In the Name of God

اصول آزمایشهای غیر مخرب و زمینه بکارگیری آنها در صنایع مقدمه : در این کارگاه ابتدا روشهای ساخت مصنوعات فلزی و عیوب مرتبط با آنها به طور اختصار توضیح داده می شود .سپس اصول آزمایشهای غیر مخرب متداول نظیر بازرسی چشمی ، مایعات نافذ ، ذرات مغناطیسی ، جریانهای گردابی ، رادیو گرافی صنعتی و آزمایش التراسونیک مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته ، مزایا و محدودیتهای کاربری هر روش ارائه شده است . در پایان روشهای غیر مخرب غیر متداول توضیح داده شده و به اهمیت NDT و جایگاه آن در صنعت و استانداردهای مربوطه اشاره شده است .

Manufacturing processes Casting Rolling Forging Welding Extrusion Drawing Powder metallurgy

Casting processes: Sand casting Permanent mould casting Die casting Hot chamber die casting Cold chamber die casting Centrifugal casting Investment casting Shell mould casting Continuous casting

Casting Defects Porosity Blowholes Piping Inclusion Sponginess shrinkage Filamentary shrinkage Hot tear Cracks Cold shuts Unfused chaplet Misplaced core Segregation

Casting

Rolling

Welding Methods Shielded metal arc welding (SMAW) Resistance welding Tungsten arc welding (TIG) Metal inert gas welding (MIG) Metal active gas welding (MAG) Flux cored arc welding Stud welding Submerge arc welding (SAW) Electro slag welding Resistance welding Electron beam welding Laser beam welding Explosive welding Diffusion welding Friction welding Flash welding Oxyfuel gas welding

Forging and Rolling Defects: Lamination Seams Forging laps Center burst and external burst Clink (Thermal cracks) Hairline cracks (Flakes) Hot tear Stringer pipe

آزمایشهای غیر مخرب (Non Destructive Testing): عبارت است از قابلیت آزمودن یک ماده بدون اینکه آن ماده تخریب یا از بین برود. آزمایش غیر مخرب بیشتر به منظور تشخیص عدم پیوستگی های مواد و قطعات به کار گرفته می شود.

روش های آزمایش غیر مخرب: به جز روش بازرسی چشمی پنج روش اساسی آزماش های غیرمخرب عبارتند از: 1- بازرسی چشمی Visual Inspection 2- بازرسی توسط ذرات مغناطیسی Magnetic Particle 3- بازرسی توسط مایعات نافذ Dye Penetration 4- بازرسی توسط جریان های گردابی Eddy Current 5- بازرسی به روش پرتونگاری Radiography 6- بازرسی به روش فراصوتی Ultrasonic

بازرسی چشمی

بازرسی توسط ذرات مغناطیسی (MT) - بازرسی توسط ذرات مغناطیسی برای بازرسی موادی که به آسانی مغناطیسی می شوند به کار می رود ( مواد فرو مغناطیس). - قابلیت تشخیص عیوب سطحی و زیر سطحی نزدیک به سطح ( حداکثر تا 6 میلیمتر عمق) را دارد.

بازرسی توسط ذرات مغناطیسی (MT) روش بازرسی: - ابتدا نمونه مورد بررسی با روش های خاص مغناطیسی می شود (تشکیل خطوط قوا در نمونه). - در صورت وجود عیوب سطحی در نمونه بعضی از خطوط قوا از محل عیب یا عیوب به بیرون نمونه نشت می کنند. - در محل نشتی خطوط قوا قطب های مغناطیسی تشکیل می شود. بنابراین اگر در محل نشتی های مغناطیسی، ذرات مغناطیسی (پود آهن) پاشیده شود، ذرات مغناطیسی در آن محل ها جذب شده و وجود عیب در نمونه را آشکار می کنند.

