التراسونیک بجای رادیوگرافی؛چرا و چگونه؟_بخش ۱

پیشگفتار

به دلیل شرایط موجود کشور و تحریم های اعمال شده، به تازگی در پروژه های مختلف صـنعتی از نفـت و گـاز تـا پتروشـیمی و نیروگـاه، پیمانکـاراندرخواست می کنند تا با جایگزینی آزمون التراسونیک به جای آزمون رادیوگرافی موافقت گردد که این درخواستها پـس از اینکـه در خـرداد مـاه ۹۱ از  سوی انجمن صنفی شرکتهای بازرسی و آزمایشهای غیر مخرب ایران انجام عملیات پرتونگاری از مصادیق فورس ماژور در تعهـدات قـراردادی اعـلامگردید؛ بیشتر هم گردیده است.

اما در این بین پرسش های مهم و چالش برانگیزی مطرح می گردد:  آیا همواره برای تمامی تجهیزات و تمام ضخامتها مـی تـوان ایـن جـایگزینی راانجام داد؟ از آنجایی که آزمون التراسونیک روشهای متفاوتی دارد؛ مناسبترین روش برای جایگزینی کـدام اسـت؟ چـه الزامـات و نکـاتی بایـد در ایـنجایگزینی مورد توجه قرار گیرند؟ کدها و استانداردها در این مورد چه رویکردی دارند؟ و پرسش های دیگری که هر یک از آنها ممکن است ساعت ها ذهن کارفرما و مشاور و دستگاه نظارت و بهره بردار را به خود مشغول نماید.

در نوشتاری که پیش روی شماست تلاش گردیده است تا زوایای مختلف این مهم به طور فشرده، بررسی گردد.

بازرسی و آزمون

انجام آزمون بخش اساسی هر فعالیت مهندس ی است . در بس یاری از مراحل فرآیند پیچیده تول ید مواد مهندسی، از شکل دادن این مواد و سـاخت قطعـهگرفته تا در اتصال این قطعات و ایجاد یک فرآورده مهندسی، بازرس ی و آزمون انجام می شود . نیاز به آزمون با پایان یافتن تول ید از بین نمی رود و لازم است محصول در طول عمر کاریش مورد بازبینی و آزمون قرار گیرد تا تغییرات احتمال ی ایجاد شده در آن، مانند آسیبهای مربوط به خوردگی و خستگی، مشخص گردد.
در طی تول ید و حمل و نقل امکان دارد که انواع عیوب با اندازه های مختلف در ماده یا قطعه به وجود آیند. ماهیت و اندازه هر عیب رو ی عملیات بعـدی آن قطعه تاثیر خواهد داشت. عیوب دیگری نیز مانند ترکهای حاصل از خستگی یا خوردگی ممکن است در طی کار قطعه ایجاد شـوند. بنـابرا ین بـرای آشکار سازی وجود عیبها در مرحله تولید و نیز جهت تشخیص و تعیین سرعت رشد این نقصها در طول عمر قطعه یا دستگاه، استفاده از روشـها و ابـزارمطمئن ضرور ی است.

عیوبی که در مواد و قطعات یافت می شوند، عبارتند از :

o عیوبی که ممکن است طی ساخت مواد خام به وجود آیند (ناخالصیهای سرباره، حفره های گازی، حفرههای انقباضی، ترکها ی تنشی، تورق و … ).
o عیوبی که ممکن است طی تول ید قطعات به وجود آیند (عیوب ماشینکاری، ع یوب عمل یات حرارتی، ع یوب جوشکار ی، ترکها ی ناشـی از تنـشهای پسماند و …).
o عیوبی که ممکن است طی مونتاژ قطعات به وجود آیند (مونتاژ نادرست، ترکها ی ناشی از تنش اضافی و …).
o عیوبی که در مدت کاربری و حمل و نقل به وجود م یآیند (خستگی، خوردگی، سایش، خزش، ناپایدار ی حرارتی و …).

انواع سیستمهای بازرسی

آزمون های مخرب
در این نوع ، آزما یشهای مختلف بر روی نمونه های استاندارد تهیه شده از قطعات مورد آزمون انجام می شود و پس از انجام تست نمونه از بین م ی رود مانند آزمون کشش- سختی سنجی- ضربه و …

آزمون های غیر مخرب
به مجموعه ای از روشهای ارز یابی و بازرسی گفته می شود که هیچ گونه آسیب یا تغییری در سامانه ایجاد نکنند.

