Dalam pengujian non destruktif atau non destructive test (NDT), ultrasonic testing adalah jenis pengujian yang mengandalkan getaran ultrasonik untuk pengukuran. Karena dikategorikan ke NDT, ultrasonic test pun tak akan menimbulkan kerusakan atau kerugian fatal.
Namun, sebelum terjun membahas lebih detail tentang ultrasonic testing, mari kita kenali dulu NDT dan jenis-jenis yang bernaung di bawahnya.
Non destructive test dan jenis-jenisnya
Non destructive test secara garis besar adalah metode pengujian dan analisis yang dipraktikan industri. Tujuannya adalah mengevaluasi sifat sebuah material, struktur, komponen, beserta sistem. Hasilnya akan membantu Anda menemukan perbedaan karakteristik atau risiko kecacatan beserta diskontinuitas tanpa menimbulkan kerusakan pada bagian asli.
NDT mempunyai istilah lain seperti pemeriksaan non destruktif (NDE), inspeksi non destruktif (NDI), dan evaluasi non destruktif (NDE). Sementara jenis-jenisnya mencakup:
- Pengujian emisi akustik (AE). Pengujian ini mengandalkan deteksi dari sinyal ultrasonik yang dipancarkan retakan aktif di bawah beban. Sensor yang tersebar di permukaan struktur lantas akan mendeteksi AE dari plastisitas di area yang tertekan, bahkan sebelum retakan terbentuk;
- Pengujian elektromagnetik (ET). Pengujian ini memakai medan magnet atau arus listrik yang diinjeksikan lewat bagian konduktif. Terdapat tiga jenis ET yang bisa dipakai: pengujian arus eddy, pengukuran medan arus bolak-balik, serta pengujian jarak jauh;
- Pengujian ultrasonik (UT). Ultrasonic testing adalah pengujian yang memakai transmisi suara berfrekuensi tinggi ke dalam materi untuk menghasilkan interaksi terhadap fitur materi. Ada tiga jenis tes yang dipakai: pulse echo, through transmission, serta time of flight diffraction;
- Ground penetrating radar (GPR). Pengajuan ini masuk ke dalam NTD geofisika yang mampu mengirimkan gelombang sinyal lewat struktur bawah permukaan atau permukaan material. Gelombang biasanya dipantulkan untuk bertemu objek dengan sifat elektromagnetik berbeda;
- Metode pengujian laser (LM). Pengujian ini terdiri atas tiga jenis, antara lain pengujian holografik yang mendeteksi perubahan permukaan dengan laser, profilometry laser dengan sumber cahaya laser berkecepatan tinggi, dan laser shearography untuk membuat gambar;
- Pengujian kebocoran (LT). Jenis metode NDT ini dibagi lagi menjadi empat tipe. Antara lain pengujian kebocoran gelembung, pengujian perubahan tekanan, pengujian dioda halogen, dan pengujian spektrometer;
- Vibration analysis (VA). Pengujian ini memanfaatkan sensor untuk melakukan pengukuran tanda getaran dari mesin yang berputar untuk mengetahui kondisi peralatan. Displacement sensor, akselerometer, dan velocity sensor adalah jenis sensor yang digunakan;
- Pengujian inframerah (IRT). Pengujian yang dikenal juga dengan pengujian thermal ini memakai sensor untuk menentukan panjang gelombang cahaya inframerah yang dipancarkan permukaan sebuah benda, sehingga kondisinya dapat dinilai.
Definisi dan cara kerja ultrasonic testing
Seperti yang disinggung, ultrasonic testing adalah metode NDT yang mengandalkan suara dengan frekuensi tinggi alias getaran ultrasonik untuk memperoleh hasil pengukuran tertentu. Umumnya, besar frekuensi gelombang ultrasonik yang digunakan adalah di atas 20 kHz.
Praktek ultrasonic testing didasarkan pada penangkapan gelombang yang dipantulkan (pulse echo) maupun gelombang yang ditransmisikan. Masing-masing penangkapan gelombang lantas digunakan dalam aplikasi tertentu meski sifatnya masih umum. Namun, pulse echo dinilai lebih bermanfaat dan efektif karena hanya memerlukan akses pada satu sisi ke objek yang tengah diperiksa.
