آشنایی با انواع تست غیر مخرب-NDT
تست غیر مخرب NDT چیست ؟!
تست غیر مخرب NDT که مخفف کلمه انگلیسی (Non Destructive Testing) است ، روشی صنعتی بدون آسیب زدن به قطعه و سازه می باشد که به وسیله آن قادر خواهیم بود از صحت عملکرد قطعه و سازه مطمئن شویم. لذا چون تست غیر مخرب به قطعه صدمه نمی زند باعث صرفه جویی در وقت و هزینه برای انجام تست می شود.
تست های غیر مخرب انواع مختلفی دارند که در این مقاله سعی می‌کنیــم مهمترین آنها را توضیح بدهیم ، از تست های غیر مخرب به صورت گسترده در بازرسی جوش ، بازرسی قطعات ریخته‌گری شده ، قطعات فورجینگ یا آهنگری‌شده ، تخمین عمر خستگی ، بررسی میزان خوردگی و …. استفــاده می شود .
روش هایی که در این مقاله بررسی می کنیم در حدود ۹۰ درصد روش های غیر مخرب را پوشش می دهد و سایر روش ها که ممکن است در صنعت از آنها استفاده شود ، کاربرد خاص دارند.
در دستیابی به جوش های بدون نقص با کیفیت بالا و بدون عیب علاوه بر انجام آن توسط جوشکار های ماهر و تست آن راه دیگری وجود ندارد ، با این وجود این هر چقدر که جوشکار ماهر باشد ، در طی فرآیند جوشکاری ، ممکن است نقص هایی در جوش ایجاد شود. بنابراین لازم است که روش هایی برای اطمینان از کیفیت و قابلیت اطمینان جوش در نظر گرفته شود . تا از فاجعه شکست اتصالات جوشی جلوگیری شود.
طیف وسیعی از تکنیک های بازرسی جوش وجود دارد که به دو روش مخرب و غیر مخرب امکان پذیر است ، امـــا تست غیر مخرب جوش NDT قادر به تشخیص و اندازه و محل قرار گیری عیب می باشد و این قابلیت را به ما می دهد که در مورد تائید یا عدم تائید جوش به راحتـی اظهار نظر کنیم.
انواع تست غیر مخرب
- تست چشمی (VT)
- تست مایع نافذ(PT)
- تست مغناطیسی(MT)
- تست رادیوگرافی(RT)
- تست جریان گردابی(ET)
- تست التراسونیک(UT)
- تست اکوستیک امیشن(AME)
- تست ترمو گرافی (IR)
- تست نشتی (LT)
- تست موج هدایت شونده (GWT)
تست چشمی (VT)
تست چشمی (VT) که مخفف کلمه انگلیسی Visual Testing/Inspection است . قدیمی ترین و اساسی ترین روش آزمایش غیر مخرب است ، اما همچنین قدرت تشخیص بالایی ندارد . تست چشمی فقط عیوبی قابل تشخیص است که باعث تغییر در ظاهر قطعه شده باشند و این بزرگتــرین محدودیت تست چشمی (VT) است .
از تست چشمی (VT) به عنوان اولیــن گام در بازرسی جوش و بازرسی قطعات ساخته شده نام برده می شود ، اگــر قطعه ایی در بازرسی چشمی معیوب شناخته شود در بیش از ۹۰ درصد موارد لازم نیست بــه سراغ انجام سایر روش های تست غیر مخرب NDT برویــم اما اگر از نظر تست چشمی (VT) ، قطعه مشکل نداشت برای اطمینان بیشتر باید تست را با سایر روش های NDT ادامه بدهیم.
مزایـا و محدودیت های تست چشمی (VT)
مزایا
- ارزان قیمت
- ایمن بودن
- عدم نیاز به تجهــیـزات اضافه
محــدودیت ها
- قابلــیت تشخیص عیوب ظاهری
- امـــکان خطای انسانی
- نیــازمند کارشناس آموزش دیده
تست مایع نافذ (PT)
تست مایع نافذ (PT) یکی از متداولتـرین تست غیر مخرب NDT است که مخفف کلمه انگلیسی Penetrant Testing است . اغلب برای تشخیص نقص سطح قطعات ریخته گری ، قطعات آهنگری و جوشکاری مورد استفاده قرار می گیرد. عیوبی مانند شکستگی‌های مویی و انواع ترک های سطحی با این روش قابل تشخیص است.
