Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến sai số khi sử dụng thiết bị siêu âm olympus nortec 2000d+ để kiểm tra chất lượng mối hàn cấu kiện giàn khoan

TRẦN CÔNG SƠN BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - TRẦN CÔNG SƠN CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY NGHIÊN CỨU CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN SAI SỐ KHI SỬ DỤNG THIẾT BỊ SIÊU ÂM OLYMPUS-NORTEC 2000D+ ĐỂ KIỂM TRA CHẤT LƯỢNG MỐI HÀN CẤU KIỆN GIÀN KHOAN LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC KHÓA 2009 CHẾ TẠO MÁY Hà Nội – Năm 2012 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - TRẦN CÔNG SƠN NGHIÊN CỨU CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN SAI SỐ KHI SỬ DỤNG THIẾT BỊ SIÊU ÂM OLYMPUS-NORTEC 2000D+ ĐỂ KIỂM TRA CHẤT LƯỢNG MỐI HÀN CẤU KIỆN GIÀN KHOAN CHUYÊN NGÀNH: CHẾ TẠO MÁY LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC CHẾ TẠO MÁY NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS NGUYỄN THỊ PHƯƠNG MAI Hà Nội – Năm 2012 Nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng đến sai số sử dụng thiết bị siêu âm OLYMPUSNODTEC 2000D+ để kiểm tra chất lượng mối hàn cấu kiện giàn khoan MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Phương pháp siêu âm đời phát triển hàng trăm năm Ngày nay, công nghiệp lớn bước vào chạy công nghệ giá thành sản phẩm mà họ sản xuất Chất lượng sản phẩm đặt lên hàng đầu cho sản phẩm Để cạnh tranh họ phải áp dụng công nghệ đại phương pháp kiểm tra sản phẩm cho rẻ chất lượng Phương pháp kiểm tra siêu âm để kiểm tra chất lượng sản phẩm công nghệ kiểm tra tối ưu để kiểm sốt chất lượng Trong gia cơng khí kết cấu giàn khoan siêu âm ứng dụng nhều gia cơng Nó dùng để kiểm tra chất lượng đa số mối hàn kết cấu thép phương pháp siêu âm kiểm tra chất lượng mối hàn bên mối hàn mà phương pháp kiểm tra thị màu, kiểm tra từ tính khơng thể kiểm tra Tuy nhiên phương pháp siêu âm mối hàn kết cấu giàn khoan có yếu tố gây nên sai số, làm cho việc đánh giá không chất lượng dẫn đến loại bỏ sai chi tiết đạt chất lượng yêu cầu Để góp phần vào việc nâng cao chất lượng hiệu kinh tế, xin lựa chọn đề tài: “Nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng đến sai số sử dụng thiết bị siêu âm OLYMPUS-NORTECD+ để kiêm tra chất lượng mối hàn kết cấu giàn khoan” Mục đích nghiên cứu luận văn Nhằm đánh giá yếu tố ảnh hưởng đến sai số phép đo từ đưa phương pháp khắc phục sai số đo để áp dụng kiểm tra mối hàn công ty Nhằm tối ưu hóa phương pháp kiểm sốt chất lượng chi tiết kết cấu giàn khoan, tạo độ tin cậy cao phép đo kiểm tra mối hàn nói chung mối hàn kết cấu giàn khoan nói riêng Từ sâu nghiên cứu phối hợp phương pháp kiểm tra sóng siêu âm phương pháp khác kiểm tra đánh giá chất lượng sản phẩm Trang Nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng đến sai số sử dụng thiết bị siêu âm OLYMPUSNODTEC 2000D+ để kiểm tra chất lượng mối hàn cấu kiện giàn khoan Đối tượng phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu đề tài tập trung vào nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng đến sai số dùng phương pháp kiểm tra siêu âm để kiểm tra chất lượng mối hàn kết cấu giàn khoan Ý nghĩa đề tài Với