah ditutup sepenuhnya.
• Pintu hendaklah juga boleh dibuka dari dalam.
• Suis untuk mematikan operasi mesin sinar X dari dalam bilik hendaklah juga disediakan. Ini perlu bagi kes orang terperangkap dalam bilik secara tidak sengaja
• Lampu kelipan atau penggera bunyi hendaklah digunakan bagi menunjukkan mesin sinar X sedang beroperasi.

Bilik Dedahan sinar gama

• Perisai bilik hendaklah mencukupi.
• Terdapat kemudahan untuk menyimpan punca bila tidak digunakan (storage pit) dan hendaklah berkunci.
• Terdapat kemudahan untuk memuat dan mengeluarkan punca (penukaran punca).
• Meter tinjau yang diperlukan untuk memeriksa paras dos sebelum memasuki bilik hendaklah disediakan.
• Lantai dan siling hendaklah dapat mengurangkan sinaran terserak.
• Pintu hendaklah boleh dibuka dari dalam dan luar.

Rekabentuk 'labyrinth' sesuai untuk bilik dedahan gama atau punca bertenaga tinggi. Rekabentuk ini boleh mengurangkan ketebalan pintu plambam yang diperlukan. Keamatan sinaran akan menyusut sehingga 0.1% bagi setiap pantulan.
Rekabentuk bumbung begini akan menyumbangkan banyak sinaran terserak.

Kawalan Dedahan Sinaran

Semua pekerja sinaran akan terdedah kepada risiko dedahan sinaran pengionan iaitu dedahan pekerjaan. Dalam kerja-kerja radiografi industri(RI), kawalan dedahan oleh sinar x dan gama adalah merupakan perkara asas dalam keselamatan sinaran. Konsep ALARA (as low as reasonably achievable) hendaklah dipakai agar kita mendapat dedahan minimum. Pekerja RI hanya terlibat dengan dedahan luaran. Tiga prinsip asas kawalan; masa, jarak dan perisai.

1) Masa - kurangkan. Dedahan = Kadar dos x masa.

2) Jarak - jauhkan. Kadar dos menurun secara gandadua dengan jarak iaitu mengikut Hukum gandadua songsang

3) Perisai - gunakan. Sinaran akan diserapkan apabila melalui perisai mengikut hukum eksponen. Perisai dari bahan berketumpatan tinggi adalah sangat berkesan.
Bekerja dalam bilik dedahan adalah yang paling selamat. Dinding bilik dedahan biasanya dibuat dari konkrit berketumpatan tinggi (2.35 g/cc). Manakala pintu pula diperbuat dari plumbum (12.4g/cc). Rekabentuk 'labyrinth' adalah yang paling ekonomik dan praktikal.
Jika kerja radiografi perlu dilakukan di lapangan, penggunaan kolimator (dibuat dari Plumbum atau Tungsten) adalah sangat-sangat digalakkan bagi punca radiaktif.

ISO 17020 bagi badan pemeriksa

Seperti ISO 9001, ISO 17025 dan lain-lain, ISO 17020 juga hampir sama dengan ISO 9001 dari aspek pengurusan kualiti dan ISO 17025 dari aspek teknikal. Bagaimanapun penekanan diberikan lebih kepada aspek berikut;
1-Skop - lebih kepada ujian fungsi dan bukan berbentuk analisis
2-Pentadbiran - liabiliti perlindungan insuran
3-Sistem kualiti - perlu melantik pengurus teknikal yang mengawal semua aspek teknikal.
4-Audit dalaman - perlu ada program audit di lapangan
5-Peralatan - mengenal pasti peralatan yang sesuai untuk pemeriksaan
6-Bebas, adil dan berwibawa

Badan pemeriksa NDT di Malaysia yang telah mendapat pengiktirafan ISO17020 ialah;

1. Lott Inspection Sdn. Bhd.
2. SGS (M) Sdn. Bhd
3. Nuclear Malaysia

Ultrasonic Goniometer

Background

• Popular in 1970’s and 1980’s
• Basic research to understand sound mode conversion in materials
• Modeling of experimentation

Principle

• Based on Snell's law

Methodology

• Technique used to study materials surface properties by propagating ultrasound at various angle of incidence.


• Parameter determined - sound velocity and Amplitude

Applications

• Rayleigh and Lamb wave studies
• Rayleigh used to study surface properties eg. Roughness, hardness, residual stress




• Lamb wave for thickness measurement.

References

1. Mohamad Pauzi Ismail, 1981, Ultrasonic Measurement of Stress Using Back Scattered Ultrasound, M.Sc. Dissertation
2. Ismail, M. P., Bloser, D.S., 1983, Ultrasonic Goniometer Measurement of the Properties of Maraging Steel Using Rayleigh Waves, Jurnal Sains Nuklear, Vol 1, No. 2
3. Bridge, B., Ismail, M. P., 1984, Monitoring of Stress by Ultrasonic Backscatter, NDT Communications, P 15, Vol.1, No.5
4. Mohamad Pauzi Ismail, Kamaruddin Mohd. Yusof & Abdul Nassir Ibrahim. 1996. Propagation of Rayleigh wave in concrete. British Journal of Non Destructive Testing INSIGHT, 38(5):338-340.
5. Mohamad Pauzi Ismail, Mat Rasol Awang, Mohd Noorul Ikhsan Ahmad, Amry Amin Abas and Mohd. Fajri Osman, Ultrasonic goniometry measurement of Aquilaria (gaharu) wood, National Physics Conference 2007, Terengganu, 26-28 December 2007.