Kemudian, teknik ultrasonic testing yang memakai pulse echo terdiri atas sejumlah unit fungsional. Antara lain pulsar penerima transduser beserta perangkat layer. Pulsar adalah perangkat elektronik yang berperan sebagai penerima dan menghasilkan electric pulse bertegangan tinggi. Menggerakkan pulsar lantas akan mendorong tranduser menghasilkan energi ultrasonik berfrekuensi tinggi.
Selanjutnya, energi suara disebarkan lewat material yang diujikan dalam bentuk gelombang. Apabila diskontinuitas terjadi, misalnya muncul retakan pada jalur gelombang, maka sebagian energi akan dipantulkan kembali dari permukaan cacat. Transduser lantas akan mengubah sinyal gelombang yang dipantulkan jadi sinyal listrik untuk kemudian ditampilkan di layar.
Untuk mengetahui kecepatan gelombang, waktu perjalanan dapat dikaitkan secara langsung dengan jarak yang ditempuh sinyal. Sinyal lantas akan menyajikan berbagai informasi penting seperti lokasi dari reflektor, ukuran, orientasi, hingga fitur lain yang diperoleh.
Dinilai dari cara kerjanya, tak dipungkiri bila ultrasonic testing adalah metode yang cukup kompleks. Maka wajar saja bila ultrasonic testing digunakan dalam pengukuran produk logam maupun non logam seperti benda cor, benda tempa, sambungan las, plastik, keramik, hingga komposit.
Metode dan jenis instrumen ultrasonic testing
Dari penjelasan singkat di atas, kita bisa menangkap bahwa ultrasonic testing mengandalkan kuantifikasi pulse echo atau gelombang pantul. Untuk membantu pengujian ini, ada dua metode yang bisa Anda pilih, antara lain contact testing dan immersion testing.
- Contact testing. Metode pengujian ini, probe bakal langsung ditempelkan pada material yang tengah diuji. Adapun perantara yang dipakai bernama couplant. Sementara probe adalah kabel penghubung yang diberikan penjepit di bagian ujung;
- Immersion testing. Sementara metode ultrasonic testing ini probe dan material yang diuji tak saling bersentuhan. Akan tetapi, masih ada perantara yang digunakan, salah satunya air.
Kemudian, ada dua jenis instrumen yang diaplikasikan untuk mempraktikan ultrasonic testing, yakni wall thickness dan flow detector.
- Wall thickness. Jenis instrumen ini umumnya digunakan dalam pengukuran ketebalan material yang akan Anda uji. Wall thickness dapat menampilkan data-data dalam format digital, termasuk angka ketebalan material yang sedang diukur;
- Flow detector. Berbeda dari wall thickness, jenis instrumen ini diaplikasikan untuk mendeteksi cacat pada material yang diuji. Beberapa cacat yang dapat ditemukan flow detector mencakup incomplete penetration, crack, slag, porosity, dan incomplete fusion.
Ultrasonic testing adalah pengujian yang semakin digemari karena berbagai keunggulan, termasuk kemampuan mendeteksi cacat lewat metode dan instrumen yang disebutkan di atas. Hal ini tak bisa dilakukan pengujian lain seperti penetrant test, radiography test, dan magnetic test.
Jenis dan arti pulse pada ultrasonic testing
Selain cara kerja, ada jenis dan arti pulse yang wajib diketahui orang-orang yang memilih ultrasonic testing. Secara umum, pengujian ini akan menyorotkan gelombang ultrasonik ke permukaan bidang uji secara garis lurus dan memakai kecepatan konstan. Gelombang dipantulkan lagi ke permukaan maupun cacat pada material.
Hasil yang ditangkap gelombang berupa pulse lantas ditampilkan pada layar monitor. Dari sini, Anda dapat mendeteksi ketebalan material hingga cacat yang muncul. Adapun jenis pulse yang diperlihatkan pada layar monitor mencakup:
- Initial pulse. Jenis pulse yang biasanya muncul di awal tampilan pengukuran dan terbaca di layar monitor;
- Defect pulse. Jenis pulse yang muncul sebagai indikator kecacatan pada material pengujian;
- Backwall pulse. Jenis pulse yang bakal menyatakan ketebalan pada material pengujian;
- Noise pulse. Jenis pulse yang terdiri atas kumpulan noise pulse yang muncul pada material pengujian.
