Bài giảng kiểm tra không phá hủy_ Hội khoa học kỹ thuật hàn Việt Nam & ĐHBK Hà Nội

Các phương pháp phóng xạ , siêu âm, thấm mao dẫn và bột từ được mô tả khái quát dưới đây. Các ưu điểm và hạn chế của từng phương pháp sẽ được phân tích khi kiểm tra liên kết hàn. Bài giảng kiểm tra không phá hủy_ Hội khoa học kỹ thuật hàn Việt Nam & ĐHBK Hà Nội

Hội KHKT hàn

Mục 15

Giới thiệu chung : Các phương pháp phóng xạ , siêu âm, thấm mao dẫn và bột

từ được mô tả khái quát dưới đây Các ưu điểm và hạn chế của từng phương pháp sẽ được phân tích khi kiểm tra liên kết hàn.

Robot tự bò cho phép phát hiện các chỗ nguy hiểm

Kiểm tra bằng dòng xoáy

biến thu và ghi nhận lại.

Các bộ cảm biến có khả năng đo

các cường độ bức xạ xuyên qua

vật đập lên chúng Hầu hết các

trường hợp bộ cảm biến chính là

phim, tuy nhiên các thiết bị điện tử

khác hiện nay cũng được dùng

nhiều Các thiết bị này được gọi

là phóng xạ thời gian thực

Hội KHKT hàn

15.1 PHƯƠNG PHÁP PHÓNG XẠ (tiếp) :

Ví dụ: màn hình kiểm tra ở sân bay

Dùng công nghệ số có thể lưu giữ được ảnh trên máy tính

Mục này chỉ giới hạn chụp ảnh phóng xạ dùng film vì nó thông dụng nhất khi kiểm tra hàn.

Hội KHKT hàn

15.1.1 Nguồn bức xạ

Bức xạ đâm xuyên có thể được phát ra từ các chùm tia

điện tử năng lượng cao – tia X.

Các dạng bức xạ khác rất ít được sử dụng để kiểm tra hàn.

X - Rays Electrically generated

Gamma Rays Generated by the decay of

unstable atoms

Hội KHKT hàn

15.1.2 Tia X

Chùm tia X được dùng để chụp ảnh phóng xạ khi hàn thường có năng lượng

photon từ 30 KeV đến 20 MeV

Máy phát tia X thông thường (ống) phát ra chùm tia X có năng lượng dưới 400 KeV Chúng có thể xách tay (di động) hoặc đặt cố định Khi năng lượng phát ra trên 400 KeV phải sử dụng thiết bị cố định như betatron hay máy gia tốc

Bản chất của bức xạ tia X: Bức xạ tia X là dạng bức xạ điện từ giống như ánh sáng Giữa bức xạ tia X và ánh sáng bình thường chỉ khác nhau về bước sóng Bước sóng của bức xạ tia X nhỏ hơn vài ngàn lần so với bước sóng của ánh sáng bình thường

Tia X được phát ra bằng

cách tạo nên một điện áp

cao giữa hai điện cực gọi

là anôt và catôt.

Để ngăn ngừa hồ quang

điện, người ta đặt anôt và

catôt trong ống chân

không được bảo vệ trong

Hội KHKT hàn

15.1.2 Tia X (tiếp)

Trong kiểm tra vật liệu bằng chụp ảnh bức

xạ thường sử dụng bức xạ tia X có bước

sóng nằm trong khoảng 0,004 nm đến 10

nm.

Các nguồn tia X tạo ra bức xạ có quang phổ

liên tục, phản ánh sự tăng động năng của

các điện tử trong chùm tia.

Bức xạ năng lượng thấp dễ bị hấp thụ và

cho độ tương phản cũng như độ nhạy

của film chụp ra tốt hơn (so với khi

chụp bằng tia γ )

Ống phát tia X tạo ra film chất lượng

cao khi chụp thép dày tới 60 mm

Betatron và máy gia tốc phát ra chùm

không bền, không đủ năng

lượng liên kết để giữ các hạt

nhân với nhau.

Các tia Gamma được tạo ra

bằng một đồng vị phóng xạ

Sự tự phá vỡ một hạt nhân

nguyên tử dẫn đến việc giải

phóng năng lượng và hiện

tượng này được gọi là sự

phân rã phóng xạ.

