انواع آزمایش جوش غیرمخرب؛ VT، PT، MT و UT به زبان ساده

تست جوش غیرمخرب (NDT) مجموعه‌ای از آزمایش‌هاست که کیفیت و سلامت جوش را بدون آسیب رساندن به قطعه بررسی می‌کند. چهار روش اصلی آن بازرسی چشمی (VT)، مایع نافذ (PT)، ذرات مغناطیسی (MT) و التراسونیک (UT) هستند؛ سه روش اول بیشتر عیب‌های سطحی را پیدا می‌کنند و روش التراسونیک به عمق جوش نفوذ می‌کند. در ساختمان‌های اسکلت فلزی، کنترل کیفیت جوش طبق مبحث دهم مقررات ملی ساختمان الزامی است.

در این مقاله ابتدا می‌بینید تست غیرمخرب دقیقاً چیست و چرا برای سازهٔ فولادی حیاتی است؛ سپس هر چهار روش را به زبان ساده می‌شناسید: هر روش چه عیبی را می‌گیرد، کجا به کار می‌آید و چه محدودیتی دارد. در ادامه جدول مقایسهٔ چهار روش را می‌بینید و در پایان به دو سؤال مهم کارفرماها می‌رسیم: ناظر چه زمانی آزمایش جوش می‌خواهد و چه کسی مجاز است این تست‌ها را انجام دهد.

تست جوش غیرمخرب چیست؟

جوشکاری حتی وقتی به دست جوشکار ماهر انجام شود، ممکن است عیب داشته باشد: ترک، حفره‌های گازی (تخلخل)، بریدگی کنارهٔ جوش، ذوب ناقص یا نفوذ ناکافی. بعضی از این عیب‌ها روی سطح دیده می‌شوند و بعضی در دل جوش پنهان‌اند؛ و دقیقاً همین عیب‌های پنهان هستند که هنگام زلزله می‌توانند یک اتصال را بشکنند. تست غیرمخرب یعنی همهٔ این عیب‌ها را پیدا کنیم بدون این‌که قطعه را ببریم، بشکنیم یا از کار بیندازیم؛ سازه سرِ جایش می‌ماند و فقط سالم یا معیوب بودن جوش‌ها گزارش می‌شود.

نقطهٔ مقابل، آزمایش مخرب است که در آن نمونهٔ جوش را می‌شکنند یا می‌کِشند تا مقاومتش اندازه گرفته شود؛ این روش برای تأیید صلاحیت جوشکار یا دستورالعمل جوشکاری در آزمایشگاه کاربرد دارد، نه برای کنترل جوش‌هایی که روی سازهٔ واقعی اجرا شده‌اند. برای ساختمانی که ساخته شده و باید سالم بماند، تنها راه منطقی همان روش‌های غیرمخرب است؛ به همین دلیل هر جا صحبت از تست جوش ساختمان یا بازرسی جوش اسکلت فلزی است، منظور همین چهار روش است.

چهار روش اصلی تست جوش غیرمخرب

در بازرسی جوش اسکلت فلزی، چهار روش کاربرد اصلی را دارند و تقریباً همهٔ گزارش‌های آزمایشگاه‌ها ترکیبی از همین‌هاست. روش پنجمی به نام پرتونگاری (RT) هم وجود دارد که به دلیل ملاحظات ایمنی پرتو و هزینهٔ بالاتر، بیشتر در صنایع نفت و گاز به کار می‌رود و در ساختمان‌سازی شهری رایج نیست.

بازرسی چشمی (VT)

ساده‌ترین و در عین حال مهم‌ترین روش. بازرس جوش با چشم و ابزارهای ساده‌ای مثل گیج اندازه‌گیری جوش، ذره‌بین و چراغ، ظاهر جوش را وارسی می‌کند: آیا بعد جوش (ضخامت ساق) با نقشه می‌خواند؟ بریدگی کناره (آندرکات)، سرریز، پاشش جوش، ترک سطحی یا حفرهٔ باز دارد؟ آیا محل و طول جوش‌ها همان است که طراح خواسته؟

چه عیبی را می‌گیرد: عیب‌های ظاهری و ناهماهنگی هندسی جوش با نقشه. کجا لازم است: همه‌جا؛ بازرسی چشمی قدم اول هر برنامهٔ کنترل کیفیت جوش است و برای تمام جوش‌های سازه انجام می‌شود. محدودیت: از داخل جوش هیچ خبری نمی‌دهد و ترک‌های مویی بسیار ریز سطحی هم ممکن است از چشم پنهان بمانند.

