آزمایش تخصصی جوش

آزمایش تخصصی جوش با استحکام ساختمان رابطه مستقیم دارد، به طوری که با انجام آزمایش جوش در سازه های فلزی ، می توان اطمینان حاصل نمود که سازه در عمل همان مقاومتی را از خود نشان می دهد که در تئوری محاسبه شده است. برای سنجش اتصال سازه فلزی ، از آزمایش های مختلفی بر حسب سطح دقت مورد نیاز استفاده می شود. به طوری که رایج ترین آزمایش تخصصی جوش شامل آزمایش جریان چرخشی (ET) ، آزمایش آرایه فازی (PA) ، آزمایش زمان پراش (TOFD) و آزمایش انتشار آکوستیک (AET) می باشد که در ادامه هریک تشریح می گردد.

هزینه آزمایش تخصصی جوش

هزینه آزمایش تخصصی جوش بر حسب نوع تست متغیر است. به طوری که در هریک از روش های آزمایش جوش به تجهیزات و دستگاه های مختلفی نیاز است که قیمت و دقت این تجهیزات بر روی نتیجه نهایی آزمایش جوش موثر است. نوع و محل جوش و تواتر آزمایش نیز از دیگر پارامتر های موثر بر قیمت آزمایش جوش است.

آزمایش تخصصی جوش جریان چرخشی (ET)

یکی از آزمایش های تخصصی جوش ، آزمایش جریان چرخشی ، گردابی و یا الکترومغناطیسی است که جهت تشخیص نقص در مواد رسانا مورد استفاده قرار می گیرد. در آزمایش جوش ET هنگامی که یک جریان متناوب به یک رسانا اعمال می شود، میدان مغناطیسی در داخل و اطراف آن ایجاد می گردد. به طوری که وجود هر گونه اختلال و تغییر در هدایت الکتریکی یا نفوذپذیری مغناطیسی نمونه آزمایش تخصصی جوش موجب تغییر در جریان چرخشی می گردد. در نهایت تغییر جریان چرخشی در آزمایش جوش گردابی موجب تغییر متناظر در فاز و دامنه جریان اندازه گیری شده می شود.

در آزمایش جوش ET جریان متناوب با محدوده فرکانس ۱ کیلوهرتز تا ۲ مگاهرتز از داخل یک پروب عبور می کند. از طرفی استفاده از آزمایش جریان چرخشی جوش به سبب این که وجود لایه های نازک رنگ ، روغن و چربی بر روی سطح قطعه در نتایج چندان موثر نیست، رو به افزایش است. همچنین در این نوع از آزمایش تخصصی جوش چگالی جریان گردابی به صورت نمایی از سطح نمونه به طرف داخل کاهش می یابد که نرخ این کاهش ، وابسته به فرکانس آزمایش ، هدایت الکتریکی و نفوذپذیری مغناطیس قطعه مورد آزمایش است.

کاربرد آزمایش تخصصی جوش ET

آزمایش جریان چرخشی برای شناسایی عیوب سطحی در بازرسی غیر مخرب جوش ، تولیدات نیمه تمام مانند لوله ها، انواع پروفیل ها، میله ها و ارزیابی خوردگی سازه ها و سطوح ، به کار می رود. البته آزمایش تخصصی جوش جریان گردابی علاوه بر شناسایی عیوب ، جهت اندازه گیری ابعاد قطعات ، تعیین ضخامت لایه پوشش ، ارزیابی سختی قطعات فولادی و ... کاربرد دارد.

پروب آزمایش تخصصی جوش ET

پروب های آزمایش تخصصی جوش ET معمولا شامل یک یا چند مجموعه سیم پیچ می باشند. شکل سیم پیچ ها، سطح مقطع و پیکربندی آن ها پارامترهایی هستند که برای تولید یک پروب مناسب لازم است مورد توجه قرار گیرند. سیم پیچ به وسیله یک جریان متناوب با فرکانس و دامنه معلوم تغذیه می شود و یک میدان مغناطیسی متغیر را تولید می کند.

