آشنایی با روش‌های مختلف تست غیرمخرب: تست مایعات نافذ (PT)

در صنایع مختلف، ایمنی و عملکرد قطعات و تجهیزات از اهمیت بالایی برخوردار است. هرگونه نقص یا ترک در قطعات و تجهیزات می‌تواند منجر به بروز خطرات جبران‌ناپذیری شود که هم از نظر اقتصادی و هم از نظر ایمنی زیان‌بار هستند. برای اطمینان از سلامت و کارایی قطعات، روش‌های متعددی برای شناسایی نقص‌ها و عیوب طراحی شده‌اند. تست مایعات نافذ برای شناسایی ترک‌ها و عیوب سطحی استفاده می‌شود. این روش که به عنوان یک تست سریع و کم‌هزینه شناخته می‌شود، در بسیاری از صنایع از جمله صنایع نفت و گاز، هوافضا، خودروسازی و پتروشیمی به کار می‌رود.

تست PT یکی از روش‌های مهم تست‌های غیر مخرب (NDT) است که برای آشکارسازی ناپیوستگی‌ها، ترک‌ها و نقص‌های سطحی در انواع قطعات صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرد. این روش به ویژه برای شناسایی ترک‌ها و نواقص سطحی در قطعاتی کاربرد دارد که از جنس فلز، پلاستیک، سرامیک یا مواد غیرفلزی دیگر هستند. در این مقاله به بررسی جامع و کامل “تست مایعات نافذ (Penetrant Testing – PT)” و نقش آن در صنایع مختلف خواهیم پرداخت.

تاریخچه تست مایعات نافذ

تست مایعات نافذ سابقه‌ای طولانی دارد و اولین کاربردهای آن به اوایل قرن بیستم به ویژه در صنایع نظامی و هوافضا بازمی‌گردد. در آن زمان، آزمایشگاه‌های کوچک صنعتی و کارخانه‌ها از روغن‌های رنگی برای تشخیص ترک‌ها و عیوب سطحی استفاده می‌کردند. با گذشت زمان و پیشرفت تکنولوژی، این روش بهبود یافت و مایعات خاصی با خواص نفوذپذیری بالا توسعه داده شدند. در دهه‌های بعد، با توسعه مواد شیمیایی فلورسنت، این تکنیک قابلیت کاربرد وسیع‌تری پیدا کرد و به سرعت به یکی از استانداردهای صنعتی برای شناسایی عیوب سطحی تبدیل شد.

تعریف و اهمیت تست مایعات نافذ (PT)

تست مایعات نافذ (PT) روشی برای شناسایی ترک‌ها و عیوب سطحی است که شامل اعمال یک مایع نافذ بر روی سطح قطعه، پاک کردن مایع اضافی و استفاده از یک توسعه‌دهنده یا آشکار ساز  (Developer) برای مشاهده عیوب می‌شود. این روش به دلیل قابلیت بالای آن در تشخیص عیوب ریز، به ویژه برای بررسی ترک‌ها و حفره‌های سطحی، جایگاه ویژه‌ای در فرآیند کنترل کیفیت قطعات صنعتی یافته است.

مراحل انجام تست مایعات نافذ (PT)

اجرای موفقیت‌آمیز تست مایعات نافذ مستلزم انجام مراحل دقیقی است که هر کدام باید با دقت کامل انجام شوند تا نتیجه تست دقیق و قابل اعتماد باشد. مراحل اصلی این تست به شرح زیر هستند:

1. تمیز کردن سطح قطعه (Pre-Cleaning)

این مرحله اولین و یکی از مهم‌ترین مراحل تست PT است. سطح قطعه باید از هرگونه آلودگی مانند روغن، چربی، گرد و غبار و زنگ‌زدگی پاکسازی شود. در صورت عدم تمیز بودن سطح، مایع نافذ قادر به نفوذ به ترک‌ها و عیوب سطحی نخواهد بود و نتایج به دست آمده دقت کافی نخواهند داشت.

