Nghiên cứu, phát triển thiết bị tự hành kiểm tra và đánh giá chất lượng đường ống ngầm sử dụng kỹ thuật siêu âm

vi MCăLC LụăLCHăKHOAăHC i MCăLC vi DANHăMCăHỊNH ix DANHăMCăBNG xiii Chngă1ăGIIăTHIU 1 1.1 Đặtăvnăđề 1 1.2 TínhăcpăthităcaăđềătƠi 2 1.3 ụănghĩaăkhoaăhcăvƠătínhăthcătinăcaăđềătƠi 4 1.3.1 TínhăthcătinăcaăđềătƠi 4 1.3.2 ụănghĩaăkhoaăhcăcaăđềătƠi 4 1.4 McătiêuănghiênăcuăcaăđềătƠi 4 1.5 ĐiătngăvƠăphmăviănghiênăcu 5 1.5.1 Điătngănghiênăcu 5 1.5.2 Phmăviănghiênăcu 5 1.6 Phngăphápănghiênăcu 5 1.7 NiădungăcaăđềătƠi 5 ChngăβăăTNGăQUAN 6 2.1 Cácădngăngăthngădùngătrongăcôngănghip 6 2.1.1 ngăinoxă(ngăthépăkhôngăg) 6 2.1.2 ngăthépătrònăđen 6 2.1.3 ngăthépămăkm 8 2.1.4 Quyătrìnhăchătoăcácăngăthép 9 2.2 CácădngăkhuytăttăvƠăhăhngăcaăngăthép 12 2.2.1 KhuytăttăhìnhăthƠnhătrongăquáătrìnhăchătoăng 12 2.3 Khuytăttăĕnămòn 20 2.3.1 nhăhngăcaăcuătoăkimăloiăđnăquáătrìnhăĕnămòn 20 2.3.2 Quáătrìnhăĕnămònăkimăloi 21 2.4 Phngăphápăkiểmătraăđánhăgiáăchtălngăng 24 2.4.1 Nguyên lý siêu âm 24 2.4.2 Kỹăthutăkiểmătraăbằngăsiêuăơm 25 2.4.3 Nguyênătắcăkiểmătra 25 2.5 CácănghiênăcuăliênăquanăđnăđềătƠi 28 2.5.1 CácănghiênăcuăngoƠiănc 28 vii 2.5.2 Cácănghiênăcuătrongănc 32 2.5.3 Cácătnăti 34 ChngăγăăCăSăLụăTHUYT 35 3.1 Cácăphngăphápăkiểmătraăkhôngăpháăhy 35 3.1.1 KiểmătraăbằngăthăgiácăvƠăquangăhc 35 3.1.2 Kiểmătraăbằngăchtălngăthẩmăthu 35 3.1.3 Phngăphápăchpănhăphóngăxă(RadiographicăTestingă- RT) 38 3.1.4 Kiểmătraăbằngăbtătă(MT) 39 3.1.5 Kiểmătraăbằngătruyềnăơmă(AE) 40 3.1.6 Kiểmătraăbằngăphngăphápăsiêuăơmă(UltrasonicăTesting - UT) 40 3.2 Kỹăthutăphasedăarray 42 3.2.1 Nguyênătắcăhotăđng 42 3.2.2 Kỹăthutăsiêuăơmăphasedăarray 43 3.3 Cácăloiăđuădòăsădngătrongăsiêuăơmădcătrc 44 3.3.1 Đuădòăthôngăthng 45 3.3.2 Cuătoăcaăcácăđuădòăthôngăthng 46 3.3.3 Cuătoăcaăđuădòătăhpăphaă(phasedăarray) 46 Chngă4ăăYÊUăCUăVÀăPHNGăÁNăTHITăK 48 4.1 Phơnătíchăđiătngăthităk 48 4.1.1 Thôngăsăthităk 48 4.2 Phngăánăthităk 48 4.2.1 Phngăánă1 48 4.2.2 Phngăánăβ 49 4.2.3 SoăsánhăcácăphngăánăvƠălaăchn 50 4.2.4 Ktăcuătngăthểăcaărobot 50 4.2.5 Trìnhătăcôngăvicăcnăthcăhin 