غالبًا ما تحتوي أوعية الضغط، مثل أنابيب الفولاذ المستخدمة في الغلايات ومكوناتها، على عيوب يصعب اكتشافها، مثل ضعف الانصهار، وضعف الاختراق، ووجود شوائب من الخبث، والمسام، والشقوق، وغيرها في اللحامات. يستحيل إجراء فحوصات إتلافية على كل غلاية أو وعاء ضغط لمعرفة موقع وحجم وطبيعة هذه العيوب. لذلك، يجب استخدام أساليب الاختبار غير الإتلافي. أي أنه دون إتلاف الهيكل، تُستخدم أساليب فيزيائية لفحص وقياس التغيرات في الكميات الفيزيائية لقطعة العمل أو الهيكل، وذلك لاستنتاج التركيب الداخلي وعيوب قطعة العمل أو الهيكل.
معدات الاختبار غير التدميرية لأنابيب الصلب
الغرض من الاختبار غير المدمر هو:
(1) تحسين عملية التصنيع وضمان جودة المنتج.
(2) في عملية تصنيع المنتج، يمكن اكتشاف العيوب مسبقًا لتجنب إتلاف المنتج، وبالتالي توفير الوقت والنفقات وتقليل تكلفة تصنيع المنتج.
(3) تحسين موثوقية المنتج، وضمان سلامته، وتجنب الحوادث. تطبيق الاختبارات غير التدميرية على جميع جوانب تصميم المنتج، وتصنيعه، وتركيبه، واستخدامه، وصيانته؛ من خلال سلسلة من الاختبارات، يتم تحديد جودة التصميم، والمواد الخام، وعملية التصنيع، والتشغيل، وتحديد العوامل التي قد تسبب الضرر، ومن ثم تحسينها، بما يعزز موثوقية المنتج.
تشمل طرق الاختبار غير التدميري الشائعة الاستخدام: الاختبار الشعاعي، والاختبار بالموجات فوق الصوتية، واختبار الجسيمات المغناطيسية، واختبار الاختراق، واختبار التيار الدوامي. بالإضافة إلى ذلك، هناك كشف التسرب، واختبار الانبعاثات الصوتية، واختبار الإجهاد، والفحص البصري، وغيرها.
الاختبار الشعاعي
تُسمى طريقة استخدام قدرة الإشعاع على اختراق المعادن والمواد الأخرى للتحقق من جودة اللحامات بالاختبار الشعاعي. والمبدأ الأساسي للاختبار الشعاعي هو مبدأ الإسقاط. فعندما يمر الإشعاع عبر معدن اللحام، وعندما تكون هناك عيوب في معدن اللحام (مثل الشقوق، وشوائب الخبث، والمسام، والاختراق غير المكتمل، وما إلى ذلك)، يتضاءل الإشعاع بشكل مختلف في المعدن ويختلف العيب والحساسية على الفيلم أيضًا. يتضاءل الإشعاع بسرعة في المعدن، وببطء في العيب. لذلك، يمكن تحديد حجم وشكل وموقع العيوب في اللحام من خلال الاختبار الشعاعي. ونظرًا لأن الكشف عن العيوب الشعاعية يعتمد على مبدأ الإسقاط، فإن هذه الطريقة أكثر حساسية لعيوب الحجم (مثل شوائب الخبث). ولأن هذه الطريقة يمكن تسجيلها وحفظها، فإن أوعية ضغط الغلايات في بلدي لديها ثقة أكبر في هذه الطريقة. تنص لوائح الغلايات في بلدي على أن اللحامات المحيطية الطولية لبراميل الغلايات، والدرزات الطولية للرؤوس، والدرزات المشتركة للرؤوس ذات الضغوط البخارية المقدرة التي تزيد عن أو تساوي 0.1 ميجا باسكال وأقل من 3.8 ميجا باسكال يجب أن تكون قابلة للكشف عن العيوب بالأشعة السينية بنسبة 100%؛ يجب أن تكون الغلايات التي تزيد عن أو تساوي 3.8 ميجا باسكال قابلة للكشف عن العيوب بالموجات فوق الصوتية بنسبة 100% بالإضافة إلى ما لا يقل عن 25% من الكشف عن العيوب بالأشعة السينية.
