Giáo trình Kiểm tra chất lượng mối hàn theo tiêu chuẩn quốc tế (Nghề Hàn Trung cấp)

BÀI KIỂM TRA MỐI HÀN BẰNG PHƯƠNG PHÁP THẨM THẤU (PT) Giới thiệu: Người ta sử dụng phương pháp thẩm thấu kiểm tra chất lượng hàn nóng chảy, hàn vảy từ lâu Phương pháp dùng để phát định vị khuyết tật bề mặt thông lên bề mặt nứt, rỗ, không ngấu, không thấu, màng oxide Các phương pháp dò khuyết tật thẩm thấu dùng để kiểm tra vật liệu hợp kim bền nhiệt, vật liệu phi kim, chất dẻo, gốm ngành điện lực, chế tạo máy chuyên dùng, giao thông Mục tiêu: - Trình bày nguyên lý phương pháp Kiểm tra mối hàn phương pháp từ tính (MT) - Thực kiểm tra mối hàn quy trình kỹ thuật - Phát xác khuyết tật mối hàn - Thực tốt công tác an tồn vệ sinh cơng nghiệp - Rèn luyện tính kỷ luật, cẩn thận, tỉ mỷ, xác công việc Nội dung Cơ sở vật lý phương pháp thẩm thấu 1.1 Khái niệm Kiểm tra thẩm thấu dựa tượng thẩm thấu, thẩm thấu, hấp thụ khuếch tán; ánh sáng; tương phản màu Nó gồm bước sau: Bước 1: Làm bề mặt vật kiểm Bước 2: Bơi phun chất thấm có khả thấm vào mạch thẩm thấu, nhằm tạo điều kiện thuận lợi để thấy vị trí khuyết tật Bước 3: Sau thấm sâu vào trong, tiến hành làm bề mặt loại bỏ phần chất thấm thừa Hình 4.1 Các bước kiểm tra thẩm thấu 84 Bước 4: Bôi phun chất lên bề mặt, lớp kéo chất thấm lên bề mặt tạo nên thị bất liên tục nhìn thấy mắt thường kính lúp Bước 5: Kiểm tra, giải đốn khuyết tật điều kiện chiếu sáng tác động tia cực tím Bước 6: Làm vật kiểm 1.2 Làm bề mặt vật kiểm tra 1.2.1 Mục đích: Để chất thấm thâm nhập sâu vào trong vật kiểm qua mạch thẩm thấu, bề mặt vật kiểm cần làm Trước đưa chất thấm vào, bề mặt kiểm tra phải làm khơ hồn tồn, khơng để nước dung mơi có mặt bên xung quanh khuyết tật Có thể làm khơ cách sấy vật với đèn hồng ngoại, dùng tủ sấy, dùng luồng khí nóng thổi vào vật Trong kiểm tra hàn thường dùng phương p háp làm học phun cát, phun bi, cạo gỉ khí Các phương pháp làm giảm khả phát khuyết tật bề mặt tạo thị giả (h III.2) Hình 4.1 Các thị giả làm khí 1.2.2 Các phương pháp hóa học: Để nâng cao độ nhạy phát khuyết tật kết cấu hàn quan trọng, trình sản xuất khác, người ta dùng phương pháp làm hóa học + Chất tẩy rửa: dùng chất thuộc loại kiềm, trung tí nh axit, khơng gây ăn mịn vật kiểm Thời gian làm khoảng từ 10-15 phút, nhiệt 85 độ 70 – 90 oC + Dung mơi: dung mơi khơng có chất cặn (có điểm bắt lửa >90 oC), dùng để tẩy rửa vết dầu mỡ thường không tẩy chất bẩn bùn đất + Tẩy hơi: dùng để tẩy rửa vết dầu mỡ nặng, làm vết bẩn + Dung dịch axit: Các lớp mỏng axit ăn mịn bề mặt, sau rửa dung dịch thích hợp + Các chất tẩy sơn: Các lớp sơn tẩy dung mơ i tẩy sơn Trong trường hợp phải tẩy hoàn toàn lớp sơn Sau tẩy phải rửa kỹ để loại bỏ chất bẩn + Rửa siêu âm: Có thể dùng với tất chất tẩy rửa kể để tăng hiệu suất tẩy rửa giảm thời gian thực Chất lỏng thẩm thấu Trong kiểm tra thẩm thấu, chất thấm chất lỏng có khả thấm sâu vào khuyết tật bề mặt thông lên bề mặt vật kiểm Tuy nhiên, để kiểm tra chất thấm phải có tính chất khác ngồi khả thấm Chất thấm lỏng lý tưởng cần phải thỏa mãn yêu cầu: Có khả lan toả thâm nhập sâu vào bên vật qua mạch thẩm thấu Ít bay hơi, lưu giữ lâu vật Dễ hút lên bề mặt phun chất (vẫn trạng thái lỏng) Khó bị phai màu bị giảm hiệu suất huỳnh quang Làm dễ sau kiểm Khơng độc, khó bốc cháy Có tính trơ vật kiểm thùng chứa Giá hợp lý Độ nhớt chất thấm lỏng ảnh hưởng đến tốc độ thấm Chất thấm có độ nhớt cao tốc độ thấm thấp Cịn chất thấm có độ nhớt thấp thường loang nhanh bề mặt tràn khỏi khuyết tật nông Nhiệt độ thấm thường không 60o Sức căng bề mặt đặc tính quan trọng chất thấm lỏng Chất có sức căng bề 86 mặt lớn thường dễ hòa tan thành phần chất màu, chất ổn định Chất có sức căng bề mặt nhỏ dễ thấm loang nhanh bề mặt vật kiểm Khả thấm ướt