51 ChngăηăăTệNHăTOÁNăVÀăTHITăKăTHITăBăTăHÀNH 52 5.1 Côngăvicătínhătoánăthităk 52 5.1.1 Môăhìnhăthităkătngăquát 52 5.1.2 Niădungătínhătoán,ăthităk 53 5.2 Tínhătoánăkíchăthcărobot 53 5.3 Tínhătoánămodulădnăđng 56 5.3.1 Tínhătoánăbătruyềnăbánhăvítăậ trcăvít 57 5.3.2 Tínhătoánăchnăcôngăsutăđngăc 61 5.3.3 Tínhătoánăsăbăchoăbăbánhărĕng 62 viii 5.3.4 Tínhătoánăsăbăcmălòăxo trcăchính 65 5.3.5 Tínhătoánăcmăđiềuăkhiển,ăkiểmătra 67 Chngăθ CHăTO,ăTHăNGHIMăVÀăĐÁNH GIÁ 69 6.1 ChătoăvƠălắpărápăcácăchiătităcăkhí 69 6.1.1 Quáătrìnhăchăto 69 6.1.2 Quáăătrìnhălắpăráp 71 6.2 Thităkăbăđiềuăkhiểnăthităb 74 6.2.1 Chcănĕng 74 6.2.2 Săđăkhiăbăđiềuăkhiển 74 6.2.3 Săđămchăđiềuăkhiển 75 6.2.4 Chătoăboardămchăđiềuăkhiển 75 6.3 Thănghim 77 6.3.1 Thănghimăthităb 77 KTăLUNăVÀăKINăNGH 80 ix DANHăMCăHÌNH Hình 1.1 1 Hình 1.2 3 Hình 1.3 3 Hình 1.4 3 Hình 1.5 3 Hình 1.6 4 Hình 2.1 6 Hình 2.2 6 Hình 2.3:  9 Hình 2.4:  10 Hình 2.5 12 Hình 2.6:   12 Hình 2.7: Phân -1:2005 13 Hình 2.8 13 Hình 2.9:  14 Hình 2.10:  14 Hình 2.11:  14 Hình 2.12:  15 Hình 2.13: [10] 15 Hình 2. 14: 10] 16 Hình 2.15: [10] 16 Hình 2.16: [10] 17 Hình 2.17:  18 Hình 2.18: 10] 18 Hình 2.19: 10] 18 Hình 2.20: chân [10] 19 Hình 2.21: chân [10] 19 Hình 2.22:  [10, 12] 20 Hình 2.23: cháy chân theo theo BS EN [10] 20 Hình 2.24chân [10, 12] 20 Hình 2.25:   21 x Hình 2.26 22 Hình 2.27 23 Hình 2.28 23 Hình 2.29 23 Hình 2.30 25 Hình 2.31 25 Hình 2.32: S 26 Hình 2.33:  26 Hình 2.34hàn [14] 27 Hình 2.35 28 Hình 2.36:  29 Hình 2.37:  29 Hình 2.38:  29 Hình 2.39:  30 Hình 2.40:  30 Hình 2.41  31 Hình 2.42 31 Hình 2.43 32 Hình 2.44 32 Hình 2.45: Robot Triton 33 Hình 2.46 33 Hình 2.47 34 Hình 3.1: Bores 35 Hình 3.2 35 Hình 3.3 36 Hình 3.4 36 Hình 3.5 38 Hình 3.6 40 Hình 3.7:  41 Hình 3.8 41 Hình 3.9 42 Hình 3.10 44 xi Hình 3. 