روش‌های بازرسی جوش و تست‌های غیرمخرب NDT

بازرسی جوش و کاربرد روش‌های تست غیرمخرب (NDT) نقش کلیدی در تضمین کیفیت و ایمنی سازه‌های جوشکاری شده دارد. با توجه به اهمیت اتصالات جوش در صنایع حیاتی مانند نفت، گاز، نیروگاه‌ها و هوافضا، ارزیابی دقیق و علمی کیفیت جوش‌ها بر اساس استانداردهای معتبر ضروری است. این مقاله به معرفی روش‌های مختلف بازرسی جوش، وظایف بازرس جوش و چشم‌اندازهای آینده در این حوزه می‌پردازد تا راهکاری جامع برای ارتقاء کیفیت و ایمنی فراهم آورد.

بازرسی جوش چیست؟

بازرسی جوش فرایندی است برای ارزیابی کیفیت و سلامت جوش‌ها از طریق بررسی ویژگی‌هایی مانند اندازه، شکل و وجود ناپیوستگی‌ها یا عیوب. اندازه و کیفیت جوش تاثیر مستقیم بر استحکام و عملکرد نهایی اتصال دارد؛ برای مثال جوش‌های کوچک یا ناقص ممکن است تحت تنش‌های سرویس مقاومت لازم را نداشته باشند.
ناپیوستگی‌ها یا عیوب جوش که می‌توانند شامل ترک، تخلخل، عدم همجوشی و سایر نقص‌های ساختاری باشند، در صورت جدی بودن، موجب کاهش مقاومت و افزایش احتمال شکست زودرس در محل جوش می‌شوند.برای اطمینان از کیفیت جوش، استانداردها و کدهای فنی مشخصی وجود دارد که باید بر اساس نوع کاربرد و صنعت، معیارهای پذیرش جوش تعیین و رعایت شود.

نقش و وظایف بازرس جوش

بازرس جوش مسئولیت حیاتی کنترل کیفیت و ارزیابی فنی جوش‌ها را بر عهده دارد و وظیفه دارد اطمینان حاصل کند که کلیه اتصالات جوشکاری شده با استانداردها، دستورالعمل‌ها و الزامات فنی پروژه مطابقت دارند. این نقش نه‌تنها به شناسایی و اصلاح عیوب کمک می‌کند، بلکه از بروز خرابی‌های پرهزینه و خطرناک جلوگیری می‌نماید. برای انجام صحیح این وظایف، بازرس جوش باید دانش تخصصی جامع و مهارت‌های چندبعدی داشته باشد که شامل موارد زیر است:

• آشنایی کامل با استانداردها و کدهای بین‌المللی و ملی مانند AWS، ASME، ISO و EN.
• تسلط بر فرآیندها و تکنیک‌های مختلف جوشکاری نظیر SMAW، GTAW، GMAW و SAW.
• شناخت عیوب جوشکاری (سطحی و داخلی) و علل ایجاد آن‌ها.
• تسلط بر روش‌های بازرسی مخرب و غیرمخرب و انتخاب روش مناسب بر اساس شرایط.
• درک اصول متالورژی جوش، رفتار مواد تحت حرارت و تنش، و نحوه جلوگیری از ترک یا تخلخل.
• توانایی تفسیر نقشه‌ها و مدارک فنی و مقایسه آن‌ها با وضعیت واقعی اجرا.

یک بازرس جوش خبره باید هم توانایی کار میدانی و هم تحلیل فنی را داشته باشد تا بتواند نقش خود را در تضمین کیفیت و ایمنی سازه‌ها به‌طور کامل ایفا کند. به دلیل پیچیدگی‌های فنی، بسیاری از کشورها برای بازرسین جوش دوره‌های تخصصی و گواهینامه‌هایی مانند Certified Welding Inspector (CWI) توسط انجمن جوشکاری آمریکا (AWS) در نظر گرفته‌اند.

انواع روش‌های بازرسی جوش

همان‌طور که در مقاله مهندسی مواد چیست؟ (گرایش ها، بازار کار و درآمد) اشاره شد، جوشکاری یکی از گرایش‌های تحصیلی در مقاطع تکمیلی است. در صنعت جوشکاری، بازرسی و آزمون‌های غیرمخرب (NDT) به‌عنوان ابزارهای کلیدی برای ارزیابی کیفیت و اطمینان از سلامت سازه‌ها به‌کار می‌روند، بدون آنکه آسیبی به قطعه وارد شود. این روش‌ها با توجه به نوع ماده، شرایط کاری و الزامات پروژه انتخاب می‌شوند و هر یک دارای مزایا، محدودیت‌ها و حوزه‌های کاربرد خاص هستند.

