روش های معمول آزمون های غیر مخرب
تعداد زیادی از تجهیزات کارخانهها تحت بازرسیهای دورهای و حین سرویس قرار میگیرند تا از عملکرد ایمن و صرفه قیمتی برخوردار باشند. این بازرسیها معمولاً توسط روشهای بازرسی غیر مخرب متدوال همچون التراسونیک، ذرات مغناطیسی، مایع نافذ، بازرسی چشمی و رادیوگرافی انجام میگیرند. این روشها دقت بالایی داشته اما میزان پوشش دهی حجم کار آنها کم و لذا برای بازرسی کل مجموعه، نیاز به آماده سازی شرایط و صرف هزینه بالایی میباشد
آزمون پرتونگاری
روش آزمون پرتونگاری برای تشخیص عیوب داخلی در مواد و شکل های بسیار مختلف استفاده می شود. فیلم پرتونگاری مناسب، پشت نمونه ای آزمون قرار داده می شود و با عبور اشعه X یا اشعه گاما (رادیوایزوتوپ های Co-60 و Ir-192) نمونه مورد تابش قرار می گیرد. شدت اشعه X یا اشعه گاما در حالی که از میان قطعه عبوذ می کند مطابق با ساختار داخلی نمونه تغییر می کند و در نتیجه فیلم اشعه دیده، پس از پردازش، تصویر سایه قطعه موسوم به پرتونگاشت را نشان می دهد. سپس برای بدست آوردن اطلاعات درباره عیوب موجود در نمونه، تفصیر می شود. این روش بر روی طیف گسترده ای از محصولات مانند قطعات آهنگری، ریختگی و جوش استفاده می شود. برخی از مزایای آزمون پرتونگاری عبارتند از:
- می تواند برای بازرسی همزمان مناطق وسیعی مورد استفاده قرار گیرد.
- برای طیف وسیعی از مواد مناسب است.
- می تواند برای بررسی ساختار داخلی، مونتاژ یا ترازبندی استفاده شود.
- مدرک دایمی ارائه می دهد.
- به کالیبره کردن در محل کار احتیاج ندارد.
- وسایلی برای بررسی کیفیت پرتونگاری در دسترس است.
- تفسیر پرتونگاری می تواند در شرایط راحتی انجام شود.
بعضی از محدودیت های این روش عبارتند از:
- اشعه X و گاما به سلامت انسان آسیب می رساند.
- عیوب صفحه ای را به راحتی نمی توان تشخیص داد.
- دسترسی به هر دو سمت نمونه مورد نیاز است.
- حدود ضخامتی که می تواند بازرسی کند محدود است.
- در بسیاری از موارد مناطق مشخصی، به خاطر شرایط هندسی نمی تواند پرتونگاری شود.
- با ضخامت نمونه حساسیت بازرسی کاهش می یابد.
- گران است.
- عمق ناپیوستگی را نشان نمی دهد.
- به مهارت قابل ملاحظه ای برای تفسیر پرتونگاشت ها نیاز دارد.
آزمون فراصوتی
بازرسی فراصوتی یکی از روش های آزمون غیر مخرب است که در آن امواج صوتی با فرکانس بالا وارد ماده مورد بررسی می شوند. اکثر بازرسی های فراصوتی در فرکانس هایی بین ۵/۰ تا۲۰ مگاهرتز انجام می شود، که بالاتر از حد شنوایی انسان (حدود ۲۰هرتز تا ۲۰کیلوهرتز) است. امواج فراصوتی به دلیل ویژگی های ماده با از دست دادن انرژی (میرایی) از میان آن عبور می کنند. شدت امواج صوتی، یا پس از بازتاب از فصل مشترک یا عیب (پالس اکو) و یا در سطح مقابل نمونه (پالس عبوری) اندازه گیری می شود. پرتو منعکس شده برای تعین وجود و محل عیب آشکار و آنالیز می شود. اندازه بازتاب عمدتا به حالت فیزیکی ماده در سمت مقابل فصل مشترک و به میزان کمتری به خواص فیزیکی ویژه آن ماده بستگی دارد.