thể qua góc thấm ướt Chất có khả thấm ướt có sức căng bề mặt lớn Sức căng bề mặt làm chất lỏng co lại thành giọt trịn có diện tích tiếp xúc nhỏ với bề mặt vật (h.III.3) Góc thấm ướt nhỏ có khả thấm ướt cao loang rộng Tuy nhiên cần ý tới điều kiện khác, ví dụ nước thấm ướt tốt bề mặt thép có gỉ, bề mặt lại có lớp mỡ khả thấm ướt khác nhiều Góc thấm ướt hầu hết chất thấm lỏng đảm bảo 5o Phương pháp kiểm tra thẩm thấu 2.1 Thiết bị vật liệu: Thiết bị vật liệu dùng kiểm tra thẩm thấu đơn giản nhiều so với phương pháp khác Do phương pháp thường tính đến kiểm tra liên kết hàn 2.2Thiết bị kiểm tra cố định: Các thiết bị cố định dùng kiểm tra thẩm thấu thường có nhiều loại từ đơn giản đến tự động hồn tồn Chúng phụ thuộc vào kích thước, cách bố trí yêu cầu kiểm tra Thiết bị kiểm tra gồm thành phần sau (Hình III.4): 87 Hình 4.2 Thiết bị kiểm tra cố định 2.3 Dụng cụ phụ trợ: - Hệ thống phun tĩnh điện: Cả chất thấm chất đưa vào vật kiểm thiết bị phun tĩnh điện Hệ thống hoạt động dựa định luật trường tĩnh điện: điện tích chạy cực trái dấu Trong thực tế, trường điện từ tạo vật kiểm súng phun nối với nguồn điện (21.127) Hình 4.3 Hệ thống phun tĩnh điện Các hạt chất thấm mang điện tích âm bao quanh vịi phun súng Khi có dịng điện, luồng bột chất thấm phun bám vào bề mặt vật kiểm Chất thấm tạo thành lớp bề mặt làm cường độ điện trường giảm đi, lúc chất thấm lại tự phủ lên chỗ 88 So với hệ thống bể nhúng, bôi quét, hay dùng bình xịt thơng thường, phun tĩnh điện có ưu điểm tốc độ phun cao , phủ an toàn cho người thao tác - Nguồn sáng đen: Là nguồn tạo tia cực tím (bước sóng λ= 300 nm - 400 nm) để quan sát thị huỳnh quang Cấu tạo nguồn gồm biến áp điều chỉnh dịng thiết kế riêng, bóng thuỷ ngân cao áp lọc lắp vào chao đèn phản xạ (h III.6.) Khi quan sát cường độ ánh sáng bề mặt vật kiểm tối thiểu đạt 0,8 mW/cm2 Màn lọc màu đỏ thiết kế bước sóng cực tím 350 nm – 380 nm qua, tia khác bị ngăn lại Để đảm bảo an tồn, dùng khơng để đèn chiếu trực tiếp vào da hay mắt Quan sát giải đoán thực buồng tối Thiết bị kiểm tra xách tay: Bộ kiểm tra xách tay thường dùng kiểm tra liên kết hàn trường Các phương pháp kiểm tra màu huỳnh quang hay dùng, dụng cụ đựng hộp đồ nghề gọn nhẹ gồm (h.III.7): Hình 4.4 Bộ đồ thấm huỳnh quang xách tay Vật liệu 4.1 Chất thấm thị: Độ nhạy chất thấm cao khả phát khuyết tật nhỏ Có 89 mức độ nhạy: - Mức 4: Độ nhạy cực cao - Mức 3: Độ nhạy cao - Mức 2: Độ nhạy trung bình - Mức 1: Độ nhạy thấp Khi độ nhạy tăng thị khơng liên quan tăng, chọn chất thấm cho tìm khuyết tật song không tạo nhiều thị ảo Các chất chia ra: Theo trạng thái: dung dịch huyền phù Theo tính chất màu: màu vô sắc, huỳnh quang, màu- huỳnh quang Theo dấu hiệu công nghệ: loại bỏ chất thấm dư dung môi hữu cơ, rửa nước, rửa nước sau tác động làm (hậu nhũ tương hóa) 4.2 Chất làm sạch: Kết kiểm tra không đáng tin cậy bề mặt không Chất làm giúp chất thấm tăng khả thấm ướt bề mặt điền đầy khoang khuyết tật Tuỳ theo bề mặt, chất làm chất tẩy rửa, axit, kiềm, cát phun 4.3Chất hình: Dùng để hút chất thấm thị từ khuyết tật với mục đích tạo thành dấu vết thị Ngoài chất làm tăng c hiều dày lớp thấm lên ngưỡng phát hiện, lan rộng kích thước thị chất làm tăng độ tương phản giúp cho phát giải đoán khuyết tật dễ Khi chiếu ánh sáng đen, chất huỳnh quang màu đen cịn chất thấm có màu vàng chanh Trong chất khả kiến tạo trắng cho thị khuyết tật màu đỏ da cam Đối với chất vấn đề an toàn cần ý hạt có kích thước cực nhỏ gây hại cho đường hô hấp Chất loại dung môi chứa độc tố nhẹ, dễ cháy nổ! Kỹ thuật kiểm tra 5.1 Phương pháp kiểm tra: Các phương pháp chuẩn bị bề mặt kiểm tra, chất thấm, chất kiểm tra 90 liên kết hàn giống kiểm tra chất lượng trình cơng nghệ khác Trong thời gian kiểm cần phải tính