جوشکاری یکی از پرکاربردترین روش‌های اتصال فلزات در صنایع مختلف است که کیفیت آن نقش مهمی در استحکام، ایمنی و عمر سازه‌های جوشکاری شده دارد. به همین دلیل کنترل کیفیت جوشکاری برای اطمینان از این موارد، امری ضروری است و روش‌های مختلفی برای آن در نظر گرفته شده که به دودسته مخرب و غیرمخرب تقسیم می‌شوند. در این مقاله قصد داریم به توضیح انواع تست غیرمخرب در جوشکاری بپردازیم.
تاریخچه تست های غیر مخرب (NDT)
تست غیر مخرب (NDT) فرایند بازرسی، آزمایش، یا ارزیابی مواد، اجزا یا مجموعه‌ها بدون ایجاد آسیب است. این تکنیک سال‌هاست که در صنایع مختلف مورداستفاده قرار می‌گیرد و اوج پیشرفت آن را می‌توان در دهه 1800 جستجو کرد.
تاریخچه NDT به اوایل دهه 1800 باز می‌گردد، زمانی که از بازرسی بصری برای تشخیص ترک‌های سطحی روی قطعات فلزی استفاده می‌شد. اولین روش آزمایش غیر مخرب مورد استفاده، بازرسی ذرات مغناطیسی (MPI) بود که در دهه 1860 توسعه یافت. MPI شامل قرار دادن یک میدان مغناطیسی در اطراف جسم مورد بازرسی و سپس اعمال ذرات اکسید آهن به سطح است. به گونه‌ای که ذرات، در محل هر گونه ترک یا نقص جمع شده و به راحتی قابل مشاهده هستند.
در اوایل دهه 1900، تکنیک تست اولتراسونیک (UT) ابداع شد که از امواج صوتی با فرکانس بالا برای بازرسی مواد استفاده می‌کرد. اولین کاربرد عملی UT برای تشخیص عیوب در صفحات زرهی مورد استفاده در کشتی‌های نیروی دریایی در طول جنگ جهانی اول بود. UT به سرعت به روشی پرکاربرد برای آزمایش‌های غیر مخرب تبدیل شد و امروزه هنوز در صنایع مختلف از جمله هوافضا، خودرو و تولیدات مورد استفاده قرار می‌گیرد.
در دهه 1920، روش بازرسی نافذ رنگ (DPI) معرفی شد که شامل اعمال رنگ مایع روی سطح یک جسم و سپس پاک کردن آن است. رنگ به هرگونه نقص سطحی کشیده شده و سپس در زیر نور UV قابل مشاهده است. امروزه از DPI برای تشخیص ترک‌ها و سایر عیوب سطحی بر روی انواع مواد استفاده می‌شود.
در طول دهه‌های 1940 و 1950، رادیوگرافی توسعه یافت که شامل عبور اشعه ایکس یا پرتوهای گاما از یک جسم و گرفتن تصویر حاصل بر روی فیلم می‌شد. رادیوگرافی امروزه هم مورد استفاده قرار می گیرد و یکی از پرکاربردترین روش‌های آزمایش غیر مخرب برای تشخیص عیوب داخلی مواد محسوب می‌شود.
در دهه 1960، آزمایش جریان گردابی (ET) ارائه شد که شامل القای جریان الکتریکی در یک ماده رسانا و سپس اندازه‌گیری میدان مغناطیسی حاصل، می‌شود. ET برای تشخیص عیوب در مواد رسانا مانند لوله‌های فلزی و همچنین برای اندازه‌گیری ضخامت پوشش‌های نارسانا بر روی مواد رسانا کاربرد دارد.
در طول سال‌ها، روش‌های جدید آزمایش غیر مخرب مانند آزمایش انتشار صوتی، رادیوگرافی دیجیتال و توموگرافی کامپیوتری توسعه یافته‌اند. این روش‌های جدید، دقت و سرعت آزمایش‌های غیر مخرب را بهبود بخشیده و آن را به بخشی ضروری از بسیاری از صنایع امروزی تبدیل کرده‌اند.
انواع تست غیر مخرب جوشکاری
در این بخش به معرفی تعدادی از مهم‌ترین روش‌های بازرسی غیرمخرب در جوشکاری می‌پردازیم. دقت داشته باشید که برای شناسایی دقیق عیوب قطعات و اتصالات، اغلب استفاده از یک روش کافی نبوده و باید مجموعه‌ای از روش‌ها به کار گرفته شوند. در برخی از موارد، حتی روش‌های غیرمخرب به‌تنهایی پاسخگو نبوده و باید از روش‌های بازرسی مخرب نیز استفاده شود.
1. بازرسی چشمی (VT)
بازرسی چشمی یا تست بصری ابتدایی‌ترین راه برای بررسی یک ماده یا شی بدون تغییر در آن است. این روش شامل بررسی بصری جوش برای یافتن عیوب سطحی مانند ترک، حفره، و ناهمواری است. بازرسی چشمی ساده و ارزان می‌باشد، اما دقت آن به مهارت و تجربه بازرس بستگی دارد.
