بازرسی مایعات نافذ(تست PT)

بازرسی مایعات نافذ PT (به انگلیسی: Dye penetrant inspection) یکی از روش‌های آزمایش های غیر مخرب (NDT) است. در این روش (بازرسی مایع نافذ یا تست PT) سطح قطعه با مایعی رنگی قابل مشاهده یا فلورسنت پوشیده می‌شود. پس از مدتی این مایع نافذ در درون شکاف‌ها و حفره‌های سطحی قطعه نفوذ می‌کند. پس از آن مایع از سطح جسم زدوده می‌شود و ماده ظاهرکننده به روی سطح پاشیده می‌شود. اختلاف روشنایی مایع نافذ و ظاهرکننده باعث می‌شود که عیوب سطحی به راحتی مشاهده شوند.

مراحل انجام بازرسی مایعات نافذ ( تست PT )

۱ – تمیز کاری جهت بازرسی مایعات نافذ (تست PT)

سطح مورد نظر را جهت بازرسی مایعات نافذ (تست PT) باید کاملاً تمیز کرد و هرگونه عوامل مزاحم و زائد از قبیل آلودگی، چربی، گریس و روغن، جرقه جوش، پوسته اکسیدی و … را باید از سطح پاک کرد.برای تمیز کردن سطح جهت بازرسی مایعات نافذ (تست PT)، می توان از روش های متنوع به طور مجزا و یا همزمان استفاده کرد. انتخاب روش به جنس ماده قطعه، نوع آلودگی سطح و تعداد قطعاتی که باید بازرسی شوند بستگی خواهد داشت.

۲- اعمال مایع نافذ جهت بازرسی مایعات نافذ (تست PT)

بعد از مرحله تمیزکاری سطحی، جهت بازرسی مایعات نافذ (تست PT) باید مایع نافذ را بر روی سطح قرار داد که این عمل را می توان با توجه به امکانات و یا شرایط قطعه به وسیله اسپری کردن، غوطه وری در مخزن مایع نافذ (Penetrant) و یا به وسیله فرچه رنگ انجام داد. مایع نافذ (Penetrant) سطح موردنظر را می پوشاند و بر اثر خاصیت مویینگی، مایع نافذ به درون ترکها نفوذ می کند.

ویژگی های مایعات نافذ (تست PT)

امروزه برای ساختن مایع نافذ (Penetrant) باید به نکات مهمی توجه شود که از آن جمله به موارد زیر می توان اشاره کرد:

مایع نافذ (Penetrant) جهت بازرسی جوش باید از قابلیت نفوذ در نقایص و عیوب کاملا زیر سطحی و همچنین دیگر مجاری سطح قطعه برخوردار باشند.
مایع نافذ جهت بازرسی جوش باید قابلیت تر کنندگی خوبی داشته و بتواند لایه ای پیوسته در روی سطح ایجاد نماید، به علاوه باید قادر باشد جهت بازرسی مایعات نافذ (تست PT) در مدت معینی به درون منافذ و عیوب سطحی کشیده شود.
مایع نافذ (Penetrant) جهت بازرسی جوش باید قابلیت جاری شدن از مجاری درون قطعه را دارا بوده و در همین حال مقدار بسیار ناچیزی از آن، از درون عیوب در هنگام بازرسی مایعات نافذ (تست PT) بیرون کشیده شود.
مایع نافذ (Penetrant) جهت بازرسی جوش می بایست به صورت مایع باقی بماند و درهنگام بازرسی مایعات نافذ (تست PT) زود خشک نشود.
مایع نافذ (Penetrant) جهت بازرسی جوش باید به سادگی از سطح قطعه شسته شده و در عین حال مقداری از آن که به درون عیوب وارد شده، نباید تحت تأثیر قرار گیرد.
مایع نافذ (Penetrant) جهت بازرسی جوش نباید برای قطعه مورد بازرسی و بازرس ضرر داشته باشد.
مایع نافذ (Penetrant) جهت بازرسی جوش بد بو نباشد که منجر به عجله و بی دقتی شخص آزمایش کننده مایعات نافذ (تست PT) شود.
ارزان قیمت باشد.

