اهمیت تست جوش در ساخت سازه فلزی

تست جوش چیست

ارزیابی جوشکاری به لحاظ کنترل کیفیت جوش و کنترل ابعاد و مشخصات جوش و مقایسه با نقشه های اجرایی و دتایل های جوشکاری را بازرسی جوش یا اصطلاحا تست جوش می نامند و قبل از شروع عملیات جوشکاری با تهیه WPSآغاز می گردد و در حین جوشکاری و پس از جوشکاری با تست جوش ها انجام می شود.

معایب جوش

احتمال زیادی وجود دارد که هنگام جوشکاری ایراداتی از جمله: نفوذ ناقص، امتزاج ناقص، بریدگی لبه نوار جوش، حبس سرباره، تخلخل، ترک، معایب ابعادی ترد سکنی بوجود آید.
به همین دلیل باید با کمک روش های کنترل کیفیت QC  و تضمین کیفیت QA این خطاها جلوگیری کرد و در صورت بروز هر کدام در جهت رفع آن اقدام کرد.

انواع تست جوش

تست جوش با هدف زیادی انجام می‌گیرد:
تست های ارزیابی که شامل تایید صلاحیت دستور العمل جوشکاری wps و تعیین صلاحیت و رده بندی جوشکاران است های تایید که شامل بازرسی و تایید باشد
تست جوش را می توان به دو دسته اصلی تقسیم بندی کرد: مخرب و غیر مخرب

تست های غیر مخرب (NDT) که به چهار دسته تقسیم بندی می شود:

۱. بازرسی چشمی جوش (VT)
۲. تست مایعات نافذ (PT)
۳. تست ذرات مغناطیسی (MT)
۴. تست آلتراسونیک (UT)

تست های مخرب (DT) که به ۴ دسته تقسیم بندی می شوند.

۱. تست خمشی
۲. تست کششی
۳. تست ضربه
۴. تست شکست

تست هایی که مربوط به ارزیابی هستند به تضمین کیفیت مربوط می باشند و در دسته تست های مخرب قرار میگیرند. آزمایش های تایید اساسا توسط تست های غیر مخرب مورد ارزیابی قرار می‌گیرند و جهت اطمینان از کیفیت جوش است.

تست های غیر مخرب (Non Destructive Test)

به تستی گفته می شود که قطعه بدون تغییر و خرابی مورد ارزیابی قرار می گیرد و در برنامه کنترل کیفیت QC قرار دارد. هدف از این تست پیدا کردن عیب هایی است که امکان دارد حین جوشکاری ایجاد شده باشد  این نوع تست برای کنترل کیفیت کلیه قطعات فلزی و ماشین آلات در تمامی مراحل ساخت و تولید توسط مهندسین مجرب فنی و کارشناسان خبره و دوره دیده انجام می گیرند.

بازرسی چشمی Visual Test

اولین، ابتدایی ترین و ساده ترین نوع بازرسی غیر مخرب است که توسط چشم مسلح یا غیر مسلح انجام می گیرد.
در این روش تمام عیوب سطحی از جمله ترک، انحرافات در اندازه قطعه، تخلخل سطحی و ... که با چشم قابل دیدن است مورد ارزیابی قرار میگیرد. البته عوامل محیطی چون شدت نور ، نوع نور محیط، شرایط سطح قطعه و تمیزکاری قطعه در بازرسی چشمی تاثیر گذار است.

مزایا و معایب
مزایا
ارزان قیمت
ایمنی بالا در حین کار
عدم نیاز به تجهیزات پیشرفته و اضافی
معایب
عدم تشخیص عیوب داخلی
امکان خطای انسانی 
نیازمند کارشناس خبره و آموزش دیده

تست مایع نافذ Penetrant Testing

این تست نیز بسیار متداول است و برای عیوبی مانند شکستگی مویی و انواع ترک های سطحی مورد استفاده قرار می گیرد. این آزمایش برای فلزات غیر مغناطیسی نظیر فولاد ضد زنگ، آلومینیوم، تنگستن و پلاستیک ها کاربرد دارد. از این روش برای تشخیص عیوب داخلی نمی توان استفاده کرد.

