Failure Analysis چیست؟
تجزیه و تحلیل آسیب عبارت است از بررسی سیستماتیک یک جزء آسیب دیده توسط بازرسی بصری، سطح شکست (فرکتوگرافی)، متالوگرافی، تجزیه و تحلیل شیمیایی، سختی و تست های مکانیکی. این مطالعه ای است که در آن مکانیسم آسیب و علت اصلی تعیین می شود.
هدف Failure Analysis
هدف تعیین مکانیسم شکست (خستگی، اضافه بار، خوردگی، ترک خوردگی ناشی از استرس، خزش، شکستگی شکننده) و علت اصلی، تعیین اقدام اصلاحی است که از عود مجدد جلوگیری می کند.
Failure Analysis بر چه محصولاتی اعمال می‌شود؟
- قطعات ماشین شکسته
- اتصالات جوشی شکست خورده
- لوله و تجهیزات خورده شده
- بست های زودرس خراب شده اند
Failure Analysis در چه صنایعی کاربرد دارد؟
استانداردهای مرتبط با Failure Analysis
- ASTM E2332 (راهنمای فراکتوگرافی)
- ASTM E3 / E407 (متالوگرافی)
- ISO 6892 / ISO 148 (تست های مکانیکی)
- ASTM E415 / ISO 11885 (تجزیه و تحلیل شیمیایی)
شرایط Failure Analysis
- مرحله 1
- مجموعه اسناد: شرایط خدمات، تاریخچه بارگیری، سوابق ساخت
- مرحله 2
- معاینه بصری و استریو غیر مخرب؛ سطح شکستگی حفظ می شود
- مرحله 3
- فراکتوگرافی (استریو و SEM)، متالوگرافی، آنالیز شیمیایی
- مرحله 4
- تست های مکانیکی و سختی؛ تجزیه و تحلیل استرس در صورت نیاز
تجهیزات Failure Analysis
- میکروسکوپ استریو و تصویربرداری دیجیتال
- میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM/EDS)
- خط آماده سازی متالوگرافی
- تجهیزات تجزیه و تحلیل شیمیایی و مکانیکی
الزامات نمونه برای Failure Analysis
- سطح شکستگی نباید تمیز شود یا با خودش تماس پیدا کند
- قطعه باید همانطور که هست همراه با تمام قطعات شکسته ارسال شود
- شرایط سرویس و سابقه خرابی باید مستند باشد
- یک بخش مرجع سالم برای مقایسه مفید است
مدت Failure Analysis
2-6 هفته، بسته به محدوده.
روش اجرای Failure Analysis
- 1سابقه خرابی و شرایط خدمات جمع آوری شده است.
- 2قسمت به صورت غیر مخرب و مستند بررسی می شود.
- 3سطح شکستگی به صورت فراکتوگرافی بررسی می شود.
- 4متالوگرافی، آنالیز شیمیایی و آزمایش های مکانیکی انجام می شود.
- 5مکانیسم شکست مشخص می شود.
- 6علت ریشه ای و توصیه های اقدام اصلاحی گزارش شده است.
معیارهای پذیرش Failure Analysis
تجزیه و تحلیل شکست یک آزمون انطباق نیست. نتیجه آن گذر/شکست نیست، بلکه مکانیسم شکست تعیین شده و علت اصلی است.
ارزیابی نتایج
تمیز کردن سطح شکستگی یا تماس قطعات با یکدیگر ارزشمندترین شواهد را از بین می برد. پرش به یک علت اصلی از یک یافته یک اشتباه رایج است. مکانیسم باید توسط چندین یافته مستقل پشتیبانی شود.
