.
BỘ CÔNG THƯƠNG
TẬP ĐOÀN CÔNG NGHIỆP THAN- KHOÁNG SẢN VIỆT NAM
VIỆN CƠ KHÍ NĂNG LƯỢNG VÀ MỎ- VINACOMIN
BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI
NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CÔNG NGHỆ
ĐỀ TÀI:
NGHIÊN CỨU TẠO MẪU CHUẨN
CÓ KHUYẾT TẬT CHO PHƯƠNG PHÁP
KIỂM TRA KHÔNG PHÁ HUY
8460
Hà Nội, năm 2010
BỘ CÔNG THƯƠNG
TẬP ĐOÀN CÔNG NGHIỆP THAN- KHOÁNG SẢN VIỆT NAM
VIỆN CƠ KHÍ NĂNG LƯỢNG VÀ MỎ- VINACOMIN
BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI
NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CÔNG NGHỆ
ĐỀ TÀI:
NGHIÊN CỨU TẠO MẪU CHUẨN
CÓ KHUYẾT TẬT CHO PHƯƠNG PHÁP
KIỂM TRA KHÔNG PHÁ HUY
Cơ quan chủ quản: Bộ Công Thương
Cơ quan chủ trì: Viện Cơ khí Năng lượng và Mỏ- Vinacomin
Chủ nhiệm đề tài: Nguyễn Thu Hiền
Chủ nhiệm đề tài
Duyệt Viện
NGUYỄN THU HIỀN
Hà Nội, 12-2010
TÓM TẮT NỘI DUNG
Đề tài này thực hiện theo Hợp đồng đặt hàng sảng xuất và cung cấp dịch
vụ sự nghiệp công, nghiên cứu khoa học và phát triển công nghệ của Vụ Khoa
học và Công nghệ- Bộ Công Thương giao cho Viện Cơ khí Năng lượng và MỏTKV, nay là Viện Cơ khí Năng lượng và Mỏ- Vinacomin (theo hợp đồng số
187.10.RD/HĐ-KHCN)
Nội dung đề tài: “Nghiên cứu tạo mẫu chuẩn có khuyết tật cho phương
pháp kiểm tra không phá hủy”, gồm các chương:
- Chương I. Tổng quan:
Tìm hiểu những kiến thức căn bản về kiểm tra không phá hủy và hàn. Các
phương pháp kiểm tra không phá hủy và các phương pháp hàn thông dụng tại
Việt Nam cũng như trên thế giới.
- Chương II. Lý thuyết:
Tìm hiểu các dạng khuyết tật thường gặp trong mối hàn, nguyên nhân gây
ra các dạng khuyết tật này cũng như cách khắc phục để đạt được mối hàn tốt.
Các phương pháp kiểm tra mối hàn cả về chất lượng và mỹ quan.
Tìm hiểu lý thuyết nhằm chọn vật liệu hàn và que hàn phù hợp để chế tạo
mẫu khuyết tật chuẩn.
- Chương III. Thực nghiệm:
Phân tích bộ mẫu chuẩn có sẵn, từ đó chọn vật liệu chế tạo mẫu chuẩn có
sự tương đồng với mẫu có sẵn. Từ quy trình hàn thông thường và các lý thuyết
gây ra khuyết tật trong mối hàn, nhóm đề tài tìm cách chế tạo mẫu có khuyết tật
mong muốn cho một phương pháp kiểm tra không phá hủy (cụ thể là phương
pháp chụp ảnh bức xạ- RT), so sánh với những mẫu khuyết tật chuẩn có sẵn và
đưa ra phương pháp nhận dạng khuyết tật dựa vào ảnh chụp bức xạ của mẫu. Áp
dụng những hình ảnh cũng như kiến thức thu được để làm cơ sở đánh giá ảnh
chụp bức xạ các khuyết tật thực tế.
Chương IV. Kết luận và kiến nghị:
Nhận xét và đánh giá các kết quả thu được, đưa ra phương hướng phát
triển thêm cho đề tài.
Từ khóa: Kiểm tra không phá hủy, NDT, công nghệ hàn, khuyết tật mối hàn.