Hội KHKT hàn

Trứơc đây người ta sử dụng nguồn bức xạ tự nhiên của radium

để chụp ảnh phóng xạ Hoạt độ của nguồn radium không cao và

chúng lại có nguy cơ cho người dùng vì tạo ra chất khí radon

phóng xạ khi phân rã

Từ khi tạo ra được đồng vị nhân tạo có hoạt độ riêng lớn hơn

nhiều cũng như mức độ an toàn cao hơn thì người ta dùng tia γ để chụp ảnh phóng xạ.

Khác với tia X, nguồn γ tạo ta một số lượng tử riêng biệt, từng

lượng tử đó ứng với mỗi đồng vị

Khác với phổ bức xạ tia X là phổ liên tục thì phổ bức xạ gamma là

phổ gián đoạn, ngưỡng giá trị của bước sóng trong thực tế phụ

thuộc vào sự phát xạ của hạt nhân nghĩa là nguồn phóng xạ Các

đồng vị phóng xạ có thể phát ra bức xạ có một hoặc nhiều bước

sóng

Thulium 90 chụp ảnh thép dày đến 7 mm – tương đương

ống tia X 90 KeV và do có hoạt độ riêng cao nên có thể

tạo ra kích thước nguồn nhỏ hơn 0,5 mm

Ytterbium 169 gần đây mới được dùng để chụp ảnh,

năng lượng của nó tương đương ống tia X 120 KeV và

chụp ảnh thép dày đến 120 mm

Iridium 192 là đồng vị phóng xạ thường được dùng

nhiều nhất để chụp ảnh khi kiểm tra hàn Nó có hoạt độ

riêng khá cao và kích thước ra của nguồn 2 3 mm

Năng lượng nguồn Ir 192 tương đương với máy phát tia

X 500 KeV và được dùng để chụp ảnh thép dày 10-75

mm

Cobalt 60 có năng lượng tương đương máy phát tia X

1,2 MeV, vì năng lượng cao nên nó phải được đựng

trong container to và nặng Nó được dùng để chụp ảnh

mối hàn có chiều dày 40 – 150 mm

(i) Không thể nhìn thấy.

(ii) Không thể cảm nhận được bằng các giác quan của con người.

(iii) Chúng làm cho các chất phát huỳnh quang

(iv) Truyền với một vận tốc bằng với vận tốc ánh sáng.

(v) Gây nguy hại cho tế bào sống.

(vi) Gây ra sự ion hoá, chúng có thể tách các electron ra khỏi các nguyên tử khí

để tạo ra các ion dương và ion âm.

(vii) Truyền theo đường thẳng, là dạng bức xạ sóng điện từ nên bức xạ tia X

hoặc tia γ cũng có thể bị phản xạ, khúc xạ và nhiễu xạ.

(viii) Chúng tuân theo định luật tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách mà

theo định luật này thì cường độ bức xạ tia X hoặc tia gamma tại một điểm bất

kỳ nào đó tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách từ nguồn đến điểm đó (ix) Có thể xuyên qua những vật liệu mà ánh sáng không thể đi xuyên qua được

Độ xuyên sâu phụ thuộc vào năng lượng của bức xạ, mật độ, bề dày của vật liệu

(x) Chúng tác động lên lớp nhũ tương phim ảnh và làm đen phim ảnh.

(xi) Trong khi truyền qua vật liệu chúng bị hấp thụ hoặc bị tán xạ.

Khuyết tật hàn dạng khối như lẫn xỉ (không kể trường hợp khi xỉ hấp thụ bức

xạ mạnh hơn kim loại mối hàn) và sự rỗ khí dễ dàng được phát hiện bằng kỹ thuật chụp ảnh vì sự hấp thụ khác biệt lớn giữa xỉ, rỗ khí với kim loại cơ bản Các khuyết tật dạng mặt như nứt, không ngấu khó phát hiện vì nó không thay đổi nhiều về chiều dày đâm xuyên Các khuyết tật dạng này nên đựơc phát

hiện bằng kiểm tra siêu âm thì tốt hơn

Độ nhạy thấp khi phát hiện khuyết tật dạng mặt phần nào làm cho kỹ thuật

chụp ảnh không thích hợp để đánh giá chất lượng hàn (fitness- for- purpose) Tuy nhiên film được lưu giữ trong hồ sơ để sau này còn đánh giá phân tích Chụp ảnh cũng là cách đánh giá thợ hàn rất tốt.

