KIỂM TRA KHÔNG PHÁ HỦY (NON-DESTRUCTIVE TEST)

BẢO TRÌ CƠNG NGHIỆP VIỆT NAM Vinamain.com - ˜ - & - ™ - GIÁO TRÌNH: KIỂM TRA KHƠNG PHÁ HỦY (NON-DESTRUCTIVE TEST) Kiểm tra khơng phá hủy Tổng hợp: Nguyễn Thanh Sơn - Vinamain.com MỤC LỤC Trang CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU PHƯƠNG PHÁP KIỂM TRA KHÔNG PHÁ HỦY 1.1 Giới thiệu chung 1.2 Các phương pháp kiểm tra không phá hủy 2.1 CHƯƠNG 2: NGUYÊN LÝ VÀ KỸ THUẬT KIỂM TRA Kiểm tra thẩm thấu màu (Penetrant test - PT) 14 2.2 Kiểm tra siêu âm (Ultrasonic Testing) 20 2.3 Kiểm tra dòng điện xốy (Eddy Current Testing) 28 2.4 Chụp ảnh phóng xạ (Radiographic Testing): 40 2.5 Phương pháp kiểm tra hạt từ (Magnetic Particle Testing) 44 2.6 Kiểm tra truyền âm - accoustic emission 49 2.7 Phương pháp nhận diện vật liệu thực (PMI) PHỤ LỤC 1: ON-STREAM INSPECTION - PHƯƠNG PHÁP KIỂM ĐỊNH THIẾT BỊ TRONG TÌNH TRẠNG HỆ THỐNG THIẾT BỊ ĐÓ VẪN ĐANG VẬN HÀNH PHỤ LỤC 2: ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP KIỂM TRA SIÊU ÂM TỰ ĐỘNG THAY CHO CHỤP ẢNH PHÓNG XẠ TRONG KIỂM TRA MỐI HÀN PHỤ LỤC 3: PHƯƠNG PHÁP KIỂM ĐỊNH DỰA TRÊN HỆ SỐ RỦI RO RBI 50 52 55 67 Kiểm tra không phá hủy Tổng hợp: Nguyễn Thanh Sơn - Vinamain.com MỤC ĐÍCH Giáo trình giúp kỹ sư khí nắm tổng quan phương pháp kiểm tra không phá hủy nhà máy cơng nghiệp PHẠM VI ÁP DỤNG Giáo trình để tham khảo cho kỹ sư khí làm công tác bảo dưỡng thiết bị nhà máy cơng nghiệp dầu khí, điện lực, hóa chất, v.v… TÀI LIỆU THAM KHẢO § Handbook Of Nondestructive Evaluation, Chuck Hellier § Practical Non-Destructive Testing, B Raj, T Jayakumar And M Thavasimuthu § Ultrasonic Transducers For Nondestructive Testing, Silk, M.G § Nondestructive Testing, Cartz, L Kiểm tra khơng phá hủy Tổng hợp: Nguyễn Thanh Sơn - Vinamain.com CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU PHƯƠNG PHÁP KIỂM TRA KHÔNG PHÁ HỦY Gới thiệu Trong kỹ thuật sửa chửa sữa khí, có số phương pháp kiểm tra khơng phá hủy nhằm tìm khuyết tật tiềm hư hỏng chi tiết máy thiết bị, mắt thường nhiều không thấy mà không ảnh hưởng đến chi tiết, thiết bị Ở nhà máy thường dùng pp siêu âm để đo bề dày vỏ thiết bị bồn, tháp cao áp pp chụp phim phóng xạ để kiểm tra mối hàn cao áp Giáo trình giới thiệu phương pháp NDT chủ yếu kỹ thuật kiểm tra để bạn tham khảo a) Định nghĩa Kiểm tra không phá hủy việc sử dụng phương pháp vật lý để kiểm tra phát khuyết tật bên bề mặt vật kiểm mà không làm tổn hại đến khả sử dụng chúng Viết tắt từ chữ tiếng Anh "Non - destructive Testing", hay mở rộng " Non - Destrictive Evaluation" (NDE - thiên định lượng, kiểm tra) hay "Non - Destructive inspection" - NDI Từ kiểm tra khơng phá hủy tự nó giải nghĩa xác NDT theo nghĩa đen kiểm tra vật mà khơng phá hủy Nói theo cách khác, tìm thấy khuyết tật nhiều vật kim loại cách sử dụng dịng điện xốy mà khơng làm hư hại đến vật mà kiểm tra Điều quan phá hủy vật mà kiểm tra, khơng cịn tình trạng tốt để kiểm tra vị trí NDT quan trọng bổi thường khuyết tật mà tìm khơng thể nhìn thấy