سیر تکامل تست غیر مخرب مایع نافذ PT
روش مایع نافذ PT اولین بار در اوایل سال ۱۹۴۰ میلادی با عنوان Whiting Test در بازرسی خطوط راه آهن بکار گرفته شد. در این روش از ماده نفت سفید بعنوان مایــع نافذ و از پودر گچ سـفید(کربنـات کلسـیم) بعنوان ظاهرسازاستفاده شد.
امروزه هنوز استفاده از نفت سفید و پودر گچ سفید برای بازرسی قطعات غیرحساس مانند خطوط راه آهـن و آشکارسـازی تـرک های بزرگ تر از ۰٫۰۵ میلی متر بعلت ارزان بودن مواد اولیه روش قابل قبولی محسوب می شود . البته لازم به توضیح است که گاهی اوقات بجای نفت سفید میتوان از بنزین یا گازوییل استفاده کرد اما استفاده از نفت سفید نتایج بهتری را می دهد .
برای بازرسی خطوط راه آهن با اسـتفاده از نفت سفید و پودر گچ سفید پس از ریختن نفت سفید روی منطقه مورد تست از خط آهن، مدت زمانی بـین ۱۰ تـا ۱۵ دقیقه فرصت داده می شود تا نفت سفید به داخل ترک ها و شکاف های احتمالی نفوذ کند و سپس نفت سفید باقی مانده توسط پارچه تنظیف پاک می شود سپس با پاشیدن پودر گچ سـفید نفت سفید باقیمانده در داخل ترک ها و شکاف ها با نفت سفید واکنش داده و محل وجود ترک را به ما نشان می دهد.
مراحل اجرای تست مایع نافذ PT
آماده‌سازی نمونه
قبل از شروع به اجرای تست مایع نافذ PT، نمونه مورد آزمون باید به‌طور دقیق آماده‌سازی شود. این شامل تمیز کردن سطح نمونه، برداشتن پوشش‌ها و روغن صنعتی و همچنین بررسی دقیق سطح نمونه میشود.
پیش‌تیمار سطح نمونه
پس از آماده‌سازی نمونه، باید سطح آن با استفاده از روش‌های مختلفی مانند خراشیدن، تلمبه زدن و یا شستشوی اسیدی پیش‌تیمار شود. این مرحله باعث تسهیل در ورود مایع نافذ به ترک‌ها و نقص‌های سطحی میشود.
استفاده از مایع نافذ
در این مرحله، مایع نافذ مناسب بر اساس خصوصیات نمونه انتخاب میشود. مایع به سطح نمونه اعمال شده و پس از مدتی، بازرسی میشود که در صورت وجود ترک‌ها یا ناخالصی‌ها، مایع به داخل آنها وارد میشود.
تفسیر نتایج
پس از اتمام مراحل تست، نتایج بررسی مورد تفسیر قرار می‌گیرند. این تفسیر به تخصص و تجربه بازرس بستگی دارد و میتواند اطلاعات مفیدی در مورد سطح نمونه و وضعیت آن ارائه دهد.
کاربردهای تست پنترانت
علاوه بر بررسی ناخالصی‌ها و ترک‌های سطحی، تست مایع نافذ PT در صنایع مختلفی از جمله خودروسازی، هوافضا، نفت و گاز، صنایع فلزی و حتی پزشکی نیز استفاده میشود. این روش به دلیل دقت بالا و قابلیت استفاده در اشیاء با شکل‌ها و اندازه‌های مختلف، بسیار مورد توجه قرار گرفته است.
نکات مهم در انجام تست نافذی با مایع
- تمیزی و آماده‌سازی صحیح نمونه از مراحل اساسی و پیش‌نیاز اجرای تست مایع نافذ PT است.
- انتخاب مایع نافذ مناسب بر اساس خصوصیات نمونه از اهمیت بالایی برخوردار است.
- تجربه و دانش کافی در تفسیر نتایج به دقت و صحت بالایی در تشخیص نقص‌ها و ترک‌ها منجر میشود.
