بهزاد عباسی
کارشناس تستهای غیر مخرب NDT
فعال بازار طلا
آزمون غیرمخرب؛ راهکاری برای سنجش اصالت و عیار سکههای طلا بدون باز کردن پلمب
از دیرباز، انسان همواره به دنبال روشهایی برای شناخت ماهیت مواد و اشیایی بوده است که امکان بررسی مستقیم و تخریبی آنها وجود ندارد. گاهی این شناخت بر پایه تجربه و مشاهده شکل گرفته و گاهی با پیشرفت علم و فناوری، به روشهای دقیق و استاندارد آزمایشگاهی تبدیل شده است.
یک نمونه ساده و روزمره از این رویکرد را میتوان هنگام خرید هندوانه مشاهده کرد. فرد بدون آنکه پوست هندوانه را برش دهد یا آسیبی به آن وارد کند، با ضربه زدن به سطح آن و گوش سپردن به صدا، رسیده یا نارس بودن میوه را با اتکا به تجربه خود تا حدودی تشخیص میدهد. اگرچه این کار در ظاهر یک روش تجربی و ساده است، اما در واقع نمونهای ابتدایی از همان مفهومی است که امروزه در علم بازرسی و کنترل کیفیت تحت عنوان آزمونهای غیرمخرب (Non-Destructive Testing – NDT) شناخته میشود.
در آزمونهای غیرمخرب، برخلاف روشهای مخرب، نمونه مورد آزمایش در جریان ارزیابی دچار آسیب نمیشود و پس از انجام آزمون، همچنان قابلیت استفاده دارد. در روشهای مخرب، معمولاً بخشی از قطعه با نمونهبرداری، برادهبرداری، برش یا روشهای مشابه جدا میشود تا آزمایش روی آن انجام گیرد.
در صنعت طلا نیز نمونهای از این فرآیند را میتوان در آزمایشگاههای عیارسنجی مشاهده کرد؛ جایی که برای تعیین عیار طلای آبشده، مقدار اندکی از نمونه ــ حتی در حد چند سوت یا میلیگرم ــ جدا میشود. در مقابل، آزمونهای غیرمخرب این امکان را فراهم میکنند که قطعه، بدون نمونهبرداری و تخریب، مورد بررسی قرار گیرد.
از صنایع هوایی تا بازار طلا
آزمونهای غیرمخرب امروزه در طیف گستردهای از صنایع، بهویژه صنایع مادر و سنگین، نفت و گاز، خودروسازی، پزشکی و صنایع هوایی کاربرد دارند. در صنایعی که ساخت یک قطعه پیچیده، حساس یا گرانقیمت هزینه بسیار بالایی دارد، تخریب قطعه برای بررسی سلامت آن عملاً منطقی نیست. به همین دلیل، متخصصان با استفاده از روشهای غیرمخرب، قطعه را از نظر وجود ترک، ناپیوستگی، عیوب زیرسطحی، ناهمگونی و برخی ویژگیهای فیزیکی و متالورژیکی بررسی میکنند.
اهمیت این موضوع تنها به کاهش هزینه محدود نمیشود. وجود یک نقص پنهان در یک قطعه حساس میتواند در مراحل بعدی، خسارات سنگین و حتی جبرانناپذیری ایجاد کند. بنابراین شناسایی عیب پیش از بروز مشکل، همواره یکی از اصول مهم کنترل کیفیت بوده است.
همین منطق را میتوان در مورد فلزات گرانبها و بهویژه سکههای طلا نیز به کار گرفت.
در بازار، پلمب پلاستیکی سکههای طلا همراه با نام، نشان، مهر و نشانی فروشنده، علاوه بر ایجاد اطمینان برای خریدار، تا حدودی نقش یک سازوکار کنترلی را ایفا میکند. سکهای که پلمب آن باز شده باشد، ممکن است برای خریدار با تردیدهایی درباره اصالت، سلامت یا ارزش واقعی مواجه شود و در نتیجه، ترجیح داده شود از فروشندهای معتبر، سکهای پلمب و وکیومشده خریداری شود.
