ضرروت بازرسی جوش
در ماده یا قطعه در حین ساخت، انواع نقص‌ها با اندازه‌های متفاوت ممکن است به وجود آید که ماهیت و اندازه دقیق این نقص، کارکرد آنی قطعه را تحت تاثیر قرار می‌دهد. عیوب دیگری مانند ترک‌های ناشی از خستگی یا خوردگی در حین کار با ماده نیز ممکن است به وجود آید. بنابراین برای آشکارسازی نقص‌های در مرحله ساخت و همچنین برای آشکارسازی و مشاهده آهنگ رشد آنها در حین عمر کاری هر قطعه یا مجموعه، باید وسایل قابل اعتمادی در اختیار داشت.
تست‌های مخرب (DT)
در این نوع تست آزمایش‌های مختلف بر روی نمونه‌های استاندارد تهیه شده از قطعات مورد آزمون انجام می‌شود و پس از انجام تست نمونه از بین می‌رود.
معایب این روش
- پرهزینه بودن
- ارائه اطلاعات فقط مربوط به نمونه‌ها
تست‌های غیر مخرب (NDT)
تست یا بازرسی غیر مخرب به روش‌هایی از بازرسی اطلاق می‌شود که در آنها کارایی یک قطعه بدون تغییر یا از بین رفتن آن قطعه، مورد بررسی قرار می‌گیرد.
تفاوت‌های DT و NDT
- در روش‌های DT پس از اعمال آزمایش قطعه کارایی خود را از دست می‌دهد.
- در روش‌های DT نمی‌توان تمام محصولات را تحت آزمایش قرار داد و باید به صورت تصادفی تعدادی از نمونه‌ها تحت آزمایش قرار داد.
- در روش‌های DT نیاز به تهیه نمونه استاندارد وجود دارد که برای آزمایش‌های مختلف متفاوت است.
- آزمایش‌های DT و NDT در عرض یکدیگر قرار ندارند و انجام یک تست باعث بی‌نیازی از تست دیگر نمی‌شود.
- تست‌های غیر مخرب NDT روش‌های غیر تهاجمی در تشخیص درستی از اجزای یک ماده یا ساختار یا اندازه‌گیری برخی کیمیت‌های تجسمی از یک شی است. در مقایسه با تست‌های مخرب، NDT روش تشخیص بدون وارد کردن آسیب، تنش یا خرابی‌های در آزمایش شی است. معمولاً در آزمایش خراب کردن یک جسم هزینه زیادی صرف می‌شود و همچنین در عین حال در بسیاری اوضاع نامناسب است.
- NDT، نقش مهمی در تضمین هزینه موثر عمیلات ایمنی و قابلیت اطمینان از کارخانه با استفاده از نتیجه گیری در انجمن است. NDT در اندازه‌های بزرگ از فضاهای صنعتی قابل استفاده است و در تقریباً هر مرحله در تولید یا سیکل عمر بسیاری از اجزا مورد استفاده است. کاربرد اصلی آن در جو زمین، تولید نیروی قوی، قطعات خودرو، راه آهن، پتروشیمی و بازارهای خط لوله است. NDT بیشترین استفاده کاربری را در جوشکاری دارد.
- NDT اصلی فقط برای ایمنی عملی است. علت این است که امروزه هزینه‌های زیادی را برای حفظ شیوه‌هایی که در آن از کیفیت فرایند جوشکاری اطمینان حاصل می‌شود قبول کرده اند. هر روش NDT دارای مجموعه‌ای از فواید و ضررها است و از این رو برخی از آنها بهتر از دیگری برای یک کاربرد خاص هستند. توسط استفاده از عیب دار کردن مصنوعی ابتدا حساسیت یک آزمایش سیستم را مشخص می‌کنند. اگر حساسیت آن کم باشد آزمایش شی دارای ضعف است و مورد تایید همیشگی نیست. اگر که همچنین حساسیت آن بالا باشد، اجزایی با عیوب کوچک رد شده‌اند که آنها تمایل دارند باشند، اگر در قابلیت استفاده مجدد اجزا اهمیت داشته باشند، با روش‌های آماری این ممکن است که از یک میدان مشکوک چشم پوشی کرد.