اساس تست مایع نافذ (PT) بر خاصیت مویینگی است و این صورت است که ابتداً مایع نافذ در داخل ترک های احتمالی نفوذ می کند و سپس آشکارساز با بیرون کشیدن ، مایع نافذ از داخل منـــافذ سبب آشکــار شدن عیوب می شود و مراحل آن بشرح زیر است :
مراحل انجام تست NDT مایع نافذ
- تمیزکاری Cleaning
وجود آلودگی روی سطح قطعه کار مانع نفوذ مایع نافذ به داخل ترک و شکاف روی سطح می شود ، لذا مهم است قبل از انجام آزمایش سطح از وجود آلودگی هایی مانند چربی ، زنگ زدگی و … پاک شود.
2. آغشته کردن سطح به مایع نافذ
آغشته کردن سطح به مایع نافذ یا بــه انگلیسی Applying Penetrant دومیــن قدم در انجام تست PT ، پس از تمیز نمودن و خشک شدن قطعه است . در این مرحــله سطح را به مایع نافذ آغشته می کنیم.
3. زمان توقف
زمان توقف یا بــه انگلیسی Dwell Time سومیــن قدم در انجام تست پس از آغشته کردن سطح به مایع نافذ است . در این مرحله، مدت زمانی بین ۵ تا ۶۰ دقیقه که بستگی به دو پارامتـــر سیالیت مایع نافذ و حساست آزمایش دارد ، فرصت داده می شود تا مایع نافذ به داخل ترک و شکاف روی سطح نفوذ کند .
4. پاک نمودن مایع نافذ اضافی
پاک نمودن مایع نافذ اضافی یا بــه انگلیسی Penetrant Removing چهارمین قدم در انجام تست پس از زمان توقف است . پس از گذشتن زمان توقف ، باید سطح قطعه کار از مایع نافذ اضافی تمیز بشود . این تمیز کاری بستگی به نوع مایع نافذ استفاده شده در آزمایش دارد .
۳ نوع مایع نافذ ماده نافذ قابل شستشو با آب ( Water Washable Penetrant) و ماده نافذ قابل استفاده با امولسیون ( Post Emulsifiable Penetrant ) و ماده نافذ با حلال مخصوص ( Solvent- Removable Penetrant ) وجود دارد ، که با توجه به نوع آن باید تمیز کننده مخصوص خودشان مورد استفاده قرار بگیرد .
5. خشک کردن سطح
اگر چه خشک نمودن یا Drying سطح قبل از آغشته کردن سطح به مایع نافذ (مرحله ۲) هم می بایست انجام شود امــــــا خشک کردن سطح قبل از آغشته شدن سطح با مایع آشکارساز یا Developer اهمیت بیشتری دارد ، چرا که وجود رطوبت روی سطح میتواند بر روی آزمایش تاثیر بگذارد .
6. آغشته کردن سطح با مایع آشکار ساز
آغشته کردن سطح با مایع آشکار ساز یا به انگلیسی Appling Developer مرحله پایانی انجام اقدام عملی در تست PT است . با آغشته کردن سطح با مایع آشکارساز یا Developer ، سبب می شویم تا عیوب موجود در سطح قطعه کار خودشان را نشان بدهد .
7. مشاهده نتایج
پس از مدت زمان کوتاهی بــه تدریج مایع نافذ گیر افتاده درون ترک ها و شکاف های سطح جذب مایع آشکارساز یا Developer شده و تصویر ترک به رنگ قرمـز روی قطعه دیده خواهد شد .
8. پاک سازی نهایی
پاک سازی نهایی یا Final Cleaning به این معنــا است کـه پس از رؤیت سطح قطعه و نتیجه گیری از انجام آزمایش و ثبت گزارش باید سطح قطعه از وجود آثار انجام آزمایش پاک شود .
مزایـا و محدودیت های تست مایع نافذ (PT)
مزایا
- ارزان قیمت
- سریع بودن
- عدم نیاز به آموزش زیاد
محــدودیت ها
- قابلــیت تشخیص عیوب سطحی
- امـــکان خطای شناسایی در هنگام استفاده روی سطوح خشن
تست مغناطیسی (MT)
تست مغناطیسیMT مخفف کلمه انگلیسی ( Magnetic Test ) است و گاهی اوقات با نام بازرسی ذرات مغناطیسی MPI که مخفف کلمه انگلیسی ( Magnetic Particle Inspection ) است ، شنــاخته می شود . تست غیر مخرب MT یک تست مناسب برای تشخیص نقص سطح و زیرسطحی در مکان های دور از دسترس است ، و اساس آن بر مفهوم نشت شار مغناطیسی است.
