MT یا PT؟ ۴ سناریو که روش را تعیین می‌کند

تفاوت اصلی MT و PT در دو چیز است: آزمون ذرات مغناطیسی (MT) فقط روی مواد فرومغناطیس اجرا می‌شود ولی عیب نزدیک به سطح را هم آشکار می‌کند؛ آزمون مایعات نافذ (PT) روی هر ماده غیرمتخلخلی کار می‌کند ولی فقط عیبی را می‌بیند که به سطح راه داشته باشد.

MT و PT هرکدام چه عیبی را آشکار می‌کنند؟

آزمون ذرات مغناطیسی (MT) روشی است که قطعه فرومغناطیس را مغناطیس می‌کند و با پاشیدن ذرات مغناطیسی روی سطح، محل نشت میدان را نشان می‌دهد. چون میدان مغناطیسی تا عمقی زیر سطح نفوذ می‌کند، ناپیوستگی‌هایی که کمی زیر سطح قرار دارند هم می‌توانند نشتی بسازند و آشکار شوند.

آزمون مایعات نافذ (PT) بر خاصیت مویینگی متکی است. مایع نافذ روی سطح تمیز اعمال می‌شود، به داخل ناپیوستگی نفوذ می‌کند، مایع اضافی از سطح حذف می‌شود و سپس دولوپر مایع محبوس‌شده را بیرون می‌کشد و ایندیکیشن می‌سازد.

نتیجه عملی این دو مکانیزم متفاوت است: آزمون مایعات نافذ (PT) هیچ راهی برای رسیدن به عیب بسته زیر سطح ندارد، چون مایع باید از دهانه باز وارد شود. عیب زیرسطحی برای PT عملاً وجود ندارد. در مقابل، عمق نفوذ میدان مغناطیسی به نوع جریان بستگی دارد و با جریان مستقیم بیشتر از جریان متناوب است، پس دامنه عمقی آزمون ذرات مغناطیسی (MT) خودش قابل تنظیم است.

مکانیزم آشکارسازی این دو روش چه فرقی دارد؟

در آزمون ذرات مغناطیسی (MT)، ناپیوستگی مسیر خطوط شار مغناطیسی را قطع می‌کند و بخشی از شار از سطح بیرون می‌زند. این میدان نشتی ذرات مغناطیسی را جذب می‌کند و آن‌ها را در محل عیب متراکم می‌سازد. کل فرآیند فیزیکی است و به هیچ نفوذ مایعی وابسته نیست.

در آزمون مایعات نافذ (PT)، آشکارسازی کاملاً به هندسه دهانه عیب وابسته است. اگر دهانه با روغن، رنگ، پلیسه ماشین‌کاری یا محصولات خوردگی مسدود شده باشد، مایع نافذ وارد نمی‌شود و عیب دیده نمی‌شود، حتی اگر عمیق و بزرگ باشد.

همین تفاوت توضیح می‌دهد چرا آماده‌سازی سطح در آزمون مایعات نافذ (PT) بسیار حساس‌تر است. در آزمون ذرات مغناطیسی (MT) سطح باید عاری از پوشش ضخیم باشد، ولی در PT دهانه عیب هم باید واقعاً باز و تمیز باشد. به همین دلیل در آزمون مایعات نافذ (PT) پیش‌تمیزکاری با کلینر یک مرحله الزامی فرآیند است، نه یک اقدام اختیاری.

MT و PT از نظر جنس قطعه، عمق عیب و تجهیزات چه تفاوتی دارند؟

برای بازرسی جوش فولاد کربنی کدام روش مناسب است؟

برای بازرسی جوش فولاد کربنی، آزمون ذرات مغناطیسی (MT) روش ارجح است. فولاد کربنی فرومغناطیس است، پس هر دو روش از نظر فنی قابل اجرا هستند، ولی MT مزیت مشخصی دارد که PT ندارد.

ترک‌های مهم اتصال جوشی همیشه کاملاً باز به سطح نیستند. ترک زیر گرده جوش، ترک ناشی از هیدروژن که چند دهم میلی‌متر زیر سطح شروع می‌شود، و ناپیوستگی لبه ذوب می‌توانند در آزمون مایعات نافذ (PT) کاملاً از دید پنهان بمانند و در MT به‌صورت ایندیکیشن ظاهر شوند.