کاربردها و محدودیت‌های تست غیر مخرب NDT
روش مایع نافذ (Liquid penetrant)
با مایع نافذ از قدیمی‌ترین، اقتصادی‌ترین و ساده‌ترین روش کشف عیوب سطحی غیر قابل تشخیص با چشم غیر مسطح است. اساس این روش آزمایش مبتنی بر قابلیت نفوذ بعضی از مایعات با استفاده از خاصیت موئینگی به داخل حفره‌ها و ترک‌های خیلی نازک استوار است. بنابراین برای آشکارسازی نقشه‌ایی که سبب شکستن سطح کار شده‌اند به کار می‌رود. این مایعات کشش سطحی و قابلیت تر کنندگی خوب نسبت به ماده آزمایش شونده دارند و قادرند روی سطح این مواد، قشر نازکی تشکیل دهند.
روش بازرسی با مواد نفوذ کننده شش مرحله اساسی دارد و شامل موارد زیر است.
- آماده سازی سطح
- کاربرد مواد نفوذ کننده و اعمال زمان برای نفوذ
- بردشات مواد نافذ اضافی
- کاربرد مواد ظهور و اعمال زمان برای ظهور
- مشاهده و بازرسی
- تمیز کاری نهایی
انواع روش‌های مایع نافذ
فرایند بازرسی با مایع نفوذ کننده نسبتاً ساده است زیرا شامل هیچ نوع سیستم الکترونیکی نیست. و تجهیزات مورد نیاز ارزانتر از دیگر تجهیزات سیستم‌های آزمون‌های غیر مخرب است. معمولاً اجرای روش‌ها و استانداردهای بازرسی برای قطعات تولیدی خاص ساده تر از روش‌های پیچیده‌تر دیگر است. این روش برای بازرسی همه نوع مواد به جز مواد متخلخل به کار می‌رود. و در پاره‌ای موارد حساسیت آن بیش از بازرسی به وسیله ذرات مغناطیسی است. بازرسی با مواد نفوذ کننده در مواقع برای همه قطعات با هر اندازه و شکلی مناسب است. و برای کنترل کیفی تولیدات نیمه تمام و تمام شده و همچنین بازرسی مستمر قطعات در حین کار به کار می‌رود. این مورد را ممکن است در محل انجام داد. و بدین ترتیب از پیاده کردن قطعات مجموعه‌های پیچیده بزرگ جلوگیری کرد. و یا برای مثلاً بازرسی قطعات خارج از دید در حین تعمیرات اساسی هواپیما به کار برد.
در عمل مواد نفوذ کننده را به وسیله یکی از روش‌های متداول بر روی سطح قطعه به کار می‌برند. روش برگزیده به اندازه، شکل و تعداد قطعات مورد بازرسی بستگی دارد.
معمولاً برای بازرسی چندین قطعه نسبتاً کوچک بهتر است از روش فرو بردن کامل به درون مخزن حاوی مایع نفوذ کننده استفاده شود. قطعات را باید بیش از غوطه وری کاملاً خشک کرد. زیرا آب یا حلال‌های تمیز کننده به جا مانده با آلوده شدن به ماده نفوذ کننده از نفوذ آن جلوگیری می‌کنند. در حین غوطه وری قطعه، باید دقت شود که حباب‌های هوا ایجاد نشوند و تمام سطوح بازرسی کاملاً خیس شوند. معمولاً قطعات را به مدت معینی در مایع فرو می‌برند و سپس بیرون می‌آورند. در خلال این مرحله باید دقت شود که مایع نفوذ کننده از تمام منافذ خارج شده باشد. قطعاتی را که آثار ماده نفوذ کننده بر روی سطحشان وجود دارد پس از خشک کردن باید دوباره غوطه ور ساخت.
معمولاً از شیوه سیلابی برای بررسی سطوح بزرگ قطعات ساده استفاده می‌شود. معمولاً ماده نفوذ کننده را با فشار پایینی که موجب ذره ای شدن سیال نمی‌شود بر روی سطح است. باید مطمئن شد که ماده نفوذ کننده تمام سطح مورد بررسی پوشانده و سطح در تمام مدت نفوذ مرطوب باشد.
