جزوه 100 صفحه ای در مورد تست های غیر مخرب

**M.A.A.H.R** · 16th January 2011 07:20 PM

سلام دوستان این فایل با عکساش در موجود است اما نمیدونم چرا عکساش در اینجا ظاهر نمیشه کسی میدونه ؟اگه اره بمن بگه

توضیحاتی پیرامون WPS & PQR

در نظر بگیرید در کارخانه ای بزرگ که تعداد زیادی پروژه در دست انجام است مسوول کنترل کیفی و یا ناظر هستیم. و با انواع و اقسام حالات جوشکاری برخورد میکنیم ....انواع الکترودها,ورقها با ضخامتهای متفاوت, ماشینهای مختلف که تحت شرایط خاصی تنیم شده است ,جوشکاران که اغلب به روش سنتی(بدون رعایت اصول علمی)جوشکاری میکنند را در نظر بگیرید. بهترین کار چک کردن کار با کتابچه ای است که به عنوان WPS((Welding Procedure spcificationمعروف است. هر چند کاربرد اصلی این دفترچه برای پرسنل تولید است اما در واقع زبان مشترک تولید کننده و بازرس و ناظر میباشد که در بعضی مواقع کارفرماهای بزرگ خودشان WPSمورى قبول خوى را به سازنده ارایه میکنند و بنای بازرسی ها را بر اساس آن قرار میدهند. فکر میکنم تا حدودی مفهوم را ساده کرده باشم.

استاندارد مرجعAWSََ حدود 170 نوع اتصال را با پوزیشنهای متفاوت معرفی کرده و انواع پارامترهای جوشکاری را برای تمامی انواع فرایندها(SMAW-MIG/MAG-TIG-SAW-…)معرفی کرده این متغیرها شامل محدوده ضخامت مجاز برای نوع اتصال –دامنه تغییرات مجاز برای آمپر- ولتاژ-قطر الکترود-نوع پودر-زاویه کونیک کردن-روش پیشگرم و پسگرم-و ... میباشد. که بخشی از وظیفه QC_MAN کنترل میزان تطابق روش جاری جوشکاری با روش مشخص شده در WPS است. در بعضی از موارد خاص که استاندارد روش خاصی ارایه نداده اغلب یک طراح جوش بنا به تجربیات خود پروسیجری ارایه میدهد. در بعضی شرکتهای بزرگ برای هر پروژه ای یک دفترچه WPS موجود است اما از آنجا که روشها و امکانات موجود هر کارخانه اغلب ثابت است لذا بنظر میرسد که نیازی به -WPS های متفاوت نباشد. و تجربه نشان داده که برای کارهای مشخص و ثابت بهتر است یک WPS تهیه شود و از تعدد ایجاد مدارک و مستندات دست وپاگیر جلوگیری شود. یک WPS معمولی میتوانید در حدود 200-250 صفحه باشد.یعنی به همین تعداد اتصالات مختلف را نشان داده و روش جوشکاری مربوطه را توضیح داده است.

Procedure Qualification Record
(ابتدا توضیح کوتاهی در مورد خود PQR لازم است که باید گفت PQR نتایج آزمایشات مخرب و غیر مخرب در مورد یک نوع مسخص جوش است.که از طرف آزمایشگاههای معتبر باید ارایه شود)

حال به این سوال میرسیم که از کجا اعتبار یک WPS را بفهمیم؟ ومدیران خط تولید یا تضمین کیفیت و یا

ناظران و کنترل کیفیت چطور از اعتبار WPS اطمینان حاصل میکنند؟

قطعا آن قسمت از WPSکه از متن استاندارد استخراج شده نیاز به اینکار ندارد چراکه تمامی موارد پیشنهادی استاتدارد هم حاصل تجربیات گروه زیادی از متخصصان بوده است وفلسفه استفاده از استاندارد کوتاه کردن مسیر تجربه است تا زودتر به نتیجه دلخواه برسیم.ولی جدا از نحوه برداشت ما از استاندارد در ستاندارد AWSمشخصا به این موضوع اشاره شده که برای موارد پیشنهادی استاندارد نیازی به PQR نیست.

اما برای آن مواردی که از استاندارد استخراج نشده و پیشنهاد واحد طراحی و یا مشاور طرح بوده باید حتما PQR تهیه شود.

روش تهیه PQR:

فرض کنیم نیاز داریم برای 70 نوع از انواع اتصالات PQR تهیه کنیم.آیا باید 70نمونه تهیه کنیم؟ و آیا این کار عاقلانه است؟ مسلما خیر.

بنابر جداول مربوط به تهیه نمونه برای PQR میتوان تعداد بسیار کمتری برای تاییدیه روش جوشکاری

( PQR) تهیه کرد به این ترتیب که در جداول مربوطه بنا بر تغییرات ضخامت قطعات در اتصالات شبیه یه هم تعداد نمونه و نوع و تعداد آزمایشات برای آن نمونه معرفی شده. که پس از فرستادن قطعات به ازمایشگاههای ذیصلاح و گرفتن جواب مثبت میتوان به آن WPS اعتماد کرد و جوشکاری را آغاز کرد.

مثال:

فرض کنید دفترچه WPS را برای تهیه PQR در اختیار دارید.مراحل زیر برای تهیه PQRپیشنهاد میشود.

1-اتصالاتی که در استاندارد وجود دارد راتنها با متن استاندارد مطابقت دهید تا چیزی از قلم نیفتاده باشد و تلرانسها دقیقا استخراج شده باشد و نظایر این...

2-در مورد اتصالات شبیه به هم با مراجع به استاندارد یکی از پرکاربردترین ضخامتها را انتخاب کنید.برای کارهای سازه ای و اتصال نوع Grooveفرض کنید که 45 نوع ضخامت مختلف به شما معرفی شده .بهترین کار این است که با مراجعه به جداول استاندارد بهترین نمونه برای تهیه PQR انتخاب کنیم که این بهترین انتخاب اغلب پرکاربردترین یا حساسترین اتصال است.مثلا Grooveبا ضخامت 30-30که بنابر جدول استاندارد میبینیم که این نوع اتصال محدوده ضخامتیmm 3 تاmm 60 را با اعتبار میبخشد یعنی برای ضخامت 2 تا 60 دیگر نیازی به تهیه PQR نداریم و این از مزایای استفاده از استاندارد است.

3-حال که نمونه مورد نظر راانتخاب کردیم باید در ابعاد مشخص(طول و عرض) که باز هم در استاندارد آمده است آنرا تهیه کنیم و توسط یک جوشکار که دارای کارت صلاحیت جوشکاری در حالت مربوطه(1G-2G-1F-2F و غیره) است جوشکاری انجام شود.

4-قطعه مور نظر را به آزمایشگاههای معتبر ارسال میکنیم تا تحت تستهای مختلف قرار گیرد. این تستها اغلب خمش کناره-رادیوگرافی-ماکرواچ-شکست و ... است.

5-پس از اعلام نتیجه مثبت آزمایشگاه میتوان جوشکاری را آغاز نمود.

استانداردهای فوق العاده مهم در جوشکاری
________________________________________
1. aws a1.1 : اندازه گیری متریك در صنایع جوشكاری .
2.
3. aws a2.4 :استاندارد علائم و نشانه هادر جوشكاری , لحیم كاری و تست های غیر مخرب
4. aws a3.0 : استاندارد واژه ها و اصطلاحات جوشكاری .
5. aws b1.10 : راهنمای بازرسی غیر مخرب جوش
6. aws b1.11 : راهنمای بازرسی چشمی جوش .
7. ansi z49.1 : ایمنی در جوشكاری , برشكاری و فرآیندهای وابسته
8. aws qc1 : استاندارد aws برای تایید صلاحیت بازرسین جوش .
9. aws d1.1 : كد ساخت سازه های فولادی جوشكاری شده .
10. aws d1.5 : استاندارد ساخت پل های فلزی جوشكاری شده .
11. aws d15.1 : استاندارد جوشكاری راه آهن و لوكوموتیو .
12. aws b5.11 : استاندارد تایید صلاحیت مفسرین رادیوگرافی .
13. snt - tc - 1a : راهنمای تایید صلاحیت پرسنل ndt كه توسط انجمن آزمایشات غیر مخرب آمریكا تهیه شده است

آزمایش های مخرب:
آزمایش های مخرب اغلب به منظور بررسی وتعیین خواص مکانیکی ویا کنترل کیفیت مواد با استفاده از نمونه برداری از قطعه مورد نظر به کار می رود.در آزمایشهای مخرب معمولاًٌ با نمونه برداری از قطعه برای آزمایش،قطعه تخریب می شود و دیگرقابل استفاده نیست. به این جهت آزمون های مخرب را نمی توان بر روی تمامی قطعات تولیدی انجام داد،زیرا که در نمونه برداری،قطعه تخریب می شود.ازاین جهت است که برای کنترل کیفیت محصول ،این نوع آزمایش ها را برای تعدادی از قطعات تولیدی انجام داده و فرض بر این می شود که سایر قطعات تولید شده دارای خواص کاملاًنزدیک به این نمونه های انتخابی هستند.دراین صورت اطمینان صد درصدی در مورد کیفیت تمامی قطعات در دست نیست،چرا که معمولاًتولید قطعات به صورتی که تمامی آنها صد درصد سالم و بدون عیب باشند کار چندان ساده ای نیست. از این رو با قبول امکان وجود عیب در قطعات تولیدی که سبب کاهش کیفیت ،به ویژه خواص مکانیکی آنها خواهد شد،برای کنترل کیفیت آنها لازم است از آزمایش های غیر مخرب استفاده شود.
آزمایشهای های مخرب عبارتنداز:
1-آزمایش کشش
2- آزمایش فشار
3- آزمایش سختی
4- آزمایش خمش
5- آزمایش پیچش
6- آزمایش ضربه
7- آزمایش خستگی
8- آزمایش خزش

3-مصطفی سخراوی کارشناس مواد و متالورژی صنعتی و مسئول امور آموزشی واحد علوم و تحقیقات خوزستان
آزمایشهای مکانیکی

تعریف خاصیت سختی با آزمون ویژه ای که برای تعیین مقدار آن به کار می رودمشکل است.مقدار سختی را نمی توان مانند استحکام کششی مستقیما در طراحی به کار بردزیرا مقدار سختی به تنهایی اهمیت ندارد.
سختی خاصیت اساسی ماده نیست و به خواص کشسان و مومسان آن ارتباط دارد.مقدار سختی بدست آمده در یک آزمون ویژه فقط معیاری برای مقایسه مواد با عملیات انجام شده است.طریقه ی آماده سازی نمونه و آزمون معمولاساده است و نتایج را می توان برای تخمین دیگر خواص مکانیکی به کاربرد.سختی سنجی به طور گسترده ای برای بازرسی و کنترل به کار می رود.عملیات گرمایی یا کار روی فلز معمولا به تغییر سختی منجر می شود.اگر طی فرایند مشخصی روی یک ماده معین عملیاتی انجام شودکه به سخت شدن ماده بیانجامد سختی سنجی وسیله ی سریع وساده ای برای بازرسی وکنترل آن ماده و فرآیند است.
آزمونهای مختلف سختی سنجی به سه دسته تقسیم می شود:
*سختی کشسان
*مقاومت در برابر برش یا سایش
*مقاومت در برابر فرو رفتن
آزمایشی که در آزمایشگاه خواص مکانیکی انجام شد آزمون مقاومت در برابر فرو رفتن بود که شرح آن به تفصیل خواهد آمد
این آزمون غالبا با اثر گذاری بر نمونه ای نجام می شود که بر تکیه گاه صلبی

قرار می گیرد.دندانه ای نیزبا شکل ثابت و مشخص تحت باری استاتیکی مستقیما یا با اهرم برنمونه فشار می آورد .بسته به نوع آزمون سختی با عددیبیان می شود که یابا عمق اثر ناشی از بار و دندانه مشخص نسبت معکوس دارد یا با میانگین بار وارد بر سطح اثر متناسب است . روشهای معمول آزمون سختی با دندانه در زیر آمده است:
سختی سنجی برینل
ابزار سختی سنجی برینل معمولا شامل یک پرس هیدرولیک عمودی است
که با دست کار می کند و یک دندانه ساچمه ای که بر نمونه فشرده می شود
(شکل 1 )در روش استاندارد به ساچمه ای به قطر 10mm تحت بار 3000kg برای فلزات آهنی یا500kg برای فلزات غیر آهنی نیاز است. در مورد فلزات آهنی بار به مدت حداقل 10ثانیه و برای فلزات غیر آهنی به مدت 30ثانیه اعمال می شود . قطر اثر ایجاد شده به کمک یک میکرو سکوپ شامل چشمی مدرج که معمو لا به دهم میلیمتر تقسیم بندی شده است و با آن می توان تا 0.05mm را تخمین زداندازه گیر ی می شود.
عدد سختی برینل(HB) مساوی است با نسبت بار بر حسب کیلو گرم به سطح اثر بر حسب میلیمتر مربع که از رابطه زیر محاسبه می شود:

=L بار اعمال شده بر حسب kg
D = قطر ساچمه بر حسب mm
=d قطر اثر ساچمه بر حسب mm
معمولا به کمک جداول موجود که مستقیما قطر اثر را به عدد سختی برینل تبدیل می کنند و دیگر نیازی به محاسبه فوق نیست(جدول 1).
عدد سختی برینل که با علامت HB بدون پسوند عددی نشان داده می شود به
مفهوم رعایت شرایط استاندارد یعنی ساچمه با قطر 10mmو بار 3000kg
است که به مدت 10 تا 15 ثانیه اعمال شود.در شرایط دیگر عدد سختی برینل و علامت HBاعداد دیگری که نشانگر شرایط آزمون است همراه می شود.
به این ترتیب:قطر ساچمه و بار و زمان اعمال بار. مثلا 30/500/1075HB
که نشان می دهد سختی 75 با ساچمه ای به قطر 10mmو بار 500kgکه به مدت 30ثانیه اعمال شده به دست آمده است.
عدد سختی برینل اندازه گیری شده با ساچمه استاندارد را می توان حداکثر به حدود 500HB رساند با سختتر شدن نمونه ساچمه خود نیز تغییر شکل می دهد و نتیجه ی حاصل دقیق نخواهد بود.حد بالای سختی اندازه گیری شده را می توان با استفاده از ساچمه تنگستن کاربید به جای فولاد سخت شده افزایش داد در آن حالت امکان آزمون قطعات با سختی حدود 650HB نیز وجوددارد.
دو نوع سختی دیگر نیز به نامهای سختی سنجی ویکرزکه با HV و سختی سنجی راکول که با HR نشان می دهند وجود دارد که در جدول 1 آمده است.
از مزایای و معایب روش برینل اینست که چون سطح اثر بزرگ است فقط نمونه های ضخیم مورد آزمایش قرار می گیرند.البته بزرگی سطح اثر وقتی مزیت محسوب می شود که ماده همگن نباشد.سطح نمونه ی آزمون در روش برینل نباید لزوماٌ به صافی سطوح مورد نیاز در سختی سنجی با دندانه های کوچکتر باشد.همچنین خواندن سختی از صفحه مدرج ساده تر از استفاده از میکروسکوپ برای اندازه گیری قطر سطح اثر است.به علت تغییر شکل ساچمه فولادی روش برینل برای سختیهای بالای 500HB دقیق نیست . گستره ی کاری آن را می توان با استفاده از ساچمه تنگستن کاربیدی تا 650HB
افزایش داد.