mắt bị bao bọc lớp sơn lớp mạ kim loại Hoặc khuyết tật q nhỏ khơng thể nhìn thấy mắt phương pháp kiểm tra mắt khác Vì vậy, phương pháp kiểm tra phương pháp kiểm tra dòng điện xoáy phát triển để theo dõi khuyết tật Kiểm tra không phá hủy Tổng hợp: Nguyễn Thanh Sơn - Vinamain.com Ảnh 1: Kiểm tra mối hàn đường ống phương pháp kiểm tra siêu âm (UT) b) Các phương pháp kiểm tra NDT Kiểm tra không phá hủy có nhiều phương pháp, có hai nhóm phương pháp là: Hình: phân loại phương pháp kiểm tra không phá hủy Phương pháp kiểm tra chủ yếu: Kiểm tra thị giác quang học (Visual Test - VT) Kiểm tra chất lỏng thẩm thấu hay thấm màu (Penetrant test - PT) Kiểm tra bột từ (Magnetic particle test – MT) Dòng xoáy điện (Eddy Current Test - ET) Chụp ảnh xạ hay gọi chụp phim (Radiographic test – RT) Siêu âm kiểm tra (Ultrasonic test – UT) Kiểm tra truyền âm (Acoustic Emission Testing - AE) Kiểm tra rò rỉ (Leak Testing - LT) Trong biện pháp số (UT RT) sử dụng để phát khuyết tật nằm sâu bên chiều dày kết cấu, biện pháp số 1, 2, (VT, PT, MT ET) sử dụng cần kiểm tra khuyết tật nằm bề mặt hay lớp bề mặt Ngồi có nhóm phương pháp đặc biệt * Phương pháp chụp ảnh nơtron * Kỹ thuật vi sóng, xạ âm v.v c) Đặc điểm Ưu điểm phương pháp kiểm tra không phá hủy (NDT) so với phương pháp phá hủy (DT) NDT khơng làm ảnh hưởng đến khả sử dụng vật kiểm sau Ngoài phương pháp NDT kiểm tra 100% vật kiểm, phương pháp DT kiểm tra xác suất Phương pháp NDT kiểm tra vật kiểm nằm dây chuyền sản xuất mà ngưng dây chuyền sản xuất lại Trong phương pháp NDT nêu trên, phương pháp có ưu điểm riêng, khơng phương pháp thay phương pháp Ứng với trường hợp cụ thể mà ta lựa chọn phương pháp kiểm tra phù hợp Khi áp dụng kiểm tra khơng phá hủy, ta dể dàng phát khuyết tật, từ sửa chữa khắc phục sai sót Do đó, cơng trình hịan thành có chi tiết sai hỏng thấp Kiểm tra không phá hủy Tổng hợp: Nguyễn Thanh Sơn - Vinamain.com Hình phương pháp kiểm tra chủ yếu d) Ứng dụng Kiểm tra không phá hủy dùng để phát khuyết tật nứt, rỗ, xỉ, tách lớp, hàn không ngấu, không thấu mối hàn , kiểm tra độ cứng vật liệu, kiểm tra độ ẩm bê tông (trong cọc khoan nhồi), đo bề dày vật liệu trường hợp không tiếp xúc hai mặt (thường ứng dụng tàu thủy), đo cốt thép (trong cơng trình xây dựng ),v.v Trong nhà máy lọc dầu, hóa chất, nhiệt điện, kỹ thuật kiểm tra không phá hủy sử dụng chương trình bảo dưỡng phịng ngừa cho thiết bị tĩnh bồn bể, tháp phản ứng, nồi hơi, trao đổi nhiệt… Bảng : ứng dụng kỹ thuật kiểm tra NDT cho việc kiểm tra thiết bị trao đổi nhiệt, ống tube nồi hơi, lò phản ứng, tháp bồn bể đường ống Ghi chú: SM: Strain Measurement, Sump: Replica Method, EVA: Extreame Value Analysis Giới thiệu phương pháp - Kiểm tra thị giác quang học (VT) Kiểm tra thị giác liên quan đến việc sử dụng đôi mắt nhân viên kiểm tra để tìm khuyết tật Nhân viên kiểm tra sử dụng cơng cụ đặc biệt kính lúp, gương, borescopes (dụng cụ quang học có đèn dùng để kiểm tra bên ống) để tiếp cận gần điểm kiểm tra Kiểm tra thị