دپارتمان مهندسی مکانیک ایران

انجمن مهندسی مکانیک

انجمن تست های غیر مخرب

انجمن علمی مهندسی پزشکی

انجمن بیومکانیک

آموزش تعمیر تجهیزات پزشکی

آموزش تعمیرات تجهیزات پزشکی

دوره های مهندسی پزشکی

دوره های آموزشی مهندسی پزشکی

انجمن مهندسی پزشکی

آموزش تعمیر تجهیزات دندانپزشکی

آموزش بازرسی جوش

آموزش پایپینگ


             
Liquid Penetrant Testing
نوشته شده توسط طیب جافر میاوقی   
جمعه ، 30 بهمن 1394 ، 23:51

تست مایع نافذ (Liquid Penetrant Testing) که به اختصار به آن LPT یا PT می گویند، یکی از روش های ساده و حساس دربررسی های غیر مخرب است. از تست مایع نافذ برای آشکارسازی عیوبی که به سطح قطعه راه دارند، از قبیل انواع ترک ها، شکاف ها و تاخوردگی ها در قطعات با هر شکل و اندازه استفاده می شود.

به طور کلی با استفاده از این روش عیوبی را می توان شناسایی نمود که مانند لوله های موئین عمل کرده و در اثر جاذبه موئینگی بتوانند مایع نافذ را جذب و در خود نگه دارند. تست مایع نافذ بدون هیچ محدودیتی برای بازرسی تمام مواد از قبیل فلزات آهنی و غیر آهنی، مواد سرامیکی، پلیمری و کامپوزیتی به کار می رود.

تست مایع نافذ اساسا یکی از قدیمی ترین روش هاست و به این صورت عمل می شده که قطعه مورد بررسی را در روغن مایع سبک با دمای حدود 150 سانتی گراد برای مدت معینی (حدود 10 تا 30 دقیقه) به منظور نفوذ کامل روغن در شکاف های آن غوطه ور می کردند. پس از گذشت این مرحله قطعه را از روغن خارج ساخته و روغنی را که بر روی سطح باقی مانده بود برطرف و آن را خوب خشک می کردند. سپس سطح قطعه را با لایه نازکی از گچ می پوشاندند. این پوشش گچ پس از خشک شدن روغنی را که در ترک های قطعه نفوذ کرده بود جذب و مرطوب می شد و به این ترتیب محل ترک ها مشخص می گردید.

 

با گذشت زمان دست یابی به مایعات نافذ جدید، یعنی مواد شیمیایی با قابلیت نفوذ بیشتر همراه با مواد رنگی (معمولا با رنگ قرمز تند) و یا موادی با خاصیت شب نمایی (فلورسنتی) منجر به نمایان شدن بهتر موقعیت عیب و آسانتر و سریع تر شدن فرآیند آزمایش گردید. به این جهت مایعات نافذ را معمولا به دو دسته تقسیم می کنند:

1- مایعاتی که تحت تاثیر نور سفید توانایی ایجاد کنتراست تیزی را دارند.

2- مایعاتی که تحت تاثیر نور ماوراء بنفش در محل تاریک خاصیت شب نمایی داشته و به رنگ سبز متوسط تا سبز مایل به زرد نمایان می شوند.

 
 

فرآیند تست مایع نافذ در چند مرحله به طور پیوسته انجام می گیرد:

مرحله اول پاکسازی سطح قطعه:

در مرحله اول ابتدا سطح قطعه باید کاملا تمیز شود، به گونه ای که عاری از هر نوع آلودگی های سطحی، مانند روغن، چربی، رنگ و دیگر پوشش های پلیمری، بوده و پوسته های زنگ زده باشد. از آنجا که این آلودگی ها می توانند موانعی را برای نفوذ مایع نافذ به داخل عیب باشند، دقت این آزمایش به تمیزی سطح قطعه مورد بررسی بستگی دارد.

تمیز کردن قطعه می تواند از طریق مکانیکی یا شستشو با استفاده از ماده ی شیمیایی یا هر دو با هم باشد، به طوری که مایع نافذ بتوانند به راحتی به داخل عیب نفوذ کند یا در صورت کوچک بودن قطعات ریختن آن ها در یک سبد و غوطه ور کردن سبد در یک مایع حلال. در انتخاب روش پاکسازی سطح قطعه باید دقت کافی به عمل آید که در حین فرآیند تمیز کردن به ویژه در روش مکانیکی به هر علتی راه نفوذ مایع به داخل ترک بسته نشود.

