بسمه تعالي تستهای غیر مخرب در جوشکاری صنعتی بسمه تعالي تستهای غیر مخرب در جوشکاری صنعتی تهيه كننده : مهدي عزتي پور استاد: مهندس حيدري
تست های غیر مخرب در جوشکاری صنعتی Non destructive testing
مقدمه تاریخچه لزوم تست جوش انواع عیوب در جوش آزمون های ارزیابی به همراه مزایا و معایب منابع و ماخذ پایان
مقدمه: موضوعی که همواره بحث بر انگیز بوده و موجب نگرانی طراحان و سازندگان سازه های فولادی است، چگونگی رفتاراتصالاتی است وسایل اتصالی که برای ساخت اعضاو اتصال آنهابه یکدیگر به کار می رودشامل پرچ،پیچ وجوش است با وجود تمام معضلات در جوشکاری ،هنوز نمی توان جانشینی برای اتصالات جوشی متصوربود. عقیده اهل فن براین است که اگر استانداردهای مربوطه در طراحی و اجرای اتصالات جوشی به کار گرفته شود،با توجه به خواص متالوژیک و مکانیکی ناحیه جوش شده،نباید اشکال خاصی در رفتار اتصال جوشی به وجود بیاید. گواه خوب این ادعااستفاده موفق ازجوش در صنایع کشتی سازی،اتومبیل سازی،ظروف تحت فشار خطوط انتقال گازو صنایع نظیر می باشد که در آنها اتصالات جوشی به طور موفقیت آمیزی ایفای نقش می نماید.
تاریخچه: در سطح جهانی ،قدمت استفاده از جوش در ساخت اسکلت فولادی شاید به 100سال برسد. در کشور ما نیز شاید بتوان قدمتی 50ساله برای جوشکاری در ساختمان تصور نمود. طی این سالیان نسبتا طولانی،مسلماپیشرفت های قابل توجهی در شناخت جوش و توسعه فناوری مربوطه صورت گرفته است.
لزوم تست جوش عامل اصلی در بروز مشکل در جوشکاری اگر از تعداد پروژه های عمرانی خاص صرفنظر کنیم ،غالبا اکثرپرسنل جوشکاری شاغل در بخش ساختمان،آموزش لازم ندیده،و فاقد تبحر لازم هستند و معضل مهمتر اینکه هیچ کنترلی بر روی کیفیت اجرای جوش وجود ندارد. عامل اصلی در بروز مشکل در جوشکاری علت اصلی عدم رعایت اصول اساسی درحین اجرا است.
انواع عیوب در جوش ها
آزمایشهای ارزیابی
قابلیت اعتماداز عملکردسازه ایجاب می نماید که فلز جوش ودرز جوشکاری از لحاظ مقاومت ،سلامت و دیگرخصوصیات مورد نظر سازه ای و عاری بودن از عیوب جوشکاری مورد آزمایش وامتحان قرار می گیرد. آزمایش های بازرسی و تایید از بازرسی عینی درز جوش و نحوه نگهداری الکترودها آغاز شده و با بازرسی در حین عملیات جوشکاری ادامه می یابد ودر نهایت به بازرسی عینی درز جوش شده و بالاخره با انجام آزمایش های تکمیلی نظیر پرتو نگاری ،فرا صوت،نفود و پودر مغناطیسی به اتمام میرسد.
ارزیابی جوشکار آزمونی که صلاحیت جوشکار را برای ضوابط آیین نامه ای تایید می کند،آزمایش های تشخیص صلاحیت یا ارزیابی جوشکارو یا آزمون های کیفیت اجرا خوانده می شود این ارزیابی مشخص می کند که آیا جوشکار دانش و مهارت لازم را در به کار گیری و اعمال دستور العمل جوشکاری مدون در رابطه با رده بندی کاری خود را دارد یا خیر.
