بازرسی جوش چیست؟

بسیاری از ویژگی های یک جوش را می توان در طول بازرسی جوش ارزیابی کرد برخی مربوط به اندازه جوش، و برخی دیگر مربوط به وجود ناپیوستگی های جوش هستند. اندازه یک جوش می تواند بسیار مهم باشد، زیرا اغلب به طور مستقیم به استحکام و عملکرد جوش مربوط می شود. به عنوان مثال، جوش های کم اندازه ممکن است در برابر تنش های اعمال شده در طول سرویس مقاومت نکنند.

بسته به اندازه و یا محل آنها، ناپیوستگی‌های جوش (نقایص داخل یا مجاور جوش) می‌توانند مانع از رسیدن جوش به عملکرد مورد نظر خود شوند. ناپیوستگی های جوش اغلب به عنوان عیوب جوش نامیده می شوند و گاهی اوقات می توانند باعث شکست زودرس جوش به دلیل کاهش استحکام یا غلظت تنش اضافه در قطعه جوش شوند.

بازرسی های جوش به دلایل مختلفی انجام می شود که رایج ترین آنها تعیین اینکه آیا جوش از کیفیت مناسبی برای کاربرد مورد نظر خود برخوردار است یا خیر، انجام می شود. برای ارزیابی کیفیت یک جوش، ابتدا باید معیارهایی داشته باشید که بتوانید ویژگی های جوش را با آن مقایسه کنید. کدها و استانداردهایی که به طور خاص برای انواع کاربردهای ساخت جوش ایجاد شده اند، در طول بازرسی های جوش برای تعیین سطوح ناپیوستگی جوش قابل قبول استفاده می شوند. مهم است که یک استاندارد جوشکاری را انتخاب کنید که برای استفاده در صنعت یا برنامه شما در نظر گرفته شده باشد.

معیارهای پذیرش کیفیت می تواند از چندین منبع سرچشمه بگیرد. نقشه یا نقشه ساخت جوش معمولاً اندازه ها و سایر اطلاعات ابعادی مانند طول و محل جوش را ارائه می دهد. این الزامات ابعادی معمولاً از طریق محاسبات طراحی ایجاد می شوند یا از طرح های اثبات شده ای گرفته می شوند که الزامات عملکرد اتصال جوش داده شده را برآورده می کنند. 

نقش بازرس جوش:

بازرسی جوش مستلزم دانش گسترده ای از سوی بازرس است، از جمله درک نقشه ها، نمادها و روش های جوشکاری. طراحی اتصال جوش؛ کد و الزامات استاندارد؛ و تکنیک های بازرسی جوش و آزمایش.

به همین دلیل، بسیاری از کدها و استانداردهای جوشکاری نیاز دارند که بازرس جوش به طور رسمی واجد شرایط باشد. چندین دوره آموزشی بازرسی جوش و برنامه های صدور گواهینامه موجود است. محبوب ترین برنامه ای که در ایالات متحده استفاده می شود برنامه Certified Welding Inspector (CWI) است و توسط انجمن جوشکاری آمریکا (AWS)  اداره می شود. صدور گواهینامه به عنوان بازرس جوش معمولاً مستلزم آن است که دانش خود را از طریق آزمون بازرسی جوش نشان دهید.

روش های بازرسی جوش

1.بازرسی چشمی(VT):

اگر به درستی انجام شود، بازرسی جوش بصری اغلب ساده ترین و کم هزینه ترین روش برای بسیاری از کاربردها است. با این حال، یک جوش خوب همیشه کیفیت داخلی را تضمین نمی کند و ناپیوستگی ها همیشه با چشم غیر مسلح قابل مشاهده نیستند. بنابراین، روش های اضافی، از جمله موارد ذکر شده در زیر، در دسترس هستند.

2.تشخیص ترک سطحی:

تشخیص ترک سطحی که برای تشخیص ترک های ریز، درزها، تخلخل و سایر ناپیوستگی های شکستن سطح استفاده می شود، معمولاً با استفاده از یکی از دو روش استفاده می شود: بازرسی جوش مایع نافذ یا بازرسی جوش ذرات مغناطیسی.

