۰تا۱۰۰ آشنایی با عیوب جوش

مفهوم عیب در جوشکاری

در استاندارد جوشکاری ISO6520 که مربوط به فرآیندهای جوشکاری ذوبی می پردازد ، به انواع ناپیوستگی ها در جوشکاری و عیوب جوش اشاره شده است .

تعریف نقص یا ناپیوستگی (Discontinuity) : هر عاملی که باعث شود یکپارچگی قطعه از بین برود ، نقص یا ناپیوستگی نامیده میشود  .

تعریف عیب : هر ناپیوستگی که در کارکرد قطعه مشکل ایجاد کند یا به هر ناپیوستگی  که در محدوده پذیرش استاندارد نباشد عیب (Defect) گفته میشود .

پس نتیجه میگیریم که هر عیبی در جوش ناپیوستگی است اما لزوماً هر ناپیوستگی ، عیب نیست . و زمانی این نقص یا ناپیوستگی عیب محسوب که بعضی از خصوصیات از جمله ‌نوع، اندازه، پراکندگی را بیش از حد مجاز استانداردها داشته و غیر قابل قبول باشد حتماً جزو عیوب جوش در نظر گرفته خواهد شد .

اینکه تشخیص بدهیم کدام ناپیوستگی ، عیب (Defect) است نیاز به استاندارد محدوده پذیرش داریم ، که این استاندارد با توجه به تجربیات گذشته و کاربرد قطعه جوشکاری شده تدوین شده است . برای مثال در شکل زیر در قطعه زیر  که دارای ۴ نوع ناپیوستگی A,B,C,D  است و حالا طبق استاندارد پذیرش بررسی میکنیم که کدام یک از  ناپیوستگی های A,B,C,D عیب (Defect) است .

نتیجه:

ناپیوستگی A1: عیب است

ناپیوستگی A2: عیب است

ناپیوستگی B1: عیب نیست

ناپیوستگی B2: عیب است

ناپیوستگی C1: عیب است

ناپیوستگی C2:عیب است

ناپیوستگی D1: عیب است

طبق استاندارد جوشکاری ISO6520 عیبوب ظاهر جوش در ۶ دسته تقسیم بندی میشوند که ما هر عیب را در دسته بندی خودش مورد بررسی قرار میدهیم . عیوب جوش به شرح زیر است :

گروه شماره ۱ : ترک‌ها ‌

ترک ناپیوستگی (Crack) به وجود آمده به وسیله پارگی موضعی است، که می‌تواند ناشی از سرد شدن یا تنش باشد.

ترک ناپیوستگی (Crack) هم میتواند در فلزجوش وهم در فلز پایه به وجود آید ، ترک زمانی به وجود می‌آید که تنش‌های موضعی بوجود آمده از مقاومت تسلیم فلز بیشتر شود. ترک خوردگی همواره با افزایش تنش در نزدیکی ناپیوستگی‌های فلز جوش و فلز پایه یا نزدیک شیارهای مکانیکی که در طراحی اتصال پیش بینی شده‌اند، همراه است. ترک ها جزو خطرناک ترین عیوب جوش هستند .

ترک‌ها (Crack) به دو دسته گرم و سرد تقسیم می‌شوند.

• ترک گرم
• ترک سرد

ترک گرم در خلال انجماد مذاب، شکل می‌گیرد و ترک سرد (تاخیری) بعد از آنکه فرایند انجماد کامل شد شروع خواهد شد. ترک‌های سرد که بعضاً ترک‌های تاخیری نیز نامیده می‌شوند با هیدروژن شکننده ارتباط خاصی دارند. ترک‌های گرم در مرزدانه‌ها منتشر می‌شوند ولی ترک‌های سرد هم در مرزدانه‌ها تشکیل می‌شوند و هم ممکن است از مرزدانه‌ها گذشته و گسترش یابند.

انواع ترک‌ها

۱) ترک مویی (Micro Crack)

وقتی ترک ابعاد ریزی در حد میکروسکوپی داشته باشد به میکرو ترک (Micro Crack) یا میکرو فیشر موسوم است.

۲) ترک طولی‌ (Longitudinal Crack)

در فرایندهای جوشکاری زیر پودری که معمولاً با سرعت زیادی همراه است به چشم می‌خورد و گاهی تخلخل که معمولاً در ظاهر جوش قابل مشاهده نیست در آنها روی می‌دهد. ترک‌های طولی در جوش‌های کوچک و کم حجم بین قسمت‌های بزرگ و حجیم ناشی از آهنگ سریع سرد شدن و درگیری یا در مهار بودن قطعات است. ترک طولی اساساً موازی با محور جوش است به چهار صورت واقع می‌شود.

‌در فلز جوش

‌در مرز جوش

‌در منطقه تاثیر حرارت

‌در فلز پایه

۳) ترک عرضی‌  (Transverse Crack)

ترک عرضی اساساً عمود بر محور جوش است و بیشتر ناشی از تنش‌های فشاری عمود بر جوشی که قابلیت نرمی زیادی ندارد، است. ترک‌های عرضی ممکن است در مناطق زیر واقع شوند.

‌در فلز جوش

‌در منطقه تاثیر حرارت

‌در فلز پایه

۴‌) ترک‌های تشعشعی‌

ترک‌های تشعشعی ، به ترک هایی گفته میشود که از یک نقطه مشترک تششع میگیرند این ترک ها ممکن است در مناطق زیر ‌ایجاد ‌شوند.

در فلز جوش

در منطقه تاثیر حرارت

در فلز پایه

 ترک‌های تشعشی کوچک به ترک‌های ستاره‌ای (Cracks Star) معروفند.

۵) ترک چاله (Crater Crack)

ترک چاله، ترک انتهای خط جوش است و زمانی رخ می‌دهد که جوشکاری به درستی و به خوبی به پایان نرسد. ترک چاله یکی از شایع ترین عیوب جوش است . گاهی به این ترک نیز ترک ستاره‌ای اتلاق می‌شود. ترک چاله جوش، ترک انقباضی بوده و معمولاً از قطع ناگهانی قوس ناشی می‌شود. ترک در چاله جوش عمدتاً به سه صورت زیر دیده می‌شود.

