مراحل بازرسی جوش با ذرات مغناطیسی طبق ASTM E709

بازرسی جوش با ذرات مغناطیسی عبارت است از آزمون غیرمخربی که با مغناطیس کردن اتصال جوشی و پاشیدن ذرات فرومغناطیس روی آن، ناپیوستگی‌های سطحی و نزدیک به سطح را آشکار می‌کند. این مقاله مراحل اجرای آن را بر پایه ASTM E709 و ASME BPVC Section V، Article 7 شرح می‌دهد.

بازرسی جوش با ذرات مغناطیسی چیست و چه عیوبی را آشکار می‌کند؟

بازرسی جوش با ذرات مغناطیسی روشی غیرمخرب برای شناسایی ناپیوستگی‌های سطحی و نزدیک به سطح در مواد فرومغناطیس است که بر پایه نشت شار مغناطیسی در محل عیب کار می‌کند. استاندارد ASTM E709 در بخش دامنه کاربرد، این روش را برای آشکارسازی ترک (Crack)، لایه‌لایه‌شدگی (Lap)، درز (Seam) و آخال (Inclusion) معرفی می‌کند؛ یعنی هر ناپیوستگی که خطوط شار را قطع کند. حساسیت بازرسی جوش با ذرات مغناطیسی برای عیوب باز به سطح بیشترین مقدار را دارد و با افزایش عمق عیب به‌سرعت افت می‌کند، به‌طوری‌که عیوب عمیق‌تر از چند میلی‌متر عملاً آشکار نمی‌شوند. این روش به‌ویژه برای ترک‌های خستگی و ترک‌های ناشی از تنش در بازرسی حین سرویس کارآمد است. محدودیت اصلی آن جنس قطعه است: فولادهای زنگ‌نزن آستنیتی خاصیت فرومغناطیس ندارند و بازرسی جوش با ذرات مغناطیسی روی آن‌ها قابل اجرا نیست.

پیش از شروع تست، سطح جوش چگونه آماده می‌شود؟

سطح اتصال جوشی پیش از بازرسی جوش با ذرات مغناطیسی باید تمیز، خشک و عاری از روغن، پوسته اکسیدی، پاشش جوش و رنگ ضخیم باشد. بند T-741 از ASME BPVC Section V تصریح می‌کند که علاوه بر خود جوش، نواحی مجاور تا دست‌کم ۲۵ میلی‌متر (۱ اینچ) از هر طرف نیز باید تمیز شود. اگر پوشش غیرمغناطیسی روی سطح باقی بماند، ASTM E709 اثبات عدم افت حساسیت را بر عهده بازرس می‌گذارد؛ در غیر این صورت پوشش باید برداشته شود. سطوح بسیار ناهموار یا دارای شیار عمیق ماشین‌کاری باعث تجمع مکانیکی ذرات و ایندیکیشن کاذب می‌شوند و نیاز به سنگ‌زنی ملایم دارند. دمای سطح قطعه هنگام اعمال ماده نیز باید در محدوده اعلام‌شده در برگه فنی همان ماده بماند، چون خارج از آن محدوده پایداری سوسپانسیون و چسبندگی ذرات تغییر می‌کند.

کدام روش مغناطیس‌سازی برای اتصالات جوشی مناسب است؟

روش یوک (Yoke) به دلیل قابل حمل بودن و نداشتن خطر جرقه روی قطعه، رایج‌ترین انتخاب برای بازرسی جوش با ذرات مغناطیسی در محل پروژه است. الزام کنترل نیروی بلندکنندگی یوک در ASTM E709 و ASME BPVC Section V یکسان است: یوک جریان متناوب (AC) باید در حداکثر فاصله قطبی که استفاده می‌شود دست‌کم ۴٫۵ کیلوگرم (۱۰ پوند) وزن بلند کند، و یوک جریان مستقیم (DC) یا آهنربای دائم در همان شرایط دست‌کم ۱۸ کیلوگرم (۴۰ پوند). روش دوم، پراد (Prod) است که طبق بند T-752.2 از ASME BPVC Section V برای ضخامت ۱۹ میلی‌متر و بیشتر، جریانی معادل ۱۰۰ تا ۱۲۵ آمپر به ازای هر اینچ فاصله پراد (حدود ۴ تا ۵ آمپر بر میلی‌متر) لازم دارد.

جریان AC یا DC؛ کدام برای جوش مناسب‌تر است؟

نوع جریان مغناطیس‌کننده عمق آشکارسازی را تعیین می‌کند. جریان متناوب (AC) به دلیل اثر پوستی (Skin Effect) شار را در لایه نازک سطحی متمرکز می‌کند و برای ترک‌های باز به سطح جوش بیشترین حساسیت را دارد. جریان مستقیم یکسوشده نیم‌موج (HWDC) نفوذ بیشتری دارد و برای ناپیوستگی‌های کمی زیر سطح مناسب‌تر است؛ ضمناً ضربان آن تحرک ذرات خشک را بهتر می‌کند. آهنربای دائم چون میدان ثابت و بدون ضربان تولید می‌کند تحرک ذرات را کاهش می‌دهد و جداکردن آن از قطعه دشوار است، ولی در محیط‌هایی که برق در دسترس نیست تنها گزینه باقی می‌ماند.

جدول زیر روش‌های اصلی مغناطیس‌سازی در بازرسی جوش را مقایسه می‌کند:

مراحل اجرای بازرسی جوش گام‌به‌گام چگونه است؟

اجرای بازرسی جوش با ذرات مغناطیسی باید بر پایه یک دستورالعمل مکتوب و تأییدشده NDT انجام شود و بازرس پیش از شروع، اعتبار کالیبراسیون تجهیزات و تاریخ انقضای مواد مصرفی را کنترل کند. بند T-770 از ASME BPVC Section V الزام می‌کند که نواحی بازرسی با همپوشانی کافی پوشش داده شوند تا تمام سطح جوش بدون ناحیه جامانده آزمون شود.