اصول خطوط میدان مغاطیسی

قطعه بدون عیب

روشهای مغناطیسی کردن قطعات 1- عبور جریان از نمونه و ایجاد میدان مغناطیسی 2- القاء شار مغناطیسی به قطعه با استفاده از آهن رباهای دائمی یا کویل های مغناطیسی عبور جریان از قطعه

القاء مغناطیسی

القاء مغناطیسی روش Prod روش Yoke

القاء مغناطیسی روش Yoke

جهات عيوب و حساسيت تشخيص آنها

استفاده از Prod

مزایای روش MT عدم نیاز به تمییزکاری اولیه بهترین روش برای تشخیص ترک های زیر سطحی در مواد فرومغناطیس سریع و نسبتاَ ساده کم هزینه قابل استفاده بر روی قطعات با پوشش نازک عدم محدودیت نسبت به شکل و اندازه قطعه قابل حمل بودن زیاد وسایل و تجهیزات آزمایش

محدودیت های روش MT قابل استفاده فقط برای مواد فرومغناطیس حساس به جهت گیری عیوب و قدرت میدان مغناطیسی محدود به تشخیص عیوب سطحی و نزدیک به سطح نیاز به جریان های خیلی زیاد امکان سوختن قطعه نیاز به مغناطیس زدایی قطعات پس از آزمایش

بازرسی توسط مایعات نافذ (PT) - برای آشکار کردن ناپیوستگی هایی که به سطح راه دارند به کار می رود. - کاربرد وسیعی برای مواد غیرمغناطیسی دارد.

بازرسی توسط مایعات نافذ (PT) روش بازرسی: مایع نافذ(Liquid Penetrant) ابتد بر سطح نمونه مورد بررسی برای مدت زمان مشخص اعمال می شود. مایع نافذ اضافی پاک می شود. سطح خشک شده و ماده آشکارساز(Developer) اعمال می شود. ماده نافذ باقی مانده در ناپیوستگی ها جذب آشکارساز شده و محل، اندازه و طبیعت ناپیوستگی یا عیب مشخص می شود.

بازرسی توسط مایعات نافذ (PT) انواع مواد نافذ: 1- معمولی یا Visible 2- فلورسنت بررسی با مواد نافذ معمولی در زیر نور سفید انجام می شود، در صورتیکه بررسی با مواد نافذ فلورسنت در زیر نور UV یا نور سیاه ودر شرایط محیط تاریک انجام می شود.

آزمایش PT

بازرسی توسط مایعات نافذ (PT) مواد نافذ از لحاظ ساخت : 1- Water washable 2- Post emulsifiable 3- Solvent removable

بازرسی توسط مایعات نافذ (PT) تقسیم بندی مواد نافذ بر اساس حساسیت و هزینه ساخت: حساسیت کاهش 1. Post emulsifiable fluorescent dye penetrant 2. Solvent removable fluorescent dye penetrant 3. Water washable fluorescent dye penetrant 4. Post emulsifiable visible dye penetrant 5. Solvent removable visible dye penetrant 6. Water washable visible dye penetrant

مزایای روش PT هزینه نسبتاَ کم قابل حمل بودن آزمایش حساسیت بالا نسبت به ناپیوستگی های ریز نسبتاَ ساده قابل استفاده برای انواع مواد تشخیص تمامی ناپیوستگی های سطحی بدون توجه به جهت گیری آنها طی یک مرحله آزمایش

محدودیت های روش PT سطح نمونه باید عاری از هر گونه آلودگی باشد تشخیص فقط ناپیوستگی های سطحی عدم امکان استفاده برای مواد متخلخل و همچنین روی سطوح زبر و ناهموار نیاز به برطرف کردن همه ماده نافذ در روند آزمایش عدم امکان ثبت دائمی از نتایج آزمایش

بازرسی توسط جریان های گردابی Eddy Current - این روش بطور گسترده ای برای تشخیص ترک های سطحی، دسته بندی مواد (Sorting) ، اندازه گیری ضخامت لایه های نازک (مثل پوشش ها)، و همچنین اندازه گیری ضخامت پوسته ها ( مثلاَ ضخامت لایه سخت شده در فولادها) کاربرد دارد. - این روش فقط برای مواد هادی الکتریکی کاربرد دارد.

بازرسی توسط جریان های گردابی Eddy Current روش بازرسی: جریان های گردابی با نزدیک کردن قطعه به یک کویل جریان متناوب در قطعه بوجود می آید. میدان مغناطیسی ناشی از کویل با جریان متناوب با میدان مغناطیسی ناشی از جریان گردابی تعدیل می شود و به عنوان معیاری از وضعیت قطعه نمایش داده می شود.