طولی

عرضی

ستاره‌ای

۶) گروه ترک‌های  ناپیوسته (Group Of Disconnected Cracks)

گروهی از ترک‌های جدا از هم ‌که ممکن است در نواحی زیر مشاهده شوند.

در فلز جوش

در منطقه تاثیر حرارت

در فلز پایه

۷) ترک‌های انشعابی ‌(Branching Crack‌)

گروهی از ترک‌های متصل به هم‌ که منشا آنها یک ترک مشترک است و نسبت به ترک‌های تشعشعی قابل تشخیص هستند. ترک‌های انشعابی ممکن است در مناطق زیر واقع شوند.

در فلز جوش

در منطقه تاثیر حرارت

در فلز پایه

علل پیدایش ترک در جوش

• عدم رعایت مسایل مربوط به پیش گرمی و پس گرمی و دمای بین پاسی
• مرطوب بودن الکترود یا  استفاده از الکترود نامناسب
• بیشتر بودن نسبت نفوذ به پهنای جوش (طراحی نادرست اتصال)
• جوشکاری در شرایط قطعه فیکس
• سریع سرد شدن قطعه بعد از جوشکاری 
• وجود ناخالصی گوگرد و فسفر در فلز پایه

گروه شماره ۲ : حفره ها‌

وجود حفره ها (Cavity) در جوش نتیجه حبس گاز هنگام سرد شدن جوش است.

حفره ها معمولاً کروی هستند ولی احتمال وجود حفره های طولی نیز وجود دارد. حفره‌های گازی در قطعات چدنی شاید به شکل لایه به لایه نیز پیدا شوند. حفره ها ( تخلخل) هر چقد هم زیاد باشد، به اندازه ناپیوستگی‌های تیز (عیوب جوش تیز) که موجب تمرکز تنش می‌شوند، خطرناک نخواهد بود.

وجود حفره های زیادی در جوش نشانه آن است که عوامل جوشکاری، مواد مصرفی یا طراحی اتصال به درستی کنترل نشده است. یا فلز پایه آلوده و کثیف بوده و یا فلز پایه و فلز جوش با یکدیگر سازگاری کافی ندارند.

وجود حفره ها منحصراً ناشی از گازهیدروژن نیست ولی وجود حفره ها در جوش بیانگر وجود هیدروژن در جوش و ناحیه حرارت دیده است که در آلیاژهای آهنی احتمال ترک خوردن قطعه را زیاد می‌کند.

انواع حفره ها

۱) حفره گازی (Gas Cavity)

حفره ایی است که به واسته حبس شدن گاز ایجاد میشود .

۲) منفذ گازی (Porosity)

حفره های گازی که شکل کروی دارند.

۳) تخلخل با توزیع یکنواخت (uniformly distributed porosity)

تعدادی از حفره های گازی که به گونه ای کاملا به طور اساسی یکنواخت در سرار فلز جوش توزیع شده اند .

۴) تخلخل خوشه ای یا موضعی (clustered (localized) porosity)

گروهی از منفذها که توزیع هندسی تصادفی دارند .

۵) تخلخل خطی (linear porosity)

ردیفی از منفذهای گاز که به صورت موازی با محور جوش قرار گرفته اند .

۶) حفره کشیده شده (elongated cavity)

حفره های غیر کروی شکل بزرگ که بزرگترین بعد آن تقریبا موازی محور جوش است .

۷) حفره کرمی شکل (worm-hole)

حفره لوله ای شکل در فلز جوش، ناشی از آزاد شدن گاز . شکل و موقعیت حفره کرمی شکل توسط شیوه انجماد و منابع گاز تعیین می شود. به طور کلی این حفره های کرمی شکل به صورت خوشه ها گروه بندی شده و به صورت جناقی توزیع می شوند . برخی حفره های کرمی شکل می توانند باعث شکست سطح جوش شوند .

۸) منفذ سطحی (surface pore)

منفذ گازی که سطح جوش را می شکند .

۹) تخلخل سطحی (surface porosity)

تخلخلی که در سطح جوش ظاهر می شود، حفره های گازی تکی یا چند تایی که سطح جوش را می شکنند

۱۰) حفره انقباضی (shrinkage cavity)

حفره هایی که به واسطه انقباض حین انجماد به وجود آمده اند .

۱۱) انقباض میان شاخه ایانقباض میان شاخه ای (interdimeric shrinkage )

حفره های انقباضی کشیده شده که می توانند شامل گازهای حبس شده باشند، بین شاخه ها حین خنک شدن شکل می گیرد. چنین  قصی به طور معمول به صورت عمود بر رویه جوش یافت می شوند .

۱۲) حفره لوله ای چاله (crater pipe)

حفره انقباضی در انتهای یک پاس جوش که قبل یا حین پاس های جوش بعدی برطرف نشده است .

۱۳) حفره لوله ای چاله انتهایی (end crater pipe)

چاله باز با سوراخی که سطح مقطع جوش را کاهش می دهد .

گروه شماره ۳ : آخال ها

آخال ها سرباره ذرات غیر فلزی هستند که در فلز جوش یا در رابط جوش به دام افتاده اند و عیب solid inclusions  میکند . آخال سرباره ناشی از روش جوشکاری نادرست ، دسترسی نامناسب به قطعه و یا هر دو است. عیوب جوش آخال ها اگر بر روی سطح جوش باشند با سنگ زدن و جوشکاری مجدد قابل برطرف شدن هستند .

با تکنیک مناسب ، سرباره به سطح فلز جوش مذاب بالا می روند. و شاهد عیب آخال سرباره در جوش نخواهیم بود .

انواع آخال ها

۱) آخال جامد (solid inclusion)

مواد خارجی جامد که در جوش گیر افتاده اند .