مزایا آزمایش تخصصی جوش ET

• آزمایش جوش ET به ماده ای که بین پروب و سطح قطعه قرار می گیرد تا اتصال را فراهم کند (کوپلنت)، نیاز ندارد. لذا آزمایش جریان گردابی جوش بسیار تکرار پذیر است.
• سرعت انجام آزمایش جوش ET بسیار بالا بوده و نتایج به صورت لحظه ای حاصل می گردند.
• آزمایش جوش گردابی به تمامی عیوب معمول در جوش حساس می باشد. لذا آزمایش تخصصی جوش جریان گردابی جوش جهت آنالیز ابعادی بسیار دقیق عمل می کند.

معایب آزمایش جوش ET

انجام آزمایش جوش ET نیازمند درک کافی در مورد جریان های مغناطیسی می باشد.

• آزمایش جوش گردابی به تغییرات سطحی بسیار حساس است.
• آزمایش تخصصی جوش ET تنها برای مواد رسانا قابل استفاده است.
• عمق نفوذ آزمایش جریان چرخشی محدود است.
• عرض ترک و جهت گیری جریان گردابی و ناپیوستگی خطی ترک ، بر روی قدرت آشکارسازی آزمایش جوش ET موثر است.

آزمایش تخصصی جوش آرایه فازی (PA)

یکی از جدیدترین آزمایش های غیر مخرب جوش ، آزمایش آرایه فازی (Phassed Array Ultrasonic) می باشد. در آزمایش آرایه فازی جوش (PA) مشابه تست التراسونیک ، از امواج فراصوتی جهت تشخیص و بررسی عیوب استفاده می شود. با این تفاوت که در این روش پراب های چند المانه جایگزین پراب های تک المانه گردیده و استفاده از اسکن الکترونیکی جایگزین اسکن مکانیکی شده است. به طوری که این جایگزینی موجب کاهش زمان بازرسی در آزمایش تخصصی جوش آرایه فازی (PA) می گردد.

به عبارتی آزمایش جوش آرایه فازی التراسونیک از پروب های چند المانه که به صورت جداگانه تحت کنترل کامپیوتر عمل می کنند، بهره می گیرد که با برانگیخته کردن هر المان به صورت کنترل شده می توان یک پرتو متمرکز فراصوت را تولید کرد. همچنین در این نوع از آزمایش تخصصی جوش ، توانایی پرتو صوتی Phase Array برای هدایت شدن ، اسکن کردن ، پیچ خوردن و متمرکز شدن به صورت الکترونیکی می باشد.

مشابه همه سیستم های آزمایش جوش التراسونیک ، در سیستم التراسونیک آرایه فازی نیز نیاز به کالیبره کردن پرتوهای امواج التراسونیک وجود دارد. همچنین سیستم های آرایه فازی قادرند انواع متنوعی از پرتوهای فراصوتی تولید کنند، به طوری که می توان صرفا با یک ایجاد کننده آرایه فازی انواع مودهای انتشار صوت در زوایای مختلف و فواصل کانونی متنوع را تولید نمود.

کاربرد آزمایش تخصصی جوش آرایه فازی (PA)

آزمایش جوش آرایه فازی التراسونیک ، یک روش پیشرفته آزمایش التراسونیک می باشد که دارای کاربردهایی در زمینه تصویربرداری پزشکی و تست غیر مخرب جوش است. از رایج ترین کاربردهای آزمایش تخصصی جوش آرایه فازی (PA) می توان به بررسی لوله ها، بررسی مواد کامپوزیت ، بررسی جوش و بررسی قطعات پیچیده مانند راکتور توربین اشاره کرد.