دستگاههای سختی سنج در صنعت نقش غیر قابل انکاری دارند. این دستگاهها، دستگاههای مکانیکی هستند که بعضاً برخی از آنها ترکیبی از علوم مکانیکی و الکتریکی هستند. چندین مدل از این دستگاههای در بازار امروز وجود دارد که هر روزه به تعداد آن ها اضافه می شود اما از انواع اصلی آن ها می توان دستگاههای راکول، برنیل، ویکرز، اولتراسونیک و لیپ را نام برد. شاید بهتر باشد که به جای کلمه ی دستگاه از کلمه روش استفاده کرد زیرا هرکدام از آن ها دارای مکانیزم متفاوتی است و دستگاههایی وجود دارند که هم به روش راکول و هم به روش ویکرز کار می کنند.
دو مورد آخر یعنی اولتراسونیک و لیپ در ایران کاربرد کمتری دارند که بعداً درمورد آن ها به تشریح پرداخته خواهد شد.
راکول
راکول برای اندازه گیری سختی فلزات نسبتاً سخت مورد استفاده قرار می گیرد که بر سه نوع است :
راکول A : که نیروی 60 کیلوگرم را اعمال می کند
راکول B که نیروی 100 کیلوگرم را اعمال می کند
راکول C که نیروی 150 کیلوگرم را اعمال می کند
راکول هم بصورت ساچمه ای و هم بصورت سوزنی موجود است.
اساس کار اغلب این دستگاهها به نقطه اثر ایجاد شده به روی سطح فلز است. راکول ساچمه ای به کمک 1 ساچمه کار می کند بطوریکه وزن اعمال شده به روی فلز بواسطه ی این ساچمه فلز منتقل می شود که دارای اندازه های مختلفی است ولی راکول سوزنی به کمک یک سوزن این نیرو را روی فلز ایجاد می کند که نقطه اثر آن بصورت یک مخروط 120 درجه خواهد بود. راکول های از نوع A و C هردو نقطه اثر آن ها بصورت یک مخروط 120 درجه است ولی راکول، ساچمه ندارد و دارای سوزن هرمی شکل با زاویه 130 درجه است که نقطه اثر آن یک چهار گوش است.
ویکرز بر دو نوع است :
میکرو ویکرز که در اوزان گرمی تا وزن 1 کیلوگرم مورد استفاده قرار می گیرد.
ماکرو ویکرز که در اوزان 2 تا 120 کیلوگرم مورد استفاده قرار می گیرد.
ویکرز همانند میکرومتر عمق فرورفتگی را اندازه گیری می کند.
از آن جایی که گستره ی استفاده از میکرو ویکرز در اوزان بسیار کم است، دستگاههایی که اندازه گیری را به روش میکرو ویکرز انجام می دهند باید در محیطی ایزوله قرار گیرند که مثال نزدیک به آن می تواند ترازوهای دقیق جواهر فروشی باشد.
ویکرز بیشتر در صنایع خودروسازی مورد استفاده قرار می گیرد و گستره ی اوزانی که بیشترین استفاده را دارند، وزن های 5 و 10 و 30 کیلوگرم است.
برینل
از دیگر روش ها یا دستگاهها سختی سنجی می توان برینل را نام برد که مکانیزم آن ساچمه ای است. ساچمه هایی که در برینل مورد استفاده قرار می گیرند ساچمه های 5/2 و 5 و 10 میلی متری است.
در کشور ما ایران بیشترین استفاده از برینل در وزن های 187 و 250 کیلوگرم است.
در صنعت فولاد و فولادسازی از برنیل با وزن 3000 کیلوگرم و ساچمه 10 میلی متری استفاده می شود. از دیگر زمینه های کاربرد برینل می توان از کاربرد آن در ریخته گری نام برد.

لیپ که روش دیگری برای سختی سنجی فلزات است در سیستم های بسیار بزرگ کاربرد دارد. زیرا نمی توان همواره قطعه ی کار را به کارگاه حمل کرد و در آن جا به سختی سنجی پرداخت. بنابراین باید دستگاهی وجود داشته باشد که بتوان آن را به محیط های گوناگون که سیستم ها و قطعات سنگین در آن جا وجود دارد حمل کرد. این دستگاه که بصورت پرتابل و قابل حمل است به روش پرتابی کار می کند بطوریکه در درون استوانه ای یک ساچمه وجود دارد که با پرتاب آن به سمت سطح فلز و اندازه گیری سرعت برگشت آن می توان مقدار سختی آن را اندازه گرفت. سرعت ساچمه در هنگام برگشت بر روی مانیتوری که به آن متصل است، نمایش داده می شود. از بین دستگاهها و روش های ذکر شده، راکول C و ویکرز بیشترین کاربرد را در ایران دارند.
بنابراین اساس کار اغلب دستگاهها و روش های بالا بررسی نقطه اثر ایجاد شده بر روی سطح فلز است که برخی عمق این نقطه اثر را اندازه گیری می کنند و برخی قطرهای نقش ایجاد شده بر روی سطح فلز را اندازه گیری می کنند و سپس با تطابق آن اندازه ها با جدولی که از قبل تهیه شده است، میزان سختی را بدست می آورند. ویدئوکلیپی که به این مقاله ضمیمه شده، با جزئیات بیشتر به تشریح طرز کار آن هاپرداخته شده است.

آزمون های غیر مخرب:
آزمون های غیر مخرب ،آزمایش هایی هستند که برای انجام آنها نیازی به تخریب قطعه و نمونه برداری نیست.به این

دلیل آزمایش های غیر مخرب را در صورت لزوم،بدون این که به قطعات آسیبی برسد،می توان بر روی تمامی آنها انجام

داد. از این رو است که این آزمون ها را آزمایش های غیر مخرب نامیده اند
.
با استفاده از آزمون های غیر مخرب می توان عیوب موجود در قطعات از قبیل تخلخل و حفره های داخلی،ترک و ناپیوستگی های سطحی و داخلی ،ناخالصی ها وانواع عیوبی که در حین فر آیند تولید ویا در حین کار تحت شرایط ویژۀ محیط کار ایجاد و شکل می گیرند را شناسایی نمود.عملکرد و طول عمر هر قطعه در حین کار به نوع،اندازه،موقعیت عیب موجود در آن و عیوبی که در شرایط کاری در آن ایجاد می شود بستگی دارد.در مواردی تعیین حد قابل قبول یا حد مجاز عیوب ضرورت می یابد .اندازۀ حد مجاز عیوب به حساسیت موقعیت کاری قطعه بستگی داشته واز اهمیت ویژه ای برخوردار است.در مواردی آزمایش های غیر مخرب برای اندازه گیری ترک و مقایسه آن با اندازۀ مجاز و بر آورد طول عمر قطعه در ارتباط با آهنگ رشد و گسترش ترک،تحت تأثیر تنشی که به آن اعمال می شود ، به کار می رود.اگر اندازۀ ترک بسیار کوچکتر از حد مجاز باشد،در شرایطی این ترک تحت تأثیر بار اعمال شده می تواند گسترش نیابد و نتیجتاً قطعه قادر به ادامه سرویس دهی خواهدبود.

آزمایش های غیر مخرب فقط برای شناسایی عیوب به کار نمی روند،بلکه تعدادی از آنها برای تعیین نوع ساختار شبکه

کریستالی ،اندازه گیری ابعاد و ضخامت پوشش ها نیز به کار می روند
.
آزمایشهای های غیر مخرب عبارتنداز
:
1- آزمون نشت
2- آزمون مایع نافذ
3- آزمون ذرات مغناطیسی
4- آزمون جریان الکتریکی
5- آزمون جریان گردابی
6- آزمون ماوراء صوت یا اولتراسونیک
7- آزمون پرتونگاری یا رادیوگرافی
8- آزمون حرارتی
9- آزمون نشر صوت

تست هاي غير مخرب (ndt)
________________________________________
امروزه از آزمون غير مخرب[1] در صنايع مختلف استفاده فراواني مي‎شود. به طوري که در اغلب کدها و دستورالعملهاي ساخت يا نگهداري تجهيزات و قطعات اجراي يک يا چند روش آزمون غير مخرب در روال بازرسي و کنترل کيفي به صورت الزام آورده شده است .
در اين فصل دلايل استفاده از آزمونهاي غير مخرب بيان گرديده است. همچنين متداول‎ترين روشهاي بازرسي غير مخرب معرفي شده، شرايط و ويژگيهاي هر روش را به صورت مختصر مورد ارزيابي قرار داده و نحوه آشکارسازي عيوب مختلف مورد بررسي قرار مي‎گيرد .
پيشرفت و ارتقاي صنايع مختلف نيازمند توليد قطعات، ماشين آلات و تجهيزات مناسب مي‎باشد و يکي از اهدافي که همواره صنايع مرتبط با ساخت و توليد به دنبال آن بوده‎اند، اطمينان از سلامت و کيفيت محصولات توليد شده مي‎باشد . کارکرد هر قطعه‎اي مي‎تواند بر اثر وجود عيوب مختلف تحت تاثير قرار بگيرد و اين عيوب ممکن است در هر زماني در حين فرآيند ساخت و يا در طول عمر کاري قطعه به وجود آيند. آزمونهاي غير مخرب از مؤثرترين و کاربردي‎ترين ابزارهاي شناسایي عيوب و نقصهاي مختلف در قطعات گوناگون هستند و براي تعيين و تشخيص کيفيت محصولات به کار مي‎روند .

آزمون غير مخرب عملياتي است که بازرسي و يا آزمون (تست) قطعات و يا مجموعه‎اي از قطعات را با استفاده از روشهايي که بر کارايي نهايي آنها تأثير نمي‎گذارند شامل مي‎گردد و به عبارت ديگر بازرسي قطعه بدون تخريب نمودن آن است
توليد کنندگان براي رسيدن به اهدافي نظير اطمينان از بي‎عيبي محصول خود و افزايش قابليت اطمينان، جلوگيري از شکست قطعه و ايجاد حوادث خطر آفرين براي جان انسانها، ايجاد منافع براي مصرف کننده، اطمينان از رضايت مشتري و حفظ اعتبار توليد کننده، براي کمک به طراحي بهتر محصول، به منظور کاهش هزينه‎هاي توليد، حفظ سطح کيفيت يکنواخت و براي اطمينان از آمادگي عملياتي از آزمونهاي غير مخرب پيشرفته استفاده مي‎کنند
وجود عيوب مختلف در برخي از قطعات ممکن است به شکست فاجعه بار قطعه همراه با زيانهاي اقتصادي و خطرات جاني منجر شود . به عنوان مثال مي‎توان به سوانح زير که در شکلهاي (1-1) ، (1-2) و (1-3) ديده مي‎شود ، اشاره نمود .

شکل (1-1) حادثه ايجاد شده براي يک هواپيما به دليل وجود نقص در موتور آن

شکل(1-2) سقوط مخزن کروي به دليل از بين رفتن پايه‎هاي آن بر اثر خوردگي

شکل (1-3) فرو ريختن پل بزرگراه w35 در مينياپوليس امريکا – آگوست 2007

حوادثي از اين قبيل که در طول ساليان گذشته در صنايع مختلف بر اثر مخفي ماندن عيوب رخ داده است، بازرسي غير مخرب را نه تنها به عنوان يک ابزار مفيد بلکه به عنوان يک ضرورت انکارناپذير براي صنايع مختلف مطرح کرده و اين امر منجر به توسعه و پيشرفت مستمر روشهاي گوناگون بازرسي غير مخرب شده است .
اجراي بازرسي غير مخرب نيز مانند هر فرآيندي متحمل هزينه است ولي معمولاً استفاده مؤثر از روشهاي بازرسي موجب صرفه جوييهاي مالي قابل ملاحظه‎اي خواهد شد. مي‎توان رايج‎ترين عيوب مختلفي را که امکان دارد در يک قطعه ايجاد شود به صورت زير دسته‎بندي نمود :
- عيوبي که در حين ساخت مواد خام و يا توليد قطعات ريختگي به وجود مي‎آيند. مانند آخالهاي سرباره، تخلخلهاي گازي و انقباضي، ترکهاي تنشي، جدايش و ناخالصي .
- عيوبي که طي فرآيند توليد قطعات به وجود مي‎آيند. مانند عيوب ماشينکاري، عيوب جوشکاري، عيوب عمليات حرارتي و ترکهاي ناشي از تنشهاي پسماند .
- عيوبي که در زمان مونتاژ ايجاد مي‎شوند. مانند کم شدن قطعات، مونتاژ نادرست و ترکهاي ناشي از تنش اضافي .
- عيوبي که در طول عمر کاري و يا در زمان حمل و نقل ايجاد مي‎گردند. مانند خستگي، خوردگي، سايش، خزش و ناپايداري حرارتي .
هر يک از روشهاي بازرسي غير مخرب با توجه به ماهيت و ويژگيهاي خود تنها قادر به شناسایي برخي از عيوب فوق بوده و تاکنون روشي ابداع نشده است که قادر باشد تمامي عيوب و نقصهاي قطعات مختلف را شناسایي کند. هر کدام از روشهاي آزمون غير مخرب نيازمند شرايطي است و حساسيت خاص خود را دارد، اما به طور کلي مي‎توان گفت تمامي روشهاي بازرسي غير مخرب مراحل زير را طي مي‎کنند .

•استفاده از يک خاصيت فيزيکي .

•تغيير در خاصيت فوق به دليل وجود عيب .

•آشکارسازي تغيير ايجاد شده به کمک يک آشکار ساز مناسب .

•تبديل تغيير آشکار شده به نحوي که قابل تفسير باشد .

•تفسير نتايج به دست آمده .
در يک دسته‎بندي مي‎توان آزمونهاي غير مخرب را در دو گروه عامل[2] شامل روشهاي بازرسي فراصوتي، پرتونگاري، ذرات مغناطيسي و جريان گردابي و گروه غير عامل[3] شامل روشهاي بازرسي چشمي، مايع نافذ و نشر آوايي (آکوستيک اميشن) جاي داد .