1. تمیزکاری نهایی سطح و نواحی مجاور طبق بند T-741.
2. کنترل نیروی بلندکنندگی یوک و کالیبراسیون نورسنج و شدت‌سنج UV.
3. اعمال رنگ زمینه سفید در صورت نیاز به افزایش کنتراست در روش مرئی.
4. برقراری میدان مغناطیسی با قرار دادن یوک روی سطح جوش.
5. پاشش ذرات مغناطیسی هم‌زمان با برقراری میدان (متد پیوسته).
6. قطع میدان و مشاهده سطح برای یافتن ایندیکیشن‌های تشکیل‌شده.
7. تکرار کامل آزمون در جهت عمود بر جهت اول (چرخش حدود ۹۰ درجه).
8. تفسیر و ارزیابی ایندیکیشن‌ها بر پایه معیار پذیرش کد ارجاع و ثبت گزارش.

شرایط روشنایی و مشاهده چه الزاماتی دارد؟

شرایط روشنایی در بازرسی جوش با ذرات مغناطیسی یک الزام قابل اندازه‌گیری است، نه یک توصیه. در روش مرئی (Color Contrast)، شدت نور سفید روی سطح قطعه باید دست‌کم ۱۰۷۶ لوکس (۱۰۰ فوت‌کندل) باشد و این مقدار با نورسنج کالیبره روی خودِ سطح اندازه‌گیری می‌شود، نه در ارتفاع دست بازرس. ASTM E709 و ASTM E1444 هر دو همین حد را تعریف می‌کنند. اندازه‌گیری باید در همان وضعیت و زاویه‌ای انجام شود که بازرسی واقعی در آن انجام خواهد شد، چون سایه ابزار و بدن بازرس می‌تواند شدت نور را تا زیر حد مجاز پایین بیاورد.

الزامات ویژه بازرسی فلورسنت چیست؟

در روش فلورسنت، شدت تابش UV-A روی سطح قطعه باید دست‌کم ۱۰۰۰ میکرووات بر سانتی‌متر مربع باشد و اندازه‌گیری استاندارد آن در فاصله ۳۸۱ میلی‌متری (۱۵ اینچ) از لامپ انجام می‌شود. طول موج اوج لامپ باید حدود ۳۶۵ نانومتر باشد. هم‌زمان، نور مرئی محیط نباید از ۲۱٫۵ لوکس (۲ فوت‌کندل) بیشتر شود، وگرنه کنتراست لازم برای دیدن ایندیکیشن از بین می‌رود. بازرس باید دست‌کم یک دقیقه پیش از شروع مشاهده در محیط تاریک بماند تا چشم تطبیق پیدا کند. استفاده از عینک فتوکرومیک (حساس به نور) هنگام بازرسی فلورسنت مجاز نیست، چون در تاریکی تیره باقی می‌ماند و دید بازرس را کاهش می‌دهد.

ایندیکیشن‌ها چگونه تفسیر و ارزیابی می‌شوند؟

تفسیر در بازرسی جوش با ذرات مغناطیسی یعنی تفکیک ایندیکیشن مرتبط (Relevant) از غیرمرتبط (Non-relevant) و کاذب (False). ایندیکیشن مرتبط از نشت شار یک ناپیوستگی واقعی می‌آید و لبه‌های تیز و تجمع متراکم ذرات دارد. ایندیکیشن غیرمرتبط از تغییر هندسه یا تغییر نفوذپذیری مغناطیسی ناشی می‌شود؛ نمونه رایج آن مرز ناحیه متأثر از حرارت (HAZ) و زیربرش (Undercut) است. ASME BPVC Section V فقط ایندیکیشن‌هایی را که بُعد بزرگ‌شان از ۱٫۵ میلی‌متر (۱⁄۱۶ اینچ) بیشتر باشد قابل ارزیابی می‌داند. ایندیکیشن خطی، ایندیکیشنی است که طولش بیش از سه برابر عرضش باشد و معمولاً ترک یا ذوب ناقص را نشان می‌دهد. معیار پذیرش نهایی همیشه از کد ارجاع پروژه می‌آید، نه از خود ASTM E709.

پس از پایان بازرسی چه اقداماتی لازم است؟

پس از بازرسی جوش با ذرات مغناطیسی، دو اقدام باقی می‌ماند: مغناطیس‌زدایی و تمیزکاری. ASTM E709 مغناطیس‌زدایی را وقتی لازم می‌داند که مغناطیس باقی‌مانده در کار بعدی اختلال ایجاد کند — مثلاً جذب براده به سطح در ماشین‌کاری، انحراف قوس در جوشکاری بعدی، یا تأثیر بر تجهیزات حساس. مقدار مجاز مغناطیس باقی‌مانده با گاوس‌متر سنجیده می‌شود و حد آن را کد یا کارفرما تعیین می‌کند؛ حد ۳ گاوس در قراردادهای صنعتی رایج است ولی عدد اجباری استاندارد نیست. تمیزکاری پایانی شامل برداشتن کامل ذرات و باقیمانده حامل از سطح جوش است تا خوردگی یا اختلال در رنگ‌آمیزی بعدی رخ ندهد. گزارش نهایی باید روش مغناطیس‌سازی، نوع ذرات، شدت جریان و موقعیت ایندیکیشن‌ها را ثبت کند.