4 روش تشخیص عیوب سطحی در فولاد کربنی

فولاد کربنی و اهمیت آن برای زندگی صنعتی مدرن مشخص است. عیوب مختلفی سبب تضعیف فولاد کربنی می‌شوند و جستجو و نظارت بر آن‌ها بسیار مهم است؛ اما چگونه می‌توان این کار را انجام داد؟

چندین استاندارد برای بازرسی دارایی‌ها، سازه‌ها و تجهیزات فولاد کربنی وجود دارند که توسط ASTM International، انجمن مهندسین مکانیک آمریکا (ASME) و سازمان استاندارد بین‌المللی (ISO) منتشر شده‌اند.

این استانداردها روش‌های زیر را به‌عنوان روش‌های مناسب برای بازرسی عیوب شکست سطوح، طبق دستورالعمل‌های خاص تعیین می‌کنند:

• تست ذرات مغناطیسی Magnetic particle testing (MT)
• تست نفوذ مایع (PT) Liquid penetrant testing
• تست ادی کارنت (ECT) Eddy current testing
• آرایه ادی کارنت (ECA) Eddy current array

بیشتر بخوانید : بازرسی غیرمخرب کابل ها و لوله ها به روش نشتی شار مغناطیسی MFL

تست ذرات مغناطیسی Magnetic particle testing (MT)

اصل کار این روش این است که قطعه مورد آزمایش را (به شکل مستقیم یا غیرمستقیم) مغناطیسی می‌کند و سپس یک تعلیق (سوسپانسیون) مرطوب یا حاوی ذرات آهنی خشک (معمولاً اکسید آهن) روی آن اعمال می‌کند.

وجود یک ناپیوستگی سطحی یا زیرسطحی در قطعه مورد آزمایش به شار مغناطیسی اجازه نشت می‌دهد؛ زیرا هوا به اندازه فلز، میدان مغناطیسی را در هر واحد حجم پشتیبانی نمی‌کند. اگر در یک ناحیه نشتی شار وجود داشته باشد، ذرات آهنی به سمت آن جذب می‌شوند و بدین ترتیب نشانه‌ای از عیب تشکیل می‌شود.

مزایای تست ذرات مغناطیسی Magnetic particle testing (MT)

• پیچیدگی کمی دارد.
• تقریباً نشانه‌های نقص را فوراً مشخص می‌سازد.
• نسبتاً ارزان است.
• امکان بازرسی اجسام بزرگ و کوچک را فراهم می‌کند.

معایب تست ذرات مغناطیسی Magnetic particle testing (MT)

• محدود به مواد فرو مغناطیسی است.
• نیاز به آماده‌سازی سطح دارد.
• در شرایط خاص نتایج آن بی‌نظم و غیرقابل استفاده است.
• نیاز به تأمین برق دارد.
• عمق را اندازه‌گیری نمی‌کند.
• پس از انجام آن تمیز کردن مورد نیاز است.
• سوابق کامپیوتری را نگهداری نمی‌کند.
• روی رنگ و روکش‌های ضخیم قابل استفاده نیست.
• تجزیه‌وتحلیل نشانه‌های ظاهر شده نادرست یا نامربوط محتمل، به مهارت‌های دقیق و بالایی نیاز دارد.

تست نفوذ مایع (PT) Liquid penetrant testing

این روش که بازرسی نفوذ مایع (LPI) liquid penetrant inspection یا تست نفوذ penetrant testing (PT) نیز نامیده می‌شود، یک روش بازرسی کم‌هزینه است که به‌طور گسترده برای تعیین عیوب شکست سطوح در مواد غیر متخلخل (فلزات، پلاستیک، سرامیک) استفاده می‌شود.

این روش برای تشخیص عیوب سطوح ریخته‌گری، آهنگری و جوشکاری مانند ترک‌های مویی، پر منفذ بودن سطح، نشت در محصولات جدید و ترک‌های ناشی از خستگی در قطعات در حال سرویس استفاده می‌شود.