اما پرسش اساسی اینجاست: آیا میتوان اصالت و وضعیت یک سکه پلمبشده را بدون باز کردن بستهبندی آن بررسی کرد؟
پاسخ را میتوان در یکی از روشهای شناختهشده آزمونهای غیرمخرب، یعنی اِدی کارنت (Eddy Current Testing – ET) جستوجو کرد.
روشهای متداول تشخیص سکه طلا
روشهای آزمون غیرمخرب بسیار متنوعاند و هر یک متناسب با جنس، ساختار و کاربرد قطعه مورد استفاده قرار میگیرند. از مهمترین این روشها میتوان به آزمون فراصوت، ایکسری و رادیوگرافی، مایعات نافذ، بازرسی چشمی، روشهای آکوستیک و اِدی کارنت اشاره کرد.
در بازار طلا و سکه، البته همچنان روشهای سنتی و تجربی جایگاه خود را حفظ کردهاند. کارشناسان و فعالان باتجربه بازار معمولاً برای بررسی اولیه سکه از روشهایی مانند:
- بازرسی چشمی شامل بررسی ابعاد، فرم و وزن؛
- بازرسی شنیداری از طریق پرتاب سکه روی شیشه یا سنگ و بررسی صدای ایجادشده؛
- محک و آزمون تیزابی؛
استفاده میکنند.
طبیعی است که هر یک از این روشها، بسته به نتیجه بهدستآمده، میتواند نیاز به ادامه بررسی را کاهش دهد. با این حال، بهجز بازرسی چشمی، برخی از این روشها مستلزم باز شدن پلمب یا تماس مستقیم با سطح فلز هستند. این موضوع بهخصوص در معاملات سکههای پلمبشده و مبالغ بالا اهمیت بیشتری پیدا میکند؛ زیرا حفظ یکپارچگی پلمب خود بخشی از اعتماد موجود در معامله است.
از این منظر، روشهای غیرمخرب میتوانند مکمل مهمی برای روشهای سنتی باشند.
اِدی کارنت چگونه به شناسایی فلز کمک میکند؟
یکی از ویژگیهای مهم فلزات، قابلیت هدایت الکتریکی آنهاست. روش اِدی کارنت بر همین ویژگی فیزیکی استوار است.
در این روش، امواج الکتریکی گردابی یا جریانهای فوکو در ماده رسانا ایجاد میشوند. این جریانها در اثر میدان الکترومغناطیسی درون فلز شکل میگیرند و واکنش ایجادشده از سوی نمونه، اطلاعاتی درباره ویژگیهای آن در اختیار دستگاه قرار میدهد.
بر اساس استاندارد ASTM E268، تکنیک اِدی کارنت میتواند برای ارزیابی برخی ویژگیهای مواد رسانا مورد استفاده قرار گیرد. تحلیل سیگنالهای بازگشتی، بسته به نوع دستگاه و پروب، میتواند اطلاعاتی درباره ویژگیهایی مانند رسانایی و برخی خصوصیات فیزیکی و ساختاری نمونه ارائه کند.
در حوزه فلزات گرانبها، همین ویژگی امکان بررسی و مقایسه آلیاژهای طلا و سایر فلزات را فراهم میکند.
نقش رسانایی در شناسایی آلیاژ طلا
طلای مورد استفاده در صنعت، در اغلب موارد طلای خالص نیست و برای ایجاد ویژگیهای مورد نیاز از جمله سختی، استحکام، شکلپذیری و قابلیت ساخت، عناصر دیگری به آلیاژ آن افزوده میشود. مس، نقره، نیکل، پالادیوم و سایر عناصر میتوانند بسته به نوع آلیاژ و کاربرد در ترکیب آن حضور داشته باشند.
افزوده شدن این عناصر، حتی در مقادیر نسبتاً کم، میتواند خواص الکتریکی آلیاژ را تغییر دهد. به همین دلیل، رسانایی الکتریکی میتواند به عنوان یکی از شاخصهای قابل اندازهگیری برای مقایسه آلیاژها مورد استفاده قرار گیرد.
