انواع روش ‌های کنترل کیفیت ورق فولادی و نتایج آن‌ها

واضح است که خریداران هر محصول، به دنبال یک قیمت مناسب هستند. اما وقتی پای کیفیت به میان می‌آید، یک محصول باکیفیت اما دارای قیمت بالاتر، نسبت به محصولی با کیفیتی نه‌چندان مطلوب اما ارزان‌تر ترجیح داده می‌شود. این امر برای محصولاتی که در صنایع ساخت‌وساز و یا دیگر صنایع مهم به کار برده می‌شوند، بسیار ضروری و حیاتی است. یکی از این محصولات، ورق‌های فولادی هستند. ازآنجایی‌که ورق‌های فولادی کاربرد گسترده‌ای در صنایع حساس کشور مانند خودروسازی، کشتی‌سازی، ساخت مخازن و غیره دارند، برخورداری آن‌ها از کیفیت و خواص مطلوب بسیار حائز اهمیت است. حال چگونه این کیفیت قابل ارزیابی است؟ پاسخ در نتایج حاصل از تست‌های کنترل کیفیت ورق فولادی نهفته است. در ادامه به مهم‌ترین روش‌های کنترل کیفیت ورق‌های فولادی اشاره خواهیم کرد.

اهمیت کنترل کیفیت ورق فولادی

کاربردهای مختلف، خواص و الزامات متفاوتی را می‌طلبند. به‌عنوان‌مثال، ورق‌هایی که در ساخت بدنه خودرو مورد استفاده قرار می‌گیرند، باید استحکام، مقاومت به ضربه و نیز شکل‌پذیری بسیار خوبی داشته باشند. از طرفی دیگر، ورق‌های به‌کاررفته در ساخت مخازن ذخیره و مخازن جدار نازک، باید که علاوه بر استحکام بالا، از مقاومت به خوردگی مطلوبی برخوردار باشند تا با مواد موجود در آن‌ها واکنش ندهند. همچنین، برای بارگذاری‌های تناوبی و سیکلی و یا کاربرد در دمای بالا، استحکام خستگی و مقاومت به خزش بسیار مهم هستند.

بنابراین، باید که ورق‌های فولادی را متناسب با خواصی که دارند، برای کاربرد موردنظر برگزینیم. اما معیاری هم باید برای تعیین محدوده این خواص و نیز صحت سنجی آن‌ها وجود داشته باشد. کنترل کیفیت ورق فولادی از طریق آزمون‌های مکانیکی و شیمیایی و نیز بررسی‌های مخرب و غیرمخرب، دامنه خواص و محدوده قابل کاربرد را برای انواع ورق‌های فولادی تعیین می‌کند.

پس‌ازاینکه ورق‌ها تست‌های کنترل کیفی را پشت سر گذاشتند و نتایج آن‌ها قابل‌قبول بود، گواهینامه کنترل کیفیت برای این ورق‌ها صادر می‌شود که تمامی تست‌های لازم و انجام‌شده بر روی محصول به همراه نتایج آن‌ها در آن ذکر شده است. این‌چنین، گفته می‌شود که ورق موردنظر استاندارد است و برای استفاده در کاربرد مدنظر شرایط مناسب را داراست. با استاندارد آهن آلات در این لینک آشنا شوید.

انواع روش‌ های کنترل کیفیت ورق فولادی

به‌طورکلی، کنترل کیفیت یک محصول در سه مرحله شامل کنترل کیفیت قبل از فرآیند تولید، در حین تولید و پس از تولید انجام می‌شود. اما آنچه در اینجا مورد بحث است، کنترل کیفیت ورق فولادی پس از تولید است. صحت سنجی کیفیت ورق‌های فولادی از طریق یک سری آزمایش‌های خاص صورت می‌پذیرد که به دو دسته تقسیم می‌شوند. دسته اول بررسی‌های مخرب هستند که با اعمال تغییر شکل دائمی در قطعه تا مرحله رسیدن به شکست، کیفیت آن را ارزیابی می‌کنند و دسته دوم، بررسی‌های غیر مخرب هستند که هیچ آسیب مکانیکی به قطعه تولیدی وارد نمی‌کنند.

بازرسی چشمی ورق فولادی

نخستین مرحله از کنترل کیفیت ورق فولادی، بازرسی چشمی است که شامل مشخص کردن عیوب ظاهری قطعه آن‌هم بدون ابزار خاص و با چشم غیرمسلح است. این عیوب شامل تاب‌دار بودن ورق، پیچش شدید، وجود ترک‌های سطحی و غیره می‌شوند. این تست باید توسط افراد باتجربه انجام شود تا درصد خطا و اشتباه در تشخیص عیوب به حداقل برسد.