گزارش Failure Analysis
- سابقه خرابی و شرایط خدمات
- یافته های بصری و فراکتوگرافی
- نتایج متالوگرافی، شیمیایی و مکانیکی
- مکانیسم شکست
- ارزیابی ریشه‌ای و توصیه‌ها
اعتباربخشی
EUROLAB دارای اعتبار شناخته شده بین المللی است که از نهادهای اعتباربخشی طرف قراردادهای شناسایی چندجانبه IAF و ILAC، تحت ISO/IEC 17025 برای تست های آزمایشگاهی، ISO/IEC 17020 برای بازرسی و نظارت، و ISO/IEC 17021-1 و سیستم گواهی محصول ISO/IEC. این زنجیره تضمین می کند که گزارش ها و گواهی های صادر شده در سراسر جهان پذیرفته می شوند.
اینکه آیا این آزمون می تواند در محدوده معتبر ارائه شود به محصول شما و استاندارد اعمال شده بستگی دارد. از آنجایی که اعتبارسنجی مبتنی بر روش است، دامنه به صورت کتبی در مرحله نقل قول تأیید می شود.
محدوده و مجوزهامقررات مرتبط
- استانداردهای محصول و مشخصات ساخت
آزمون فلز و متالورژی — این حوزه آزمون چه چیزی را پوشش می‌دهد؟
بخش زیر حوزه‌ای را توصیف می‌کند که آزمون Failure Analysis به آن تعلق دارد؛ شرایط و معیارهای پذیرش این آزمون خاص در بخش‌های بالا آمده است. دامنه ویژه محصول شما در مرحله پیشنهاد قیمت به‌صورت مکتوب مشخص می‌شود.
آزمون‌های فلز و متالورژی، باری را که یک فلز یا اتصال جوش‌شده می‌تواند تحمل کند، نحوه شکست آن و ساختار داخلی‌اش را تعیین می‌کنند. خروجی این خانواده اغلب درباره خود محصول نیست بلکه درباره هویت ماده است: آیا فولاد واقعاً از رده اعلام‌شده است، آیا درز جوش استحکامی را که طراحی فرض کرده می‌دهد، آیا قطعه ریخته‌گری نقص داخلی غیرقابل‌قبولی دارد؟
اهمیت عملی این حوزه از این واقعیت ناشی می‌شود که یک قطعه فلزی به‌ندرت به‌تدریج از کار می‌افتد. یک قطعه پلاستیکی تغییر شکل می‌دهد، فرسوده می‌شود، ترک می‌خورد و معمولاً هشدار می‌دهد. اما درز جوش یا یک بست، اغلب بدون هشدار می‌شکند - به‌ویژه در موارد خستگی و شکست ترد. به همین دلیل، در حوزه‌هایی مانند تجهیزات تحت فشار، تجهیزات بالابر، فولاد سازه‌ای و خطوط لوله، آزمون مواد الزامی مقرراتی است نه طراحی.
این خانواده سه گروه روش را گرد هم می‌آورد و هر یک به پرسشی متفاوت پاسخ می‌دهد. آزمون‌های مکانیکی رفتار ماده تحت بار را کمّی می‌کنند. بازرسی غیرمخرب بدون آسیب به قطعه به دنبال نقص می‌گردد. متالوگرافی و تجزیه شیمیایی توضیح می‌دهند چرا ماده چنین رفتاری دارد - از طریق ساختار دانه، توزیع فاز، محتوای آخال و ترکیب آلیاژ.
معیار پذیرش این آزمون‌ها تقریباً هرگز از استاندارد آزمون نمی‌آید و این کلید درک این حوزه است. استاندارد آزمون می‌گوید اندازه‌گیری چگونه انجام شود؛ مقادیر قابل‌قبول از استاندارد محصول، رده ماده یا آیین‌نامه ساخت می‌آید. ISO 6892-1 می‌گوید آزمون کشش چگونه انجام شود؛ EN 10025 می‌گوید آن فولاد باید چند مگاپاسکال تنش تسلیم بدهد. هنگام خواندن یک گزارش، دانستن اینکه بر اساس کدام استاندارد محصول ارزیابی شده ضروری است.