2-آزمایش های مخرب(آزمایش مکانیکی) 3-بازرسی عینی روش های آزمایشی که کیفیت یک جوش را تعیین می کند،در سه طبقه تقسیم بندی می گیرد: 1-آزمایش های غیر مخرب 2-آزمایش های مخرب(آزمایش مکانیکی) 3-بازرسی عینی
بازرسی چشمی Visualin Spection بازرسي چشمي: در بيشتر اوقات، اولين مرحله در آزمون يك سازه، بازرسي چشمي است. بازرسي با چشم غير مسلح فقط عيبهاي نسبتاً بزرگي را كه به سطح قطعه راه دارند، نمايان خواهد كرد. با به كار بردن يك ميكروسكوپ مي‌توان كارايي بازرسي چشمي را افزايش داد. مناسبترين نوع ميكروسكوپ براي بازرسيهاي سطح قطعه، ميكروسكوپ استريو است. در اين نوع بازرسيها، بزرگنمايي بسيار زياد ضرورتي ندارد و بيشتر ميكروسكوپهاي كه بدين منظور در دسترس هستند، بزرگنمايي در حدود 5 تا 75 برابر دارند. بازرسي چشمي منحصر به سطح خارجي نمي‌شود. حساسه‌هاي بازرسي نوري، از هر نوع صلب و انعطاف پذير، جهت بازرسي سطوح داخلي ساخته شده‌اند. حتي اين حساسه‌ها را مي‌توان در داخل حفره‌ها، لوله‌ها و كانالها قرار داد
مزایا: ارزان ترین و ساده ترین روش این روش را در طی تمامی مراحل تولید بکارمی گیریم .QC روش مناسب N.D.T. را به کمک این روش تعیین می شود . بیشتر برای عیوب سطحی می باشد(باچشم مسلح یا غیر مسلح)
محدودیت ها: عیوب زیر سطحی قابل شناسایی نمی باشد . بکار گیری به تجربه شخص بستگی دارد . در صورت غفلت بازرس خطا زیاد است .
آزمایش های غیر مخرب 1-آزمون ذرات مغناطیسی(MT) 2-آزمون پرتو نگاری(ایکس و گاما) 3-بازرسی با مواد نافذ: a-آزمون با رنگ نافذ قرمز b-آزمون با ماده نافذ حساس 4-آزمون فرا صوتی 5-آزمایش جریان گردابی 6-آزمایش سختی a –برینل b-راکول C-ویکر D-اسکلروسکوپ
بازرسی با مايع نافذ Liquid Penetration Test بازرسي با مايعات نافذ يكي از روشهايي است كه مي‌تواند براي عيب يابي تعداد وسيعي از قطعات مورد استفاده قرار گيرد، به شرطي كه عيبها به صورت ترك در سطح قطعه ظاهر شوند. اساس روش بر اين است كه مايع نافذ بر اثر جاذبه مويينگي به درون تركهاي سطحي نفوذ كرده و پس از يك مرحله ظهور، هر عيبي كه به شكل ترك يا شكستگي در سطح قطعه وجود دارد، با چشم رويت مي‌شود. براي بهتر ديده شدن اين تركها، مايع نافذ معمولاً به رنگهاي روشن و قابل ديد بوده و يا به ماده فلورسنت آغشته مي‌شود. در حالت اول معمولاً براي رنگين نمودن مايع از رنگ قرمز استفاده مي‌شود كه با نور روز يا نور مصنوعي قابل ديد باشد، ولي در حالت دوم براي ديدن تركها و درزها بايد از نور فرابنفش استفاده شود. امروزه، بازرسي با مايع نافذ، يكي از مهمترين روشهاي صنعتي است كه براي مشخص نمودن انواع مختلف عيبهاي سطحي مواد و قطعات، مانند تركها، بريدگي‌ها و نواحي مك‌هاي سطحي، مورد استفاده قرار مي‌گيرد. اين روش تقريباً براي هر نوع ماده و در هر اندازه‌اي، چه بزرگ با شكل پيچيده و چه ساده، قابل استفاده است و معمولاً براي بازرسي توليدات ريختگي و كار شده فلزات آهني و غيرآهني، آلياژها، سراميك‌ها، ظروف شيشه‌اي و مواد پليمر به كار مي‌رود.
