روش صحیح انجام تست مایعات نافذ(Penetration Testing)
بازرسي با مايع نافذ (PT)
بازرسي با مايع نافذ يكي از روشهايي است كه مي‌تواند براي عيب يابي تعداد وسيعي از قطعات مورد استفاده قرار گيرد، به شرطي كه عيبها به صورت شکستگي در سطح قطعه ظاهر شوند. اساس روش بر اين است كه مايع نافذ بر اثر خاصيت مويينگي به درون تركهاي سطحي نفوذ كرده و پس از يك مرحله ظهور، هر عيبي كه به شكل ترك يا شكستگي در سطح قطعه وجود دارد، با چشم رويت مي‌شود. براي بهتر ديده شدن اين تركها، مايع نافذ معمولاً به رنگهاي روشن و قابل ديد بوده و يا به ماده فلورسنت آغشته مي‌شود. در حالت اول معمولاً براي رنگين نمودن مايع از رنگ قرمز استفاده مي‌شود كه با نور طبيعي يا نور مصنوعي قابل ديد ميباشد، ولي در حالت دوم براي ديدن تركها و درزها بايد از نور فرابنفش استفاده شود .
در گذشته براي آشکارسازي ترکهاي لعاب از دوده استفاده ميشد به طوري که دوده به وسيله ترکها جذب، و بدين ترتيب طرح کلي ترکها به آساني قابل رويت ميگرديد. سرانجام اين شيوه بازرسي به ابزاري براي کارهاي تزئيناتي تبديل شد .
1-1 مراحل بازرسي
بازرسي با مايع نافذ داراي پنج مرحله به شرح زير است :
- تميزکاري سطح :
درصد عمدهاي از اطمينان تست به تميزکاري و آماده سازي سطوح مورد بازرسي بستگي دارد. در صورت وجود آلودگي در سطح، به دليل عدم امکان نفوذ مايع نافذ، بعضي از نقصها پنهان ميمانند و يا به دليل واکنش نفوذ کننده با برخي از آلودگيهاي سطح، قابليت نفوذ کاهش مييابد. در اين مرحله بايد هرگونه آلودگي از روي سطح پاک شود. نوع تميزکاري به نوع آلودگي و تعداد قطعات مورد بازرسي بستگي دارد. لايههاي اکسيدي، پوستههاي جوشکاري و نظاير آن را ميتوان توسط برسکاري، شنپاشي و يا استفاده از مواد ساينده ديگر برطرف نمود. براي پاک کردن روغن، چربي، براده و نظاير اين نوع آلودگيها ميتوان از مواد شويندهاي نظير پودرهاي شوينده صنعتي، بخار پر فشار آب و يا مواد شيميايي حلال مانند استن يا الکل استفاده نمود.
- اعمال مايع نافذ :
پس از آماده سازي سطح، مايع نافذ به سطح اعمال مي‌شود. طي اين مرحله بايد لايه نازکي از مايع به صورت يکنواخت بر روي سطح ايجاد گردد و اين لايه بايد مدت زماني بر روي سطح باقي بماند تا نفوذ آن به درون نقصهاي سطحي کامل باشد. مدت زمان مورد نياز براي نفوذ را زمان نفوذ مينامند. مايع نافذ از نظر ديده شدن به دو دسته همراه با مواد رنگي و همراه با مواد فلوئورسان تقسيم مي‌شود و زمان نفوذ براي آن از 20 ثانيه تا 30 دقيقه متغير است. زمان نفوذ بر اساس حساسيت مورد نياز تعيين مي‌شود و معمولاً در حدود 15 دقيقه است. انتخاب روش اعمال مايع به اندازه، شکل و تعداد قطعات بستگي دارد و ميتوان با توجه به شرايط ذکر شده از روشهاي سيلابي، غوطهوري، قلممو و اسپري استفاده نمود .
- حذف مايع نافذ اضافي :
در اين مرحله مايع نافذ اضافي بايد از سطح پاک شود. بايد دقت شود تا شرايطي ايجاد نگردد که عيوب نيز از مايع نافذ تخليه شوند. اين مرحله حد بهينه دارد و در صورتي که بيشتر از آن انجام شود، عيوب نيز از مايع نافذ پاکسازي خواهند شد و اگر کمتر از آن انجام شود، قسمتهاي سالم که مايع نافذ از آن پاک نشده است به صورت معيوب شناخته ميشوند. حذف مايع نافذ اضافي با استفاده از مواد پاک کننده مخصوص به همان مايع نافذ انجام مي‌شود و معمولاً به صورت اسپري بر روي سطح اعمال شده و توسط يک دستمال پاک مي‌شود .
- اعمال ماده ظاهرساز :
اين مرحله براي آشکار شدن کامل نقصها به کار مي‌رود. معمولاً ماده ظاهرساز به صورت پودر بسياز ريز سفيد رنگ است و ميتوان آن را به صورت پاشش دستي توسط مايعي که پودر در آن حل شده است و يا توسط يک اسپري به سطح اعمال نمود. ماده ظاهر ساز با جذب مايع نفوذ کننده از درون نقصها باعث ظهور عيوب مي‌شود ولي به دليل پخش اندک مايع نفوذ کننده در ظاهر ساز، پهناي ظاهري نقص بزرگتر از اندازه واقعي آن ديده مي‌شود .
از ويژگيهايي که هر ماده ظاهر ساز بايد داشته باشد، ميتوان به موارد زير اشاره نمود :
- توانايي تشکيل يک لايه نازک بر سطح داشته باشد و به راحتي نيز زدوده شود .
