آشنایی با انواع تست غیر مخرب و مخرب جهت کنترل کیفی فولاد

تست غیر مخرب یا NDT یکی از روشهای کنترل کیفیت محصولات است، در این مقاله به بررسی انواع تست های مخرب خواهیم پرداخت.

با توجه به کاربردهای وسیع فولاد و حجم بالای خرید مقاطع فولادی، ارائه سرتیفیکیت محصولات فولادی جهت جلوگیری از مغایرت فروشی و فروش کالاهای غیر مرغوب، کنترل کیفیت مقاطع فولادی از اهمیت به سزایی برخوردار است. قطعات فولادی در آلیاژهای مختلف عمدتا قطعات حساس صنعتی هستند و این موضوع بر اهمیت کنترل کیفیت پیش از استفاده از آن‌ها، می‌افزاید.

همچنین در بحث مهندسی معکوس انجام آنالیزهای دقیق علمی روی یک قطعه این امکان را فراهم می‌کند تا به کمک مهندسی معکوس، مشابه آن قطعه مورد طراحی و در مراحل بعد تولید شود.

دسته بندی تست‌های کنترل کیفیت

انواع تست‌ها از لحاظ نوع آنالیز

تست‌های کنترل کیفی را می‌توان از چند جنبه دسته­بندی نمود. از لحاظ نوع آنالیز قابل ارائه تست‌های کنترل کیفی مواد به دو دسته کلی مکانیکی و شیمیایی تقسیم می‌شوند.

آنالیز خواص مکانیکی

در حوزه فولاد و دیگر فلزات و آلیاژهای آن‌ها، مهم‌ترین تست‌هایی که به آنالیز مکانیکی مواد می‌انجامند عبارتنداز:

تست کشش

از مهم‌ترین تست‌هایی که اطلاعات بسیار سودمندی درباره خواص و ساختار ماده در اختیار ما قرار می‌دهد، تست کشش می‌باشد. در حقیقت خروجی این تست نموداری تحت عنوان نمودار تنش – کرنش است. با بررسی اطلاعات این نمودار اطلاعات مختلفی مثل استحکام کششی، تنش تسیم و تنش شکست استخراج می‌شود. برای آشنایی بیشتر با این نمودار توصیه می‌کنیم مقاله نمودار تنش کرنش در صنعت فولاد و بتن را مطالعه کنید.

تست فشار

این تست نقطه‌ی مقابل تست کشش است. به این معنا که فک دستگاه نیروها را به سمت داخل نمونه اعمال می‌کند. استحکام فشاری، مهم‌ترین نتیجه‌ای است که با انجام این تست به دنبال آن هستیم.

تست خمش

هدف از این تست، تعیین مقاومت خمشی به صورت سه و چهار نقطه‌ای است. این دو روش اصول یکسانی دارند. فقط در روش سه نقطه یک سمبه و در خمش چهار نقطه‌ای دوسمبه کاربرد دارد. در تست خمش بخش داخلی تحت نیروی فشاری و بخش بیرونی تحت نیروی کششی قرار می‌گیرد. انجام این تست برای قطعات جوشکاری شده بسیار حائز اهمیت است.

تست مقاومت به خستگی

جالب است بدانید که اجسام هم مانند انسان‌ها خسته می‌شوند. به این ترتیب این تست در دو نوع خمشی و محوری به منظور تعیین تنش و حد خستگی ماده انجام می‌گردد. حد خستگی بالاترین مقدار تنشی است که ماده برای یک تعداد سیکل بدون شکست، تحمل می‌کند. شما می‌توانید برای مشاهده این تست، بر روی نحوه اجرای تست خستگی کلیک کنید.

تست سختی سنجی

مقاومت یک ماده در برابر فرورفتگی را سختی می‌گویند. این تست در دو مقیاس میکرو و ماکرو در استانداردهای مختلف به منظور تعیین سختی ماده مورد استفاده قرار می‌گیرد. با مشاهده فیلم سختی سنجی با نحوه انجام این تست آشنا خواهید شد.