تست مایع نافذ (PT)

در این روش مایعی رنگی (معمولاً قرمز) روی سطح جوش پاشیده می‌شود و چند دقیقه فرصت می‌یابد در ترک‌ها و منافذ باریک نفوذ کند. سپس سطح پاک می‌شود و مادهٔ سفیدرنگی به نام ظاهرکننده روی آن می‌آید؛ مایعِ مانده در ترک بیرون کشیده می‌شود و عیب به شکل خط یا لکهٔ قرمز روی زمینهٔ سفید خودش را لو می‌دهد.

چه عیبی را می‌گیرد: ترک‌ها و منافذ سطحی بسیار ریز که با چشم دیده نمی‌شوند. کجا لازم است: روی هر فلزی جواب می‌دهد، از جمله فولاد زنگ‌نزن و آلومینیوم که مغناطیسی نیستند. محدودیت: فقط عیب‌هایی را نشان می‌دهد که به سطح راه دارند؛ از عیب داخلی بی‌خبر است و سطح جوش هم باید تمیز و بدون رنگ و چربی باشد.

تست ذرات مغناطیسی (MT)

قطعهٔ فولادی با یک یوغ (آهن‌ربای الکتریکی) مغناطیس می‌شود و پودر بسیار ریز ذرات آهنی روی سطح پاشیده می‌شود. اگر ترکی روی سطح یا کمی پایین‌تر از آن باشد، میدان مغناطیسی در محل ترک «نشت» می‌کند و ذرات آهن دقیقاً روی خط عیب جمع می‌شوند و آن را مثل خطی پررنگ قابل دیدن می‌کنند.

چه عیبی را می‌گیرد: ترک‌های سطحی و تا حدی زیرسطحیِ نزدیک به سطح. کجا لازم است: جوش‌های فولاد ساختمانی؛ چون فولاد سازه مغناطیس‌شونده است، MT معمولاً از PT سریع‌تر و حساس‌تر عمل می‌کند و پرکاربردترین تست سطحی بعد از بازرسی چشمی در اسکلت فلزی است. محدودیت: فقط روی فلزات مغناطیس‌شونده کار می‌کند و برای عیب‌های عمقی کور است.

تست التراسونیک (UT)

دقیق‌ترین روش رایج برای عمق جوش. اپراتور پراب دستگاه را با کمی ژل روی قطعه می‌گذارد؛ پراب موج صوتی با فرکانس بسیار بالا به داخل فلز می‌فرستد و بازتاب آن را می‌خواند. هر جا موج به حفره، ترک داخلی یا ذوب ناقص برخورد کند، زودتر از انتهای قطعه برمی‌گردد و روی صفحهٔ دستگاه یک پیک می‌سازد؛ از محل و اندازهٔ همین پیک، جای عیب و بزرگی تقریبی آن مشخص می‌شود.

چه عیبی را می‌گیرد: عیب‌های داخلی مثل ذوب ناقص، نفوذ ناکافی، ترک و حفرهٔ درون جوش. کجا لازم است: جوش‌های نفوذی کامل و اتصالات حساس اسکلت فلزی مثل وصلهٔ ستون‌ها و اتصالات خمشی، جایی که سلامت درون جوش حیاتی است. محدودیت: نتیجه به مهارت و دقت اپراتور بسیار وابسته است، اجرای آن روی قطعات خیلی نازک یا هندسه‌های پیچیده دشوار می‌شود و تفسیر گزارش کاری تخصصی است.

جالب است بدانید همین اصل صوتی در سازه‌های بتنی هم به کار می‌رود؛ اگر ساختمان شما بتنی است، مقالهٔ تست التراسونیک بتن را ببینید.

جدول مقایسهٔ چهار روش تست جوش

جدول زیر چهار روش را از نظر نوع عیب، عمق تشخیص، سرعت و محدودیت کنار هم می‌گذارد تا یک‌نگاهه ببینید هر روش کجای کار می‌نشیند:

روش	چه عیبی را می‌گیرد	عمق تشخیص	سرعت و هزینهٔ نسبی	محدودیت اصلی
چشمی (VT)	عیب‌های ظاهری و هندسی جوش	فقط سطح	سریع‌ترین و کم‌هزینه‌ترین	عیب داخلی و ترک بسیار ریز را نمی‌بیند
مایع نافذ (PT)	ترک و منفذ سطحی ریز	فقط سطح	سریع و کم‌هزینه	فقط عیب‌های راه‌دار به سطح؛ نیازمند سطح تمیز
ذرات مغناطیسی (MT)	ترک سطحی و نزدیک سطح	سطح و کمی زیر سطح	سریع؛ کمی پرهزینه‌تر از PT	فقط فلزات مغناطیس‌شونده
التراسونیک (UT)	ذوب ناقص، ترک و حفرهٔ داخلی	تمام ضخامت جوش	کندتر و پرهزینه‌تر	وابسته به مهارت اپراتور و هندسهٔ قطعه