برای اطمینان از کیفیت جوش، تمام جوش ها باید بازرسی شوند. در برخی موارد، بازرس جوش چیزی جز معاینه بصری توسط جوشکار ندارد. با این حال، یک جوش خوش ظاهر همیشه کیفیت داخلی را تضمین نمی کند، بنابراین انجام نوعی آزمایش غیر مخرب (NDT) که معمولاً به عنوان معاینه غیر مخرب  (NDE) نیز شناخته می شود، ضروری است.

در این مقاله قصد داریم تکنیک تشخیص ترک سطحی را بررسی کنیم که شامل دو مورد از رایج ترین روش ها برای اجرای این تکنیک می شود.

3.تست نفوذ مایع (PT):

آزمایش مایع نافذ، که گاهی به آن بازرسی جوش نافذ رنگ نیز می‌گویند، یکی از متداول‌ترین روش‌های تشخیص ترک سطحی است.

این نوع آزمایش محدود به تشخیص ناپیوستگی های شکستن سطح یا ناپیوستگی هایی که به سطحی که ماده نافذ اعمال شده باز است. نمی تواند ناپیوستگی هایی را که در بدنه جوش مهر و موم شده اند، مانند تخلخل داخلی یا عیوب همجوشی، تشخیص دهد. معمولاً برای آزمایش مواد زبر یا متخلخل مناسب نیست زیرا تفسیر نتایج آزمایش می‌تواند با نشانه‌های غلط مانع شود.

در مقایسه با بازرسی جوش بصری بدون کمک، این نوع بازرسی جوش به احتمال زیاد ناپیوستگی‌های کوچکتر و ظریف‌تر شکسته‌کننده سطح، مانند ترک‌های مویی و تخلخل سطح میکرو را تشخیص می‌دهد. این نوع بازرسی ممکن است برای مواد آهنی و غیر آهنی مناسب باشد آزمایش مایع نافذ با رنگ "مرئی" یا رنگ فلورسنت انجام می شود.

با بازرسی جوش نافذ فلورسنت، یک مایع بسیار فلورسنت بر روی سطح ناحیه های بازرسی جوش اعمال می شود. سپس یک توسعه دهنده برای کشیدن ماده نافذ به سطح اعمال می شود و سپس از یک نور سیاه برای بازرسی جوش استفاده می شود. کنتراست بالا بین ماده فلورسنت و جسم به بازرس اجازه می دهد تا ردی از ماده نافذ را که نشان دهنده نقص سطح است، تشخیص دهد.

با یک بازرسی جوش نافذ قابل مشاهده، روند یکسان است. با این حال، به جای رنگ فلورسنت، یک رنگ بسیار قابل مشاهده و رنگی با رنگ سفید استفاده می شود که هر گونه کنتراست را در زیر نور معمولی قابل مشاهده می کند.

برای انجام تست نفوذ مایع، مراحل زیر را دنبال کنید.

1.) ناحیه جوش را که در آن بازرسی جوش انجام می شود تمیز کنید. زمان بگذارید تا ناحیه کاملا خشک شود.

2.) ماده نافذ رنگ را با پاشیدن، برس زدن یا فرو بردن جوش در آن اعمال کنید.

3.) اجازه دهید رنگ بماند و کاملا جذب سطح شود. بسته به سطح جزئیات جوش، این ممکن است از یک تا سه ساعت طول بکشد.

4.) هر گونه ماده نافذ اضافی را با استفاده از حلال یا شستشوی آب با دقت حذف کنید.

5.) توسعه دهنده خود را اعمال کنید.

هنگامی که این مراحل را کامل کردید، می‌توانید هرگونه خونریزی نافذ را از درون ناپیوستگی‌ها تشخیص دهید.

4.تست ذرات مغناطیسی (MT):

این روش آزمایش شامل ایجاد میدان مغناطیسی در قطعه مورد آزمایش و اعمال پروب های مغناطیسی بر روی سطح آن است که هر ذره ای را به انتهای آهنربا یا قطب جذب می کند. تجمع این ذرات نشان دهنده ناپیوستگی است.

توجه به این نکته مهم است که آهن ربا ها مواد را فقط در جایی جذب می کنند که خطوط نیرو وارد آهنربا شده و از قطب ها خارج می شوند. اگر آهنربا خم شود و دو قطب به هم وصل شوند تا حلقه بسته تشکیل شود، هیچ قطب خارجی وجود نخواهد داشت و در نتیجه جاذبه ای به مواد مغناطیسی نخواهد داشت.