تعاریف مهم تست غیر مخرب مایع نافذ PT
مایع نافذ ( Penetrant Media )
در روش تست غیر مخرب مایع نافذ PT ، به ماده‌یی با دانه بنده ایی فوق ریز که قادر است در داخل ترک ها و شکاف ها نفوذ کند، مایع نافذ گفته می شود .
مــایع نافذ در سه حالت زیر مورد استفاده قرار می گیرند :
- ماده نافذ قابل شستشو با آب ( Water Washable Penetrant)
- ماده نافذ قابل استفاده با امولسیون ( Post-Emulsifiable Penetrant )
- ماده نافذ با حلال مخصوص ( Solvent- Removable Penetrant )
زمان نفوذ ( Dwell Time )
مدت زمان کافی برای نفوذ مایع نافذ در داخل ترک ها و شکاف ها، را زمان نفوذ می گویند.
پاک کردن مایع نافذ اضافی ( Removing )
به عملیات برداشتن و پاک نمودن مایع نافذ اضافی از سطح کار ، Removing گفته می شود.
مایع آشکارساز ( Developer Media )
مایع آشکارساز یا Developer ، ماده ایی است که با مایع نافذ واکنش می دهد و این واکنش با کشیده شدن مایع نافذ از داخل ترک ها و شکاف ها و در نتیجه ظاهر شدن آن همراه است .
اسامی دیگر تست غیر مخرب مایع نافذ
روش بازرسی به روش مایعات نافذ علاوه بر نام متداول تر آن یعنی تست PT با نام های دیگر زیر شنــــاخته میشود :
- (Dye penetrant inspection (DPI
- (Liquid penetrate inspection (LPI
روش کار تست غیر مخرب مایع نافذ PT
سطح قطعه مورد آزمایش بوسیله مایع نافذ آغشته می شود . که این مایع نافذ هم میتواند توسط اسپری کردن و هم توسط پاشیدن سطح قطعه مورد نظر را آغشته کند .
مایع نافذ به داخل ترک ها و شکاف های احتمالی موجود در قطعه نفوذ می کند و پس پاک کردن سطح قطعه کار از وجود مایع نافذ سطح قطعه کار مانند قبل از آغشتــه کردن سطح به مایع نافذ دیده می شود .
در گام بعدی پس از آغشته کردن سطح قطعه کار به مایع آشکارساز یا Developer ، مایع نافذی که داخل ترک ها و شکاف ها گیر افتــاده بود به سطح کشیده می شوند و به عبــــارت دیگر عیوب قطعه کار را ظاهر می شود .
مزیت تست غیر مخرب مایع نافذ PT
- در تست غیر مخرب مایع نافذ PT این قابلیت وجود دارد که عیوبی که روی سطح وجود دارد را نمایان کند. لازم به ذکر است خطر وجود ترک و شکاف روی سطح خطرناکتر از وجود ترک و شکاف در داخل سطح است و علت آن در دو دلیل خلاصــــه می شود . ۱) در بیشتر بارگذاری ها از جمله خمشی و پیچشی تنش در سطح ماکزیمم است وجود کوچکترین ترک در سطح قطعه کار میتواند عمر قطعه را بشدت کاهش بدهد ۲) وجود ترک در سطح قطعه کار باعث تسریع خوردگی میشود . در ضمن اصولاً عیوب مضـری ماننـد تـرک هـای خسـتـــگی (Fatigue Cracks) و تـرک هـای ناشـی از خوردگی (Stress Corrosion Cracking)، در ابتدا از سطح قطعه شروع می شوند.
- در مقایسه با سایر روش های متداول غیرمخرب NDT، هزینه آزمایش بسیار کمتر می باشد .
- تست غیر مخرب مایع نافذ PT بر روی انواع فلزات مغناطیسی و غیرمغناطیس و همچنین جامدات غیرفلزی نظیـر سـرامیک، شیشه و قطعات پلاستیکی کاربرد دارد .
