بازرسی جوش با MT طبق ASTM E709: شدت نور، تمیزکاری و معیار پذیرش

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 باید تمیز، خشک و عاری از روغن، پوسته لق، پاشش جوش، فلاکس و رنگ ضخیم باشد. بند ۹.۱ استاندارد ASTM E709-21 تصریح می‌کند که هنگام بازرسی یک ناحیه موضعی مانند جوش، نواحی مجاورِ سطح مورد بازرسی نیز — به توافق طرفین قرارداد — تا حدی که تشخیص نشانه‌ها ممکن شود تمیز می‌شوند؛ این استاندارد عمداً عددی برای دامنه تمیزکاری تعیین نمی‌کند. بند ۹.۱.۱ پوشش نارسانای نازک تا ۰٫۰۵ میلی‌متر را معمولاً بی‌اثر می‌داند؛ ضخیم‌تر از آن باید ثابت شود ناپیوستگی غیرقابل‌قبول از میان پوشش هم قابل تشخیص است. طبق بند ۹.۲، سطح بسیار ناهموار باعث گیرافتادن مکانیکی ذرات می‌شود و ناحیه مشکوک باید دوباره تمیز و بازبینی شود. دمای سطح هنگام اعمال ماده هم باید در محدوده برگه فنی بماند، وگرنه پایداری سوسپانسیون تغییر می‌کند.

کدام روش مغناطیس‌سازی برای اتصالات جوشی مناسب است؟

روش یوک (Yoke) به دلیل قابل حمل بودن و نداشتن خطر جرقه، رایج‌ترین انتخاب برای بازرسی جوش در محل پروژه است. الزام نیروی بلندکنندگی یوک در ASTM E709 و ASME BPVC Section V یکسان است: یوک AC دست‌کم ۴٫۵ کیلوگرم و یوک DC یا آهنربای دائم دست‌کم ۱۸ کیلوگرم، در حداکثر فاصله قطبیِ مورد استفاده. روش دوم پراد (Prod) است که جریان بالاتری لازم دارد و روی قطعه ریسک جرقه و سوختگی موضعی می‌سازد.

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

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. در بازرسی جوش میدانی، حالت پیش‌فرض یوک AC است: عیب مورد انتظار در جوش معمولاً باز به سطح یا بسیار نزدیک به آن است و حساسیت AC برای همین دسته بیشترین مقدار را دارد. تغییر به حالت DC وقتی معنا پیدا می‌کند که ترک زیرسطحی محتمل باشد، مثلاً در جوش‌های چندپاسه ضخیم.

مراحل اجرای بازرسی جوش گام‌به‌گام چگونه است؟

اجرای بازرسی جوش باید بر پایه 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-774 از ASME BPVC Section V الزام می‌کند هر آزمون با همپوشانی کافی میدان انجام شود تا پوشش ۱۰۰ درصد سطح در حساسیت لازم تضمین شود.

1. تمیزکاری نهایی سطح و نواحی مجاور طبق بند ۹.۱ ASTM E709.
2. کنترل نیروی بلندکنندگی یوک و کالیبراسیون نورسنج و شدت‌سنج UV.
3. اعمال رنگ زمینه سفید در صورت نیاز به کنتراست بیشتر.
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 آزمون در جهت عمود بر جهت اول (چرخش ۹۰ درجه).
8. ارزیابی ایندیکیشن‌ها طبق 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. یک استثنا هم وجود دارد که کمتر شناخته شده است: بند ۷.۱.۱.۱ استاندارد ASTM E709 در برخی بازرسی‌های میدانی با ذرات غیرفلورسنت، شدت تا ۵۰ فوت‌کندل (۵۳۸ لوکس) را مجاز می‌داند، مشروط به توافق با کارفرما. این استثنا باید پیش از شروع کار توافق و در دستورالعمل ثبت شود، نه اینکه در محل و پس از دیدن شرایط به آن استناد شود.

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 روی همان سطح تحت آزمون انجام می‌شود، نه در فاصله‌ای از لامپ. بند T-777.2 استاندارد ASME BPVC Section V لامپ را در بازه ۳۲۰ تا ۴۰۰ نانومتر الزام می‌کند و بند ۶.۶.۱ استاندارد SE-709 برای لامپ‌های LED طول موج اوج ۳۶۵ تا ۳۷۰ نانومتر می‌خواهد. هم‌زمان، نور مرئی محیط نباید از ۲۱٫۵ لوکس (۲ فوت‌کندل) بیشتر شود، وگرنه کنتراست لازم برای دیدن ایندیکیشن از بین می‌رود. زمان تطبیق چشم در دو مرجع یکسان نیست: بند ۷.۱.۳ استاندارد SE-709 دست‌کم یک دقیقه را رویه پذیرفته‌شده می‌داند، ولی بند T-777.2 استاندارد ASME BPVC Section V دست‌کم پنج دقیقه ماندن در محیط تاریک را الزام می‌کند. در کار تحت کد ASME، همان پنج دقیقه ملاک است. 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. بند T-777 استاندارد ASME BPVC Section V الزام می‌کند کاذب یا غیرمرتبط بودن هر ایندیکیشن اثبات شود، نه اینکه صرفاً ادعا شود. بند T-780 هم ارزیابی را به معیار پذیرش کد ساخت مرجع واگذار می‌کند؛ خود Article 7 هیچ حد اندازه‌ای برای ایندیکیشن قابل ارزیابی تعیین نمی‌کند. 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. اگر ایندیکیشنی سنگ‌زنی و برداشته شود، ناحیه باید دوباره بازرسی شود؛ سنگ‌زنی می‌تواند لبه ترک را ببندد بدون آنکه خودِ ترک از بین رفته باشد.

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. شماره بچ ماده مصرفی هم باید در همان گزارش بیاید، چون در بازرسی شخص ثالث اولین چیزی است که با گواهی آنالیز تطبیق داده می‌شود.