کاربردهای مایع نافذ
- در موارد پر منفذ استفاده می‌شود.
- میتواند در جوشکاری، لوله سازی، جوشکاری، برنج، ریخته گری، ورق کاری، فورچ و قسمت‌های آلومینیومی پره‌های توربین و دیسک و چرخ دنده‌ها کاربرد داشته باشد.
محدودیت‌های مایع نافذ
- نیاز به درستی به تست سطح دارد.
- بیشتر سطوح شکننده را معیوب می‌سازد.
- برای تست سطح امکان دارد نیاز به پیش پاک سازی و تمیز کردن آلودگی‌ها داشته باشیم.
- خطر بخار شدن وجود دارد.
- عیوب کم عمق و خیلی سفت به سختی پیدا میشوند.
- عمق درزها (عیوب) نشان داده نمی‌شود.
ذرات آهن ربایی (Magnetic particle)
آزمون ذرات مغناطیسی یکی از روش‌های آزمون‌های غیر مخرب برای تشخیص عیوب قطعات آهنی است. در این روش ذرات آهن بر روی ماده‌ای با خاصیت آهنی است. در این ورش ذرات آهن بر روی ماده‌ای با خاصیت آهنربایی ریخته می‌شود و میدان مغناطیسی در آن القا می‌شود. در صورت وجود خراش یا ترکی بر روی سطح یا در نزدیکی سطح، در محل عیب قطب‌های مغناطیسی تشکیل می‌شود. یا میدان مغناطیسی در آن ناحیه دچار اعوجاج می‌شود. این قطعات مغناطیسی باعث جذب ذرات آهن می‌شود. در نتیجه وجود عیب را می‌توان از تجمع ذرات آهن تشخیص داد.
برای آزمایش ذرات مغناطیسی سطح قطعه بایستی نسبتاً صاف باشد. چه در غیر این صورت در اثر ناصافی و شیارهای سطحی، ذرات پل می‌زنند و احتمالاً ترک در زیر پوشش آنها مخفی می‌ماند. خاصیت مغناطیسی را در قطعه به وسیله آهنرباهای دائم، آهنرباهای الکتریکی، یا با گذراندن جریان‌های قوی از درون یا پیرامون آن می‌توان القا کرد.
انواع روش‌ها
تشخیص عیوب در قطعه توسط بازرسی ذرات مغناطیسی به روش‌های پیوسته و پسماند، میدان‌های مغناطیسی، میدان حلقوی، میدان مغناطیسی طولی، میدان مغناطیسی چرخنده انجام می‌شود.
مزایایی آزمایش با ذره مغناطیسی
- قابل اعتماد‌ترین متد برای پیدا کردن ترک‌های سطحی، خصوصاً ترک‌های خیلی ظریف و کم عمق است.
- علائم وجود یا عدم وجود عیب روی خود قطعه ظاهر می‌شود.
- کنترل سریع بوده و انجام آن آسان است.
- محدودیتی برای اندازه یا شکل قطعه مورد آزمایش وجود ندارد.
- ترک‌ها اگر با ماده خارجی دیگری پر شده باشند تیز در این روش پیدا میشوند.
- در حالت عادی پاک کردن قبلی نمونه لازم نیست.
- پوشش نازک رنگ یا سایر پوشش‌های غیر مغناطیسی مانع کار نخواهد شد.
- در این متد از تجهیزات الکتورمکانیکی استفاده می‌شود که پرداخت و ظرافت چندانی لازم نداشته و میتواند در کارگاه ساخته شود. نگهداری آن نیز آسان است.
- این متد میتواند به طور خود کار به کار رود و نسبتاً ارزان است.
کاربردها
- مواد فرو مغناطیسی
- درزهای (عیوب) سطوح بزرگ و کوچک میتواند نشان داده شود.
- میتواند در جوشکاری‌ها، لوله کشی گاز، میله‌ها، ریخته گری‌ها، ورق کاری‌ها، فورچ، اکستروژن، قطعات موتور، شافت‌ها و چرخ دنده‌ها کاربرد داشته باشد.
محدودیت‌ها
- پیدا کردن عیوب، محدود به میدان توانایی و رهبری است.