Danh sách người thực hiện:
STT
Họ và tên
Học hàm, học vị chuyên môn
Cơ quan công tác
1
Nguyễn Thu Hiền
Kỹ sư Luyện kim và CN Vật liệu
Viện CKNL&MỏVinacomin
2
Lê Thanh Bình
Kỹ sư Vật liệu học và Nhiệt luyện
-nt-
3
Trần Thị Mai
Kỹ sư Vật liệu học và Nhiệt luyện
-nt-
4
Vũ Chí Cao
Kỹ sư Cơ khí
-nt-
5
Nguyễn Văn Sáng
Kỹ sư Hệ thống điện
-nt-
6
Nguyễn Văn Dũng
Kỹ sư Vật liệu học và Nhiệt luyện
-nt-
7
Nguyễn Xuân
Trường
Kỹ sư Vật liệu học và Nhiệt luyện
-nt-
8
Phạm Hồng Thái
Kỹ sư Cơ tin
-nt-
Danh sách cơ quan thực hiện và phối hợp tư vấn:
Stt
Tên cơ quan
Nội dung thực hiện,
phối hợp
Chủ trì, thực hiện chính
1
Viện Cơ khí Năng lượng và Mỏ- Vinacomin
2
Công ty Lilama10
Hợp tác
3
Trung tâm đánh giá không phá hủy – NDE
Tư vấn
4
Hãng Sonaspection – Mỹ
Tư vấn
Các thuật ngữ và từ viết tắt:
NDT
Non-Destructive Testing
Kiểm tra không phá hủy vật liệu
NDE
Non-Destructive Evaluation
Đánh giá không phá hủy
RT
Radiographic Testing
Kiểm tra chụp ảnh bức xạ
UT
Ultrasonic Testing
Kiểm tra siêu âm
MT
Magnetic Particle Testing
Kiểm tra từ tính
PT
Penetrant Testing
Kiểm tra thẩm thấu
ET
Eddy Current Testing
Kiểm tra dòng điện xoáy
VT
Visual Testing
Kiểm tra bằng mắt
MỤC LỤC
Trang
LỜI MỞ ĐẦU
3
CHƯƠNG I. TỔNG QUAN
5
1.1. Tổng quan về NDT
5
1.1.1. Định nghĩa và bản chất của NDT
5
1.1.2 Tầm quan trọng của NDT
5
1.1.3. Các phương pháp kiểm tra không phá hủy
6
1.2. Tổng quan về hàn
17
1.2.1. Lịch sử phát triển ngành hàn và thực trạng
18
1.2.2. Phân loại các phương pháp hàn
19
CHƯƠNG II- LÝ THUYẾT
23
2.1. Các dạng khuyết tật hàn, nguyên nhân và biện pháp khắc phục
23
2.2. Kiểm tra chất lượng liên kết hàn
30
2.3. Tính hàn của thép
33
CHƯƠNG III- THỰC NGHIỆM
41
3.1. Vật liệu chế tạo mẫu khuyết tật chuẩn
41
3.2. Ví dụ về quy trình hàn thông thường
42
3.3. Chế tạo mẫu khuyết tật chuẩn cho một phương pháp kiểm tra không
phá hủy (RT)
44
3.4. Áp dụng hình ảnh khuyết tật chuẩn làm cơ sở để đánh giá ảnh chụp
bức xạ các khuyết tật thực tế
51
CHƯƠNG IV- KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
59
4.1. Kết luận
59
4.2. Kiến nghị
59
TÀI LIỆU THAM KHẢO
60
Danh mục bảng biểu
Trang
Bảng 2.1: Giới thiệu một số phương pháp hạn chế sự phát sinh nứt
24
Bảng 2.2: Phương pháp NDT thích hợp kiểm tra từng loại khuyết tật
32
Bảng 2.3: Chỉ số tính hàn tương đương theo hàm lượng cacbon tương đương
34
Bảng 2.4: Hướng dẫn về nhóm vật liệu hàn theo chỉ số tính hàn
38
Bảng 3.1: Kết quả phân tích thành phần hóa học của mẫu chuẩn
41
Bảng 3.2: Kết quả phân tích thành phần hóa học của mẫu chế tạo
41
Bảng 3.3: Thông số hàn
42
Danh mục hình vẽ
Trang
Hình 1.1 đến 1.8: Sơ đồ nguyên lý của các phương pháp NDT thông dụng
Hình 2.1 đến 2.6: Các dạng khuyết tật thường gặp trong mối hàn
7÷16
24÷29
Hình 2.7: Calip đo kích thước mối hàn
31