۲) آخال پودر (flux inclusion)

آخال جامد به شکل پودر که عیب آخال های پودر ممکن است به صورت زیر باشد :

خطی

منفرد

خوشه ای

۳) آخال اکسید (oxide inclusion)

آخال جامد به شکل اکسید فلزی ، آخال های اکسیدی می توانند به صورت زیر باشند :

خطی

منفرد

خوشه ای

۴) آخال فلزی (metallic inclusion)

آخال جامد به صورت فلز خارجی می توانند به صورت زیر باشند :

تنگستن

مس

فلز دیگر

عیب آخال فلزی تنگستن در جوشکاری تیگ (جوشکاری آرگون) مشاهده میشود و عیب آخال فلزی مس در جوشکاری CO₂  دیده میشود .

گروه شماره ۴ : نفوذ و ذوب ناقص نقص

انواع ایرادات نفود و ذوب ناقص

۱) ذوب ناقص

ذوب ناقص lack of fusion یا LOF را اینگونه تعریف میکنند : به کمبود پیوند بین فلز جوش و فلز پایه یا بین لایه های متوالی فلز جوش ایراد ذوب ناقص lack of fusion گفته میشود .

این ایراد می تواند یکی از موارد زیر باشد :

• ذوب ناقص دیواره جانبی lack of side-wall fusion (شکل شماره ۱)
• ذوب ناقص بین پاسی lack of inter-run fusion (شکل شماره ۲)
• ذوب ناقص ریشه lack of root fusion  (شکل شماره ۳)
• ذوب ناقص ریز micro-lack of fusion (شکل شماره ۴)

نقاط ناقص ذوب شده ، به علت عدم همجوشی ، فلز پایه با فلز جوش است هستند که در نتیجه آن عدم همپوشانی فلز پایه با فلز جوش است .

عیوب جوش نفوذ و ذوب ناقص یکی از عیوب شایع برای جوشکاران مبتدی است . در مورد امکان تشخیص ذوب ناقص lack of fusion ، و انواع مختلف ذوب ناقص را می توان به دو گروه طبقه بندی کرد :

 ۱) گروهی که ذوب ناقص شامل حفره ها یا اجزاء غیر فلزی است که با روش های غیر مخرب قابل تشخیص است

۲) گروهی که وجود ذوب ناقص هیچ گونه ناپیوستگی در ماده را نشان نمی دهد زیرا این یک نقص ساختاری است و بنابراین با روش های غیر مخرب قابل تشخیص نیست.

۲) نفوذ ناقص

نفوذ ناقص lack of penetration یا LOP اینگونه تعریف میکنند: به ذوب نشدن یک وجه یا هر دو وجه ریشه، ذوب ناقص یا LOP میگویند .

ذوب ناقص یا LOP میتواند علل مختلفی داشته باشد اما یکی از شایع ترین علل پیدایش ذوب ناقص ، کم گرفتن فاصله بین ریشه یا root gap  به هنگام جوشکاری است .

گروه شماره ۵ : شکل و ابعاد ناقص

ایراد شکل و ابعاد ناقص در جوش ، به ایرادی گفته میشود که به هر نحوی شکل خارجی جوش ظاهر استاندارد را نداشته باشد و این شکل و ابعاد ناقص جوش میتوانند ناشی از عوامل زیر باشند .

انواع ایرادات شکل و ابعاد ناقص جوش

۱) بریدگی کناره جوش Under Cut

بریدگی کناره جوش Under Cut ، به ایرادی گفته میشود که در اطراف فلز جوش ما حفره هایی را مشاهده کنیم که این حفره ها میتوانند هم منقطع باشند و هم پیوسته . عیوب جوش بریدگی کناره جوش جزو عیوب جوش شایع است .

۲) فلز جوش اضافی Excess Weld Metal

ایراد فلز جوش اضافی Excess Weld Metal ، به ایرادی گفته میشود که گرده جوش در اتصال شیاری بزرگتر از اندازه معمول باشد .

۳) تحدب اضافی Excessive Convexity

ایراد تحدب اضافی Excessive Convexity ، به ایرادی گفته میشود که گرده جوش در اتصال گوشه بزرگتر از اندازه معمول باشد .

​

۴) نفوذ اضافی Excessive Penetration

نفوذ اضافی Excessive Penetration ، ایرادی است که گرده جوش در طرف ریشه خیلی بزرگ تر از اندازه معمول است .

است.

۵) رویهم افتادگی Overlap

رویهم افتادگی Overlap به ایرادی گفته مشود که فلز جوش اضافی که سطح فلز پایه را پوشانیده اما آن را ذوب نکرده باشد . رویهم افتادگی صورت های زیر باشد:

رویهم افتادگی پنجه جوش

رویهم افتادگی ریشه جوش

۶) برون محوری خطی Linear Misalignment

برون محوری خطی Linear Misalignment  به ایرادی گفته میشود دو قطعه جوش داده شده به هم در یک صفحه موازی قرار نگیرند . 

۷) فرونشستن Sagging

فرونشستن Sagging به ایرادی گفته میشود که فلز جوش در اثر نیروی جاذبه فرو می ریزد ، طبق موارد مختلف می تواند به صورت های زیر روی دهد .

• فرو نشستن حالت افقی
• فرو نشستن حالت تخت یا سقفی
• فرونشستن در گوشه جوش
• فرو نشستن(ذوب) در لبه جوش

در حقیقت ایراد فرونشستن Sagging ترکیب دو ایراد سرفتگی و پرنشدگی در جوش است .

۸) سوختگی ریشه Burn-Through

سوختگی ریشه Burn-Through  به ایرادی گفته میشود که در اثرفرو ریزی حوضچه جوش ، یک حفره در جوش تشکیل میشود و جای خالی آن کاملاً در ریشه جوش قابل مشاهده است .

۹) شیارهای ناقص پر شده incompletely filled groove  

شیارهای ناقص پر شده incompletely filled groove  ، به ایرادی گفته میشود که در خط جوش های پیوسته یا منقطع در سطح یک جوش به واسطه نرسیدن ماده پر کننده جوش به وجود آمده است .

۱۰) عرض نامنظم Irregular Width

عرض نامنظم Irregular Width ، به ایرادی گفته میشود که در طول خط جوش شاهد تغییر بیش از اندازه در عرض جوش باشیم .