تفاوت آزمون های مخرب و آزمون ها ی غیر مخرب

در آزمون های مخرب پس از اعمال آزمایش، قطعه کارایی خود را از دست می دهد در ضمن نمی توان تمام محصولات را تحت آزمایش قرار داد و باید به صورت تصادفی تعدادی از نمونه ها را آزمایش کرد. در این روش مخرب نیاز به تهیه نمونه استاندارد وجـود دارد کـه بـرای آزمـایش هـا ی مختلـف متفاوت است.
گفتنی است آزمونهای مخرب و آزمونها ی غیر مخرب در عرض یکدیگر قرار ندارند و انجام یک آزمون باعث بی نیازی از آزمون دیگر نمی شود.

ویژگی های آزمونهای غیر مخرب

روشهای مختلف آزمونها ی غیرمخرب در عمل میتوانند با روشهای بسیار متفاوتی در عیب یابی به کار روند. اعتبار هر روش آزمون غیرمخرب سنجشی از کارایی آن روش در رابطه با آشکارسازی نوع و شکل و اندازه بخصوص عیب ها است. بعد از آن که بازرسی تکمیل شد، احتمال معینی وجـود دارد کـه یک قطعه عاری از یک نوع عیب با شکل و اندازه بخصوص باشد. هر قدر این احتمال بالاتر باشد اعتبار روش به کار رفته بیشتر خواهد بود. اما با ید این واقعیت را به خاطر داشت که بازرسیهای غیرمخرب برای اغلب قطعات به وسیله انسان انجام می گیرد و در اصل دو نفر هم یـشه نمـی تواننـد یـک کـارتکراری مشابه را بطور دقیق همانند یکدیگر انجام دهند. از این رو باید یک ضر یب عدم یقین در برآورد اعتبار بازرسی بـه حـساب آورده شـود و ارزش تصمیماتی رد و یا قبول قطعه باید از رویدادها ی آماری تخمین زده شود.

نقش بازرسی غیرمخرب ا ین است که با میزان اطمینان معینی ضمانت نماید که در زمان بکارگیری قطعه برای بار طراحی، ترکهایی به انـدازه بحرانـی شکست در قطعه وجود ندارند. همچنین ممکن است لازم باشد که با اطمینان، عدم وجود ترکهای کوچکتر از حد بحرانی را نیز ضمانت کنـد . امـا رشـد ترکهای کوچکتر از حد بحرانی، به ویژه در مورد قطعاتی که در معرض بارهای خستگی قرار دارند و یا در محیط های خورنده کار می کنند، اهمیـت دارد،به طوری که این گونه قطعات، قبل از این که شکست ناگهانی در آنها اتفاق بیفتد، به یک حداقل عمر کار مفید برسـند. در برخـی حالتهـا، بازرسـیهای مرتب و متناوب جهت اطمینان از نرسیدن ترکها به اندازه بحرانی ممکن است ضروری باشد.
بکارگیری ایده های مکان یک شکست در طراحی، برا ی توانایی روشهای مختلف آزمونهای غیرمخرب در آشکارسازی ترک های کوچک، حد و مـرز تعیـین می کند. اختلاف بین کوچکترین ترک قابل آشکارسازی و اندازه بحرانی آن، میزان ایمنی یک قطعه است.

در هر برنامه خاص بازرسی، تعداد عیوب شناسایی شده (هر چند زیاد)، با تعداد واقعی آنها مطابقت پیدا نمی کند، بنابرا ین احتمال شناسـایی یـک قطعـه سالم و بدون عیبهای با اندازه های گوناگون کاهش می یابد. اما هنگامی که قطعات بسیار مهم مورد نظر هستند، سعی بر این است تا حد امکان عیبهای بیشتری شناسایی شوند و تمایل به قبول تمام نشانه های وجود عیبها زیاد است. زیرا اگر قطعه ای در طی بازرسی مردود و غیرقابل مصرف معرفی شـود،بهتر از آن است که هنگام استفاده منجر به شکست فاجعه آمیز شود.

مسلم است مهندسی که ایده های مکانیک شکست را مورد استفاده قرار می دهـد ، علاقه مند است که بداند به چه اندازه عیب ها را در هنگام بازرسی مورد نظر داشته باشـد . انتخـاب روش بـا ا یـن بررسـی اولیـه تعیـین مـی شـود و تمـام پارامترهای دیگر در درجه دوم اهمیت قرار می گیرند.

یکی از فایده های بدیهی و روشن به کار بردن درست آزمونهای غیرمخرب، شناسایی عیوبی است که اگر بدون تشخیص در قطعه باقی بمانند، موجـب شکست فاجعه آمیز قطعه و در نتیجه بروز خسارتهای مالی و جانی فراوان خواهند شد. استفاده از این روشهای آزمون می تواند فواید زیادی از این بابت،در بر داشته باشد.