- نیاز به تمیز کاری و سطوح نسبتاً صاف دارد.
- به مقداری لوازم نصبی نگهداری شده (جانبی) برای تعدادی از شیوه‌های مغناطیس کننده نیاز دارد.
- توانایی آزمایش قطعات به مغناطیس زدایی نیاز دارد که میتواند برای برخی اشکال سخت باشد.
- عمق عیوب نمی‌تواند مشخص شود.
جریان مخالف (Eddy current)
در این روش با استفاده از یک میدان مغناطیسی متغییر در یک ماده رسانا جریان الکتریکی گردابی القا شود و این جریان الکتریکی اندازه گیری شود. وجود گسستگی‌هایی مانند ترک در ماده باعث ایجاد وقفه در این جریان می‌شود. و بدین طریق می‌توان به وجود چنین عیبی پی برد. در ضمن مواد مختلف دارای رسانایی الکتریکی نفوذ پذیری متفاوتی هستند. بنابراین می‌توان بعضی از مواد را با این روش رده بندی نمود.
کاربردها
- فلزات ، آلیاژ‌ها و رساناهای الکتریکی
- مواد طبقه بندی شده
- درزهای سطوح بزرگ و کوچک می‌توان نشان داده شود.
- در لوله کشی گاز، سیم، گیره‌ها، ریل‌ها، روکش‌های غیر فلزی، اجزا الکتریکی هواپیما، پره‌های توربین، دیسک‌ها و شافت‌های انتقال دهنده نیرو در خودرو استفاده می‌شود.
محدودیت‌ها
- میله بازرسی (پراب) مخصوصی دارد.
- بایستی پراب روبروی قطعه بسته شود هر چند که محل تماسی ندارد.
- نفوذ کمی دارد (به طور مثال ۵ میلیمتر).
- به علت متغییر‌های پارامترهای کنترل نشده نشان‌های معیوبی دارد.
مافوق صوت (Ultrasonics)
آزمون فراصوت یکی از روش‌های آزمون‌های غیر مخرب است. در این روش امواج فراصوت با فرکانس بالا و با دامنه کم به داخل قطعه فرستاده میشوند. امواج فراصوت ارتعاشات مکانیکی هستند که توسط ترنسدیوسرهای پیزوالکتریک در ماده الاستیک ایجاد میشوند. فرکانس امواج فراصوت عموماً بین ۰/۱ مگاهرتز تا ۵۰ مگاهرتز است. در اکثر کاربردهای صنعتی از این فرکانس ۰/۵ مگاهرتز تا ۱۵ مگاهرتز استفاده می‌شود. این امواج پس از برخورد به هر گسستگی بازتابیده میشوند و قسمتی از این امواج به سمت حسگر آن را دریافت می‌کند. از روی دامنه به سمت حسگر رفته و حسگر آن را دریافت می‌کند. از روی دامنه و زمان بازگشت این امواج می‌توان به مشخصه‌های این گسستگی پی برد. از کاربردهای این روش می‌توان به اندازه گیری ضخامت و تشخیص عیوب موجود در قطعات نام برد. یکی از امتیازات مهم این روش توانایی آن در تشخیص عیوب بسیار کوچک به علت استفاده از فرکانس بالا و در نتیجه طول موج بسیار کوچک است.
در این روش صوت از میان محیط‌های جامد به راه‌های مختلف منتشر می‌شود. و تغییرات را بر روی صفحه دستگاه التراسونیک نمایان می‌سازد. و به این طریق اپراتور عیوب داخلی مورد آزمایش را تشخیص می‌دهد.
کاربردها
- فلزات، غیر فلزات و کامپوزیت‌ها
- درزهای زیر سطحی کوچک سطوح می‌توانند کشف شوند.
- در جوشکاری، لوله‌کشی گاز، مفصل‌ها، ریخته گری‌ها. ورق کاری‌ها، فورچ محورها ، اجزا بنیادی بتن، لوله‌ها یا مجراهای سنگین، هواپیماها و قطعات موتور میتواند به کار رود.
- در تعیین ضخامت و خواص مکانیکی استفاده می‌شود.