دو نوع کلی مایعات نافذ جهت بازرسی جوش و تست PT

نوع ۱: مایع نافذ فلورسنت

نوع ۲: مایع نافذ مرئی

استفاده از ماده نافذ فلورسنتی مشابه ماده نافذ رنگی است با این تفاوت که آزمون (بازرسی جوش و یا تست PT) در زیر نور ماوراء بنفشی که نور سیاه نامیده می شود، صورت می گیرد.

۳ – زمان انتظار مایع نافذ (dwell time) جهت بازرسی جوش و یا بازرسی مایعات نافذ (تست PT)

مایع نافذ اعمال شده جهت بازرسی جوش و تست PT میبایست به میزان کافی روی سطح باقی بماند تا حدی که بیشترین مقدار ممکن از مایع نافذ در زمان تست PT در داخل حفره ها رسوخ نماید. زمان انتظار معمولا به واسطه کارخانجات تولید کننده مواد اعلام می گردد. این زمان در موارد مختلف می تواند بسیار متغیر باشد که معمولاً ۵ تا ۶۰ دقیقه است.برای نمونه در استاندارد BS6443 این زمان ۱۰ دقیقه در نظر گرفته شده است.

۴- پاک کردن مایع نافذ اضافی

بعد از گذشت زمان معین در بازرسی مایعات نافذ (تست PT) که بستگی به شرایط سطحی و حساسیت قطعه دارد باید سطح را از مایع نافذ اضافی پاک کرد.این عمل را عموماً در بازرسی مایعات نافذ (تست PT) با پارچه آغشته به محلول پاک کننده که توسط شرکت سازنده مایع نافذ توصیه شده، انجام می دهند. همین روش برای مایع نافذ پاک شونده با آب به کار می رود. ولی باید توجه کرد که از اعمال محلول پاک کننده به طور مستقیم بر روی سطح تست خودداری شود. چون احتمال خروج مایع نافذ از درزها و ناپیوستگی های سطحی وجود دارد. و در این صورت آشکارسازی عیب، مختل می شود. مایع نافذ عموماً قرمز رنگ است. آزمایش مایعات نافذ (تست PT) بر اساس روشی که مایع نافذ پاک می شود به چهار نوع تقسیم بندی می شوند:

قابل شستشو با آب (water washable)
امولسیون شونده با مشتقات نفتی (post emulsifiable, lipophilic)
قابل پاک شدن با حلال (solvent removable)
امولسیون شونده با مشتقات آبی (post emulsifiable, hydrophilic)

در روش اول،

مایع نافذ اضافی را می توان با آب پاک کرد. در این روش تست PT، مایع نافذ دارای امولسیفایر بوده که باعث می شود با آبکشی از روی قطعه برطرف گردد.

به همین دلیل گاهی به آن مایع نافذ Self-emulsifying هم می گویند.

در روش دوم،

مایع نافذ جهت تستPT از محلولهای نفتی است که حتماً جهت پاک شدن می بایست با یک امولسیفایر پایه نفتی واکنش نماید.
مایعات نافذ post emulsifiable معمولا به دو صورت پایه آبی (hydrophilic) و پایه نفتی (lipophilic) عرضه می شوند.

در روش سوم

برای پاک کردن مایع نافذ اضافی در تست PT می بایست از حلال استفاده گردد

در روش چهارم

مایع نافذ تستPT از محلولهای آب است که حتماً جهت پاک شدن می بایسبت با یک امولسیفایر پایه ی آبی واکنش نماید.

امولسیفایر (امولسیون کننده) چیست؟ هنگامی که امولسیون کننده ها به مایع نافذ قابل امولسیون اعمال می شوند با مایع نافذ ترکیب شده و آن را قابل شستشو با آب می کنند. معمولا امولسیون کننده نارنجی رنگ است تا با مایع نافذ تمایز رنگ ایجاد نماید. امولسیون کننده ها می توانند چربی دوست (پایه نفتی) یا آب دوست (پایه آبی) باشند.