در برخی دستگاههای اندازهگیری رسانایی، این ویژگی با واحد %IACS نمایش داده میشود. این مقیاس بر پایه رسانایی مس استاندارد و بسیار خالص تعریف شده و مقدار ۱۰۰ درصد IACS به عنوان مرجع در نظر گرفته میشود.
در نتیجه، اگر یک سکه از آلیاژ مشخص و مطابق استاندارد ساخته شده باشد، انتظار میرود در شرایط آزمون مشخص، محدوده معینی از رسانایی را نشان دهد. هرگونه تفاوت معنادار با نمونه مرجع میتواند نشانهای برای بررسی بیشتر ترکیب یا ساختار سکه باشد.
البته باید تأکید کرد که رسانایی بهتنهایی معادل تعیین قطعی عیار یا اصالت نیست و تفسیر صحیح نتیجه به شرایط آزمون، مشخصات نمونه و تجربه کارشناس وابسته است.
مزیت مهم: بررسی سکه بدون باز کردن پلمب
یکی از جذابترین کاربردهای این فناوری در بازار سکه، امکان بررسی نمونه پلمبشده است.
پلاستیک مورد استفاده در پلمب، نارساناست و در صورتی که ضخامت آن در محدوده قابل قبول دستگاه و پروب باشد، اثر آن بر اندازهگیری میتواند ناچیز باشد. به همین دلیل، در شرایط مناسب، پروب دستگاه میتواند از روی لایه پلاستیکی، سکه را مورد بررسی قرار دهد و بدون نیاز به باز کردن پلمب، پاسخ الکتریکی نمونه را اندازهگیری کند.
این ویژگی از منظر بازار طلا اهمیت ویژهای دارد؛ زیرا سکه پس از آزمون همچنان پلمب باقی میماند و ارزش و اعتبار بستهبندی آن حفظ میشود.
یکی از دستگاههایی که بر پایه چنین رویکردی برای اندازهگیری رسانایی فلزات شناخته شده است، SigmaTest است. در این روش، پروب دستگاه در مجاورت یا تماس با سطح نمونه قرار میگیرد و دستگاه با تحلیل سیگنالهای مربوط، مقدار رسانایی نمونه را اندازهگیری و نمایش میدهد.
دستگاه، جایگزین کارشناس نیست
با وجود قابلیتهای این فناوری، یک نکته بسیار مهم نباید نادیده گرفته شود: عدد نمایشدادهشده توسط دستگاه بهتنهایی نتیجه نهایی آزمایش نیست.
عوامل متعددی میتوانند بر نتیجه اندازهگیری اثر بگذارند؛ از جمله ضخامت قطعه، صافی سطح، شکل و ابعاد نمونه، فاصله پروب از سطح، روش تولید و ساخت و ویژگیهای متالورژیکی قطعه.
به همین دلیل، دادههای بهدستآمده باید توسط فردی متخصص و باتجربه در زمینه آزمونهای غیرمخرب و مهندسی مواد و متالورژی تفسیر شوند. در کاربردهای تخصصی نیز لازم است کارشناسان مطابق استانداردهای مرتبط، آموزش و صلاحیت حرفهای لازم را داشته باشند.
در واقع، ارزش واقعی چنین فناوریای زمانی آشکار میشود که داده دستگاه در کنار دانش متالورژی، استانداردهای مربوط و مقایسه با نمونههای مرجع قرار گیرد.
آینده یک ابزار تخصصی برای بازار طلا
گسترش فناوریهای قابل حمل در حوزه آنالیز و شناسایی مواد، فرصت تازهای برای صنعت طلا و نقره ایجاد کرده است. امروزه علاوه بر دستگاههای پیشرفته آنالیز مواد، تجهیزاتی کوچک و قابل حمل نیز وجود دارند که میتوانند در مدت کوتاهی اطلاعات مشخصی از یک قطعه فلزی ارائه دهند.