این اصل اساسی آزمایش ذرات مغناطیسی است. اگر قطعه بدون ترک یا ناپیوستگی دیگر باشد، ذرات مغناطیسی جذب نمی شوند و می دانید که جوش شما بدون ترک سطحی است.

فقط مواد فرومغناطیسی را می توان با این روش آزمایش کرد. قطعات فرومغناطیسی که در طول آزمایش مغناطیسی شده اند ممکن است مقدار خاصی از مغناطیس باقیمانده را حفظ کنند. اگر بخواهند در سرویس به درستی کار کنند، ممکن است قطعات خاصی نیاز به مغناطیس زدایی داشته باشند.

آزمایش ذرات مغناطیسی برای تشخیص ترک ها، تخلخل، درزها، آخال ها، عدم همجوشی و سایر ناپیوستگی ها در مواد فرومغناطیسی استفاده می شود. ناپیوستگی های سطحی و ناپیوستگی های زیرسطحی کم عمق نیز با استفاده از آزمایش ذرات مغناطیسی شناسایی می شوند.

نتیجه گیری:

هنگام انجام تشخیص ترک سطحی، چه با آزمایش نفوذ مایع یا آزمایش ذرات مغناطیسی، همیشه باید مشخصات مربوطه را برای سطوح مقبولیت و صلاحیت تجهیزات و اپراتورها بررسی کنید. این روش های بازرسی جوش تخصصی هستند و باید توسط پرسنل بازرسی جوش آموزش دیده و واجد شرایط انجام شوند.

اگر می‌خواهید درباره روش‌های صحیح تشخیص ترک‌های سطحی بیشتر بدانید، یا اگر سؤالی دارید که در اینجا به آن پاسخ داده نشده است، لطفاً با ما تماس بگیرید.

رادیوگرافی و بازرسی جوش اولتراسونیک دو روش متداول تست غیر مخرب  (NDT)هستند که برای تشخیص ناپیوستگی در ساختار داخلی جوش استفاده می شوند. مزیت آشکار هر دو این روش تست، توانایی آنها برای کمک به ایجاد یکپارچگی داخلی جوش بدون از بین بردن جزء جوش داده شده است. ما به طور خلاصه این دو روش تست غیر مخرب (NDT) را بررسی خواهیم کرد. ما نحوه استفاده از آنها و نوع ناپیوستگی های جوشکاری را در نظر خواهیم گرفت. ما مزایای آنها را نسبت به سایر روش های بازرسی جوش و محدودیت های آنها بررسی خواهیم کرد.

تست رادیوگرافی (RT):

این روش آزمایش جوش از اشعه ایکس تولید شده توسط یک لوله پرتو ایکس یا اشعه گاما تولید شده توسط ایزوتوپ رادیواکتیو استفاده می کند. اصل اساسی بازرسی جوش رادیوگرافی  مانند رادیوگرافی پزشکی است. تشعشعات نافذ از طریق یک جسم جامد، در این مورد به جای آن قسمت از بدن انسان، به یک فیلم عکاسی جوش داده می شود، و در نتیجه تصویری از ساختار داخلی جسم بر روی فیلم رسوب می کند. مقدار انرژی جذب شده توسط جسم به ضخامت و چگالی آن بستگی دارد. انرژی جذب نشده توسط جسم باعث قرار گرفتن در معرض فیلم رادیوگرافی می شود. زمانی که فیلم ساخته شود، این مناطق تاریک خواهند بود. مناطقی از فیلم که در معرض انرژی کمتری قرار دارند سبک تر می مانند. بنابراین، مناطقی از جسم که در آن ضخامت در اثر ناپیوستگی تغییر کرده است، مانند تخلخل یا ترک، به صورت خطوط تیره روی فیلم ظاهر می شوند. اجزای چگالی کم، مانند سرباره، به صورت نواحی تیره روی فیلم ظاهر می‌شوند، در حالی که اجزای چگالی بالا، مانند تنگستن، به‌عنوان مناطق روشن ظاهر می‌شوند. تمام ناپیوستگی ها با مشاهده شکل و تغییر در چگالی فیلم پردازش شده شناسایی می شوند.