۱۱) تقعر ریشه Root Concavity

تقعر ریشه Root Concavity ، به ایرادی گفته میشود که به خاطر انقباض در جوش لب به لب در محل ریشه به سمت داخل گود میشود .

۱۲) شروع مجدد ضعیف Poor Restart

شروع مجدد ضعیف Poor Restart ، به ایرادی گفته میشود که در هنگام شروع مجدد جوشکاری شاهد سطح موضعی نامنظم باشیم .

این مورد می تواند در موارد زیر روی دهد:

در پاس آخر

در پاس ریشه

گروه شماره ۶ : نواقص متفرقه

نواقص متفرقه Miscellaneous imperfections به تمامی نواقصی که نمی توانند در گروه های ۱ تا ۵ جای بگیرند گفته میشود .

انواع نواقص متفرقه

۱) لکه‌ی قوس arc strike

لکه‌ی قوس arc strike ، به ایرادی گفته میشود که در نتیجه قوس زنی یا روشن شدن قوس خارج از محدوده مورد نظر جوشکاری صدمه موضعی به سطح ماده پایه مجاور جوش وارد میشود .

۲) پاشیدگی spatter

پاشیدگی spatter به ایرادی گفته میشود که ذراتی از فلز جوش یا فلز پر کننده که حین جوشکاری خارج شده اند و به سطح فلز پایه یا فلز جوش بچسبند . عیب جوش است

این تقسیم بندی عیوب بر اساس استــاندارد ISO6520 انجام شده است و ممکن است بعضی از عیوب که در این مقاله نام آنها برده شده است در سایر استـانداردها دارای نام متفاوتی باشند ، که میتوانید با بررسی استاندارد مربوطه نام آنها را در سایر استاندارد ها پیدا کنید .

 

حد پذیرش عیوب در جوش 

در این مقاله تقریباً انواع عیوب جوش که ممکن است به هنگام جوشکاری به وجود آید آشنــا شدیم و آنها را مورد بررسی قرار دادیم اما چیزی که به آن اشاره نشد این است که این عیوب تا چه حدی قابل قبول است بعبارت دیگر یک سازه جوشی با دارا بودن چه میزانی از این عیوب هنوز می تواند قابل اطمینان باشد . 

پاسخ شما به این سوال چیست ؟! طبیعی است که هرچه سازه جوشی ما از نظر حساسیت بالاتر باشد باید احتیاط بیشتری را برای بررسی سلامت جوش در نظر بگیریم به عبارت دیگر حساسیت یک منبع آب که قرار است با جوشکاری ساخته شود و در بالای پشت بام قرار بگیــرد با حساسیت یک مخزن تحت فشار که قرار است در یک نیروگاه نصب شود ، اصلاً و ابداً مشابه نیست .

برای همین منظور جوش ها را به لحاظ کیفیت به کلاس های مختلف تقسیم بندی میکند سه کلاس رایج ، در جوشکاری کلاس DوCوB است .

کلاس B حساس ترین کلاس در طراحی سازه های جوش است بطوریکه که اکثر عیوب‌ی که در بالا نام  برده شد در این کلاس قابل پذیرش نیستند و کلاس D در جوشکاری به لحاظ بازرسی جوش ساده ترین کلاس در قبول سلامت جوش است و برخی از عیوبی که در بالا تر به آن اشاره شد اگر در سازه ی جوشی با کلاس D  وجود داشته باشد ، سلامت جوش را به خطر نمی اندازند .

برای همین منظور سازه‌ی جوشی که قرار است طراحی و ساخته شود و سپس بازرسی شود ، سازنده آن ملزومات طراحی و ساخت آن را با کلاس مورد نظر فراهم میکند و بر همین اساس سازه ساخته میشود سپس مورد بازرسی قرار میگیرد ، طبیعی است که هر چه سازه جوشی در سطح کیفی بالاتری تولید شود هزینه ساخت آن بالاتر میرود و در اینجاست که وظیفه یک مهندس با تجربه و خبره جوش دارای اهمیت میشود ، او میتواند با در نظر گرفتن شرایط کاری سازه جوش و هزینه ساخت آن یک توازن معقولانه بین قیمت و کیفیت سازه جوش تعیین کند که هم سازه دارای کارایی مورد نظر باشد و هم قیمت سازه معقولانه باشد .

حد پذیرش پذیرش عیوب جوش بر اساس استاندارد ISO5817 با ترجمه فارسی برای شما تهیه شده است که به رایگــــــان میتوانید از لینک زیر آن را دانلود کنید و از آن استفاده کنید .

 

دانلود PDF حد پذیرش عیوب جوش

برچسب ها :

# الکترود جوشکاری # جوشکاری

۰ تا ۱۰۰ بازرسی جوش

ضرورت بازرسی جوش چیست ؟!

ضرورت بازرسی در قطعه جوشکاری شده این است که  که  انواع نقص ها با اندازه های متفاوت ممکن است در سازه جوشکاری شده  وجودداشتــــه باشد، که ماهیت و اندازه دقیق این نقص، کارکرد آتی قطعه را تحت تاثیر قرار می دهد. و از طرفی نقص های دیگری مانند ترک های ناشی از خستگی یا خوردگی، در حین کارسازه نیز ممکن است به وجود آید. بنابراین برای آشکارسازی نقص ها در مرحله ساخت و همچنین برای آشکارسازی و مشاهده آهنگ رشد آنها در حین عمر کاری هر قطعه یا مجموعه باید وسایل قابل اعتمادی در اختیار داشت.

انواع روش های بازرسی جوش

برای پیشگیری از هر نوع حادثه زیان بار و زیان های اقتصادی در صنایع جوش برای پی بردن به کیفیت جوش از نظر استحکام، سختی، مقاومت و سلامت به دو روش، جوش انجام شده را مورد ارزیابی و بازرسی قرار می دهند.

1. آزمایش های مخرب (DT)
2. آزمایش های غیر مخرب (NDT)

۱) آزمایش مخرب (DT)

آزمایش مخرب یا DT که مخفف کلمه انگلیسی Distractive Test است،  به منظور عیب یابی و اطمینان از سلامت جوش با شکستن،کشش، خم کردن و قطعه جوش شده را مورد ارزیابی قرار داده و به کیفیت و سلامت آن پی می برند.