Hình 2.8: Tính bề dày tương đương các kết cấu hàn
34
Hình 2.9: Chỉ số tính hàn của kết cấu dựa trên bề dày tương đương
35
Hình 2.10: Nhiệt độ nung sơ bộ khi hàn với que giảm hyđro
36
Hình 2.11: Nhiệt độ nung sơ bộ khi dùng que hàn thường
36
Hình 3.1: Kích thước phôi dùng làm mẫu hàn khuyết tật chuẩn
42
Hình 3.2: Minh họa các lớp hàn trên phôi
43
Hình 3.3 đến 3.25: Hình ảnh phim chụp các khuyết tật
44÷56
Hình 3.26 đến 3.29: Kiểm tra mẫu khuyết tật biết trước bằng phương
pháp NDT khác
57÷58
Đề tài: Nghiên cứu tạo mẫu chuẩn có khuyết tật cho phương pháp kiểm tra
không phá hủy
LỜI MỞ ĐẦU
Ở các nước phát triển, việc tạo ra các bộ mẫu cho phương pháp kiểm tra
không phá hủy (NonDetructive Testing- NDT) đã được nhiều công ty nghiên
cứu và phát triển từ những năm 80, hiện tại các bộ mẫu chuẩn các khuyết tật đã
được cả thế giới công nhận và đã được ghi nhận thành các bộ tiêu chuẩn về mẫu
chuẩn các khuyết tật chuẩn và áp dụng rất rộng rãi
Ở nước ta, việc ứng dụng các bộ mẫu có khuyết tật dùng để kiểm tra và
nghiên cứu các khuyết tật được sử dụng hầu hết ở các đơn vị có thí nghiệm kiểm
tra không phá hủy (NDT), nhưng nghiên cứu để chế tạo các mẫu có khuyết tật
thì hiện nay chưa có nhiều đơn vị nghiên cứu, phát triển.
Trên thực tế, khuyết tật có thể tồn tại ở rất nhiều các loại cấu kiện cũng
như các dạng vật liệu khác nhau, xuất hiện sau khi thực hiện nhiều loại gia công
khác nhau, ví dụ như khuyết tật trong bê tông, trong vật đúc, trong mối hàn...
Tuy nhiên, các loại khuyết tật trong mối hàn là đa dạng và phổ biến nhất. Các
phương pháp NDT cũng tập trung để kiểm tra mối hàn là nhiều, vì vậy trong
khuôn khổ có hạn của đề tài, nhóm đề tài tập trung nghiên cứu việc chế tạo mẫu
khuyết tật chuẩn cho các mẫu hàn và các phương pháp NDT cho mối hàn.
Việc sử dụng những bộ mẫu này có ý nghĩa quan trọng trong việc dạy và
học về kiểm tra không phá hủy, từ những bộ mẫu khuyết tật chuẩn chúng ta có
thể nghiên cứu được rất nhiều vấn đề như:
- Các loại khuyết tật có trong mối hàn, nguyên nhân và cách khắc phục
- Các phương pháp NDT thích hợp để kiểm tra các khuyết tật
- Dùng để giảng dạy về các phương pháp kiểm tra NDT cũng như dùng
để đánh giá trình độ các kỹ thuật viên NDT
- Sử dụng các khuyết tật làm mẫu chuẩn để so sánh, đánh giá các khuyết
tật khác.
Một trong những phương pháp NDT thể hiện trực quan khuyết tật nằm
bên trong mối hàn là phương pháp chụp ảnh bức xạ, phương pháp này cho kết
quả là phim chụp ảnh bức xạ, bước quan trọng nhất trong kỹ thuật chụp ảnh bức
xạ là xem xét, kiểm tra, đánh giá ảnh chụp bức xạ, vì vậy, với những ảnh bức xạ
các khuyết tật chuẩn, chúng ta có thể từ đó đánh giá ảnh chụp các mối hàn trong
thực tế, từ đó đưa ra được kết luận chính xác về dạng khuyết tật có trong mối
hàn.