پروب آزمایش جوش آرایه فازی (PA)

در آزمایش تخصصی جوش آرایه فازی (PA) پروب های المنت منفرد که به صورت فنی به عنوان پروب های یکپارچه شناخته می شوند، یک پرتو را در مسیر ثابت منتشر می کنند. جهت انجام آزمایش آرایه فازی جوش (PA) برای حجم زیادی از مواد، یک پروب معمولی در حالت کلی باید به صورت فیزیکی چرخانده شود یا برای عبور اشعه از میان منطقه مورد نظر، حرکت داده شود. البته پرتو ، قابل کنترل است، زیرا پروب آرایه فازی از المنت های کوچک چندگانه تشکیل شده است. به طوری که هرکدام از این پروب ها می توانند به طور مجزا در یک زمان گیری محاسبه شده کامپیوتری ، پالس ایجاد کنند.

مزایا آزمایش جوش آرایه فازی (PA)

• امکان اسکن از زوایای متعدد
• تفسیر ساده
• قابلیت ذخیره سازی داده
• قابلیت تکرارپذیری
• عدم محدودیت در فشار ، دما و تشعشع محیط آزمایش جوش

آزمایش تخصصی جوش زمان پراش (TOFD)

آزمایش جوش پراش (Time Of Flight Diffraction Ultrasonics) در اصل برای اندازه گیری نقص های جوشکاری که با دیگر روش های التراسونیک شناسایی نشده اند، استفاده می شود. آزمایش جوش زمان پراش (TOFD) اولین بار در آلمان مورد استفاده قرار گرفته شد. از طرفی سادگی اسکن این نوع از آزمایش تخصصی جوش ، کاربرد آن در بسیاری از اجزای مختلف را از جمله هندسه های پیچیده مانند نازل ها و گره ها، ممکن می سازد.

در آزمایش جوش زمان پراش (TOFD) پراب ها در هر طرف جوش قرار می گیرند. یک پراب ، امواج فراصوت را به درون ماده می فرستد و پراب دیگر، امواج فراصوت منعکس شده و پراکنده شده از انحناها و بازتابنده های هندسی را دریافت می کند. هنگامی که پرتو در تماس با نوک ترک قرار می گیرد، پرتو پراکنده شده و در تمام جهات پخش می شود. اندازه گیری زمان حرکت پرتوهای پراکنده شده، امکان تشخیص دقیق و قابل اطمینان عیب را فراهم می سازد. در آزمایش تخصصی جوش زمان پراش برخلاف دیگر آزمایش های تخصصی جوش که عمدتا معیار آن بازتاب پرتوهای صوتی است، معیار آزمایش پراش و پراکندگی پرتوهای امواج فراصوت می باشد.

کاربرد آزمایش تخصصی جوش زمان پراش

کاربرد رایج آزمایش جوش زمان پراش (TOFD) ، بازرسی منطقه جوش و شناسایی درزها و عیوب جوش مانند ترک است. همچنین از نتایج این نوع از آزمایش تخصصی جوش ، می توان برای مشاهده و گزارش دهی تخریب های میکروسکوپی ناشی از خستگی ، تنش و خوردگی استفاده نمود.

از طرفی جهت بازرسی لوله ها با ضخامت دیواره کم در محلی که روش رادیوگرافی نیاز به زمان بیش تری برای بازرسی دارد، آزمایش جوش زمان پراش پیشنهاد می گردد.

مزایا آزمایش جوش زمان پراش

• آزمایش تخصصی جوش زمان پراش مستقل از زاویه چقرمگی جوش می باشد.
• راه اندازی و بررسی سریع آزمایش جوش زمان پراش (TOFD) ، موجب افزایش قابلیت تکرار پذیری و پوشش دهی شده آن است.
• تجهیزات آزمایش جوش TOFD بسیار مقرون به صرفه تر از دستگاه آرایه فازی می باشد. چراکه از پراب های معمولی استفاده می کند.
• آزمایش جوش زمان پراش (TOFD) به انواع مختلف عیوب جوش بسیار حساس است.
• نتایج این نوع از آزمایش تخصصی جوش به سرعت قابل دسترسی می باشد و می توان این نتایج را بطور دائمی ثبت نمود.
• این نوع از آزمایش جوش به سبب نداشتن تشعشعات رادیواکتیو خطرات زیست محیطی ناچیزی دارند.