- به وسيله نفوذ کننده به راحتي خيس شده و جذب کننده خوبي باشد .
- يک زمينه براي نمايش نقصها بر روي سطح ايجاد کند .
- از نظر فيزيکي نه زياد خشک و نه به شدت جاذب رطوبت باشد تا نشانههاي مشخص و روشني از عيب ايجاد کند .
- از نظر شيميايي نبايد براي اپراتور و همچنين قطعه تحت بازرسي آسيبرسان باشد .
مراحل اشاره شده در شکل (3-1) ديده مي‌شود .
شکل (3-1) مراحل بازرسي مايع نافذ [4]
- بررسي و تفسير نتايج :
در هر کدام از مواد نافذ تفسير توسط چشم و يک نور مشخص صورت مي‌گيرد. براي مواد نافذ همراه با مواد رنگي که معمولاً به رنگ قرمز هستند از نور معمولي در حد دو لامپ فلورسنت استفاده مي‌شود. براي مواد فلوئورسان به نور فرا بنفش با شدت
µw/cm2 1000-800 نياز است .
1-2 انواع مايع نافذ
مايع نافذ بر اساس نحوه شستشو و حذف به سه دسته تقسيم مي شود :
۱)قابل شستشو با آب :
اساس مايع آب است و به دليل کشش سطحي بالا قدرت نفوذ ضعيفي دارند، لذا در موارد بسيار حساس استفاده نميشوند. به وسيله شستن با آب از روي سطح پاک ميشوند و براي به دست آوردن نتايج خوب بايد به پارامترهايي نظير دما، فشار و مدت زمان شستشو توجه شود تا نفوذ کننده از درون نقصها خارج نشود.
۲)تميز شونده با حلال مخصوص :
به واسطه کشش سطحي پاييني که دارند از قدرت نفوذ بالايي برخوردارند و در موارد حساس استفاده ميشوند. اساس ماده نافذ مواد نفتي و روغني است. ماده پاک کننده نيز حلال مخصوص به همان ماده نفتي و روغني است. اين مايع در دو نوع آتشگير و نا آتشگير وجود دارد. نوع آتشگير خطر شعله ور شدن دارد ولي بدون هالوژن است ولي نوع ناآتشگير حاوي حلالهاي هالوژنه است که سبب سمي بودن آن مي‌شود. هزينههاي نسبتاً بالاي اين مايعات از مشخصههاي آنها است .
۳)مايع معلق :
اساس مايع نافذ مواد نفتي و روغني است. برتري اين مايع حلپذير بودن مايع نافذ اضافي در آب به واسطه شکسته شدن پيوندهاي مواد روغني است. اين مايع قدرت نفوذ و همچنين هزينههاي متوسطي دارد .
به طور کلي يک مايع نافذ بايد داراي خصوصيات زير باشد :
قابليت نفوذ بالا، سياليت بالا، تر کنندگي مناسب، قابليت حلکنندگي آلودگي، ثبات فيزيکي و شيميايي، قابليت شسته شدن، ديد پذيري خوب، اقتصادي بودن، نقطه اشتعال بالا، قابليت خشک شدن و عدم واکنش مضر و اثرات نامطلوب بر روي سطح، اپراتور و محيط زيست .
امروزه بازرسي با مايع نافذ، يكي از مهمترين روشهاي صنعتي است كه براي مشخص نمودن انواع مختلف عيبهاي سطحي مواد و قطعات، مانند تركها، بريدگي‌ها و مك‌هاي سطحي مورد استفاده قرار مي‌گيرد. اين روش داراي دامنه کاربرد گسترده و گوناگوني است و تقريباً به جز مواد متخلخل قابليت اجرا بر روي همه نوع مواد در هر اندازه‌اي، چه بزرگ با شكل پيچيده و چه ساده را دارد و معمولاً براي بازرسي قطعات ريختگي، آهنگري و جوشکاري، فلزات آهني و غيرآهني، آلياژها، سراميك‌ها، ظروف شيشه‌اي و مواد پليمري به كار مي‌رود. به عنوان مثال در صنايع هوايي، براي بازرسي قطعاتي نظير ديسکها، پرههاي توربين، چرخ هواپيما و بسياري از قطعات موتور ويا براي آشکار سازي ترکهاي ناشي از خستگي در کفي لوکوموتيو هاي راه آهن از اين روش استفاده مي‌شود .
مزايا و محدوديت ها:
از مزايا و محدوديتهاي اين روش ميتوان به موارد زير اشاره کرد :
- روش آزمون مايعات نافذ، روشي نسبتاً ساده است و تجهيزات مورد نياز آن نسبت به ديگر روشهاي بازرسي ارزان است.
- محل عيب را نمايش مي دهد .
- اندازه عيب به صورت تقريبي نزديک به دقيق مشخص است .
- محدوديتي از نظر جنس قطعه مورد بررسي وجود ندارد .
- فقط عيوب راه بدر سطح قابل بررسي است و اندازه عيب به صورت تقريبي (بزرگتر) نشان داده مي شود .
- جسم بايد تقريبا سطح غير متخلخل و صافی داشته باشد .
قابل ذکر است که فولادهای آستنيتيک و فلزات غير آهنی که از روش ذرات مغناطيسی (MT) نمی توان آنها را تست نمود از روش مايع نافذ ارزيابی می شوند .
کاربردها
- شناسايی ترک و منفذ در جوش
- شناسايی عيوب سطحی در ريخته گری
- شناسايی ترک ناشی از خستگی در اجسام تحت تنش
- به طور کلی در صنايع لوله سازی ، خودرو، کشتی سازی و ... .