مرحله دوم پوشش دهی سطح قطعه با مایع نافذ و یا غوطه ور کردن قطعه در مایع نافذ

در این مرحله معمولا سطح قطعه را با استفاده از پیستوله، قلم مو، اسپری و در مواردی غوطه وری و یا از طریق الکترواستاتیکی با مایع نافذ می پوشانند. در هر صورت مایع نافذ باید به صورت لایه ی نازکی تمامی سطح قطعه را به طور کامل بپوشاند. زمان لازم برای نفوذ باید به صورت لایه ی نازکی تمامی سطح قطعه را به طور کامل بپوشاند. زمان لازم برای نفوذ به نوع مایع، درجه حرارت، جنس قطعه، نوع و اندازه عیب موجود در قطعه بستگی دارد. معمولا این زمان بین 5 تا 30 دقیقه به طول می انجامد. زمان نفوذ با ازدیاد دما کاهش می یابد، زیرا که میزان نفوذپذیری افزایش می یابد و از طرفی گرم کردن قطعه سبب بازتر شدن ترک و راحت تر انجام گرفتن فرآیند نفوذ مایع به داخل آن می شود.

در مواردی که مایع نافذ را به منظور افزایش نفوذپذیری گرم می کنند باید دقت لازم انجام گیرد، که دمای مایع به نقطه اشتعال آن نرسد. از این جهت است که عرضه کنندگان مایعات نافذ باید محدوده دمای کاربرد و یا دمای اشتعال تولیدات خود را با دیگر مشخصات آن ها ارائه دهند.

جدول زیر مدت زمان نفوذ را برای محدوده هایی از درجه حرارت نشان می دهد. البته این مدت زمان معمولا توسط تولید کنندگان مایعات نافذ مشخص می شود. در دماهای بالاتر از 50 و پایین تر از 5 درجه سانتی گراد باید توجه خاص به توصیه های تولید کنندگان مایعات نافذ مبذول گردد.

جنس قطعه نوع عیب مدت زمان نفوذ (به دقیقه)

در 15 تا 50

در جه سانتی گراد

در 5 تا 15

درجه سانتی گراد

تمام فلزات

ترک های ناشی از عملیات حرارتی

ترک های ناشی از سنباده زنی

ترک های ناشی از خستگی

3 تا 5

7 تا 10

7 تا 10

10 تا 15

15 تا 20

15 تا 20

مواد مصنوعی و سرامیکی ترک ها و تخلخل 3 تا 5 10 تا 15
قطعات چدنی

ترک های ناشی از انقباض سطح

متخلخل جدایش ذرات ماده

3 تا 5

3 تا 5

3 تا 10

10 تا 15

10 تا 15

10 تا 20

قطعات فورج شده و قطعات نورد شده ترک ها و دو لایه ای شیار و شکاف

7 تا 20

7 تا 20

15 تا 40

15 تا 40

جوش آلومینیم، جوش فولاد ترک ها و حفره ها

3 تا 5

7 تا 20

10 تا 15

15 تا 20

مرحله سوم برطرف کردن مایع نافذ باقیمانده از روی سطح قطعه

پس از گذشت مدت زمان نفوذ باید سطح قطعه با آب و یا حلال های مناسب دیگر شستشو و با جریان هوای گرم خشک شود. شستشو با محلول هایی که به این منظور به کار می رود باید با دقت زیاد انجام گیرد و زمان شستشو نباید زیادتر از حد لازم به طول انجامد، زیرا که در صورتی که مدت زمان شستشو بیش از حد طولانی شود ممکن است باعث خروج مایع نافذ از شکاف یا ترک شود. موقعی که از مایع نافذ همراه با ماده فلورسنت استفاده می شود پس از گذشت مدت زمان لازم برای نفوذ باید مایع نافذ روی سطح قطعه را با پاشش آب بر روی آن و یا با دستمال کاملا تمیز به طور کامل و مطمئن بر طرف کنند.