۲) آزمایش غیر مخرب (NDT)

آزمایش غیر مخرب یا NDT که مخفف کلمه انگلیسی Non Distractive Test است،قطعات نمونه جوشکاری شده را مورد آزمایش قرار می دهند بدون آنکه خرابی یا تغییر شکل در آنها ایجاد گردد نمودار زیر انواع آزمایش ها را به شما معرفی می کند.

 تفاوت های تست DT و NDT

آزمایش مخرب یا DT پس از انجــام آزمایش، قطعه کارایی  خود را از دست می دهد ، در روش های DT نمی توان تمام محصولات را تحت آزمایش  قرار داد و باید به صورت رندم (انتخابی) تعدادی از نمونه ها را تحت آزمایش قرار داد. در روش های DT نیاز به تهیه نمونه استاندارد وجود دارد که برای آزمایش های مختلف مانند تست کشش ، ضربه و … متفاوت است.

آزمایش غیر مخرب یا NDT روش های غیر تهاجمی در تشخیص سلامتی یک قطعه یا یک سازه جوشکاری شده هستند و  در مقایسه با تست های مخرب ، NDT روش تشخیص بدون وارد کردن اسیب ، تنش یا خرابی در آزمایش قطعه است.

معمولاً در آزمایش مخرب یا DT خراب کردن یک جسم هزینه زیادی صرف می شود و  در عین حال در بسیاری از موارد قابل توجیح نیست ، از این جهت  تست غیر مخرب  ،یک روش مهم در بازرسی سلامت سازه بدون آسیب رساندن به آن میباشد. تست NDT در اندازه های بزرگ از فضاهای صنعتی قابل استفاده است و کاربرد گسترده ایی در تست  قطعات خودرو، راه آهن، پتروشیمی و خطوط لوله دارد و تست غیر مخرب بیشترین استفاده کاربردی را در جوشکاری دارد.

البتـــه که باید توجه شود آزمایش های DT و NDT در عرض یکدیگر قرار ندارند و انجام یک تست باعث بی نیازی از تست دیگر نمی شود.

آشنایی با روش های تست مخرب

همانطور که در بالاتر اشاره شد آزمایش مخرب یا DT که مخفف کلمه انگلیسی Destructive Testing هستند یک روش برای بازرسی سلامت سازه میباشد ، که بعد از آن سازه غیر قابل استفاده خواهد شد این روش دارای معایب زیر است : 

• سرعت پایین
• پر هزینه بودن
• ارائه اطلاعات فقط مربوط به نمونه ها

  در بازرسی جوش با روش های مخرب باید چند نمونه با ابعاد و اندازه های مشخص ساخته شود و با توجه به توصیه های استاندارد مربوطه قطعات آزمایش شوند .

انواع روش های تست مخرب 

۱) آزمایش خمش

آزمایش خمش یا Bend Test یک تست ارزان قیمت و ساده میباشد ، که میتوان شکل پذیری و سلامت جوش با لحاظ عدم وجود تخلخل و ناخالصی در جوش {عیوب جوش} مورد ارزیابی قرار داد ، این روش بیشتر برای تست قطعات جوشکاری شده لب به لب یا Butt Joint { انواع اتصلات جوشی } مورد استفاده قرار میگیرد . چون این روش نیاز به تجهیزات پیچیده ندارد و آماده سازی نمونه سریع انجام میشود ، یک روش پر بازده در کارگاه های تولیدی میباشد . 

در  آزمایش خمش ابتدا نمونه با توجه به استاندارد مربوطه ساخته و سپس ریشه جوش و گرده جوش  را سنگ می زنند و  پس از آماده شدن نمونه آن را در دستگاه تست خمش قرار داده و به بصورت U انگلیسی در می آورند. در این روش نمونه را طوری در ماشین خمش قرار می دهند تا محل جوش کاملا در وسط دستگاه خمش قرار گیرد . در این روش جوش موقعی قابل قبول خواهد بود که ترک یا عیب دیگری در نمونه مورد نظر از ۴ میلی متر یا حداکثر از نصف ضخامت نمونه تجاوز ننماید.

این روش تست را هم میتوان برای گرده جوش و هم ریشه جوش و هم اطراف جوش استفاده کذد .

۲) آزمایش کشش

در آزمایش کشش نمونه هایی به طول حدود ۲۰ سانتی متر و عرض ۵/۲ الی ۳ سانتی متر ساخته و آنها را در دستگاه کشش تا حد پارگی تحت نیروی کشش قرار میدهند در صورتی که مقاومت کششی جوش مساوی یا بیشتر از حداقل مقاومت کشش فلز مبنا باشد آزمایش قابل قبول بوده و در غیر این صورت دستورالعمل جوشکاری مردود شناخته خواهد شد. تست کشش یکی از روش های متداول بازرسی جوش با تست مخرب است . که معمولاً برای بررسی و تست کیفیت جوش مورد استفاده قرار میگیرد .

 

۳) آزمایش ضربه

تست ضربه یا Impact test یک آزمایش برای ارزیابی چقرمگی شکست قطعات میباشد که معیار آن انرژی لازم برای شکست نمونه بر حسب ژول میباشد .اصول کلی آزمایش ضربه به این صورت است که پاندول دستگاه به اندازه که برای انرژی لازم برای شکست بالا برده میشود و سپس بصورت ناگهانی رها میشود و سپس  بر اساس اینکه چه میزان پاندول از موقیت ابتدایی تا موقعیت انتهایی بالا آمده است مقدار انرژی جذب شده برای شکست محاسبه میشود .  در این تست دما نقش بسیــار مهمی را ایفا میکند .  دو روش متداول برای انجام این آزمایش وجود دارد ۱) تست ضربه شارپی ۲) تست ضربه ایزود

تست ضربه شارپی  Charpy Impact Test متداول ترین روش ارزیابی چقرمگی شکست قطعات است ، که قطعه بصورت وی شکل شیار زده میشود (Vee-Notch) و اعمال ضربه از پشت محل شیار زده شده توسط پاندول انجام میشود .