3
Đề tài: Nghiên cứu tạo mẫu chuẩn có khuyết tật cho phương pháp kiểm tra
không phá hủy
Với vai trò là một đơn vị thí nghiệm vật liệu, nhằm mục đích nghiên cứu
về các khuyết tật khi hàn vật liệu, nâng cao chất lượng kết quả thí nghiệm tại
phòng thí nghiệm cũng như tại hiện trường, đặc biệt là các kết quả về ảnh chụp
bức xạ. Đảm bảo kết quả thí nghiệm đạt độ tin cậy cao ứng dụng cho các chi tiết
có mức độ quan trọng như các chi tiết linh kiện của các nhà máy điện, dầu khí,
Viện Cơ khí Năng lượng và Mỏ- TKV đã đề xuất và thực hiện đề tài: “Nghiên
cứu chế tạo mẫu khuyết tật chuẩn cho kiểm tra phương pháp kiểm tra không
phá hủy” với các nội dung chính như sau:
Nghiên cứu cơ sở lý thuyết các các phương pháp hàn
Tìm hiểu các phương pháp kiểm tra sau khi hàn
Những nguyên nhân gây ra khuyết tật trong mối hàn và biện pháp khắc phục
Chế tạo mẫu có khuyết tật theo mong muốn
Áp dụng phương pháp giải đoán ảnh phóng xạ làm cơ sở để đánh giá ảnh
chụp các khuyết tật thực tế.
Sử dụng mẫu chuẩn và mẫu chế tạo trong đánh giá và nâng cao trình độ
kỹ thuật viên NDT.
Nhóm thực hiện đề tài xin chân thành cảm ơn Vụ Khoa học Công nghệBộ Công Thương, Viện Cơ khí Năng lượng và Mỏ- TKV, Viện Khoa học và Kỹ
thuật Hạt nhân, Trung tâm đánh giá không phá hủy- NDE, Công ty Cổ phần
Lilama10, hãng Sonaspection- Anh Quốc đã gửi tài liệu tạo điều kiện thuận lợi
cho chúng tôi hoàn thành đề tài này.
Với thời gian nghiên cứu còn hạn chế, nội dung báo cáo chưa thể hiện hết
tất cả những mong muốn của nhóm nghiên cứu, nhóm thực hiện đề tài rất mong
nhận được sự đóng góp ý kiến của các cá nhân và đơn vị quan tâm.
4
Đề tài: Nghiên cứu tạo mẫu chuẩn có khuyết tật cho phương pháp kiểm tra
không phá hủy
CHƯƠNG I. TỔNG QUAN
1.1. Tổng quan về NDT
1.1.1. Định nghĩa và bản chất của NDT
Kiểm tra không phá hủy (NDT) là sử dụng các phương pháp vật lý để
kiểm tra phát hiện các khuyết tật bên trong cấu trúc của các vật liệu, các sản
phẩm, chi tiết máy... mà không làm tổn hại đến khả năng hoạt động sau này của
chúng. NDT liên quan tới việc phát hiện khuyết tật trong cấu trúc của các sản
phẩm được kiểm tra, tuy nhiên tự bản thân NDT không thể dự đoán những nơi
nào khuyết tật sẽ hình thành và phát triển.
Tất cả các phương pháp NDT đều có chung những đặc điểm sau đây:
(i) Sử dụng một môi trường kiểm tra để kiểm tra sản phẩm.
(ii) Sự thay đổi trong môi trường kiểm tra chứng tỏ sản phẩm được kiểm
tra có khuyết tật.
(iii) Là một phương tiện để phát hiện sự thay đổi trong môi trường kiểm
tra.
(iv) Giải đoán những thay đổi này để nhận được các thông tin về khuyết
tật trong sản phẩm kiểm tra.
1.1.2 Tầm quan trọng của NDT
Phương pháp kiểm tra không phá hủy (NDT) đóng một vai trò quan trọng
trong việc kiểm tra chất lượng sản phẩm. NDT cũng được sử dụng trong tất cả
các công đoạn của quá trình chế tạo một sản phẩm.
Nó cũng có thể được dùng để kiểm tra/giám sát chất lượng của:
(i) Các phôi dùng trong quá trình chế tạo một sản phẩm.
(ii) Các quá trình gia công để chế tạo một sản phẩm.
(iii) Các thành phẩm trước khi đưa vào sử dụng
Sử dụng các phương pháp NDT trong các công đoạn của quá trình sản
xuất mang lại một số hiệu quả sau:
(i) Làm tăng mức độ an toàn và tin cậy của sản phẩm khi làm việc.
(ii) Làm giảm giá thành sản phẩm bằng cách giảm phế liệu và bảo toàn
vật liệu, công lao động và năng lượng.
Tất cả những yếu tố trên không những làm tăng giá bán của một sản phẩm
mà còn tạo thêm những lợi ích về kinh tế cho nhà sản xuất.