- نظارت تعمیرا‌تی بر خوردگی‌ها و خرابی‌ها دارد.
محدودیت‌ها
- معمولاً محل تماس آن مستقیم یا با واسطه است مانند تست غوطه وری.
- پراب‌های مخصوص برای کابردها مورد نیاز است.
- حساسیت محدودی توسط فرکانس به کار رفته است و مقدار مواد علت قابل توجه پراکندگی آن است.
- پراکندگی توسط آزمایش ساختار فلز میتواند دلیلی بر معیوب بودن نشانه‌ها شود.
- کاربرد آن خیلی از مواد آسان نیست.
پرتو نگاری نورتون (Radiography neutron)
کاربردها
- فلزات، غیر فلزات، کامپوزیت‌ها و فلزات آلیاژی
- در مواد آتش زا، رزین‌ها، پلاستیک‌ها، مواد آلی، ساختار های لانه زنبوری ، مواد رادیو اکتیو، مواد با چگالی آلی و فلزات حاوی هیدروژن کارایی دارد.
محدودیت‌ها
- دستیابی برای قرار دادن نمونه آزمایش در میان منبع و کشف کننده
- اندازه قسمت ساکن دستگاه منبع نوترون (راکتور) برای منبع نیرو‌های معقول خیلی بزرگ است.
- موازی قرار می‌گیرد، صاف می‌کند یا در غیر این صورت تغییر دادن پرتو دشوار است.
- اتفاقات تشعشعی
- بیشتر شکاف‌ها می‌توانند جهت یابی موازی در پرتو افکندن برای کشف داشته باشند.
- کاهش حساسیت با افزایش ضخامت.
رادیوگرافی
آزمون رادیوگرافی به استفاده از امواج گاما و ایکس که قابلیت نفوذ در بسیاری از مواد را دارا هستند برای بررسی مواد و تشخیص عیوب محصولات گفته می‌شود. در این روش اشعه ایکس و یا رادیو اکتیو به سمت قطعه هدایت می‌شود و پس از عبور از قطعه بر وری فیلم منعکس می‌شود. ضخامت و مشخصه‌های داخلی باعث میشوند نقاطی در فیلم تاریکتر یا روشن‌تر دیده شوند.
اساس بررسی رادیوگرافی بر مبنای دو اصل نفوذ و جذب است. در این روش باید برای هر قطعه‌ای انرژی انتخاب شود که علاوه بر اینکه قابلیت نفوذ و عبور از قطعه را دارا است مقداری از آن انرژی به ذرات داخل قطعه برخورد کرده و جذب آن قطعه شود.
رادیوگرافی اشعه ایکس (Radiography x-ray)
کاربردها
- فلزات، غیر فلزات، کامپوزیت‌ها و فلزات آلیاژی
- در همه اشکال و صورت‌های استفاده می‌شود. ریخته گری، جوشکاری، سوار کردن‌های الکترونیکی، جو زمین، وسایل دریایی و قطعات اتومبیل.
محدودیت‌ها
- نیاز به دست یابی به هر دو طرف در آزمایش قطعه
- ولتاژ، اندازه نقطه وابستگی و زمان بحرانی اشکار
- اتفاقات تشعشعی
- بیشتر شکاف‌ها می‌توانند جهت یابی موازی در پرتو افکندن برای کشف داشته باشند.
- کاهش حساسیت با افزایش ضخامت
پرتو نگاری گاما (Radiography gamma)
کاربردها
- معمولاً در مواد کلفت یا متراکم استفاده می‌شود.
- در همه اشکال و صورت‌ها استفاده می‌شود. ریخته گری، جوشکاری، سوار کردن‌های الکتورنیکی، جو زمین، وسایل دریایی و قطعات اتومبیل.
- هرجا که ضخامت زیاد است یا دسترسی به مولدهای تولید اشعه ایکس محدود است استفاده می‌شود.
محدودیت‌ها
- اتفاقات تشعشی
- بیشتر شکاف‌ها می‌توانند جهت یابی موازی در پرتو افکندن برای کشف داشته باشند.
- کاهش حساسیت با افزایش ضخامت
- نیاز به دستیابی به هر دو طرف در آزمایش قطعه.