بازرسي چشمي (VT)

________________________________________
بازرسي چشمي ابتدائي‎ترين و رايج‎ترين روش بازرسي غير مخرب مي‎باشد و در بيشتر اوقات، اولين مرحله از بازرسي يك قطعه است، به طوري كه در بسياري از برنامه‎هاي تدوين شده توسط سازنده جهت كنترل كيفيت محصولات از آزمون چشمي به عنوان اولين تست و در بعضي از موارد به عنوان تنها روش بازرسي استفاده مي‎شود. اگر آزمون چشمي به طور مناسب اعمال شود، ابزار ارزشمندي مي‎تواند واقع گردد . به علاوه يافتن محل عيوب سطحي، بازرسي چشمي مي‎تواند به عنوان تكنيك فوق العاده كنترل پروسه براي كمك در شناسايي مسائل و مشكلات مابعد ساخت به كار گرفته شود .
منظور از آزمون چشمي شناسائي نواقص و معايب سطحي توسط چشم انسان است كه مي‎تواند با چشم غير مسلح و يا مسلح انجام پذيرد. بازرسي با چشم غير مسلح فقط عيبهاي نسبتاً بزرگي را كه به سطح قطعه راه دارند نمايان خواهد كرد. با به كار بردن يك ميكروسكوپ مي‎توان كارائي بازرسي چشمي را افزايش داد. در اين نوع بازرسيها، بزرگنمايي بسيار زياد ضرورتي ندارد و بيشتر ميكروسكوپهايي كه بدين منظور در دسترس هستند، بزرگنمايي در حدود 5 تا 75 برابر دارند .
بازرسي چشمي منحصر به سطوح خارجي نمي‎شود. با استفاده از ابزارهاي چشمي مي‎توان بازرسي سطوح داخلي نظير لوله ها، حفره ها، كانالها و قسمتهاي غير قابل دسترس را انجام داد. اين ابزارها به دو صورت صلب و انعطاف پذير هستند و داراي قسمتهاي زير مي‎باشند :
1- منبع تأمين نور : شامل يك چشمه خارجي با شدت متغير و يا لامپ كوارتز هالوژني باتري‎دار مي‎باشد .
2- سيستم انتقال نور و نتايج : از فيبر نوري براي انتقال نور به محل مورد نظر و همچنين انتقال نتايج به اپراتور استفاده مي‎شود.
3- مجموعه عدسي‎ها : به دو صورت ديد مستقيم و ديد عمود بر روي ابزار قرار مي‎گيرند.
4- سيستم نمايش : مي‎تواند در خود ابزار و يا به صورت مجزا در اتاق بازرسي قرار گيرد.
هر برنامه كنترل كيفيت كه شامل بازرسي چشمي باشد، بايد محتوي يك سري فعاليتهاي متوالي انجام شده در طول تمام مراحل كاري ساخت باشد. كشف و تعمير عيوب در زمانهاي فوق، كاهش هزينه را در بر خواهد داشت. به طور كلي نشان داده شده است بسياري از عيوبي كه بعدها با روشهاي تست پيشرفته‎تري كشف مي‎شوند با بازرسي چشمي قبل، حين و بعد از فرآيند توليد به راحتي قابل كشف مي‎باشند .
به عنوان مثال در فرآيند جوشكاري مي‎توان عيوبي نظير خلل و فرجهاي سطح جوش، سوختگي و بريدگي كنار جوش و يا پر نشدن كامل شكاف جوش، حفره انتهايي چاله جوش، گرده جوش اضافي و يا سر رفتن فلز جوش، تعيين گلويي لازم و به طور كلي تعيين ابعاد جوش، ترك در جوش يا منطقه مجاور جوش، جابجايي و تاب برداشتن و تغيير ابعاد اجزاي مورد جوش را با اين روش شناسائي نمود .
در اين نوع بازرسي براي رسيدن به نتايج صحيح بايد شرايط زير را فراهم نمود :
• شدت نور در حدود 800 تا 1000 لوكس
• جداسازي محيط بازرسي از ساير مكانها
• حداكثر زمان كاركرد يك اپراتور 2 ساعت باشد
• نور محيط تركيبي از نورهاي سفيد و زرد رنگ باشد
ميزان تاثير بازرسي چشمي هنگامي بهتر مي‎شود كه يك سيستمي كه تمام مراحل پروسه جوشكاري (قبل، حين و بعد از جوشكاري) را بپوشاند ، نهادينه شود .

قبل از جوشكاري
قبل از جوشكاري ، يك سري موارد نياز به توجه بازرس چشمي دارد كه شامل زير است :
1. مرور طراحي ها و مشخصات
2. چك كردن تاييديه پروسيجرها و پرسنل مورد استفاده
3. بنانهادن نقاط تست
4. نصب نقشه اي براي ثبت نتايج
5. مرور مواد مورد استفاده
6. چك كردن ناپيوستگي هاي فلز پايه
7. چك كردن فيت آپ و تراز بندي اتصالات جوش
8. چك كردن پيش گرمايي در صورت نياز
اگر بازرس توجه بسيار دقيقي به اين آيتم‎هاي مقدماتي بكند، مي‎تواند از بسياري مسائل كه بعدها ممكن است اتفاق بيافتد ، جلوگيري نمايد. مسئله بسيار مهم اين است كه بازرس بايد بداند چه چيزهايي كاملا مورد نياز مي‎باشد.اين اطلاعات را مي‎توان از مرور مستندات مربوطه به دست آورد. با مرور اين اطلاعات، سيستمي بايد بنا نهاده شود كه تضمين كند ركوردهاي كامل و دقيقي را مي‎توان به طور عملي ايجاد كرد .

نقاط نگهداري
بايد بنا نهادن نقاط تست يا نقاط نگهداري جايي كه آزمون بايد قبل از تكميل هر گونه مراحل بعدي ساخت انجام شود، در نظر گرفته شود. اين موضوع در پروژه‎هاي بزرگ ساخت يا توليدات جوشكاري انبوه، بيشترين اهميت را دارد .

روشهاي جوشكاري
مرحله ديگر مقدماتي اين است كه اطمينان حاصل كنيم آيا روشهاي قابل اعمال جوشكاري ، ملزومات كار را برآورده مي سازند يا نه؟ مستندات مربوط به تاييد يا صلاحيتهاي جوشكاران هر كدام به طور جداگانه بايد مرور شود طراحيها و مشخصات معين مي‎كند كه چه فلزهاي پايه‎اي بايد به يكديگر متصل شوند و چه فلز پركننده بايد مورد استفاده قرار گيرد. براي جوشكاري سازه و ديگر كاربردهاي بحراني، جوشكاري به طور معمول بر طبق روشهاي تاييد شده‎اي كه متغيرهاي اساسي پروسه را ثبت مي‎كنند و به وسيله جوشكاراني كه براي پروسه ، ماده و موقعيتي كه قرار است جوشكاري شود، تاييد شده اند، انجام مي‎گيرد. در بعضي موارد مراحل اضافي براي آماده سازي مواد مورد نياز مي‎باشد. به طور مثال در جاهايي كه الكترودهاي از نوع كم‎هيدروژن مورد نياز باشد، وسايل ذخيره آن بايد به وسيله سازنده در نظر گرفته شود .

موادپايه
قبل از جوشكاري ، شناسايي نوع ماده و يك تست كامل از فلزات پايه‎اي مربوطه بايد انجام گيرد. اگر يك ناپيوستگي همچون جدالايگي صفحه‎اي وجود داشته باشد و كشف نشده باقي بماند روي صحت ساختاري كل جوش احتمال تاثير دارد. در بسياري از اوقات جدالايگي در طول لبه ورقه قابل رويت مي‎باشد به خصوص در لبه‎هايي كه با گاز اكسيژن برش داده شده است .

مونتاژ اتصالات
براي يك جوش، بحراني‎ترين قسمت ماده پايه، ناحيه‎اي است كه براي پذيرش فلز جوشكاري به شكل اتصال، آماده سازي مي‎شود. اهميت مونتاژ اتصالات قبل از جوشكاري را نمي‎توان به اندازه كافي تاكيد كرد. بنابراين آزمون چشمي مونتاژ اتصالات از تقدم بالايي برخوردار است. مواردي كه قبل از جوشكاري بايد در نظر گرفته شود شامل زير است :
1. زاوية شيار (Groove angle)
2. دهانه ريشه (Root opening)
3. ترازبندي اتصال (Joint alignment)
4. پشت بند (Backing)
5. الكترودهاي مصرفي (Consumable insert)
6. تميز بودن اتصال (Joint cleanliness)
7. خال جوش‎ها (Tack welds)
8. پيش گرم كردن (Preheat)
هر كدام از اين فاكتورها رفتار مستقيم روي كيفيت جوش به وجود آمده دارند. اگر مونتاژ ضعيف باشد،كيفيت جوش احتمالا زير حد استاندارد خواهد بود. دقت زياد در طول اسمبل كردن يا سوار كردن اتصال مي‎تواند تاثير زيادي در بهبود جوشكاري داشته باشد. اغلب آزمايش اتصال قبل از جوشكاري عيوبي را كه در استاندارد محدود شده اند را آشكار مي‎سازد، البته اين اشكالات ، محلهايي مي‎باشند كه در طول مراحل بعدي به دقت مي‎توان آنها را بررسي كرد. براي مثال، اگر اتصالي از نوع T (T-joint) براي جوشهاي گوشه‎اي(Fillet welds)، شكاف وسيعي از ريشه نشان دهد، اندازه جوش گوشه‎اي مورد نياز بايد به نسبت مقدار شكاف ريشه افزوده شود. بنابراين اگر بازرس بداند چنين وضعيتي وجود دارد، مطابق به آن ، نقشه يا اتصال جوش بايد علامت گذاري شود و آخرين تعيين اندازه جوش به درستي شرح داده شود .

حين جوشكاري
در حين جوشكاري، چندين آيتم وجود دارد كه نياز به كنترل دارد تا نتيجتا جوش رضايتبخشي حاصل شود. آزمون چشمي اولين متد براي كنترل اين جنبه از ساخت مي باشد. اين مي‎تواند ابزار ارزشمندي در كنترل پروسه باشد. بعضي از اين جنبه‎هاي ساخت كه بايد كنترل شوند شامل موارد زير مي باشد :
(1) كيفيت پاس ريشه جوش(weld root bead)
(2) آماده سازي ريشه اتصال قبل از جوشكاري طرف دوم
(3) پيش گرمي و دماهاي ميان پاسي
(4) توالي پاسهاي جوش
(5) لايه هاي بعدي جهت كيفيت جوش معلوم
(6) تميز نمودن بين پاسها
(7) پيروي از پروسيجر كاري همچون ولتاژ، آمپر ورود حرارت، سرعت.

هر كدام از اين فاكتورها اگر ناديده گرفته شود سبب به وجود آمدن ناپيوستگيهايي مي‎شود كه مي‎تواند كاهش جدي كيفيت را در بر داشته باشد .

پاس ريشه جوش
شايد بتوان گفت بحراني‎ترين قسمت هر جوشي پاس ريشه جوش مي‎باشد. بسياري از عيوب كه بعدها در يك جوش كشف مي شوند مربوط به پاس ريشه جوش مي باشند. بازرسي چشمي خوب روي پاس ريشه جوش مي‎تواند بسيار موثر باشد. وضعيت بحراني ديگر ريشه اتصال در درزهاي جوش دو طرفه هنگام اعمال جوش طرف دوم به وجود مي‎آيد. اين مسئله معمولا شامل جداسازي سرباره (slag) و ديگر بي‎نظميها توسط تراشه‎برداري (chipping)، رويه‎برداري حرارتي(thermal gouging) يا سنگ‎زني(grinding) مي‎باشد. وقتي كه عمليات جداسازي كاملا انجام گرفت آزمايش منطقه گودبرداري شده قبل از جوشكاري طرف دوم لازم است. اين كار به خاطر اين است كه از جداشدن تمام ناپيوستگيها اطمينان حاصل شود. اندازه يا شكل شيار براي دسترسي راحت‎تر به تمام سطوح امكان تغيير دارد .

پيش گرمي و دماهاي بين پاس
پيش گرمي و دماهاي بين پاس مي‎توانند بحراني باشند و اگر تخصيص يابند قابل اندازه‎گيري مي‎باشند. محدوديتها اغلب به عنوان مينيمم، ماكزيمم و يا هر دو بيان مي‎شوند. همچنين براي مساعدت در كنترل مقدار گرما در منطقه جوش، توالي و جاي تك تك پاسها اهميت دارد . بازرس بايد از اندازه و محل هر تغيير شكل يا چروكيدگي (shrinkage) سبب شده به وسيله حرارت جوشكاري آگاه باشد. بسياري از اوقات همزمان با پيشرفت گرماي جوشكاري اندازه‎گيريهاي تصحيحي گرفته مي شود تا مسائل كمتري به وجود آيد .

آزمايش بين لايه‎اي
براي ارزيابي كيفيت جوش هنگام پيشروي عمليات جوشكاري، بهتر است كه هر لايه به صورت چشمي آزمايش شود تا از صحت آن اطمينان حاصل شود. همچنين با اين كار مي‎توان دريافت كه آيا بين پاسها به خوبي تميز شده ‎است يا نه؟ با اين عمل مي‎توان امكان روي دادن ناخالصي سرباره در جوش پاياني را كاهش داد. بسياري از اين گونه موارد احتمالا در دستورالعمل جوشكاري اعمالي، آورده شده اند .
در اين گونه موارد، بازرسي چشمي كه در طول جوشكاري انجام مي‎گيرد اساسا براي كنترل اين است كه ملزومات روش جوشكاري رعايت شده باشد .

بعد از جوشكاري
بسياري از افراد فكر مي‎كنند كه بازرسي چشمي درست بعد از تكميل جوشكاري شروع مي شود. به هر حال اگر همه مراحلي كه قبلا شرح داده شد، قبل و حين جوشكاري رعايت شده باشد، آخرين مرحله بازرسي چشمي به راحتي تكميل خواهد شد. از طريق اين مرحله از بازرسي نسبت به مراحلي كه قبلا طي شده و نتيجتا جوش رضايت بخشي را به وجود آورده اطمينان حاصل خواهد شد. بعضي از مواردي كه نياز به توجه خاصي بعد از تكميل جوشكاري دارند عبارتند از :
(1) ظاهر جوش به وجود آمده
(2) اندازه جوش به وجود آمده
(3) طول جوش
(4) صحت ابعادي
(5) ميزان تغيير شكل
(6) عمليات حرارتي بعد از جوشكاري
هدف اساسي از بازرسي جوش به وجود آمده در آخرين مرحله اين است كه از كيفيت جوش اطمينان حاصل شود. بنابراين آزمون چشمي چندين چيز مورد نياز مي‎باشد . بسياري از كدها و استانداردها ميزان ناپيوستگيهايي كه قابل قبول هستند را شرح مي‎دهد و بسياري از اين ناپيوستگيها ممكن است در سطح جوش تكميل شده به وجود آيند .