Bagi Anda yang baru melakukan pengujian, ultrasonic testing adalah metode yang mungkin terasa menyulitkan di awal. Salah satu kesulitan yang kerap dikeluhkan adalah tak bisa membedakan backwall pulse, deficit pulse, dan noise pulse. Untuk itu, penting bagi Anda untuk mempelajari karakter pulsa yang muncul pada tampilan layar monitor.
Sebagai contoh, untuk mengetahui backwall pulse, Anda dapat menambahkan panjang range yang terdapat pada set up. Jika sinyal muncul dalam kelipatan angka secara teratur pada layar ultrasonic testing, misalnya 6, 12, 18, 24, berarti sinyal tersebut bisa dikategorikan sebagai backwall pulse.
Sementara untuk membedakan defect pulse dan noise pulse, cara yang umum digunakan adalah mengatur nilai reject yang tercantum pada alat ultrasonic testing. Kalau Anda menaikkan reject pada ultrasonic testing device dan sinyal yang muncul menghilang, bisa dipastikan sinyal tadi adalah noise pulse. Sementara kalau sinyal tetap muncul pada layar monitor, berarti sinyal adalah defect pulse.
Kelebihan dan kekurangan ultrasonic testing
Setelah menyimak cara kerja dan metode, Anda mungkin bertanya-tanya apakah metode ini punya kelebihan dan kekurangan? Kedua hal tersebut perlu diketahui, sebab membantu Anda mempraktekkan pengujian. Kelebihan bisa dimanfaatkan untuk mengoptimalkan kegunaan, sementara kekurangan dapat mempersiapkan Anda untuk mengantisipasi resiko atau kendala saat menguji material.
Kegunaan ultrasonic testing memang beragam, dari pengelasan logam, mengukur ketebalan material, menganalisis karakteristik material, hingga mengevaluasi pengujian. Ultrasonic testing adalah pengujian yang membutuhkan fokus tinggi dan penguasaan teknik yang bagus, sehingga menilai kelebihan dan kekurangan diharapkan dapat membantu praktiknya.
Adapun kelebihan-kelebihan ultrasonic testing mencakup:
- Memudahkan pemeriksaan dari satu sisi dan memberikan hasil yang lebih akurat;
- Mendeteksi hingga menentukan posisi dan ukuran internal diskontinuitas yang terdapat pada material-material logam maupun non logam;
- Melakukan pengujian dengan peralatan yang mudah dioperasikan dan dibawa ke mana pun (portable);
- Merupakan jenis pengujian yang memiliki risiko radiasi rendah, sehingga tak membahayakan pihak-pihak yang terlibat;
- Mampu diaplikasikan untuk memeriksa benda atau material yang panjang dan tebal;
- Mempunyai fitur scanning dengan tingkat kecepatan tinggi.
Ultrasonic testing adalah metode yang tak lepas dari sejumlah risiko, termasuk kekurangan yang harus Anda antisipasi seperti:
- Membutuhkan operator yang sudah terlatih dan terampil mengingat beberapa alat harus dijalankan dengan konsentrasi penuh dan kehati-hatian;
- Pendeteksian tak dapat dilakukan akibat diskontinuitas yang terjadi material yang posisinya sejajar dengan gelombang suara;
- Memerlukan couplant pada material yang berbentuk cairan. Couplant berfungsi sebagai media transmisi yang berasal dari energi ultrasonik yang diperoleh dari pengujian spesimen maupun uji material;
- Terdapat risiko indikasi yang tak relevan akibat bentuk komponen yang kurang sesuai, cacat yang membentuk sudut tertentu, hingga adanya pantulan;
- Belum bisa diaplikasikan pada pengujian material dengan ketebalan kurang dari 5 mm, terutama karena ultrasonic testing adalah metode yang bisa dilakukan pada dead zone. Dead zone adalah daerah yang terlihat di sekitar pulse awal. Selain itu, daerah tersebut mempunyai banyak gelombang yang dipengaruhi getaran-getaran yang masuk ke dalam benda. Akibatnya, akan muncul diskontinuitas yang tak bisa probe deteksi;
- Pengujian bisa terhambat atau malah terhenti apabila ditemukan material atau benda dengan permukaan kasar, tak beraturan, memiliki ukuran kecil dan tipis, serta tak punya homogen;
- Diskontinuitas yang sangat dekat dengan permukaan material akan menyulitkan pendeteksian oleh NDT ultrasonic testing.