Ketepatan Ultrasonik

Sebelum ini masyarakat NDT agak kecuh dengan komen DOSH yang mempersoalkan tentang kebolehpercayaan teknik ultrasonik (UTTM) dalam mengukur ketebalan bahan bagi memeriksa kakisan. Mereka mengatakan ada 'thickness grow'. Kali ini aku ingin bentangkan contoh data pengukuran yang aku perolehi dari tangki pemproses kimia bagi tujuan pembelajaran dan perbincangan. Data UTTM telah diambil sejak 2002. Paksi-y ialah ketebalan yan diukur dalam mm, manakala paksi-x ialah lokasi pengukurun. ABC yang pertama ialah bacaan pada 'head' dan ABC kedua ialah pada 'shell'. 0, 90, 180, 270 ialah kedudukan arah bacaan diambil, 0 ialah utara, 90 timur, 180 selatan dan 270 barat. Terdapat pengurangan ketebalan yang agak ketara pada 'head'. Contohnya bacaan 2004 ialah 22.5mm menurun hingga 20.5mm pada 2008,iaitu pengurangan 2mm dalam tempoh 4 tahun iaitu kadar hakisan 0.5mm setahun. Tangki ini dibuat dari keluli nikarat (stainless steel) yang mengikut rekabentuk tidak akan berlaku kakisan (0 mm corrosin allowance). Memang keluli nikarat tahan karat tetapi ia akan juga kalah dengan halogen (Klorin, florin,dsb). Jika bahan kimia tidak dikawal supaya larutannya bebas dari halogen spt klorin, maka kakisan boleh berlaku. Yang paling ditakuti ialah kakisan jenis setempat (pits) kerana pits ini selain berlubang seni ia juga boleh menjadi tempat permulaan kepada retakan yang sukar dikesan dengan mata kasar.

Berbalik semula kepada ketepatan ultrasonik dalam menentukan ketebalan. Dalam artikel sebelum ini aku menyebutkan ketepatan ialah antara 0.3mm hingga 0.8mm. Jadi jika kadar kakisan hanyalah 0.5mm setahun, perubahan kakisan tidak dapat dikesan dalam tempuh setahun. Dalam data di atas dapat dikesan 'thickness grow' sehingga 1mm, tetapi rata-rata thickness grow hanya 0.25mm, iaitu had ketepatan normal. Jika terdapat segelintir bacaan yang tidak menasabah iaitu ralat 1mm, ini mungkin kesilapan atau poin bacaan yang tidak betul.
Kita kena mentafsir data secara menyeluruh bukan hanya tertumpu pada kes-kes terpencil.
Rujukan

1. J.C. Drury, Corrosion monitoring and thickness measurement – what are we doing wrong?” INSIGHT Vol. 39, No. 1 January 1997
2. Guidance Document for Estimation of Measurement Uncertainty in Non-Destructive Testing, 2004, Guidance Note: NDT001, Singapore Accreditation Council Singapore Laboratory Accreditation Scheme (SAC-SINGLAS).

Radiography (RT) level 2 (14-25 Jul 08)

Minggu ni pula ada kursus Radiografi industri. Aku kena mengajar
1-pengenalan radiografi
2-teknologi bahan dan kimpalan
3-teknik-teknik radiografi.

Principle of RT

• based on differential absorption of penetrating medium
• 3 basic elements for radiography; source of radiation, object to be inspected, radiographic film. After exposure, film is processed to produce image.
• digital imaging plate is now replacing X-ray film.

Applications

• inspect metal and non metal: welds castings forging mechanical assemblies electronic components concrete, etc.
• detect surface and internal defects.

Advantages

• can be used for most materials
• permanent visual image record
• disclose fabrication errors - provide information for correction
• reveal structural discontinuities and assembly errors.

Limitations

• High capital cost
• require electrical supply (for X-ray machine)
• safety hazard to personnel
• not sensitive to laminar type discontinuity
• require accessibility from both sides (film side and source side).

Commonly used RT source

• Selenium, Se-75 Gamma energy = 66-401keV, Half life= 120 days, Output = 0.203R/h.Ci.m. Steel thickness 4~28mm.
• Iridium, Ir-192 Gamma energy = 206-612 keV, Half life= 74 days, Output = 0.48R/h.Ci.m. Steel thickness 12~60mm.
• Cobalt, Co-60 Gamma energy = 1173-1333 keV, Half life= 5.3 years, Output =1.30R/h.Ci.m. Steel thickness 50~200mm.

Teknik Radiografi
Pemeriksaan kimpalan paip

• Double wall double image (DWDI) - untuk diameter paip kurang dari 90mm.
• Double wall single image (DWSI) - untuk diameter paip > 90mm
• Single wall single image (SWSI) - untuk diameter paip > 90mm termasuklah juga panoramik

Diagnostic film length (DFL)

Length that meets requirement for radiographic density and sensitivity

• Plate or seam welds – 2/5 SFD
• SWSI/DWSI – minimum 3 shots
• DWDI – minimum 2 shots

Sebagai contoh bagi DWSI, DFL boleh dikira melalui kaedah gometri berikut;
Sudut 'theta' biasanya ditentukan oleh standard. Contohnya dalam standard German (DIN) sudut ini ialah 19 (kritikal) dan 25 (normal). Standard Jepun pula menghendaki sudut ini tidak lebih dari 15 jika kita ingin mengesan retakan melintang dalam kimpalan. Formula berikut boleh diterbitkan melalui susunan gometri di atas;

Contoh perkiraan;
Daripada nilai 'alfa' ini jumlah 'shot' yang diperlukan untuk meradiograf paip yang berdiameter 220mm dan tebal 12mm dengan kaedah DWSI ialah sebanyak 4 shot.