از جمله رایج‌ترین این روش‌ها می‌توان به بازرسی چشمی (VT) اشاره کرد که اولین و ساده‌ترین مرحله ارزیابی است و عیوب ظاهری مانند ترک، تخلخل یا بریدگی را شناسایی می‌کند. تست مایعات نافذ (PT) برای آشکارسازی عیوب باز سطحی به‌کار می‌رود و در طیف وسیعی از مواد قابل استفاده است. آزمون ذرات مغناطیسی (MT) مخصوص مواد فرومغناطیسی بوده و عیوب سطحی و زیرسطحی نزدیک به سطح را آشکار می‌سازد. تست فراصوت (UT) و رادیوگرافی صنعتی (RT) نیز برای شناسایی دقیق عیوب داخلی با دقت بالا به کار می‌روند، اگرچه نیازمند تجهیزات پیشرفته و اپراتور ماهر هستند.

انتخاب روش مناسب NDT مستلزم درک کامل از ماهیت سازه، شرایط بهره‌برداری، نوع عیوب محتمل و هزینه‌های اجرا است. بازرسی غیرمخرب نه‌تنها کیفیت جوش را تضمین می‌کند، بلکه از وقوع حوادث پرهزینه و خطرناک جلوگیری کرده و طول عمر مفید سازه را به‌طور قابل توجهی افزایش می‌دهد.

بازرسی چشمی Visual Testing - VT

بازرسی چشمی یکی از قدیمی‌ترین و پرکاربردترین روش‌های ارزیابی کیفیت جوش است که در مراحل مختلف تولید، از قبل از شروع جوشکاری تا پس از اتمام آن مورد استفاده قرار می‌گیرد. در این روش، بازرس با استفاده از چشم غیرمسلح یا ابزارهای کمکی مانند ذره‌بین، خط‌کش، کولیس و گیج‌های اندازه‌گیری، سطح جوش و مناطق اطراف آن را از نظر وجود عیوب قابل مشاهده بررسی می‌کند. سادگی، سرعت و هزینه پایین، این روش را به انتخابی مناسب برای بازرسی اولیه تبدیل کرده است، اما به دلیل محدودیت در شناسایی عیوب داخلی، معمولاً به‌عنوان مکملی در کنار سایر روش‌های غیرمخرب به کار می‌رود. دوره آموزش بازرسی چشمی جوش VT را از دوره‌های گروه آموزشی پارس پژوهان دنبال کنید.

ویژگی‌ها و نکات کلیدی:

• مرحله اجرا: قبل، حین و بعد از جوشکاری
• ابزارهای کمکی: ذره‌بین، کولیس، گیج جوش، خط‌کش دقیق
• قابلیت‌ها: شناسایی ترک‌های سطحی، بریدگی لبه، تخلخل‌های قابل مشاهده و ناپیوستگی‌های ظاهری
• مزایا: سرعت بالا، هزینه کم، عدم نیاز به تجهیزات پیچیده
• محدودیت‌ها: عدم امکان تشخیص عیوب داخلی یا زیرسطحی
• وابستگی: نیازمند مهارت، تجربه و دقت بالای بازرس

تست نفوذ مایع Penetrant Testing - PT

تست نفوذ مایع یکی از روش‌های رایج و مؤثر در بازرسی غیرمخرب است که برای شناسایی ترک‌ها، حفره‌ها و ناپیوستگی‌های باز به سطح در قطعات فلزی و غیرفلزی به کار می‌رود. اساس این روش بر خاصیت موئینگی مایعات است؛ یعنی مایع با کشش سطحی پایین می‌تواند به شکاف‌ها و عیوب بسیار ریز نفوذ کند. پس از مرحله نفوذ، با استفاده از توسعه‌دهنده (Developer) و در صورت نیاز نور فرابنفش، محل عیوب به‌صورت واضح قابل مشاهده می‌شود. این روش به دلیل سادگی، هزینه مناسب و کاربرد گسترده، در بسیاری از صنایع از جمله نفت، گاز، هوافضا و خودروسازی مورد استفاده قرار می‌گیرد، اما تنها قادر به شناسایی عیوب سطحی است و اطلاعاتی درباره عمق یا اندازه دقیق عیب ارائه نمی‌دهد.

