قابلیت اعتماد از عملکرد سازه ایجاب میکند که فلز جوش و درز جوشکاری شده از لحاظ مقاومت، سلامت و دیگر خصوصیات موردنظر سازه ای و عاری بودن از عیوب جوشکاری مورد آزمایش و ارزیابی قرار گیرد.
آزمایش های غیر مخرب در برنامه کنترل کیفیت قرار می‌گیرند و از آن به منظور تأیید جوش تمام شده استفاده می‌شود. آزمایش های غیر مخرب جوش عبارتند از:
- بازرسی چشمی (VT)
- بازرسی با مواد نافذ ( PT )
- آزمون ذرات مغناطیسی ( MT )
- آزمون اولتراسونیک
- آزمون اولتراسونیک آرایه فازی (PA)
- آزمون رادیوگرافی ( RT )
- آزمایش نشت
- آزمایش جریان گردابی
- آزمون انتشار اکوستیک (AE)
- آزمایش سختی
- زمان پراش پرواز
بازرسی چشمی
بازرسی چشمی یکی از ساده ترین و ابتدایی‌ترین راه‌ها برای شناسایی بسیاری از عیوب مانند ترک‌ها، تخلخل‌ها و … در بازرسی قطعات جوشکاری شده است. با انجام این بازرسی اولیه ممکن است بسیاری از قطعات بعد از جوشکاری معیوب اعلام شوند و دیگر نیازی به انجام تست‌های پیچیده نباشد. برای این که به خوبی بتوان عیوب سطوح جوشکاری شده را با چشم تشخیص داد، سطح باید کاملا تمیز گردد و همچنین از یک ذره‌بین، آینه و یا بروسکوپ برای مشاهده بهتر استفاده کرد.
بازرسی با مواد نافذ
یکی از آزمون های غیر مخرب برای یافتن محل معایب سطحی است که به عنوان تست غیر مخرب pt نیز شناخته می‌شود.
این آزمایش برای فلزات غیرمغناطیسی مانند فولاد ضد زنگ، آلومینیوم، منیزیم، تنگستن و پلاستیک‌ها نیز قابل استفاده است.
آزمایش با مواد نافذ جهت تشخیص عیوب داخلی قابل استفاده نیست. محدودیت این آزمایش عدم امکان استفاده از آن برای مواد متخلخل است.
در آزمایش با رنگ نافذ باید سطح مورد بازرسی در ابتدا از لکه‌های روغن، گریس و مواد ناخالص و خارجی به وسیله ماده آماده ساز (پرایمر) تمیز گردد.
سپس ماده نافذ قرمز رنگی روی سطح پاشیده می‌شود که در داخل ترک‌ها و سایر ناهمواری‌ها نفوذ میکند. رنگ اضافی از روی سطح پاک شده و سپس یک مایع فوق‌العاده فرار حاوی ذرات ریز سفید رنگ بر روی سطح پاشیده می‌شود. این ماده به ماده ظهور یا ظاهرکننده معروف است. تبخیر مایع فرار موجب بر جای ماندن گرد خشک سفید رنگ بر روی ماده قرمز نفوذ کرده در ترک‌ها می‌شود و بر اثر عمل مویینگی، ماده قرمز از ترک بیرون کشیده و پودر سفید کاملاً قرمز می‌شود.
آزمون ذرات مغناطیسی
آزمون غیر مخرب ذرات مغناطیسی یا روش MPE برای تشخیص ترک های ریز که برای چشم غیر مسلح قابل مشاهده نیست ، عیوب سطحی و نزدیک به سطح ورق‌ها پیش از جوشکاری و برای معایبی مانند ترک‌های سطحی، ذوب ناقص، تخلخل، بریدگی، نفوذ ناقص ریشه و اختلاط سرباره در نوار جوش استفاده می‌شود.
