בדיקת נוזל חודר
מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית
2. נוזל חודר מיושם על החלק.
3. עודפי הנוזל החודר מוסרים.
4. מיושם מפתח, החושף את הסדק על פני השטח.
בדיקה בעזרת נוזל חודר, המוכרת לרוב כ-"בדיקת נוזלים חודרים זוהרים" (Dye/Liquid penetrant inspection), היא שיטת בדיקה לא הורסת המאפשרת איתור אי רציפויות הפתוחות על פני השטח, לרוב בחומר מתכתי. השיטה משמשת כאשר לא ניתן לבצע בדיקת חלקיקים מגנטיים או על מנת לאמת תוצאות בדיקת זרמי ערבולת.
השיטה מוכרת גם כזייגלו (Zyglo), שהיה המותג הראשון שהתבסס על השיטה.
שיטה זו התפתחה מבדיקת נוזל חודר שמנוני, שיטת בדיקה בה יוצקים נוזל שמנוני על פני החומר, מנגבים אותו ומפזרים אבקת גיר. במקום בו יש סדק מצטבר שומן הנספח אל הגיר ויוצר בו כתם, וכך מבחינים בסדק.
תוכן עניינים |
[עריכה] עקרונות ותכונות
השיטה משתמשת בנוזל מיוחד (Penetrant) המוחדר אל תוך אי רציפויות בחלק הנבדק ומאפשר את זיהויים.
נוזל הבדיקה מתאפיין בשילוב התכונות הבאות:
- צמיגות - מידת ההתנגדות של החומר לשינוי צורה ו/או זרימה.
- מתח פנים - כוחות האחיזה בין-מולקולריים של הנוזל.
- כושר הרטבה - יכולת הנוזל להמרח על פני השטח ולהרטיבו.
- קפילריות - יכולת הנוזל לחדור לתוך אי רציפויות זעירות ולמקומות צרים. הקפילריות מבטאת את שילוב שלוש התכונות הבסיסיות, ולמעשה קובעת את רגישות הבדיקה.
- ניתן לבטא את הקפילריות בנוסחה הבאה:
- כאשר P היא הקפילריות הנדרשת, θ היא זווית המגע (כושר הרטבה גבוה פירושו זווית מגע נמוכה),
מציינת את מתח הפנים, ו-W היא רוחב מפתח אי הרציפות אל פני השטח. - ניתן לראות בבירור שככל שרוחב אי הרציפות קטן יותר, כך נדרש כח קפילרי גדול יותר על מנת לחדור אליה.
ישנן ארבע רמות רגישות בשיטות הנוזל החודר, הממוספרות מ-1 ועד 4.
- ברמת רגישות 1 משתמשים בצבע חודר, שעקב הרכבו הכימי מתגלים בעזרתו פגמים גדולים בלבד (השיטה מסווגת כ-Type 2).
- ברמת רגישות 2 משתמשים בצבע חודר, או בנוזל חודר זוהר בעל תכונת פלואורסנציה. גם רמה זו מיועדת לאיתור פגמים גדולים יחסית (סיווג: Type 2).
- רמת רגישות 3, שבה משתמשים בנוזל חודר המוסר מסיס במים שניתן להסירו גם בעזרת ממיס. הנוזל ברמה זו הוא בעל יכולת קפילרית גבוהה, שמוגבלת עקב הרכבתו עם מתחלב (אמולסיפייר) על בסיס שמן (ליפופילי) המאפשר את מסיסותו במים (סיווג: Type 1).
- ברמת רגישות 4 הנוזל החודר אינו מורכב עם מתחלב, ולכן הוא בעל יכולת קפילרית גבוהה במיוחד. על מנת להסירו יש ליישם עליו מתחלב על בסיס מים (הידרופילי) (סיווג: Type 1).
ברמות רגישות 3 ו-4 יש להשתמש בתאורה אולטרה סגולה על מנת לגרום לנוזל לזהור (קרינה פלואורסנטית) ולהחשף לעין.
[עריכה] תהליך העבודה והבדיקה
[עריכה] הכנה ראשונית - ניקוי
ניקוי החלק הנבדק משמנים, לכלוך וכדומה, ובעיקר הסרת ציפויים וצבעים.
הניקוי חייב להתבצע באמצעים ידניים או כימיים שלא פוגמים בחלק (כך לדוגמה אין לבצע שיוף של החלק הנבדק לצורך ניקוי משיתוך). פגיעות מכניות בחלק יוצגו בעת הבדיקה כפגם (חיווי שווא), או יסתירו פגמים אמיתיים.
יש לבצע צריבה למתכות שעברו עיבוד שבבי או נפגעו מכנית.
[עריכה] יישום הנוזל
ישנם שלושה סוגי יישום עיקריים של חומרי הבדיקה - טבילה באמבט נוזל, הברשה והתזה בעזרת תרסיס. בנוסף, צורת היישום מתחלקת גם לשיטה יבשה (שבה לא מבוצעת שטיפה של החלק לאחר יישום הנוזל) ושיטה רטובה (שבה נשטף הנוזל החודר כשלב מקדים ליישום המפתח).