این تست مبتنی بر مفهوم نشت شار مغناطیسی (Magnetic Flux Leakage) است. نشت شار مغناطیسی زمانی به وجود می‌آید که در نتیجه وجود ترک در داخل قطعه قطب اضافی N و S به وجود بیـــاید.
در بازرسی ذرات مغناطیسیMT ، قطعه به صورت مستقیم یا غیرمستقیم آهنربا می شود. در آهنربا شدن قطعه به صورت مستقیم جریان برق مستقیم از داخل قطعه عبور داده می شود که سبب به وجود آمدن و یک میدان مغناطیسی در ماده می شود . در آهنربا شدن قطعه بصورت غیرمستقیم میدان مغناطیسی توسط یک آهنربای دیگر در داخل قطعه تست القا می شود .
از آنجا که ذرات آهن در امتداد خطوط میدان مغناطیسی متمرکز می شوند ، وقتی به قسمتی از قطعه که ترک خورده است می رسند چون در آنجا قطب اضافی N و S وجود دارد ، تجمع می کنند و با همین مکانیزیم بازرس جوش یا بازرس مربوطه می تواند از وجود ترک در قطعه مطلع شود.
مزایـا و محدودیت های تست مغناطیسی (MT)
مزایا
- قیمت منــاسب
- ساده و سریع بودن
- عدم نیاز به تمیزکاری قبلی قطعه
محــدودیت ها
- قابلــیت استفاده فقط برای مواد فرومغناطیس
- غیرقابل استفاده برای قطعاتی که دارای پوشش ضخیم هستند
تست رادیوگرافی (RT)
تست رادیوگرافی RT که مخفف کلمه انگلیسی (Radiographic Test) است . برای بازرسی اجزای مونتاژ شده و یافتن نقص در سازه های پیچیده استفاده می شود. در تست رادیوگرافی RT از اشعه الکترومغناطیسی با طول موج کوتاه به شکل فوتون های پر انرژی برای نفوذ در مواد و بازرسی عیوب سطحی و زیر سطحی استــفاده می شود.
اساس بازرسی رادیوگرافی RT بر پایه اختلاف جذب انرژی تابش شده در داخل جسم است در این روش برای نفوذ اشعه به داخل جسم از پرتوهایی با انرژی بالا مانند پرتو ایکس و گاما استفاده می شود . با قرار دادن فیلم در زیر قطعه اشعه های فرستاده شده پس از عبور از داخل جسم اثر خودشان را روی فیلم باقی می گذارند و بازرس فیلم رادیوگرافی یا بازرس جوش با بازرسی این فیلم ها می تواند به عیوب احتمالی موجود در قطعه مانند تخلخل ، حبس ناخالصی و ترک و …. پی ببرد.
مزایـا و محدودیت های تست رادیوگرافی (RT)
مزایا
- نیاز به آماده سازی سطح قطعه ندارد
- قابلیت تشخیص عیوب سطحی و زیر سطحی را دارد
- به عیوبی مانند خوردگی و تغییر چگالی مناطق مختلف قطعه حساس است
محــدودیت ها
- بعلت تششعات ، نیاز به تدابیر بیشتر برای حفظت و ایمنی کار با دستگاه است
- نیاز به دسترسی به دو طرف قطعه است
- برای تشخیص عمق عیب نیاز به عکس برداری از قطعه در زوایای مختلف است
تست جریان گردابی (ET)
تست جریان گردابی یا تست ادی کارنت ET که مخفف کلمه انگلیسی (Eddy Current Test) است ، برای تشخیص نقص های سطحی و زیرسطحی در قطعات رسانا مورد استفاده قرار می گیرد . این تست بر اساس القای الکترومغناطیسی با گذارندن جریان الکتریسیـــته متناوب از سیم پیچ است و وجود عیب یا ناپیوستگی در ماده سبب ایجاد اختلال در جریان گردابی می شود.
بنابراین کاهش جریان گردابی نشانگر وجود نقص در ماده است. نظارت بر تغییر جریان ، محل وجود عیب را نشان می دهد.
مزایـا و محدودیت های تست جریان گردابی (ET)
مزایا
- حساسیت بالا
- عدم نیاز به آماده سازی سطح مانند زدودن چربی و لایه رنگ البتـــه اگر نازک باشد
- قابلیت ثبت نتایج
محــدودیت ها
- سرعت پایین
- قابل استفاده در مواد رسانا
- فقط قابلیت تشخیص عیوب نزدیک به سطح را دارد
تست التراسونیک (UT)
تست التراسونیک یا تست UT یکی از روش های متداول تست غیر مخرب NDT است که مخفف کلمه انگلیسی (Ultrasonic Test) است ، تست التراسونیک قابلیت تشخیص تقریباً تمام عیوب سطحی و زیر سطحی را دارد به شرط اینکه سطح قطعه صاف باشد . در تست التراسونیک از مبدل متصل به دستگاه تشخیصی برای ارسال امواج صوتی به داخل ماده استفاده می شود و اغلب نیاز به استفاده از یک کوپلنت (مانند روغن یا آب) برای اتصال مبدل و جسم دارد ، که باعث افزایش دقت در نتایج می شود.