2. اعمال مایع نافذ (Penetrant Application)

پس از تمیز شدن سطح، مایع نافذ که معمولاً یک ماده رنگی یا فلورسنت است، روی سطح اعمال می‌شود. این مایع درون ترک‌ها و نواقص سطحی نفوذ می‌کند و به کمک خاصیت شیمیایی خود به عمق ترک‌ها می‌رود. این مرحله نیازمند گذراندن مدت زمان کافی برای نفوذ کامل مایع به داخل ترک‌ها و عیوب است که به آن زمان خیس‌خوردگی گفته می‌شود.

3. حذف مایع نافذ اضافی (Excess Penetrant Removal)

در این مرحله، مایع نافذ اضافی از سطح قطعه پاک می‌شود. این کار معمولاً با استفاده از آب، حلال یا دستمال‌های خاص انجام می‌شود. توجه ویژه به پاکسازی کامل مایع اضافی از سطح، اهمیت دارد زیرا باقی ماندن مایع اضافی می‌تواند باعث بروز نتایج نادرست شود.

4. اعمال آشکار ساز (Developer Application)

بعد از پاکسازی سطح، ماده اشکارساز یا دولوپر بر روی سطح قطعه اعمال می‌شود. آشکارساز به بیرون کشیدن مایع نافذ از داخل ترک‌ها کمک می‌کند و عیوب را به شکل واضح‌تر بر سطح قطعه نمایان می‌سازد. آشکارسازها می‌توانند به صورت پودری، مایع یا اسپری باشند.

5. بازرسی و ارزیابی نتایج (Inspection)

در این مرحله، سطح قطعه برای شناسایی عیوب و ترک‌های احتمالی بررسی می‌شود. اگر نقصی وجود داشته باشد، مایع نافذ از ترک‌ها بیرون می‌آید و به صورت واضح بر روی سطح مشخص می‌شود. از نور مرئی یا نور فرابنفش برای مشاهده بهتر ترک‌ها و عیوب استفاده می‌شود.

6. تمیز کردن نهایی (Post-Cleaning)

پس از اتمام بازرسی، لازم است که قطعه از هرگونه مواد شیمیایی پاک شود تا آلودگی‌های احتمالی برطرف گردد. این مرحله تضمین می‌کند که قطعه برای استفاده مجدد آماده باشد و به مشکلات زیست محیطی نیز پرداخته شود.

 

مقالات پیشنهادی:

• آموزش عیب یابی به روش اولتراسونیک + فرمول ها
• اهمیت استراتژی نگهداری پیشگیرانه در صنایع بزرگ
• آشنایی با جریان گردابی ادی کارنت (ET) در تست‌های غیر مخرب

انواع مایعات نافذ در تست PT

مایعات نافذ مورد استفاده در تست PT به دو نوع اصلی تقسیم می‌شوند که هر یک از آنها در شرایط خاصی کاربرد دارند:

1. مایعات نافذ رنگی: این مایعات رنگی هستند و در نور مرئی قابل مشاهده‌اند. این نوع مایعات برای محیط‌هایی که نور فرابنفش در دسترس نیست مناسب است.
2. مایعات نافذ فلورسنت: این مایعات تحت نور فرابنفش به وضوح نمایان می‌شوند. مایعات فلورسنت دقت بالاتری در تشخیص ترک‌ها و نواقص دارند و برای محیط‌های صنعتی که به دقت بیشتری نیاز دارند، مناسب‌تر هستند.