kết nghiên cứu luận văn, bước đầu tạo sở cho việc xác định số yêu tố anh hưởng đến phép đo mở hướng cơng nghệ ngành khí với ưu điểm bật phương pháp kiểm tra siêu âm - Đưa nhìn tổng quan cho phương pháp siêu âm để phục vụ kiểm tra chi tiết gia cơng khí - Trên sở thực nghiệm kiểm tra siêu âm mối hàn ống, hàn thép kết cấu giàn khoan đạt kết khả quan, tạo tiền đề thuận lợi cho hướng phát triển siêu âm ghi lại hình ảnh thực bên mối hàn Nội dung luận văn Luận văn tập trung giải số vấn đề nghiên cứu lý thuyết thực nghiệm Nội dung luận văn chia thành chương nhằm làm rõ vấn đề “Nghiên yếu tố ảnh hưởng đến sai số sử dụng thiết bị siêu âm OLYMPUS-NORTEC+ để kiêm tra chất lượng mối hàn cấu kiện giàn khoan”, cụ thể gồm: + Mở đầu + Chương 1: Đại cương sóng siêu âm + Chương 2: Các phương pháp kiểm tra siêu âm thiết bị siêu âm + Chương 3: Đo khuyết tật yếu tố ảnh hưởng đến phép đo + Kết luận đề xuất + Tài liệu tham khảo Trang Nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng đến sai số sử dụng thiết bị siêu âm OLYMPUSNODTEC 2000D+ để kiểm tra chất lượng mối hàn cấu kiện giàn khoan Tuy nhiên, q trình nghiên cứu, thực khó tránh khỏi thiếu sót, tơi mong nhận ý kiến góp ý q Thầy, Cơ để luận văn hoàn thiện trở thành tài liệu tham khảo hữu ích cho việc ứng dụng cơng nghệ sóng siêu âm vào q trình sản xuất Một lần nữa, xin chân thành cảm ơn Cô giáo TS Nguyễn Thị Phương Mai, quý Thầy, Cô mơn Cơ khí chế tạo máy, Viện Cơ khí, Viện đào tạo Sau Đại học – Trường Đại học Bách khoa Hà Nội hướng dẫn, giúp đỡ hoàn thành luận văn TÁC GIẢ Trang Nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng đến sai số sử dụng thiết bị siêu âm OLYMPUSNODTEC 2000D+ để kiểm tra chất lượng mối hàn cấu kiện giàn khoan CHƯƠNG 1: ĐẠI CƯƠNG VỀ SÓNG SIÊU ÂM 1.1 GIỚI THIỆU CÁC ĐẶC TRƯNG CỦA SĨNG ÂM 1.1.1 Định nghĩa sóng âm Sóng âm dao động học lan truyền chất rắn, lỏng khí dạng sóng Phổ âm tần số siêu âm tiêu biểu sử dụng hệ thống kiểm tra thương mại Hình biểu diễn phổ âm Âm SIÊU ÂM Kiểm tra vật đúc rèn Kiểm tra mối hàn Kiểm tra độ dày Kiểm tra độ dày vật liệu mỏng 10H z 20kHz 0.5MHz 1MHz 2MHz 5MHz 10MHz Hình 1.1: Phổ âm 1.1.2 Bản chất sóng âm Nếu mơi trường có sóng âm lan truyền yên tĩnh đồng sóng âm truyền theo đường thẳng Tốc độ sóng số vật liệu cho trước nhiệt độ xác định cho trước Tác động nhiệt độ lên tốc độ sóng âm khơng đáng kể dải nhiệt độ từ –100 tới 800C Sự thay đổi nhiệt độ có ảnh hưởng mạnh tốc độ âm chất dẻo ( Perspex), chất lỏng chất khí Trang Nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng đến sai số sử dụng thiết bị siêu âm OLYMPUSNODTEC 2000D+ để kiểm tra chất lượng mối hàn cấu kiện giàn khoan Các sóng âm bị khúc xạ, phản xạ biên giới vật liệu có đặc tính âm khác Định luật vật lý áp dụng cho phản xạ khúc xạ sóng ánh sáng áp dụng cho sóng âm Các sóng âm sóng ánh sáng đối tượng tượng giao thoa làm cho mạnh lên bị giảm Sự nhiễu xạ sóng âm giống sóng ánh sáng 1.1.3 Các dạng sóng âm Tất dạng sóng mơ tả tốc độ, tần số, bước sóng dạng lan truyền chúng Tốc độ sóng âm: Tốc độ sóng âm khoảng cách mà sóng lan truyền qua vật liệu giây Tốc độ đại lượng đặc trưng vật liệu xác định mật độ số đàn hồi Tần số sóng âm thường biểu diễn m/s Tần số (f): Tần số sóng âm biểu diễn Hertz, số chu kỳ dao động giây 1MHz=10 chu kỳ\giây Bước sóng (λ): Đây khoảng cách mà mặt sóng chuyển động qua mơi trường chu kỳ, tốc độ (v), tần số (f) bước sóng (λ) liên hệ với qua cơng thức sau: V=f.