5
Đề tài: Nghiên cứu tạo mẫu chuẩn có khuyết tật cho phương pháp kiểm tra
không phá hủy
NDT cũng được sử dụng rộng rãi trong việc xác định thường xuyên hoặc
định kỳ chất lượng của các thiết bị, máy móc và các công trình trong quá trình
vận hành. Điều này không những làm tăng độ an toàn trong quá trình làm việc,
mà còn giảm thiểu được bất kỳ những trục trặc nào làm cho thiết bị ngưng hoạt
động.
1.1.3. Các phương pháp kiểm tra không phá hủy
1.1.3.1. Phương pháp kiểm tra bằng mắt (Visual testing-VT):
Phương pháp này thường không được chú ý tới trong danh sách liệt kê các
phương pháp NDT, phương pháp kiểm tra bằng mắt là một trong những phương
pháp phổ biến nhất và hiệu quả nhất theo nghĩa kiểm tra không phá hủy. Đối với
phương pháp kiểm tra bằng mắt thì bề mặt của vật thể kiểm tra cần phải có đủ độ
sáng và tầm nhìn của người kiểm tra phải thích hợp. Để thực hiện có hiệu quả
nhất phương pháp kiểm tra bằng mắt, cần phải chú ý đến những phẩm chất đặc
biệt bởi vì trong phương pháp kiểm tra này cần phải được huấn luyện (kiến thức
về sản phẩm và các quá trình gia công, dự đoán điều kiện hoạt động, các tiêu
chuẩn chấp nhận, duy trì số liệu đo) và bản thân người kiểm tra cũng cần phải
được trang bị một số các thiết bị và dụng cụ. Trong thực tế tất cả các khuyết tật
được phát hiện bởi những phương pháp NDT khác cuối cùng cũng phải được
kiểm chứng lại bởi quá trình kiểm tra bằng mắt. Các phương pháp NDT phổ biến
như là phương pháp kiểm tra bằng bột từ (MT) và phương pháp kiểm tra bằng
thẩm thấu (PT) thực ra cũng là những phương pháp có tính khoa học đơn giản để
làm nổi bật các chỉ thị nhằm dễ nhìn thấy hơn. Các ứng dụng của phương pháp
kiểm tra bằng mắt:
(1) Kiểm tra điều kiện bề mặt của vật thể kiểm tra.
(2)
(3)
(4)
Kiểm tra sự liên kết của các vật liệu ở trên bề mặt.
Kiểm tra hình dạng của chi tiết.
Kiểm tra các dấu hiệu rò rỉ.
(5)
Kiểm tra các khuyết tật bên trong.
6
Đề tài: Nghiên cứu tạo mẫu chuẩn có khuyết tật cho phương pháp kiểm tra
không phá hủy
(D)
Mối hàn
(B)
(C)
(A)
Đèn
Gương
(E)
Ống
Hình 1.1 – Những dụng cụ quang học dùng trong quá trình kiểm tra bằng mắt.
A.
Gương có tay nắm: có thể là gương phẳng để quan sát bình thường hoặc
gương lõm cho độ phóng đại giới hạn.
B.
Kính lúp có tay cầm (có độ phóng đại thường là 2 – 3x).
C.
Thiết bị khuếch đại hình ảnh (hệ số phóng đại 5 – 10x).
D.
Kính kiểm tra, thường gắn một thang đo; mặt trước đặt tiếp xúc với vật
thể kiểm tra (độ phóng đại 5 – 10x).
E.
Borescope hoặc intrascope có nguồn sáng lắp trong (độ phóng đại 2 – 3x).
1.1.3.2. Phương pháp kiểm tra thẩm thấu (Liquid penetrant testing-PT)
Đây là một phương pháp được áp dụng để phát hiện những bất liên tục hở
ra trên bề mặt vật liệu, của bất cứ sản phẩm công nghiệp nào được chế tạo từ
những vật liệu không xốp. Phương pháp này được sử dụng phổ biến để kiểm tra
những vật liệu không từ tính. Trong phương pháp này, thẩm thấu được phun lên
bề mặt của sản phẩm trong một thời gian nhất định, sau đó phần chất thấm còn
dư được loại bỏ khỏi bề mặt. Bề mặt sau đó được làm khô và phủ chất hiện lên
nó. Những chất thấm nằm trong bất liên tục sẽ bị chất hiện hấp thụ tạo thành chỉ
thị kiểm tra, phản ánh vị trí và bản chất của bất liên tục. Toàn bộ quá trình này
được minh họa trong hình 1.2.