این روش از عمل مویرگی استفاده می‌کند که در آن یک سیال با کشش سطح پایین به عیوب شکست سطح تمیز و خشک نفوذ می‌کند. ماده نافذ ممکن است با غوطه‌ور کردن، اسپری کردن یا مسواک زدن روی جزء مورد آزمایش اعمال شود. پس از اینکه زمان نفوذ کافی سپری شد، مازاد نافذ حذف می‌شود و از یک توسعه‌دهنده استفاده می‌شود تا نافذ را از عیوب بیرون بکشد و نشانه‌ها را قابل‌مشاهده سازد.

مزایای تست نفوذ مایع (PT) Liquid penetrant testing

• پیچیدگی کمی دارد.
• عیوب کوچک شکست سطح را نشان می‌دهد.
• نسبتاً ارزان است.
• محدودیت‌های موادی کمی دارد.
• امکان بازرسی اجسام بزرگ و کوچک و از نظر هندسی پیچیده را فراهم می‌کند.
• قابل‌حمل است (قوطی‌های اسپری آئروسل).

معایب تست نفوذ مایع (PT) Liquid penetrant testing

• تمیز کردن قبل تست بسیار مهم است.
• عمق را اندازه‌گیری نمی‌کند.
• فقط سطوح نسبتاً غیر متخلخل را می‌تواند بررسی کند.
• دسترسی مستقیم به سطح مورد آزمایش ضروری است.
• میزان پرداخت سطح و زبری آن می‌تواند بر حساسیت بازرسی تأثیرگذار باشد.
• عدم نگهداری سوابق کامپیوتری.
• پس از تست نیاز به تمیز کردن دارد.
• حمل‌ونقل مواد شیمیایی و دفع مناسب ضروری است.

تست ادی کارنت (ECT) Eddy current testing

تست ادی کارنت (ECT) Eddy current testing یک روش تست غیر مخرب (NDT) است که برای تشخیص عیوب سطحی و زیرسطحی از طریق القای الکترومغناطیسی استفاده می‌شود. در ساده‌ترین شکل آن، یک سیم مسی سیم پیچی شده با جریان الکتریکی متناوب تحریک می‌شود تا میدان مغناطیسی در اطراف خود ایجاد کند. هنگامی که سیم پیچ به یک ماده رسانا نزدیک می‌شود، جریان‌های مخالف جریان‌های موجود در سیم پیچ در ماده القا می‌شود.

نقص در مواد رسانا مسیر جریان‌ها را مختل می‌کند و یک میدان مغناطیسی موضعی ایجاد می‌کند که تعادل سیستم را تغییر می‌دهد که می‌توان آن را با اندازه‌گیری تغییرات امپدانس در سیم پیچ اندازه‌گیری کرد.

مزایای تست ادی کارنت (ECT) Eddy current testing

• حساسیت مناسبی نسبت به عیوب سطحی و زیرسطحی دارد.
• قابلیت تشخیص از طریق ساختارهای چند لایه را دارد.
• می‌تواند از طریق پوشش‌های نازک سطح غیر رسانا نیز تشخیص را انجام دهد.
• از قبل تمیز کردن کمی لازم دارد.
• تجهیزات تست قابل‌حمل، کوچک و سبک هستند.

معایب تست ادی کارنت (ECT) Eddy current testing

• تحت تأثیر تغییرات نفوذپذیری مغناطیسی است.
• فقط بر روی مواد رسانا مؤثر است.
• وابسته به اپراتور است.
• تفسیر سیگنال به مهارت نیاز دارد.

آرایه ادی کارنت (ECA) Eddy current array

آرایه ادی کارنت(ECA) نسخه ویژه‌ای از ادی کارنت است؛ مجموعه‌ای از عناصر منفرد که در یک پروب مرتب شده‌اند تا سطح بزرگ‌تری از پروب های معمولی تک سیم پیچ (یعنی پروب های مدادی و جوش خورده) را در یک گذر واحد پوشش دهند.