đến bề mặt liên kết (mối hàn, vùng ảnh hưởng nhiệt lân cận) Không gian phải đủ để tiếp cận tất phía (chân mối hàn, đỉnh mối hàn) Lựa chọn phương pháp kiểm tra vào độ nhạy yêu cầu, khả chống ăn mòn kim loại, chất lượng bề mặt liên kết hàn, điều kiện tiếp cận chiếu sáng vùng kiểm tra Nên kiểm tra ánh sáng có cường độ khoảng 500 lx Vấn đề khó kiểm tra thẩm thấu kiểm tra mối hàn có độ bóng bề mặt thấp, tạo nên thị giả gây khó khăn cho việc giải đốn Độ nhạy lớn phương pháp thẩm thấu đạt kiểm tra bề mặt có độ bóng (R z=20) Các phương pháp thấm màu có độ nhạy cao phát khuyết tật nứt, rỗ bề mặt Chúng phát vết nứt chiều rộng – µm, sâu 10 – 15 µm Khi kiểm tra liên kết hàn hồ quang tay mà bề mặt khơng có chuẩn bị đặc biệt, việc sử dụng chất thấm sở dầu hoả- dầu thơng có kết tích cực nhờ khả thẩm thấu tốt từ bề mặt nhám Việc kiểm tra liên kết hàn khuếch tán tiếp xúc có khuyết tật dạng phẳng gặp nhiều khó khăn khơng phương pháp thẩm thấu mà phương pháp chụp ảnh phóng xạ siêu âm 5.2Các thị giải đoán - Chỉ thị huỳnh quang Khi ánh sáng đen chiếu vào, thị từ chất thấm huỳnh quang phát mạnh buồng tối Hình dạng độ sáng thị cho biết loại mức độ bất liên tục Rỗ khí có hình trịn, độ sáng phụ thuộc vào chiều sâu bất liên tục Vết nứt biểu thị vạch sáng liên tục hay đứt đoạn - Chỉ thị màu Khi thuốc khô thành lớp trắng mỏng, thị bất liên tục vị trí tương ứng Màu độ rộng thị phụ thuộc vào chiều sâu rộng bất liên tục - Chỉ thị giả Đó thị bất liên tục gây nên Nguyên nhân làm 91 không triệt để, vân tay, nhiễm từ Thường thị giả dễ nhận biết chúng có liên quan chặt chẽ đến nguồn gốc phát sinh vết chèn, điểm hàn - Giải đoán Giải đoán thị xác định chất thị bất liên tục gây Chúng nứt, rỗ khí, khơng ngấu thị giả Căn vào tiêu chuẩn điều kiện làm việc, khả s dụng kết cấu mà đánh giá bất liên tục có phải khuyết tật hàn khơng 5.3Mẫu chuẩn: Trong thực tế người ta xác định độ nhạy đạt cách so sánh kết kiểm tra liên kết hàn với mẫu có khuyết tật tự nhiên nhân tạo có sẵn Hiệu kiểm tra (chất lượng vật liệu, tối ưu bước kiểm tra, độ nhạy phát khuyết tật) thử nghiệm mẫu chuẩn nhân tạo có khuyết tật mô theo khuyết tật phát vật kiểm Theo tiêu chuẩn mẫu chế tạo khác (vành khăn, trụ, phẳng), vật liệu thường nhôm, thép, nickel * Các m ẫu chuẩn nhôm : Được chế tạo từ hợp kim nhơm 2024-T3 (đuyra Д16) với kích thước 50*70*8 (mm) Đầu tiên mẫu đốt không lửa từ 510 đến 520 0C vịng phút, sau nhúng trực tiếp vào nước lạnh để tạo nên vết nứt đồng tâm bề mặt mẫu Để so sánh mẫu chia làm nửa rãnh nhỏ sâu 1,5 mm (h III.8) Hình 4.5 Mẫu chuẩn nhôm khuyết tật Mẫu chế tạo theo phương pháp dùng để so sánh tính chất thấm với chất thấm chuẩn * Mẫu chuẩn nickel m chrom : Tấm niken mạ crom sau gây biến dạng tạo 92 khuyết tật có kích thước khác dùng để xác định độ nhạy phương pháp khả làm bề mặt vật (h.III.9) Phương pháp kiểm tra thẩm thấu sử dụng có hiệu phát khuyết tật bề mặt liên kết hàn nhà máy chế tạo máy hoá chất, kiểm tra hàn vảy mảnh hợp kim cứng vào thân dụng cụ cắt trình khác Hình 4.6 Mẫu chuẩn nickel mạ chroma Cơng tác an tồn - Trong kiểm tra thẩm thấu phương pháp hình khuếch tán sử dụng rộng rãi Sau làm chất thấm, người ta phun quét lên bề mặt vật kiểm chất hình trắng Để kiểm tra chất lượng liên kết hàn thường dùng chất lỏng sở dầu hỏa dầu thơng Nếu làm chất thấm thêm chất nhuộm màu Sudan nước; làm chất hình thêm cồn bột phấn trắng Chú ý chất có chứa độc tố hàm lượng thấp - Khi kiểm tra huỳnh quang để đảm bảo an tồn, khơng để đèn chiếu trực tiếp vào da hay mắt - Đối với chất vấn đề an tồn cần ý hạt có kích thước cực nhỏ gây hại cho đường hô hấp Chất loại dung môi chứa độc tố nhẹ, dễ cháy nổ BÀI TẬP VÀ SẢN PHẨM THỰC HÀNH Câu 1: Trình bày bước thực kiểm tra mối hàn phương pháp thẩm thấu? Câu 