(1)
hợp.
Một số ưu điểm của phương pháp kiểm tra bằng thẩm thấu:
Rất nhạy với những khuyết tật nằm trên bề mặt, nếu được sử dụng phù
7
Đề tài: Nghiên cứu tạo mẫu chuẩn có khuyết tật cho phương pháp kiểm tra
không phá hủy
(2)
(3)
Thiết bị và vật tư được dùng trong phương pháp này tương đối rẻ tiền.
Quá trình thấm lỏng tương đối đơn giản và không gây ra vấn đề rắc rối.
(4)
Hình dạng của chi tiết kiểm tra không là vấn đề quan trọng.
(1)
(2)
(3)
Một số hạn chế của phương pháp kiểm tra bằng thẩm thấu:
Các khuyết tật phải hở ra trên bề mặt.
Vật liệu được kiểm tra phải không xốp.
Quá trình kiểm tra bằng thẩm thấu khá bẩn.
(4)
Giá thành kiểm tra tương đối cao.
Phương pháp này các kết quả khó giữ được lâu.
8
Đề tài: Nghiên cứu tạo mẫu chuẩn có khuyết tật cho phương pháp kiểm tra
không phá hủy
Làm sạch trước khi kiểm tra
Làm sạch các vết bẩn,
bụi bám trên bề mặt
bằng chất tẩy rửa
Phun thẩm thấu lên bề mặt
vật liệu cần kiểm tra
Phun thẩm thấu lên bề
mặt vật liệu cần kiểm tra
và giữ yên khoảng 5 đến
10 phút
Làm sạch thẩm thấu
Làm sạch thẩm thấu
Làm sạch các thẩm thấu
dư trên bề mặt bằng chất
tẩy rửa
Quá trình hiện
Phun thuốc hiện
lên bề mặt
Kiểm tra
Những khuyết tật sẽ
hiện lên qua chỉ thị
màu đỏ rõ ràng
Hình 1.2 – Các giai đoạn của quá trình kiểm tra thẩm thấu lỏng.
9
Đề tài: Nghiên cứu tạo mẫu chuẩn có khuyết tật cho phương pháp kiểm tra
không phá hủy
1.1.3.3. Phương pháp kiểm tra bằng bột từ (Magnetic particle testing-MT)
Phương pháp kiểm tra bằng bột từ được dùng để kiểm tra các vật liệu dễ
nhiễm từ. Phương pháp này có khả năng phát hiện những khuyết tật hở ra trên bề
mặt và ngay sát dưới bề mặt. Trong phương pháp này, vật thể kiểm tra trước hết
được cho nhiễm từ bằng cách dùng một nam châm vĩnh cửu hoặc nam châm
điện, hoặc cho dòng điện đi qua trực tiếp hoặc chạy xung quanh vật thể kiểm tra.
Từ trường cảm ứng vào trong vật thể kiểm tra gồm có các đường sức từ. Nơi nào
có khuyết tật sẽ làm rối loạn đường sức, một vài đường sức này phải đi ra và
quay vào vật thể. Những điểm đi ra và đi vào này tạo thành những cực từ trái
ngược nhau. Khi những bột từ tính nhỏ được rắc lên bề mặt vật thể kiểm tra thì
những cực từ này sẽ hút các bột từ tính để tạo thành chỉ thị nhìn thấy được gần
giống như kích thước và hình dạng của khuyết tật. Hình 1.3 minh họa những
nguyên lý cơ bản của phương pháp này.
N
Φ
S
S
N
Khe hở không khí
S
N
S
N
Φ
Hình 1.3 – Nguyên lý cơ bản của phương pháp kiểm tra bằng bột từ.
Tùy theo những ứng dụng cụ thể mà có những kỹ thuật từ hoá khác nhau.
Những kỹ thuật này được nhóm thành hai loại sau đây:
10
Đề tài: Nghiên cứu tạo mẫu chuẩn có khuyết tật cho phương pháp kiểm tra
không phá hủy
a) Các kỹ thuật từ hoá trực tiếp bằng dòng điện: kỹ thuật này được thực hiện
bằng cách cho một dòng điện chạy qua vật kiểm tra thì sẽ tạo ra một từ trường
và từ trường này được dùng để phát hiện các khuyết tật. Kỹ thuật này được mô
tả trong hình 1.4(a,b&c).
b) Các kỹ thuật từ hoá bằng từ thông: trong những kỹ thuật này từ thông được
tạo ra trong vật kiểm tra bằng cách sử dụng một nam châm vĩnh cửu hoặc một
dòng điện chạy trong cuộn dây hay một thanh dẫn. Những kỹ thuật này được mô
tả trong hình 1.4 (d,g).