۵ – اعمال آشکارساز

پس از شستشو و خشک کردن سطح قطعه آن را با لایه نازکی از ماده خاصی به نام ماده ظاهرساز یا ظاهر کننده پوشش می دهند.
این ماده باید بتواند مایع نافذ را که در ترک های قطعه نفوذ کرده به خود جذب کند در زمان بازرسی جوش و یا تست PT.
این ماده می تواند به صورت خشک و یا تر باشد.
فرآیند پوشش دهی سطح قطعه با ماده ظاهرساز می تواند به صورتهای مختلفی از قبیل پاششی، غوطه وری و الکترواستاتیکی صورت گیرد.

ویژگیهای ماده آشکارساز در بازرسی مایعات نافذ PT

خاصیت جذب کنندگی خوبی داشته باشد.
به راحتی بتوان سطح قطعه را با آن پوشانید.
شامل مواد شیمیایی واکنش زا با قطعه نباشد که خود سبب معیوب شدن قطعه شود.
شامل مواد مضر برای سلامتی شخصی آزمایش کننده نباشد.
به راحتی پس از آزمایش و بازرسی مایعات نافذ PT قابل برطرف شدن از روی سطح قطعه باشد.
توسط مایع نافذ در مدخل ترک یا ناپیوستگی به راحتی قابلیت خیس شوندگی داشته باشد.

انواع مختلف آشکارسازها در بازرسی مایعات نافذ PT

بر اساس استاندارد ASM2644 آشکارسازها می توانند در ۶ نوع تولید و عرضه شوند:

مواد آشکارساز خشک یا dry powder
مواد آشکارساز محلول در آب یا water Soluble
مواد آشکارساز ذرات معلق در آبwater suspendable
مواد آشکارساز تر غیر آبی nonaqueous
استعمال ویژه Special application
روش آشکارسازی بدون استفاده از آشکارساز (Using no developer):

این روش یکی دیگر از روش ها در بازرسی مایعات نافذ PT است که توسط آن می توان عیوبی که در سطح جوش قرار دارند را مشخص کرد که با مراحل زیر صورت می گیرد. ابتدا تمیز نمودن قطعه – اعمال مایع نافذ دارای دمای تبخیر بالا – توقف جهت نفوذ مایع نافذ – پاک نمودن کامل مایع نافذ از سطح. سپس گرما دادن به قطعه و بالا بردن دمای قطعه – خارج شدن مایع نافذ از درون شیار و پخش شدن بر روی سطح قطعه – آشکار شدن محل های نفوذ مایع در سطح قطعه – مشخص شدن محل های عیوب سطحی

آزمایش مایعات نافذ فلوئورسنت (PT فلورسنت)

کیت فلوئورسنت حداقل شامل آیتم های زیر است:

چراغ UV قابل حمل و ترانس مربوطه – حلال تمیز کننده یا برطرف کننده مایع نافذ – مایع نافذ فلوئورسنت – آشکار ساز تر غیر آبی – آشکارساز پودری خشک – پارچه تنظیم و برسها – امکانات لازم برای ایجاد منطقه تاریک برای بازرسی سطح قطعه

نور سیاه (Black Light)

جهت انجام آزمایش با مایعات نافذ فلوئورسنت یا دو گانه (Dual) نیاز به محیط تاریک و استفاده از نور ماوراء بنفش از نوع (UV-A) یا نور سیاه با طول موج در محدوده ۴۰۰-۳۱۵ نانومتر و با پیک ۳۶۵ نانومتر میباشد. مواد فلوئورسنت نور سیاه را جذب کرده و نور موئی قابل رویت منتشر میکنند.

Electromagnetic Spectrum

Fluorescent Penetrant

Dual Penetrant

جهت تولید نور سیاه (به منظور تست PT فلورسنت) در بازرسی جوش از چراغ UV بهمراه یک ترانسفورماتور استفاده میشود. این چراغ دارای فیلتر بوده بگونه ای که تنها نور سیاه در محدوده طول موجهای مورد نظر را عبور میدهد.