نمونه‌برداری در این حوزه بخشی جدایی‌ناپذیر از نتیجه است. دو نمونه گرفته‌شده از یک ذوب ممکن است بسته به جهت و محل برداشت، مقادیر متفاوتی بدهند؛ در محصولات نورد شده، نمونه‌های موازی و عمود بر جهت نورد نتایج متفاوتی تولید می‌کنند. به همین دلیل استانداردهای محصول محل و جهت نمونه‌برداری را نیز تنظیم می‌کنند و گزارش باید این را مستند کند.
گروه‌های روش در این حوزه
تست های مکانیکی
کشش، فشار، خمش، ضربه شیاردار (شارپی)، سختی (برینل، ویکرز، راکول)، خستگی، خزش و چقرمگی شکست. این‌ها رفتار ماده تحت بار را به‌صورت عددی می‌دهند.
بازرسی غیرمخرب
پرتونگاری، بازرسی فراصوتی، مایع نافذ، ذرات مغناطیسی و بازرسی چشمی. بدون آسیب به قطعه به دنبال نقص‌های سطحی و داخلی می‌گردد و گامی ضروری در ساخت جوشی است.
متالوگرافی
آماده‌سازی نمونه، اچ‌کاری و بررسی میکروسکوپی. اندازه دانه، توزیع فاز، محتوای آخال، عمق کربن‌دهی و منطقه متأثر از حرارت جوش ارزیابی می‌شود.
تجزیه شیمیایی
ترکیب آلیاژ با طیف‌سنجی نشری نوری و شیمی تر تأیید می‌شود؛ تأیید رده ماده از این مرحله می‌گذرد.
رفتار خوردگی
آزمون‌های مه نمکی، خوردگی حفره‌ای و شکافی، و خوردگی بین‌دانه‌ای. در فولادهای زنگ‌نزن می‌توانند نشان‌دهنده کیفیت عملیات حرارتی باشند.
موارد رایج اشتباه‌گرفته‌شده در این حوزه
- گواهی ماده (مانند EN 10204 3.1) گزارش آزمون نیست؛ اظهارنامه سازنده است. در کاربردهای حساس، راستی‌آزمایی مستقل انجام می‌شود و این دو نباید با هم اشتباه گرفته شوند.
- آزمون‌های کشش ASTM و ISO مقادیر یکسانی را اندازه می‌گیرند اما از هندسه نمونه متفاوتی استفاده می‌کنند؛ نتایج معادل مستقیم هم تلقی نمی‌شوند و هرچه مشخصات بخواهد همان اعمال می‌شود.
- جداول تبدیل بین سختی و استحکام تقریبی هستند. محاسبه تنش تسلیم از روی سختی، شواهد کافی برای پذیرش ماده نیست.
- در بازرسی غیرمخرب، عبارت «نقصی یافت نشد» به معنای نبود نقص نیست؛ ممکن است نقص‌هایی زیر حد تشخیص روش وجود داشته باشد. گزارش باید روش به‌کاررفته و سطح حساسیت را ذکر کند.
- قبول‌شدن درز جوش نشان نمی‌دهد جوشکار یا دستورالعمل واجد شرایط است؛ این‌ها فرآیندهای جداگانه‌اند.
این نتایج از کدام تصمیم پشتیبانی می‌کنند
- راستی‌آزمایی گواهی ماده و پذیرش مواد ورودی
- تأیید ساخت جوشی؛ صلاحیت‌سنجی جوشکار و دستورالعمل
- کنترل ساخت تجهیزات تحت فشار و اجزای سازه‌ای
- تحلیل خرابی و تعیین علت ریشه‌ای آسیب‌های میدانی
- راستی‌آزمایی فرآیندهای عملیات حرارتی و سطحی
تست های مرتبط
پرسش‌های متداول درباره Failure Analysis
آیا باید قطعه را قبل از ارسال برای تجزیه و تحلیل خرابی تمیز کنم؟
نه. سطح شکستگی نباید تمیز شود، مسواک زده شود، یا قطعات شکسته شده با یکدیگر تماس پیدا نکنند. این اقدامات مهمترین شواهد نشان دهنده مکانیسم شکست را از بین می برد. قطعه باید همانطور که هست، خشک و محافظت شده ارسال شود.