تست مقاومت به خزش

این تست معمولا یکی از گران‌ترین آنالیزهای مکانیکی می‌باشد چرا که در دمای بالا و زمان‌های طولانی انجام می‌شود تا به کمک آن مقاومت دما بالای ماده بررسی شود.

تست شکست

تست ضربه معیاری برای تعیین تمایل مواد به شکست ترد یا نرم است. این تست به منظور تعیین مقاومت به ضربه ماده در دو نوع ایزود و چارپی انجام می‌شود. ارزیابی خصوصیات سطح، تعیین چقرمگی و تعیین مقاومت به شکست در اتصالات جوشکاری شده از دیگر کاربردهای تست ضربه است. شما می‌توانید فیلم نحوه اعمال تست ضربه یا چارپی را در سایت آیرومات مشاهده کنید.

تست مقاومت به سایش

این تست در دمای بالا و دمای محیط انجام می‌شود به منظور تعیین مقاومت به سایش ماده انجام می‌شود.

تمامی تست‌هایی که تا اینجا به آن‌ها اشاره شد، تست غیر مخرب هستند. در ادامه با تست‌های غیر مخرب بیشتر آشنا خواهید شد. پیش از انجام هر کدام از تست‌ها بایستی نمونه‌ای از قطعه مورد نظر مطابق با استانداردها آماده سازی شود. هم‌چنین تحلیل خروجی‌ها و نتایج آزمون‌ها هم بر پایه اصول علمی انجام می‌شود.

آنالیز خواص شیمیایی

در مقابل، تست‌های شیمیایی به تعیین دقیق ترکیب شیمیایی، آنالیز فازی مواد و آنالیزهایی از این دست می‌پردازند. با توجه به نقش پر رنگ عناصر آلیاژی فولاد در تعیین خواص مکانیکی آن، می‌توان آنالیزهای مکانیکی و شیمیایی را مکمل یکدیگر دانست و جهت تحلیل رفتار یک ماده به طور دقیق به هر دو دسته آنالیز نیاز است.

همان‌طور که گفته شد در ماده‌ای مثل فولاد یا سایر آلیاژهای فلزی عامل اصلی تعیین کننده خواص، عناصر آلیاژی آن هستند. بنابراین تعیین ترکیب شیمیایی ماده از اهمیت بالایی برخوردار است. عناصر آلیاژی به یکی از اشکال محلول (بین نشین یا جانشین)، ترکیب (کاربیدهای موجود در فولاد)، آزاد (گرافیت چدن) و حباب‌های گاز (مثل حباب هیدروژن) در آلیاژهای پایه آهن قرار دارند.

جهت تعیین ترکیب شیمیایی مواد مختلف روش‌های متعددی مورد استفاده قرار می‌گیرد. در حوزه فلزات معروف‌ترین این روش‌ها عبارتند از:

• آزمون XRF
• آزمون XRD
• آزمون ICP
• آزمون کوانتومتری
• آزمون جذب اتمی (AAS)
• آزمون کروماتوگرافی

انواع تست‌ها از لحاظ نوع کارکرد

دسته‌بندی دیگر تست‌های کنترل کیفی براساس نحوه کارکرد آن‌ها است. براین اساس کنترل کیفی مواد با تست های مخرب و تست‌های غیر مخرب سنجیده می‌شود. هدف از انجام تست‌ها پیدا کردن نقص‌ها و عیوبی است در طول فرایند تولید به وجود آمده است. انجام این آزمایش‌ها زمانی که قطعه در موقعیت‌های حساس مثل هواپیما استفاده می‌شود، اهمیت دو چندان می‌یابد.

تست‌های مخرب (DT)

در این نوع تست‌ها، نمونه‌ای از ماده مورد نظر تهیه می‌شود و پس از انجام تست، نمونه از بین می‌رود. این نوع تست‌ها معمولا به دلیل نمونه سازی و سرعت پایین، هزینه بالایی دارند اما در برخی موارد چاره‌ای جز استفاده تست‌های DT وجود ندارد. از جمله تست‌های مکانیکی DT می‌توان به تست کشش، خمش، سختی سنجی و … اشاره کرد. هم‌چنین تست کوانتومتری از جمله تست‌های شیمیایی DT است.