2: Thực chất ứng dụng phương pháp kiểm tra mối hàn phương pháp thẩm thấu Câu 3: Kiểm tra phương pháp thẩm thấu báo cáo kết theo code 93 bề mặt làm phần hạt thừa, thị cho biết định hướng từ trường Dưỡng mạch ghép áp dụng cho vật hàn có bề mặt phẳng, dùng bột khơ với gơng từ ấn Hình 4.7 Dưỡng mạch ghép ii) Băng khe (Burmah-Castrol Strips): gồm dải mỏng làm từ vật liệu có độ từ thẩm cao ghép xen kẽ dọc với hai dải mỏng có chiều rộng khác tạo thành hai khe (Hình 24.155) Hình 4.8 Băng khe Khi làm việc người ta đặt băng khe lên vật kiểm từ hóa, rãnh băng hướng độ lớn từ thông iii) Chỉ thị Chất lượng Định lượng (QQI) Tiêu chuẩn khuyết tật nhân tạo phương pháp ưa chuộng để đảm bảo hướng từ thông cường độ từ trường Nó phát triển sở băng khe, gồm tờ kim loại mỏng (foil), khe không theo hướng mà tạo thành vịng trịn vng (h V.25) Với cấu tạo vậy, QQI có khả đảm bảo cường độ từ trường cân hướng từ thơng từ hóa nhiều hướng 69 Hình 4.9 Chỉ thị Chất lượng định lượng QQI 4.2.9 Quy trình kiểm tra Quy trình kiểm tra bột từ gồm nguyên công sau: a Chuẩn bị bề mặt trước kiểm tra Làm chất bẩn, sơn, gỉ, xỉ sau hàn Bề mặt không độ bóng thấp gây thị giả, làm giảm khả phát khuyết tật từ trường biến dạng cản trở hạt từ di chuyển Có thể dùng bàn chải sắt, rửa siêu âm, nhúng vào bể hay tẩy hơi, tẩy kiềm b Từ hoá vật kiểm Chọn phương pháp thử phụ thuộc vào vật liệu hình dạng vật kiểm, loại vị trí khuyết tật, độ nhạy, khả tiếp cận điều kiện kinh tế Độ nhạy phương pháp phụ thuộc vào thông số đặc trưng hạt từ, phương pháp từ hoá, cường độ từ trường, cường độ ánh sáng quan sát, kỹ giải đốn… Có thể tiến hành từ hố theo hai cách liên tục từ dư Từ hoá liên tục đưa bột từ vào bề mặt vật kiểm vật từ hoá sau lấy hết bột từ dư Phương pháp cho độ nhạy cao Từ dư đưa bột từ vào bề mặt vật kiểm sau kết thúc từ hoá Phép thử dựa cường độ từ dư vật nên dùng với loại vật kiểm có độ từ dư lớn c Xâm nhập bột từ Dựa vào tình trạng bề mặt loại khuyết tật mà đưa bột từ khô hay ướt vào vật kiểm 70 Bột từ khô thường dùng với bề mặt xù xì, nhám Bột phun nhẹ thành đám mây quanh bề mặt kiểm, bột dư hút Để tăng độ tương phản dùng sơn trắng chất Phương pháp thường dùng để kiểm tra trường phát khuyết tật gần bề mặt mối hàn Bột từ ướt phải chuẩn bị dung dịch huyền phù cách hoà bột từ chất mang nước dầu Do hạt nhỏ nên độ nhạy bột từ ướt cao phát khuyết tật bề mặt Phương pháp dùng để kiểm tra sản phẩm hoàn thiện xưởng d Các thị giải đoán Các thị phát mắt nhờ độ tương phản với phơng Có hai loại tương phản tương phản độ sáng tương phản màu Tương phản độ sáng lượng ánh sáng phản xạ từ bề mặt quan sát so với lượng phản xạ từ bề mặt khác kề cận Trong hệ thống kiểm tra khả kiến, thị thường có độ sáng thấp, cịn phơng có độ sáng cao lên đến lần Trong hệ thống huỳnh quang, thị có độ sáng cao, phơng khơng phát quang có màu đen Tỉ số hai độ sáng lên đến 200:1 Cịn tương phản màu khác biệt hai màu độ sáng Khi phát thị cần phân loại trước đánh giá Có ba loại thị thị giả; thị không quan trọng; thị quan trọng i) Chỉ thị giả thị không gây từ trường vết bẩn, vân tay, vết xước v.v… ii) Chỉ thị không quan trọng liên quan đến hình dạng vật góc sắc cạnh, chốt trục bánh xe, chân ren, vết nứt từ v.v… iii) Chỉ thị quan trọng liên quan đến bất liên tục thực Các thị cần giải đoán dựa tiêu chuẩn quy định Một số thị quan trọng: Đường liên tục: Chỉ thị nứt, khớp nguội, vết xước gây nên Vết nứt thường thể đường lởm chởm, khớp nguội thể đường nhẵn, hẹp thẳng Các đường ngắt quãng: Những đường loại với bất liên tục nêu 71 hình thành điều kiện khác Các vết nứt tinh gây nên thị dạng (4.9) Hình 4.10 Các thị trịn: Chúng thường tạo từ rỗ khí e Khử từ Khử từ cần tiến hành trước sau trình kiểm tra Mức độ d ễ khó khử từ phụ thuộc