آزمون فراصوتی قدرت نفوذ بالاتری نسبت به پرتونگاری دارد و می توناد عیوب عمیق تر را در نمونه آزمایش آشکار سازد (مثلا تا حدود ۶ تا ۷ متر از فولاد). به عیوب ریز کاملا حساس است و اجازه تعیین دقیق محل و اندازه عیب را می دهد.
روش های آزمون فراصوتی:
- غالبا برای شناسایی عیوب در مواد مورد استفاده قرار می گیرد.
- در بسیاری از موارد برای اندازه گیری ضخامت استفاده می شود.
- برای تعین خواص مکانیکی و ساختار دانه ای مواد استفاده می شود.
- برای ارزیابی متغیرهای فرایند به کار رفته روی مواد مورد استفاده می شود.
برخی از مزایای آزمون فراصوتی شامل موارد زیر است:
- حساسیت بالایی دارد که این اجازه تشخیص عیوب ریز را می دهد.
- قدرت نفوذ بالایی دارد، بنابراین اجازه آزمایش مقاطع بسیار ضخیم را می دهد.
- دقت بالایی در اندازه گیری محل و اندازه عیب دارد.
- پاسخ سریع می دهد لذا امکان بازرسی سریع و خودکار وجود دارد.
- تنها دسترسی به یک سطح نمونه نیاز است.
برخی از محدودیت های این روش عبارتند از:
- به کوپلنت نیاز دارد.
- در طول اسکن، پروب باید به درستی متصل شود.
- تجهیزات بسیار گران است.
- به نیروی انسانی بسیار ماهر نیاز دارد.
- سطوح خشن می تواند یه مشکل باشد و آماده سازی سطح لازم است.
- جهت گیری عیب بر قدرت شناسایی آن تاثیر می گذارد.
- هندسه نامساعد نمونه آزمایش مشکلاتی در طول بازرسی می شود.
آزمون چشمی
معمولا در هر فهرستی از روش های غیر مخرب، بازرسی چشمی یکی از رایج ترین و نیرومندترین روش های آزمون غیرمخرب است. آزمون چشمی به نور کافی از سطح آزمایش و دید مناسب چشم آزمایش کننده نیاز دارد. گرچه برای اینکه موثرترین بازرسی چشمی صورت گیرد توجه ویژه و شایسته ای صورت می گیرد، زیرا به آموزش نیاز دارد. و گستره ای از تجهیزات و ابزار دقیق را به خود اختصاص داده است. همچنین این یک واقعیت است که تمام عیوبی که به وسیله روش های دیگر آزمون غیر مخرب پیدا می شوند، سرانجام باید به وسیله بازرسی چشمی اثبات شوند. آزمون چشمی می تواند یه صورت آزمون چشمی مستقیم، آزمون چشمی از راه دور و آزمون چشمی شفاف دسته بندی شود. در این روش، تجهیزات مورد نیاز اغلب ساده اند: چراغ دستی، آینه میله ای، ذره بین دستی ۲Xیا ۴X ، ذره بین نوری با بزرگنمایی۵X یا ۱۰X، برای بازرسی داخلی، دستگاه های عدسی نوری مانند بروسکوپ ها امکان آزمایش زاه دور صفحات را می دهند. وسایل پیشرفته تر با استفاده از فیبر نوری اجازه می دهند وسیله به درون سوراخ ها و کانال های با دسترسی خیلی کم وارد شود. در اکثر این دستگاه ها امکان اتصال دوربین برای ضبط دائمی وجود دارد.
کاربرد های آزمون چشمی عبارتند از:
- بررسی وضعیت سطح نمونه مورد آزمایش
- بررسی ترازبندی صفحاتی که هم جفت شده اند.
- بررسی شکل قطعه.
- بررسی شواهد نشتی.
- بررسی عیوب سمت داخلی.
آزمون مایع نافذ
این روش می تواند برای شناسایی ناپیوستگی های راه به در در سطح هر محصول صنعتی غیر متخلخل به کار رود. این روش به طور گسترده ای برای آزمایش مواد غیرمغناطیسی استفاده می شود. در این روش مایع نافذ در مدت زمان معین به سطح محصول زده می شود. سپس مایع نافذ اضافی از سطح محصول برداشته می شود. آنگاه سطح خشک و به آن ماده ظاهرساز زده می شود. مایع نافذی که در ناپیوستگی باقی می ماند توسط ماده ظاهرساز جذب می شود تا وجود و همچنین محل و ماهیت ناپیوستگی را نشان دهد.