ناپيوستگيها
بعضي از انواع ناپيوستگيهايي كه در جوشها يافت مي‎شوند عبارتند از :
(1) تخلخل
(2) ذوب ناقص

(3) نفوذ ناقص در درز

(4) بريدگي (سوختگي) كناره جوش

(5) روي‎هم افتادگي

تركها

(7) ناخالصيهاي سرباره

(8) گرده جوش اضافي (بيش از حد(

در حالي كه ملزومات كد امكان دارد مقادير محدودي از بعضي از اين ناپيوستگيها را تأييد نمايد ولي عيوب ترك و ذوب ناقص هرگز پذيرفته نمي‎شود .
براي سازه‎هايي كه تحت بار خستگي و يا سيكلي (Cyclic) مي‎باشند، خطر اين ناپيوستگيهاي سطحي افزايش مي‎يابد. در اينگونه شرايط، بازرسي چشمي سطوح ، پر اهميت‎ترين بازرسي است كه مي توان انجام داد .
وجود سوختگي كناره (Undercut)، روي‎هم افتادگي(Overlap) و كنتور نامناسب سبب افزايش تنش مي شود؛ بار خستگي مي‎تواند سبب شكستهاي ناگهاني شود كه از اين تغيير حالتهايي كه به طور طبيعي روي مي‎دهد، زياد مي شود. به همين خاطر است كه بسياري اوقات كنتور مناسب يك جوش مي‎تواند بسيار با اهميت‎تر از اندازه واقعي جوش باشد، زيرا جوشي كه مقداري از اندازه واقعي كمتر باشد، بدون ناخالصيها و نامنظميهاي درشت، مي‎تواند بسيار رضايت بخش‎تر از جوشي باشد كه اندازه كافي ولي كنتور ضعيفي داشته باشد .
براي تعيين اينكه مطابق استاندارد بوده است ، بازرس بايد كنترل كند كه آيا همه جوشها طبق ملزومات طراحي از لحاظ اندازه و محل(موقعيت) صحيح مي‎باشند يا نه؟ اندازه جوش گوشه‎اي (Fillet) به وسيله يكي از چندين نوع سنجه‎هاي جوش براي تعيين بسيار دقيق و صحيح اندازه تعيين مي‎شود .
در مورد جوشهاي شياري (Groove) بايد از لحاظ گرده جوش مناسب دو طرف درز را اندازه گيري كرد . بعضي از شرايط ممكن است نياز به ساخت سنجه‎هاي جوش خاص داشته باشند .

عمليات حرارتي بعد از جوشكاري
به لحاظ اندازه، شكل، يا نوع فلز پايه ممكن است عمليات حرارتي بعد از جوش در روش جوشكاري اعمال شود. اين كار فقط از طريق اعمال حرارت(گرما) در محدوده دمايي بين پاس يا نزديك به دماي آن ، صورت مي‎گيرد تا از لحاظ متالورژيكي خواص جوش به وجود آمده را كنترل نمود. حرارت دادن در درجه حرارت دماي بين پاس، ساختار بلوري را به استثناء موارد خاص تحت تاثير قرار نمي‎دهد. بعضي از حالات ممكن است نياز به عمليات تنش زدايي حرارتي داشته باشند. به طوري كه قطعات جوش خورده به تدريج در يك سرعت مشخص تا محدوده تنش زدايي تقريبا °F1100 تا F°1200 (590 تا 650 درجه سانتي گراد) براي اكثر فولادهاي كربني گرما داده مي‎شود .
بعد از نگهداري در اين دما به مدت يك ساعت براي هر اينچ از ضخامت فلز پايه، قطعات جوش خورده تا دماي حدود °F600 (315 درجه سانتي گراد) در يك سرعت كنترل شده سرد مي‎شود . بازرس در تمام اين مدت مسئوليت نظارت بر انجام كار را دارد تا از صحت كار انجام شده و تطابق با ملزومات روش كار اطمينان حاصل نمايد.

آزمايش ابعاد پاياني
اندازه گيري ديگري كه كيفيت يك قطعه جوشكاري شده را تحت تاثير قرار مي‎دهد صحت ابعادي آن مي‎باشد. اگر يك قسمت جوشكاري شده به خوبي جفت و جور نشود، ممكن است غير قابل استفاده شود اگرچه جوش داراي كيفيت كافي باشد .
حرارت جوشكاري ، فلز پايه را تغيير شكل داده و مي‎تواند ابعاد كلي اجزاء را تغيير دهد. بنابراين، آزمايش ابعادي بعد از جوشكاري ممكن است براي تعيين متناسب بودن قطعات جوشكاري شده براي استفاده موردنظر مورد نياز واقع شود .
مزايا و محدوديتها
عمده ترين مزايا و محدوديتهاي روش بازرسي چشمي عبارت است از :
هزينه كم و ارزان، عدم نياز به ابزار تخصصي زياد، ساده و گسترده بوده و نيازي به آموزش تخصصي چنداني ندارد .
امكان بررسي حجم قطعه وجود ندارد، خطاي چشم و خستگي اپراتور در نتايج موثر است، عيوب بسيار ريز توسط اين روش مشاهده نمي شود

بازرسي با مايع نافذ (PT)

________________________________________
<>
بازرسي با مايع نافذ يكي از روشهايي است كه مي‌تواند براي عيب يابي تعداد وسيعي از قطعات مورد استفاده قرار گيرد، به شرطي كه عيبها به صورت شکستگي در سطح قطعه ظاهر شوند. اساس روش بر اين است كه مايع نافذ بر اثر خاصيت مويينگي به درون تركهاي سطحي نفوذ كرده و پس از يك مرحله ظهور، هر عيبي كه به شكل ترك يا شكستگي در سطح قطعه وجود دارد، با چشم رويت مي‌شود. براي بهتر ديده شدن اين تركها، مايع نافذ معمولاً به رنگهاي روشن و قابل ديد بوده و يا به ماده فلورسنت آغشته مي‌شود. در حالت اول معمولاً براي رنگين نمودن مايع از رنگ قرمز استفاده مي‌شود كه با نور طبيعي يا نور مصنوعي قابل ديد مي‎باشد، ولي در حالت دوم براي ديدن تركها و درزها بايد از نور فرابنفش استفاده شود .

ازمایش PTازطریق نور فرا بنفش ازمایش از طریق نور طبیعی

در گذشته براي آشکارسازي ترکهاي لعاب از دوده استفاده مي‎شد به طوري که دوده به وسيله ترکها جذب، و بدين ترتيب طرح کلي ترکها به آساني قابل رويت مي‎گرديد. سرانجام اين شيوه بازرسي به ابزاري براي کارهاي تزئيناتي تبديل شد .

1-1 مراحل بازرسي

بازرسي با مايع نافذ داراي پنج مرحله به شرح زير است :

• تميزکاري سطح :
درصد عمده‎اي از اطمينان تست به تميزکاري و آماده سازي سطوح مورد بازرسي بستگي دارد. در صورت وجود آلودگي در سطح، به دليل عدم امکان نفوذ مايع نافذ، بعضي از نقصها پنهان مي‎مانند و يا به دليل واکنش نفوذ کننده با برخي از آلودگيهاي سطح، قابليت نفوذ کاهش مي‎يابد. در اين مرحله بايد هرگونه آلودگي از روي سطح پاک شود. نوع تميزکاري به نوع آلودگي و تعداد قطعات مورد بازرسي بستگي دارد. لايه‎هاي اکسيدي، پوسته‎هاي جوشکاري و نظاير آن را مي‎توان توسط برسکاري، شن‎پاشي و يا استفاده از مواد ساينده ديگر برطرف نمود. براي پاک کردن روغن، چربي، براده و نظاير اين نوع آلودگيها مي‎توان از مواد شوينده‎اي نظير پودرهاي شوينده صنعتي، بخار پر فشار آب و يا مواد شيميايي حلال مانند استن يا الکل استفاده نمود .

• اعمال مايع نافذ :

پس از آماده سازي سطح، مايع نافذ به سطح اعمال مي‎شود. طي اين مرحله بايد لايه نازکي از مايع به صورت يکنواخت بر روي سطح ايجاد گردد و اين لايه بايد مدت زماني بر روي سطح باقي بماند تا نفوذ آن به درون نقصهاي سطحي کامل باشد. مدت زمان مورد نياز براي نفوذ را زمان نفوذ مي‎نامند. مايع نافذ از نظر ديده شدن به دو دسته همراه با مواد رنگي و همراه با مواد فلوئورسان تقسيم مي‎شود و زمان نفوذ براي آن از 20 ثانيه تا 30 دقيقه متغير است. زمان نفوذ بر اساس حساسيت مورد نياز تعيين مي‎شود و معمولاً در حدود 15 دقيقه است. انتخاب روش اعمال مايع به اندازه، شکل و تعداد قطعات بستگي دارد و مي‎توان با توجه به شرايط ذکر شده از روشهاي سيلابي، غوطه‎وري، قلم‎مو و اسپري استفاده نمود .

• حذف مايع نافذ اضافي :
در اين مرحله مايع نافذ اضافي بايد از سطح پاک شود. بايد دقت شود تا شرايطي ايجاد نگردد که عيوب نيز از مايع نافذ تخليه شوند. اين مرحله حد بهينه دارد و در صورتي که بيشتر از آن انجام شود، عيوب نيز از مايع نافذ پاکسازي خواهند شد و اگر کمتر از آن انجام شود، قسمتهاي سالم که مايع نافذ از آن پاک نشده است به صورت معيوب شناخته مي‎شوند. حذف مايع نافذ اضافي با استفاده از مواد پاک کننده مخصوص به همان مايع نافذ انجام مي‎شود و معمولاً به صورت اسپري بر روي سطح اعمال شده و توسط يک دستمال پاک مي‎شود .

• اعمال ماده ظاهرساز :

اين مرحله براي آشکار شدن کامل نقصها به کار مي‎رود. معمولاً ماده ظاهرساز به صورت پودر بسياز ريز سفيد رنگ است و مي‎توان آن را به صورت پاشش دستي توسط مايعي که پودر در آن حل شده است و يا توسط يک اسپري به سطح اعمال نمود. ماده ظاهر ساز با جذب مايع نفوذ کننده از درون نقصها باعث ظهور عيوب مي‎شود ولي به دليل پخش اندک مايع نفوذ کننده در ظاهر ساز، پهناي ظاهري نقص بزرگتر از اندازه واقعي آن ديده مي‎شود .

از ويژگيهايي که هر ماده ظاهر ساز بايد داشته باشد، مي‎توان به موارد زير اشاره نمود :
توانايي تشکيل يک لايه نازک بر سطح داشته باشد و به راحتي نيز زدوده شود .
به وسيله نفوذ کننده به راحتي خيس شده و جذب کننده خوبي باشد .
يک زمينه براي نمايش نقصها بر روي سطح ايجاد کند .
از نظر فيزيکي نه زياد خشک و نه به شدت جاذب رطوبت باشد تا نشانه‎هاي مشخص و روشني از عيب ايجاد کند .
از نظر شيميايي نبايد براي اپراتور و همچنين قطعه تحت بازرسي آسيب‎رسان باشد .

مراحل اشاره شده در شکل (3-1) ديده مي‎شود .

شکل (3-1) مراحل بازرسي مايع نافذ [4]
• بررسي و تفسير نتايج :
در هر کدام از مواد نافذ تفسير توسط چشم و يک نور مشخص صورت مي‎گيرد. براي مواد نافذ همراه با مواد رنگي که معمولاً به رنگ قرمز هستند از نور معمولي در حد دو لامپ فلورسنت استفاده مي‎شود. براي مواد فلوئورسان به نور فرا بنفش با شدت
µw/cm2 1000-800 نياز است .

1-2 انواع مايع نافذ
مايع نافذ بر اساس نحوه شستشو و حذف به سه دسته تقسيم مي شود :
۱)قابل شستشو با آب :
اساس مايع آب است و به دليل کشش سطحي بالا قدرت نفوذ ضعيفي دارند، لذا در موارد بسيار حساس استفاده نمي‎شوند. به وسيله شستن با آب از روي سطح پاک مي‎شوند و براي به دست آوردن نتايج خوب بايد به پارامترهايي نظير دما، فشار و مدت زمان شستشو توجه شود تا نفوذ کننده از درون نقصها خارج نشود.
۲)تميز شونده با حلال مخصوص :
به واسطه کشش سطحي پاييني که دارند از قدرت نفوذ بالايي برخوردارند و در موارد حساس استفاده مي‎شوند. اساس ماده نافذ مواد نفتي و روغني است. ماده پاک کننده نيز حلال مخصوص به همان ماده نفتي و روغني است. اين مايع در دو نوع آتشگير و نا آتشگير وجود دارد. نوع آتشگير خطر شعله ور شدن دارد ولي بدون هالوژن است ولي نوع ناآتشگير حاوي حلالهاي هالوژنه است که سبب سمي بودن آن مي‎شود. هزينه‎هاي نسبتاً بالاي اين مايعات از مشخصه‎هاي آنها است .
۳)مايع معلق :
اساس مايع نافذ مواد نفتي و روغني است. برتري اين مايع حل‎پذير بودن مايع نافذ اضافي در آب به واسطه شکسته شدن پيوندهاي مواد روغني است. اين مايع قدرت نفوذ و همچنين هزينه‎هاي متوسطي دارد .
به طور کلي يک مايع نافذ بايد داراي خصوصيات زير باشد :
قابليت نفوذ بالا، سياليت بالا، تر کنندگي مناسب، قابليت حل‎کنندگي آلودگي، ثبات فيزيکي و شيميايي، قابليت شسته شدن، ديد پذيري خوب، اقتصادي بودن، نقطه اشتعال بالا، قابليت خشک شدن و عدم واکنش مضر و اثرات نامطلوب بر روي سطح، اپراتور و محيط زيست .
امروزه بازرسي با مايع نافذ، يكي از مهمترين روشهاي صنعتي است كه براي مشخص نمودن انواع مختلف عيبهاي سطحي مواد و قطعات، مانند تركها، بريدگي‌ها و مك‌هاي سطحي مورد استفاده قرار مي‌گيرد. اين روش داراي دامنه کاربرد گسترده و گوناگوني است و تقريباً به جز مواد متخلخل قابليت اجرا بر روي همه نوع مواد در هر اندازه‌اي، چه بزرگ با شكل پيچيده و چه ساده را دارد و معمولاً براي بازرسي قطعات ريختگي، آهنگري و جوشکاري، فلزات آهني و غيرآهني، آلياژها، سراميك‌ها، ظروف شيشه‌اي و مواد پليمري به كار مي‌رود. به عنوان مثال در صنايع هوايي، براي بازرسي قطعاتي نظير ديسکها، پره‎هاي توربين، چرخ هواپيما و بسياري از قطعات موتور ويا براي آشکار سازي ترکهاي ناشي از خستگي در کفي لوکوموتيو هاي راه آهن از اين روش استفاده مي‎شود .
مزايا و محدوديتها

از مزايا و محدوديتهاي اين روش مي‎توان به موارد زير اشاره کرد :
• روش آزمون مايعات نافذ، روشي نسبتاً ساده است و تجهيزات مورد نياز آن نسبت به ديگر روشهاي بازرسي ارزان است .
• محل عيب را نمايش مي دهد .
• اندازه عيب به صورت تقريبي نزديک به دقيق مشخص است .
• محدوديتي از نظر جنس قطعه مورد بررسي وجود ندارد .
• فقط عيوب راه بدر سطح قابل بررسي است و اندازه عيب به صورت تقريبي (بزرگتر) نشان داده مي شود .
• جسم بايد تقريبا سطح غير متخلخل و صافی داشته باشد .