معدات الكشف عن العيوب غير المدمرة لأنابيب الصلب
كشف العيوب بالموجات فوق الصوتية هو طريقة اختبار غير إتلافية تعتمد على خصائص انعكاس الموجات الصوتية عند انتشارها في الوسط ومواجهتها لأسطح وسطية مختلفة. ونظرًا لاختلاف مرونة الأوساط الغازية والسائلة والصلبة اختلافًا كبيرًا، يختلف تأثير انتشار الموجات فوق الصوتية، لذا تحدث عمليات الانعكاس والانكسار وتحويل شكل الموجة على أسطح وسطية غير متجانسة. عند انتشار الموجات فوق الصوتية في اللحام، وفي حال وجود عيوب فيه، ينعكس السطح الذي يواجه العيب ويستقبله المسبار، مشكلًا شكل موجة على الشاشة، مما يسمح بتقييم طبيعة العيب وموقعه وحجمه. لا يمكن لكشف العيوب بالموجات فوق الصوتية التقليدية تسجيل وحفظ نتائج الكشف، ويعتمد تقييم العيوب بشكل كبير على العوامل البشرية. لذلك، يستخدم بلدي حاليًا كشف العيوب بالأشعة السينية في غلايات الضغط المنخفض. يتميز كشف العيوب بالموجات فوق الصوتية بحساسية أكبر لعيوب المنطقة (مثل الشقوق، وعدم اكتمال الاختراق، وما إلى ذلك). لذلك، يتميز كشف العيوب بالموجات فوق الصوتية بمزايا أكثر من كشف العيوب بالأشعة السينية في الصفائح السميكة. وبمجرد أن يتمكن كاشف العيوب بالموجات فوق الصوتية من تسجيل النتائج وحفظها، سيتوسع نطاق استخدام كشف العيوب بالموجات فوق الصوتية بشكل أكبر.
كشف عيوب الجسيمات المغناطيسية
يستخدم كشف عيوب الجسيمات المغناطيسية المجال المغناطيسي المتسرب المتشكل عند العيب لجذب المسحوق المغناطيسي لإظهار العيوب التي يصعب ملاحظتها بالعين المجردة. يطبق كشف عيوب الجسيمات المغناطيسية أولاً مجالًا مغناطيسيًا خارجيًا على اللحام المراد فحصه بحثًا عن المغنطة. بعد مغنطة اللحام، يُرش مسحوق مغناطيسي ناعم (يتراوح متوسط حجم جسيمات المسحوق المغناطيسي من 5 إلى 10 ميكرومتر) بالتساوي على سطح اللحام. إذا لم يكن هناك عيب بالقرب من سطح اللحام المراد فحصه، فيمكن اعتباره جسمًا موحدًا بدون تغيير في النفاذية المغناطيسية بعد المغنطة، كما يتم توزيع المسحوق المغناطيسي بالتساوي على سطح اللحام. عند وجود عيوب بالقرب من سطح اللحام، تحتوي العيوب (الشقوق والمسام وشوائب الخبث غير المعدنية) على هواء أو غير معدني، وتكون نفاذيتها المغناطيسية أقل بكثير من نفاذية معدن اللحام. بسبب تغير المقاومة المغناطيسية، يتولد مجال مغناطيسي متسرب عند العيوب الموجودة على سطح اللحام أو بالقرب منه، مشكلاً قطباً مغناطيسياً صغيراً. ينجذب المسحوق المغناطيسي بواسطة القطب المغناطيسي الصغير، ويظهر العيب بسبب تراكم المزيد من المسحوق المغناطيسي، مشكلاً نمط عيب يمكن رؤيته بالعين المجردة. تولد عيوب اللحام السطحية أو القريبة من السطح مجالات مغناطيسية متسربة بسبب نفاذيتها المغناطيسية المنخفضة. عندما تصل شدة المجال المغناطيسي المتسرب إلى مستوى يمكنه امتصاص المسحوق المغناطيسي، يمكن ملاحظة عيوب اللحام السطحية أو القريبة من