تست ضربه ایزود Izod Impact Test معمولاً در دمای اتاق انجام میشود و نحوه شیار زدن قطعه مشابه تست ضربه شارپی است و فقط با این تفاوت که اعمال ضربه از جلوی محل شیار زده شده توسط پاندول انجام میشود .   

  در این روش اگر نیروی متحمله برای شکست مقاطع مورد نظر بیشتر یا مساوی فلز مبنا باشد جوش قابل قبول و در غیر این صورت مردود شناخته خواهد شد.

 

آشنایی با روش های تست غیر مخرب

در بازرسی جوش با روش های غیر مخرب تست Non-destructive testing قطعه کار آسیب نمی بیند و برعکس بازرسی جوش مخرب که قطعه آسیب می دید در این روش ها قطعه تخریب نمیشود . تا کنون روش های مختلفی برای انجام تست غیر مخرب NDT توسعه یافته اند که برخی از مهمترین آنها بشرح زیر است .

نکته در این مقاله خلاصه ایی از روش های بازرسی جوش بر روش غیر مخرب توضیح داده میشود برای مطالعه کامل تر این بخش لطفاً اینجا { سیر تا پیاز تست غیر مخرب NDT } کلیک کنید .

 

انواع روش های تست غیر مخرب

۱) تست چشمی (VT)

 بازرسی چشمی که با علامت (V. T) در این صنعت معرفی و شناخته می شود. یکی از مهم ترین و متداول ترین روش بررسی است.

این روش بازرسی ساده و قابل دسترس و ارزان می باشد و به دستگاه گران قیمت نیار ندارد . در این روش تمام عیوب ظاهری اعم از عیوب سطحی ، نادرستی مونتاژ و شکل کار و انحراف در اندازه ها و …. را میتوان جستجو و پیدا کرد .

ابزار مورد استفاده در این روش بازرسی عبارتست از:

• گیج چند کاره
•  ذره بین با بزرگنمایی ده برابر
•  وسایل اندازه گیری
•  الگو با شابلن مخصوص
•  چراغ سیار یا چراغ قوه
•  فایبر اسکوپ (Fiber-scope)
•  بوروسکوب (Bore-scope)

در این روش نیاز به کارشناس یا بازرش جوش خبره و با تجربه هستیم و مهم ترین ویژگی که یک بازرس جوش چشمی باید دارا باشد چشم تیزبین و عقل سلیم است و رمز موفقیت در بازرسی چشمی داشتن آگاهی از مشخصات فنی و توانایی تصمیم گیری در مورد پذیرش یا عدم پذیرش محصول است و در هیچ زمانی این روش بازرسی نباید کم اهمیت تلقی شود .

 بازرسی چشمی صحیح قطعات و بررسی شکل ظاهری آنها چه با چشم غیر مسلح و چه با ذره بین یا اندوسکوپ انجام شود در تشخیص عیوب متالوژیکی حائز اهمیت است و می تواند مبنای برنامه ریزی برای بازرسی های بعدی باشد.

 با توجه به توضیحات فوق بازرسی چشمی در سه مرحله انجام می گیرد

1. قبل از جوشکاری
2. حین جوشکاری
3. بعد از جوشکاری

بازرسی چشمی در هنگامی که جوشکاری انجام می شود و بعد از آن باعث بالا رفتن کیفیت جوش می شود و بعد از تکمیل آن، اطلاعات زیر را در اختیار بازرس می گذارد.

آیا نفوذ و ذوب به صورت کامل بین فلز پایه و فلز جوش انجام گرفته؟

 آیا نشانه ای از وجود سوختگی لبه جوش در امتداد مرز جوش و فلز پایه وجود دارد؟

 با نگاه کردن به ریشه جوش های V یا U شکل می توان فهمید ایا نفوذ در اتصال به میزان لازم انجام شده؟

آیا گرده جوش حالت مناسب (محدب) دارد یا حالت مقعر دارد؟  توجه داشته باشید که در حالت مقعر، به علت عدم وجود فلز جوش لازم در گرده جوش، باعث ضعیف شدن جوش می گردد.

 آیا ابعاد جوش درست می باشد؟

 مطابقت جوش ها با اندازه های تعیین شده آماده سازی ها و کنترل مراحل آماده سازی جوش

قابل قبول بودن ظاهر جوش با توجه به عواملی مانند ظاهر گرده جوش، پاشش های جوش، سوختگی لبه جوش و روی هم افتادگی جوش

مشاهده عیوب و ترکها در سطح قابل مشاهده جوش

عدم نفوذ در ریشه یا نفوذ بیش از اندازه در ریشه

سوراخهای کوچک ولی عمیق، حفره های گازی، تورق در انتهای ورق

 حالت غیر طبیعی موج های گرده جوش و…

در گزارشی که بعد از پایان بازرسی چشمی جوش یا بازرسی VT در اختیار کارفرما قرار میگیرد ، تمامی اطلاعات فوق درج میشود .

۲ ) تست غیر مخرب با مواد نافذ PT

روش بازرسی با مواد نفوذ کننده یا PT برای آشکار سازی نقص هایی است که سبب شکستن سطح کارشده اند ، توجه داشته باشید که با روش بازرسی با مواد نفوذ کننده فقط عیوبی قابل تشخیص هستند که به سطح قطعه کار راه پیدا کرده اند .

این روش مبتنی بر جذب موئینگی مایع به درون نقص است و بدین ترتیب پس از ظهور ، تمامی شکستگی ها سطحی با چشم دیده خواهد شد.

منشا واقعی این روش ناشناخته است اما سابقا برای آشکارسازی   ترک های لعاب از دوده بر روی سفالینه های لعابی استفاده می کردند . امروزه بازرسی با مایع نافذ PT ، روش صنعتی مهمی است و برای تعیین نقص هایی مانند :

• ترک ها
•  روی هم افتادگی
• منطقه های تخلخل سطحی
• و ….

این روش تقریباً برای همه قطعات قابل استفاده است اعم از این که قطعه بزرگ باشد با کوچک، شکل ساده داشته باشد یا پیچیده باشد . این روش برای بازرسی قطعات ریختگی ، قطعات فورجینگ و قطعات جوشکاری شده مورد استفاده قرار میگیرد .