آزمایش رادیوگرافی می تواند یک رکورد دائمی از کیفیت جوش ارائه دهد که تفسیر آن توسط پرسنل آموزش دیده نسبتا آسان است. این روش آزمایش معمولاً برای دسترسی به هر دو طرف اتصال جوش داده شده مناسب است (به استثنای تکنیک های تصویر سیگنال دو جداره که در برخی از کارهای لوله استفاده می شود). اگرچه این یک روش آهسته و گران قیمت برای آزمایش غیرمخرب است، اما روشی مثبت برای تشخیص تخلخل، آخال‌ها، ترک‌ها و حفره‌ها در داخل جوش است. ضروری است که پرسنل واجد شرایط تفسیر رادیوگرافی انجام دهند زیرا تفسیر نادرست رادیوگرافی می تواند گران باشد و به طور جدی با بهره وری تداخل داشته باشد. هنگام انجام آزمایش رادیوگرافی ملاحظات ایمنی آشکاری وجود دارد. اشعه ایکس و گاما با چشم غیرمسلح نامرئی است و می تواند پیامدهای جدی سلامتی و ایمنی داشته باشد. فقط پرسنل آموزش دیده و واجد شرایط باید این نوع آزمایش را انجام دهند.

تست اولتراسونیک(UT):

باین روش از ارتعاشات مکانیکی مشابه امواج صوتی اما فرکانس بالاتر استفاده می کند. پرتوی از انرژی مافوق صوت به جسم مورد آزمایش هدایت می شود. این پرتو با تلفات ناچیز از جسم عبور می کند، مگر زمانی که توسط یک ناپیوستگی قطع شده و منعکس شود. تکنیک انعکاس پالس تماس اولتراسونیک استفاده می شود. این سیستم از یک مبدل استفاده می کند که انرژی الکتریکی را به انرژی مکانیکی تبدیل می کند. مبدل توسط یک ولتاژ فرکانس بالا برانگیخته می شود که باعث می شود کریستال به صورت مکانیکی ارتعاش کند. پروب کریستالی منبع ارتعاش مکانیکی اولتراسونیک می شود. این ارتعاشات از طریق یک سیال کوپلینگ، معمولاً یک لایه روغن، که کوپلانت نامیده می شود، به قطعه آزمایش منتقل می شود. هنگامی که پالس امواج مافوق صوت به یک ناپیوستگی در قطعه آزمایش برخورد می کند، به نقطه مبدا منعکس می شود. بنابراین انرژی به مبدل باز می گردد. مبدل اکنون به عنوان گیرنده ای برای انرژی بازتابی عمل می کند. سیگنال اولیه یا انفجار اصلی، پژواک های برگشتی از ناپیوستگی ها، و پژواک سطح پشتی قطعه آزمایش همگی با ردی بر روی صفحه نمایش یک اسیلوسکوپ پرتو کاتدی نمایش داده می شوند. تشخیص، مکان یابی و ارزیابی ناپیوستگی ها ممکن می شود زیرا سرعت صوت در یک ماده معین تقریباً ثابت است و اندازه گیری فاصله را ممکن می سازد و دامنه نسبی یک پالس بازتابی کم و بیش با اندازه بازتابنده متناسب است.

یکی از مفیدترین ویژگی های آزمایش اولتراسونیک توانایی آن در تعیین موقعیت دقیق یک ناپیوستگی در جوش است. این روش تست مستلزم سطح بالایی از آموزش و صلاحیت اپراتور است و به ایجاد و بکارگیری روش‌های تست مناسب بستگی دارد. این روش تست را می توان بر روی مواد آهنی و غیر آهنی استفاده کرد، اغلب برای آزمایش مقاطع ضخیم تر که فقط از یک طرف قابل دسترسی هستند مناسب است، و اغلب می تواند خطوط ریزتر یا عیوب واضح تری را که ممکن است به راحتی با آزمایش رادیوگرافی تشخیص داده نشود، تشخیص دهد.

نویسنده: مصطفی عینعلی، کارشناس دپارتمان مهندسی مواد گروه آموزشی پارس پژوهان