این روش آزمون برای مواد و فلزات غیرمغناطیسی مانند فولاد ضدزنگ، آلومینیوم و مس کاربرد ندارد و محدود به مواد مغناطیسی شونده همانند چدن، فولاد، نیکل و کروم است.
برای انجام آزمایش ابتدا جوش تحت آنالیز با یک الکترومغناطیس به شدت مغناطیس می شود ، سپس ذرات ریز از یک ماده مغناطیسی مانند آهن یا اکسید آهن مغناطیسی روی سطح اعمال می شوند. پودر مغناطیسی به لبه های هر ترک سطح جذب می شود و باعث می شود تا آنها با چشم غیر مسلح قابل مشاهده باشند.
معایب موجود به وسیله این آزمون در عمقی معادل ۵ تا ۷ میلی‌متر زیر سطح جوش قابل تشخیص هستند. توجه شود که معایب عمیق‌تر با این روش قابل شناسایی نیست. همچینی ترک هایی که قابلیت شناسایی با این روش را دارند باید عمود بر میدان مغناطیسی باشند، برای قطعات با پوشش غیر مغناطیسی مناسب نیست فقط برای مواد فرومغناطیس قابلیت استفاده دارد.
آزمون اولتراسونیک
یکی از آزمایش‌های نسبتاً پیشرفته از انواع تست غیر مخرب جوش ، آزمون غیر مخرب فراصوتی یا تست غیر مخرب ut است که با نام التراسونیک نیز شناخته می‌شود.
این روش سریع بوده و قادر به تشخیص معایب داخلی بدون نیاز به قطعه جوش شده است.
آزمون فراصوتی هم معایب سطحی و هم نواقص داخلی فلز جوش و فلز پایه را مشخص، مکان یابی و اندازه گیری می‌نماید.
امواج التراسونیک (UT) با فرکانس 500-5000 کیلو هرتز به عنوان یک پرتو باریک از داخل قطعه مورد آزمایش عبور داده می‌شوند. با رسیدن به یک سطح فلزی با یک نقص یا هر گونه تغییر در تراکم داخلی قطعه ، امواج بازتاب یافته و به وسیله گیرنده جذب شده و پس از تقویت روی صفحه نمایشگر به صورت منحنی‌های ضربانی ظاهر می‌شوند .زمان لازم برای بازگشت اکو ، اندازه گیری طول مسیری است که توسط امواج پوشانده شده است. ارتفاع این منحنی‌های ضربانی نسبت به یک خط مبنا قابل تنظیم است.
التراسونیک آرایه فازی (PA)
یکی از تکنیک های پیشرفته شده تست فراصوتی تست التراسونیک آرایه فازی است. در این روش قابلیت هدایت کردن، اسکن کردن و متمرکز کردن امواج به صورت الکترونیکی وجود دارد. توانایی هدایت موج صوتی این امکان را به ما می‌دهد که پرتو را در جهت عمود بر عیب بر سازه و یا محل جوش داده شده برخورد دهیم. بنابراین محدودیت هایی که در روش UT به وجود آمده بودند، حذف شده و تقریبا تمامی عیوب قابل شناسایی هستند. هزینه انجام آزمایش بسیار بالا است.
آزمون رادیوگرافی ( RT )
آزمون غیر مخرب رادیوگرافی یکی از مفیدترین روش‌های آزمایش غیرمخرب است که نوع و محل عیوب داخلی و بسیار ریز و میکروسکوپی جوش را نشان می‌دهد. در این آزمون از پرتو X یا گاما استفاده می‌شود.
اشعه گاما به سبب طول موج کوتاه و انرژی زیاد خود می‌تواند در ضخامت‌های نسبتاً زیادی از مواد نفوذ کند، در ضمن زمان تابش اشعه به قطعه مورد پرتونگاری برای اشعه گاما نسبت به اشعه X بسیار طولانی‌تر است.