vào số yếu tố lực kháng từ vật, hình dạng vật, loại từ dư vật mức độ khử từ yêu cầu g Làm bề mặt sau kiểm tra Nếu kết cấu hàn bán thành phẩm khơng cần làm vệ sinh sau kiểm tra Nếu vật sản phẩm cuối cần phải làm Thường phải tiến hành khử từ trước, vệ sinh sau Dùng phương pháp tẩy rửa thông thường dùng bàn chải, chất tẩy rửa… trình làm bề mặt trước kiểm tra 4.2.10 Tiêu chuẩn phương pháp kiểm tra bột từ a Theo ASME Tiêu chuẩn đánh giá theo ASME Section VIII, Div Phụ lục tất bề mặt kiểm tra khơng phép có: Những thị dài liên tục Các thị trịn có đường kính lớn 3/16 in (4,8 mm) Nhiều ba thị tròn nằm thẳng hàng cách 1/16 in ho ặc ngắn (tính từ mép) Các thị lớn kích thước thật nó, dù kích thước thị làm sở đánh giá b Theo API 1104 - 1999 72 Tiêu chuẩn đánh giá, sửa chữa kiểm tra lại mối hàn đường ống dầu khí thị quan tâm phải sửa không thỏa mãn điều kiện sau đây: Các thị dài đánh giá nứt nứt (chân chim) chiều dài 5/32 in (4 mm) Những thị dài đánh giá nứt khác với nứt nứt Những thị dài đánh giá khơng ngấu có chiều dài vượt q in (25 mm) 12 in (300 mm) chiều dài đường hàn liên tục dài % chiều dài đường hàn Rỗ khí đơn hay rỗ khí phân bố ngẫu nhiên phải sửa vi phạm điều kiện sau: Kích thước rỗ khí đơn 1/8 in (3 mm) Kích thước rỗ khí đơn 25% chiều dày kim loại Sự phân bố rỗ khí phân bố ngẫu nhiên vượt mật độ cho phép API Standard 1104 Rỗ khí tập trung xảy lớp hàn cuối (lớp hàn phủ) phải sửa vi phạm điều kiện sau: Kích thước rỗ tập trung vượt 1/2 in (13 mm) Tổng chiều dài rỗ tập 12 in (300 mm) chiều dài đường hàn liên tục 1/2 in (13 mm) Rỗ khí đơn chùm rỗ tập trung có kích thước lớn 1/16 in (1,6 mm) Với mục đích đánh giá thị trịn, kích thước lớn thị trịn coi kích thước Trong sản xuất hàn phương pháp kiểm ta bột từ sử dụng rộng rãi để kiểm tra mối hàn dọc ống (hồ quang, dòng điện cao tần ), hàn điện tiếp xúc giáp mối, phát vết nứt không ngấu hàn nối ống Chúng thực sau hàn 4.3 Phương pháp từ ký 4.3.1 Nguyên lý phương pháp Trong số phương pháp dị tìm khuyết tật để kiểm tra chất lượng mối hàn, phương pháp từ ký sử dụng phổ biến Thực chất từ hoá vùng cần kiểm tra 73 mối hàn vùng ảnh hưởng nhiệt đồng thời với việc ghi nhận từ trường băng khử từ (Hình 21.155), sau “đọc” lại băng ghi từ nhờ phận tái chuyên dùng thiết bị dị từ ký 4.3.2 Băng từ Hình 4.11 Nguyên lý kiểm tra từ ký Băng từ cho phép ghi nhận thành phần từ trường không đổi hướng theo bề mặt băng mà khơng biến thành tín hiệu điện Để cho kết kiểm tra tốt cần phải miết chặt băng từ lên bề mặt mối hàn Băng từ gồm lớp nền, phủ lớp sơn chứa bột sắt từ mịn, theo tiêu chuẩn thường chiều rộng băng từ 35 mm độ kháng từ 8000 A/m (Hình 21.156) Lớp phải bền đàn hồi để ơm chặt bề mặt mối hàn, chúng làm triacetate, polyester sợi lavsan để chịu nhiệt độ cao/ thấp dày 10 – 120 μm Lớp phủ hoạt từ dày 10 – 20 μm chế từ bột oxide sắt trộn với sơn có độ bám dính tốt với Trên băng từ thông tin đặc trưng độ lớn khuyết tật ghi nhận Hình 4.12 Cấu tạo băng từ 4.3.3 Độ nhạy phương pháp Nguồn thông tin khuyết tật kiểm tra từ ký tín hiệu điện, xuất 74 phần tử nhạy cảm - đầu từ - phận tái Tín hiệu tạo thành quan sát hình ống tia điện tử Các yếu tố ảnh hưởng đến đặc trưng tín hiệu (biên độ, phổ tần số ) là: Chế độ từ hoá vật kiểm Độ nhám bề mặt Hình dạng, kích thước, chiều sâu định hướng khuyết tật Hướng từ hố đọc thơng tin băng Các thông số đầu từ (chiều rộng lõi, độ lớn khe hở, số vịng cuộn dây, góc nghiêng quỹ đạo di chuyển) Đặc tính biên độ- tần số kênh truyền thông tin từ đầu từ đến hình Nhiễu ồn (bề mặt nhám, tiếng ồn riêng băng từ, lớp hàn đắp, vật liệu khơng đồng nhất) Mặc dù có nhiều yếu tố gây sai lệch thông tin ban đầu, tạo nên thơng tin dạng tín hiệu điện, nên phương pháp từ ký có độ nhạy cao nhiều so với