ما هو Failure Analysis؟
تحليل الأضرار هو الفحص المنهجي للعنصر التالف عن طريق الفحص البصري، وسطح الكسر (الفراكتغرافيا)، وعلم المعادن، والتحليل الكيميائي، والصلابة والاختبارات الميكانيكية؛ هذه هي الدراسة التي يتم من خلالها تحديد آلية الضرر والسبب الجذري.
الغرض من Failure Analysis
والغرض من ذلك هو تحديد آلية الفشل (التعب، والحمل الزائد، والتآكل، والتشقق الناتج عن التآكل الإجهادي، والزحف، والكسر الهش) والسبب الجذري، وتحديد الإجراء التصحيحي الذي سيمنع تكراره.
على أي منتجات يُطبَّق Failure Analysis؟
- عناصر الآلة المكسورة
- فشل المفاصل الملحومة
- الأنابيب والمعدات المتآكلة
- السحابات الفاشلة قبل الأوان
في أي قطاعات يُستخدم Failure Analysis؟
المواصفات المتعلقة بـ Failure Analysis
- ASTM E2332 (دليل تصوير الكسور)
- ASTM E3 / E407 (علم المعادن)
- ISO 6892 / ISO 148 (الاختبارات الميكانيكية)
- ASTM E415 / ISO 11885 (التحليل الكيميائي)
شروط Failure Analysis
- الخطوة 1
- جمع الوثائق: شروط الخدمة، تاريخ التحميل، سجلات التصنيع
- الخطوة 2
- فحص بصري وستيريو غير مدمر؛ يتم الحفاظ على سطح الكسر
- الخطوة 3
- تصوير الكسور (ستيريو وSEM)، علم المعادن، التحليل الكيميائي
- الخطوة 4
- الاختبارات الميكانيكية والصلابة. تحليل الإجهاد إذا لزم الأمر
جهاز Failure Analysis
- المجهر الاستريو والتصوير الرقمي
- المجهر الإلكتروني الماسح (SEM/EDS)
- خط تحضير المعادن
- معدات التحليل الكيميائي والاختبار الميكانيكي
متطلبات العينة لـ Failure Analysis
- يجب عدم تنظيف سطح الكسر أو ملامسته لنفسه
- يجب إرسال الجزء كما هو، مع جميع القطع المكسورة
- يجب توثيق شروط الخدمة وتاريخ الفشل
- الجزء المرجعي غير التالف مفيد للمقارنة
مدة Failure Analysis
من 2 إلى 6 أسابيع، حسب النطاق.
إجراء Failure Analysis
- 1يتم جمع تاريخ الفشل وشروط الخدمة.
- 2يتم فحص الجزء بشكل غير مدمر وتوثيقه.
- 3يتم فحص سطح الكسر بشكل كسري.
- 4يتم إجراء فحص المعادن والتحليل الكيميائي والاختبارات الميكانيكية.
- 5يتم تحديد آلية الفشل.
- 6تم الإبلاغ عن السبب الجذري وتوصيات الإجراءات التصحيحية.
معايير قبول Failure Analysis
تحليل الفشل ليس اختبار مطابقة؛ والنتيجة ليست النجاح/الفشل، بل آلية الفشل المحددة والسبب الجذري.
تقييم النتائج
إن تنظيف سطح الكسر أو ملامسة القطع لبعضها البعض يؤدي إلى تدمير الأدلة الأكثر قيمة. يعد القفز إلى السبب الجذري من نتيجة واحدة خطأً شائعًا؛ يجب أن تكون الآلية مدعومة بنتائج مستقلة متعددة.
تقرير Failure Analysis
- تاريخ الفشل وشروط الخدمة
- النتائج البصرية والكسرية
- النتائج المعدنية والكيميائية والميكانيكية
- آلية الفشل
- تقييم السبب الجذري والتوصيات
الاعتماد
حصلت EUROLAB على اعتماد معترف به دوليًا تم الحصول عليه من هيئات الاعتماد الأطراف في ترتيبات الاعتراف المتعددة الأطراف IAF وILAC، بموجب ISO/IEC 17025 للاختبارات المعملية، وISO/IEC 17020 للتفتيش والمراقبة، وISO/IEC 17021-1 وISO/IEC 17065 لشهادة النظام والمنتجات. تضمن هذه السلسلة قبول التقارير والشهادات الصادرة في جميع أنحاء العالم.
تعتمد إمكانية تقديم هذا الاختبار ضمن النطاق المعتمد على منتجك والمعيار المطبق؛ وبما أن الاعتماد يعتمد على الطريقة، يتم تأكيد النطاق كتابيًا في مرحلة عرض الأسعار.
النطاق والتفويضاتاللوائح ذات الصلة
- معايير المنتج ومواصفات التصنيع
اختبارات المعادن والمعادن الفلزية — ما الذي يغطيه مجال الاختبار هذا؟
يصف القسم أدناه المجال الذي ينتمي إليه اختبار Failure Analysis؛ أما شروط ومعايير قبول هذا الاختبار تحديدًا فترد في الأقسام أعلاه. يتم تأكيد النطاق الخاص بمنتجكم كتابيًا في مرحلة العرض السعري.