نکتهٔ عملی: این روش‌ها رقیب هم نیستند، مکمل‌اند. یک برنامهٔ درست کنترل کیفیت معمولاً با بازرسی چشمی روی همهٔ جوش‌ها شروع می‌شود، برای سطح جوش‌های حساس MT یا PT می‌گیرد و برای جوش‌های نفوذی کامل سراغ UT می‌رود. آزمایشگاه بر اساس نوع اتصال‌ها و خواستهٔ ناظر مشخص می‌کند چه ترکیبی و روی چند درصد از جوش‌ها لازم است.

ناظر چه زمانی تست جوش اسکلت فلزی می‌خواهد؟

مبحث دهم مقررات ملی ساختمان (طرح و اجرای ساختمان‌های فولادی) کنترل کیفیت جوش را جزو الزامات اجرای اسکلت فلزی می‌داند. در عمل، مهندس ناظر سازه پیش از تأیید مرحلهٔ اسکلت، گزارش رسمی آزمایش جوش را از کارفرما می‌خواهد و بدون آن، گزارش مرحله‌ای را امضا نمی‌کند. در بسیاری از شهرها هم ثبت برگهٔ تعهد آزمایش جوش در سامانهٔ خدمات مهندسی، در کنار برگهٔ آزمایش بتن، بخشی از روند رسمی کار شده است؛ یعنی نداشتن گزارش جوش می‌تواند صدور پایان‌کار را گیر بیندازد.

حساس‌ترین نقطه‌ها جوش‌های کارگاهی‌اند؛ همان جوش‌هایی که در محل پروژه زده می‌شوند، مثل وصلهٔ ستون‌ها و اتصال تیر به ستون. شرایط کارگاه هیچ‌وقت به تمیزی و کنترل کارخانه نیست، پس ناظر برای این جوش‌ها علاوه بر بازرسی چشمی، بسته به نوع اتصال تست سطحی MT یا PT و برای جوش‌های نفوذی تست UT می‌خواهد. اگر سازهٔ شما بتنی است، معادل همین کنترل‌ها آزمایش‌های غیرمخرب بتن مثل آزمایش چکش اشمیت است.

توصیهٔ ما به کارفرماها این است که هماهنگی آزمایشگاه را به روزهای آخرِ اسکلت نگذارید. اگر بازرس هم‌زمان با پیشرفت جوشکاری بیاید، عیب‌ها همان موقع اصلاح می‌شوند و هزینهٔ دوباره‌کاری به حداقل می‌رسد؛ اما اگر تست به بعد از اتمام اسکلت موکول شود، دسترسی به بعضی اتصالات سخت می‌شود و رفع عیب بسیار پرزحمت‌تر است. برای همین می‌توانید از همان ابتدای اجرای اسکلت، درخواست آزمایش جوش را ثبت کنید تا آزمایشگاه مرحله‌به‌مرحله همراه پروژه باشد.

چه کسی مجاز است تست جوش انجام دهد؟

هر کسی که دستگاه دارد، مجاز به صدور گزارش نیست. گزارشی که ناظر و مراجع رسمی می‌پذیرند باید از سوی آزمایشگاه یا شرکت بازرسی دارای صلاحیت صادر شده باشد؛ یعنی مجموعه‌ای که پروانهٔ معتبر در زمینهٔ آزمایش‌های غیرمخرب جوش از مراجع ذی‌ربط (مانند سازمان نظام مهندسی یا وزارت راه و شهرسازی) دارد و گزارشش با مهر و امضای مسئول فنی ارائه می‌شود. اپراتورها هم باید آموزش روش مربوط را گذرانده باشند؛ تفسیر نتیجهٔ UT کار کسی است که برای همان روش تأیید صلاحیت شده است.

نکتهٔ مهم دیگر استقلال بازرس است: جوشکار یا پیمانکار اسکلت نمی‌تواند کار خودش را تأیید کند، چون گزارشش تعارض منافع دارد و ناظر آن را نمی‌پذیرد. آزمایشگاه باید شخص ثالث و بی‌طرف باشد. در ایزی‌اکیپ همین منطق پیاده شده است: پروژهٔ خود را ثبت می‌کنید و فقط آزمایشگاه‌های تأییدشده برای تست جوش سازهٔ شما پیشنهاد می‌دهند؛ سوابق و نمونه‌کارهایشان را می‌بینید و خودتان انتخاب می‌کنید.

سوالات متداول