بررسی ‌های ریزساختاری و میکروسکوپی

این نوع بررسی‌ها که عموماً توسط پراش اشعه ایکس، میکروسکوپ‌های نوری، SEM و غیره انجام می‌شوند، نوعی آزمایش متالورژیکی هستند که فازها و ساختارهای بلورین مواد را مشخص می‌کنند. همچنین، میزان دانه‌بندی در ساختار فولاد مورد استفاده در ورق فولادی نیز از این طریق قابل‌محاسبه است. هرچه اندازه دانه‌ها بیشتر باشد، ساختار ریزدانه‌تر بوده و سختی و استحکام ورق فولادی بیشتر خواهد بود. برای مشاهده موارد گفته‌شده باید که از بزرگنمایی‌های بالا استفاده کرد. برگه آنالیز شیمیایی ورق فولادی که شامل عناصر موجود در ترکیب شیمیایی آن است، از این طریق به دست می‌آید.

تست سختی و سختی پذیری ورق فولادی

سختی به‌صورت تغییر شکل پلاستیکی ناشی از اعمال فشار توسط یک فرورونده و یا ایجاد خراش بر روی یک سطح تعریف می‌شود که جزو خواص ذاتی ماده نیست. سختی یک قطعه در شرایطی که مقاومت به سایش موردنیاز است، بسیار حائز اهمیت است. برای تعیین میزان سختی مواد از روش‌هایی همچون برینل، راکول و ویکرز استفاده می‌شود.

سختی پذیری نیز به قابلیت سخت شدن یک قطعه مربوط می‌شود و با ضخامت لایه سخت شده سنجیده می‌شود. برای این منظور، از آزمایش جومینی استفاده می‌شود. در آزمایش جومینی، نمونه‌ای به قطر 1 اینچ و طول 4 اینچ به‌طور یکنواخت تا دمای آستنیته حرارت دهی می‌شود. سپس نمونه بر روی یک محل که جریان آب از پایین به آن برخورد می‌کند، قرار داده می‌شود. پس از ده دقیقه، نمونه برداشته می‌شود و ضخامت سخت شده در آن اندازه‌گیری می‌شود.

تست کشش ، مهم ‌ترین تست در کنترل کیفیت ورق فولادی

می‌توان گفت که تست کشش مهم‌ترین تست در برگه آنالیز کنترل کیفیت ورق فولادی و حتی دیگر محصولات است. این تست پارامترهایی ازجمله استحکام تسلیم، استحکام کششی و میزان تغییر طول تحت بارگذاری را مشخص می‌کند که مهم‌ترین فاکتورها برای طراحی یک قطعه و یا کاربرد مستقیم ورق فولادی در یک سازه هستند.

تست فشرده سازی ورق فولادی

به‌منظور تعیین میزان مقاومت قطعات و به‌خصوص سیلندرها، بلوک‌ها یا نوارهای کوچک در برابر تغییر شکل‌های پلاستیکی بزرگ، آزمایش فشرده‌سازی بر روی ورق‌های فولادی انجام می‌شود. برای این منظور، نمونه‌ها بین فک‌های دستگاه قرار می‌گیرند و فشرده می‌شوند و تحلیل نمودار تنش- کرنش به‌دست‌آمده از این تست، میزان مقاومت ورق فولادی را در شرایط بارگذاری یادشده تعیین می‌کند.

تست خستگی ورق فولادی

پدیده خستگی در اثر وجود تنش‌های سیکلی و تناوبی رخ می‌دهد و منجر به تغییر شکل پلاستیک یا دائمی در مواد شده که درنهایت به شکست قطعه منتهی می‌شود. برای برآورد استحکام خستگی قطعات، از آزمایش خستگی استفاده می‌شود. پتانسیل خستگی یا حد تحمل خستگی، تعداد چرخه‌هایی است که ورق فولادی می‌تواند در هر بارگذاری کششی و یا فشاری تا انتهای فرآیند و رسیدن به شکست، تحمل کند. آزمایش خستگی با توجه به شرایط سرویس، در انواع حالت‌های خستگی خوردگی، خستگی حرارتی و غیره قابل انجام است.

تست ضربه ورق فولادی

نمونه دیگری از تست‌های کنترل کیفیت ورق فولادی، آزمایش ضربه است که رفتار ورق را تحت بارگذاری ضربه‌ای و دینامیکی نشان می‌دهد. آزمایش ضربه شارپی روش معمول برای اندازه‌گیری استحکام ضربه مواد مختلف است. در این آزمایش، از یک آونگ چرخشی برای ضربه زدن به نمونه استفاده می‌شود. این آونگ تا یک ارتفاع استاندارد بالا رفته و پس از رها شدن، ضربه‌ای به قطعه می‌زند و انرژی آونگ صرف ایجاد گسیختگی در ورق فولادی شده و در برگشت، تا ارتفاعی کمتر از ارتفاع استاندارد بالا می‌آید.