السطح. كلما زادت قوة المجال المغناطيسي المطبق، زادت شدة المجال المغناطيسي المتسرب المتكون، وزادت حساسية فحص الجسيمات المغناطيسية. يسهل فحص الجسيمات المغناطيسية اكتشاف العيوب السطحية أو القريبة من السطح، وخاصة الشقوق، ولكن درجة ظهور العيب مرتبطة بالموقع النسبي للعيب مع خط المجال المغناطيسي. عندما يكون العيب عموديًا على خط المجال المغناطيسي، يكون مرئيًا بوضوح، أما عندما يكون موازيًا له، فيصعب كشفه. يُستخدم اختبار الجسيمات المغناطيسية على نطاق واسع في تصنيع وتركيب وفحص أوعية ضغط الغلايات، وخاصةً في فحص الخزانات الكروية. وهو طريقة فحص أساسية.
اكتشاف العيوب المخترقة
اختبار اختراق السائل هو طريقة لفحص عيوب اللحام السطحية أو القريبة منها. لا تقتصر هذه الطريقة على مغناطيسية المادة، ويمكن استخدامها على مختلف المواد المعدنية وغير المعدنية، والمواد المغناطيسية وغير المغناطيسية. يعتمد اختبار اختراق السائل على قابلية السوائل للبلل على المواد الصلبة والظواهر الشعرية في الفيزياء. عند إجراء اختبار اختراق السائل، يُغمس سطح اللحام المراد فحصه أولاً في مادة اختراق عالية الاختراق. نظرًا لقدرة السائل على البلل والظواهر الشعرية، تخترق المادة المخترقة عيوب سطح اللحام، ثم تُنظف على السطح الخارجي للحام، ثم تُوضع طبقة من مُطور أبيض ذو ألفة وامتصاص قويين لامتصاص المادة المخترقة التي اخترقت الشقوق على سطح اللحام، ويظهر نمط واضح يعكس شكل وموقع العيب على الطبقة البيضاء. يمكن تقسيم اختبار اختراق السائل إلى طرق عرض ملونة وطرق فلورية وفقًا لطرق عرض العيوب المختلفة.
طريقة الكشف عن عيوب اللون
يستخدم لون الصبغة لإظهار العيوب. يجب أن تكون الصبغة المذابة في المادة المخترقة ذات لون ساطع وواضح. تعتمد طريقة كشف العيوب بالفلورسنت على لمعان المواد الفلورية لإظهار العيوب. في كشف العيوب، تُشعَّع المادة الفلورية الممتصة في العيب بالأشعة فوق البنفسجية، وتصل إلى حالة مثارة نتيجة امتصاصها للطاقة الضوئية، وتدخل في حالة غير مستقرة. من المحتم أن تعود من هذه الحالة غير المستقرة إلى حالة مستقرة، فتُخفِّض طاقتها الكامنة، وتُصدر فوتونات، أي تُصدر فلورسنتًا.
اكتشاف الخلل الحالي في Eddy
هي طريقة لكشف عيوب قطعة العمل، تستخدم ملف إثارة لتوليد تيارات إيدي في قطعة عمل موصلة، وتقيس التغير في تيار إيدي للجسم المراد فحصه. تنقسم ملفات الكشف عن عيوب التيارات الدوامية إلى ثلاثة أنواع حسب أشكالها: ملفات من النوع المباشر، وملفات من النوع المسبار، وملفات من النوع المُدخل. تُستخدم الملفات من النوع المباشر للكشف عن الأسلاك والقضبان والأنابيب، ويتناسب قطرها الداخلي تمامًا مع القضبان والأنابيب الدائرية. توضع الملفات من النوع المسبار على سطح قطعة العمل للكشف الموضعي. تُسمى الملفات من النوع المُدخل أيضًا بالمجسات الداخلية، حيث توضع داخل الأنابيب والثقوب للكشف عن الجدار الداخلي.