تست‌های غیر مخرب (NDT)

در تست‌های غیر مخرب کارایی نمونه یا قطعه مورد آنالیز، پس از انجام تست از بین نمی‌رود. به این ترتیب غیر مخرب بودن این تست‌ها قابلیت‌های بسیار مفیدی به حوزه کنترل کیفیت فولاد و سایر مواد اضافه کرده‌است.

در حال حاضر بیشترین استفاده از تست‌های غیر مخرب برای یافتن میکرو ترک، آخال و ناخالصی‌های یک قطعه استفاده می‌شود. اما با پیشرفت تجهیزات آنالیز عنصری و فازی مواد به روش غیر مخرب نیز فراهم شده است. از مهم‌ترین تست‌های غیر مخرب شیمیایی می‌توان به XRD و XRF اشاره کرد. سازوکار اصلی این دو دستگاه بر پایه اشعه ایکس است.

از نخستین نسل تست‌های غیر مخرب که هم‌چنان هم مورد استفاده قرار می‌گیرند، می‌توان به تست‌های زیر اشاره کرد:

بازرسی چشمی  (VT= Visual Test)

بازرسی چشمی بدوی‌ترین نوع کنترل کیفی مواد است که در آن با دقت پایینی می‌توان عیوب سطحی قطعات را بررسی کرد. به عبارت دیگری برخی از عیوب را به طور واضح می‌توان با چشم تشخیص داد. و رد شدن قطعه با این تست، از هزینه اضافه تست‌های غیر مخرب بعدی جلوگیری می‌کند. البته عوامل مختلفی در این روش تاثیرگذار است. خستگی بازرس، تجربه، نور و زاویه دید بر تشخیص عیوب با این  روش موثر می‌باشد. توجه کنید که برخی از عیوب زمان نهفتگی دارند و برای مشخص شدن نیاز به زمان دارد. به طور مثال ترک هیدروژنی ازجمله رایج‌ترین عیوبی است که پس از جوشکاری ایجاد می‌شود. بنابراین بهتر است پس از جوشکاری دو الی سه روز به قطه زمان بدهید تا در صورت وجود این عیب خودش را نشان دهد.

بازرسی با مایع نفوذ کننده  (PT= Liquid Penetranat Test)

در این روش که کاربردهای گوناگونی دارد، یک مایع مخصوص به سطح قطعه مورد نظر ریخته می‌شود. مایع تمامی نقایص سطحی از جمله ترک ، میکرو ترک و حفرات را پر میکند. سپس سایر بخش های قطعه از مایع نافذ پاکسازی میشود و پودر آشکار ساز به سطح قطعه اضافه می‎شود. رنگ حاصل از واکنش بین پودر آشکار ساز و مایع نافذ، تمامی عیوب سطحی ماده را آشکار می‌کند.

مزایای روش PT

• سهولت در انجام
• ارزان بودن
• سرعت بالا
• قابلیت انجام بر روی قطعات پیچیده
• قابلیت تشخیص ترک‌های بسیار ریز
• تشخیص عیب با این روش نیاز به مهارت ندارد

معایب روش PT

• عدم تشخیص عیوب غیر سطحی
• عدم امکان بررسی ترک‌ها، در صورت وجود حفرات بزرگ
• تشدید خوردگی در برخی نمونه‌ها
• عدم امکان انجام آزمایش در نمونه‌هایی با دمای بالاتر از ۵۰ درجه سانتی‌گراد

برای مشاهده نحوه انجام تست PT بر روی لینک کلیک کنید.

بازرسی با ذرات مغناطیسی  (MT= Magnetic Particle Test)

این روش معمولا برای بررسی خطوط جوش به کار می‌رود. اصول کار این تست ایجاد یک میدان مغناطیسی بر سطح قطعه است. اینکار به کمک یک پروب مخصوص انجام می‌شود. در صورتی که خط جوش حاوی ترک یا حفرات سطحی باشد، نقاطی در سطح قطعه ایجاد می‌شود که قابلیت مغناطیسی در آن‌ها ضعیف است. در این حالت اضافه کردن ذرات فرومغناطیس باعث تجمع آنها در اطراف نقایص می‌شود. در این تست غیر مخرب بایستی ابتدا نمونه را مغناطیسی کرد و سپس پودر را بر روی سطح پاشید. برای درک بهتر این روش، بر روی تست مغناطیسی MT کلیک کرده و فیلم را مشاهده کنید.