- برخلاف سایر روش های متداول تست غیرمخرب NDT مانند تست التراسونیک UT، تست رادیوگرافی RT و خصوصاً تست جریان گردابی ET ، که شکل هندسـی بر روی آزمایش تاثیر مستقیــــم دارد ، در تست غیر مخرب مایع نافذ PT هندسه شکل بر روی آزمایش تاثیر ندارد .
محدودیت تست غیر مخرب مایع نافذ PT
- بزرگترین محدودیت تست غیر مخرب مایع نافذ PT این است که فقط عیوبی قابل آشکار خواهند بود که به سطح قطعه راه پیــدا کرده باشند قابل شنــــاسایی است .
- بازرسی سطوح فوق سرد و سطوح فوق داغ بعلت به ترتیب انجماد مایع نافذ و تبخیر مایع نافذ ، موفقیت آمیز نخواهد بود .
- مایع نافذ PT بر روی قطعات ریختگی در شن که دارای سطح ناهموار است ، موفقیت آمیز نخواهد بود .
انواع روش های تست غیر مخرب مایع نافذ PT
طبق استاندارد ASTM-E165 آزمایش با مواد نافذ به دو کلاس زیر تقسیم می شود :
- مایع نافذ رنگی (Visible Liquid Penetrant)
- مایع نافذ فلورسنـــتی ( Fluorescent Liquid Penetrant )
در تست با مواد نافذ رنگی (Visible Liquid Penetrant) به بازرسی سطح در نور معمولی قابل انجام است امــــا در تست با مواد نافذ فلورسنـــتی ( Fluorescent Liquid Penetrant ) بازرسی سطح نیاز به نور ماوراء بنفش است .
چشم انسان قادر است تا رنگ هایی با طول موج ۳۸۰ تا ۷۷۰ نانومتر را مشاهده کند. یعنی هر رنگی که دارای طول موج خارج از این دسته را داشته باشد به عنوان یک ماده بدون رنگ مانند آب مورد دید انسان قرار خواهد گرفت.
رنگ های فلوئورسنت رنگ هایی با طول موج کمتر از ۳۸۰ نانومتر هستند که با توضیح بالا چشم انسان قدرت دید و شناسایی آنها را ندارد. برای رؤیت این گونه از رنگ ها از لامپ فرابنفش (Ultra Violet – UV) استفاده می شود.
نحوه بازرسی مایع نافذ با مایع فلوسنتی
رنگ فلورسنتی در نور محیط قابل رویت نیست ، لامپ فرابنفش با فرستادن انرژی اضافی به رنگ فلوئورسنت موجب کاهش فرکانس آن رنگ می شود، که سبب مشاهده آن با چشم می شود .کاهش فرکانس رنگ فلوئورسنت توسط لامپ UV، موجب افزایش طول موج رنگ فلوئورسنت خواهد شد. این تابش از طرف لامپ UV تا جایی روی رنگ فلوئورسنت ادامه می یابد که فرکانس به اندازه کافی ضعیف شده، از طرفی طول موج به اندازه کافی افزایش یابد تا طول موج رنگ فلوئورسنت بالاتر از حداقل محدوده طول موج هایی که چشم انسان قادر به شناسایی آنها است، قرار گیرد. در این لحظه رنگ فلوئورسنت به صورت موقت دارای رنگ فسفری یا پرتقالی گردیده و توسط بازرس قابل رؤیت است .
بدیهی است به محض خاموش شدن لامپ UV و افزایش فرکانس طول موج کاهش یافته و مجدداً ماده فلوئورسنت بی رنگ خواهد شد. مواد نافذ فلوئورسنتی جهت جاهایی که تاریک بوده و امکان رؤیت رنگ قرمز وجود ندارد، تولید شده اند تا با استفاده از لامپ UV منجر به تولید رنگ فسفری گردند و مورد شناسایی قرار گیــرند.