نافذ های مورد استفاده یا نافذ رنگی مرئی یا نافذ رنگی فلورسنت هستند. بازرسی برای یافتن نشانه های رنگی مرئی، زیر نور سفید انجام می شود در حالی که بازرسی نشانه های نافذ رنگی فلورسنت زیر نور فرابنفش (یا مشکی) در شرایط تاریک انجام می گردد. فرایندهای مایع نافذ بر اساس نحوه شستشوی نمونه به دسته های ریزتری تقسیم می شوند. نافذ ها می توانند به صورت زیر باشند:
- قابل شستشو با آب
- قابل تعلیق یعنی یک عامل امولوسیون کننده به نافذ اضافی روی سطح نمونه اضافه می شود تا آن را قابل شستشئ با آب گرداند.
- تمیزشونده با حلال برای برداشتن نافذ اضافی از سطح نمونه آزمایش لازم است که در یک حلال حل شود.
فرایندهای مایع نافذ را می توان به ترتیب کاهش حساسیت و کاهش هزینه به صورت زیر بیان کرد.:
- نافذ رنگی فلورسنت قابل تعلیق
- نافذ رنگی فلورسنت تمیزشونده با حلال
- نافذ رنگی فلورسنت قابل شستشو با آب
- نافذ رنگی مرئی قابل تعلیق
- نافذ رنگی مرئی تمیزشونده با حلال
- نافذ رنگی مرئی قابل شستشو با آب
برخی از مزایای استفاده از آزمون مایع نافذ عبارتند از:
- هزینه بسیار کم
- با قابلیت جابجایی عالی
- حساسیت بالا نسبت به ناپیوستگی های ریز و تنگ
- روشی نسبتا ساده است.
- می تواند روی مواد گوناگونی استفاده شود.
- تمام ناپیوستگی های سطحی را صرف نظر از جهت گیری آنها با یک عملیات آشکار می سازد.
بعضی محدودیت های آزمون مایع نافذ عبارتند از:
- سطح آزمایش باید عاری از هرگونه آلودگی باشد (چرک، روغن، گریس، رنگ ، زنگ و غیره ).
- تنها ناپیوستگی های سطحی را آشکار می سازد.
- روش ساده ای برای ثبت دائمی وجود ندارد.
- اغلب باید بعد از آزمایش تمام مواد نافذ برداشته شوند.
- روی نمونه های متخلخل قابل استفاده نیست و استفاده از آن روی سطوح خیلی خشن مشکل است.
آزمون ذرات مغناطیسی
آزمون ذرات مغناطیسی برای آزمایش موادی استفاده می شود که می توانند به سادگی مغناطیس می شوند. این روش قادر است عیوب راه به در سطح و درست زیر سطح را شناسایی کند. در این روش ابتدا نمونه آزمایش با استفاده از آهن ربای دائمی یا الکتریکی و یا با عبور جریان الکتریکی از میان یا اطراف نمونه مغناطیسی می شود. میدان مغناطیسی که وارد نمونه می شود از خطوط نیروی مغناطیسی تشکیل شده است. هرگاه عیبی وجود داشته باشد که جریان خطوط نیروی مغناطیسی را قطع کند، بعضی از این خطوط باید از نمونه خارج و دوباره به آن وارد می شوند. این نقاط خروج و ورود مجدد قطب های مغناطیسی مخالفی را تشکیل می دهند. هنگامی که ذرات مغناطیسی روی سطح چنین نمونه ای پاشیده شود، توسط این قطب های مغناطیسی جذب شده تا نشانه واضحی ایجاد گردد. این نشانه تقریبی از اندازه و شکل عیب است.
بسته به نوع کاربرد، شیوه های مغناطیسی کردن مختلفی وجود دارد که در آزمون ذرات مغناطیسی استفاده می شود. این شیوه را می توان در دو دسته زیر گروه بندی می شود:
الف) تکنیک های جریان الکتریکی مستقیم: روش هایی هستند که در آن جریان الکتریکی از میان نمونه آزمایش جاری می شود و میدان مغناطیسی تولید شده توسط این جریان الکتریکی برای شناسایی عیوب استفاده می شود.