اصول بازرسی با مواد نفوذکننده

روش بازرسی با مواد نافذ پنج مرحله اساسی دارد و عبارتند از:

1.  آماده سازی سطح
2.  کاربرد مواد نفوذ کننده
3.  زدودن مواد اضافی
4.  استفاده از ظاهر کننده ها و بازرسی

روش تست

1. مایع نافذ بر روی سطح قطعه برای مدت معینی اعمال می شود.
2.  مایع نافذ درون عیوب توسط خاصیت موئینگی نفوذ می کند.
3. اضافی مایع نافذ از روی سطح جمع آوری می شود.
4.  سطح خشک می شود و ماده ظهور اعمال می شود.
5. مایع نافذی که در داخل عیوب باقی مانده توسط ماده ظهور جذب می شود
6. وجود، محل، اندازه و نوع عیب نشان داده می شود.

بهترین و اقتصادی ترین روش آزمایش با مایعات نافذ بستگی به ابعاد و تعداد قطعات دارد.

بایستی به خاطر داشت که در روش بازرسی با مایع نافذ PT :

1. عیوبی را که سطحی نیستند (یا به سطح راه ندارند) یا در حالت غیر مرئی (چه با چشم غیر مسلح، چه با اندوسکوپ) واقع شده اند آشکار نمی کند.
2. عیوب خیلی کوچک را که ماده رنگی به داخل آن نفوذ نمی کند یا بقدر کافی نفوذ نمی کند پیدا نمیکند . آزمون مایعات باید برای بررسی سلامت سطح در موارد زیر مناسب نیست .

•  قطعات متخلخل 
• قطعات ریخته شده با چدن 
• بعضی قطعات دقیق فولاد
• قطعات هندسی خیلی پیچیده

بخاطر خصوصیات سطحی خود اگر با مایعات نافذ آزمایش شوند علایم صحیح نشان نمیدهد .

۳)  تست غیر مخرب با مواد مغناطیسی MT

یکی از شیوه های متداول آزمایش درزهای جوش خورده ، مخصوصاً مخازنی که تحت فشار واقع میشوند  ، تست غیر مخرب ذرات مغناطیسی MT  است .

در این روش به قطعات جوش خورده را موقتا مغناطیسی کرده و سپس براده آهن روی درز آن میپاشند و شکاف ها و ترکها و سوراخ های موجود در درز هرچقدر هم کوچک باشد از روی پراکندگی براده ها معلوم می شود. این شیوه را فقط در آزمایش فلزاتی که آهن ربا می شوند می توان بکار برد .

ترک یابی مغناطیسی، میدان های نشت سطحی آشکارپذیر که توسط نقص موجود در سطح به وجود آمده اند.

بازرسی به وسیله تست غیر مخرب ذرات مغناطیسی MT روش بسیار حساسی می تواند باشد اما چندین عامل بر این حساسیت تأثیر می گذارند. عامل مهمی که قبلا به آن اشاره شد، موقعیت ناپیوستگی نسبت به میدان مغناطیسی القائی است و اگر ترک بر میدان عمود باشد حساسیت بالاتر خواهد بود. عامل های مهم دیگر عبارتند از اندازه، شکل و مشخصه های کلی ذرات مغناطیسی به کار رفته و همچنین سیال حامل بر این ذرات این روش محدود به مواد مغناطیس شونده نظیر چدن و فولاد بوده و برای مواد و فلزات غیر مغناطیسی مانند فولاد ضد زنگ، آلومینیوم و مس کاربرد ندارد.

 به وسیله تست غیر مخرب ذرات مغناطیسی MT  و با استفاده از یوک و پراد می توان بسیاری از عیوبی که به سطح راه پیدا کرده اند را شناسایی کرد (این عیوب شامل ترک های سطحی، ذوب ناقص، تخلخل، بریدگی کناره جوش، نفوذ ناقص ریشه جوش و … ){۰ تا ۱۰۰ عیوب جوش }

۴)  تست غیرمخرب رادیوگرافی

پرتونگاری یا رادیو گرافی که با علامت ( R . T) معرفی و شناسایی می شود یکی از روش های آزمایش غیرمخرب می باشد که نوع و محل عیوب داخلی و بسیار ریز جوش را نشان می دهد، در پرتونگاری با اشعه X یا اشعه مجهول از خاصیت نفوذ آن در اجسام و جذب نسبی اشعه توسط اجسامی که از آنها عبور می کنند و نیز اثر اشعه بر روی فیلم های حساس اشعه X و گاما استفاده می کنند. پس از اتمام رادیوگرافی فیلم را ظاهر نموده و تصاویر اجسام را روی فیلم ها مورد ارزیابی قرار میدهند.

پرتونگاری مانند بیشتر امور فنی دارای محدودیت هایی است که بکارگیری و فهم درست و تفسیر آن و به دانش فنی و تصور صحیح عیب و رابطه آن با مشخصه علمی دارد و آگاهی از جنس و ضخامت فلز مورد پرتونگاری و مطابقت آن با قدرت نفوذ منبع رادیواکتیو مورد استفاده حایز اهمیت فراوانی است .

منبع تست رادیوگرافی  معمولاً یا با  استفاده از اشعه گاما یا اشعه ایکس تامین میشود . برای تولید اشعه گاما  از مواد پرتو زا استفاده میشود و برای تامین شعه ایکس  از لامپ مولد اشعه ایکس استفاده میشود . که هر دو برای سلامتی انسان بشدت مضر هستند و باید موارد ایمنی را رعایت کرد.

خواص عمده اشعه ایکس و گاما

•  از نوع امواج الکترومغناطیس می باشد
• فاقد جرم است.
• با سرعت نور در خط مستقیم حرکت می کن
• تحت تاثیر میدان های مغناطیسی و الکتریکی قرار نمی گیرد
• از تمام مواد موجود در طبیعت عبور می کند
• باعث یونیزه شدن گازها و از بین بردن سلول های زنده می شود
• بر روی صفحات حساس اثر گذاشته و موجب سیاه شدن آنها پس از ظهور میگردد .