مزیت دوم سرعت است. بازرسی یک اتصال جوشی با یوک و اسپری ذرات در چند دقیقه انجام می‌شود، در حالی که همان اتصال با آزمون مایعات نافذ (PT) دست‌کم به زمان ماند پنترانت و زمان ماند دولوپر نیاز دارد که مجموعاً از بیست دقیقه فراتر می‌رود.

روی قطعه آلومینیومی کدام روش قابل اجراست؟

روی قطعه آلومینیومی فقط آزمون مایعات نافذ (PT) قابل اجراست. آلومینیوم خاصیت فرومغناطیس ندارد، در میدان خارجی مغناطیس نمی‌شود و شار مغناطیسی را متمرکز نمی‌کند؛ بنابراین هیچ میدان نشتی در محل ترک شکل نمی‌گیرد و آزمون ذرات مغناطیسی (MT) روی آن بی‌معناست.

همین حکم برای مس، برنج، تیتانیوم و منیزیم هم برقرار است. برای این گروه از مواد، آزمون مایعات نافذ (PT) روش استاندارد بازرسی سطحی است و در بسیاری از کدهای ساخت هم صراحتاً همین روش تجویز شده است.

یک نکته اجرایی درباره آلومینیوم: سطح ماشین‌کاری‌شده آلومینیوم نرم است و پلیسه یا مواد ماشین‌کاری می‌توانند دهانه ترک را ببندند. اگر قطعه پیش از آزمون سنگ‌زنی یا ساچمه‌زنی شده باشد، دهانه عیب ممکن است مسدود شده و ایندیکیشن ظاهر نشود. در این حالت اچ کردن سبک سطح پیش از آزمون لازم می‌شود تا دهانه عیب دوباره باز شود.

روی فولاد زنگ‌نزن آستنیتی چرا MT کار نمی‌کند؟

فولاد زنگ‌نزن آستنیتی سری ۳۰۰، مانند گریدهای ۳۰۴ و ۳۱۶، در حالت آنیل‌شده ساختار آستنیتی دارد و آستنیت فرومغناطیس نیست. بنابراین قطعه در میدان خارجی مغناطیس نمی‌شود و آزمون ذرات مغناطیسی (MT) روی آن قابل اجرا نیست؛ روش درست برای این گریدها آزمون مایعات نافذ (PT) است.

این حکم را نباید به همه فولادهای زنگ‌نزن تعمیم داد. گریدهای مارتنزیتی و فریتی سری ۴۰۰، مانند ۴۱۰ و ۴۳۰، فرومغناطیس‌اند و با آزمون ذرات مغناطیسی (MT) کاملاً قابل بازرسی‌اند. فرض «زنگ‌نزن یعنی غیرقابل MT» یکی از رایج‌ترین خطاهای انتخاب روش است.

یک حالت مرزی هم وجود دارد: فلز جوش زنگ‌نزن آستنیتی معمولاً مقداری فریت دلتا دارد و کار سرد هم می‌تواند بخشی از آستنیت را به مارتنزیت تبدیل کند. نتیجه، پاسخ مغناطیسی جزئی و ناهمگن است که مبنای قابل اتکایی برای پذیرش نیست. در چنین قطعاتی روش درست، اجرای آزمون مایعات نافذ (PT) است، نه تکیه بر پاسخ مغناطیسی جزئی.

برای قطعات ریخته‌گری و فورج فولادی کدام روش بهتر است؟

برای قطعات ریخته‌گری و فورج فولادی، آزمون ذرات مغناطیسی (MT) معمولاً اطلاعات کامل‌تری می‌دهد، چون عیوب متداول این قطعات لزوماً به سطح باز نمی‌شوند.

در قطعات ریخته‌گری، ترک انقباضی و ترک ناشی از تنش حرارتی می‌توانند درست زیر پوسته سطحی شکل بگیرند. در قطعات فورج، درز فورج و ترک حرارتی هم رفتار مشابهی دارند. آزمون مایعات نافذ (PT) این دسته عیوب را نمی‌بیند مگر آنکه دهانه‌شان واقعاً باز شده باشد. همین موضوع در قطعات فورج اهمیت بیشتری دارد، چون فرآیند فورج می‌تواند لبه‌های عیب را روی هم بخواباند و دهانه‌اش را ببندد بدون آنکه خودِ ناپیوستگی از بین برود.