استفاده از لامپ UV ممکن است برای پوست و اندام های مختلف ضرر داشته باشد، ولی آنچه واضح است ضرر این تجهیزات به ماهیچه ها و بافت چشم انسان است. این ضرر به خاطر اعمال انرژی بیش از حد لامپ UV است. از این رو ضمن اینکه در هنگام روشن بودن لامپ UV به هیچ وجه نباید به لامپ مستقيما نگاه کرد، همچنین باید از عینک های ضد UV در حین تست استفاده شود. در غیاب عینک همچنین می توان از فیلترهای تعبیه شده در جلوی لامپ نیز کمک گرفت.
مراحل تست با مایع نافذ
مراحل تست با مایع نافذ با استفاده از مایع نافذ رنگی (Visible Liquid Penetrant) و مایع نافذ فلورسنـــتی ( Fluorescent Liquid Penetrant ) تقریباً شبیه هم است با این تفاوت که در بازرسی قطعه‌ایی که از مایع نافذ فلورسنـــتی استفاده شده است نیاز به نور ماوراء بنفش داریم . و بقیه مراحل تقریباً مشابه هم و مطابق شکل زیر است .
۱) تمیزکاری (Cleaning)
وجود آلودگی روی سطح قطعه کار مانع نفوذ مایع نافذ به داخل ترک و شکاف روی سطح میشود ، لذا مهم است قبل از انجام آزمایش سطح از وجود آلودگی هایی مانند چربی ، زنگ زدگی و … پاک شود .
۲) آغشته کردن سطح به مایع نافذ (Applying Penetrant)
پس از تمیز نمودن و خشک شدن قطعه ، سطح را به مایع نافذ آغشته می کنیم .
۳) زمان توقف (Dwell Time)
در این مرحله، مدت زمانی بین ۵ تا ۶۰ دقیقه که بستگی به دو پارامتر سیالیت مایع نافذ و حساست آزمایش دارد ، فرصت داده می شود تا مایع نافذ به داخل ترک و شکاف روی سطح نفوذ کند .
۴) پاک نمودن مایع نافذ اضافی (Penetrant Removing)
پس از گذشتن زمان توقف (Dwell Time) ، باید سطح قطعه کار از مایع نافذ اضافی تمیز بشود . این تمیز کاری بستگی به نوع مایع نافذ استفاده شده در آزمایش دارد . همانطـــــور که قبلاً اشاره شد ۳ نوع مایع نافذ ماده نافذ قابل شستشو با آب ( Water Washable Penetrant) و ماده نافذ قابل استفاده با امولسیون ( Post-Emulsifiable Penetrant ) و ماده نافذ با حلال مخصوص ( Solvent- Removable Penetrant ) وجود دارد ، که با توجه به نوع آن باید تمیز کننده مخصوص خودشان مورد استفاده قرار بگیرد .
۵) خشک کردن سطح (Drying)
اگر چه خشک نمودن سطح قبل از آغشته کردن سطح به مایع نافذ (مرحله ۲) هم می بایست انجام شود امــــــا خشک کردن سطح قبل از آغشته شدن سطح با مایع آشکارساز یا Developer اهمیت بیشتری دارد ، چرا که وجود رطوبت روی سطح می تواند بر روی آزمایش تاثیر بگذارد .
۶) آغشته کردن سطح با مایع آشکارساز (Appling Developer)
در آخرین گام انجام تست با مایع نافذ با آغشته کردن سطح با مایع آشکارساز ، سبب می شویم تا عیوب موجود در سطح قطعه کار خودشان را نشان بدهد .
۷) مشاهده نتایج
پس از مدت زمان کوتاهی بتدریج مایع نافذ گیر افتاده درون ترک ها و شکاف های سطح جذب مایع آشکارساز یا Developer شده و تصویر ترک به رنگ قرمـز روی قطعه دیده خواهد شد .
۸) پاک سازی نهائی ( Final Cleaning )
پس از رؤیت سطح قطعه و نتیجه گیری از انجام آزمایش و ثبت گزارش باید سطح قطعه از وجود آثار انجام آزمایش پاک شود .