لامپ قوسی بخار جیوه (Mercury Vapor arc Lamp ) به همراه فیلتر مورد نظر نور ماوراء بنفش( UV-A) را جهت بازرسی تأمین میکند.

در بازرسی جوش (تست PT فلورسنت) از نگاه کردن مستقیم به نور UV باید اجتناب نمود و از عینکهای محافظ در هنگام کار باید سود برد. اگر فیلتر چراغ ترک داشته یا خراب باشد نباید از چراغ UV استفاده نمود.

Ultraviolet light

سیستم های آزمون مایعات نافذ و مقایسه آنها ( Penetrant Testing Processes& Comparison)

سیستم های متفاوتی جهت آزمون مایعات نافذ (تست PT فلورسنت) استفاده میشوند. تقسیم بندی این سیستم ها بر اساس روش برطرف کردن مایع نافذ ( قابل شستشو با آب ، قابل برطرف کردن با حلال و قابل تعلیق نمودن با تعلیق کننده) و نوع مایع نافذ (رنگی قابل رویت و فلوئورسانت) انجام میگیرد.

شش سیستم آزمون مایعات نافذ (تست PT فلورسنت) عبارتند از:

۱- آزمون مایع نافذ فلوئورسنت قابل شستشو با آب Water-Washable Fluorescent Penetrant Test

۲- آزمون مایع نافذ فلوئورسنت تعلیقی Post Emulsifiable Fluorescent Penetrant Test

۳-آزمون مایع نافذ فلوئورسنت قابل برطرف کردن با حلال آلی Solvent – Removable Fluorescent Penetrant Test

۴- آزمون مایع نافذ رنگی قابل شستشو با آب Water-Washable Visible dye Penetrant Test

۵-آزمون مایع نافذ رنگی تعلیقی Post Emulsifiable Visible dye Penetrant Tes

۶-آزمون مایع نافذ رنگی قابل برطرف کردن با حلال آلی Solvent- Removable Visible dye Penetrant Test

مقایسه مایعات نافذ رنگی و فلوئورسنت (تست PT فلورسنت)

مایعات نافذ فلوئورسنت (تست PT فلورسنت) بطور کلی حساسیت بالاتری نسبت به مایعات نافذ رنگی دارند.
مایعات نافذ رنگی نیاز به منبع الکتریکی و تاریکی نداشته و در سایت ها به میزان وسیعی استفاده میشوند.
خستگی اپراتور در هنگام کار با مایعات نافذ فلوئورسنت کمتر می باشد.
آزمون مایعات نافذ فلوئورسنت (تست PT فلورسنت) قابل شسشتشو با آب

مراحل انجام آزمون

۱- آماده سازی سطح ۲- اعمال مایع نافذ ۳- سپری شدن زمان نفوذ ( Dwell Time) 4- برطرف کردن مایع نافذ (در زیر نور سیاه )۵- خشک کردن سطح قطعه (برای آشکارسازهای تر غیر آبی)۶- اعمال آشکار ساز ۷- بازرسی قطعه (در زیر نورسیاه)

بازرسی در زیر نور سیاه انجام میگیرد و جهت ماکزیمم راندمان و تطابق و عادت کردن چشم در بازرسی جوش و تست PT فلورسنت ، اپراتور باید حداقل ۵ دقیقه قبل از انجام بازرسی PT فلوئورسنت در اتاق تاریک حضور داشته باشد.

از نگاه کردن مستقیم به چراغ سیاه باید اجتناب نمود.

مزایای آزمون مایعات نافذ فلوئورسنت قابل شستشو با آب

قابلیت رؤیت عیوب برلیل خاصیت فلوئورسانس افزایش میابد.

۱- براحتی با آب شستشو میشود. ۲- برای سطوح زیر مناسب میباشد ۳- برای پیچ ها و حفره های بسته مناسب میباشد ۴- سرعت انجام آزمون بالاست ۵- نسبتأ ارزان قیمت است ۶- نوع سازگار با اکسیژن مایع (Lox) آن موجود است.