phương pháp bột từ Việc ghi nhận trường tán xạ từ khuyết tật lên băng từ tiến hành từ trường, cịn tạo thành thơng tin dạng tín hiệu điện thực theo phương pháp từ dư Quá trình hai cấp cho phép nhận số lượng thông tin nhiều với mát tối thiểu việc ghi nhận lên băng từ từ trường mạnh tạo nên điều kiện làm việc tối ưu đầu từ từ trường yếu Phương pháp từ ký phát tốt khuyết tật kéo d ài (nứt, không ngấu, xỉ dạng chuỗi đám, rỗ khí), khuyết tật hướng vng góc với dịng từ từ hố Các khuyết tật đơn lẻ có dạng trịn khó phát Độ nhạy phương pháp từ ký (γ) hiểu tỉ số kích thước đứng (theo chiều sâu) nhỏ khuyết tật phát (Δh) với chiều dày kim loại vật kiểm (δ), tức là: γ = Δh/δ (100%) (5.12) Tiêu chí đơn giản phát khuyết tật nhỏ dùng tỉ số cho phép [As/Ad] biên độ tín hiệu từ khuyết tật As với tín hiệu trung bình nhiễu ngẫu nhiên Ad Tuỳ theo cách chọn tỉ số có giá trị khác điều 75 kiện kiểm tra không đổi mức độ nhiễu gần nhau, biên độ tín hiệu khuyết tật nhỏ khuyết tật theo chiều đứng nhỏ khuyết tật nămg sâu Khi giảm tỉ số cho phép [As/Ad] độ nhạy tốt độ tin cậy phát khuyết tật giảm Như vậy, đê tiến hành xác định độ nhạy xác cần phải bổ sung thêm điều kiện nghiêm ngặt Đối với kiểm tra từ ký điều kiện dạng khuyết tật phân bố mối hàn; chế độ từ hoá; loại băng từ; kiểu máy; tỉ số [As/Ad] Khuyết tật khó phát nằm đáy đường hàn kiểm tra tiếp cận phía Chiều cao hình dạng phần nhơ, trạng thái bề mặt có ảnh hưởng nhiều đến độ nhạy phương pháp từ ký Ví dụ độ nhám bề mặt R z= 150 µm phát khuyết tật sâu 0,3 mm Nếu chiều cao phần nhô mối hàn không vượt 25% chiều dày kim loại độ nhấp nhô vảy hàn bề mặt mối hàn không 25% – 30% chiều cao phần nhơ kết kiểm tra tốt Từ suy kết tốt kiểm tra mối hàn lớp thuốc (SAW) mơi trường khí bảo vệ (MAG/MIG) Khi kiểm tra mối hàn hồ quang tay với lớp vảy thô cần phải chuẩn bị sơ bề mặt cách làm mài qua Việc phát khuyết tật dọc mối hàn giáp mối (nứt, không ngấu) phương pháp từ ký chủ yếu phụ thuộc vào quan hệ kích thước phần nhô (chiều cao phần nhô, chiều sâu chảy, hệ số hình dạng) Việc phát nứt ngang từ hoá dọc mối hàn thực tế phụ thuộc vào độ nhấp nhô vảy hàn Các dụng cụ từ ký đảm bảo độ nhạy phát nứt không ngấu khoảng 6% - 8% Nếu mài phẳng phần nhô độ nhạy đạt 3% - 4% Như nói độ nhạy phát khuyết tật dạng rỗ khoảng 20% Các số liệu thực nghiệm độ nhạy dẫn tính cho khuyết tật nằm chân mối hàn chiều dày kim loại đến 20 mm tiếp cận phía Nếu khuyết tật nằm gần phía độ nhạy cịn cao 4.3.4 Dụng cụ từ hoá nguồn điện Các khuyết tật nguy hiểm thường gặp hàn (nứt, không ngấu, cháy lẹm, xỉ ) thường định hướng dọc theo mối hàn Để phát c hính xác khuyết tật phương pháp từ ký, mối hàn từ hoá theo hướng ngang 76 Để từ hoá ngang mối hàn thường dùng điện từ trường dòng điện chiều, gơng từ Chúng gồm lõi từ mềm dạng chữ U cuộn dây với 500 – 600 vòng Để kiểm tra dọc theo mối hàn người ta sử dụng thiết bị từ hoá di động với điện cực kéo dài đặt lên bốn bánh xe khơng từ tính Nhờ bánh xe mà tạo nên khe hở (2 mm – mm) phận từ hoá với bề mặt vật kiểm, cho phép dịch chuyển dọc theo mối hàn Thiết bị vạn cho phép kiểm tra mối hàn vòng vật hình trụ (ống, bể chứa ) với đường kính khác kết cấu thép (phơi cuộn, vỏ tàu, cầu ) Các phận từ hoá cung cấp dòng điện chiều Tuỳ theo điều kiện làm việc sử dụng nguồn khác với chế độ thích hợp Ví dụ điều kiện nhà máy nơi tĩnh dùng chỉnh lưu điện áp 50 V – 60 V với dòng điện 40 A – 50 A Trong điều kiện cơng trường lưu động dùng máy phát chiều 4.3.5 Bộ phận phát bất liên tục Để tái ghi nhận dạng tín hiệu điện từ, người ta sử dụng phận phát bất liên tục Nó gồm rotor với đầu đọc cảm ứng từ, khuếch đại điện tử, máy quét, ống tia điện tử cho thị Trên hình có thị dạng xung hình ảnh mối hàn kiểm tra Từ tín hiệu cho phép xác định