در عوض، سطح خام ریخته‌گری زبر است و می‌تواند ایندیکیشن کاذب بسازد. آماده‌سازی سطح پیش از آزمون ذرات مغناطیسی (MT) روی این قطعات اهمیت بیشتری از قطعات ماشین‌کاری‌شده دارد، وگرنه تفسیر ایندیکیشن دشوار می‌شود. زبری سطح و تغییر ناگهانی مقطع، هر دو می‌توانند تجمع موضعی ذرات بسازند که ربطی به ناپیوستگی واقعی ندارد.

وقتی هر دو روش قابل اجرا هستند، معیار انتخاب چیست؟

روی قطعه فولادی فرومغناطیس با سطح تمیز، هر دو روش از نظر فنی قابل اجرا هستند. در این حالت انتخاب بر اساس چهار معیار انجام می‌شود.

• عمق عیب مورد انتظار: اگر احتمال ناپیوستگی نزدیک به سطح هست، آزمون ذرات مغناطیسی (MT) انتخاب می‌شود
• امکان مغناطیس‌سازی: اگر هندسه قطعه یا شرایط محل اجازه استقرار یوک را ندهد، آزمون مایعات نافذ (PT) گزینه عملی است
• الزام کد ساخت یا مشخصات کارفرما: اگر روش تصریح شده باشد، همان روش اجرا می‌شود و بحث فنی موضوعیت ندارد
• زمان در دسترس: آزمون ذرات مغناطیسی (MT) در بازرسی حجم بالا سریع‌تر است

در برخی پروژه‌های حساس هر دو روش در مراحل مختلف اجرا می‌شوند، مثلاً آزمون ذرات مغناطیسی (MT) حین ساخت و آزمون مایعات نافذ (PT) پس از ماشین‌کاری نهایی. این ترتیب منطق دارد: عیب زیرسطحی باید پیش از آنکه ماشین‌کاری آن را به سطح برساند شناسایی شود.

رایج‌ترین اشتباهات در انتخاب بین MT و PT کدام‌اند؟

• اجرای آزمون ذرات مغناطیسی روی آلومینیوم یا فولاد زنگ‌نزن آستنیتی، که اساساً پاسخ مغناطیسی ندارند
• تعمیم دادن «زنگ‌نزن یعنی غیرقابل MT» به گریدهای مارتنزیتی و فریتی سری ۴۰۰ که فرومغناطیس‌اند
• انتظار آشکار شدن عیب زیرسطحی با آزمون مایعات نافذ، که ذاتاً ممکن نیست
• مغناطیس‌سازی در یک جهت و صرف‌نظر کردن از جهت دوم در آزمون ذرات مغناطیسی
• اجرای آزمون مایعات نافذ روی سطحی که ساچمه‌زنی یا سنگ‌زنی شده و دهانه عیب مسدود شده است
• انتخاب روش بر پایه هزینه، بدون توجه به نوع و عمق عیب مورد انتظار

پرهزینه‌ترین این خطاها مورد سوم است: گزارش «بدون عیب» از آزمون مایعات نافذ (PT) روی قطعه‌ای که عیب زیرسطحی دارد، اطمینان کاذب می‌سازد و قطعه معیوب وارد سرویس می‌شود. خطای دوم هم پرهزینه است، چون باعث می‌شود قطعه‌ای که با آزمون ذرات مغناطیسی (MT) به‌سادگی قابل بازرسی بود، بی‌دلیل به مسیر کندتر و گران‌تر PT فرستاده شود.

هر روش طبق کدام استانداردها اجرا می‌شود؟

الزامات کمّی این دو روش با هم فرق دارد. در روش مرئی هر دو، حداقل شدت نور روی سطح ۱۰۷۶ لوکس (۱۰۰ فوت‌کندل) است. ولی آزمون مایعات نافذ (PT) الزامات زمانی هم دارد که در MT معادلی ندارند: طبق ASTM E1417/E1417M زمان ماند پنترانت دست‌کم ۱۰ دقیقه و زمان ماند دولوپر بین ۱۰ دقیقه تا ۴ ساعت است.

همین الزامات زمانی توضیح می‌دهد چرا آزمون مایعات نافذ (PT) در عمل کندتر است. استاندارد مرجع پروژه، کد ساخت یا مشخصات فنی کارفرما تعیین می‌کند کدام روش الزامی است و معیار پذیرش ایندیکیشن چیست.