معایب آزمون مایعات نافذ فلوئورسنت قابل شستشو با آب

۱-نیاز به اتاق تاریک و منبع الکتریسیته و چراغ UV .

۲-برای نشان دادن عیوب کم عمق و سطحی قابل اعتماد نیست.

۳- بر روی سطوح آندایز شده قابل اعتماد نیست.

۴- اسیدها و کروماتها بر حساسیت روش تأثیر گذار هستند.

۵- مایع نافذ در معرض آلودگی توسط آب میباشد.

۶- احتمال شستشوی مایع نافذ از داخل عیوب (Over-Wash) زیاد است

۷- برای قطعاتی که تست مجدد میشوند چندان قابل اعتماد نیست.

آزمون مایعات نافذ فلوئورسنت تعلیقی

مراحل انجام آزمون

۱-آماده سازی سطح

۲- اعمال مایع نافذ

۳- سپری شدن زمان نفوذ (Dwell Time )

۴ – شستشوی اولیه (Pre-Rinse) برای تعلیق کننده پایه آبی

۵- اعمال تعلیق کننده

۶- سپری شدن زمان تعلیق(Emulsification Time)

۷- برطرف کردن مایع نافذ اضافی (در زیر نور سیاه)

۸- خشک کردن سطح قطعه (برای آشکارسازهای غیر آبی و خشک)

۹- اعمال آشکار ساز

۱۰- بازرسی قطعه (در زیر نور سیاه)

مزایای آزمون مایعات نافذ فلوئورسنت تعلیقی

۱- قابلیت رؤیت عیوب بدلیل خاصیت فلوئورسانس افزایش میابد.۲- حساسیت بالا برای عیوب خیلی ریز ۳- مناسب برای عیوب کم عمق با عرض زیاد ۴- به راحتی پس از تعلیق با آب شسته میشود ۵- زمان کوتاه نفوذ ۶- به راحتی Over Wash نمیشود (کنترل بهتر نسبت به مایعات نافذ قابل شستشو با آب)

معایب آزمون مایعات نافذ فلوئورسنت تعلیقی

۱- نیاز به اتاق تاریک و منبع الکتریسته ۲- برای سطوح زیر مناسب نیست ۳- برطرف کردن مایع نافذ از داخل حفره های بسته ، پیچها و سطوح زیر مشکل است ۴- هزینه بالاتر ۵- زمان آزمون طولانی تر است.

آزمون مایعات نافذ فلوئورسنت قابل برطرف کردن با حلال آلی

مراحل انجام آزمون

۱- آماده سازی سطح ۲- اعمال مایع نافذ ۳- سپری شدن زمان نفوذ (Dwell Time)-برطرف کردن مایع نافذ (در زیر نور سیاه و با پارچه آغشته به حلال) ۵- اعمال آشکار ساز ۶- بازرسی قطعه (در زیر نور سیاه)

مزایای آزمون مایعات نافذ فلوئورسنت قابل برطرف کردن با حلال آلی

قابلیت رؤیت عیوب به دلیل خاصیت فلوئورسانس بالاست، به آب نیاز نمی باشد، مناسب برای سطوح آندایز شده، مناسب و ایده آل برای آزمون موضعی روی قطعات در بازرسی جوش و تست PT فلورسنت

معایب آزمون مایعات نافذ فلوئورسنت قابل برطرف کردن با حلال آّلی

نیاز به اتاق تاریک جهت آزمون ، قابل اشتعال بودن مواد، برطرف کردن مایع نافذ اضافی زمان بر میباشد،مواد را نمیتوان در تانکهای روباز نگهداری و استفاده نمود، برای سطوح زبر از قبیل قطعات منیزیوم ریختگی کاربرد آن مشکل میباشد.