مراحل انجام آزمایش مایع نافذ آماده سازی سطحSurface Prepration اعمال مایع نافذ Liquid Penetrant Appliying تمیز کاری Cleaning اعمال ماده ظهورDeveloper Applying بازرسی Inspection
شماتیک عملکرد مایع نافذ
انواع مایع نافذ: مایع نافذ فلورسنتی floureseent penetrant مایع نافذ بارنگ مشخص penetrant visible_dye
انواع مواد ظهور : خشک(پودر)dry(powder) حل شده در آب water soulble معلق در آب water suspendible حل شده در یک حلال solvent soulble معلق در یک حلالsolvent suspendible
مزایا : عیوب سطحی شناسایی می شود. به شکل جنس قطعه بستگی ندارد . ساده وارزان است . شکل واندازه تقریبی عیب مشخص است .
محدودیت ها: عیوب زیر سطحی را نشان نمی دهد . تغییر رنگ دا ئمی نیست . مواد مصرفی سمی است . در ماندن باعث خوردگی می شود .
آزمایش ذرات مغناطیسی Magnetic particle test بازرسي با ذرات مغناطيسي، روش حساسي براي رديابي عيوب سطحي و برخي نقصهاي زير سطحي قطعات فرو مغناطيسي است. پارامترهاي اساسي فرآيند به مفاهيم نسبتاً ساده‌اي بستگي دارد. هنگامي كه يك قطعه فرومغناطيسي، مغناطيس مي‌شود، ناپيوستگي مغناطيسي كه تقريباً در راستاي عمود بر جهت ميدان مغناطيسي واقع است، موجب ايجاد يك ميدان نشتي قوي مي‌شود. اين ميدان نشتي در رو و بالاي سطح قطعه مغناطيس شده حضور داشته و مي‌تواند آشكارا توسط ذرات ريز مغناطيسي ديدپذير شود. پاشيدن ذرات خشك يا ذرات مرطوب با يك مايع محلول بر روي سطح قطعه، موجب تجمع ذرات مغناطيسي روي خط گسل خواهد شد. بنابراين پل مغناطيسي تشكيل شده، موقعيت، اندازه و شكل ناپيوستگي را نشان مي‌دهد. يك قطعه را مي‌توان با به كاربردن آهنرباهاي دائم، آهنرباهاي الكتريكي و يا عبور يك جريان قوي از درون يا برون قطعه، مغناطيس كرد. با توجه به اين كه با روش آخر مي‌توان ميدانهاي مغناطيسي با شدت زياد در داخل قطعه ايجاد كرد، اين روش به صورت گسترده‌اي در كنترل كيفي محصول به كار مي‌رود زيرا اين روش حساسيت خوبي براي شناسايي عيوب قطعات و آشكارسازي آنها عرضه مي‌دارد
مکانیزم عملکرد ذرات مغناطیس:
روشهای مغناطیس کردن قطعات : ایجاد شدن میدان مغناطیسی به صورت دایره ای . ایجاد شدن میدان مغناطیسی به صورت طولی . روشهای اعمال ذرات مغناطیسی: روش باقیمانده روش پیوسته انواع جریان مغناطیس کننده : جریان متناوب جریان مستقیم
روشهای ایجاد میدان مغناطیسی روش بکارگیری یوک روش بکارگیری هادی مرکزی روش تماس مستقیم
ذرات مغناطیسی از نظر رنگ: رنگی هستند: قرمز , زرد, سیاه و ... با پوششی از مواد فلورسنت می باشند. از نظر سیال حامل : معلق در هوا (روش خشک ) معلق در مایع (روش تر ) از نظر اندازه : ذرات درشت ذرات ریز از نظر شکل: دراز و باریک کروی شکل
برای ناپیوستگی های زیر سطحی . حساسیت بازرسی بالاست . مزایا : برای ترکهای خیلی ریز . برای ناپیوستگی های زیر سطحی . حساسیت بازرسی بالاست . درضمن تولید ودرانتهای کاردرحین کارقطعه قابل انجام است .