قابل ذکر است که فولادهای آستنيتيک و فلزات غير آهنی که از روش ذرات مغناطيسی (MT) نمی ‎توان آنها را تست نمود از روش مايع نافذ ارزيابی می ‎شوند .
کاربردها
- شناسايی ترک و منفذ در جوش
- شناسايی عيوب سطحی در ريخته ‎گری
- شناسايی ترک ناشی از خستگی در اجسام تحت تنش
- به طور کلی در صنايع لوله سازی ، خودرو، کشتی سازی و ... .

بازرسي با ذرات مغناطيسي (MT)

________________________________________
<>
از روش بازرسي با ذرات مغناطيسي براي بررسي نقصهاي سطحي و برخي نقصهاي زير سطحي در مواد فرومغناطيس استفاده مي‎شود. عيوب و نقصهايي نظير ترک‎ها، ذرات سرباره محبوس شده و يا خلل و فرجهاي موجود در قطعه باعث ايجاد ناپيوستگي مغناطيسي شده و در صورت القاي يک ميدان مغناطيسي به قطعه، اين ناپيوستگيها موجب تشکيل قطبهاي مغناطيسي يا اعوجاج ميدان در آن ناحيه شده و اصطلاحاً يک ميدان نشتي در بالاي سطح قطعه تشکيل مي شود .
اين وضعيت مي‎تواند توسط ذرات مغناطيسي ديد پذير شود، به طوري که ذرات مغناطيسي در اطراف عيب تجمع کرده و به اين ترتيب شکل، موقيعت و اندازه عيب مشخص مي‎گردد. فرآيند فوق به صورت شماتيک در شکل (4-1) مشاهده مي‎شود .

شکل (4-1) نحوه جذب شدن ذرات مغناطيسي بر روي عيوب [4]

ذرات مغناطيسي را مي‎توان به صورت خشک و يا ذرات تر معلق در مايع بر روي سطح قطعه اعمال نمود .
4-1 القاي ميدان مغناطيسي
با استفاده از آهنرباهاي دائم، آهنرباهاي الکتريکي و يا گذراندن جريانهاي قوي از درون يا پيرامون قطعه مي‎توان ميدان مغناطيسي را القا نمود. همان‎طور که مي‎دانيم عبور جريان الکتريکي از يک رسانا باعث القاي ميدان مغناطيسي در پيرامون آن مي‎شود. جهت ميدان مغناطيسي همواره بر جهت شارش جريان عمود است و از اين‎رو مي‎توان ميدانهاي مغناطيسي طولي و دايره‎اي ايجاد نمود. نحوه ايجاد اين دو نوع ميدان در شکل (4-2) نشان داده شده است .

شکل (4-2) القاي ميدان هاي مغناطيسي دايره اي و طولي [5]
بيشترين کارايي اين روش در ترک يابي است و در بهترين شرايط امکان آشکارسازي ترکهايي با پهناي 3-10 ميليمتر وجود دارد.

موقعيت ترک‎ها نسبت به خطوط ميدان القا شده، عامل موثري در تشخيص آنها مي‎باشد. به عنوان مثال در شکل (4-3) ترکهايي با جهت‎گيريهاي متفاوت در سطح قطعه وجود دارد. ترکهاي D و E با ميدان مغناطيسي طولي و ترکهاي F و G با ميدان مغناطيسي دايره‎اي آشکار مي‎شوند. نقص H نيز بايد در هر دو حالت ديده شود .

شکل (4-3) ترکهايي با جهتهاي مختلف بر روي سطح قطعه [5]
با توجه به مطالب ذکر شده براي نشان دادن همه ترکها، القاي ميدان به قطعه بايد بيش از يک بار و در جهات مختلف صورت پذيرد. با به کار بردن جريان سه فاز مي‎توان يک ميدان مغناطيسي نوساندار ايجاد نمود که با استفاده از آن ضرورت مغناطيس کردن دو يا چند مرحله‎اي از ميان خواهد رفت. به طور کلي نوع و روش مغناطيس کردن به اندازه، شکل و پيچيدگي قطعات مورد نظر و در حالت بازرسي در محل، به ميزان دسترسي آنها بستگي دارد. روشهاي مغناطيس کردن عبارتند از :
اتصال مستقيم برق به دو سر قطعه، قرار دادن قطعه در درون پيچه، استفاده از کابلهاي نرم با اتصالات تحريک کننده قلمي، عبور کابل رسانا از درون قطعه سوراخدار و استفاده از يوغ الکترومغناطيسي .
براي قطعات با بعد طولي مي‎توان از دو روش اول استفاد کرد. قطعات نسبتاً کوچک را مي‎توان با اتصال مستقيم به برق مغناطيسي نمود. با اين عمل در تمام طول قطعه، ميدان مغناطيسي دايره‎اي ايجاد مي‎شود. در مورد قطعات کوچک تا متوسط نيز مي‎توان از پيچه استفاده کرد که در نتيجه آن ميدان مغناطيسي طولي القا خواهد شد. براي دستيابي به بهترين نتيجه قطعه را بايد در مرکز پيچه قرار داد. از اين روش مي‎توان براي تعيين محل ترکهاي عرضي در قطعاتي مانند محورها و ميل‎لنگها استفاده کرد .
کابلهاي نرم با اتصالات تحريک کننده قلمي کاربرد گسترده‎اي در بازرسي قطعات ريختگي و آهنگري بزرگ دارند. اگر اتصالات در دو سر قطعه قرار داده شود، عمل بازرسي را مي‎توان در يک مرحله انجام داد ولي براي قطعات با ابعاد بزرگ اين عمل نياز به جريانهاي بسيار زيادي خواهد داشت، از اين‎رو مي‎توان بازرسي را طي چند مرحله و به صورت موضعي انجام داد. در استفاده از اين کابلها بايد دقت کرد که اتصال به طور کامل باشد تا قوس الکتريکي ايجاد نگردد. در صورت ايجاد قوس، امکان سوختگي سطح به دليل گرم شدن آن وجود دارد .
براي بازرسي قطعاتي مانند لوله‎ها، استوانه‎هاي توخالي، چرخ‎دنده‎ها و مهره‎هاي بزرگ مي‎توان کابل حاوي جريان را از ميان سوراخ عبور داد و به اين ترتيب قطعه را مغناطيسي کرد .
يوغ الکترومغناطيسي براي کنترل انواع قطعات با شکلهاي مختلف مناسب است. در استفاده از آن بايد دقت شود که در موقعيت مناسبي نسبت به ترکهاي مورد انتظار قرار گيرد .
براي تمام روشهاي ذکر شده مي‎توان از جريان AC يا DC استفاده نمود. جريان AC باعث ايجاد ميداني نزديک به سطح مي‎شود و مزيت آن سادگي از بين رفتن حالت مغناطيسي با کاهش تدريجي مقدار جريان به صفر است. با استفاده از اين جريان آشکاري سازي عيوب زير سطحي تا عمق 1 ميليمتر امکان‎پذير است. جريان DC عمق نفوذ ميدان به درون قطعه را افزايش مي‎دهد و براي آشکارسازي عيوب زير سطحي مناسب است به طوري که عيوبي با عمق 3 تا 7 ميليمتر را مي‎توان آشکار ساخت .
4-2 روشهاي انجام بازرسي
آهن خالص و فولادهاي کم کربن از نظر مغناطيسي نرم‎اند، يعني به سادگي مغناطيسي شده و به سادگي نيز اين خاصيت را از دست مي‎دهند. براي اين مواد که پسماند مغناطيسي پاييني دارند از روشي موسوم به روش پيوسته براي بازرسي استفاده مي‎شود. به اين ترتيب که ميدان مغناطيسي را به صورت پيوسته و يا مجموعه‎اي از شليکهاي کوتاه برقرار کرده و ذرات مغناطيسي را به صورت خشک و يا تر اعمال مي‎کنند .
بازرسي فولادهاي آلياژي و فولادهاي سخت شده که از نظر مغناطيسي سخت‎اند به روش بازمانده موسوم است. مغناطيس کردن اين مواد دشوارتر است و به دليل اينکه پسماند بالايي دارند بيشتر خاصيت مغناطيسي القا شده را پس از حذف ميدان در خود نگه مي‎دارند. در نتيجه مي‎توان ابتدا قطعه را مغناطيسي کرد و پس از حذف ميدان از ذرات مغناطيسي استفاده نمود. معمولاً حساسيتهاي ممکن در روش بازمانده کمتر از روش پيوسته است .

به طور کلي عوامل موثر بر حساسيت بازرسي با ذرات مغناطيسي عبارت است از :

موقعيت ترک نسبت به ميدان، شدت ميدان مغناطيسي، اندازه و شکل ذرات مغناطيسي .

در صورت عمود بودن ترک نسبت به ميدان، بيشترين اختلال و نشتي در ميدان مغناطيسي حاصل شده و حساسيت افزايش مي‎يابد. تأثير عيوب بر ميدان مغناطيسي در شکل (4-4) نشان داده شده است .

شکل (4-4) ميزان نشتي ميدان با توجه به عمق و جهت ترک [5]
افزايش شدت ميدان مغناطيسي، معمولاً همراه با افزايش حساسيت است، اما ميزان اين افزايش داراي حد بهينه‎اي است. زيرا با افزايش بيش از حد شدت ميدان، ذرات مغناطيسي توسط سطوحي از قطعه که عاري از عيب هستند نيز جذب خواهند شد .
ذرات مغناطيسي به صورت گرد بسيار ريز از فلزات يا اکسيدهاي فلزي هستند. ذرات درشت از نظر پل زني بين شکافها يا ترکها از ذرات ريز مناسب‎ترند، اما ذرات ريز حساسيت بهتري در مقابل نقصهاي کوچک دارند. از طرفي امکان جذب ذرات ريز به قسمتهاي آلوده بيشتر است. از نظر شکل، ذرات باريک و بلند قطبيت قوي‎تري نسبت به ذرات گرد دارند ولي عيب آنها اين است که احتمال چسبيدن به همديگر و تشکليل توده‎هاي ناهموار در آنها بيشتر است. زماني مي‎توان به حساسيت بالا دست يافت که ذرات مغناطيسي ترکيبي از شکلهاي گرد و کشيده باشد .

مزايا و محدوديتهاي عمده روش بازرسي با ذرات مغناطيسي عبارتند از :
• روش حساسي براي ترکهاي سطحي ريز است .
• امکان نمايش ناپيوستگيهايي که سبب شکستگي پوسته نشده‎اند وجود دارد .
• معمولاً به تميزکاري اوليه نياز نيست و در صورت آلودگي سطح نيز نشانه‎هاي خوبي ديده مي‎شود .
• تجهيزات مورد نياز نسبتاً ارزان است.
• MT نمي‎تواند براي مواد غير فرومغناطيس به کار برده شود. اين مواد شامل فولاد زنگ‎نزن آستنيتي و مواد و آلياژهاي غير آهني مي‎شود [7] .
• براي رسيدن به بهترين نتايج، ميدان بايد بر عيوب عمود باشد. به همين دليل به دو يا چند مرحله القاي مغناطيسي در جهات مختلف نياز است .
• در مورد بسياري از قطعات به وامغناطيس کردن نياز است .

• براي قطعات بزرگ به جريانهاي فوق العاده قوي نياز است به طوري که احتمال گرمايش موضعي و سوختن سطح در نقاط اتصال برق وجود دارد .

• وجود پوشش رنگ بيش تر از 50 ميکرون و يا لايه غير مغناطيسي بر روي سطح باعث کاهش حساسيت مي‎گردد .

بازرسي با التراسونيك (UT)

________________________________________
<>
در اين روش ( بازرسي فراصوتي ) از امواج فراصوتي براي آشکارسازي عيوب و تعيين محل آنها استفاده مي‎شود. حوزۀشنوايي انسان محدود به امواج صوتي با فرکانس 20 تا 20000 هرتز است و امواجي که داراي فرکانس بالاتر از اين ميزان باشند را امواج فراصوتي مي‎نامند. فرکانسهايي که معمولاً در بازرسي فراصوتي مورد استفاده قرار مي‎گيرند در محدوده MHz 25 - 5/0 قرار دارند. امواج فراصوتي خصوصياتي مانند نور مرئي دارند و مي‎توانند بازتابيده، متمرکز و شکسته شوند. اين امواج هنگام عبور از سطح مشترک بين دو محيط بازتابيده مي‎شوند. و اين ويژگي اساس بازرسي فراصوتي است. به طوري که در صورت وجود هرگونه ناپيوستگي در قطعه، بخشي از امواج فراصوتي بازتابيده شده و با بررسي امواج بازتابيده شده مي‎توان به وجود و محل ناپيوستگيهاي پي برد .
امواج فراصوتي توسط مواد بلورين که داراي خاصيت پيزو الکتريکي هستند توليد مي‎شوند. خاصيت پيزو الکتريک پديده‎اي دو سويه است که در آن با فشردن بلوره پيزو الکتريک ولتاژ الکتريکي توليد مي‎شود و يا بر عکس با اعمال ولتاژ الکتريکي، بلوره تغيير شکل يافته و فشرده مي‎گردد [6]. با توجه به خاصيت پيزو الکتريکي، هنگامي که ولتاژ متناوبي به بلور اعمال شود، بلور مرتعش مي‎شود و اين ارتعاشات توسط يک ماده واسط نظير آب يا روغن به ماده منتقل مي‎شود و به اين ترتيب امواجي در درون ماده سير مي‎کنند. توليد اين امواج زماني حداکثر تاثير را دارد که بلور با بسامد طبيعي خود ارتعاش کند و اين مورد به وسيله ابعاد و ثابتهاي کشساني مواد به کار رفته تعيين مي‎شود .
در صورتي که موج فراصوتي بر بلوري بتابد سبب ارتعاش آن خواهد شد و جريان متناوبي از ميان صفحات بلور توليد مي‎کند. با استفاده از اين حالت مي‎توان امواج فراصوتي را آشکار سازي نمود. از اين‎رو از اين بلورها مي‎توان هم براي توليد و ارسال امواج فراصوتي و هم براي دريافت آنها استفاده نمود. رايج ترين موادي که براي اين منظور مورد استفاده قرار مي‎گيرند انواع سراميکهاي قطبي مانند تيتانات سديم بيسموت، متانيوبات سرب، تيتانات سرب و گونه‎هاي مختلفي از خانواده زيرکونات تيتانات سرب مي‎باشند .
بازتاب امواج در فصل مشترک هوا- فلز عملاً 100 درصد است و براي انجام بازرسي بايد فاصله هوايي بين فلز و پروب پر شود. استفاده از روغن باعث مي‎شود در حدود 6 درصد از امواج تابيده شده از فصل مشترک عبور کند. از طرفي موج صوتي که از ميان ماده‎اي انتشار مي‎يابد، همواره بخشي از انرژيش را به سبب پراکندگي در فصل مشترکهاي ميکروسکوپي و همچنين اثر اصطکاکهاي دروني ماده از دست مي‎دهد [5]. اين موضوع نشان مي‎دهد که بازده عبور امواج فراصوتي بسيار پايين است .
افزايش فرکانس موج با افزايش مقدار تضعيف صوت همراه است. با توجه به تضعيف موج فرکانسي که براي بازرسي انتخاب مي‎شود مقداري بهينه دارد و به گونه‎اي انتخاب مي‎شود که در عمق نفوذ دلخواه بتوان به حساسيت مناسبي دست يافت. معمولاً براي بازرسي قطعات فلزي از فرکانسهايي با گستره MHz 20 - 10 و براي مواد پليمري MHz 5 - 2 استفاده مي‎شود .
حالتهاي مختلفي از موج مانند موج طولي يا فشاري، موج عرضي يا برشي و موح سطحي يا ريلي وجود دارد. در يک محيط جامد، هر سه نوع موج طولي، عرضي و سطحي مي‎توانند انتشار يابند. ليکن در مايعات و گازها به علت عدم وجود صلبيت لازم، امواج عرضي و سطحي نمي‎توانند وجود داشته باشند [6] .
پروبهاي مورد استفاده در اين روش در دو نوع عمودي و زاويه‎اي وجود دارند و هر نوع آنها شامل يک بلور است که با ارتعاش خود باعث توليد امواج فراصوتي مي‎گردد. نياز است تا پس از قطع ولتاژ، نوسان بلور ميرا گردد. به همين جهت در پشت بلور از يک ماده ميرا کننده استفاده مي‎شود. پروب نوع عمودي براي فرستادن موج فشاري تحت زاويه 90 درجه نسبت به سطح استفاده مي‎شود و تماس آن با سطح مورد نظر به صورت مستقيم و يا از طريق پوشش محافظ صورت مي‎پذيرد. از پروبهاي زاويه‎اي براي فرستادن موجهاي برشي يا ريلي استفاده مي‎شود. اين پروبها در قطعه محافظ قرار دارند .
روش انجام بازرسي به دو دسته بازتابي و عبوري تقسيم مي‎شود. در روش بازتابي، امواج فراصوتي از يک سطح و توسط يک پروب به درون قطعه تابيده شده و دريافت امواج بازتابيده شده نيز توسط همان پروب انجام مي‎گيرد. امواج فراصوتي به صورت مجموعه‎اي از پاسهاي فوق العاده کوتاه مدت ارسال مي‎شود و دريافت امواج در فاصله زماني ارسال انجام مي‎شود. با استفاده از زمان رسيدن امواج برگشتي از قطعه به پروب و تفسير آنها مي‎توان فاصله عيوب از پروب و نوع آنها را تعيين نمود. در شکل (6-1) تصوير شماتيکي از اين روش نشان داده شده است .