11 45 Hình 3.12 45 Hình 3.13 45 Hình 3.14 45 Hình 3.15 46 Hình 3.16 46 Hình 3.17 46 Hình 3.18 47 Hình 4.1 49 Hình 4.2 49 Hình 4.3 50 Hình 5.1 52 Hình 5.2 53 Hình 5.3ng 54 Hình 5.4 55 Hình 5.5 56 Hình 5.6 56 Hình 5.7 62 Hình 5.8  63 Hình 5.9 64 Hình 5.10 65 Hình 5.11 65 Hình 5.12 67 Hình 5.13 68 Hình 6.1 69 Hình 6.2: Mô hình 3D  69 Hình 6.3 70 Hình 6.4 70 Hình 6.5 71 Hình 6.6 71 Hình 6.7:  71 Hình 6.8 72 xii Hình 6.9 72 Hình 6.10:  73 Hình 6.11 73 Hình 6.12 74 Hình 6.13 75 Hình 6.14 75 Hình 6.15 76 Hình 6.16 76 Hình 6.17:  77 Hình 6.18 78 Hình 6.19 78 Hình 6.20 79 xiii DANHăMCăBNG Bảng 2.1 7 Bảng 2.2 8 Bảng 2.3 9 Bảng 2.4 10 Bảng 2.5 11 Bảng 2.6 26 Bảng 4.1 50 Bảng 5.1 57 Bảng 5.2 60 Bảng 5.3 64 Bảng 5.4 67 Bảng 5.5 68 1 Chng 1 GIIăTHIU 1.1 Đặtăvnăđ Trong các ngành côngănghipăduăkhí,ăđinălc,ăgiaoăthông,ăthyăliă hinănayă có rtănhiềuăđngăngăthép cóăđngăkínhăkhác nhau, đcăsădngăđểădnăchtălng, cht khíăvƠăcácăloiăkhíăđtầăCácăđngăngănƠyătălúcăsnăxutăraăđnăsutăcăthiă gianăsădngăngăđềuăphiătriăquaăquáătrìnhăkiểmătraăđánhăgiáăchtălng đểăđiăđn quytăđnhăvềăkhănĕngăcó tipătcăsădng hayăbăthayăth. TheoăkhoăsátăcaătăchcăPHMSAăvềăđngăngătrongăvòngăβ0ănĕmăquaăthìă nhngătnăthtăvềăđămònăđngăngăxyăraănhiềuănht. Hình 1.1:  [13] Quaăđóătaăthyănguyăhiăvềăĕnămònăngădnăchimătỷălăcaoă(θ89ătrongăβ9βηăsă nguyăhi),ăđiềuăđóăcóănghĩaălƠăvicăkiểmătraăđánhăgiáăđămònăcaăngădnălƠăvnăđềărtă quanătrng Viăvaiătròăquanătrngăđó,ăvicănơngăcaoănĕngăsut,ăchtălngămi hàn,ăchtă lngăbềămặtăng,ăđămònăcaăngăsauămtăthiăgianăsădng cũngănhăphng pháp đoăkiểm đánhăgiáăchtălngăng khi snăxutăvƠătrong quáătrìnhăsădngăluônălƠăvnă đềăcpăbáchăđcăquan tơmănghiênăcu.ăNgƠyănay,ăđƣăcóănhiềuăcôngătrình ngădng thành công các công nghătiênătinăđểăchătoăraăcácăthităbăkiểmătraătăđngăgiúp tĕngă nĕngăsut lao đngăgpănhiềuălnăvƠăcóăđătinăcyăcao. 2 Vìănhngălýădoătrên,ănênăvicănghiênăcuăthităkămtăthităb tăhƠnh mang thităb siêu âm đểăđoăkiểm,ăđánhăgiáăchtălng,ăđămònăng lƠămtăvnăđềăcnăthit vƠăcpăbách. 1.2 TínhăcpăthităcaăđătƠi TtăcăcácăvtălƠmăbằngăcuătrúcăkimăloiăthôngăthng đềuăcóăthểăbăĕnămòn.ă VnăđềăđặcăbităquanătrngămƠănhiềuăngƠnhăcôngănghipăphiăđiămặtălƠăđoăchiềuădƠyă cònăliăcaăthƠnhăcácăđngăng,ăbểăchaầ băĕnămònăămặtătrong.ăSăĕnămònănhă vyăthngăkhôngăthểăphátăhinăbằngăphngăphápăquanăsátănuăkhôngăcắtăhoặcătháoă di chúng. TrongăcácănhƠămáyăduăkhí,ăhoáăchtăcácăngădnăbằngăthépărtădăbăĕnă mòn.