- حساسیت اشعه ایکس را ندارد.
آزمون انتشار امواج صوتی
آزمون انتشار امواج صوتی یکی از روش‌های آزمون‌های غیر مخرب است. وقتی که ماده‌ای جامد تحت تنش است، عیوب موجود در آن باعث ایجاد امواج صوتی با فرکانس بالا میشوند. این امواج در ماده منتشر شده و می‌توان توسط حسگرهای خاصی آنها را دریافت کرد و با تجزیه و تحلیل این امواج می‌توان نوع عیب، مکان و شدت آن را تعیین نمود. روش‌های فراصوتی کاربرد بسیار گسترده‌ای در تعیین نقص‌های درونی مواد دارند. آزمون‌های فراصوتی افزون بر بازرسی قطعات تکمیل شده برای بازرسی کنترل کیفیت مراحل مختلف تولید قطعاتی همچون لوحه‌ای نورد شده نیز به کار می‌روند. از این روش‌ها برای بازرسی قطعات و مجموعه‌های در حین کار نیز استفاده می‌شود.
در این روش صوت از میان محیط‌های جامد به راه‌های مختلف منتشر می‌شود. و تغییرات را بر روی صفحه دستگاه التراسونیک نمایان می‌سازد و به این طریق اپراتور عیوب داخلی قطعه مورد آزمایش را تشخیص می‌دهد.
مزایا
- در این روش محدودیت ضخامت بسیار کم است.
- نیاز به دسترسی به دو طرف قطعه نیست.
محدودیت‌ها
- محدودیت عمده این روش مهارت اپراتور است.
- روش‌های قدیمی از دقت کمی برخوردار است.
بازرسی چشمی
بازرسی چشمی عبارت است از کنترل روز به روز وضعیت قطعات مورد ساخت و رسیدگی از نظر پذیرش آنها طبق مشخصات. معمولاً نخستین مرحله در بررسی هر قطعه بازرسی چشمی آن است. بازدید یا بازرسی چشمی یکی از مهمترین و متداول ترین روش بازرسی به شمار می‌رود.
پارامترهای مهم در بازرسی چشمی عبارت است از شدت نور، محیط و نوع نور محیط، شرایط سطح و آماده سازی سطح مانند تمیز کاری قطعه، زاویه نور نیز خیلی اهمیت دارد. چون بعضی از عیوب سطحی فقط تحت تابش نور صحیح (تابش نور تحت زاویه مناسب) آشکار میشوند.
تمام عیوب ظاهری اعم از عیوب سطحی، ترک‌های سطحی، نادرستی شکل، انحرافات در اندازه و غیره را می‌توان با بازرسی چشمی پیدا کرد. بازرسی چشمی به عنوان یک روش بازرسی غیر مخرب برای مواد خام و محصولات نیمه تمام یا تمام شده مورد استفاده است. با بازرسی چشمی حین تولید، همین طور در بررسی نهایی می‌توان از روی شکل هندسی، ابعاد و خصوصیات سطحی رنگ، شفافیت و علائم مشخصه دیگر در مورد محصول داوری کرد.
بازرسی چشمی صحیح قطعات و بررسی شکل ظاهری آنها چه با چشم غیر مسلح، چه با ذره بین یا اندسکوپ انجام شود، در تشخیص عیوب متالورژیکی خایز اهمیت است و میتواند مبنای برنامه ریزی برای بازرسی‌های بعدی باشد. به علاوه بازرسی چشمی اطلاعات مفیدی به دست می‌دهد که گاهی اوقات این اطلاعات برای حل مسئله کفایت می‌کند.
مزایا
- بازرسی چشمی ساده و ارزان است و به وسایل و دستگاه‌های گران قیمت احتیاج ندارد از شرایط سطجی قطعه و ارزیابی دقیق ظاهر آن خیلی چیزها روشن است.
محدودیت‌ها
- با چشم غیر مسلح تنها نقص‌های نسبتاً بزرگ که باعث شکستگی پوسته شده‌اند ، آشکار می‌شود کارایی بازرسی چشمی را با استفاده از ذره بین باقدرت کم و میکروسکوپ می‌توان افزایش داد.