1.1.3.4. Phương pháp kiểm tra bằng dòng điện xoáy (Eddy current testingET):
Phương pháp này được sử dụng rộng rãi để phát hiện các khuyết tật bề
mặt, phân loại vật liệu, để đo những thành mỏng từ một mặt, để đo lớp mạ
mỏng và trong một vài ứng dụng khác để đo độ sâu lớp thấm. Phương pháp này
chỉ áp dụng được cho những vật liệu dẫn điện. Ở đây dòng điện xoáy được tạo ra
trong vật thể kiểm tra bằng cách đưa nó lại gần cuộn cảm có dòng điện xoay
chiều.
Từ trường xoay chiều của cuộn cảm bị thay đổi do từ trường của dòng
điện xoáy. Sự thay đổi này phụ thuộc vào điều kiện của phần chi tiết nằm gần
cuộn cảm, nó được biểu hiện như một điện kế hoặc sự hiện diện của ống phóng
tia âm cực. Hình 1.5 trình bày những nguyên lý cơ bản của phương pháp kiểm
tra bằng dòng điện xoáy.
Có ba loại đầu dò (hình 1.6) được sử dụng trong phương pháp kiểm tra
bằng dòng điện xoáy. Những đầu dò đặt bên trong thường được dùng để kiểm tra
các ống trao đổi nhiệt. Những đầu dò bao quanh được dùng phổ biến để kiểm tra
các thanh và ống trong quá trình chế tạo. Việc sử dụng những đầu dò bề mặt để
xác định vị trí vết nứt, phân loại vật liệu, đo bề dày thành và bề dày lớp mạ, và
đo độ sâu lớp thấm.
11
Đề tài: Nghiên cứu tạo mẫu chuẩn có khuyết tật cho phương pháp kiểm tra
không phá hủy
Cuộn dây
Trường điện từ sơ cấp
Trường điện từ thứ cấp được tạo ra bởi
dòng điện xoáy trong vật thể kiểm tra.
Trường điện từ thứ cấp có chiều ngược
với trường điện từ sơ cấp.
Đường đi của dòng điện xoáy
Vật thể kiểm tra
Đường đi của dòng điện xoáy
(a)
Hình 1.5(a) – Quá trình tạo ra dòng điện xoáy trong vật thể kiểm tra.
Vết nứt nhỏ
(b)
Hình 1.5(b) – Dòng điện xoáy bị méo bởi khuyết tật.
Phương pháp này được dùng để:
(1) Phát hiện các khuyết tật trong các vật liệu ống.
(2) Phân loại vật liệu.
(3) Đo bề dày của thành mỏng chỉ từ một phía.
(4) Đo bề dày lớp mạ mỏng.
(5) Đo độ sâu của lớp thấm.
Một số ưu điểm của phương pháp kiểm tra bằng dòng điện xoáy:
(1)
(2)
Cho đáp ứng tức thời.
Dễ tự động hóa.
12
Đề tài: Nghiên cứu tạo mẫu chuẩn có khuyết tật cho phương pháp kiểm tra
không phá hủy
(3)
(4)
Phương pháp này đa năng.
Không cần tiếp xúc trực tiếp giữa đầu dò và vật thể kiểm tra.
(5)
Thiết bị dễ di chuyển.
Mẫu kiểm tra
Dẫn đến
thiết bị
Cuộn dây
Cuộn dây
Dẫn đến thiết bị
Vật kiểm tra
Cáp đồng trục dẫn đến thiết bị
Lò xo
Vỏ bọc
Cuộn dây
Hình 1.6 – Các loại đầu dò được dùng trong phương pháp kiểm tra bằng dòng
điện xoáy.
Một số hạn chế của phương pháp kiểm tra bằng dòng điện xoáy:
(1)
Người thực hiện cần phải có nhiều kinh nghiệm.
13
Đề tài: Nghiên cứu tạo mẫu chuẩn có khuyết tật cho phương pháp kiểm tra
không phá hủy
(2)
(3)
Chỉ dùng được cho các vật liệu dẫn điện.
Bị giới hạn về khả năng xuyên sâu.