đặc trưng số lượng chất lượng bất liên tục cách trực quan xác (Hình 4.13) 77 Hình 4.13 Ghi nhận phát khuyết tật 5.3.6 Chế độ kiểm tra Độ nhạy phương pháp từ ký phụ thuộc nhiều vào chế độ từ hoá đặc trưng từ băng từ Ngày phương pháp kiểm tra động lực sử dụng nhiều (h V.30), việc dùng băng từ liên tục chuyển động đồng với vật kiểm mối hàn, dùng bánh xe cao su miết lên mối hàn Hình 4.14 Kiểm tra từ ký động lực: a) - Băng quay liên tục; b)- Bánh cao su từ tính Khi kiểm tra mối hàn từ thép cacbon thấp, cường độ từ trường lên bề mặt vùng ảnh hưởng nhiệt khoảng 200 A/cm – 300 A/cm tuỳ thuộc vào chế độ từ hoá chọn Trong vùng mối hàn cường độ giảm xuống 100 A/cm – 150 A/cm, phần nhơ làm giảm từ trường Trường tán xạ từ khuyết tật xuất dạng tăng cường độ từ trường nơi khuyết tật Thực nghiệm xác nhận khuyết tật dài sâu xuống 5% - 50% chiều dày vật liệu tạo nên trường tán xạ có cường độ A/cm – 10 A/cm 5.3.7 Mẫu chuẩn Chế độ từ hoá mối hàn tối ưu trường hợp cụ thể xác định thực nghiệm mẫu kiểm mẫu chuẩn riêng Các mẫu chuẩn có 78 khuyết tật tự nhiên nhân tạo với kích thước cho phép tối thiểu Khuyết tật mẫu chuẩn cần phân bố nơi khó phát hiện: vùng chân mối hàn tiếp cận phía; vùng mối hàn hàn hai phía Mẫu chuẩn chế tạo vật liệu, theo liên kết cơng nghệ vật kiểm Sau phân tích xác định thực nghiệm yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng đưa vào hướng dẫn cụ thể 5.3.8 Quy trình kiểm tra Quy trình kiểm tra từ ký gồm nguyên công sau: a Xem xét bên chuẩn bị: Làm xỉ hàn, giọt bắn toé, gỉ, sơn, dầu mỡ b Cắt băng từ theo chiều dài đường hàn dán lên bề mặt mố i hàn (lớp từ vào trong) Đầu thừa băng ghi mã hoá liệu (mối hàn, thợ hàn, chế độ ) c Khi kiểm tra mối hàn vòng sản phẩm hình trụ (ống, bình) băng từ ép chặt theo chu vi vòng cao su thường kèm thiết bị Khi kiểm tra liên kết phẳng, băng từ ép chặt “gối” đàn hồi từ phía d Tuỳ theo chiều dày liên kết hàn, tính chất từ thiết bị mà thiết lập chế độ từ hố (dịng) cần thiết Khi từ hố phải theo dõi để điện cực dịch chuyển đối xứng e Sau kết thúc từ hoá mối hàn, tháo băng từ ghi chúng tái phận phát bất liên tục Trước tái băng ghi từ cần kiểm phải điều chỉnh biểu đồ từ chuẩn Chuẩn máy gồm thiết lập chế độ nhờ điều chỉnh kênh độ nhạy biên độ xung theo mẫu chuẩn Khi chỉnh kênh tương phản phải để hình quan sát rõ nét khuyết tật mẫu chuẩn Khi tái lại cần phải ghi lại tất bất liên tục mà biên độ, độ tương phản chúng lớn mẫu chuẩn Phần khuyết tật hàn đánh dấu băng từ sau xác định lại vi trí mối hàn 5.3.9 Lĩnh vực sử dụng hướng phát triển kiểm tra từ ký Phương pháp từ ký chủ yếu sử dụng để kiểm tra mối hàn giáp mối Bằng việc dùng thiết bị từ hố đại phương pháp kiểm tra sản phẩm kết cấu hàn từ loại thép khác có chiều dày đến 20 mm Phương pháp áp dụng lần đầu Liên xô vào năm 1952 phát triển mạnh năm 1960 Thời kỳ đầu đ ược dùng để kiểm tra 79 mối hàn đường ống dẫn dầu- khí kết hợp với chụp ảnh xạ Ưu điểm phương pháp so với kiểm tra bột từ là: i)- khả phân giải cao, cho phép ghi nhận loại từ trường, đo kích thước khuyết tật với độ xác cao; ii)- ghi nhận từ trường phạm vi rộng lớn; iii)- ghi nhận từ trường bề mặt phức tạp, chỗ khe hẹp; iv)- có khả tái sử dụng sau khử từ Do suất cao, kinh tế không gây hại cho người thao tác nên phương pháp chiếm phần lớn khối lượng kiểm tra chất lượng hàn Nhược điểm phương pháp là: i)- biến đổi thông tin để đánh giá mức độ từ hóa; ii)- ghi thành phần từ trường theo hướng dọc theo bề mặt; iii)- khử từ phức tạp phải lưu giữ băng từ cẩn thận Gần với phát triển mạnh mẽ công nghệ điện- điện tử - kỹ thuật số, cho phép liên tục hoàn thiện thiết bị công nghệ để kiểm tra ngành công nghiệp khác chế tạo máy lắp ráp 5.4 Phương pháp dò sắt từ Để ghi đo trường điện từ, kỹ thuật dùng cuộn