تست سایش ورق فولادی

به دلیل اینکه در اکثر کاربردهای صنعتی، قطعات در تماس با یکدیگر هستند و اصطکاک بین آن‌ها، منجر به ایجاد سایش می‌شود، برخورداری از استحکام سایشی مناسب در قطعات، مخصوصاً ورق‌های فولادی، بسیار مهم است. برای اندازه‌گیری میزان سایش مواد مختلف، یکی از رایج‌ترین روش‌ها، استفاده از آزمایش پین روی دیسک است. در این روش، یک پین با یک نیرو و طی مسافتی مشخص، مسیری دایره‌ای را روی قطعه می‌پیماید و تحلیل نمودار حاصل از این تست، میزان مقاومت به سایش را در حضور و عدم حضور روانکار مشخص می‌کند.

تست خوردگی ، مهم ‌ترین تست کنترل کیفیت ورق فولادی مخازن

ورق‌های فولادی مورد استفاده در ساخت مخازن ذخیره، مخازن جدار نازک، خطوط لوله و غیره، باید که از مقاومت به خوردگی مطلوبی برخوردار باشند تا با موادی که در آن‌ها جریان دارند یا در آن‌ها نگهداری می‌شوند، واکنش ندهند و آسیب نبینند. برای جلوگیری از خوردگی در ورق‌های فولادی، معمولاً آن‌ها را گالوانیزه می‌کنند یا اینکه در صورت نیاز، از ورق‌های استیل استفاده می‌شود.

آزمایش خزش ورق فولادی

خزش عبارت است از تغییر شکل پلاستیک مواد تحت بار ثابت و دمای بالا که معمولاً در زمان‌های طولانی اتفاق می‌افتد. برای کنترل پدیده خزش در مواد، انتخاب اول استفاده از مواد تک کریستال است. مواد تک کریستال مرزدانه کمی داشته و این امر منجر به افزایش خواص و جلوگیری از شکست‌های مرزدانه‌ای درر دماهای بالا می‌شود. تست خزش نوعی تست کشش است که در نیرو و دمای ثابت انجام می‌شود. درصد کشیدگی نمونه با گذشت زمان، میزان خزش اتفاق افتاده در ماده را مشخص می‌کند.

تست ماشینکاری ورق فولادی

تمامی قطعات صنعتی، نیازمند پرداخت‌کاری هستند تا یک سطح باکیفیت و صاف و عاری از پستی‌وبلندی را ارائه کنند. قابلیت ماشینکاری مواد با درصد بیان می‌شود. به‌عنوان‌مثال، قابلیت ماشینکاری فولاد AISI1112، برابر با 100 درصد است. فلزاتی که قابلیت ماشینکاری آن‌ها دشوار است، با میزان کمتر از 100 درصد درجه بندی شده و آن‌هایی که راحت‌تر ماشینکاری می‌شوند، دارای درجه‌بندی بالای 100 درصد هستند.

تست رادیوگرافی ورق فولادی

آزمایش رادیوگرافی نمونه‌ای از تست‌های غیرمخرب است که بدون ایجاد تغییر شکل پلاستیک در قطعه و یا شکست، عیوب آن را مشخص می‌کند. برای این منظور از اشعه‌های ایکس و گاما استفاده می‌شود. اشعه‌های الکترومغناطیسی که طول‌موج کوتاه دارند، دارای انرژی زیادی بوده و قادرند از فلزات حتی در ضخامت‌های بالا عبور کنند و این‌چنین، عیوب ساختاری یک قطعه نظیر حفرات گازی و تخلخل‌ها را مشخص می‌کنند.

تست ذرات مغناطیسی ورق فولادی

یکی دیگر از تست‌های غیرمخرب در کنترل کیفیت ورق فولادی، آزمایش ذرات مغناطیسی یا مگنافلوکس است که برای تشخیص عیوبی نظیر ترک، پارگی، درز و دیگر ناپیوستگی‌ها در انواع ورق‌های فولادی به کار می‌رود. بدین منظور، نمونه ابتدا مغناطیسی می‌شود و سپس با پودر آهن ریز پوشانده می‌شود. این ذرات، شکل تقریبی نقص را به خود می‌گیرند و این‌چنین، عیوب سطحی و زیرسطحی قابل‌تشخیص هستند.

تست اولتراسونیک ورق فولادی

ناخالصی‌های موجود در اسلب ها، امکان دارد که در فرآیندهای تولید ورق فولادی به روش نورد گرم، عیوبی را ایجاد کنند که به آن‌ها تورق یا lamination می‌گویند. برای شناسایی این عیوب در ورق‌های فولادی از تست اولتراسونیک (UT) استفاده می‌شود.

جمع بندی

روش‌های متنوعی برای کنترل کیفیت ورق فولادی وجود دارد که تمامی آن‌ها در دو دسته کلی تحت عناوین تست‌های مخرب و تست‌های غیرمخرب طبقه‌بندی می‌شوند. از مهم‌ترین تست‌های مخرب در آنالیز کیفیت ورق فولادی می‌توان به تست‌های کشش، سایش، سختی، خزش، خستگی و غیره اشاره کرد. مهم‌ترین تست‌های غیرمخرب در آنالیز کیفیت ورق‌های فولادی نیز شامل بازرسی چشمی، تست ذرات مغناطیسی، تست رادیوگرافی، تست اولتراسونیک و غیره می‌شوند.