ăĔnămònălƠmăgimăchiềuădƠyănguyênăbnăcaăkimăloi.ăNuăkhôngăđcăphátăhină trongăthiăgianădƠi,ăĕnămònăsălƠmăyuăthƠnhăvƠăcóăthểădnăđnăcuătrúcăbăhngăvƠă nguyăhiểm. KiểmătraăsiêuăơmălƠăphngăphápăkiểmătraăkhôngăpháăhyăđcăchpănhnă rngărƣiăđểăthcăhinăcôngăvicăkiểmătraăđánhăgiáăđămònăcaăngăvƠăkiểmătraăsiêuăơmă ngăkimăloiăbăĕnămònăthngăđcăthcăhinăbằngăkỹăthutăsiêuăơmăγDăchoăktăquă tt,ăcho phépădngăđcăbnăđăđămònăng. HinănayătrênăthăgiiăcũngănhăăVităNamăvnăđangăápădngănhiềuăphngă phápăkiểmătraăchtălng cũngănhăđămòn caăđngăng.ăTuyănhiênăvicăkiểmătraă này chăyuăăbênăngoƠiăngăngoƠiăraănó cònămangătínhăthăcôngăhoặcăbánătăđng, vì vy dnăđnăvicăkiểmătra,ăđánhăgiá vnăcònăcó mtăsănhcăđiểm sau: - Thiăgianăđoăkiểmăln. - CôngătácăvnăhƠnhăkiểmătraătngăđiăphcătp. - Điăngũăcán kiểmătra đánhăgiá đòiăhiăphiăcóăkinhănghim. - Tcă đă diă chuyểnă caă thită bă kiểmă traă bằngă tayă khôngă nă đnhă gơyă nhă hngălnăđn chtălngăhìnhănhăcũngănh ktăquăkiểmătra. - ămtăsăđngăngădƠiăvicăkiểmătraăbằngăthăcôngăsăkhôngăhiu quăvềă mặtăthiăgian,ănhơnălc,ầ - Thităbăkiểmătraăbằngătayătngăđiăcngăkềnh,ăđòiăhiăphiăcóăthităbădnă hng doăđóăchiăphíămuaăsắmăthităbătngăđiăcao. MtăsăhìnhănhăvềăcôngăvicăkiểmătraăvƠăthităbăkiểmătraăchtălngămiăhƠn, đădƠyăcũngănhăđămòn ngăsădngăkỹăthutăsiêuăơm. [...]... cătiêu nghiên c uăc aăđ ătƠi - ĐềătƠi nghiên c uăvề kỹ thu tăđo, nghiên c uăph ngăpháp kiểm tra s ăd ngă kỹ thu t siêu âm 3D.ăQuaăđóăđềăxu tăk tăc uăthi tăb ăt ăhƠnh mangăđ uădò siêu ơm đểă đánh giá ch tăl ngăđ ngă ngănh ăng m 4 - Thi tăk ,ăch ăt oăth ănghi măthi tăb ăt ăhƠnhămangăđ uădò siêu ơm kiểm tra, ă đánh giá ch tăl 1.5 Đ iăt ng,ăđ ămònăbênătrongă ng ngăvƠăph măvi nghiên c u 1.5.1 Đ iăt ng nghiên c... Côngăngh siêu ơmăγDăs ăd ngăđể kiểm tra, đánh giá đ ămòn - Các thi tăb ăt ăhƠnh đo kiểm, đánh giá ch tăl ngă ng 1.5.2 Ph măvi nghiên c u Doăkh iăl ngăc aăđề tƠiăl nănênăph măvi nghiên c uăc aăđềătƠiăt pătrungăvƠoă vi căđềăxu tăk tăc u,ăthi tăk ăvƠăch ăt oăth ănghi măthi tăb ăt ăhƠnhămangăđ uădò siêu âm ph c v ăđo kiểm, đánh