شکل (6-1) شناسايي عيوب به وسيله روش بازتابي [5]

در روش عبوري ارسال امواج توسط يک پروب در يک سوي قطعه و دريافت آن توسط پروب ديگري در طرف ديگر قطعه انجام مي‎شود و با توجه به اختلاف در شدت و ضعف امواج دريافتي، عيوب درون قطعه شناسايي مي‎شوند. لزوم دسترسي به دو سطح قطعه و عدم توانايي تعيين فاصله عيوب از پروب از عيوب عمده اين روش است. اين روش در شکل (6-2) نشان داده شده است .

شکل (6-2) استفاده از دو پروب در روش عبوري [5]

براي بازرسي سطح قطعه نيز مي‎توان با استفاده از روش بازتابي و ايجاد امواج سطحي عيوب را آشکارسازي نمود. نحوه آشکارسازي عيوب سطحي توسط اين روش در شکل (6-3) قابل مشاهده است .

شکل (6-3) استفاده از امواج سطحي براي شناسايي عيوب سطحي [5]

با توجه به منطقه مورد نظر و نوع قطعه هر کدام از روشهاي فوق را مي‎توان توسط پروبهاي عمودي و زاويه‎اي انجام داد. براي پر کردن فاصله هوايي بين پروب و سطح مي‎توان بين قطعه و پروب مايعي مانند آب يا روغن اعمال نمود يا قطعه و پروب را درون يک مايع قرار داد و عمل بازرسي را انجام داد. اين روش را روش غوطه‎وري مي‎نامند .

نوع نمايش تصويري در آزمون فراصوتي

شکل (6-4) نوع نمايش تصويري در آزمون فراصوتي

اطلاعاتي را که طي آزمون فراصوتي به دست مي‎آيند به چند طريق مي‎توان به صورت تصوير نمايش داد .
الف ) نمايش تصويري A
معمول‎ترين سيستمي که مورد استفاده قرار مي‎گيرد نمايش تصويري روبشي A است . يک موج ناقص در سمت چپ صفحهء اسيلوسکوپ ظاهر مي‎شود که مربوط به پالس اوليه است ، موجهاي ناقص ديگري نيز روي صفحهء اسيلوسکوپ ظاهر مي‎شوند که مربوط به علامت پژواکهاي دريافتي هستند . ارتفاع پژواک معمولا متناسب با اندازهء سطح بازتاب است ، ولي مسافتي که علامت طي مي‎کند و اثرات تضعيف درون ماده روي آن تاثير دارد . در هر صورت ، با فرض يک مبناي خطي زمان ، موقعيت خطي ( پالس ) پژواک متناسب با فاصلهء سطح بازتاب از پروب است .
اين نوع نمايش تصويري در تکنيکهاي بازرسي با پروب دستي معمول است .
از معايب نمايش تصويري روبشي A اين است که ثبت دائم تصوير ممکن نيست ، مگر اينکه از تصوير اسيلواسکوپ عکس گرفته شود ، البته دستگاههاي جديد پيشرفته داراي وسايل ثبت ديجيتال هستند .

شکل (6-4) نمايش تصويری روبشیA

ب ) نمايش تصويري B
با نمايش تصويري روبشي B مي توان موقعيت عيب درون قطعه را ثبت کرد . اين سيستم در شکل نشان داده شده است . لازم است که بين موقعيت پروب و اثر عيب ارتباط مختصاتي به وجود بيايد . استفاده از نمايش تصويري روبشي B به تکنيکهاي آزمون اتوماتيک و نيمه اتوماتيک محدود مي‎شود . هنگامي که پروب در موقعيت 1 است علائم روي صفحهءاسيلوسکوپ مطابق شکل هستند، i نشان دهندهء علامت اوليه و ii نمودار ديوارهء پشتي قطعه است . وقتي که پروب به موقعيت 2 مي‎رسد ، خط iii روي تصوير نشان دهندهء عيب است . اين طرز نمايش از مقطع قطعه کار مي‎تواند روي يک نمودار کاغذي ثبت شود ، عکاسي شود و يا اينکه روي پردهء بلند ثابت نمايش داده شود .

شکل (6-5) نمايش تصويری روبشی B
تکنيکهاي بازرسي در آزمون فراصوتي
وجود يک عيب در داخل يک ماده را مي‎توان با استفاده از تکنيک امواج فراصوتي عبوري يا بازتابي پيدا کرد .
روش بازتابي با پروب عمودي
اين روش در آزمون فراصوتي از معمول‎ترين تکنيکهاست و در شکل صفحات قبل نشان داده شده است . تمام يا بخشي از پالس توسط عيب داخل ماده بازتاب يافته و به وسيلهء پروب دريافت مي‎شود . اين پروب به جاي فرستنده و گيرنده عمل مي‎کند . فاصلهء زماني بين ارسال پالس و دريافت پژواک براي محاسبهء فاصلهء عيب از پروب به کار مي‎رود. روش بازتابي نسبت به روش عبوري داراي مزاياي معيني است که عبارتند از :
الف ) قطعه کار به هر شکل مي‎تواند باشد .
ب ) فقط دسترسي به يک طرف قطعه کار مورد نياز است .
پ ) فقط يک نقطهء جفت شدن وجود دارد و در نتيجه مقدار خطا حداقل مي‎شود .
ت ) فاصلهء عيبها از پروب مي‎تواند اندازه‎گيري شود .

روش عبوري با پروب عمودي
در اين روش فرستنده با استفاده از يک روغن جفت کننده با سطح قطعه کار تماس برقرار مي‎کند . يک پروب دريافت کننده روي سطح مفابل ماده نصب مي‎شود .

شکل (6-6) روش عبوری با پروب عمودی

اگر در داخل ماده هيچ گونه عيبي وجود نداشته باشد ، علامتي با يک شدت معين به گيرنده خواهد رسيد . اگر بين پروب فرستنده و گيرنده عيبي وجود داشته باشد شدت علامت دريافتي کاهش خواهد يافت . اين امر به علت بازتاب جزيي پالس عيب است که بدين ترتيب مي‎توان به وجود عيب پي برد .

اين روش معايبي دارد که عبارتند از :
الف ) قطعه کار بايد داراي دو سطح موازي باشد و به هر دو سطح آن نيز بايد دسترسي داشت .
ب ) دو عدد پروب مورد نياز است لذا جفت کردن آنها ممکن است عمل سيال اتصالي را کم بهره کند.
پ ) بايد دقت کافي به خرج داد تا دو پروب کاملا در مقابل يکديگر قرار گيرند .
ت ) علايمي از عمق عيب نمي‎توان به دست آورد .
روش عبوري با پروب زاويه‎اي

وضعيتهاي به خصوص آزمون وجود دارند که امکان به کارگيري از پروبهاي عمودي براي شناسايي عيب وجود ندارد و تنها راه حل معقول اين است که از يک پروب زاويه‎اي استفاده شود . مثال خوبي از اين روش بازرسي جوشهاي لب به لب صفحات موازي است . اگر در منطقهء جوش عيبي وجود داشته باشد شدت علامت دريافتي کاهش خواهد يافت . فاصلهء AB را فاصلهء پرش مي‎نامند و براي روبش کامل ناحيهء جوش، پروبها بايد مطابق شکل روي سطح قطعه جابه جا شوند . در عمل هر دو پروب بايد در يک حامل نصب شوند تا هميشه فاصلهء درستي از هم داشته شوند . در عمل هر دو پروب بايد در يک حامل نصب شوند تا هميشه فاصلهء درستي از هم داشته باشند .
همچنانکه در شکل زير ديده مي‎شود ، با به کار بردن يک پروب زاويه‎اي در حالت بازتابي مي‎توان عيبها را رديابي کرد . ذکر اين نکته مهم است هنگامي که در اين گونه آزمونها از پروب زاويه‎اي استفاده مي‎شود ، آشکار ساز عيب بايد به دقت با استفاده از يک قطعهء مرجع تنظيم شود . طراحي و استفاده از قطعات تنظيم در بخش بعدي شرح داده مي‎شود .

روش بازتابي با پروب زاويه اي

شکل (6-7) روش بازتابی با پروب زاویه‎ای
تعيين هويت عيبها
به وسيله روشهاي فراصوتي نه تنها موقعيت دقيق عيوب داخلي شناسايي مي‎شود بلکه در اکثر موارد مي‎توان نوع عيب را هم تشخيص داد . در اين بخش علايم مختلفي که از انواع گوناگون عيوب دريافت مي‎شود، تحت بررسي قرار مي‎گيرد .
الف ) عيب عمود بر امتداد پرتو : وقتي که عيبي وجود نداشته باشد بايد يک علامت پژواک از سطح مقابل دريافت شود . وجود يک عيب کوچک بايد پژواک کوچکي ايجاد کند و شدت پژواک سطح مقابل کاهش يابد. اگر اندازهء عيب از قطر پروب بيشتر باشد پژواک عيب بزرگ‎تر شده و پژواک سطح مقابل ممکن است با توجه به عمق عيب در رابطهء پراکندگي امواج در منطقه دور دريافت نشود.

شکل (6-8) تاثير اندازه عيب در نمايش تصوير اسيلوسکوپ
ب ) عيبهايي غير از عيبهاي صفحه‎اي :مناطقي که داراي حفره‎هاي ميکروسکوپي هستند ، موجب پراکندگي معمول امواج شده و روي صفحهء اسيلوسکوپ يک رد چمني شکل بدون پژواک سطح مقابل نمايان مي‎کند .
ناخالصيها يا حفره‎هاي بزرگ کروي يا بيضوي پژواک کوچکي نمايان مي‎سازند که به همراه پژواک کوچکي از سطح مقابل است ، در حالي که يک رد ساده که هيچ گونه پژواکي را نشان نمي‎دهد ممکن است مربوط به يک عيب صفحه‎اي با زاويهء غير قائم نسبت به امتداد پرتو باشد .

شکل (6-9) الف)حفره‎های ميکروسکوپی ، ب)عيب بيضوی ، پ)عيب زاويه دار

پ ) تورق در صفحهء ضخيم : صفحه بايد کاملا به روشي که در شکل زير نموده شده است روبش گردد . علايم تورق از فواصل نزديک پژواکها و افت سريع ارتفاع علامتهاي پژواک مشخص مي‎شود . هر دو يا يکي از اين علايم دليلي بر وجود تورق خواهند بود .

شکل (6-10) الف)يک صفحه بدون عيب ب)صفحه تورق يافته
ت ) تورق در صفحهء نازک : صفحهء نازک ممکن است به صفحه‎اي گفته شود که ضخامت آن کمتر از منطقهءمردهء پروب باشد . يک صفحهء سالم يک سري پژواکهاي منظم که به تدريج دامنهء آنها کم مي‎شود، نشان مي‎دهد . اما يک ناحيهءتورق يافته پژواکهاي به هم فشرده‎اي را نشان مي‎دهد که دامنهء آنها بسيار سريع‎تر کاهش مي‎يابد . حتي ممکن است پژواکها از وضعيت منظم به صورت نامنظم در بيايند . نامنظم شدن شکل در اغلب موارد نشانهء خوبي از تورقهاي داخلي در صفحات نازک است ( شکل زير ) .

شکل (6-11) علائم تورق در صفحه نازک
ث ) عيوب جوشکاري : آزمون فراصوتي با استفاده از پروبهاي زاويه اي از نوع بازتابي يا عبوري روش مطمئني براي آشکار سازي عيوب جوشکاريهاي لب به لب و تعيين موقعيت دقيق آنهاست . اما تعيين دقيق ماهيت عيب نسبتا مشکل است و بيشتر به مهارت و تجربهء اپراتور بستگي دارد . اگر پس از بازرسي فراصوتي در ذهن اپراتور در مورد کيفيت جوش شکي وجود داشته باشد عاقلانه است که از محل مظنون راديوگرافي شود .
ج ) عيوب شعاعي در لوله‎هاي استوانه اي و محورها : عيب شعاعي در قطعات استوانه‎اي معمولا با بازرسي پروب عمودي قابل آشکار سازي نيست ، زيرا اين عيب ، موازي پرتو فراصوتي خواهد بود . در اين گونه موارد استفاده از يک پروب زاويه‎اي با روش بازتابي به روشني وجود عيب را مشخص خواهد ساخت .

شکل (6-12) آشکارسازی عيوب شعاعی در : الف)لوله ها ، ب)ميله توپر

روشها و استانداردها
روشها و استانداردهايي که در اين بخش ارائه شده است براي آزمايش ماوراء صوت جوشهاي شياري و ناحيهء متأثر از جوش از ضخامت 8 تا 200 ميليمتر کاربرد دارد .