ویژگی‌ها و نکات کلیدی:

• مرحله اجرا: پس از آماده‌سازی و تمیزکاری کامل سطح
• ابزارها و مواد: مایع نافذ رنگی یا فلورسنت، پاک‌کننده سطح، توسعه‌دهنده، نور مرئی یا UV
• قابلیت‌ها: شناسایی ترک‌ها، تخلخل‌ها، حفره‌ها و ناپیوستگی‌های باز به سطح
• مزایا: هزینه پایین، تجهیزات ساده، کاربرد روی مواد فلزی و غیرفلزی
• محدودیت‌ها: عدم شناسایی عیوب داخلی یا بسته، وابستگی به کیفیت تمیزکاری و مهارت بازرس

تست ذرات مغناطیسی Magnetic Particle Testing - MT

تست ذرات مغناطیسی یکی از روش‌های پرکاربرد بازرسی غیرمخرب برای شناسایی ترک‌ها و ناپیوستگی‌های سطحی و زیرسطحی نزدیک به سطح در مواد فرومغناطیسی مانند فولاد و آهن است. در این روش، قطعه تحت یک میدان مغناطیسی قوی (به‌صورت طولی یا دایره‌ای) قرار می‌گیرد. ناپیوستگی‌ها باعث تغییر در مسیر خطوط شار مغناطیسی شده و میدان نشتی ایجاد می‌کنند. سپس ذرات مغناطیسی خشک یا معلق در مایع بر روی سطح قطعه پاشیده می‌شوند و در محل این میدان نشتی تجمع یافته و شکل عیب را آشکار می‌سازند. این روش به دلیل حساسیت بالا در شناسایی عیوب کوچک و سرعت اجرا، در صنایع حساس نظیر پتروشیمی، نیروگاه و خودروسازی کاربرد گسترده دارد.

ویژگی‌ها و نکات کلیدی:

• مرحله اجرا: پس از اعمال میدان مغناطیسی بر قطعه
• ابزارها و مواد: منبع تولید میدان مغناطیسی، ذرات مغناطیسی خشک یا مرطوب، نور مرئی یا UV
• قابلیت‌ها: شناسایی ترک‌ها، تخلخل‌ها و ناپیوستگی‌های نزدیک به سطح
• مزایا: سرعت بالا، دقت مناسب، قابلیت تشخیص عیوب بسیار ریز
• محدودیت‌ها: فقط برای مواد فرومغناطیسی، نیاز به تجهیزات خاص، محدودیت در بررسی عمق زیاد عیوب

تست رادیوگرافی Radiographic Testing - RT

تست رادیوگرافی یکی از دقیق‌ترین روش‌های بازرسی غیرمخرب برای ارزیابی کیفیت داخلی جوش و شناسایی عیوبی است که با چشم غیرمسلح یا روش‌های سطحی قابل تشخیص نیستند. همچنین دوره آموزش بازرسی جوش به روش تفسیر فیلم های رادیوگرافی RTI برای کسب مهارت بیشتر در این روش به شما پیشنهاد می‌شود. در این روش، از اشعه ایکس یا اشعه گاما برای عبور از قطعه استفاده شده و تغییرات در شدت اشعه پس از عبور، بر روی فیلم رادیوگرافی یا آشکارساز دیجیتال ثبت می‌شود. این تصویر، ساختار داخلی جوش را نشان داده و امکان شناسایی عیوبی نظیر تخلخل، ترک‌ها، عدم همجوشی، و نفوذ ناقص را فراهم می‌کند. مزیت مهم این روش، ایجاد یک رکورد دائمی از نتایج بازرسی است که می‌تواند برای ارجاع یا مستندسازی پروژه نگهداری شود.

ویژگی‌ها و نکات کلیدی:

• مرحله اجرا: تاباندن اشعه به قطعه و ثبت تصویر داخلی جوش
• ابزارها و مواد: منبع اشعه ایکس یا گاما، فیلم یا آشکارساز دیجیتال، تجهیزات پردازش تصویر
• قابلیت‌ها: شناسایی دقیق عیوب داخلی و برخی عیوب سطحی
• مزایا: ارائه رکورد دائمی، دقت بالا، ارزیابی غیرمخرب کامل
• محدودیت‌ها: هزینه و زمان نسبتاً بالا، نیاز به تجهیزات پیشرفته، رعایت الزامات ایمنی پرتویی

تست اولتراسونیک Ultrasonic Testing - UT

تست اولتراسونیک یکی از روش‌های پیشرفته بازرسی غیرمخرب است که با استفاده از امواج مافوق صوت، عیوب داخلی و گاهی سطحی را با دقت بالا شناسایی می‌کند. در این روش، امواج فراصوت به کمک پروب مخصوص وارد قطعه می‌شوند و در برخورد با ناپیوستگی‌ها یا مرزهای داخلی بازتاب پیدا می‌کنند. دوره آموزش بازرسی جوش به روش التراسونیک UT برای یادگیری این حوزه به شما توصیه می‌شود. بازتاب‌ها توسط دستگاه دریافت و به سیگنال‌هایی تبدیل می‌شوند که اطلاعات دقیقی از موقعیت، عمق و اندازه عیب ارائه می‌دهند. این روش برای قطعات با ضخامت زیاد و شرایطی که دسترسی تنها از یک طرف قطعه ممکن است، بسیار مناسب است.