مزایای تست مایعات نافذ (PT)

استفاده از تست PT دارای مزایای فراوانی است که آن را به یکی از محبوب‌ترین روش‌های تست غیر مخرب در صنایع مختلف تبدیل کرده است:

• هزینه کم و اقتصادی: یکی از مزایای بزرگ این روش، هزینه پایین آن است که در بسیاری از پروژه‌های صنعتی با بودجه محدود نیز می‌توان از آن بهره برد.
• سادگی و سرعت بالا: این تست نیازی به تجهیزات پیچیده ندارد و به سادگی و با سرعت بالا قابل انجام است. این ویژگی باعث می‌شود که تست PT در صنایع با نیاز به بازرسی سریع محبوب باشد.
• دقت و حساسیت بالا: تست PT می‌تواند ترک‌ها و عیوب سطحی بسیار ریز را که با چشم غیر مسلح قابل مشاهده نیستند، شناسایی کند.
• قابلیت استفاده بر روی مواد مختلف: این روش برای مواد فلزی و غیرفلزی از جمله پلاستیک‌ها، سرامیک‌ها و فلزات قابل استفاده است.

محدودیت‌ها و معایب تست مایعات نافذ (PT)

با وجود مزایای بسیار، تست PT دارای محدودیت‌ها و معایبی نیز هست که باید مورد توجه قرار گیرد:

• محدودیت در تشخیص عیوب داخلی:  این تست فقط برای تشخیص عیوب سطحی مناسب است و نمی‌تواند عیوب داخلی را شناسایی کند.
• نیاز به تمیزی سطح:  این روش نیازمند تمیز بودن کامل سطح قطعه است و هرگونه آلودگی می‌تواند نتیجه تست را تحت تاثیر قرار دهد.
• اثرات زیست‌محیطی:  مایعات نافذ مورد استفاده ممکن است برای محیط زیست خطرناک باشند و نیاز به مدیریت صحیح دفع مواد دارند.

انواع روش‌های آشکارسازی در تست PT

بسته به نیاز و شرایط قطعه، از انواع مختلف توسعه‌دهنده‌ها استفاده می‌شود:

1. پودر خشک: این نوع آشکارساز در محیط‌های خشک و بدون رطوبت استفاده می‌شود و برای فلزات با سطح صاف مناسب است.
2. آشکارساز آبی: دولوپر یا آشکارساز آبی به صورت مایع بوده و در محیط‌های مرطوب و برای قطعات بزرگ مناسب هستند.
3. اشکارسازهای حلالی: این نوع دولوپر به طور معمول برای سطوح پیچیده و زمانی که دقت بیشتری نیاز است، استفاده می‌شود.

کاربردهای تست PT در صنایع مختلف

تست مایعات نافذ کاربرد وسیعی در صنایع مختلف دارد که از جمله آنها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• صنایع هوافضا: برای بررسی قطعات حساس مانند توربین‌ها، پره‌های موتور و اجزای بال‌ها به منظور شناسایی ترک‌ها و نواقص سطحی.
• صنایع خودروسازی: در این صنعت، تست PT برای بررسی ترک‌های سطحی در سیلندرها، اجزای موتور و سیستم‌های ترمز استفاده می‌شود.
• صنایع نفت و گاز: در صنایع نفت و گاز، این تست برای ارزیابی کیفیت لوله‌ها، مخازن ذخیره و اجزای تحت فشار کاربرد دارد.
• صنایع تولید انرژی و پتروشیمی: در این صنایع، از تست PT برای شناسایی ترک‌ها و عیوب سطحی در تجهیزات کلیدی مانند بویلرها، مخازن تحت فشار و اجزای سیستم‌های پمپ و کمپرسور استفاده می‌شود.

استاندارهای تست مایعات نافذ PT

آزمون مایعات نافذ (PT) دارای استانداردهای مشخصی است که توسط سازمان‌های بین‌المللی و ملی مختلف تدوین شده‌اند تا اطمینان حاصل شود که این تست به طور دقیق و ایمن اجرا شود. این استانداردها دستورالعمل‌هایی برای آماده‌سازی، اجرا و ارزیابی نتایج تست مایعات نافذ ارائه می‌دهند. مهم‌ترین استانداردهای آزمون مایعات نافذ عبارتند از:

ASTM E165/E165M

• استاندارد ASTM E165 یکی از معتبرترین استانداردها برای تست مایعات نافذ است که توسط انجمن مواد و آزمون‌های آمریکا (ASTM) تدوین شده است.
• این استاندارد شامل دستورالعمل‌هایی برای انجام تست PT و استفاده از مایعات نافذ با خواص مختلف است.