اشعه X تقریبـــاً از تمام مواد نفوذ می کند و به تناسب ضخامت ماده ای که از آن می گذرد ضعیف میشود جنس ماده ای که اشعه X بر آن می تابد نیز در تضعیف آن مؤثر است به عنوان مثال آهن بیشتر ازآلمینیوم و کمتر از مس از شدت اشعه X را می کاهد و صفحه سربی به ضخامت مشخص کلاً را عبور اشعه X را محدود میکند .

یکی از خواص اشعه X این است که مانند نور روی قشر شیمیایی فیلم عکاسی تاثیر می کند و پس از ظهور فیلم نقاطی از آن که تحت تأثیر اشعه X قرار گرفته سیاه می شود.

 حال اگر اشعه X را از قطعه فلزی که دارای عیوب جوش مانند (تخلخل ، ترک و… ) عبور دهیم، در این نقاط بر حسب شکل و وضع آنها کم و بیش ضعیف می شود و در نتیجه روی نقاط فیلمی که زیر آن قطعه قرار گرفته به شدت مختلف تأثیر می گذارند ، بدین ترتیب می توان درز جوش خورده فلزات را بدون شکستن یا خراب کردن آنها به سرعت آزمایش کرد و نقایص و معایب آن را تعیین کرد .

۵)  تست غیر مخرب التراسونیک UT

 ارتعاشات مافوق صوت با التراسونیک به نوساناتی گفته می شود که فرکانس آنها بیش از حداکثر فرکانسی است که گوش انسان قادر به شنیدن آن است. زیرا گوش انسان قادر به شنیدن نوسانات بین ۱۵ بار در ثانیه الى ۲۰۰۰۰ بار در ثانیه می باشد. نوسانات بالای ۲۰۰۰۰ بار در ثانیه را ارتعاشات مافوق صوت می نامند . چون ارتعاشات مافوق صوت به آسانی در جامدات منتشر می گردند در نتیجه اگر ارتعاش مافوق صوتی به سطح یک جسم جامد اعمال گردد در قسمت درونی آن با سرعتی که بستگی به فشردگی و جنس آن جسم دارد منتشر گردیده و هرگاه به مانع یا سطح جداکننده ای برخورد نماید بازتاب آن منعکس خواهد شد در نتیجه می توان با ضبط این بازتاب ها به وسیله دستگاه های مخصوص به نواقص درونی و نیز به ضخامت جسم پی برد.

 (الترا در کلمه التراسونیک به مفهوم زیاد و سونیک معنی امواج صوتی یا ارتعاش دارد)

 آزمایش فراصوتی را می توان به علت ویژگی های بنیادی اش برای آزمایش فراورده های گوناگون فلزی و غیرفلزی مانند جوش ها، قطعه های آهنگری یا ریخته شده، ورق، لوله، پلاستیک، سرامیک و … به کار برد.

 از آنجا که آزمون فراصوتی برای آشکارسازی عیب های زیر سطحی روشی کم هزینه است، یکی از مؤثرترین ابزارهای موجود برای کسانی است که در بخش کنترل کیفیت مشغول انجام وظیفه هستند. تست غیر مخرب التراسونیک UT افزون بر بازرسی قطعات تکمیل شده، برای بازرسی کنترل کیفیت مراحل مختلف تولید قطعاتی همچون لوله های نورد شده نیز بکار می روند و از این روش ها برای بازرسی قطعات و مجموعه های در حین کار نیز استفاده می شود.

روش آزمایش با تست غیر مخرب التراسونیک UT

 آزمایش با تست غیر مخرب التراسونیک UT با استفاده از یک مبدل (بلور کوارتز) که مشابه یک موج صوتی ولی با گام و فرکانس بالاتری است انجام می شود.

موج های فراصوتی از داخل قطعه مورد آزمایش عبور داده می شوند و با هرگونه تغییر در تراکم داخلی قطعه منعکس می شوند. این موج ها توسط یک مبدل که تحت جریان AC قرار دارد و به یک واحد جستجوگر متصل شده تولید می شوند. امواج منعکس شده یا پژواک ها به صورت برجستگی هایی نسبت به خط مبنا بر روی صفحه نمایش دستگاه ظاهر می شوند.  هنگامی که واحد جست وجوگر به قطعات مورد بازرسی مورد نظر متصل شود دو نوع پژواک بر روی صفحه نمایش ظاهر می شود. ضربان اول انعکاس صدا از سطح رویی جسم که در تماس با دستگاه است می باشد و ضربان دوم مربوط به انعکاس موج از سطح مقابل است.

 فاصله بین این دو ضربان با دقت کالیبره می شود. این الگو نشان می دهد که قطعات مورد بازرسی در شرایط مناسبی از نظر معایب و نواقص داخلی قرار دارد. هنگامی که یک عیب یا ترک داخلی توسط واحد جست و جو پیدا شود، تولید ضرب سومی می کند که بین ضربان اول و دوم بر روی صفحه نمایش ثبت می شود. مانند شکل زیر بنابر مشخص می شود که محل این عیب بین سطوح بالا و پایین مصالح (در داخل جسم مصالح) می فاصله میان ضربان و ارتفاع نسبی آنها محل و میزان سختی (تراکم) عیب مزبور را مشخص می کند .

در با تست غیر مخرب التراسونیک UT بعضی از عیوب مثل دانه بندی های درشت و نابجایی ها و عیوبی نظیر وجود ناخالصی ها و ذرات خارجی منظم در یک قطعه اگر اندازه آنها نسبت به طول موج فرستاده شده کوچک باشد ممکن است شناسایی نشوند .

 کوتاه کردن طول موج به وسیله اضافه کردن فرکانس باعث جذب بیشترامواج خواهد شد در نتیجه جزئی ترین عیوب در ساختمان یک قطعه، به وسیله اندازه گیری جذب امواج فرستاده شده در آن قطعه می تواند مورد شناسایی و بررسی قرار گیرد.

برچسب ها :

# الکترود جوشکاری # تست غیر مخرب NDT # جوشکاری