آزمون مایع نافذ

مرحله چهارم پوشش دهی سطح قطعه با ماده ظاهر کننده

پس از شستشو و خشک کردن سطح قطعه، آن را با لایه نازکی از ماده مناسبی به نام ماده ظاهر ساز پوشش می دهند. این ماده باید بتواند مایع نافذ را که در ترک های قطعه نفوذ کرده به خود جذب کند. این ماده می تواند به صورت خشک و یا تر باشد. فرآیند پوشش دهی سطح قطعه با ماده ظاهر ساز می تواند به صورت های مختلفی از قبیل پاشش، غوطه وری و الکترواستاتیکی صورت گیرد.

ماده ی ظاهر ساز پس از خشک شدن، مایع نافذ درون ترک و یا هر نوع ناپیوستگی دیگر را به خود جذب و با تغییر رنگی که در محلی از پوشش سطح در مقایسه با دیگر نقاط آن رخ می دهد، محل عیب مشخص می شود.

ضخامت ماده ظاهر ساز باید تا آنجا که ممکن است نازک انتخاب شود، زیرا که در مورد عیب های بسیار ریز مایع نافذ به اندازه ای نیست که بتواند از لایه ی ضخیم ظاهر ساز عبور کرده و به سطح آن برسد و منجر به تغییر رنگ در محل ها و پدیدار شدن آن عیوب شود.

مرحله پنجم – مشاهده و بازرسی سطح قطعه

پس از گذشت زمان لازم برای جذب مایع نافذ به وسیله ی ماده ی ظاهر ساز سطح قطعه مورد بازرسی قرار می گیرد. موقعی که از مایع رنگی استفاده می شود بازرسی باید با استفاده از نور مرئی روزانه یا نور مصنوعی کافی (با شدت حداقل 500 میکرو وات بر سانتی متر یا لوکس) انجام گیرد. در مواردی که از مایع نافذ با ماده فلورسنت دار (با خاصیت شب نمایی) استفاده می شود بازرسی و مشاهده قطعه در زیر نور ماوراء بنفش (در زبان انگلیسی معروف به نور سیاه) انجام می گیرد. به این ترتیب دقت آزمایش برای شناسایی ترک های ریزتر افزایش می یابد.

آزمون مایع نافذ

اما نور ماوراء بنفش مورد استفاده در بررسی غیر مخرب باید دارای شدت کافی (حداقل 800 میکرو وات بر سانتی متر مربع) و طول موج آن در حدود 365 نانومتر باشد. به دلایل ایمنی از نگاه کردن مستقیم و بدون عینک محافظ به نور ماوراء بنفش باید پرهیز کرد. برای تولید نور ماوراء بنفش از لامپ های ویژه ای که دارای شدت نور بالایی هستند استفاده می شود. شیشه لامپ از نوع شیشه کوارتزی می باشد، زیرا که از شیشه های معمولی پنجره یا شیشه های لامپ های معمولی برای نور مرئی فقط مقدار کمی از پرتو ماوراء بنفش می تواند عبور کند. لامپ های پرتو ماوراء بنفش از نوع لامپ های تخلیه گاز با فشار بالا به صورت لامپ های حاوی بخار جیوه با فشار بالا، لامپ های با گاز زنون یا لامپ های هالوژنی بخار جیوه فشار بالا مناسب ترند. این نوع لامپ ها دارای یک مخزن تخلیه گاز از جنس شیشه کوارتزی می باشند. در لامپ های بخار جیوه ای فشار بالا گاز آرگون و یک مقدار معینی جیوه نیز وجود دارد. موقعی که لامپ روشن می شود در آرگون تخلیه انجام می گیرد و گاز برای نوردهی تحریک و همزمان گاز گرم می شود. به این صورت قطره های جیوه موجود بخار می شود و فشار بخار در چند دقیقه به بیشترین مقدار خود می رسد و متناسب با آن شدت نور افزایش می یابد. به همین جهت برای این که شدت نور این نوع لامپ ها به توان کامل خود برسند، باید بعد از روشن شدن حداقل 3 تا 10 دقیقه منتظر ماند و سپس بازرسی را شروع کرد. هم چنین قابل توجه است که روشن کردن مجدد این لامپ ها نیاز به خنک شدن دارند. لامپ های جیوه ای ماوراء بنفش همانند دیگر لامپ ها دارای طول عمر معینی می باشند. طول عمر آن ها به عواملی مانند مدت زمان کارکرد، نوسانات شدت در ارتباط با تغییرات ولتاژ، خسارات مکانیکی و تاثیر محیط و آلودگی فیلتر بستگی دارد. از آنجا که ممکن است شدت پرتو این لامپ ها بعد از مدتی تا آن حد کاهش یابد که نور کافی برای شناسایی عیب را ایجاد نکنند، لازم است هر چند گاهی شدت پرتو افشانی لامپ های ماوراء بنفش کنترل شود. روش های کنترل شدت نور این نوع لامپ ها در استاندارد ها داده شده است. توصیه شده است که کنترل ها در فواصل زمانی منظم لازم انجام گیرد.