Bidang-bidang yang memakai ultrasonic testing
Minimnya risiko yang ditimbulkan ultrasonic testing dianggap menguntungkan sejumlah bidang. Pasalnya, dengan pengujian ini, mereka tak perlu mencemaskan kerugian yang harus diatasi maupun perubahan tertentu yang mengganggu kegiatan operasional.
Ada tiga bidang yang merasa terbantu dengan adanya ultrasonic testing, yaitu:
- Otomotif
Sebuah alat bernama reflektoskop digunakan sejumlah industri, salah satunya otomotif, untuk mendeteksi cacat dalam besi tuang. Cacat yang terdapat pada velg kendaraan memanfaatkan alat ini dengan kemampuan gelombang ultrasonik. Dengan begitu, material utama yang membentuk velg tak akan berubah dan cacat bisa segera ditangani.
Kemudian, gelombang ultrasonik juga dimanfaatkan untuk mempercepat sejumlah reaksi kimia. Tak hanya itu, gelombang tersebut dipakai untuk menggugurkan ikatan antara partikel kotoran dengan bahan kain sekaligus menggetarkan debu yang melekat di permukaan sampai lepas.
- Medis
Pemakaian alat ultrasonic testing sangat umum dipakai di dunia medis. Gelombang ultrasonik bisa membantu pengamatan cacat yang dialami jaringan hidup. Pasalnya, gelombang ini dapat menangkap dan membedakan sifat reflektif jaringan normal dengan yang abnormal.
Penggunaan gelombang ultrasonik pun ditemukan dalam deteksi penyakit-penyakit berbahaya yang menyerang dada atau payudara, hati, otak, dan organ tubuh lainnya. Salah satu contoh pemakaian lain yang pasti sering Anda dengar adalah USG untuk ibu hamil. Seperti yang disinggung, ultrasonic testing adalah metode yang mengandalkan gelombang ultrasonik, elemen utama yang juga terdapat dalam peralatan USG.
Memanfaatkan keunggulan gelombang ultrasonik, USG mempunyai gelombang suara dengan tingkat frekuensi tinggi, yakni dari 250 kHz hingga 2.000 kHz. Hasil pemeriksaan pun akan diperlihatkan di layar monitor bahkan bisa dicetak untuk diberikan kepada ibu hamil.
Dalam sejarahnya, pemakaian teknologi transduser digital yang memungkinkan sinyal gelombang ultrasonik untuk menampilkan gambar jaringan tubuh baru muncul pada dekade 1990-an. Seiring majunya teknologi, kini sudah ada USG 4D yang dapat memperlihatkan hasil pemindaian lebih nyata.
- Kelautan
Bidang lain yang mengandalkan gelombang ultrasonik adalah kelautan atau maritim. Sinyal yang dikirimkan ke kedalaman laut adalah sonar atau sound navigation ranging. Sonar adalah sistem yang memanfaatkan helombang suara bawah air yang kemudian dipancarkan, lalu dipantulkan untuk mendeteksi sekaligus menetapkan posisi objek atau mengukur jarak bawah laut.
Sejauh ini, sonar sudah dipakai untuk berbagai kepentingan seperti mendeteksi lokasi ranjau, kapal selam, hingga kedalaman. Kemudian, kegiatan seperti komunikasi di bawah laut, keselamatan penyelam, dan penangkapan ikan komersial pun kerap memakai peran sonar dalam pelaksanaannya.
Demikian penjelasan lengkap seputar ultrasonic testing, dari pengertian, metode, kelebihan dan kekurangan, hingga bidang yang memanfaatkannya. Ultrasonic testing adalah pengujian menantang sekaligus sarat akan benefit. Dengan mempelajarinya, Anda diharapkan mampu memenuhi ekspektasi yang ditargetkan dan memakainya untuk kepentingan masyarakat luas.