معایب : برای مواد فرو مغناطیس است . جهت جریان باید عمود بر ترک باشد . معمولا دویاچند مرتبه باید انجام شود . بسته به عمق ترک میدان باید قویتر باشد.
آزمایش ماوراء صوت Ultrasonic Test در اين روش، امواج صوتي با بسامد 5/0 تا 20 مگاهرتز به درون قطعه فرستاده مي‌شود. اين موج پس از برخورد به سطح مقابل قطعه باز تابيده مي‌شود. با توجه به زمان رفت و برگشت اين موج، مي‌توان ضخامت قطعه را تعيين كرد. حال اگر يك عيب در مسير رفت و برگشت موج باشد، از اين محل هم موجي بازتابيده خواهد شد كه اختلاف زماني نسبت به مرحله اول، محل عيب را مشخص مي‌كند. روشهاي فراصوتي به طور گسترده‌اي براي آشكارسازي عيوب داخلي مواد به كار مي‌روند ولي مي‌توان از آنها براي آشكارسازي تركهاي كوچك سطحي نيز استفاده كرد.
مزایا : این روش متداول ترین آزمون است . مکان دقیق عیب را نمایش میدهد. کلیه عیوب را نشان می دهد (سطحی وزیر سطحی) . LOP &LOF را به راحتی نمایش میدهد . قابلیت اتصال به کامپیوتر وپرینتر را دارد . درکلیه مناطق قابل استفاده است . بلافاصله نتایج آزمون مشخص میگردد. آلودگی زیست محیطی ندارد . برای انسان خطر آفرین نیست .
معایب : نسبت PT,MT بسیار گران است. اپراتور به تخصص بالایی نیز دارد . در تشخیص عیوب بزرگ مشکل دارد (بزرگتر از اندازه پراپ) .
آزمون پرتو نگاری در این آزمون از دو پرتو ایکس و گاما استفاده می گردد. نوع و محل عیوب داخلی و بسیار ریز (میکروسکوپی) جوش را نشان می دهد. فیلم به دست آمده از پرتو نگاری با اشعه ایکس را ایکس نگار و فیلم حاصله از اشعه گاما را گاما نگار نامند.
مزایا: این روش میتواند وجود,اندازه ومکان عیب را مشخص کند. مدارک قابل مستند دارد. عیوب با هر اندازهای را نمایش می دهد . به آماده سازی اولیه زیادی نیاز ندارد .
محدودیت ها : بسیار گران است . برای موجودات ضرر دارد . نتیجه آزمایش مد تی طول می کشد (عکسبرداری , ظهور , ثبوت , تفسیر ). نیاز به تخصص دارد . احتمال سوختن و خراب شدن فیلم وجود دارد . قابلیت تشخیص عیب فقط در راستای x,y می باشد . هزینه مواد اولیه بالاست .
منابع و ماخذ 1.راهنمای جوش واتصالات جوشی در ساختمان 2.اساتید گرامی دفتر تدوین و ترویج مقررات ملی 2.اساتید گرامی 3.سایت ها www.tig wellding.com ww.Ultrasonic testing.com . www.Quality control engineers at Mister, Inc_ protect the integr.htm www.Aerial Inspection - Aerial Device Testing - Eddy Current Inspection.htm www.KV Inspection Services - Nondestructive Testing (NDT) - Liquid Dye Penetrant Inspection.htm