سیم‌پیچ‌ها تقسیم بندی شده هستند و در توالی‌های خاصی فعال و غیرفعال می‌شوند تا تداخل بین سیم پیچ ها در مجاورت هم به حداقل برسد (القایی متقابل) و وضوح کاوشگر به حداکثر برسد.

پروب های ECA به‌طور مؤثر اسکن شطرنجی را حذف می‌کنند (که استفاده از آن در هنگام استفاده از پروب های مدادی الزامی است) که این امر تأثیر قابل توجهی بر سرعت بازرسی دارد.

آرایه جریان گردابی مماسیTangential eddy current array (TECA™)

آرایه جریان گردابی مماسی (TECA™) ترکیبی از سیم‌پیچ‌های مماسی چندگانه (tangential coils) و سیم‌پیچ‌های پن کیک (pancake coils ) است که به‌طور خاص برای تشخیص ترک‌های سطحی در جوش‌های فولاد کربنی طراحی شده‌اند.

آرایش سیم پیچ آرایه جریان گردابی مماسی و همچنین حالت عملکرد سیگنال‌های ادی کارنت منحصر به فردی که این روش از ترک‌های سطحی در فولاد کربنی ایجاد می‌کند، اندازه‌گیری عمق آن‌ها را نیز امکان‌پذیر می‌کند. فرستنده‌ها جریان‌هایی را القا می‌کنند که عمود بر جهت اسکن جریان دارند. هنگامی که این جریان‌ها با ترک‌خوردگی طولی مواجه می‌شوند، با حرکت در زیر یا کنار اجزا، اطراف آن نیز جریان می‌یابند.

.

کدام روش تشخیص عیوب سطحی در فولاد کربنی مناسب است؟

وقتی صحبت از استفاده از روش‌های بازرسی غیرمخرب NDT بر روی سطوح فولاد کربنی می‌شود، عملکرد تا حد زیادی به شرایط خاص موجود بستگی دارد مثل جنس مواد، نوع عیوب یا شرایط سطح، تمیزی و غیره. با این حال، در اکثر شرایط، موارد گفته شده صادق است.

در اینجا باید تأکید کنیم که هیچ یک از روش‌های بازرسی خطاناپذیر نیست – آن‌ها اغلب برای نتایج بهینه و کامل باید با هم ترکیب شوند؛ بنابراین، انتخاب روش مناسب برای بازرسی سطوح فولاد کربنی اغلب مستلزم استفاده از بیش از یک مورد است – البته این تاکید به نوعی برای اعتبارسنجی و جبران کاستی‌های دیگر است.

بیشتر بخوانید: مراحل بازرسی به روش آزمون نشتی شار مغناطیسی (MFL)

هنگام انتخاب روش بازرسی مناسب برای عیوب سطحی در فولاد کربنی عوامل زیادی باید در نظر گرفته شود زیرا هر روش تست غیرمخرب NDT مزایا و معایب خاص خود را دارد. شما می‌توانید در مورد نیازهای خاص بازرسی خود با ما در ارتباط باشید تا آگاهانه ترین انتخاب را داشته باشید.

شرکت مهندسان پایش وضعیت امیرکبیر پیشرو در خدمات بازرسی غیرمخرب

برخی از پروژه های بازرسی غیرمخرب این شرکت :

بازرسی سیم بکسل ها آسانسور نیروگاه بادی مپنا – کهک قزوین (مزرعه بادی مپنا)

بازرسی غیرمخرب سیم بکسل های فلر شرکت پلیمر آریا ساسول

اختتام موفقیت آمیز پروژه بازرسی غیرمخرب کابل های فلر پالایش گاز بیدبلند

منبع :  Methods of Detecting Surface Defects in Carbon Steel