giác kiểm tra mức độ từ đơn giản đến phức tạp theo qui trình Kiểm tra không phá hủy Tổng hợp: Nguyễn Thanh Sơn - Vinamain.com Borescopes có gắn máy ảnh Sử dụng sborescope kiểm tra Kiểm tra không phá hủy - - Tổng hợp: Nguyễn Thanh Sơn - Vinamain.com Video borescopes sử dụng kiểm tra bên tuabin Kiểm tra siêu âm (Ultrasonic test) Là phương pháp dễ áp dụng chi phí thấp Người ta phát vào bên kim loại chùm tia siêu âm ghi nhận lại tia siêu âm phản xạ từ bề mặt kim loại từ khuyết tật bên kim loại Trên sở phân tích tia phản xạ này, người ta xác định chiều dày kim loại độ lớn vị trí khuyết tật bên kim loại Chụp phim (RT): Giống tên gọi nó, phương pháp người ta dùng chùm tia X tia phóng xạ gamma để chụp ảnh vật cần kiểm tra Trong việc chụp ảnh thơng thường cho hình ảnh bề mặt vật chụp, chụp ảnh xạ cho phép ghi nhận hình ảnh bên vật chụp chùm tia X, tia gamma có khả xuyên thấu Nếu phương pháp siêu âm đòi hỏi phải xử lý số liệu trình kiểm tra phương pháp chụp phim cho phép lưu lại phim chụp để đọc vào lúc Tuy nhiên chụp phim cơng việc địi hỏi nghiêm ngặt an toàn liên quan đến việc sử dụng nguồn phát tia phóng xạ Kiểm tra khơng phá hủy - Tổng hợp: Nguyễn Thanh Sơn - Vinamain.com Kiểm tra chất lỏng thẩm thấu (PT): Một phương pháp hay sử dụng để phát vết nứt bề mặt kim loại, mối hàn sau gia công, đặc biệt vật liệu không nhiễm từ thép không rỉ Trong phương pháp người ta phun chất lỏng có khả thẩm thấu cao có màu sắc dễ phân biệt (thường màu đỏ) lên bề mặt vật cần kiểm tra Nếu bề mặt có vết nứt dù nhỏ, chất thẩm thấu ngấm vào đọng lại khe nứt Sau chờ cho trình ngấm kết thúc, người ta loại bỏ hết phần chất thẩm thấu thừa bề mặt tiếp tục phun lên bề mặt kiểm tra chất khác gọi “chất màu” làm cho phần chất thẩm thấu ngấm vào vết nứt rõ lên cho phép ghi nhận vết nứt nhỏ, mắt thường không phát Tuy nhiên để áp dụng phương pháp bề mặt vật kiểm tra phải khơ khơng thích hợp với bề mặt bị bám bẩn có độ nhám cao Mặt khác khơng địi hỏi phải đầu tư thiết bị, việc kiểm tra PT đòi hỏi người kiểm tra phải thực có kinh nghiệm đào tạo đầy đủ Kiểm tra không phá hủy - Tổng hợp: Nguyễn Thanh Sơn - Vinamain.com Kiểm tra bột từ (MT): Mặc dù không sử dụng với vật liệu không nhiễm từ thép không rỉ, MT phương pháp có độ tin cậy độ nhạy cao hơn, khơng địi hỏi bề mặt kiểm tra phải nhẵn kiểm tra thẩm thấu MT áp dụng phổ biến việc kiểm tra định kỳ nồi bình áp lực có nguy nứt cao sau thời gian sử dụng bồn chứa NH3 hóa lỏng, nắp nồi hấp, bình khử khí, bao bao bùn nồi nhà máy nhịêt điện, bề mặt ống lò nồi ống lò ống lửa v.v Mặt khác thường áp dụng MT biện pháp kiểm tra bổ sung mối hàn, chi tiết gia công sau xử lý nhiệt Trong phương pháp này, vùng cần kiểm tra từ hoá cách cho tiếp xúc với nam châm điện đặc biệt gọi “gông từ” Sau từ hóa, người ta phun lên bề mặt vùng cần kiểm tra lớp bột sắt từ (thường có màu đen) Nếu vùng kiểm tra khơng có khuyết tật hay vết nứt, hạt sắt từ phân bố cách đặn dọc theo đường sức từ trường Nếu có vết nứt hay khuyết