giá ch tăl ngăvƠăđ ămònăbênătrong ng nh ăt ă8ăậ 10” Ph ngăpháp nghiên c u... Ĕnămònădoămaăsát:ăth 2.4 Ph ngăgặpăt iăchỗăghépăn iăc aăvòngăbiătrênăm tătr c ngăphápăki m tra đánh giá ch tăl ngă ng 2.4.1 Nguyên lý siêu âm Quáătrình kiểm tra siêu ơmălƠăvi că truyềnăsóngăơmăcóăb căsóngă ngắn,ăt năs ă caoăvƠoătrongăv tăli uănhằmăxácăđ nhăkhuy năt tăhoặcăđoăbềădƠyăv tăli uăcũngănh phát hi năĕnămòn Sóng siêu ơmăđ tínhăch tăc aămôiătr cătruyềnăquaămôiătr ng.ăC ngăkèmătheoăs ăsuyăgi mănĕngăl... nh ăt ă8ăậ 10” Ph ngăpháp nghiên c u Ph 1.6 ngăpháp nghiên c uăbaoăg măhaiăph năchínhălƠ: - Nghiên c uăphơnătíchălýăthuy t:ăThuăth pătƠiăli uăt ăcácăngu năbáoăchí,ăt pă chí,ăsách,ăt ăinternetăcóăliênăquanăđ năn iădung nghiên c u - Ph ngăphápăth cănghi m:ăTi năhƠnhăthi tăk ăch ăt oăth nghi măthi tăb ăt ă hành mangăthi tăb siêu ơmăđể kiểm tra đánh giá đ ămòn ng,ăth ănghi măho tăđ ngăvƠă hoƠnăch nhăthi... iăcácămặtăphơnăcáchă(ăkhuy tăt t)ăhoặcăđoăt iăbềămặtăđ iădi năc aăv t kiểm tra (xungătruyềnăqua).ăChùmăsóngăơmăph năx ăđ c phát hi năvƠăphơnătíchăđểăxácăđ nhăs ă cóămặtăc aăkhuy tăt tăvƠăv ătríăc aănó Thi tăb kiểm tra siêu ơmătruyềnăth ngălƠmăvi cătrênănguyênălýălƠăg iăm tălu nă xungă siêu ơmă caoă t ă m tă máyă bi nă nĕngă cóă tayă c mă đ Sóngăđ că đặtă trênă v tă c nă kiểm tra. ă cătruyềnăđiăvƠăm tăph năb ăph năh iăl iăkhiăgặpăcácăkhuy... ng si Ố m 2.4.2 Kỹ thu tăki m tra bằng siêu ơm Kỹ thu t kiểm tra siêu ơmăđ căchiaăraălƠmăbaătiêuăchíăphơnănhómăch ăy u: - Xungăph năh iăvƠătruyềnăquaă(liênăquanăđ nănĕngăl ngăđ căs ăd ngăph nă x ăhayătruyềnăqua) - ChùmătiaăvuôngăgócăvƠăxiênăgócă(liênăquanăđ năgócămƠănĕngăl ngăơmăthanhă điăvƠoăv t kiểm) - Ti pă xúcă vƠă nhúngă (liênă quană đ nă ph ngă phápă ti pă ơmă bi nă t ă v iă v tă kiểm) 2.4.3 Nguyênăt... dày ng Hình 1.3: Thiếỏ ị ki m ỏra ng siêu âm [13] ng đầỐ do si Ố m [13] Hình 1.4: Ro oỏ ki m ỏra đ mòn bên ngoài ng [13] Hình 1.5: Thiếỏ ị ỏra ki m tra đ dày ng [13] 3 Hình 1.6: Thiếỏ ị ỏự hành ki m ỏra ng cáp qỐang dưới đáy i n [13] 1.3 ụănghƿaăkhoaăh căvƠătínhăth căti năc aăđ ătƠi 