2. تست التراسونیک (UT)
آزمایش غیر مخرب اولتراسونیک فرایند انتقال امواج صوتی با فرکانس بالا به یک ماده به‌منظور شناسایی تغییرات در خواص مواد است. به‌طورکلی، تست اولتراسونیک از امواج صوتی برای تشخیص عیوب و نواقص روی سطح یک ماده استفاده می‌کند.
یکی از رایج‌ترین روش‌های تست اولتراسونیک، اکو پالس است. با استفاده از این تکنیک، بازرسان صداها را به یک ماده وارد می‌کنند و پژواک (بازتاب‌های صوتی) ناشی از نقص‌های سطح ماده را هنگام بازگرداندن آنها به گیرنده اندازه‌گیری می‌کنند. از انواع روش‌های تست اولتراسونیک می‌توان به موارد زیر اشاره نمود:
- تکنیک خودکار فراصوت پس پراکنش (Automated Ultrasonic Backscatter Technique – AUBT)
- تست آرایه فازی التراسونیک (Phased Array Ultrasonic Testing – PAUT)
- تست التراسونیک بُردِ بلند (long Range Ultrasonic Testing – LRAUT)
- سیستم‌های بازرسی چرخشی درونی (Internal Rotating Inspection Systems – IRIS)
- روش Time of Flight Diffraction (TOFD)
- روش تست Dry-Coupled Ultrasonic Testing (DCUT)
- روش شبکه‌بندی سریع التراسونیک (Rapid Ultrasonic gridding – RUG)
3. تست رادیوگرافی (RT)
در این روش، از اشعه ایکس یا اشعه گاما برای ایجاد تصویری از داخل جوش استفاده می‌شود. این تصویر می‌تواند برای یافتن عیوبی مانند ترک، حفره، و ناپیوستگی استفاده شود. همچنین آزمون رادیوگرافی برای یافتن عیوب داخلی در جوش‌های ضخیم و پیچیده بسیار مؤثر است.
4. تست نفوذ مایع (PT)
در این روش، مایعی رنگی به سطح جوش اعمال شده و سپس، مایع اضافی پاک می‌شود. هرگونه مایعی که در داخل عیوب سطحی نفوذ کرده باشد، پس از پاک‌کردن، قابل‌مشاهده خواهد بود. روش تست نفوذ مایع برای یافتن ترک‌های سطحی و حفره‌ها مناسب است.
5. تست ذرات مغناطیسی (MT)
تست MT از میدان مغناطیسی برای یافتن نواقص زیر سطحی در جوش استفاده می‌کند. به‌گونه‌ای که ذرات مغناطیسی به عیوب جذب شده و آنها را قابل‌مشاهده می‌کنند. این روش برای یافتن ترک‌های زیر سطحی و ناپیوستگی‌ها بسیار مؤثر است.
6. تست آزمایش جریان گردابی (الکترومغناطیسی) (ET)
تست جریان گردابی یا Eddy Current Test برای تشخیص نقص‌های سطحی و زیرسطحی در قطعات رسانا مورداستفاده قرار می‌گیرد. این تست بر اساس القای الکترومغناطیسی با گذراندن جریان الکتریسیـــته متناوب از سیم‌پیچ طراحی شده است و وجود عیب یا ناپیوستگی در ماده سبب ایجاد اختلال در جریان گردابی می‌شود.
7. تست انتشار آکوستیک (AE)
تست انتشار آکوستیک (AE) یک روش غیر مخرب (NDT) برای تشخیص و مکان‌یابی عیوب در مواد و سازه‌ها است. این روش بر اساس پایش امواج صوتی منتشر شده از عیوب فعال مانند ترک‌های درحال‌رشد، خوردگی و اصطکاک عمل می‌کند.
8. تست ترموگرافی (IR)
تست ترموگرافی (IR) یک روش برای تشخیص و مکان‌یابی عیوب در مواد و سازه‌ها است. این روش بر اساس اندازه‌گیری تابش مادون‌قرمز (IR) ساطع شده از سطح مورد آزمایش طراحی شده است.
9. تست نشتی (LT)
تست غیرمخرب نشت به فرایند بررسی نشتی در یک مخزن یا سازه به‌منظور شناسایی عیوب در آن اشاره دارد.
بازرسان با استفاده از اندازه‌گیری‌هایی که با فشارسنج، آزمایش‌های حباب صابون یا دستگاه‌های شنود الکترونیکی انجام می‌شود، می‌توانند نشت‌های داخل ظرف را تشخیص دهند.
جمع‌بندی
امروزه جوشکاری، نقشی مهم و کلیدی در ساخت سازه‌ها و صنایع ایفا می‌کند و چنانچه ایمنی و کیفیت لازم در آن رعایت نشود، حوادث و خساراتی جبران‌ناپذیر به بار می‌آید. به همین جهت بازرسی و کنترل کیفیت جوشکاری در مراحل پیش از جوشکاری، حین جوشکاری و پس از آن از اهمیت بالایی برخوردار است. تست‌ها و آزمون‌های مخرب و غیرمخرب مجموعه‌ای از روش‌ها و تکنیک‌ها هستند که با استفاده از آنها می‌توان از ایمنی و کیفیت کامل جوشکاری اطمینان حاصل کرد.