(4)
Khó áp dụng trên những vật liệu sắt từ.
1.1.3.5. Phương pháp kiểm tra bằng chụp ảnh bức xạ (Radiographic testing-RT):
Phương pháp kiểm tra bằng chụp ảnh bức xạ được dùng để xác định khuyết tật
bên trong của nhiều loại vật liệu và có cấu hình khác nhau. Một phim chụp ảnh
bức xạ thích hợp được đặt phía sau vật cần kiểm tra (hình 1.7) và được chiếu bởi
một chùm tia X hoặc tia γ đi qua nó. Cường độ của chùm tia X hoặc tia γ khi đi
qua vật thể bị thay đổi tùy theo cấu trúc bên trong của vật thể và như vậy sau khi
rửa phim đã chụp sẽ hiện ra hình ảnh bóng, đó là ảnh chụp bức xạ của sản phẩm.
Sau đó phim được giải đoán để có được những thông tin về khuyết tật bên trong
sản phẩm. Phương pháp này được dùng rộng rãi cho tất cả các loại sản phẩm
như vật rèn, đúc và hàn.
Một số ưu điểm của phương pháp kiểm tra bằng chụp ảnh bức xạ là:
(1) Phương pháp này có thể được dùng để kiểm tra những vật liệu có diện tích
lớn chỉ trong một lần.
(2) Phương pháp này hữu hiệu đối với tất cả các vật liệu.
(3) Phương pháp này có thể được dùng để kiểm tra sự sai hỏng bên trong cấu
trúc vật liệu, sự lắp ráp sai các chi tiết, sự lệch hàng.
(4) Nó cho kết quả kiểm tra lưu trữ được lâu.
(5) Có các thiết bị để kiểm tra chất lượng phim chụp bức xạ.
(6) Quá trình giải đoán phim được thực hiện trong những điều kiện rất tiện
nghi.
Những hạn chế của phương pháp này là:
(1)
Chùm bức xạ tia X hoặc tia γ gây nguy hiểm cho sức khỏe con người.
(2)
Phương pháp này không thể phát hiện được các khuyết tật dạng phẳng
một cách dễ dàng.
(3) Cần phải tiếp xúc được cả hai mặt của vật thể kiểm tra.
(4) Bị giới hạn về bề dày kiểm tra.
(5) Có một số vị trí trong một số chi tiết không thể chụp được do cấu tạo hình
học.
(6)
(7)
Độ nhạy kiểm tra giảm theo bề dày của vật thể kiểm tra.
Phương pháp này đắt tiền.
14
Đề tài: Nghiên cứu tạo mẫu chuẩn có khuyết tật cho phương pháp kiểm tra
không phá hủy
(8)
(9)
Phương pháp này không dễ tự động hóa.
Người thực hiện phương pháp này cần có nhiều kinh nghiệm trong việc
giải đoán ảnh chụp trên phim.
Anode
Điểm hội tụ
Màn chắn chuẩn trực
Vật thể kiểm
Khuyết tật
Phim tia X
Hình 1.7 – Cách bố trí trong phương pháp kiểm tra bằng chụp ảnh bức xạ.
1.1.3.6. Phương pháp kiểm tra bằng siêu âm (Ultrasonic testing-UT):
Kiểm tra vật liệu bằng siêu âm là một trong những phương pháp kiểm tra không
phá hủy, sóng siêu âm có tần số cao được truyền vào vật liệu cần kiểm tra. Hầu
hết các phương pháp kiểm tra siêu âm được thực hiện ở vùng có tần số 0,5 - 20
MHz. Tần số này cao hơn rất nhiều so với vùng tần số nghe được của người là
20Hz - 20KHz. Sóng siêu âm truyền qua vật liệu kèm theo sự mất mát năng
lượng (sự suy giảm) bởi tính chất của vật liệu. Cường độ của sóng âm hoặc được
đo sau khi phản xạ (xung phản hồi) tại các mặt phân cách (khuyết tật) hoặc được
đo tại bề mặt đối diện của vật thể kiểm tra (xung truyền qua). Chùm sóng âm
phản xạ được phát hiện và phân tích để xác định sự có mặt khuyết tật và vị trí
của nó. Mức độ phản xạ phụ thuộc nhiều vào trạng thái vật lý của vật liệu ở phía
đối diện với bề mặt phân cách, và ở phạm vi nhỏ hơn vào các tính chất vật lý đặc
15
- Xem thêm -