آزمون مایعات نافذ دوگانه (Dual)

مراحل انجام کار

۱- آماده سازی سطح

۲- اعمال مایع نافذ

۳- سپری شدن زمان نفوذ

۴- برطرف کردن مایع نافذ اضافی (با پارچه آغشته به حلال درزیر نور سیاه یا نور مرئی)

۵- اعمال آشکار ساز

۶- بازرسی قطعه (در زیر نور سیاه یا نور مرئی)

مزایای آزمون مایعات نافذ دوگانه

دو سطح از حساسیت را با انجام یک آزمون میتوان بدست آورد. معمولأ عیوب بزرگ در زیر نور مرئی قابل رؤیت بوده و برای عیوب ریز مثل ترک ها و تخلخلها بازرسی در زیر نور سیاه انجام میگیرد.

معایب آزمون مایعات نافذ دوگانه

معایب این نوع آزمون مشابه به معایب آزمون مایعات نافذ فلوئورسنت قابل برطرف کردن با حلال آلی میباشد که قبلأ به آنها اشاره شد.

بازرسی

بازرسی قطعات بمنظور اطمینان از وجود یا عدم وجود هرگونه نشانه، عدم پیوستگی یا عیب از زمان اعمال آشکارساز(Developer) می باشد.

برای مایعات نافذ فلوئورسنت بازرسی باید در اتاق تاریک انجام ده و شدت نور مرئی باید کمتر از۲F.Cیا(۲۰LUX) باشد. شدت نور سیاه در سطح قطعه تحت بازرسی باید حداقل ۱۰۰۰μw/cm2 باشد.

برای مایعات نافذ رنگی شدت نور در سطح قطعه تحت بازرسی باید حداقل ۵۰F.Cیا(۵۰۰LUX) باشد. (مقدار ۱۰۰۰ LUX در بعضی از مراجع نیز ذکر شده است.)

افزایش عمر چراغ و همچنین کثیف بودن فیلتر باعث کاهش شدت نور چراغ UV میشود، حداقل ۵ دقیقه حضور جهت تطابق چشم ها در اتاق تاریک .

عدم استفاده بازرس از عینک های فتو کرومیک.

تمیزکاری نهایی ( Post Cleaning)

باقیمانده های مواد آزمون مایعات نافذ باید از روی قطعات تست شده برطرف شود زیرا مکن است این مواد بر روی قطعات اثرات مضر و مخرب داشته باشند، مایع نافذ و تعلیق کننده قلیایی بوده و ممکن است باعث خوردگی و حفره ای شدن سطح قطعه شوند، بخصوص برای آلومینیوم، آشکار ساز جاذب رطوبت بوده و ممکن است باعث خوردگی شود. وجود این مواد همچنین ممکن است در فرآیند های بعدی اثرگذار باشند، یکی از کاربردهای مایعات نافذ استفاده از آنها جهت نشت یابی مخازن، لوله ها و قطعات توخالی ریختگی میباشد. در این آزمون محلول مایع نافذ در داخل مخزن اعمال شده و سطح بیرونی بمنظور وجود یا عدم وجود نشت مورد بازرسی قرار میگیرد.

انتخاب سیستم یا روش آزمون (System or Process Selection)

سیستمهای مایعات نافذ از نظر ۱- نوع مایع نافذ ۲- روش برطرف نمودن مایع نافذ اضافی ۳- نوش آشکارساز تقسیم بندی میشوند.

انتخاب سیستم یا فرآیند آزمون مایعات نافذ به موارد زیر بستگی دارد:

طبیعت عیوب (اندازه و نوع آنها) ، شکل و پیچیدگی قطعه، شرایط سطحی قطعه (زبری) ، جنس قطعه ، اندازه و موقعیت قطعات ، تجهیزات در دسترس و مهارت و تجربیات موجود، هزینه، تعداد قطعات تحت آزمون.

کاربردها

این روش هزینه کمی در بردارد و می‌توان از آن برای تشخیص ترک در مواد غیر متخلخل به آسانی استفاده نمود. این روش را می‌توان برای تمامی مواد غیرآهنی اعم از فلزات، سرامیک و پلاستیک بکار برد ولی در مورد قطعات آهنی آزمون ذرات مغناطیسی، بخاطر قابلیت‌های بسیار بالاتر آن نسبت به روش مایعات نافذ، ارجحیت دارد.