ISO 3452

• استاندارد ISO 3452  توسط سازمان بین‌المللی استانداردسازی (ISO) تدوین شده و از استانداردهای جامع در زمینه تست مایعات نافذ محسوب می‌شود.
• این استاندارد به پنج بخش تقسیم شده است و شامل مواردی مانند الزامات عمومی، ارزیابی ویژگی‌های مایعات نافذ و دستورالعمل‌های اجرایی آزمون است.

ASME Section V, Article 6

• استاندارد ASME Section V, Article 6 مربوط به کد انجمن مهندسان مکانیک آمریکا (ASME) است و به روش‌های تست‌های غیرمخرب، از جمله آزمون مایعات نافذ، اختصاص دارد.
• این استاندارد در صنایع نفت و گاز و انرژی بسیار رایج است و الزامات خاصی برای تست PT قطعات تحت فشار ارائه می‌دهد.

EN 571-1

• استاندارد EN 571-1 که توسط کمیته استانداردسازی اروپا (CEN) تدوین شده، برای آزمون مایعات نافذ در اروپا استفاده می‌شود.
• این استاندارد شامل جزئیات دقیق مربوط به مواد نافذ، توسعه‌دهنده‌ها و روش‌های اجرایی تست PT است.

MIL-STD-6866

• استاندارد MIL-STD-6866 مربوط به استانداردهای نظامی آمریکا است که برای اجرای تست مایعات نافذ در تجهیزات و قطعات نظامی تنظیم شده است.
• این استاندارد به کیفیت و دقت بالای تست مایعات نافذ تاکید دارد و در صنایع دفاعی و هوافضا کاربرد دارد.

SAE AMS 2644

• استاندارد SAE AMS 2644 توسط انجمن مهندسان خودرو (SAE) تدوین شده و استانداردی برای مواد مصرفی در تست مایعات نافذ، از جمله مایعات نافذ فلورسنت و رنگی است.
• این استاندارد در صنایع خودروسازی، هوافضا و صنایع مرتبط مورد استفاده قرار می‌گیرد.

 

تکنیک‌های پیشرفته در تست‌های غیرمخرب

علاوه بر تست مایعات نافذ، روش‌های پیشرفته‌تری نیز در میان تجهیزات تست‌های غیرمخرب وجود دارند. آلتراسونیک فیز آرِی (Phased Array Ultrasonic Testing – PAUT) یکی از تکنیک‌های پیشرفته است که برای شناسایی عیوب داخلی و ساختاری در مواد مختلف کاربرد دارد. این روش به کمک امواج فراصوتی، امکان شناسایی دقیق‌تری از ساختارهای داخلی را فراهم می‌کند و برای قطعات پیچیده‌تر و بحرانی در صنعت مناسب است.

نتیجه‌گیری

تست مایعات نافذ (PT) به دلیل سادگی، کارایی بالا و هزینه پایین، همچنان یکی از محبوب‌ترین روش‌های تست غیر مخرب در صنعت است. این روش به عنوان یک ابزار مهم در فرآیند کنترل کیفیت و بازرسی فنی برای تضمین ایمنی و کارایی تجهیزات و قطعات، جایگاه ویژه‌ای یافته است. با وجود محدودیت‌هایی مانند عدم قابلیت شناسایی عیوب داخلی، این روش همچنان برای صنایع مختلف به ویژه در شناسایی عیوب سطحی بسیار مناسب و پرکاربرد است.

مقالات پیشنهادی:

• تست ذرات مغناطیسی چیست و نقش آن در صنعت
• نقش ضخامت سنجی آلتراسونیک در بازرسی خوردگی دیگهای بخار
• نقش ضخامت سنج اولتراسونیک در بازرسی فنی صنعت نفت و گاز