λ (1-1) 1.1.4 Các dạng lan truyền sóng âm Phụ thuộc vào chất vật liệu, sóng âm lan truyền vật liệu dạng lan truyền khác Các chất rắn đàn hồi kim loại có bốn loại lan truyền sóng: loại sóng nén, sóng trượt, sóng bề mặt sóng lamb Trang Nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng đến sai số sử dụng thiết bị siêu âm OLYMPUSNODTEC 2000D+ để kiểm tra chất lượng mối hàn cấu kiện giàn khoan Các sóng nén (Các sóng dọc hay chùm thẳng) Sự dịch chuyển hạt song song với hướng lan truyền Các sóng nén vượt qua khoảng cách xa chất rắn, lỏng khí Chúng sử dụng kiểm tra không phá hủy để kiểm tra sản phẩm kim loại, gốm bê tông Việc sử dụng dạng đặc biệt sóng nén sóng “Creeping” Các sóng “Creeping” đơn sóng nén phát theo cách thức để lan truyền gần song song với bề mặt kiểm tra Các sóng Creeping sử dụng rộng rãi để kiểm tra khuyết tật ngấu gần bề mặt mối hàn khe hở hẹp Nếu sóng nén truyền vào vật liệu mỏng tượng cộng hưởng mạnh xuất độ dài nửa bước sóng Hiện tượng ứng dụng để đo xác độ dày mỏng Hướng lan truyền Hình 1.2: Dịch chuyển phần tử sóng nén Các sóng trượt Dịch chuyển phần tử sóng trượt ngang với lan truyền sóng Các sóng trượt có vật liệu có thông số đàn hồi đồng nhất, bao gồm hầu hết tất kim loại hợp kim Tốc độ sóng trượt chất rắn cho trước nhỏ tốc độ sóng nén vùng vật liệu Trang Nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng đến sai số sử dụng thiết bị siêu âm OLYMPUSNODTEC 2000D+ để kiểm tra chất lượng mối hàn cấu kiện giàn khoan Hướng lan truyền Hình 1.3: Dịch chuyển phần tử sóng trượt Các sóng trượt sử dụng để kiểm tra thép ferrit vật liệu khác có cấu trúc hạt mịm đồng Chúng sử dụng để kiểm tra hầu hết dạng sản phẩm kim loại Chúng lan truyền khoảng cách xa với điều kiện âm học thích hợp Các sóng trượt sử dụng rộng rãi để kiểm tra mối hàn sản phẩm rèn cán thép ferrit Các sóng mặt (cịn gọi sóng Rayleigh) Trong sóng mặt, dịch chuyển phần tử có dạng hình elíp, hệ dịch chuyển sóng trượt biến dạng Các sóng mặt lan truyền dọc theo bề mặt xuyên sâu khoảng bước sóng Tốc độ sóng mặt vào khoảng 80-90% tốc độ sóng trượt Các sóng mặt chịu ảnh hưởng mạnh tình trạng bề mặt vật kiểm tra Chúng sử dụng để kiểm tra cấu kiện có bề mặt nhẵn phần cấu trúc máy bay Do chúng lan truyền theo bề mặt vật liệu chúng sử dụng để kiểm tra khuyết tật vết nứt mỏi góc cua Đơi chúng sử dụng để kiểm tra lại nơi mà tiếp cận phương pháp dịng xốy chất lỏng thẩm thấu Phần tử dịch chuyển Đường truyền sóng Hình 1.4: Dịch chuyển phần tử sóng bề mặt Trang Nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng đến sai số sử dụng thiết bị siêu âm OLYMPUSNODTEC 2000D+ để kiểm tra chất lượng mối hàn cấu kiện giàn khoan Các sóng Lamb (các sóng tấm) Các sóng Lamb dạng sóng nén với dịch chuyển phần tử phức tạp Chúng lan truyền kim loại mỏng có độ dày cỡ bước sóng Tốc độ sóng Lamb phụ thuộc vào độ dày tần số sóng phát Các sóng Lamb sử dụng để dị tìm khuyết tật loại tách lớp gần bề mặt 1.1.5 