بازرسی توسط جریان های گردابی Eddy Current انواع پروب ها در روش ET: 1- پروب های داخلی یا Internal : معمولاَ برای بازرسی لوله مبدل های حرارتی در حین کار بکار می رود. 2- پروب های محاطی یا Encircling : معمولاَ برای بازرسی مفتول ها و لوله ها در حین فرایند ساخت به کار می روند. 3- پروب های سطحی : برای تشخیص محل ترک ها، دسته بندی مواد، اندازه گیری ضخامت پوشش ها و تعیین ضخامت پوسته ها به کار می رود.

بازرسی توسط جریان های گردابی Eddy Current مزایای روش ET: عدم نیاز اتصال به قطعه عکس العمل آنی و سریع عدم مراحل پیچیده در حین راه اندازی حساسیت فوق العاده به ترک های مویی و ریز قابلیت تکرار زیاد سرعت بالای روبش یا Scanning دقت بالا در بررسی های ابعادی ترک های مویی و ضخامت پوشش ها

بازرسی توسط جریان های گردابی Eddy Current محدودیت های روش ET: نیاز به داشتن زمینه تخصصی در اصول الکتریسته و ریاضی حساسیت بالا به کیفیت سطحی ( نیاز به کیفیت سطح خوب) قابل استفاده فقط برای مواد هادی الکتریسیته عدم اطمینان به تشخیص عیوب زیر سطحی در مورد فولادهای کم کربن عمق نفوذ محدود حساسیت به اندازه دهانه ترک و جهت گیری جریان گردابی

بازرسی به روش فراصوتی Ultrasonic کاربرد روش مافوق صوت: تشخیص عیوب در داخل مواد اندازه گیری ضخامت تعیین خواص مکانیکی و ساختار دانه بندی مواد روش فراصوتی قدرت زیادی برای نفوذ به داخل قطعه دارد و می تواند ترک های موجود در عمق نمونه را مشخص کند (تا عمق 6 تا 7 متر داخل فولاد)

بازرسی به روش فراصوتی Ultrasonic - در این روش امواج صوتی با فرکانس بالا (0.5-20MHz) به داخل نمونه وارد می شود( امواج صوتی قابل شنیدن با گوش انسان در محدوده 20Hz تا 20kHz است). - امواج صوتی از داخل ماده عبور می کند و مقداری از انرژی خود را بواسطه خاصیت ماده از دست می دهد.

محدوده امواج صوتی:

بازرسی به روش فراصوتی Ultrasonic اساس روش: شدت امواج صوتی پس از وارد شدن به قطعه به دو صورت اندازه گیری می شود: بعد از بازتابش از محل فصل مشترک نمونه با هوا یا عیب موجود در نمونه یا روش Pulse echo اندازه گیری موج عبور کرده از سطح مقابل نمونه (Pulse transmission) باریکه موج بازتابیده یا عبورکرده برای تشخیص عیب آنالیز می شود.

روش Pulse echo:

Ultrasonic Testing

بازرسی به روش فراصوتی Ultrasonic - اندازه بازتابش بستگی زیادی به وضعیت فیزیکی ماده در سطح مقابل فصل مشترک دارد و بستگی کمی به خواص فیزیکی خود ماده دارد. امواج صوتی: تقریباَ به طور کامل در فصل مشترک فلز-گاز بازتابیده می شوند. در فصل مشترک فلز-مایع یا فلز-جامد بازتابش بصورت جزئی است.

بازرسی به روش فراصوتی Ultrasonic مزایای روش UT: حساسیت بالا برای تشخیص عیوب خیلی ریز قدرت نفوذ خیلی زیاد ( 6 تا 7 متر در فولاد) برای بررسی قطعات خیلی ضخیم دقت بالا برای اندازه گیری جهت و اندازه ترک عکس العمل سریع برای بازرسی سریع و اتوماتیک فقط نیاز به یک سطح قطعه

بازرسی به روش فراصوتی Ultrasonic محدودیت های روش UT: سطح نامناسب نمونه تحت بررسی منجر به بروز مشکلاتی در حین بازرسی می شود. بررسی مواد با ساختار داخلی نامناسب مشکل است. نیاز به تماس با قطعه تاَثیر جهت گیری عیب بر قابلیت تشخیص هزینه بالای تجهیزات نیاز به مهارت بالای نیروی انسانی نیاز به استانداردهای مرجع و کالیبراسیون