تحدد اختبارات المعادن والمعادن التعدينية الحمل الذي يمكن أن يتحمله معدن أو وصلة لحام، وطريقة انهياره وبنيته الداخلية. غالبًا ما يتعلق ناتج هذه العائلة ليس بالمنتج نفسه بل بهوية المادة: هل الفولاذ فعلًا من الدرجة المعلنة، وهل يعطي درز اللحام المتانة التي يفترضها التصميم، وهل يحتوي المسبوك على عيب داخلي غير مقبول؟
تنبع الأهمية العملية لهذا المجال من أن الجزء المعدني نادرًا ما يفشل تدريجيًا. الجزء البلاستيكي يتشوه ويشيخ ويتشقق وعادة ما يعطي إنذارًا. أما درز اللحام أو عنصر التثبيت فغالبًا ما ينكسر دون إنذار - خاصة عند وجود الكلل والكسر الهش. لهذا السبب، في مجالات مثل معدات الضغط ومعدات الرفع والفولاذ الإنشائي وخطوط الأنابيب، يكون اختبار المواد متطلبًا تنظيميًا وليس تصميميًا.
تجمع هذه العائلة بين ثلاث مجموعات من الطرق، وتجيب كل منها عن سؤال مختلف. تقيس الاختبارات الميكانيكية سلوك المادة تحت الحمل كميًا. يبحث الفحص غير الإتلافي عن العيوب دون إتلاف الجزء. أما التحليل المعدني والكيميائي فيفسران سبب سلوك المادة على هذا النحو - عبر بنية الحبيبات وتوزيع الأطوار ومحتوى الشوائب وتركيب السبيكة.
لا يأتي معيار قبول هذه الاختبارات تقريبًا أبدًا من معيار الاختبار نفسه، وهذا هو مفتاح فهم هذا المجال. يوضح معيار الاختبار كيفية إجراء القياس؛ أما القيم المقبولة فتأتي من معيار المنتج أو درجة المادة أو كود التصنيع. يوضح ISO 6892-1 كيفية إجراء اختبار الشد؛ ويحدد EN 10025 قيمة إجهاد الخضوع التي يجب أن يقدمها ذلك الفولاذ. عند قراءة تقرير، من الضروري معرفة معيار المنتج الذي قُيِّم على أساسه.
أخذ العينات جزء لا ينفصل عن النتيجة في هذا المجال. قد تعطي عينتان مأخوذتان من نفس الصبة قيمًا مختلفة حسب اتجاه وموقع الأخذ؛ وفي المنتجات المدرفلة، تنتج العينات الموازية والعمودية لاتجاه الدرفلة نتائج مختلفة. لذلك تنظم معايير المنتج أيضًا موقع واتجاه أخذ العينات، ويجب أن يوثق التقرير ذلك.
مجموعات الطرق في هذا المجال
الاختبارات الميكانيكية
الشد والضغط والانحناء وصدمة الشق (شاربي) والصلادة (برينل، فيكرز، روكويل) والكلل والزحف وصلابة الكسر. تعطي سلوك المادة تحت الحمل بشكل رقمي.
الفحص غير الإتلافي
التصوير الشعاعي والفحص بالموجات فوق الصوتية والفحص بالسوائل النافذة والفحص بالجسيمات المغناطيسية والفحص البصري. يبحث عن عيوب سطحية وداخلية دون إتلاف الجزء وهو خطوة لا غنى عنها في التصنيع الملحوم.
التحليل المعدني
تحضير العينة والحفر الكيميائي والفحص المجهري. يتم تقييم حجم الحبيبات وتوزيع الأطوار ومحتوى الشوائب وعمق التصليب بالكربنة ومنطقة التأثر الحراري باللحام.
التحليل الكيميائي
يتم التحقق من تركيب السبيكة بمطيافية الانبعاث الضوئي والكيمياء الرطبة؛ ويمر تأكيد درجة المادة عبر هذه الخطوة.
سلوك التآكل
اختبارات الرذاذ الملحي والتآكل الحفري والشقي والتآكل بين الحبيبي. في الفولاذ المقاوم للصدأ يمكن أن تشير إلى جودة المعالجة الحرارية.
أمور يشيع الخلط بينها في هذا المجال
- شهادة المادة (مثل EN 10204 3.1) ليست تقرير اختبار؛ بل هي إقرار من الصانع. في التطبيقات الحرجة يجرى تحقق مستقل، ويجب عدم الخلط بين الاثنين.
- تقيس اختبارات الشد وفق ASTM وISO نفس المقادير لكن بهندسات عينات مختلفة؛ ولا تُعتبر النتائج متكافئة مباشرة، ويُطبَّق ما تطلبه المواصفة.
- جداول التحويل بين الصلادة والمتانة تقريبية. حساب إجهاد الخضوع من الصلادة ليس دليلًا كافيًا لقبول المادة.
- في الفحص غير الإتلافي، عبارة "لم يُعثر على عيب" لا تعني عدم وجود عيب؛ فقد توجد عيوب دون حد الكشف الخاص بالطريقة. يجب أن يذكر التقرير الطريقة المطبقة ومستوى الحساسية.
- اجتياز درز اللحام لا يثبت تأهل اللحّام أو الإجراء؛ فهما عمليتان منفصلتان.
ما القرارات التي تدعمها هذه النتائج
- التحقق من شهادة المادة وقبول المواد الواردة
- اعتماد التصنيع الملحوم؛ تأهيل اللحّام والإجراء
- مراقبة تصنيع معدات الضغط والعناصر الإنشائية
- تحليل الأعطال وتحديد السبب الجذري للأضرار الميدانية
- التحقق من عمليات المعالجة الحرارية ومعالجة السطح
الاختبارات ذات الصلة
الأسئلة الشائعة حول Failure Analysis
هل يجب علي تنظيف الجزء قبل إرساله لتحليل الفشل؟
لا، يجب عدم تنظيف سطح الكسر أو تنظيفه بالفرشاة أو ملامسة القطع المكسورة لبعضها البعض؛ فهذه الإجراءات تقضي على أهم الأدلة التي توضح آلية الفشل. يجب إرسال القطعة كما هي، جافة ومحمية.