Sự phản xạ, khúc xạ chuyển đổi dạng sóng Khi sóng âm chạm vào biên giới hai vật liệu có đặc tính âm khác chúng bị phản xạ truyền qua Điều tương tự với cách mà sóng ánh sáng phản xạ truyền qua biên giới khơng khí kính Tuy nhiên sóng âm cịn xuất hiện tượng thứ ba “chuyển đổi dạng” Sự phản xạ Tỷ lệ sóng âm bị phản xạ đạt cực đại góc tới lớn Và đặc tính âm vật liệu khác phần lượng âm phản xạ lớn Ví dụ biên giới thép-khơng khí gần 100% âm bị phản xạ chí góc tới 00 Dưới điều kiện tương tự mặt phân cách thép-nước có 87% âm phản xạ 13% âm truyền qua Nếu bề mặt phản xạ phẳng góc phản xạ góc tới Trang Nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng đến sai số sử dụng thiết bị siêu âm OLYMPUSNODTEC 2000D+ để kiểm tra chất lượng mối hàn cấu kiện giàn khoan Một số mẫu chuẩn phương pháp siêu âm Mẫu chuẩn I.O.W (AWS) kích thước Trang 106 Nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng đến sai số sử dụng thiết bị siêu âm OLYMPUSNODTEC 2000D+ để kiểm tra chất lượng mối hàn cấu kiện giàn khoan Khối chuẩn I.I.W.(AWS) kích thước Trang 107 Nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng đến sai số sử dụng thiết bị siêu âm OLYMPUSNODTEC 2000D+ để kiểm tra chất lượng mối hàn cấu kiện giàn khoan Một số hình ảnh sản phẩm công ty Kết cấu chân đế thượng tầng giàn khoan Chim Sáo Trang 108 Nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng đến sai số sử dụng thiết bị siêu âm OLYMPUSNODTEC 2000D+ để kiểm tra chất lượng mối hàn cấu kiện giàn khoan   Kết cấu thượng tầng giàn khoan trung tâm dự án Biển Đông Trang 109 Nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng đến sai số sử dụng thiết bị siêu âm OLYMPUSNODTEC 2000D+ để kiểm tra chất lượng mối hàn cấu kiện giàn khoan BẢNG ĐÁNH GIÁ MỐI HÀN TẠI CÔNG TRƯỜNG PTSC M&C Serial No.: 061501112 Thơng số đầu dị Máy kiểm tra: NODTEC 2000D+ Thông tin vật tư Điều kiện bề Làm mặt : chổi chà Kiểu mối ghép : Hàn vát mép Loại vật liệu : Thép Carbon HSTDWelding : PTSCMC-Sprocess WPS-S07 Vị trí làm việc: 0° 45° PTSC M&C 60° Nhà SX KRAUT OLYMPU S OLYMPUS Kiểu MSEB4 AM4R AM4R Serial 547223 565200 568759 AM4R 56781 4 4 8x9 8x9 150 200 44 48 2 +14 +14 Tần số (MHz) Kích thước biến tử 3.5x10 8x9 Mẫu hiệu chuẩn mẫu đối chứng Mấu hiệu chuẩn : V1,V2 Dải dò quét 50 100 Serial No.: : 50434-24481 PRL (dB) 60 40 Mẫu đối DAC Φ 1.5 mm chứng : SDH Bù suy giảm Chất tiếp âm : Xen Lu Lơ Mức dị qt +6 +14 BẢNG GHI NHẬN MỐI HÀN TẠI CÔNG TRƯỜNG PTSC M&C Nhận biết mối hàn Số mối Số thợ hàn Dày (mm) Số vẽ: Biên độ Vị trí(mm) Độ sâu (mm) Dài(mm) OLYM PUS Kết Quả Chấp nhân /Loại bỏ Khuyết tật Dài (mm) 70° Ghi HST-A-JK-S-DW-1015-00-WM 20 W517/W711 Ф610 25.4/15.9 >100%DAC (1) … 850 25 8~10 Không ngấu mặt bên Loại bỏ 16 W711/W204/W730 Ø813 15.9 >100%DAC - - - - Chấp nhân 48 W678/W717 Ф813 15.9 >100%DAC (1) … 110 (2)E…800 (1)30 (2)20 10~12 Không ngấu mặt bên Loại bỏ 19 W711/W204 Ø813 15.9 >100%DAC - - - - Chấp nhân 29 W065/W533 Ø813 15.9 >100%DAC - - - - Chấp nhân 22 W711/W016 Ø813 15.9 >100%DAC - - - - Chấp nhân 21 LT293/W717 Ø813 12.7 >100%DAC - - - - Chấp nhân Số vẽ: WHP-HT1-TS-S-D-2022-WM 52TF LT311/W713 600 50 80%DAC - - - - Chấp nhân 52W LT311/W713 1700 35 80%DAC - - - - Chấp