Từ lí do đó chụp ảnh phóng xạ là phương pháp được ưa thích khi hàn kết cấu

3

3 2

2

Hội KHKT hàn

15.2 PHƯƠNG PHÁP KIỂM TRA SIÊU ÂM

Tốc độ siêu âm trong mỗi vật liệu đồng nhất là

không đổi và chùm siêu âm truyền theo đường

thẳng

Khi chùm siêu âm truyền từ môi trường này

sang môi trường khác thì sẽ bị phản xạ và khúc

xạ tại ranh giới.

Các đầu dò được chế tạo sẽ phát chùm siêu âm

vào vật liệu dưới góc nhất định Tại vùng tiếp

giáp với môi trường khác chùm tia bị lệch đi.

Khi chùm siêu âm truyền trong vật liệu gặp chỗ

không đồng nhất (VD: khuyết tật hàn) nó bị

phản xạ.

Do tốc độ siêu âm trong vật liệu không đổi và

đường truyền thẳng nên có thể xác định chính

xác vị trí và hình dạng khuyết tật.

Theo kiến thức và kinh nghiệm có thể giải đoán

được loại khuyết tật.

vào vật liệu cần kiểm tra

Cường độ của sóng âm

được đo khi phản xạ (xung

phản hồi) tại các mặt phân

cách (khuyết tật) hoặc

được đo tại bề mặt đối diện

của vật kiểm (xung truyền

Hội KHKT hàn

KỸ THUẬT KIỂM TRA PHẢN HỒI

Trong kiểm tra xung phản hồi, bộ chuyển đổi sinh ra năng lượng xung và

tương tự hoặc bộ chuyển đổi thứ hai phát hiện ra năng lượng được phản xạ (tiếng dội).

Các phản xạ xảy ra do bất liên tục và các bề mặt của vật thử nghiệm

Năng lượng âm bị phản xạ được hiển thị ngược với thời gian, cung cấp cho người kiểm tra thông tin kích cỡ và vị trí của các thuộc tính phản xạ âm

Hội KHKT hàn

KỸ THUẬT TRUYỀN QUA

đối diện của kiểm Một biến tử

đóng vai trò phát, biến tử kia là

thu.

Các bất liên tục trên đường đi của

âm thanh sẽ gây nên sự mất đi

một phần hay toàn bộ năng lượng

truyền và hiển thị biên độ tín hiệu

Hội KHKT hàn

15.2.2 Thiết bị kiểm tra siêu âm

Thiết bị kiểm tra siêu âm bằng tay gồm

Hội KHKT hàn

15.2.2 Thiết bị kiểm tra siêu âm (tiếp)

Đầu dò siêu âm

(i) Tinh thể áp điện có thể biến dao động

điện thành dao động cơ và ngược lại

(ii) Đế đầu dò (nêm) thường được làm

bằng khối perspex được dán vào tinh thể

áp điện bằng keo dính

(iii) Bộ dập tắt dao động để chống rung

Hội KHKT hàn

15.2.2 Thiết bị kiểm tra siêu âm (tiếp)

Hệ thống kiểm tra siêu âm tự động và bán tự

động đều dùng thiết bị cơ bản như nhau Nói

chung thiết bị nhiều kênh thì cồng kềnh và

kém linh hoạt hơn

Các đầu dò của hệ thống tự động được bố trí

theo dãy và các dạng cơ cấu tự động để cung

cấp thông tin đầu dò cho máy tính

Giá trị của dữ liệu được vẽ bằng cách sử dụng

các điểm màu hoặc các đốm xám để cho ra

các hình ảnh bề mặt hoặc các đặc tính của chi

tiết.

Ưu điểm của kiểm tra siêu âm tự động là giảm

các dữ liệu ghi chép theo đường hàn

Đầu dò đơn giản được bố trí làm giảm độ

phức tạp để thực hiện nhiệm vụ riêng biệt

Hệ thống kiểm tra siêu âm tự động được kết

hợp xen kẽ với chụp ảnh phóng xạ khi kiểm

tra đường ống cho phép giảm giá thành thiết

bị

Hội KHKT hàn

15.2.2 Thiết bị kiểm tra siêu âm (tiếp)

Các đầu dò được phân loại theo

Welding Inspection Level 1 Training Course/ Khóa đào tạo thanh tra hàn – Cấp 1 / 21

VWS

Hội KHKT hàn

15.3 SO SÁNH SIÊU ÂM VỚI CHỤP ẢNH

- Độ nhạy phát hiện khuyết tật dạng

khối cao Dạng mặt với độ nhạy thay

-Siêu âm tay không lưu được biên bản

- Biên bản do hệ kiểm tra tự động có thể không giải đoán được trực tiếp

-Phát hiện khuyết tật khối với độ nhạy vừa phải Khuyết tật dạng mặt độ nhạy cao

- Cho thông tin 3D chính xác về vị trí kích thước khuyết tật

- Kiểm tra kim loại và hợp kim có cấu trúc hạt mịn và đồng nhất

- Bề mặt vật kiểm phải nhẵn, đồng nhất.

vào trong quá trình này tạo ra chỉ thị.