روش انجام کار

1. تمیز کاری Cleaning
ابتدا باید سطح قطعه از هر گونه آلودگی(زنگ زدگی، چربی، مواد ناخالص و ...) پاک شود. زیرا وجود آلودگی باعث می شود تا مایع نافذ به داخل شکاف نفوذ نکند و عیب کار مشخص نشود.
2. آغشته کردن سطح به مایع نافذ  Applying Penetrant
پس از تمیز کردن و خشک کردن سطح قطعه، سطح به مایع نافذ قرمز رنگ آغشته می شود.
3. زمان توقف Dwell Time
پس از آغشته کردن سطح قطعه به مایع بین ۵ تا ۶۰ دقیقه زمان نیاز است تا مایع نفوذ پیدا کند این زمان بستگی به دو پارامتر سیالیت مایع و حساسیت آزمایش دارد.
4. پاک نمودن مایع نافذ اضافی  Penetrant Removing
پس از طی شدن زمان مناسب سطح قطعه باید از مایع نافذ تمیز شود. حلال تمیز کننده بستگی به مایع نافذ دارد، ۳ مایع نافذ وجود دارد. ۱. قابل شستشو با آب ۲. قابل تمیز کردن با امولسیون ۳.دارای حلال مخصوص که با توجه به نوع آن باید از تمیز کننده مخصوص استفاده کرد.
5.خشک کردن سطح Drying
دو مرتبه در آزمایش سطح خشک می شود. ۱. قبل از آغشته نمودن سطح با مایع نافذ ۲. خشک کردن سطح بعد از آغشته نمودن مایع نافذ
6. آغشته کردن سطح به مایع آشکار ساز Applying Developer
این مرحله آخرین مرحله می باشد سطح قطعه را با مایع آشکار ساز که بسیار فرار است و حاوی ذرات سفید رنگ می باشد پوشانده می شود. مایع آشکار ساز به دلیل خاصیتی که دارد عیوب جوش را از جمله ترک هاتخلخل و ... را به خوبی نشان می دهد. تبخیر مایع آشکار ساز باعث می شود تا گرد سفید رنگ به داخل ترک ها نفوذ کند و بر اثر عمل مویینگی ماده قرمز از ترک بیرون کشیده شده و ترک ها به وضوح دیده می شوند.

تست ذرات مغناطیسی Magnetic Test

بازرسی با روش MT یکی از روش های حساس و آسان برای پیدا کردن عیوب سطحی و غیر سطحی در مکان های دور از دسترس هستند و منطقه متاثر از حرارت است و ایراداتی چون ترک ها و سوراخ های در نزدیکی جوش ذوب ناقص، تخلخل، بریدگی کناره جوش، نفوذ ناقص ریشه و اختلاط سرباره در نوار جوش به کار می رود، از این روش معمولا در مکان های دور افتاده استفاده می شود.
نحوه انجام به صورت زیر انجام می شود:

۱. ابتدا سطح مورد بازرسی را به وسیله برس سیمی تمیز می کنند و با کمک تمیز کننده شیمیایی سایر مواد موجود در سطح جوش را به طور کامل پاک می نمایند 
۲. سطح جوش فلز و اطراف آن را با یک رنگ سفید به طور کامل می پوشانند 
۳. میدان مغناطیسی را طوری در دو طرف محل جوش قرار می دهند که میدان مغناطیسی حاصل از آن بصورت عمودی یا موازی سطح جوش ایجاد شود.
اگر میدان به صورت عمود باشد ترک های طولی و در حالت موازی ترک های عرضی ایجاد شده است.
۴. ابتدا میدان مغناطیسی ایجاد می شود و سپس ذرات آهن بسیار ریز ترجیحا مخلوط مایع (سوسپانسیون‌) بر روی سطح قرار می گیرد.
به دلیل شکستن میدان قسمت های معیوب ذرات آهن به سمت قسمت های ادوار حرکت می کنند و بصورت نقطه یا خط تیره قابل رویت هستند.

مزایا
1. قیمت مناسب
2. ساده و سریع

معایب
1. تنها تا عمق  10 تا 20 میلی متر قابل تشخیص است
2. غیر قابل استفاده برای قطعاتی که پوشش ضخیم دارند

تست رادیوگرافی یا پرتو نگاری Radiographic Test

از این تست برای یافتن نقص های بسیار ریز میکروسکوپی در سازه های پیچیده استفاده می شود و اشعه الکترو مغناطیس با طول موج کوتاه به صورت فوتون های پر انرژی برای نفوذ در سطح قطعه برای پیدا کردن عیوب سطحی و غیر سطحی استفاده می شود. در این روش فیلمی بر زیر سطح قطعه قرار داده می شود و با فرستادن اشعه که بیشتر از پرتو گاما و ایکس استفاده می شود پس از عبور اثر اشعه بر روی فیلم باقی می ماند و عیوب احتمالی نمایان می شود

مزایا
نیاز به آماده سازی قبلی ندارد
عیوب سطحی و غیر سطحی مشخص می کند
ایراداتی مانند خوردگی و تغییر چگالی مناطق مختلف به راحتی قابل تشخیص است