فراموش نکنید که پس از انجام این تست غیر مخرب ، قطعه را مغناطیس زدایی کنید. چرا که جذب ذرات فلزی می‌تواند منجر به جذب رطوبت و ایجاد خوردگی موضعی شود. با اعمال میدان مغناطیسی مخالف، عملیات حرارتی و چکش کاری می‌توان قطعه را مغناطیس زدایی کرد.

رادیوگرافی  (RT= Radiographic Test)

رادیوگرافی تست غیر مخرب دیگری است که برای کنترل کیفی قطعات استفاده می‌شود. این تست علاوه‌بر آنالیز سطحی قابلیت تشخیص نقایص قطعه تا عمق مشخصی را هم دارد. برای انجام این تست از اشعه ایکس یا گاما استفاده می‌شود. به دلیل تغییر ماهیت ماده در نقایص خواص موج تابشی تغییر می‌کند و با دریافت بازیافت آن اطلاعات مربوط به نقایص استخراج می‌شود.

گرچه برای تامین گاما به جریان الکتریسیته نیازی نیست، اما در مقابل به دلیل روشن و خاموش شدن سریع اشعه ایکس کیفیت تصاویر حاصل از این روش، بالاتر می‌باشد.

بازرسی با جریان گردابی  (ET= Eddy Current Tests)

در این روش با اعمال یک جریان مغناطیسی به قطعه جریان الکتریکی ایجاد می‌شود. در صورت وجود حفرات و نقایص در قطعه جریان مغناطیسی در آن نقطه ضعیف و چگالی جریان تغییر می‌کند. به این ترتیب مکان نقایص قطعه مشخص می‌شود. این تست غیر مخرب شامل مزایایی چون سرعت بالا، سادگی و دقت بالا است. البته باید توجه کنید که این روش تنها برای قطعات رسانا کاربرد دارد. هم‌چنین به دلیل اینکه به تغییرات سطحی حساس است، کیفیت سطح نمونه باید مطلوب باشد. تست غیر مخرب جریان گردابی تنها برای شناسایی عیوب نیست. بلکه تشخیص فازهای حاصل از عملیات حرارتی، تعیین ضخامت لایه پوشش، اندازه‌گیری ابعاد و اندازه گیری عمق سخت کاری شده از دیگر کاربردهای جریان گردابی است.

بازرسی اولتراسونیک  (UT= Ultrasonic Tests)

از دیگر تست‌های غیر مخرب تست اولتراسونیک است. این روش از دقیق‌ترین روش‌های تشخیص عیوب می‌باشد. در این نوع تست امواج مافوق صوت در فرکانس‌های بالا به قطعه تابیده شده و تغییرات آن مانیتور می‌شود. به این ترتیب مکان دقیق نقایص موقعیت یابی می‌گردد. به کمک این تست غیر مخرب عیوبی مثل ترک‌ها، حفره‌های انقباضی، ذوب ناقص و منافذ قابل شناسایی می‌باشد. این آزمون در صنایع مختلف کاربرد گسترده دارد. برای آشنایی با این تست غیر مخرب ، می‌توانید فیلم تست اولتراسونیک را مشاهده کنید.

تمامی تست‌های غیر مخرب و مخرب برای بررسی کیفیت قطعه پیش از استفاده است. از آن جا که زلزله و یا پدیده‌های تخریبی دیگر همواره امنیت سازه‌ها را تهدید می‌کند، بنابراین بررسی کیفیت مقاطع فولادی مختلف مثل تیرآهن پیش از مصرف بسیار اهمیت دارد. شما با خرید مقاطع مختلف مثل پروفیل از بازرگانی آیرومارت علاوه‌بر خرید مناسب می‌توانید از خدمات مجموعه مثل تست‌های غیر مخرب بهره‌مند شوید.