در تست غیر مخرب rt یک عکس از وضعیت داخلی فلز جوش گرفته می‌شود. در حین عکس برداری، فیلم در یک طرف و منبع پرتوزا در سمت دیگر قطعه قرار میگیرد. پرتو رادیویی در ضخامت فلز نفوذ کرده و بعد از عبور از این ضخامت لکه‌ای بر روی صفحه فیلم ایجاد میکند. میزان جذب پرتوهای رادیویی توسط مواد مختلف متفاوت است.
حبس سرباره، بریدگی‌های کناره جوش، ترک‌ها، حفره گازی و قسمت‌های نفوذ ناقص جوش، نسبت به فولاد سالم تراکم کمتری دارند. بنابراین در حوالی این قسمت‌ها پرتو بیشتری به سطح فیلم می‌رسد و عیوب فلز جوش، به صورت لکه‌های تاریکی بر روی فیلم ثبت می‌شوند.
این شیوه پرتونگاری حضور معایب مختلف در فلز جوش و فلز پایه را مسجل کرده و اندازه، شکل و محل آنها را ثبت می‌نماید.
آزمون جریان گردابی یا جریان القایی
آزمون غیر مخرب جریان گردابی یا جریان القایی یکی از آزمون های غیر مخرب جوش است که مشابه روش ذرات مغناطیسی، از انرژی الکترومغناطیسی برای شناسایی عیوب سطحی و زیر سطحی در ناحیه جوشکاری شده استفاده می شود.
این آزمون هم برای مصالح آهن‌دار و هم ترکیبات غیرآهنی مناسب است. کاربرد ویژه این آزمون در بازرسی جوشکاری خطوط لوله است. این آزمون عیوبی مانند ترک، ذوب ناقص، تخلخل و نفوذ یا اختلال گل جوشکاری را معین و مشخص میکند.
در این روش، با نزدیک کردن سیم پیچ به ناحیه اتصال، جریان‌های ثانویه‌ای تحت عنوان جریان‌های گردابی در نمونه القا می شوند. در اثر وجود این جریان‌های ثانویه، میدان مغناطیسی جدیدی بر خلاف جهت میدان مغناطیسی اولیه اطراف سیم‌پیچ به وجود می‌آید. در صورتی که عیبی در ناحیه سطحی و زیر سطحی قطعه شناسایی نشود، توزیع جریان گردابی در تمامی سطح یکسان خواهد بود. اما در صورتی که در سطح ناپیوستگی مشاهده شود، الگوی توزیع جریان گردابی در اطراف آن تغییر می کند. با تحلیل میزان تقابل میدان‌های مغناطیسی و تغییرات مقاومت ظاهری سیم‌پیچ، مشخصات عیوب موجود در ناحیه جوش شناسایی می شوند.
آزمایش نشت
در ادامه آزمایش‌های غیر مخرب جوش به آزمایش نشت می‌رسیم. در مورد آزمایش نشت باید گفت آزمون جوش در مقابل نشت یا تراوش مایعات با کاربرد فشار باد یا فشار هیدرولیکی انجام می‌شود.
فشار وارد شده برابر با بزرگ‌تر از مقدار فشار مورد انتظار وارد بر سازه در شرایط بهره برداری است. در صورتی که آزمایش تنها برای تعیین نشتی انجام شود، اعمال فشاری بیش از فشار بهره‌برداری وارد بر جوش لازم نیست.
اما در صورتی که گسیختگی قطعه جوش شده صدمات مالی و جانی بزرگی در بر داشته باشد، فشاری اضافه بر شرایط بهره‌برداری اعمال می‌شود. روش آزمون نشت عموماً برای آزمایش جوشکاری مخازن تحت فشار و خطوط لوله استفاده می‌شود.