معایب
نیاز به حفظ ایمنی کار با دستگاه وجود دارد
باید به دو سمت قطعه دسترسی داشت
برای تشخیص عمق عیب نیاز به عکس برداری از زوایای مختلف دارد
 

تست جریان گردابی Eddy Current Test

این تست که به تست القایی نیز شناخته می شود برای تشخیص عیوب سطحی و غیر سطحی مورد استفاده قرار میگیرد در این تست از یک سیم پیچ دایره ای که جریان در آن برقرار است در نزدیکی قطعه استفاده می شود جریان متناوب در سیم پیچ میزان میدان مغناطیسی متغیری ایجاد می کند.
معایب و نواقص را آشکار می کند از این روش می توان برای مصالح آهن دار هم ترکیبات غیر آهن استفاده کرد و عیوبی چون تخلخل، نفوذ یا اختلال گل جوشکاری، ترک، ذوب ناقص فلز جوش استفاده کرد. 

تست آلتراسونیک Ultrasonic Test

این تست فراصوتی قابلیت تشخیص تمام نواقص سطحی و غیر سطحی را دارد البته باید سطح قطعه صاف باشد.
در این تست امواج فراصوت با بسامد بالا توسط یک مولد بر روی قطعه قرار می گیرند و با هر گونه تغییر در تراکم داخلی عیوب ایجاد شده بر روی قطعه بازتاب پیدا می کنند. امواج بازتاب شده توسط یک مولد صوتی دریافت می شود و به پالس الکترونیک تبدیل می شوند و در انتها به صورت یک سیگنال بر روی صفحه نمایش ظاهر می شوند. کارشناس با بررسی سیگنال ها(عمق، ابعاد و...) نوع عیب را تشخیص می دهد.

تست مخرب

این تست جهت تضمین کیفیت جوش مورد ارزیابی قرار می‌گیرد. تست های مخرب آزمایش های مکانیکی هستند که بر روی نقطه جوش شده برای تعیین مقاومت و سایر خواص مکانیکی انجام می شود. این نوع تست نسبتا ارزان و کاربردی هستند که به همین دلیل باعث شده برای صلاحیت جوشکار و جوشکاری به کار رود.

مراحل انجام تست مخرب

ابتدا جوشکار بر روی ورق های مشابه جوش را انجام می دهد، پس از آن نمونه های با عرض های مشخص بریده می شوند و هر نمونه تحت آزمایش خاصی قرار می گیرند. مراحل انجام تست مخرب به شرح زیر است:
۱ آماده سازی تجهیزات لازم جهت عملیات جوشکاری
۲ آماده سازی نمونه های ورق های با ضخامت 10 تا 20 میلی متر و طول 380 و عرض 360 میلی متر
انجام جوش در وضعیت های تخت، افقی، قائم و سقفی
تهیه نمونه های آزمایش با توجه به ضحامت های مورد استفاده
انجام آزمایش های لازم بر روی نمونه ها

تست کشش

مهم ترین و اصلی ترین تست مخرب کشش می باشد، این تست با اعمال نیروی کشش طولی انجام می شود و فشارتا جایی ادامه پیدا می‌کند که نمونه شکسته یا از هم جدا شود. این تست معمولا توسط دستگاه کشش انجام می گیرد.

تست خمشی هدایت شده

این تست نیز بسیار پر کاربرد است و جهت آشکارسازی عدم سلامت جوش، عدم نفوذ و امتزاج فاز انجام می گیرد. تست جوش جهت ارزیابی کیفیت امتزاج فاز جوش در دیواره های سطح درز اتصال، تخلخل، حبس سرباره، حفره های گازی و دیگر موارد احتمالی انجام می گیرد.

تست فشار

این تست بر عکس تست کشش می باشد، در این آزمایش نمونه را بین دو دستگاه قرار می دهند و از دو طرف به آن فشار وارد می کنند تا کمیت های چون نیروی جا به جایی، تنش، کرنش و ... مانند تست کشش ارزیابی شود.

تست ضربه

در این آزمایش به نمونه ضربه وارد می کنند تا میزان انرژی لازم برای شکست داده مقاومت در برابر تنش های دینامیکی سنجیده شود.

تست خستگی

این تست بیشتر برای قطعاتی مورد استفاده قرار می گیرد که بر اثر چرخش قطعه دچار اشکال می شود. نتایج این تست پراکندگی های زیادی دارد و برای تحلیل آن از نمودار لگاریتمی استفاده می شود.