با این حال، دستگاههای آنالیز پیشرفته معمولاً از نظر قیمت، آمادهسازی نمونه، تخصص مورد نیاز و زمان انجام آزمایش، با تجهیزاتی مانند ضخامتسنجها یا رساناییسنجهای قابل حمل تفاوت دارند.
از این رو، توسعه یک دستگاه پرتابل و تخصصی برای بررسی سکههای طلا، بهویژه سکههای پلمبشده میتواند پاسخ مشخصی به یک نیاز واقعی در بازار طلا و فلزات گرانبها باشد؛ دستگاهی که با تکیه بر تکنیک اِدی کارنت، طراحی پروب متناسب با ابعاد و ساختار سکه و استفاده از نمونههای مرجع استاندارد، امکان ارزیابی سریع و غیرمخرب را فراهم کند.
اهمیت این موضوع زمانی بیشتر مشخص میشود که بدانیم چنین رویکردی تنها به سکه طلا محدود نیست و قابلیت توسعه به نقرهجات، اشیای قدیمی و عتیقه، آلیاژهای مختلف و سایر فلزات گرانبها را نیز دارد.
از سوی دیگر، تنوع پروبها در فناوری اِدی کارنت این امکان را فراهم میکند که برای کاربردهای خاص، پروبهایی با حساسیت و مشخصات متناسب طراحی شوند. حتی برخی تجهیزات مورد استفاده در حوزههای دیگر، مانند ضخامتسنجهای قابل حمل رنگ و پوشش، بر پایه همین خانواده از فناوریهای اندازهگیری توسعه یافتهاند.
از یک ایده تا یک راهکار صنعتی
افزایش ارزش طلا و رشد نگرانیها درباره تقلب، کمفروشی و اصالت فلزات گرانبها، نیاز به روشهای سریع، دقیق و غیرمخرب را بیش از گذشته برجسته کرده است.
در چنین شرایطی، ترکیب مهندسی مواد و متالورژی، سنجش رسانایی، فناوری اِدی کارنت و روش مقایسهای با نمونههای مرجع میتواند به عنوان ابزاری مکمل در کنار روشهای سنتی تشخیص اصالت مورد استفاده قرار گیرد.
مزیت مهم این رویکرد آن است که در صورت فراهم بودن شرایط مناسب آزمون، میتوان سکه را بدون باز کردن پلمب مورد بررسی قرار داد؛ موضوعی که برای معاملات حرفهای، بهویژه در حجم بالا و مبالغ قابل توجه، اهمیت اقتصادی و اعتمادساز دارد.
از این منظر، ایجاد ارتباط میان نیاز صنعت طلا و نقره و توان فنی تولیدکنندگان تجهیزات اندازهگیری، میتواند زمینهساز طراحی و ساخت نسل جدیدی از ابزارهای تخصصی برای بازار فلزات گرانبها باشد؛ ابزارهایی سریع، قابل حمل و متناسب با نیاز واقعی بازار.چنین محصولی نهتنها میتواند به کاهش ریسک معاملات و افزایش اطمینان خریداران و فروشندگان کمک کند، بلکه ظرفیت تبدیل شدن به یک محصول تخصصی و تجاری در صنعت تجهیزات آزمایش و کنترل کیفیت فلزات گرانبها را نیز خواهد داشت. با توجه به ظرفیت فنی موجود در کشور در زمینه ساخت تجهیزات اندازهگیری و آنالیز، دستیابی به چنین راهکاری، با همکاری میان متخصصان متالورژی، مهندسان تجهیزات و فعالان صنعت طلا و نقره، دور از دسترس نیست.
(Test Destructive Non (NDT: تست و آزمون های غیرمخرب.
Test current Eddy (ET): تست اِدی کارنت یا جریان های گردابی.
(Standard Copper Annealed International (IACS: اسـتاندارد بین المللـی مس آنیل شده یا تاب داده.
9712ISO Standard International: اسـتاندارد تأییـد صلاحیـت و صـدور گواهی افراد.