Hội KHKT hàn

15.4 KIỂM TRA BỘT TỪ (tiếp)

Hai loại từ trường phổ biến (từ trường dọc

và từ trường vòng) có thể được thiết lập

bên trong mẫu

Loại từ trường đã được thiết lập được xác

định bằng chính phương pháp được sử

dụng để từ hoá mẫu

song song với trục vật kiểm

chạy tròn xung quanh chu vi vật kiểm.

Hội KHKT hàn

15.4 KIỂM TRA BỘT TỪ (tiếp)

Bột từ thường ở dạng huyền phù và được

phun vào vùng kiểm tra

Nếu bột từ khô thì được rắc lên chỗ kiểm tra

Hội KHKT hàn

15.4 KIỂM TRA BỘT TỪ (tiếp)

Trường rò lớn nhất khi bất liên

tục thẳng nằm vuông góc với

đường sức Có nghĩa là khi

kiểm tra từ trường phải được

đặt theo hai hướng vuông góc

nhau.

Việc kiểm tra thực hiện có tính

kinh tế cao: thiết bị, năng suất,

đào tạo kỹ thuật viên yêu cầu

đơn giản.

Hội KHKT hàn

15.5 KIỂM TRA THẤM MAO DẪN MÀU

Chất lỏng có tính thấm ướt tốt sẽ thấm sâu.

Chất thấm được hút lên bề mặt nứt gãy do lực mao dẫn.

Trong kiểm tra thấm mao dẫn, chất lỏng có các tính thấm ướt cao được áp vào

bề mặt của vật kiểm chất thấm “thấm” qua bề mặt phá vỡ các gián đoạn thông qua tác động mao dẫn và các cơ chế khác.

Hội KHKT hàn

15.5 KIỂM TRA THẤM MAO DẪN MÀU (tiếp)

Chất thấm vào sâu bên trong bất liên tục sẽ ở lại kể cả khi đã làm sạch

Khi đưa chất hiện vào vùng kiểm nó sẽ kéo chất thấm từ dưới lên

Nếu độ tương phản giữa nền chất hiện và chất thấm cho phép thì sẽ quan sát

rõ chỉ thị bằng mắt (khả kiến)

Cũng có thể quan sát chỉ thị huỳnh quang dưới ánh đen

Kỹ thuật này không dùng được ở nhiêt độ quá cao

Ở nhiệt độ thấp (< 5 0C ) dầu trong chất thấm trở lên có độ nhớt cao làm tăng thời gian thấm Kết quả làm giảm độ nhạy

Ở nhiệt độ cao (>60 0C) chất thấm dễ bị bay hơi và không thâm nhập được

- Giá thành thấp, năng suất cao

- Chỉ kiểm tra được vật liệu sắt từ

- Độ nhạy tốt khi khuyết tật nhỏ

thuật MT/PT Kiểm tra siêu âm khó xác định được khuyết tật gần bề mặt nên

bổ sung phương pháp này.

Hội KHKT hàn

Mục 22 THANH TRA THỰC TẾ BẰNG MẮT 22.0 THANH TRA THỰC TẾ BẰNG MẮT

Thanh tra thực tế bằng mắt

Thanh tra thực tế bằng mắt khi thử bao gồm các thứ hạng

CSWIP 3.0 THANH TRA HÀN (ngoại dạng)

Thi Thời gian cho phép

Hàn giáp mối tấm (code) 1h 15 min

Hàn liên kết chữ T (code) 1h 45 min

Hội KHKT hàn

22.0 THANH TRA THỰC TẾ BẰNG MẮT (tiếp)

CSWIP 3.1 THANH TRA HÀN

Thi Thời gian cho phép

Hàn giáp mối tấm (code) 1h 15 min

Hàn liên kết chữ T (code) 1h 45 min

Đánh giá thực tế 2 macro 45 min

Kiếm tra Macro bao gồm phần khác

Để hoàn thành công việc thanh tra người thanh tra phái có:

1) Thị lực tốt

2) Dưỡng chuyên dụng

3) Dụng cụ cầm tay kính lúp, đèn, gương, thước

4) Bút, biên bán, tiêu chuẩn chấp nhận, đồng hồ

Theo Tài liệu CSWIP-WI-6-92

Tất cả các “thí sinh” CSWIP phải được các bác sĩ nhãn khoa kiểm tra, có thể kiểm tra xen kẽ tại các trung tâm TWI Người đã nhận chứng chỉ thanh tra hàn CSWIP cần

phải kiểm tra định kỳ tiếp theo mỗi năm hai lần.