دو روش برای دریافت سیگنال وجود دارد. روش اول Reflection یا تأمل که با نام پالس اکو نیز شناخته می شود است ، که مبدل هم سیگنــال را ارسال میکند و هم دریافت می کند و روش دوم میرایی یا Attenuation است که یک مبدل سیگنــال را ارسال می کند و یک مبدل دیگر آن را دریافت می کند و هر گونه تغییر غیر عادی در سیگنال نشان دهده وجود عیب در داخل قطعه است.
مزایـا و محدودیت های تست التراسونیک UT
مزایا
- فقط دسترسی به یک طرف قطعه نیاز است
- حساسیت بالا
- قابل حمل
- سرعت بالا در نمایش نتایج تست
محــدودیت ها
- نیاز به کارشناس آموزش دیده
- حساس به زبر بودن سطح
- نیاز به استفاده از یک کوپلنت
تست آکوستیک امیشن (AE)
آکوستیک امیشن یا نشر آوایی (AE) که مخفف کلمه انگلیسی Acoustic Emission است یک روش تست غیر مخرب NDT است که در آن با استفاده از سینگنال آکوستیک فرکانس بالا (در محدوده ۱۰KHZ تا ۱۰۰KHZ گاهاً این فرکانس میتواند تا ۱MHZ باشد) است . این سیگنـال که از درون اجسام و قطعات دریافت می شود و با تحلیل سیگنال های خروجی می توانیم می توانیم عیوب را مشخص کنیم .
عمده کاربرد آکوستیک امیشن در موارد زیر است:
- تشخیص اصطکاک
- تشخیص اصطکاک و وجود سایش در بیرینگ (بلبرینگ،رولبرینگ) در اثر عدم عملکرد صحیح گریس یا روانکار
- تشخیص ضربه در مکانیزم های دوار که بعلت لقی بیش از حد بیرینگ که ایجاد ضربه می کند.
- تشخیص تربولانس در بازرسی مخازن تحت فشار است که وجود نشتی بیش از حد سبب ایجاد جریان توربلانت (turbulent) می شود.
- تشخیص عیوب در قطعات تولید شده
- تشخیص عیوب در جوش
- تخمین عمر سازه
مزایــــا و محدودیت های آکوستیک امیشن یا نشر آوایی (AE)
مزایا
- قادر به تشخیص عیوب بسیار ریز در محدوده ۱µm است.
- بازرسی با این روش سرعت بالایی دارد و در نتیجه راندمان کار بسیار بالا است.
- این روش نسبت به هندسه قطعه دارای حساسیت کمتــــری است.
- این روش در مقایسه با سایر روش های متداول تست غیر مخربNDT بعلت کارایی بیشتر ارزش سرمایه گذاری بالایی دارد.
محــدودیت ها
- در این روش عیوب ایستــا ، عیوبی که نه رشد می کنند و نه حرکت قابل شنـــاسایی نیستند البتــــه این محدودیت با اعمال تنش خارجی تا حدودی برطرف شده است.
- معیـــاری برای ارزیابی نتایج حاصل از تست نشرآوایی وجود ندارد و تحلیل نتـــایج کاملاً بستگی به دانش و تجربه کارشناس مربوطه دارد.
تست ترموگرافی
تست ترموگرافی برای برای یافتن ترک ها،حفره ها و سایر نقص ها در لوله ها، قطعات جوشکاری شده و سایر قطعات فلزی یا پلاستیکی استفاده می شود.
اساس تست حرارتی بر تابش اجسام است ، بطور کلی هر جسم از خود اشعه تابش ساطع می کند و هرچه یک جسم انرژی بیشتری داشته باشد ، اشعه بیشتری از خود ساطع می کند. در تست ترموگرافی از دوربین های مادون قرمز برای دیدن تابش طیف مادون قرمز و ایجاد تصویری از الگوهای حرارتی در سطح یک جسم استفاده می کند.
برای تست ترموگرافی دو رویکرد وجود دارد:
- منفعل یا Passive: در این روش دمای سطح قطعه اندازه گیری می شود ، و دمای نقاط مختلف جسم با نقاط کناری مقایسه می شود و نتایج نمایش داده می شوند.