יש להשאיר את החלק בהמתנה, על מנת שתכונת הקפילריות תבוא לידי ביטוי, והנוזל יחדור לתוך אי הרציפויות שבחומר. זמן ההמתנה משתנה על פי סוג החומר ורמת רגישות הנוזל, ונע בין 10 ל-45 דקות, על פי צפי גודל הפגמים וצפיפות החומר הנבדק. המתנה של כ-60 דקות תגרום להתייבשות הנוזל החודר, ויהיה צורך לחדשו (יישום חוזר) ולהמתין כעשר דקות נוספות לפני המעבר לשלב הבא.
[עריכה] ניקוי וייבוש הנוזל
לאחר ההמתנה מנקים את הנוזל מעל פני השטח. את הניקוי מבצעים בעזרת חומר ניקוי (כגון אצטון או חומר ניקוי ייעודי) או בעזרת שטיפה מים. ישנם סוגי נוזלים שאינם מתנקים בעזרת מים בלבד ומחייבים שימוש במתחלב [אמולסיפייר]. נוזל שיושם בטבילה באמבט עובר ייבוש בתנור.
במידה והחומר נשטף במים, יש להקפיד להשתמש בלחץ מים בינוני ולא חזק מדי (תחום מקובל הוא בין 20 ל-40 PSI), ולהתיז את המים בזווית קהה (בין 40° ל-70°) על מנת שלא להוציא את הנוזל החודר מתוך אי הרציפויות עצמן. מים חמים או קרים מדי ייפגעו בתכונות הכימיות של הנוזל החודר, ולכן יש לבדוק את הגדרות היצרן הנוגעות לחום המים הרצוי.
ניקוי טוב של החלק יאפשר למפתח להציג בצורה ברורה וחדה את אי הרציפויות, במידה וישנן בחומר.
[עריכה] יישום חומר מפתח
תפקיד המפתח (Developer) הוא לספוח אליו את נוזל הבדיקה מתוך אי הרציפויות, והוא מורכב מחומרים סופחים, כגון אבקת גיר. המפתח יוצר רקע בהיר וקונטרסטי לנוזל החודר שיצא החוצה מתוך אי הרציפויות.
את המפתח יש לפזר בצורה אחידה ככל האפשר, ולהמנע מיצירת שכבת מפתח עבה מדי. ישנם שלושה סוגי מפתחים:
- מפתח אבקתי, שמפוזר באמצעות אמבט אוורור מיוחד המפזר את האבקה בצורה אחידה על כל פני החלק.
- מפתח רטוב בתרסיס.
- מפתח רטוב המשולב בנוזל השטיפה או באמבט מיוחד, שנדרש לייבש בתנור לאחר יישומו.
המפתחים הרטובים ניחנים בתכונה המעוררת את הנוזל החודר, במידה והוא התחיל להתייבש.
זמן ההמתנה לפיתוח הינו כמחצית מזמן חדירת הנוזל.
[עריכה] בדיקה ופענוח ממצאים
במידה ונעשה שימוש במפתח, יוצגו על פני השטח חיוויים שונים, שנדרש לפענח ולסווג. לצורך כך יש לנקות את פני השטח ידנית בעזרת ספוגית/צמר גפן טבול בחומר ממיס (לרוב אצטון). אי רציפות מתגלה לרוב כפס מזוגזג ודק של נוזל זוהר המופיע בחזרה מיד לאחר ניגוב פני השטח. אי רציפויות גדולות הפתוחות אל פני השטח יוצגו גם ללא מפתח, אך על פי התקנים הבינלאומיים והוראות היצרנים השימוש במפתח הוא חובה.
[עריכה] ניקוי שלאחר הבדיקה
לאחר הבדיקה ובחינת תוצאותיה, יש לנקות את משטח הבדיקה על מנת למנוע פגימה בחומר ויצירת נזקי שיתוך עקב הלכדות נוזל חודר וחומרי בדיקה רטובים אחרים בתוך חללים בחומר.
[עריכה] יתרונות וחסרונות
לשיטה מספר ייתרונות וחסרונות ביחס לבדיקות לא הרסניות אחרות.
[עריכה] יתרונות
- צבע הנוזל הינו בעל ניגודיות גבוהה ביחס לפני השטח וקל להבחין בו.
- השיטה מאפשרת להעריך את אורך אי הרציפות.
- ברמות הרגישות הגבוהות יוצגו כל הפגמים הפתוחים על פני השטח, באמינות גבוהה.
[עריכה] חסרונות
- חומרי הבדיקה רעילים, ויש להשתמש באמצעי מגן על מנת להמנע מחשיפת יתר אליהם.
- בשיטות מסוימות יש שימוש בתאורה אולטרה סגולה, המסוכנת לאדם.
- לא ניתן להעריך חד משמעית את גודל הסדק, וכמעט בלתי אפשרי להעריך את עומקו.
- תהליך הבדיקה ארוך וגוזל זמן רב.
- לא ניתן לבדוק כל סוג חומר. מתכת יצוקה וכל משטח מחוספס יציגו אינדיקציות מוטעות.
| בדיקות לא הורסות בתעשייה |
|
בדיקות ויזואליות | רדיוגרפיה | אולטרסוניקה | בדיקת חלקיקים מגנטיים | זרמי ערבולת | שירוגרפיה | תרמוגרפיה | בדיקת נוזל חודר | בדיקת הקשה |