Duy trì thị lực là việc quan trọng vì theo thời gian thì

mắt người sẽ trở nên “lão”.

Hội KHKT hàn

BỘ DƯỠNG HÀN CHUYÊN DÙNG (CALIP)

Một số dưỡng căn để đo kiểm

trong sản xuất hàn bao gồm:

1) Thước đo cao – thấp để đo độ

Hội KHKT hàn

Dưỡng góc điều chỉnh

Để đo mối hàn góc từ 3 – 25 mm ± 0.8 Nó gồm các lá trượt áp 45° vào mối hàn

để đo cạnh Nó cũng đuợc dùng để đo chiều dày mối hàn đến 1.5 mm.

Dưỡng hàn vạn năng kĩ thuật số

Cũng như trên nhưng hiện số

Hội KHKT hàn

Đo lệchĐặt mép ở tấm thấp rồi quay cho đến khi mũi tì chạm vào tấm cao

Dưỡng hàn vạn năng TWI

5 10

15 20

15 20

IN

MM

15 1/2

5 10

15 20

Đo từ 0 đến 5 mm Xoay lá cho đến khi

mũi tì chạm vào đáy rãnh

5 10

15 20

IN

MM

1/2 MM

IN

Dưỡng hàn vạn năng TWI (tiếp)

Hội KHKT hàn

Chiều cao làm việc Trượt mũi tì Đo được kích thước đến 20

mm

Chiều dài chân mối hàn góc

Đo được kích thước đến 25 mm

60 50 40

0 1/4 1/2 3/4

1 0

5 10

15 20

IN

MM

MM

15 1/2

5 10

15 20

IN

MM

1/2 MM

IN

Dưỡng hàn vạn năng TWI (tiếp)

Hội KHKT hàn

Các tiêu chuẩn chấp nhận TWI

L: chiều dài chân

D: chiều sâu/cao của khuyết tật

Tổng toàn bộ không quá 20mm 20 mm trên bề mặt

Hội KHKT hàn

Các tiêu chuẩn chấp nhận TWI (tiếp)

không quá 1 mm

10 Không điền đầy rãnh

hoặc không ngấu

Không chấp nhận

13 Phá hủy cơ học Phụ thuộc chiều sâu và Theo lời khuyên

Hội KHKT hàn

Các tiêu chuẩn chấp nhận TWI (tiếp)

15 Nhô quá Làm trơn, làm trơn

từng phần 2 mm Dmax

Phần nhô mặt: chiều cao lớn nhất được đo từ đường chuẩn là bề mặt của tấm thấp

đi qua mối hàn

Phần nhô đáy: chiều cao được đo tương tự từ tấm thấp

Hội KHKT hàn

Mẫu biên bản

Họ và tên Ký hiệu Nhận dạng vật liệu

[chữ in hoa] STURT DENT S.DENT 001

Name Signatme Test piece ident

Mã/Đặc điểm sử dụng Quá trình hàn Dạng liên kết

TWI 09-09-02 MMA/SMAW Single V butt

Code/Specification used Welding Process Joint type

Tư thế hàn Chiều dài và chiều dày tấm Ngày tháng

Flat/PA 300 mm x 10 mm 8.Nov.2001

Welding prosetion Length & thickness of plate Date

Hội KHKT hàn

Mẫu biên bản (tiếp)

Không ngấu thành Rỗ khí φ 1.5 Rãnh cắt max1.5 87 230 236

22 30

51 8 153 40 Hồ quang bắn toé

241 Lẫn xỉ Không đầy

Chiều cao phần nhô 4mm Chiều rộng 12-14mm Không thẳng: kém lệch mép phẳng: 2mm Bắn toé theo chiều dài

MẶT HÀN TRÊN

Hội KHKT hàn

MẪU BIÊN BẢN THANH TRA

TÊN ( FULLNAME ) S.DENT

(1)

Giá trị lớn nhất theo tiêu chuẩn (2)

Mã chuẩn hoặc bảng số

(3)

Chấp nhận/

Loại bỏ