ویژگی‌ها و نکات کلیدی:

• مرحله اجرا: ارسال امواج مافوق صوت و ثبت بازتاب از عیوب یا مرزها
• ابزارها و مواد: دستگاه UT، پروب، ماده کوپلنت (برای انتقال بهتر امواج)
• قابلیت‌ها: شناسایی دقیق عیوب داخلی، اندازه‌گیری عمق و موقعیت آن‌ها
• مزایا: حساسیت بالا، قابلیت اجرا بر روی قطعات ضخیم، نتایج فوری
• محدودیت‌ها: نیاز به اپراتور ماهر، حساسیت به شرایط سطح، هزینه تجهیزات

خلاصه کاربردها و ویژگی‌های روش‌های بازرسی جوش

چشم‌انداز آینده در بازرسی جوش و تست‌های غیرمخرب

پیشرفت سریع فناوری‌های صنعتی و دیجیتال، حوزه بازرسی جوش و آزمون‌های غیرمخرب (NDT) در مسیر یک تحول بنیادین قرار دارد. ورود سیستم‌های رباتیک و پهپادهای بازرسی، امکان بررسی نقاط صعب‌الوصول و کاهش خطرات برای بازرسان انسانی را فراهم می‌آورد. همچنین، هوش مصنوعی و الگوریتم‌های یادگیری ماشین می‌توانند در پردازش و تحلیل داده‌های بازرسی، تشخیص خودکار عیوب و کاهش خطاهای انسانی نقشی کلیدی ایفا کنند.

تصویربرداری سه‌بعدی و اسکن‌های پیشرفته با وضوح بالا، امکان مدل‌سازی دقیق ساختار جوش و بررسی جزئیات بسیار ریز را ایجاد کرده و مسیر را برای پیش‌بینی رفتار سازه در شرایط مختلف هموار می‌کند. از سوی دیگر، توسعه حسگرهای نوین با قابلیت اندازه‌گیری آنی و بی‌وقفه، موجب بهبود بازرسی‌های آنلاین و پایش سلامت سازه در زمان بهره‌برداری می‌شود. در کنار این پیشرفت‌ها، به‌روزرسانی استانداردهای بین‌المللی و برنامه‌های آموزشی تخصصی برای ارتقاء مهارت اپراتورها، تضمین‌کننده کیفیت و ایمنی در این صنعت خواهد بود. به نظر می‌رسد آینده NDT ترکیبی از فناوری پیشرفته، اتوماسیون و تخصص انسانی باشد که دقت، سرعت و کارایی را به بالاترین سطح می‌رساند.

جمع‌بندی

بازرسی جوش و تست‌های غیرمخرب بخش حیاتی از فرایند تضمین کیفیت در صنعت جوشکاری است که با هدف شناسایی عیوب و ارتقاء ایمنی و عملکرد سازه‌ها انجام می‌شود. روش‌های متنوعی از بازرسی چشمی تا تست‌های پیشرفته رادیوگرافی و اولتراسونیک وجود دارد که هر یک با مزایا و محدودیت‌های خود، مکمل یکدیگر هستند. در گروه آموزشی پارس پژوهان دوره‌های متنوع از جمله: دوره آموزش تهيه دستور العمل های جوشکاری WPS و تأييديه آن PQR، دوره آموزش اصول و جزئیات جوشکاری لیزر و دوره آموزش بازرسی جوش به روش ذرات مغناطیسی MT آموزش داده می‌شود. بنابراین نقش بازرس جوش به عنوان متخصصی با دانش فنی و مهارت‌های عملی، برای اجرای موفق این تست‌ها بسیار مهم است. با توجه به تحولات فناوری، آینده بازرسی جوش به سمت استفاده گسترده‌تر از تکنولوژی‌های هوشمند و اتوماسیون پیش می‌رود که نویدبخش بهبودهای چشمگیر در کیفیت و بهره‌وری است.

نویسنده: سارا ستوده، کارشناس مهندسی مواد