tật, đường sức từ trường bị gián đoạn làm cho hạt sắt từ tập trung cục vùng có khuyết tật Bằng việc xem xét kỹ phân bố hạt sắt từ vùng kiểm tra, người ta dễ dàng phát vị trí bị nứt hay có khuyết tật bề mặt Trong thực tế để dễ phân biệt vị trí có khuyết tật, người ta thường phun lên bề mặt vùng kiểm lớp dung mơi màu trắng có tác dụng làm bật màu đen hạt sắt từ sử dụng đèn huỳnh quang tia cực tím trường hợp đòi hỏi độ nhạy cao Kiểm tra không phá hủy Tổng hợp: Nguyễn Thanh Sơn - Vinamain.com Bộ kit kiểm tra bột từ - - Kiểm tra truyền âm (AE) Khi vật liệu rắn nhấn mạnh, khơng hồn hảo vật liệu nổ phát lượng âm ngắn gọi "khí thải." Như kiểm tra siêu âm, âm lượng phát thải phát máy thu đặc biệt nguồn phát thải đánh giá thơng qua việc học cường độ, tốc độ họ, vị trí Kiểm tra rị rỉ (LT) Nhiều kỹ thuật sử dụng để phát xác định vị trí rị rỉ phận bình áp lực, bình áp lực kết cấu Rị rỉ phát cách sử dụng thiết bị nghe điện tử, đồng hồ đo áp suất, kỹ thuật thẩm thấu lỏng khí cách kiểm tra đơn giản bong bóng xà phịng Kiểm tra không phá hủy Tổng hợp: Nguyễn Thanh Sơn - Vinamain.com Kiểm tra không phá hủy Tổng hợp: Nguyễn Thanh Sơn - Vinamain.com CHƯƠNG 2: NGUYÊN LÝ VÀ KỸ THUẬT KIỂM TRA 2.1 Kiểm tra thẩm thấu màu (Penetrant test - PT) Nguyên lý: Là phương pháp thẩm thấu lỏng: Dùng ứng dụng tượng mao dẫn: - Trước tiên, ta phải làm bề mặt vật kiểm, chất bẩn loại bỏ không che lấp khuyết tật hở bề mặt - Sau người ta xịt lớp chất thẩm thấu, lớp chất thẩm thấu vào nằm khuyết tật hở bề mặt Có hai loại chất thẩm thấu chất thẩm thấu khả kiến (có màu nhìn thấy ánh sáng thường) chất thẩm thấu huỳnh quang (chỉ nhìn thấy chiếu ánh sáng đen) - Chờ thời gian để chất thẩm thấu sâu vào khuyết tật - Sau đó, ta làm chất thấm dư bề mặt chất tẩy rửa Cần lưu ý trình loại bỏ chất thấm dư bề mặt, khơng xịt trực tiếp chất tẩy rửa lên bề mặt vật kiểm tránh trường hợp chất thẩm thấu khuyết tật bị lau - Sau đó, người ta áp chất lên bề mặt vật kiểm Chất có tác dụng hút chất thẩm thấu đọng lại khuyết tật lên bề mặt vật kiểm nhờ tượng mao dẫn ngược - Lúc nhờ tính chất nhìn thấy (nhuộm màu, hay nhìn thấy ánh sáng cực tím) người ta phát đánh giá khuyết tật - Cuối cùng, sau đánh giá khuyết tật, ta sử dụng chất tẩy rửa làm vật kiểm Kiểm tra thẩm thấu màu phương pháp kiểm tra không phá hủy dung để phát khuyết tật mở bề mặt, chẳng hạn nứt, chống mối rỗ khí mà khơng phát mắt thường Chất lỏng thẩm thấu phủ lên bề mặt ngấm vào khuyết tật Sau thời gian, lau Một chất hình khác xịt lên bề mặt khuyết tật, chất nhuộm màu ngấm vào Những vết gọi thị Tiêu chí chấp nhận định nghĩa mức độ lớn, nhỏ thị chấp nhận Kiểm tra không phá hủy Tổng hợp: Nguyễn Thanh Sơn - Vinamain.com Kiểm tra thẩm thấu màu dung chủ yếu cho tách lớp, mối hàn vùng ảnh hưởng nhiệt Khi giải vấn đề giấy phép khai thác trì việc phịng ngừa cơng việc xây lắp kỹ thuật, kiểm tra thử không phá hủy kỹ thuật thiếu Kiểm tra thử không phá hủy chọn lựa cần thiết chất lượng, tiết kiệm, đảm bảo kinh doanh an toàn