پس از دقت لازم در هر یک از مراحل فرآیند آزمایش است که می توان به نتیجه ی بررسی قابل قبولی در مورد کیفیت قطعه دست یافت. البته برای کنترل نتایج استفاده از نمونه های استاندارد مبنا از جنس خود قطعات مورد بررسی، که دارای عیوب مصنوعی می باشند، توصیه شده است.

 
 

از عوامل دیگری که برای موفقیت آمیز بودن تست مایع نافذ لازم است مورد توجه قرار گیرد؛ برخورداری مایع از ویژگی های زیر است:

1- قابلیت نفوذ بالا به اندازه ای که بتواند به راحتی به درون ترک یا شکاف های بسیار ریز سطحی نفوذ کند

2- درجه تر کنندگی بالا، به طوری که بتواند لایه ای پیوسته بر روی سطح قطعه ایجاد کرده و در مدت زمان کوتاهی به درون عیب کشیده شود

3- قابلیت روان شدن خوب یا ویسکوزیته بسیار پایین، به طوری که قابلیت جاری شدن به داخل ترک و هم چنین خارج شدن از آن به راحتی داشته باشد

4- به راحتی بتواند از روی سطح قطعه برطرف شود

5- مایع نافذ ماده ای واکنش زا با قطعه نباشد که خود باعث معیوب شدن قطعه شود

6- برای پوست و مجاری تنفسی شخص آزمایش کننده مضر نباشد و در صورتی که بی تاثیر نیست باید توصیه های شرکت های سازنده این مواد طبق دستورالعمل های ارائه شده به دقت رعایت شود

  آزمون مایع نافذ

7- بد بو نباشد که منجر به عجله و بی دقتی شخص آزمایش کننده شود

8- تا حد امکان ارزان قیمت باشد.

 
 

1- خاصیت جذب کنندگی خوبی داشته باشد

2- به راحتی بتوان سطح قطعه را با آن پوشانید

3- شامل مواد شیمیایی واکنش زا با قطعه نباشد که خود سبب معیوب شدن قطعه شود

4- به راحتی پس از آزمایش قابل برطرف شدن از روی سطح قطعه باشد

5- شامل موادی نباشد که برای سلامتی شخص آزمایش کننده مضر باشد

6- بد بو نباشد

7- توسط مایع نافذ در مدخل ترک یا ناپیوستگی به راحتی قابل خیس شدن باشد.

 

 

تست مایع نافذ به دلیل سادگی و عدم محدودیت ان از لحاظ جنس قطعه کاربرد گسترده ای دارد. این روش به عنوان کنترل کیفیت محصولات روش های مختلف تولید در حین فرآیند تولید و پس از آن توسط تولید کنندگان و در تعمیر و نگهداری، سرویس های منظم و برای جستجوی ترک های خستگی و غیره و هم چنین بازرسی ها از لحاظ حفظ نکات ایمنی توسط مصرف کنندگان به کار می رود. نمونه قطعاتی که با استفاده از این روش کنترل و بازرسی می شوند عبارتند از دیسک ها، پره های توربین ها، چرخ های هواپیما، بسیاری از قطعات حساس خودروها و لوکوموتیوهای قطار، مثل پیستون ها و سرسیلندرها قبل از مونتاژ و در تعمیر و نگهداری و سرویس های منظم.

 
سامانه هوشمند ژورنال مقالات