- فعال یا Active: در این روش تغییر دمای نقاط سطح جسم پس از اعمال منبع حرارتی مورد بررسی قرار می گیرد.
مزایــــا و محدودیت های تست ترموگرافی
مزایا
- می تواند قبل از خرابی کامل قطعه از وجود عیب در آن ما را مطلع کند.
- سریع و ایمن است.
- نیاز به تماس با سطح قطعه ندارد.
محــدودیت ها
- فقط عیوب سطحی را نمایان می کند
- نیاز به کارشناس با تجربه نتایج دقت زیادی ندارند دارد.
تست نشتی (LT)
تست نشتی یا LT یکی دیگر از تست غیر مخرب NDT است که مخفف کلمه انگلیسی Leak Testing است ، برای تشخیص ترک یا نشتی در لوله های انتقال سیال مورد استفاده قرار می گیرد . برای ایجاد نشتی در ابتدا نیاز به اختلاف فشار در بیرون و داخل لوله داریم که سیال تمایل دارد از محل با فشار بیشتر به سمت فشار کمتر حرکت کند.
انواع روش های انجام تست نشتی
۱) روش افت فشار: در روش افت فشار یا Pressure Decay ، مخزن با یک فشار مشخص پر می شود و از منبع جدا می شود و بعد گذشت زمان فشار هوا در آن مورد بررسی قرار می گیرد و میزان نشت بر اساس تغییر فشار در طول زمان محاسبه می شود.
۲) روش جریان هوای فشرده : در روش جریان هوای فشرده یا Mass Airflow ، مخزن به منبع فشار متصل می شود و فشار مخزن ، به اندازه فشار بیرون مخزن ، ثابت نگه داشته می شود و در این حالت سرعت نشت مستقیماً به عنوان سرعت جریان ورودی هوا اندازه گیری می شود.
۳) روش مشاهده : روش مشاهده یا Observation ، قطعه مورد نظر در مخزن آب فرو می رود و هر حبابی که شکل می گیرد ، محل نشت را آشکار می کند.
۴) روش ردیاب گاز (هلیوم) : روش ردیاب گاز (هلیوم) یا Gas Tracer ، مخزن آب بندی شده در یک محفظه کاملاً ایزوله قرار داده می شود و با استفاده از پمپ خلاء ، داخل مخزن و بیرون آن خلاء نسبی ایجاد میشود و سپس محفظه یا داخل مخزن (یکی از آنها) توسط گاز هلیوم پر می شود ، و با توجه به مقدار گاز از دست رفته در حجم می توان از وجود نشتی داخل مخزن مطلع شد.
مزایــــا و محدودیت های تست نشتی LT
مزایا
- برخی از روش های فوق که گفته شد ارزان قیمت هستند
- ایمن است
محــدودیت ها
- نتیجه ارزیابی کاملاً بستگی به بازرس مربوطه دارد
- نیازمند بازرسی از نزدیک است
تست موج هدایت شده (GWT)
تست التراسونیک موج هدایت شده یا GWT یکی دیگر از تست غیر مخرب NDT است که مخفف کلمه انگلیسی Guided Wave Testing است ، یک روش برای بازرسی خطوط لوله و همچنین ریل های های قطار و سازه های و شفت های طویل است که با استفاده از قرار دادن دستگاه در یک مکان واحد تا ۱۰۰ متر را می توان بازرسی کرد .
اگرچه تست موج هدایت شده یا GWT به عنوان آزمایش التراسونیک با برد طولانی شناخته می شود ، اما این دو روش اساساً متفاوت هستند. GWT از فرکانس پایین تر (۱۰-۱۰۰kHz) استفاده می کند و امواج متقارن محوری به صورت افقی در هر دو جهت در قطعه پخش می شوند.
در تست موج هدایت شده از پالس اکو استفاده می شود، به این معنی که موج هم توسط ترسدیوسر تولید می شود و هم توسط آن دریافت میشود و سیگنال های منعکس شده در صورت وجود عیب در سازه ، دریافت شان با تاخیر و تعجیل زمان همراه بوده که بازرس را از وجود و محل آن آگاه می کند .
مزایــــا و محدودیت های تست موج هدایت شده GWT
مزایا
- کشف عیوب سطحی و زیر سطحی موجود در قطعه
- اطلاعات تست کاملاً ضبط می شوند.
- سریع است
- قابل حمل است.
محــدودیت ها
- زانویی و خمش در طول مسیر قطعه تست را دچار خطا می کند.
- نیازمند کارشناس با تجربه هستیم.