nhân 52BF LT311/W713 600 50 80%DAC 100 22-24 - Loại bỏ 55TF W303/W660 600 50 80%DAC - - - - Chấp nhân 55W W303/W660 1700 35 80%DAC - - - - Chấp nhân 55BF W303/W660 600 50 80%DAC - - - - Chấp nhân Trang 110 Nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng đến sai số sử dụng thiết bị siêu âm OLYMPUSNODTEC 2000D+ để kiểm tra chất lượng mối hàn cấu kiện giàn khoan Giá trị hàm lượng giác góc Góc Sin Cos Tan Góc Sin Cos Tan 10 0,0175 0,9998 0,0175 460 0,7193 0,6947 1,0355 20 0,0349 0,9994 0,0349 470 0,7314 0,6820 1,0724 30 0,0523 0,9986 0,0524 480 0,7431 0,6691 1,1108 40 0,0698 0,9976 0,0699 490 0,7547 0,6561 1,1504 50 0,0872 0,9962 0,0875 500 0,7660 0,6428 1,1918 60 0,1045 0,9945 0,1051 510 0,7771 0,6293 1,2349 70 0,1219 0,9925 0,1228 520 0,7880 0,6157 1,2799 80 0,1392 0,9903 0,1405 530 0,7986 0,6018 1,3270 90 0,1564 0,9877 0,1584 540 0,8090 0,5878 1,3764 100 0,1736 0,9848 0,1763 550 0,8192 0,5736 1,4281 110 0,1908 0,9816 0,1944 560 0,8290 0,5592 1,4826 120 0,2079 0,9781 0,2126 570 0,8387 0,5446 1,5399 130 0,2250 0,9744 0,2309 580 0,8480 0,5299 1,6013 140 0,2419 0,9703 0,2493 590 0,8572 0,5150 1,6643 150 0,2588 0,9659 0,2679 600 0,8660 0,5000 1,7321 160 0,2756 0,9613 0,2867 610 0,8746 0,4848 1,8040 170 0,2924 0,9563 0,3057 620 0,8829 0,4695 1,8807 180 0,3090 0,9511 0,3249 630 0,8910 0,4540 1,9626 190 0,3256 0,9455 0,3443 640 0,8988 0,4384 2,0503 200 0,3420 0,9397 0,3640 650 0,9063 0,4226 2,1445 210 0,3584 0,9336 0,3839 660 0,9135 0,4067 2,2460 220 0,3746 0,9273 0,4040 670 0,9205 0,3907 2,3559 230 0,3907 0,9205 0,4245 680 0,9272 0,3746 2,4751 240 0,4067 0,9135 0,4452 690 0,9336 0,3584 2,6051 250 0,4226 0,9063 0,4663 700 0,9397 0,3420 2,7475 Trang 111 Nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng đến sai số sử dụng thiết bị siêu âm OLYMPUSNODTEC 2000D+ để kiểm tra chất lượng mối hàn cấu kiện giàn khoan 260 0,4384 0,8988 0,4877 710 0,9455 0,3256 2,9042 270 0,4540 0,8910 0,5095 720 0,9511 0,3090 3,0777 280 0,4695 0,8829 0,5317 730 0,9563 0,2924 3,2709 290 0,4848 0,8746 0,5543 740 0,9613 0,2757 3,4874 300 0,5000 0,8660 0,5774 750 0,9659 0,2588 3,7321 310 0,5150 0,8572 0,6009 760 0,9703 0,2419 4,0108 320 0,5299 0,8480 0,6249 770 0,9744 0,2250 4,3315 330 0,5446 0,8387 0,6494 780 0,9781 0,2079 4,7046 340 0,5592 0,8290 0,6745 790 0,9816 0,1908 5,1446 350 0,5736 0,8192 0,7002 800 0,9848 0,1736 5,6713 360 0,5878 0,8090 0,7265 810 0,9877 0,1564 6,3138 370 0,6018 0,7986 0,7536 820 0,9903 0,1392 7,1154 380 0,6157 0,7880 0,7813 830 0,9925 0,1219 8,1443 390 0,6293 0,7771 0,8098 840 0,9945 0,1045 9,5144 400 0,6428 0,7660 0,8391 850 0,9962 0,0872 11,4301 410 0,6561 0,7547 0,8693 860 0,9976 0,0698 14,3007 420 0,6691 0,7431 0,9004 870 0,9986 0,0523 19,0811 430 0,6820 0,7314 0,9325 880 0,9994 0,0349 28,6363 440 0,6947 0,7193 0,9657 890 0,9998 0,0175 57,2900 450 0,7071 0,7071 1,0000 900 1,0000 0,0000 Trang 112 Nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng đến sai số sử dụng thiết bị siêu âm OLYMPUSNODTEC 2000D+ để kiểm tra chất lượng mối hàn cấu kiện giàn khoan LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn với đề tài “Nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng đến sai