خواص مهم ماده نافذ
۱) خاصیت ترکنندگی ماده نافذ (Wettability of Penetrant)
خاصیت تر کنندگی یک ماده نافذ یکی از مهم ترین خواص آن ماده نافذ است. هر چقدر یک ماده نافذ بتواند سطح قطعه را راحت تر مرطوب ساخته و تر کند، سرعت تست و از طرفی کیفیت نهایی تست افزایش خواهد یافت. در مورد ترکنندگی تنها عاملی که مستقیماً روی ترکنندگی تأثیر گذار است زاویه ترشوندگی سطح پس از اعمال آن مایع است ، بطوریکه که اگر آن زاویه ترشوندگی کمتر از ۹۰ درجه باشد خاصیت تر کنندگی آن ماده خوب بوده و هر چه به سمت صفر درجه نزدیک باشد خاصیت ترشوندگی به سمت ایده آل پیش می رود. برعكس هر چه زاویه ترشوندگی سطح از ۹۰ درجه بیشتر باشد با افت ترشوندگی مواجه هستیم.
هر چقدر زاویه ترشوندگی از ۹۰ درجه کمتر باشد، ترشوندگی سطح راحت تر صورت پذیرفته و مایع نافذ راحت تر روی سطح حرکت خواهد کرد. از طرفی هر چقدر این زاویه کمتر باشد سطح مایع داخل عيوب به صورت مقعر شده سطح داخلی نواقص راحت تر مرطوب گشته و در هنگام انجام عمل موئینگی (Capillarity) شناسایی عیب سریع تر انجام می پذیرد.
همانطور که ملاحظه می کنید سطوح مقعر تر کردن سطح را بیشتر و سریعتر داده و حركات بهتری در مجرای نواقص از خود نشان می دهند.
۲) ویسکوزیته یا گرانروی (Viscosity) ماده نافذ
هر چقدر یک ماده نافذ دارای ویسکوزیته کمتری باشد یعنی دارای سیالیت بیشتری بوده و راحت تر روی سطح قطعات حرکت می کند. از طرفی راحتی حرکت ماده نافذ روی سطح قطعه به کشش سطحی مایع نافذ نیز وابسته است. هر چقدر کشش سطحی مایع نافذ کم باشد سیالیت آن مایع افزایش خواهد یافت.
ویژگی های مایعات نافذ:
یک مایع نافذ ایده آل جهت تست PT باید دارای شرایط فیزیکی و شیمیایی زیر باشد:
۱- دارای پایداری شیمیایی و تطابق یکنواخت فیزیکی باشد یعنی براثر عوامل محیطی مانند رطوبت و دما فعل و انفعالات شیمیایی در داخل آن اتفاق نیافتد .
۲- دارای نقطه اشتعال بالاتر از C° ۹۰ سانتیگراد باشد.
٣- زاویه ترشوندگی پایین و خاصیت ترکنندگی بالا داشته باشد (زاویه ترشوندگی حدود 5 درجه باشد).
۴- ویسکوزیته پایین و سیالیت بالا داشته باشد.
۵- نفوذ سریع در ناپیوستگی ها داشته باشد.
۶- وضوح، شفافیت و دوام رنگ کافی داشته باشد.
۷- با قطعات مورد تست وارد واکنش نشود.
۸- مسمومیت زا نبــــاشد. معمولاً در محیط های بسته حتما باید فن مکنده روشن بوده و گردش هوا ایجاد شود.
۹- به آرامی خشک شود، یعنی به اندازه کافی زمان داشته باشد تا در نواقص نفوذ کند.
۱۰- بعد از نفوذ در نواقص بتوان مایع نافذ اضافی را به راحتی از روی سطح زدود
۱۱- ارزان و به صرفه باشد.
۱۲- در مورد مایعات فلوئورسنتی، در مقابل نور لامپ UV بخار نشده و مشتعل نگردد.
برای آشنایی با تست رادیوگرافی روی لینک کلیک کنید.