ưu tiên cho thiết bị vận hành hay xây Kiểm tra thử khơng phá hủy giảm thiểu rủi ro rị rỉ khuyết tật nhằm tăng cường tính tồn vẹn kinh doanh tính an tồn xây lắp tiết kiệm chi phí Kiểm tra khơng phá hủy Các kỹ thuật kiểm tra Các ví dụ: - Mối hàn Tổng hợp: Nguyễn Thanh Sơn - Vinamain.com Kiểm tra không phá hủy - Bulong Giới thiệu thiết bị thị trường: Model DA-400S Tổng hợp: Nguyễn Thanh Sơn - Vinamain.com Kiểm tra không phá hủy Tổng hợp: Nguyễn Thanh Sơn - Vinamain.com Thiết bị kiểm tra bột từ xách tay Nhà sản xuất : PARKER RESEARCH CORP (Mỹ) Máy sinh từ thuộc loại cầm tay thiết kế để kiểm tra khuyết tật bề mặt bề mặt vật liệu sắt từ Thiết bị nhẹ, đa năng, hiệu suất cao Có thể chuyển đổi dịng AC DC nhờ công tắc để phát khuyết tật bề mặt hay bề mặt Có thể áp dụng phương pháp từ trường liên tục từ dư dùng để khử từ Sử dụng bột từ khô, ướt, phát quang khả kiến Vỏ thiết bị đúc chắn Phụ kiện: Bộ thử sức nâng máy sinh từ Bóng cao su phun bột từ khô Đồng hồ đo từ trường dư Chỉ thị từ trường Mẫu chuẩn thép dạng xuyến kèm chứng Kiểm tra không phá hủy Tổng hợp: Nguyễn Thanh Sơn - Vinamain.com Thanh chuẩn kiểm tra bột từ Cốc lắng 100 ml ASTM với giá đỡ kèm chứng Đèn ánh sáng đen Bột từ phát quang Bột từ khả kiến màu đỏ Bột từ khả kiến màu đen Sơn tăng độ tương phản 2.2 Kiểm tra siêu âm (Ultrasonic Testing) Nguyên lý Kỹ thuật Xung phản hồi Kỹ thuật Beam bình thường Kiểm tra khơng phá hủy Tổng hợp: Nguyễn Thanh Sơn - Vinamain.com Kỹ thuật góc beam Quá trình kiểm tra siêu âm việc truyền sóng âm bước sóng ngắn, tần số cao vào vật liệu nhằm xác định khuyết tật hoặc/và đo bề dày vật liệu, phát ăn mòn Thiết bị kiểm tra siêu âm truyền thống làm việc nguyên lý gởi luồng xung siêu âm cao từ máy biến có tay cầm đặt vật cần kiểm tra Sóng truyền phần bị phản hồi lại gặp khuyết tật chạm đến thành bên vật cần siêu âm Việc ghi nhận phân tích sóng phản hồi thể lên hình dạng biên độ xung thời gian phản hồi có thơng tin hữu ích Bằng cách đo sóng này, người vận hành nhiều kinh nghiệm nhận diện vị trí hướng khuyết tật bề dày vật liệu cách tương ứng Tiêu chí chấp nhận định nghĩa mức độ lớn, nhỏ thị chấp nhận Kiểm tra không phá hủy Tổng hợp: Nguyễn Thanh Sơn - Vinamain.com Đặc biệt đường ống, cách kiểm tra yêu cầu hay đề nghị, cân đối chụp ảnh phóng xạ siêu âm, thay đổi nên dùng siêu âm vài năm gần Xem xét khuyết điểm kiểm tra siêu âm tay, SGS kết hợp chặt chẽ Krautkrämer, nhà cung cấp thiết bị siêu âm, đưa máy scan mối hàn siêu âm tự động đồng giữ sáng chế cho công nghệ kiểm tra đường ống Hệ thống MIPA, gọi hệ thống nhiều đầu dị chìm, thiết kế để kiểm tra đánh giá tự động mối hàn Tín hiệu siêu âm thu thập diễn giải để phát khuyết tật mối hàn rò, nứt, ngậm xỉ ăn mòn mối hàn vòng quanh đường ống Một hệ thống kiểm tra máy tính hồn thiện thu thập, lưu giữ phân tích liệu chất lượng mối hàn thơng qua việc scan vòng tròn Việc đánh giá thực sau scan hồn thành Tín hiệu thể dạng mã màu trực tuyến hình, lưu file để truy xuất cho lúc cần điều tra