معدات الاختبار غير التدميرية لملحقات أوعية الضغط
يعد اختبار التيار الدوامي مناسبًا لقطع العمل المصنوعة من مواد موصلة مثل الفولاذ والمعادن غير الحديدية والجرافيت، ولكن ليس للمواد غير الموصلة مثل الزجاج والراتنج الصناعي.
ومن مميزاتها:
(1) بما أن نتائج الاختبار يمكن إخراجها مباشرة كإشارات كهربائية، فمن الممكن إجراء الاختبار التلقائي.
(2) نظرًا لاعتماد طريقة عدم التلامس (لا يتصل المجس مباشرة بقطعة العمل التي يتم اختبارها)، يمكن أن تكون سرعة الكشف سريعة جدًا.
(3) مناسب للكشف عن العيوب السطحية أو القريبة من السطح.
(4) له تطبيقات واسعة. بالإضافة إلى اكتشاف العيوب، يمكنه أيضًا اكتشاف التغيرات في المواد والحجم والشكل، وما إلى ذلك.
اختبار الانبعاثات الصوتية
طريقة استخدام مسبار للكشف عن الموجات الصوتية المنبعثة من مادة صلبة بسبب التشوه أو بدء الشق وتطوره تحت تأثير ضغوط خارجية لاستنتاج موقع وحجم العيب.
طريقة الكشف عن العيوب بالموجات فوق الصوتية
تنعكس الإشارة فوق الصوتية المنبعثة من المسبار وتستقبل بعد مواجهة عيب. دور العيوب في هذه العملية هو فقط عكس إشارة الموجات فوق الصوتية بشكل سلبي، بينما يتيح الكشف عن الانبعاثات الصوتية للكائن الذي يتم اختباره (العيب) المشاركة بنشاط في عملية الكشف. يحدث الانبعاث الصوتي فقط عند توليد العيوب وتطويرها، لذا فإن الكشف عن الانبعاثات الصوتية هو طريقة اختبار ديناميكية غير مدمرة. وفقًا لخصائص الموجات الصوتية المنبعثة والظروف الخارجية التي تسبب الانبعاث الصوتي، يمكن التحقق من موقع الصوت (موقع العيب) والخصائص المجهرية لمصدر الانبعاث الصوتي. لا يمكن لطريقة الكشف هذه فهم الحالة الحالية للعيب فحسب، بل تفهم أيضًا عملية تكوين العيب واتجاه التطور والزيادة في ظل ظروف الاستخدام الفعلية.
يمكن تقسيم كشف الانبعاثات الصوتية إلى كشف أحادي القناة، وكشف ثنائي القناة، وكشف متعدد القنوات، وذلك وفقًا لعدد مجسات الكشف. يكشف الكشف أحادي القناة فقط عن وجود عيوب في الجسم المراد اختباره، ولكنه لا يستطيع تحديد موقعها، بينما يكشف الكشف ثنائي القناة فقط عن المواقع الخطية، ويُستخدم عادةً للكشف عن اللحامات ذات الظروف المعروفة. أما الكشف متعدد القنوات، فهو عادةً كشف انبعاثات صوتية بأربع قنوات، وثماني قنوات، وست عشرة قناة، واثنان وثلاثين قناة، ويُستخدم بشكل رئيسي للكشف عن الانبعاثات الصوتية للمكونات الكبيرة. فهو لا يكشف فقط عن وجود مصادر انبعاثات صوتية، بل يحدد أيضًا مواقعها.
وقت النشر: ١٢ يونيو ٢٠٢٤