số sử dụng thiết bị siêu âm OLYMPUS-NORTEC 2000D+” tự thực hướng dẫn tận tình giáo TS Nguyễn Thị Phương Mai Các số liệu kết hoàn toàn trung thực, phù hợp với quy định pháp luật hành Ngoài ra, tài liệu tham khảo dẫn cuối luận văn, xin đảm bảo không chép từ cơng trình nghiên cứu, ứng dụng người khác Nếu phát có sai phạm với điều cam đoan trên, tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm trước Viện Cơ khí, Viện đào tạo sau Đại học Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Hà Nội, ngày 10 tháng năm 2012 Học viên thực Trần Công Sơn Trang 113 Nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng đến sai số sử dụng thiết bị siêu âm OLYMPUSNODTEC 2000D+ để kiểm tra chất lượng mối hàn cấu kiện giàn khoan MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: ĐẠI CƯƠNG VỀ SÓNG SIÊU ÂM 1.1 GIỚI THIỆU CÁC ĐẶC TRƯNG CỦA SÓNG ÂM 1.1.1 Định nghĩa sóng âm 1.1.2 Bản chất sóng âm 1.1.3 Các dạng sóng âm 1.1.4 Các dạng lan truyền sóng âm 1.1.5 Sự phản xạ, khúc xạ chuyển đổi dạng sóng 1.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP CƠ BẢN KIỂM TRA BẰNG SÓNG SIÊU ÂM 12 1.2.1 Kiểm tra truyền qua 12 1.2.2 Kiểm tra xung vọng 13 1.2.3 Hấp thu âm trở cộng hưởng 17 1.2.4 Biểu sóng siêu âm 19 CHƯƠNG 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP KIỂM TRA SIÊU ÂM VÀ THIẾT BỊ SÓNG SIÊU ÂN OLYMPUS NORTEC 2000D+ 24 2.1 CÁC PHƯƠNG PHÁP SIÊU ÂM 24 2.1.1 Siêu âm nhúng 24 2.1.2 Siêu âm tiếp xúc 26 2.1.3 Phương pháp siêu âm xung phản hồi 28 2.1.4 Các ứng dụng siêu âm gia công kết cấu giàn khoan 31 2.2 THIẾT BỊ KIỂM TRA SIÊU ÂM OLYMPUS-NORTEC 2000D+ 38 2.3 PHƯƠNG PHÁP CHUẨN THIẾT BỊ OLYMPUS-NORTEC 2000D+ 40 2.3.1 Chuẩn định máy kiểm tra siêu âm 40 2.3.2 Chuẩn định đầu dò siêu âm 47 2.3.3 Các mẫu chuẩn dùng chuẩn thiết bị siêu âm 58 2.4 KIỂM TRA MỐI HÀN TRONG KẾT CẤU GIÀN KHOAN 62 2.4.1 Cơ sở mối hàn kết cấu giàn khoan 63 2.4.2 Các phương pháp hàn chế tạo kết cấu giàn khoan 65 2.4.3 Các tiêu chuẩn đánh giá chất lượng mối hàn kết cấu giàn khoan dầu khí 68 Trang 114 Nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng đến sai số sử dụng thiết bị siêu âm OLYMPUSNODTEC 2000D+ để kiểm tra chất lượng mối hàn cấu kiện giàn khoan CHƯƠNG 3: ĐO KHUYẾT TẬT VÀ CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN PHÉP ĐO 75 3.1 CHỈNH CHUẨN MÁY SIÊU ÂM 75 3.2 ĐO KIÊM TRA MỐI HÀN TẠI CÔNG TRƯỜNG 77 3.3 CÁC YÊU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN DỮ LIỆU ĐO 84 3.3.1 Ảnh hưởng vật liệu 84 3.3.2 Ảnh hưởng thiết bị kiểm tra mối hàn 85 3.3.3 Ảnh người đến sai số 94 3.4 GIẢI ĐOÁN KHUYẾT TẬT 95 3.5 BÁO CÁO KIỂM TRA MỐI HÀN SIÊU ÂM 99 3.5.2 Một số báo cáo kiểm tra thực nghiệm ngồi cơng trường 99 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT 103 TÀI LIỆU THAM KHẢO 104 PHỤ LỤC 105 Trang 115 Nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng đến sai số sử dụng thiết bị siêu âm OLYMPUSNODTEC 2000D+ để kiểm tra chất lượng mối hàn cấu kiện giàn khoan DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1: Giá trị tốc độ âm số vật liệu Bảng 2.1 Bảng chọn giá trị tần số siêu âm 28 Bảng 2.2: Mối quan hệ vị trí đầu dị dải bề dày chuẩn định 49 Bảng 2.3: Tiêu chuẩn đánh giá mối hàn nối