dây dẫn, băng từ, đầu từ bột từ phương pháp dò sắt từ Thực chất phương pháp kiểm tra dò sắt phát từ trường khuyết tật nhờ cảm biến điều biến từ Dò sắt từ dựa vào đặc điểm q trình từ hóa lại vật liệu sắt từ Ở trường hợp trạng thái từ vật liệu bị thay đổi theo đường cong từ trễ khơng đối xứng, điều làm xuất sóng hài bậc chẵn phổ tín hiệu cuộn đo có biên độ tỉ lệ với từ trường đo Thiết bị dò đơn giản (h V.31) gồm khung lõi từ chế tạo từ mỏng vật liệu permalloj Trên hai cạnh đối diện khung quấn cuộn dây nối tiếp có số vịng Cuộn đo quấn vòng quanh khung bao lấy hai cuộn Nếu có dịng điện xoay chiều từ nguồn riêng chạy qua cuộn dây cuộn đo khơng xuất sức điện động biến thiên từ thông hai cuộn dây giá trị ngược chiều Khi đặt khung lõi vào từ trường chiều đồng hướng theo trục cuộn dây làm biến đổi chu trình từ trễ gây cân từ thông hai cạnh khung; 80 cuộn đo xuất sức điện động tỉ lệ với cường độ từ trường Tần số gấp đơi tần số nguồn Nhờ dị sắt từ tần số dịng xoay chiều 1000 Hz đo cường độ từ trường 0,001 A/cm Hình 4.15 Sơ đồ dò sắt từ: 1) -Kkhung lõi; 2) & 3)- Cuộn nguồn; 4)- Cuộn đo Để dị tìm khuyết tật thường sử dụng đầu dò sắt từ tập trung theo sơ đồ trọng sai (gradiometr) So với đầu dò từ trường, trường hợp trọng sai kế có ưu điểm thực tế số chúng không chịu ảnh hưởng từ trường (như từ trường gây thiết bị điện xung quanh, địa từ trường ) Cường độ từ trường ngồi thay đổi phạm vi rộng, nhiên đầu dò sắt từ nhỏ nên chênh lệch chúng không đáng kể so với tán xạ đo từ khuyết tật Trong việc dị tìm khuyết tật từ người ta thường dùng đầu dò sắt từ kích thước dài mm – 10 mm cấp dịng điện kích thích với tần số 10 kHz– 300 kHz Tần số nhỏ để phát tương đối lớn kết cấu thép có lực kháng từ cao Bộ dò khuyết tật sắt từ làm việc với tần số lớn 100 kHz nhạy Nhờ dị phát bề mặt (nứt vi mơ - vĩ mơ xước có độ sâu 0,01 mm, sẹo mảnh ), khuyết tật sâu đến mm khuyết tật lớn sâu đến 15 mm Phương pháp cho phép phát vết nứt sâu cách bề mặt 0,5 mm ống dày mm– mm Để đảm bảo độ nhạy tính xác cao phương pháp dị sắt từ bề mặt vật kiểm phải làm Ngoài cấu trúc không đồng vật ảnh hưởng đến kết kiểm tra Có thể kiểm tra thực kiểm tra theo hai cách từ hoá liên tục từ dư Kiểm tra theo cách từ dư (sau từ hoá) đơn giản thuận tiện Ngồi việc phát khuyết tật, dị sắt từ dùng cho phép đo từ, đo chiều dày phát cấu trúc Nhờ dị sắt từ phát tạp chất từ tính khối mơi trường khơng từ tính, xác định mức độ khử từ chi tiết 81 5.5 Trình tự thực hiện: TT Nội dung Hình vẽ m inh họa Dụng cụ thiết bị Y cầu đạt Chọn công suất máy yêu cầu - Bột màu - Bột từ Chuẩn bị Máy kiểm tra MT - Bộ nguồn - Bộ phận tạo từ Rải bột từ - Bột từ - Rải Thử từ tính - Máy thử từ tính - Đúng kỹ thuật Đọc kết - Phom báo cáo - Đọc khuyết tật 82 BÀI TẬP VÀ SẢN PHẨM THỰC HÀNH Câu 1: Trình bày bước thực kiểm tra mối hàn hạt từ tính? Câu 2: Cho biết phương pháp kiểm tra mối hàn từ tính Yêu cầu đánh giá kết học tập Tiêu chí đánh giá Nội dung Hệ số Kiến thức Đánh giá theo mục tiêu kiến thức đề 0.3 Kỹ Đánh giá theo mục tiêu kỹ đề 0.5 Thái độ Tác phong công nghiệp ,Thời gian thực tập , an toàn lao động vệ sinh phân xưởng 0.2 Cộng 83 ... kiểm tra chất lượng theo tiêu chuẩn ASME - Chuẩn bị đầy đủ mẫu thử, vật liệu kiểm tra chất lượng mối hàn - Sử dụng thành thạo dụng cụ, thiết bị kiểm tra - Đánh giá chất lượng mối hàn theo tiêu chuẩn. .. tiêu - Nêu tiêu chuẩn đánh giá ứng dụng để đánh giá chất lượng mối hàn phương pháp không phá hủy - Hiểu tiêu chuẩn AWS kiểm tra ngoại dạng mối hàn - Mô tả quy trình kiểm tra chất lượng theo tiêu. .. kiểm tra chất lượng theo tiêu chuẩn API - Sử dụng thành thạo dụng cụ, thiết bị kiểm tra - Đánh giá chất luýngj mối hàn theo tiêu chuẩn API - Hiểu tiêu chuẩn API kiểm tra ngoại dạng mối hàn - Giải