آزمون انتشار اکوستیک (AE)
در تست انتشار امواج صوتی، سنسورهایی بر روی قطعه تعبیه می شوند و به قطعه یک محرک خارجی مثل نیرو، ضربه یا حرارت خارجی به صورت ناگهانی اعمال می شود. اعمال این محرک خارجی، سبب گسیل شدن امواجی از این قطعه می شود که این امواج، تنش هایی را در محل ناپیوستگی ایجاد می کنند.
همان طور که می دانید، هر تنشی یک کرنش را به دنبال خود ایجاد می کند که بسته به میزان تنش می تواند به صورت الاستیک یا پلاستیک باشد. ایجاد این کرنش سبب بازتاب موجی با فرکانس بالا می شود که در بازگشت به سطح قطعه ثبت شده و نوع و مکان دقیق عیب شناسایی می شود.
عموما تست امواج آکوستیک برای سازه های تحت سرویس استفاده می شوند. چرا که عموما این سازه ها تحت تنش قرار دارند و می توانند امواج بزرگ تری را منتشر کنند که در نتیجه امکان اندازه گیری و ثبت آن ها راحت تر است.
آزمایش سختی
آزمایش سختی فلز جوش و فلز پایه در محدوده جوشکاری علاوه بر بازرسی کیفس جوش مهم است. اطلاع از سختی جوشی که ماشین کاری می شود یا در معرض ساییدگی قراردارد مم و ضروری است. تعدادی آزمایش سختی به شیوه غیرمخرب وجود دارد که انتخاب هریک بسته به نوع مصالح مورد آزمایش می باشد.
آزمایش سختی برینل شامل اثرگذاری یک گلوله فولادی سخت بر روی قطعه فلزی مورد آزمایش تحت یک فشار مشخص و زمان از پیش تعیین شده است. قطر اثر گلوله روی قطعه اندازه‌گیری می‌شود و بر اساس این قطر یک عدد برینل از جدول مربوطه استخراج می‌گردد. اثر گلوله برینل بر روی قطعه مورد آزمایش معمولاً بزرگ است، بنابراین این روش در مورد تعیین سختی سطوح بزرگ و زمانی که اثرگذاری روی سطح مجاز باشد، استفاده می‌شود. در صورتی که این آزمایش از نوع مخرب باشد، فشار تا حد ترکیدن قطعه موردنظر وارد می‌گردد. در آزمایش نشت معمولاً از آب به منظور تعیین محل نشت استفاده می‌شود، اما روزنه‌های خیلی ریز همیشه با آب قابل تشخیص نیستند.
برای شناسایی روزنه‌های خیلی ریز از هوا یا روغن تحت فشار استفاده می‌شود.
زمان پراش پرواز (TOFD)
این روش، یکی از آزمون های دقیق و حساس برای اندازه گیری مکان و اندازه عیوب داخلی جوش محسوب می شود. در این روش، سنسورهایی در دو طرف منطقه جوشکاری شده قرار داده می شوند که یک دسته از آن ها امواج صوتی طولی را به درون قطعه ارسال نموده و دسته ای دیگر، امواج پراش یافته را جذب می نمایند.
در صورتی که درون قطعه عیبی وجود نداشته باشد، این امواج با برخورد به دیواره انتهایی قطعه بازتاب پیدا کرده و به گیرنده می رسند. اما در صورت وجود عیب، امواج با برخورد به لبه آن پراش پیدا کرده و در زمانی متفاوت به سنسور گیرنده ارسال می شوند. در نهایت با اندازه گیری زمان پرواز یک پالس از دو سر عیب، می توان تصویری واضح از مکان از و اندازه عیب جوش تهیه کرد
برنامه ریزی آزمایش های غیر مخرب
تعیین درصدی از جوش ها که باید مورد آزمایش غیرمخرب قرار گیرند مقوله بسیار مهمی در برنامه ریزی ازمایشات جوش می باشد.
دستورالعملی که در اکثر قراردادهای ساخت قطعات فولادی مورد استفاده قرار میگیرد به شرح جدول زیر می باشد.