تغييرات : با تاييد مهندس طراح مي‎توان تغييراتي در روش انجام آزمايش ، تجهيزات و ضوابط پذيرش مذکور در اين قسمت اعمال نمود . اين تغييرات مي‎توانند در زمينه‎هاي محدوده ضخامت ، هندسه جوش ، ابعاد پروب ، فرکانسها ، روغن واسطه ، سطح رنگ شده ، تکنيک آزمايش و غيره باشد . اين تغييرات تصويب شده بايستي در گزارشهاي قرارداد ، ارائه شود .
فلز پايه : هدف از آزمايشهاي توصيه شده در اين قسمت ، جست وجوي معايب موجود در توليد ورق نيستند ، ليکن ترکهايي که در فلز پايه در مجاورت جوش به وجود مي‎آيند ( مثل ترک در ناحيهء تفتيده ، تورق و موارد مشابه ) ، بايد گزارش شوند .
تاييد صلاحيت پرسنل
الزامات ASNT : پرسنلي که علاوه بر بازرسي چشمي آزمايش غير مخرب انجام مي‎دهند ، بايستي مطابق الزامات آخرين چاپ SNT-TC-1A پيشنهادي انجمن آزمايشهاي غير مخرب آمريکا ، تاييد صلاحيت شوند . فقط افرادي که براي سطح يک آزمايش غير مخرب تاييد صلاحيت شده و زير نظر فردي سطح دو آزمايش غير مخرب باشد و نيز فرد تاييد صلاحيت شده براي سطح دو آزمايش غير مخرب ، مجاز به انجام آزمايش غير مخرب مي‎باشد .
گواهينامه : ارائه گواهينامه سطح يک و سطح دو بايستي توسط يک فرد با سطح سه صورت گيرد که يا ( الف ) توسط انجمن آزمايشهاي غير مخرب آمريکا تاييد صلاحيت شده باشد و يا ( ب ) فرد با تجربه‎اي باشد که به واسطه تمرين و تحصيلات توانسته باشد آزمون مشخص شده در SNT-TC-1A را با موفقيت بگذراند .
گسترهء انجام آزمايش
در اطلاعاتي که به پيشنهاددهندگان در زمان مناقصه ارائه مي‎شود بايستي به روشني گستره آزمايشهاي غير مخرب ( نوع ، رده بندي ، يا موقعيت ) جوش مشخص شده باشد .
آزمايش کامل : جوشهايي که در مدارک قرارداد نياز به انجام آزمايش غير مخرب دارند ، بايستي براي طول کامل جوش آزمايش شوند ، مگر آنکه انجام آزمايش به صورت مقطعي به روشني مشخص شده باشد .
آزمايش مقطعي : اگر آزمايش مقطعي مشخص شده باشد ، موقعيت و طول جوشها يا رده بندي جوش بايستي به روشني در مدارک قرارداد ، مشخص شده باشد .
آزمايش نقطه‎اي : اگر آزمايش نقطه‎اي مشخص شده باشد ، تعداد نقاط مورد آزمايش به ازاي رده‎بندي و طول جوش مورد آزمايش بايستي در اطلاعات ارائه شده به پيشنهاددهندگان ، گنجانده شود . هر آزمايش نقطه‎اي بايستي حداقل 4 اينچ ( 100 ميليمتر ) طول جوش را پوشش دهد . اگر در آزمايش نقطه‎اي عدم پيوستگيهايي نمايان شود که غير قابل قبول بوده و نياز به تعمير دارند ، گستره آن عدم پيوستگيها بايستي تعيين گردد . دو نمونه آزمايش نقطه‎اي اضافه در همان قسمت جوش در ناحيه‎اي دورتر از نقطه اول بايستي انجام شود . موقعيت آزمايشهاي نقطه‎اي اضافه بايستي با توافق پيمانکار و بازرس تاييدکننده باشد . اگر در هر يک از دو نمونه آزمايش نقطه‎اي اضافه ، عيوبي را که نياز به تعمير دارند مشخص شود ، سرتاسر آن قسمت جوش که به نمايندگي آن آزمايش نقطه‎اي انجام شده است ، بايستي مورد آزمايش قرار گيرد . اگر جوش تحت آزمايش بيش از يک قسمت جوش را شامل مي‎شود ، در اين صورت بايستي دو نمونه آزمايش نقطه‎اي اضافه در هر قسمت جوش انجام شود . موقعيت انجام آزمايشهاي جديد بايستي با توافق پيمانکار و بازرس تاييد کننده باشد .
اطلاعات مرتبط : بازرس آزمايش غير مخرب ، قبل از انجام آزمايش ، بايستي دسترسي به اطلاعات مرتبط شامل ساختار اتصال جوشي ، ضخامت قطعات ، روشهاي جوشکاري مورد استفاده داشته باشد . بازرسين آزمايشهاي غير مخرب بايستي از هرگونه تعمير صورت گرفته بر روي جوش مطلع شوند .
قطعات استاندارد مرجع

براي کاليبره کردن حساسيت و مقياس افقي بايد از قطعهء مرجع موسسهء بين المللي جوشکاري (شکل 6-13) و يا در صورت تاييد مهندس ناظر از ساير قطعات استفاده نمود .
استفاده از يک بازتاب کنج جهت کاليبراسيون ممنوع است. ترکيب پروب و دستگاه بايد قادر به تفکيک سه روزنه در قطعهء مرجع تمايزگر RC نشان داده شده در شکل 6-14 باشد .
پروب : ابعاد پروب بايد طوري باشد که فاصلهء بين لبهء هادي پروب تا نقطهء شاخص از 25 ميليمتر بيشتر شود . (شکل 6-15)
تفکيک : پروب بايد در روي قطعهء تفکيک RC در وضعيت Q ( براي زاويهء 70 درجه ) ، وضعيت R ( براي زاويهء60 درجه ) و يا وضعيت S ( براي زاويهء 45 درجه ) قرار گيرد . دستگاه بايد سه سوراخ را به تفکيک نشان دهد (شکل 6-16) .

فاصلهء تقرب پروب : حداقل فاصلهء مجاز بين پنجهء پروب و لبهء قطعهء IIW بايد به صورت زير باشد :

براي پروب 70 درجه : X = 50mm
براي پروب 60 درجه : X = 37mm
براي پروب 45 درجه : X = 25mm

شکل (6-13) قطعه مرجع استاندارد

شکل (6-14) قطعات ارزيابی

شکل (6-15) روش ارزيابی و تاييد کيفيت پروب به کمک قطعه مرجع
ارزيابي تجهيزات
- محور افقي صفحهء نمايش دستگاه فراصوت بايد بعد از هر 40 ساعت کار مورد ارزيابي قرار گيرد .

- دکمه تنظيم دسي بل بايد در فواصل 2 ماه کاليبره شود .

- بعد از هر 40 ساعت کار ، حداکثر پژواک داخلي پروب بايد مورد ارزيابي قرار گيرد .
- با استفاده از يک تنظيم استاندارد ، بعد از هر 8 ساعت کار ، پروب زاويه‎اي بايد مورد ارزيابي قرار گيرد تا مشخص گردد که سطح تماس تخت است و نقطهء دخول امواج صوتي صحيح مي‎باشد و زاويهء انتشار با رواداري 2± درجه در محدودهء مجاز است . در صورتي که پروب اين ضوابط را برآورده ننمايد، بايد تعويض گردد .

مزايا و محدوديتهاي آزمون فراصوتي عبارت‎اند از :

• مکان دقيق عيب را نمايش مي‎دهد .

• کليه عيوب سطحي و عمقي را نشان مي‎دهد .

• بلافاصله نتايج آزمون مشخص مي‎گردد .

• آلودگي زيست محيطي ندارد و براي انسان خطر آفرين نيست .

• نسبت به روشهاي PT ، MT بسيار گران‎تر است .

• اپراتور به تخصص بالايي نياز دارد .

. بازرسي با روش پرتونگاري (RT)

________________________________________
<>
پرتونگاري يکي از کاربردي‎ترين روشهاي بازرسي مي‎باشد. در اين روش از پرتوهاي x و γ براي شناسایي عيوب درون قطعه استفاده مي‎شود. پرتوهاي x و γ داراي طول موجهاي بسيار کوتاه هستند و به همين دليل انرژي بسيار زيادي داشته و قدرت نفوذ و عبور از درون قطعه را دارند. عبور اين پرتوها از هر محيطي همراه با تضعيف و جذب قسمتي از آن توسط محيط است. ميزان تضعيف تحت تاثير چندين عامل است که شامل چگالي و ساختار محيط و همچنين نوع، شدت و انرژي فوتون پرتو خواهد بود [5]. اساس اين روش تغيير ضريب جذب و تغيير در ميزان اشعه عبوري از قسمتهاي سالم و معيوب قطعه است. وجود هرگونه عيب که داراي چگالي متفاوتي با قطعه باشد باعث کاهش يا افزايش ميزان اشعه عبوري از قطعه مي‎شود. با استفاده از فيلم پرتونگاري اين پرتوها ثبت شده و پس از ظهور فيلم مي‎توان به تفسير عيوب پرداخت .
فيلم پرتونگاري پس از ظهور بر اثر دريافت اشعه سياه مي‎شود و قسمتهايي که اشعه بيشتري دريافت کرده تيره‎تر و قسمتهايي که اشعه کمتري دريافت کرده روشن‎تر خواهد شد. عيوبي مانند دانه‎هاي اکسيدي که چگالي بالاتري از قطعه دارند، داراي ضريب جذب بالاتري هستند و شدت اشعه عبوري را کاهش مي‎دهند، در نتيجه اين نقاط اثر روشن‎تري بر روي فيلم مي‎گذارند و يا بالعکس عيوبي مانند حفره و مک گازي که داراي چگالي کمتري هستند اثر تيره تري بر روي فيلم مي‎گذارند. با تفسير دقيق فيلم و آشنايي با فرآيند انجام شده بر روي قطعه مي‎توان در مورد عيوب احتمالي موجود در درون قطعه اظهار نظر نمود. در شکل (7-1) نحوه تشکيل نقاط تيره و روشن بر روي فيلم مشاهده مي‎شود .

شکل (7-1) تشکيل نقاط تيره و روشن بر روي فيلم بر اثر ضريب جذب متفاوت نقاط گوناگون قطعه [4]
7-1 پرتو X
اين اشعه توسط لامپ پرتو x توليد مي‎شود. لامپ داراي يک پيچه تنگستني به عنوان کاتد و يک صفحه به عنوان آند است. اصول توليد اشعه x توسط اين لامپ به اين صورت است که ابتدا با اعمال ولتاژ به پيچه، حرارت آن افزايش يافته و در نتيجه الکترون گسيل مي‎دهد. با اعمال يک اختلاف پتانسيل قوي در لامپ که معمولاً بين kV 50 تا MV 1 است، الکترونها شتاب مي‎گيرند و در انتهاي لامپ به صفحه برخورد مي‎کنند .

اين صفحه از جنس يک ماده ديرگداز مانند تنگستن ساخته مي‎شود و هدف ناميده مي‎شود. صفحه هدف درون لامپ به صورت مايل قرار گرفته است. برخورد الکترونها به اين صفحه باعث جذب قسمت عمده اي از انرژي آنها مي‎شود و قسمتي از انرژي هم به صورت پرتوهاي x از دهانه خروجي لامپ خارج مي‎شود. در لامپهاي پرتو X پارامترهايي مانند جريان رشته، ولتاژ و جريان لامپ از متغيرهاي مهم به شمار مي‎روند. افزايش تمرکز الکترونها بر روي صفحه هدف در يک نقطه باعث افزايش کيفيت تصوير به دست آمده خواهد شد. اشعه توليد شده به اين روش براي بازرسي فولاد تا ضخامت تقريبي 150 ميليمتر موثر است .
انرژي بسيار بالاي الکترونها در نقطه برخورد با صفحه هدف باعث افزايش دماي آن مي‎شود، از اين‎رو از سيستمهاي خنک کننده مانند سيستمهاي آبگرد براي کاهش دماي صفحه هدف استفاده مي‎شود. با توجه به استفاده از ولتاژهاي بسيار بالا، به منظور افزايش ايمني اين لامپها درون محفظه‎هايي قرار داده شده‎اند .

پرتوهاي توليد شده توسط لامپ طي دو فرآيند ايجاد شده و شامل گستره‎اي از طول موجهاي مختلف هستند. شتاب منفي الکترونها در هنگام برخورد با صفحه هدف باعث توليد پرتوهايي موسوم به پرتو سفيد مي‎شود و اين فرآيند را تابش ترمزي مي‎نامند. همچنين برخورد الکترونها با اتمهاي صفحه هدف موجب جابه جايي الکترونهاي آن شده و الکترونها به مدارهاي پر انرژي تر مي‎روند که اصطلاحاً به آن برانگيزش گفته مي‎شود. بازگشت الکترونها به مدار اوليه خود باعث آزاد شدن مقدار زيادي انرژي شده که منجر به توليد اشعه هايي باشدت بيشتر نسبت به پرتو سفيد مي‎شود .
7-2 پرتو γ

براي توليد پرتو γ نياز به تجهيزات خاصي نيست و اين پرتو در حين واپاشي هسته‎هاي پرتوزا گسيل مي‎شوند. عناصري مانند تاليم، اورانيم، راديم و ساير عناصر راديواکتيو از منابع توليد پرتو γ هستند ولي با توجه به اينکه انرژي زيادي ندارند و نياز به خالص کردن دارند معمولاً از ايزوتوپهايي مانند سزيم-137، کبالت-60 ، ايريديم-192 و توليم-170 استفاده مي‎شود. اگر از يک منبع کبالت 60 استفاده شود، بهترين نتايج براي مواد با ضخامت بين 50 تا 150 ميليمتر به دست مي‎آيد [7].
از مشخصات چشمه پرتو γ مي‎توان به طول نيمه عمر و قدرت چشمه اشاره نمود. شدت پرتو گسيل شده از چشمه γ با واپاشي هسته‎هاي ناپايدارتر به طور پيوسته کاهش مي‎يابد و نيمه عمر آن مدت زماني است که شدت پرتو به نصف مقدار نخستين خود برسد .

براي رعايت اصول ايمني و مسائل حفاظتي، چشمه پرتو γ را در درون حفاظي قرار مي‎دهند. اين حفاظ به صورت يک غلاف نازک از جنس فولاد زنگ نزن يا آلومينيم است و مانند يک کپسول از ريختن يا نشت ماده جلوگيري مي‎کند. کپسول نيز درون يک محفظه فولادي با روکش سربي قرار مي‎گيرد تا از بروز حوادث ناشي از تشعشعات جلوگيري شود. اين محفظه ها دو نوع هستند. در نوع اول چشمه درون محفظه ثابت است و پرتوهاي ساتع شده از يک دريچه مخروطي خارج مي‎شوند. در نوع دوم با استفاده از ابزار هاي مکانيکي يا نيوماتيکي و به صورت کنترل از راه دور محفظه باز شده و چشمه بيرون مي‎آيد .
کاهش طول موج پرتو هاي x و γ باعث افزايش نفوذپذيري به درون قطعه مي‎شود و در نتيجه آن زمان مورد نياز براي پرتو دهي کاهش يافته و بازرسي در زمان کمتري انجام مي‎پذيرد .