ống 69 Bảng 2.4: Tiêu chuẩn đánh giá mối hàn nối ống 71 Trang 116 Nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng đến sai số sử dụng thiết bị siêu âm OLYMPUSNODTEC 2000D+ để kiểm tra chất lượng mối hàn cấu kiện giàn khoan DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1: Phổ âm Hình 1.2: Dịch chuyển phần tử sóng nén Hình 1.3: Dịch chuyển phần tử sóng trượt Hình 1.4: Dịch chuyển phần tử sóng bề mặt Hình 1.5: Sự phản xạ, khúc xạ chuyển đổi dạng biên giới thép-khơng khí 11 Hình 1.6: Phương pháp kiểm tra truyền qua 12 Hình 1.7: Phương pháp kiểm tra xung vọng 13 Hình 1.8: Nguyên lý phương pháp kiểm tra xung vọng 14 Hình 1.9: Sơ đồ bố trí máy dò khuyết tật siêu âm 14 Hình 1.10: Ứng tia cathode 15 Hình 1.11: Sơ đồ nguyên lý hoạt động máy A-scan 16 Hình 1.12: Mơi tả mơi trường truyền sóng 20 Hình 1.13: Hệ số phản xạ âm áp sóng ngang dọc phản xạ biên giới thép – khơng khí 22 Hình 2.1: Phương pháp siêu âm nhúng 24 Hình 2.2: Mơ tả góc đầu dị siêu âm nhúng 25 Hình 2.3: Mơ tả kỹ thuật muỗng kim loại 25 Hình 2.4a: Ứng dụng siêu âm nhúng kiểm tra khuyết tật ống 26 Hình 2.4b: Ứng dụng siêu âm nhúng để kiểm tra mối hàn giáp mối 26 Hình 2.5: Nguyên lý siêu âm tiếp xúc 27 Hình 2.6: Nguyên lý phương pháp xung phản hồi kiểm tra siêu âm 29 Hình 2.7 – Chuỗi xung phản hồi phương pháp xung phản hồi 30 Hình 2.8 – Sự tác động giảm chấn đầu dò xung phản hồi 30 Hình 2.9a: Mối hàn nối dầm kết cấu giàn khoang kiểm tra 31 Hình 2.10a: Mối hàn nối thép kết cấu giàn khoang 33 Hình 2.10b: Mối hàn vng góc với trước sau hàn 34 Hình 2.11: Mối hàn ống nối ống kết cấu giàn khoan 35 Trang 117 Nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng đến sai số sử dụng thiết bị siêu âm OLYMPUSNODTEC 2000D+ để kiểm tra chất lượng mối hàn cấu kiện giàn khoan Hình 2.12: Mối hàn ống nhánh kết cấu giàn khoan kiểm tra siêu âm từ tính 36 Hình 2.13: Một sàn thao tác kết nối từ dầm nặng 850 vẩn chuyển vào vị trí giàn khoan Biển Đơng 37 Hình 2.14: Chân đế nặng 14 ngàn Biển Đông gia cơng cơng ty 37 Hình 2.15: Cấu tạo máy siêu âm OLYMPUS- NODTEC 2000D+ 38 Hình 2.16: Kiểm tra độ tuyến tính ngang 41 Hình 2.17: Kích thước mẫu chuẩn V1 42 Hình 2.18: Vị trí đầu dị kiểm tra độ tuyến tính dọc 43 Hình 2.19: Kích thước mẫu chuẩn V1 44 Hình 2.20: Vị trí đặt đầu dị để kiểm tra độ tuyến tính biên độ 45 Hình 2.21: Vị trí đặt đầu dị để kiểm tra độ tuyến tính xun thấu 46 Hình 2.22: Vị trí đầu dị thẳng đầu dị góc đặt mẫu V1 để xác định độ rộng xung 46 Hình 2.23: Hình ảnh độ rộng xung thực tế đầu dị góc .47 Hình 2.24: Những vị trí đầu dò mẫu chuẩn V1 để chuẩn định dải đo khác 48 Hình 2.25: Biểu diễn hình chuẩn định cho dải kiểm tra 100mm (Khi đầu dò đặt vị trí ‘C’) 49 Hình 2.26: Biểu diễn hình CRT chuẩn định cho dải kiểm tra 1m (Khi đầu dò đặt vị trí ‘B’) 49 Hình 2.27: Vị trí đầu dị mẫu chuẩn I.I.W.V2 cho dải kiểm tra 50mm tín hiệu hình 50 Hình 2.28b: Tín hiệu hình chuẩn cho dải kiểm tra 200mm 51 Hình 2.29: Thang tuyến tính 250mm 52 Hình 2.30a: Đỉnh B đặt tạm thời gần vạch chia 10 cách dùng núm điều khiển độ dài quét 52 Hình 2.30b: Đỉnh B đặt B’ vạch chia 10 cách dùng núm điều chỉnh trễ núm điều khiển độ dài quét 52 Trang 118 Nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng đến sai số sử dụng thiết bị siêu âm OLYMPUSNODTEC 2000D+ để kiểm tra chất lượng mối hàn cấu kiện giàn khoan Hình 2.30 c: Đỉnh B đặt vạch chia 10 cách dùng núm điều khiển trễ Điểm hiệu chỉnh tự động 53 Hình 2.31: Chuẩn thời gian quét cho dải đo 200mm dùng mẫu chuẩn V2 đầu dò hướng tới mặt cong bán kính 25mm 54 Hình 2.32: Chuẩn thời gian quét cho dải đo 200mm dùng mẫu chuẩn V2 đầu dị góc đặt mặt cong bán kính 50mm 55 Hình 2.33: Mặt mẫu chuẩn V1 59 Hình 2.33b: Mẫu chuẩn I.I.W (V1) để chuẩn định thiết bị với loại đầu dò góc đầu dị thẳng 60 Hình 2.34: Mẫu chuẩn I.I.W (V2) để chuẩn định thiết bị với loại đầu dị góc đầu dị thẳng 61 Hình 2.35: Kích thước mẫu chuẫn I.I.W - V2 62 Hình 2.36a: Mối hàn đối đầu trước sau hàn 63 Hình 2.36b: Mối hàn chữ T trước sau hàn 64 Hình 2.36c: Mối hàn ống nhánh chân đế giàn khoan 64 Hình 2.37: Đặc trưng mối hàn đối đầu 65 Hình 2.38: Hàn hồ quang tay 66 Hình 2.39: Biểu đồ phương pháp hàn hồ quang tay 66 Hình 2.40: Thiết bị hàn bán tự động kết cấu thép 67 Hình2.41: Chỉ thị dài giới hạn class R 74 Hình 2.42: Chỉ thị dài giới hạn class X 74 Hình 3.1 Bảng thơng số kiểm tra máy siêu âm hàng ngày 76 Hình 3.2 Thơng số kiểm tra đầu dò hàng ngày 77 Hình 3.1: Mối hàn ống kiểm tra siêu âm 79 Hình 3.3: Cách xác định khuyết tật hình thiết bị 81 Hình 3.4: Cách xác định chiếu sâu khuyết tật qua quảng đường truyền 81 Hình 3.5: Báo cáo mối hàn sau kiểm tra 82 Hình 3.6: Sơ đồ mơ tả vị trí chiều sâu khuyết tật mối hàn báo cáo 83 Hình 3.7: Chỉ thị sóng âm hình hai loại cấu trúc hạ vật liệu 85 Hình 3.8: Tỷ số tín hiệu tiếng ồn 87 Trang 119 Nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng đến sai số sử dụng thiết bị siêu âm OLYMPUSNODTEC 2000D+ để kiểm tra chất lượng mối hàn cấu kiện giàn khoan Hình 3.9: Xác định điểm sử dụng khối BS2704 A2 88 Hình 3.10: Xác định góc chùm khối BS 2704 A2 89 Hình 3.12: Kích thước biến tử góc mở sóng âm 91 Hình 3.13 Khả phân giải đầu dò MHz MHz 93 Hình 3.14: Mơ hình kiểm tra phụ thuộc vào độ phân giải 94 Hình 3.15: Bề mặt khơng tốt ảnh hưởng đến đường sóng siêu âm 95 Hình 3.16 Các loại dịch chuyển đầu dò.(a) Xoay quanh; (b) Xoay theo quỹ đạo (hành tinh); (c) Dịch chuyển dọc; (d) Dịch chuyển ngang 95 Hình 3.17: Hình dạng xung phản hồi từ rỗ bọt đơn 96 Hình 3.18 Hình dạng xung phản hồi từ rỗ bọt khí 96 Hình 3.19: Hình dạng xung phản hồi từ tạp chất xỉ 97 Hình 3.20 Hình dạng xung phản hồi từ khuyết tật dạng mặt phẳng w.r.t đến đầu dò vị trí 98 Trang 120 ... cầu kiểm tra mối hàn siêu âm 100% kiểm tra từ tính 100% Trang 32 Nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng đến sai số sử dụng thiết bị siêu âm OLYMPUSNODTEC 2000D+ để kiểm tra chất lượng mối hàn cấu kiện giàn. .. thuật mối hàn siêu âm 100% kiểm tra từ tính 100% để kiểm tra chất lượng mối hàn Trang 33 Nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng đến sai số sử dụng thiết bị siêu âm OLYMPUSNODTEC 2000D+ để kiểm tra chất lượng. .. hồi Trang 30 Nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng đến sai số sử dụng thiết bị siêu âm OLYMPUSNODTEC 2000D+ để kiểm tra chất lượng mối hàn cấu kiện giàn khoan 2.1.4 Các ứng dụng siêu âm gia công kết cấu giàn