محدودیت آزمایش تخصصی جوش زمان پراش

• در آزمایش جوش زمان پراش میزان حساسیت دستگاه بر روی نتایج بسیار موثر است. به طوری که اگر حساسیت دستگاه TOFD در محدوده بسیار کم قرار گیرد، تصویر ایجاد شده توسط این تکنیک هیچ پالس بازگشتی را نشان نمی دهد. اما اگر حساسیت دستگاه زمان پراش در میزان بالاتر از محدوده بهینه تنظیم شود، تصویر ایجاد شده دارای اختلالات زیادی خواهد بود. به طوری که ممکن است عیوبی را شناسایی نماید که در واقع وجود ندارند.
• آزمایش جوش زمان پراش جهت شناسایی ترک هایی که در پشت مخازن و یا خطوط لوله قرار دارند، کارایی لازم را ندارد.
• گوشه های ترک قابل شناسایی در این نوع از آزمایش تخصصی جوش لازم است نوک تیز باشد.
• آزمایش زمان پراش بر روی قطعات جوش فولاد های زنگ نزن کارایی لازم را ندارد.
• حداقل ضخامت قابل شناسایی در این نوع از آزمایش تخصصی جوش عمدتا ۶ میلی متر است.
• آزمایش جوش زمان پراش برای شناسایی و اندازه گیری عیوبی که موازی با سطح بازرسی هستند موثر نمی باشد.
• زاویه ترک در این نوع از آزمایش جوش می تواند تاثیر قابل توجهی بر روی سیگنال های بازگشتی داشته باشد.
• آزمایش جوش زمان پراش (TOFD) نمی تواند عیوبی نظیر سرباره ، آخال و تخلخل را شناسایی نماید.

آزمایش تخصصی جوش انتشار اکوستیک

آزمایش جوش انتشار آکوستیک (AET) یکی دیگر از آزمایش های تخصصی جوش است. آزمایش جوش انتشار آکوستیک، به سادگی انرژی آزاد شده توسط جسم را می ‌پذیرد و امواج صوتی ایجاد شده به دلیل حرکت ناگهانی در مواد جامد را آشکار می‌ سازد. از این نوع از آزمایش تخصصی جوش می ‎توان برای تشخیص و موقعیت یابی عیوب مختلف در سازه های تحت بار استفاده نمود. هنگامی که ماده ‌ای جامد تحت تنش قرار می گیرد، عیوب موجود در آن باعث ایجاد امواج صوتی با بسامد بالا می‌ گردد. به طوری که می توان با تجزیه و تحلیل این امواج به نوع ، مکان و شدت عیب پی برد.

به عبارتی در آزمایش جوش انتشار آکوستیک با انتشار امواج از منبع تا سطح ماده، می ‎توان آن ها را توسط سنسور هایی ثبت کرد و از این طریق اطلاعاتی در مورد محل منبع انتشار امواج به دست آورد. این امواج می ‎توانند فرکانس هایی تا چند مگا هرتز داشته باشند. لذا عمدتا جهت ثبت این امواج از سنسورهای التراسونیک در محدوده ۱ تا ۲۰ مگا هرتز استفاده می‎ شود.

از طرفی دستگاه های آزمایش تخصصی جوش انتشار آکوستیک با توجه به نوع کاربردشان می‎ توانند به صورت یک دستگاه کوچک قابل حمل تا یک دستگاه بزرگ چندین کاناله مورد استفاده قرار گیرند اما به طور کلی تجهیزاتی که در تمامی دستگاه ها برای دریافت سیگنال وجود دارد شامل سنسور ، پیش تقویت کننده ، فیلتر و تقویت کننده می باشد.