به کارگیری هر یک از سیستم های بازرسی متحمل هزینه است، اما اغلب استفاده موثر از روشهای بازرسی مناسب موجب صرفه جویی های مـالی قابـل ملاحظه ای خواهد شد. نه فقط نوع بازرسی، بلکه مراحل بکارگیری آن نیز مهم است. بکارگیری روشها ی آزمون غیرمخرب رو ی قطعات ریختگی و کار شده کوچک بعد از آنکه کلیه عمل یات ماشینکاری رو ی آنها انجام گرفت، معمولاً بیهوده خواهد بود. در ایـن گونـه مـوارد بایـد قبـل از انجـام عمل یـات ماشینکاری پرهزینه، قطعات به دقت بازرسی شوند و قطعاتی که دارای عیوب غیرقابل قبول هستند کنار گذاشته شوند. باید توجه داشت کلیه معایبی که در این مرحله تشخیص داده می شوند، نمی توانند موجب مردود شدن قطعه از نظر بازرسی باشند . ممکن اسـت قطع های دارای ناپیوسـتگی ها و ترک هـای سطحی بسیار ریز باشد که در مراحل ماشین کاری از بین بروند.

در زیر برخی از رایج ترین روش های آزمونها ی غیر مخرب مورد استفاده در پروژه های صنعتی معرفی می شوند:

بازرسی چشمی

این روش پایه ای ترین، ابتدایی ترین و معمولاً ساده ترین روش آزمون کنترل کیفیت و پایش تجهیزات می باشد. در این روش مسئول کنترل کیفیت باید مواردی را بطور چشمی کنترل کند.

آزمون پرتو نگاری

تابش الکترومغناطیسی با طول موج های بسیار کوتاه، یعنی پرتو ایکس یا پرتو گاما از درون مواد جامد عبور می کند اما بخشی از آن، توسط محیط جذب میشود. مقدار جذب پرتو در هنگام عبور از ماده به چگالی و ضخامت ماده و همچنـین ویژگی هـای تـابش بـستگی دارد. تـابش عبـوری از درون مـاده میتواند به وسیله یک فیلم آشکار شود. اگر بخواهیم دقیق تر بگوییم، عبارت پرتو نگاری به معنی فرایندی است که در نتیجـه آن، تـصویری روی فـیلم ایجاد شود. بررسی ا ین فیلم را تفسیر می گوییم.

پس از این که فیلم پرتو نگاری ظاهر شد، تصویری سا یه روشن با چگالی متفاوت مشاهده م ی شود. قـسمت هایی از فـیلم کـه بیـشترین مقـدار تـابش را دریافت کرده اند، سیاهتر د یده می شوند. همچنانکه پیشتر گفته شد، مقدار تابش جذب شده توسط مـاده، تـابعی از چگـالی و ضـخامت آن خواهـد بـود. همچنین وجود عیوب خاص، مانند حفره ها و تخلخل درون ماده، بر مقدار تابش جذب شده تاثیر خواهد گذاشت. بنابراین پرتو نگـاری مـی توانـد بـرای آشکار سازی انواع خاصی از عیوب در بازرسی مواد و قطعات به کار رود.
استفاده از پرتو نگاری و فرآیندهای مربوط به آن باید به شدت کنترل شود، زیرا قرار گرفتن انسان در معرض پرتو می تواند منجر به آسیب بافـت بـدن شود.

آزمون التراسونیک (فراصوتی)

در این روش، امواج صوتی با بسامد ۰/۵ تا ۲۰ مگاهرتز به درون قطعه فرستاده می شود. این موج پس از برخورد به سطح مقابل قطعه باز تابیده می شود.
با توجه به زمان رفت و برگشت موج، می توان ضخامت قطعه را تعیین کرد. حال اگر یک عیب در مسیر رفت و برگشت موج باشـد، از ا یـن محـل هـم موجی بازتابیده خواهد شد که اختلاف زمانی نسبت به مرحله اول، محل عیب را مـشخص مـی کنـد. روش های فراصـوتی بـه طـور گـسترده ای بـرای آشکارسازی عیوب داخلی مواد به کار می روند ولی می توان از آنها برا ی آشکارسازی ترک های کوچک سطحی نیز استفاده کرد.

نویسنده: آقای مهندس کامران خداپرستی

برای مشاهده ادامه مطلب کلیک کنید