1.3.1 Tínhăth căti năc aăđ ătƠi Thi tăb ăt ăhƠnhămangăđ uădò siêu ơmăđo kiểm đánh giá ch tăl ngăđ ămòn ngă cóă thểă ngă... l ngă nhằmă phát hi nă cácă khuy tă t t cũngă nh ă đ ă mònă c a ng quaăm tăth iăgianăs ăd ng đểălo iăb ăv iănh ng ngăb mòn và h ăh ng NgoƠiăraăcũngă cóăthểă ngăd ngăt tătrongăcácănhƠămáyă s nă xu tăch ăt oă ng để kiểm tra đ ădƠyă ngă tr căkhiăđ aăraăngoƠi th ătr ng tiêuăth ă V iăvi c kiểm tra cácăđ ngă ngăd nădƠiăthìăthi tăb ăt ăhƠnhănƠyăho tăđ ngăs ă cóăhi uăqu ăh năcácăthi tăb kiểm tra bằngătayăhoặcăbánăt... năđ ătƠi 2.5.1 Các nghiên c uăngoƠiăn c 2.5.1.1 Cácăthi tăb ăki m tra m iăhƠnăn iă  Máy quét COBRA Scanner (Olympus) [9] - Ch cănĕng:ă  B ăquétăCOBRAăScannerăălƠăgi iăpháp siêu ơmăPhasedăArrayăt tănh tăcho kiểm tra cácă ngăm ngăăthayăth ăchoăch pă nhăphóngăx  Kiểm tra đ - cănhiềuăđ ngăkínhă ngăkhácănhau uăđiểm:  Chuyênădùngăcho kiểm tra cácăm iăhƠnăcóăđ  Kh ănĕngăti păc năđ ngăkínhănh ăt iă(β1ămm)... căki m tra V iăvi c kiểm tra m iăhƠnăgiápăm iătaăs ăd ngăph vi căđ aăđ uădòăvƠoătheoăs ăđ ăph iăh p (hình 2.32) - Đ nhăv ăkhuy tăt t:ăaă=ăS.sinα;ăbă=ăS.cosα - S ăd ngăđ uădòăcóăgócăαă=ăγη0 ÷ 500 25 ngăphápăxungăph năh iăv iă - Đểăđ măb oătinăc yă ng iătaăs ăd ngă haiăđ uădò.ăĐ uă dòăcóăgóc phát (gócă t i)ăη00 dùngăđể phát hi năcácăkhuy tăt tăcóăthểăt năt iăătrongăvũngăhƠnămƠăkhôngăthểă dòăv iăgóc phát nh . Phngăpháp kiểm tra đánh giá chtălngăng 24 2.4.1 Nguyên lý siêu âm 24 2.4.2 Kỹ thut kiểm tra bằng siêu ơm 25 2.4.3 Nguyênătắc kiểm tra 25 2.5 Các nghiên cuăliênăquanăđnăđềătƠi 28 2.5.1 Các nghiên cuăngoƠiănc. Mcătiêu nghiên cuăcaăđătƠi - ĐềătƠi nghiên cuăvề kỹ thutăđo, nghiên cuăphngăpháp kiểm tra sădngă kỹ thut siêu âm 3D.ăQuaăđóăđềăxutăktăcuăthităbătăhƠnh mangăđuădò siêu ơm đểă đánh giá chtălngăđngăngănhăngm. . Côngăngh siêu ơmăγDăsădngăđể kiểm tra, đánh giá đămòn. - Các thităbătăhƠnh đo kiểm, đánh giá chtălngăng. 1.5.2 Phmăvi nghiên cu Doăkhiălngăcaăđề tƠiălnănênăphmăvi nghiên cuăcaăđềătƠiătpătrungăvƠoă vicăđềăxutăktăcu,ăthităkăvƠăchătoăthănghimăthităbătăhƠnhămangăđuădò siêu âm