ب) تکنیک های جریان شار مغناطیسی: در این روش شار مغناطیسی با استفاده از آهن ربای دائمی و یا با عبور جریان الکتریکی از میان یک سیم پیچ یا یک رسانا به نمونه القا می شود.
مزایای استفاده از آزمون ذرات مغناطیسی شامل مواد زیر است:
- به عملیات پیش تمیزکاری بسیار دقیقی احتباج ندارد.
- بهترین روش برای شناسایی ترک های ریز و کم عمق سطحی در مواد فرومغناطیس می باشد.
- سریع و نسبتا ساده است.
- کاملا ارزان است.
- از میان پوشش های نازک عمل می کند.
- محدودیت های کم در مورد اندازه/ شکل نمونه آزمایش دارد.
- روش آزمون غیر مخرب با قابلیت جابه جایی عالی است.
- سریع و بدون اتلاف زمان است.
بعضی از محدودیت های آزمون ذرات مغناطیسی عبارتند از:
- جهت و شدت میدان مغناطیسی مهم است.
- ماده باید فرومغناطیس باشد.
- تنها ناپیوستگی های سطحی و نردیک به سطح را آشکار می سازد.
- گاهی اوقات به جریان های الکتریکی زیاد نیاز دارد.
- قطعات معمولا باید مغناطیس زدایی شوند که ممکن است مشکل باشد.
آزمون جریان گردابی
این روش یه طور گسترده ای برای شناسایی عیوب سطحی، طبقه بندی مواد، اندازه گیری جداره های نازک تنها از یک سطح، اندازه گیری پوشش های نازک و در بعضی موارد اندازه گیری عمق سخت کاری سطحی شده استفاده می شود. این روش تنها برای مواد رسانای الکتریکی قابل استفاده است. در این روش با نزدیک کردن قطعه به سیم پیچ حامل جریان متناوب جریان های گردابی در آن ایجاد می شود. میدان مغناطیسی متناوب سیم پیچ به وسیله میدان های مغناطیسی جریان های گردابی تغییر می کند. سپس این تغییر که به شرایط بخش نزدیک به سیم پیچ بستگی دارد، با خواندن کنتوریا نمایش لامپ اشعه کاتدی بیان می شود.
سه نوع پروب در آزمون جریان گردابی استفاده می شود. پروب های داخلی معمولا برای آزمایش عملکرد لوله های مبدل حرارتی استفاده می شود. پروب های محاطی معمولا برای آزمایش میله ها و لوله ها در طول ساخت استفاده می شود. کاربرد های پروب های سطحی شامل محل ترک ها، طبقه بندی مواد، اندازه گیری ضخامت جداره پوشش و اندازه گیری عمق سخت کاری سطحی شده می باشد.
از این روش برای موارد زیر استفاده می شود:
- برای تشخیص عیوب در لوله سازی
- طبقه بندی مواد
- اندازه گیری پوشش های نازک
- اندازه گیری ضخامت جدار نازک تنها از یک سطح
- اندازه گیری عمق سخت کاری سطحی شده
بعضی از مزایای آزمون جریان گردابی عبارتند از:
- به کوپلنت نیاز ندارد.
- پاسخ لحظه ای می دهد.
- در طول نصب مراحل پیچیده ای ندارد.
- به عیوب کاملا حساس است.
- بسیار تکرارپذیر است.
- می توان از اسکن با سرعت بالا استفاده شود.
- برای آنالیز ابعادی عیوب و ضخامت پوشش بسیار دقیق است.
برخی از محدودیت های آزمون جریان گردابی شامل موارد زیر است:
- عمق نفوذ آن محدود است.
- از نظر تئوری به یک زمینه خوب آموزش درباره اصول الکتریکی و ریاضیات نیاز دارد.
- به تغییرات سطحی بسیار حساس است و بنابراین به یک سطح خوب نیاز دارد.
- تنها برای مواد رسانا قابل استفاده است.
- می تواند برای مواد غیر مغناطیسی و مغناطیسی استفاده شود اما در فولادهای کربنی برای تشخیص عیوب زیرسطحی قابل اعتماد نیست.
- تنگی ترک و جهت گیری جریان گردابی در یک ترک یا ناپیوستگی خطی، روی قدرت آشکارسازی تاثیر می گذارد.