7-3 فيلم پرتونگاري
فيلمهاي پرتونگاري حاوي لايه‎اي از نمکهاي نقره هستند. نمک نقره نسبت به پرتوهاي x و γ واکنش فتوشيميايي مي‎دهد و بر اثر آن سياه مي‎شود. معمولاً از هاليدهاي نقره مانند BrAg به عنوان نمک نقره استفاده مي‎شود، اين ماده طي مراحل ظهور و ثبوت فيلم تجزيه شده، برم آن رسوب کرده و نقره باقي مانده بر روي فيلم ثابت مي‎شود .

کيفيت و وضوح تصوير به دست آمده به فاصله‎هاي بين چشمه، قطعه و فيلم، ويژگيهاي پرتو و همچنين به حساسيت فيلم بستگي دارد. انتشار پرتوهاي x و γ ، مانند نور در خط مستقيم است و تصوير تشکيل شده بر روي فيلم مانند سايه جسمي است که در مقابل نور قرار گرفته است و اندازه آن مانند سايه همواره بزرگتر از اندازه واقعي قطعه است. ابعاد چشمه‎هاي تابشي معمولاً بزرگتر از آن هستند که مانند چشمه نقطه‎اي عمل کنند. در نتيجه علاوه بر سايه، نيم سايه‎هايي نيز در اطراف تصوير قطعه تشکيل مي‎شود .
اندازه تصوير تحت تاثير فاصله چشمه تا قطعه، فاصله قطعه تا فيلم و قطر چشمه از اندازه تصوير قطعه بزرگ‎تر خواهد بود و ابعاد دقيق عيوب با توجه به شرايط هندسي عوامل فوق محاسبه مي‎شود .

يکي از عوامل تاثيرگذار بر روي کيفيت تصوير، پراکندگي پرتوها مي‎باشد. همواره مقداري از پرتوهاي تابيده شده در حين انتشار دچار پراکندگي مي‎شوند و مقدار آن را با ضريب پراکندگي که عبارت است از نسبت شدت پرتو پراکنده به شدت پرتو مستقيم نشان مي‎دهند. هر چقدر ضريب پراکندگي بالا باشد، وضوح تصوير کاهش يافته و جزئيات آن مبهم مي‎شود. پراکندگي پرتوها مستقيماً باعث کاهش حساسيت کلي بازرسي مي‎شوند .

براي حذف اثر پرتوهاي پراکنده از ورقه‎هاي سربي که معمولاً داراي ضخامت 125/0 يا 25/0 ميليمتر هستند استفاده مي‎شود. اين ورقه‎ها در دو طرف فيلم قرار داده مي‎شود. ضخامت کم ورقه‎هاي سربي باعث مي‎شود که پرتوهاي مستقيم از آن عبور کند ولي پرتوهاي پراکنده شده جذب شوند، در نتيجه وضوح فيلم افزايش مي‎يابد .
يکي از راههاي بهبود کارايي روش پرتونگاري، استفاده از ‎اي تقويت کننده فلوئورسان است. اين صفحه ها در مقابل پرتو x حساس هستند و بر اثر آن فلوئورسان شده و نور مرئي ساتع ‎نند. اين صفحه‎ها تصوير فيلم را تا حد 100 برابر تقويت مي‎کنند ولي اثر پراکندگي را کاهش نمي‎دهند، در نتيجه کيفيت تصوير به خوبي هنگامي که از صفحه‎هاي سربي استفاده مي شود نيست. اين صفحه‎ها حساسيت کمتري در مقابل پرتوهاي γ دارند و تقويتي در حدود 20 تا 40 برابر ارائه مي‎دهند و به همين دليل کاربرد کمي در رابطه با پرتونگاري γ دارند .

ترکيب لايه فلوئورسان و ورق نازک سربي، تشکيل صفحه‎هاي فلوئور- فلز را مي‎دهد که هر دو مزيت صفحه‎هاي سربي و فلوئورسان را دارند. اين صفحه‎ها از طرف فلوئورسان با فيلم در تماس هستند و استفاده از اين صفحه‎ها منجر به تصويري با کيفيت خوب خواهد شد .
پرتوهاي x و γ به بافت و خون انسان آسيب مي‎رسانند. آسيبهاي ناشي از اين پرتوها معمولاً بالافاصله آشکار نشده و در طول زمان بر روي هم انباشته مي‎شوند. تمام کارکنان در معرض تابش که حتي مقدار جزئي از آن را دريافت مي‎کنند، بايد تحت آزمايشهاي دوره‎اي پزشکي و گلبول شماري خون قرار گيرند. از واحدهاي رونتگن، زيورت و راد براي معرفي مقدار اشعه هاي x و γ استفاده مي‎شود. هر زيورت معادل 100 راد است و هر راد براي انرژيهاي فوتوني کمتر از 32 الکترون ولت تقريباً هم ارز رونتگن است .

براي رعايت اصول ايمني مقدار دوز دريافت شده به وسيله کارکنان پرتونگاري ثبت مي‎شود. براي اين منظور معمولاً از دوز سنجهاي يونش جيبي که به اندازه قلم بوده و در جيب مسئول پرتونگاري حمل مي‎شود استفاده مي‎گردد. اين دوزسنجها داراي مقياس و عقربه بوده و دوز دريافتي را بر حسب ميلي رونتگن نشان مي‎دهند. مقررات دقيقي در استفاده از پرتوهاي x و γ وجود دارد و اين مقررات حداکثر ميزان دوز دريافتي مجاز براي کارکنان مخصوص پرتونگاري را در طول هفته، فصل و سال تعيين کرده است. به عنوان مثال دوز پذيرفته براي کارکنان 1/0 راد براي پنج دوز کار عادي در هفته و حداکثر ميزان دوز براي يک سال 5 راد است .
از مزايا و محدوديتهاي آزمون پرتونگاري مي‎توان به موارد زير اشاره نمود :

• اين روش مي‎تواند وجود، اندازه و مکان عيب را مشخص کند .

• مدارک را مي‎توان بايگاني نمود .

• عيوب با هر اندازه‎اي را نمايش مي‎دهد .

• به آماده سازي اوليه زيادي نياز ندارد .

• هزينه‎هاي اين روش بسيار زياد است .

• براي موجودات ضرر دارد .

• انجام آزمون نياز به صرف زمان جهت پرتودهي، ظهور، ثبوت و تفسير دارد .

• نياز به تخصص بالا دارد .

• احتمال سوختن و خراب شدن فيلم وجود دارد .

• قابليت تشخيص عيب فقط در راستاي x و y مي‎باشد .

7-4 معرفي پراش اشعهx
پراش اشعه x يک روش غير تخريبي با چند کاربرد است که اطلاعات جامعي درباره ترکيبات شيميايي و ساختار کريستالين مواد طبيعي و صنعتي ارائه مي‌دهد .
هر کريستالي طرح اشعه x منحصر به فرد خود را داراست که ممکن است به عنوان اثر انگشتبراي تعيين هويت آن استفاده شود [19،7] .

گسترده‌ترين استفاده XRD در شناسايي ترکيبات کريستالين بر اساس طرح پراش آنهاست .

شكل (7-2) نمايش دستگاه پراش اشعه [19]x

از ديگر کاربردهاي XRD مي‌توان به موارد زير اشاره کرد[8] :

1- تعيين ساختار کريستالين

2- اندازه‌گيري دقيق پارامترهاي شبکه

3- شناسايي نمونه‌هاي ناشناخته

4-آناليز کمي پودرهاي چند ترکيبه

5- شناسايي و آناليز ساختاري کاني‌هاي رسي

6- تعيين متوسط اندازه کريستاليت توسط پهن‌شدگي پيک

7- جهت‌گيري ترجيحي کريستال (بافت)

8- کريستالينيتي

9- کرنش و نقص شبکه

10- تنش باقيمانده

XRD کاربردهاي وسيعي در زمين‌شناسي ، علم مواد ، علم محيط، شيمي، فيزيک، علوم جزائي و صنعت دارويي دارد .

7-5 معرفي پرتو ثانويه اشعه x

پرتو ثانويه اشعه X حاصل از مواد مي‌باشد که جهت اندازه گيري درصد عناصر متشکله يک ترکيب استفاده مي‌شود [19] .

آماده‌سازي نمونه يکي از بخشهاي بسيار مهم براي تعيين کيفيت داده‌هاي XRD و XRF به دست آمده از نمونه مي‌باشد. اين کار در آزمايشگاه آماده‌سازي نمونه به روشهاي مختلف صورت مي‌گيرد .

شكل (7-3) نماي يك آزمايشگاه آماده سازي نمونه [19]
7-6 پرتو نگاري نورتون [7،15]
کاربرد ها :

1-فلزات،غيرفلزات،کامپوزيتها وفلزاتآلياژي
2-در موادآتش‎زا، رزين‎ها، پلاستيکها، موادآلي، ساختارهاي لانه زنبوري، مواد راديواکتيو، مواد با چگالي آلي و فلزات حاوي هيدروژن کارايي دارد.

محدوديتها :
1) دستيابي براي قرار دادن نمونه آزمايش در ميان منبع و کشف کننده

2) اندازه قسمت ساکن دستگاه منبع نوترون (راکتور) براي منبع نيروهاي معقول خيلي بزرگ است .

3) موازي قرار مي‎گيرد، صاف ‎ند يا در غير اين‎صورت تغيير دادن پرتو دشوار است .

4) اتفاقات تشعشعي

5) بيشتر شکافها مي‎توانند جهت يابي موازي در پرتو افکندن براي کشف داشته باشند .

کاهش‎ حساسيت با افزایش ضخامت
7-7 پرتو نگاري گاما [7،15]
کاربردها:
1-معمولا در مواد کلفت و يا متراکم استفاده مي‎شود .
2-در همه اشکال و صورتها استفاده مي‎شود: ريخته‎گري ، جوشکاري ، سوار کردنهاي الکترونيکي ، جو زمين ، وسايل دريايي و قطعات اتومبيل .
3 - هر جا که ضخامت زياد است يا دسترسي به مولدهاي توليد اشعه x محدود است استفاده مي‎شود .
محدوديتها :
1-اتفاقات تشعشعي
2- بيشتر شکافها ‎وانند جهت يابي موازي در پرتو افکندن براي کشف داشته باشند .
3- کاهش حساسيت با افزايش ضخامت .
4- نياز به دستيابي به هر دو طرف در آزمايش قطعه .
5- حساسيت اشعه x را ندارد.

و در آخر به نمايش چند عكس راديو گرافي مختلف مي‎پردازيم :

شكل (7-4) نمايش عكس راديو گرافي از اجسام مختلف[17]

شكل(7-5) نحوه ايجاد نقاط تاريك و روشن[17]

شكل (7-6) نمايش عكس راديو گرافي و نمايش عيوب جوش[17]

پیچیدگی یا اعوجاج (Distortion)

مقدمه
پیچیدگی و تغییر ابعاد یکی از مشکلاتی است که در اثر اشتباه طراحی و تکنیک عملیات جوشکاری ناشی می‌شود. با فرض اجتناب از ورود به مباحث تئوریک تنها به این مورد اشاره می‌کنیم که حین عملیات جوشکاری به دلیل عدم فرصت کافی برای توزیع یکنواخت بار حرارتی داده شده به موضع جوش و سرد شدن سریع محل جوش انقباضی که می‌بایست در تمام قطعه پخش می‌شد به ناچار در همان محدوده خلاصه می‌شود و این انقباض اگر در محلی باشد که از نظر هندسی قطعه زاویه‌دار باشد منجر به اعوجاج زاویه‌ای (Angular distortion) می‌شود.

در نظر بگیرید تغییر زاویه‌ای هرچند کوچک در قطعات بزرگ و طویل چه ایراد اساسی در قطعه نهایی ایجاد می‌کند. حال اگر خط جوش در راستای طولی و یا عرضی قطعه باشد اعوجاج طولی و عرضی(Longitudinal shrinkage or Transverse shrinkage) نمایان می‌شود. اعوجاج طولی و عرضی همان کاهش طول قطعه نهایی قطعه می‌باشد. این موارد هم بسیار حساس و مهم هستند. نوع دیگری از اعوجاج تاول زدن یا طبله کردن و یا قپه (Bowing) می‌باشد.
روشهای مقابله با اعوجاج
• اندازه ابعاد را کمی بزرگتر انتخاب کرده است، بگذاریم هر چقدر که می‌خواهد در ضمن عملیات تغییر ابعاد و پیچیدگی در آن ایجاد شود. پس از خاتمه جوشکاری عملیات خاص نظیر ماشین کاری ، حرارت دادن موضعی و یا پرسکاری برای برطرف کردن تاب برداشتن و تصحیح ابعاد انجام می‌گیرد.

• حین طراحی و ساخت قطعه با تدابیر خاصی اعوجاج را خنثی کنیم.
• از تعداد جوش کمتر با اندازه کوچکتر برای بدست آوردن استحکام مورد نیاز استفاده شود.
• تشدید حرارت و تمرکز آن بر حوزه جوش در اینصورت نفوذ بهتری داریم و نیازی به جوش اضافه نیست.
• ازدیاد سرعت جوشکاری که باعث کمتر حرارت دیدن قطعه می‌شود.

• در صورت امکان بالا بردن ضخامت چراکه در قطعات با ضخامت کم ، اعوجاج بیشتر نمود دارد.
• تا حد امکان انجام جوش در دو طرف کار حول محور خنثی
• طرح مناسب لبه مورد اتصال که اگر صحیح طراحی شده باشد می‌تواند بصورت فرضی مصالح جوش را در اطراف محور خنثی پخش کند و تا حد زیادی از میزان اعوجاج بکاهد.
• بکار بردن گیره و بست و نگهدارنده باری مهار کردن انبساط و انقباض ناخواسته در قطعه
عوامل مهم بوجود آمدن اعوجاج
• حرارت داده شده موضعی ، طبیعت و شدت منبع حرارتی و روشی که این حرارت بکار رفته و همچنین نحوه سرد شدن

• درجه آزادی یا ممانعت بکار رفته برای جلوگیری از تغییرات انبساطی و انقباظی. این ممانعت ممکن است در طرح قطعه وجود داشته باشد و یا از طریق مکانیکی (گیره یا بست یا نگهدارنده و خالجوش) اعمال شود.

• تنشهای پسماند قبلی در قطعات و اجزا مورد جوش گاهی اوقات موجب تشدید تنشهای ناشی از جوشکاری شده و در مواردی مقداری از این تنشها را خنثی می‌کند.

• خواص فلز قطعه کار واضح است که در شرایط مساوی طرح اتصال (هندسه جوش) و جوشکاری مواردی مانند میزان حرارت جذب شده در منطقه جوش و چگونگی نرخ انتقال حرارت و ضریب انبساط حرارتی و قابلیت تغییر فرم پذیری و استحکام و بعضی خواص دیگر فلز مورد جوش تاثیر قابل توجهی در میزان تاب برداشتن دارد. مثلا در قطعات فولاد آستنیتی زنگ نزن مشکل پیچیدگی به مراتب بیشتر از فولاد کم کربن معمولی می‌باشد