kiểm tra chất lượng mối hn

ĐỀ TÀI: KIỂM TRA CHẤT LƯỢNG MỐI HÀN CHƯƠNG I: KHÁI NIỆM CHUNG I CHẤT LƯỢNG HÀN VÀ CHỈ TIÊU ĐÁNH GIÁ Chỉ tiêu a Cơ tính: Độ bền, độ dẻo, độ dai va chạm, độ cứng, tiêu tính đặc trung khả chịu lực kết cấu b Tuỳ điều kiện làm việc kết cấu yêu cầu kỹ thuật chọn tiêu tính phù hợp c Hố lý tính d Độ tin cậy e Tính mỹ thuật f Tính kinh tế: ▪ Vật liệu chế tạo kết cấu, vật liệu hàn ▪ Công nghệ hàn Tuổi thọ Tuổi thọ vật liệu hay tiết máy khoảng thời gian làm việc chúng tác động của chế độ tải trọng yếu tố ảnh hưởng khác mà không bị phá huỷ Độ bền lâu thường tính chu kỳ ứng suất, số lĩnh vực, chuyên ngành (ô tô, máy kéo) độ bền lâu tính km làm việc II CÁC DẠNG KHUYẾT TẬT HÀN VÀ PHÂN LOẠI PHƯƠNG PHÁP KIỂM TRA Các dạng khuyết tật hàn Khuyết tật hàn sai lẹch hình dáng kích thước tổ chức kim loại kết cấu hàn so với tiêu chuẩn thiết kế yêu cầu kỹ thuật, làm giảm độ bền khả làm việc a Nứt (Weld crack) ▪ Là khuyết tật nghiêm trọng liên kết hàn Nứt xuất hiện: Trên bề mặt mối hàn; mối hàn; vùng ảnh hưởng nhiệt • Nứt xuất nhiệt độ khác nhau: • Nứt nóng (hot crack): Xuất q trình kết tinh liên kết hàn nhiệt độ cao (trên 10000C) • Nứt nguội (cold crack): Xuất kết thúc trình hàn nhiệt độ 1000 0C, xuất sau vài giờ, vài ngày sau hàn • Vết nứt có kích thước khác nhau: • Nứt tế vi: phát triển q trình làm việc, phát triển thành nứt thơ đại • Nứt thô đại: Phá huỷ kết cấu làm việc ▪ Các vết nứt thơ đại phát mắt thường kính lúp (trên bề mặt) ▪ Vết nứt tế vi nằm mối hàn dùng phương pháp kiểm tra siêu âm, chụp X quang để phát b Rỗ khí (Blow hole) Sinh tượng khí kim loại lỏng mối hàn khơng kịp ngồi kim loại vũng hàn đơng đặc ▪ Rỗ khí sinh ra: • Ở bên (1) bề mặt mối hàn (2) • Nằm phần ranh giới kim loại kim loại đắp • Có thể phân bố, tập trung (4) nằm rời rạc mối hàn ▪ Mối hàn tồn rỗ khí giảm tác dụng làm việc, giảm độ kín ▪ Nguyên nhân: • Hàm lượng C kim loại vật liệu hàn cao • Vật liệu hàn bị ẩm, bề mặt hàn bị bẩn • Chiều dài hồ quang lớn, vận tốc hàn cao ▪ Khắc phục: • Điều chỉnh chiều dài hồ quang ngắn, giảm vận tốc hàn • Sau hàn khơng gõ xỉ kéo dài thời gian giữ nhiệt cho mối hàn • Hàn MAG/MIG đủ khí, khoảng cách chụp khí vật hàn đảm bảo • Hàn tự động thuốc hàn không ẩm, cung cấp đủ thuốc trình hàn c Lẫn xỉ (kẹt xỉ): Slay inclusion ▪ Loại khuyết tật dễ xuất mối hàn, xỉ tồn tại: • Trong mối hàn • Trên bề mặt mối hàn • Ranh giới kim loại kim loại mối hàn, lượt hàn ▪ Rỗ xỉ ảnh hưởng đến độ dai va đập độ dẻo kim loại mối hàn làm giảm khả làm việc kết cấu ▪ Nguyên nhân: • Dòng điện nhỏ → khơng đủ nhiệt cung cấp cho kim loại nóng chảy → xỉ khó khỏi kim loại vũng hàn • Hàn nhiều lớp chưa làm xỉ • Góc độ hàn chưa hợp lý, Vh lớn • Làm nguội mối hàn nhanh d Không ngấu (Incomplete fusion) ▪ Là khuyết tật nghiêm trọng liên kết hàn → dẫn đến nứt làm hỏng liên kết ▪ Nguyên nhân: • Mép hàn chuẩn bị chưa hợp lý • Dòng điện hàn q nhỏ Vh q nhanh • Góc độ điện cực (que hàn) cách đưa điện cực chưa hợp lý • Chiều dài cột hồ quang lớn • Điện cực hàn chuyển động không theo trục hàn e Lẹm chân (Undercut) ▪ ▪ cấu Làm giảm tác dụng làm việc liên kết Tạo tập trung ứng suất cao dẫn đến phá huỷ kết Lẹm chân, chảy loang Ngun nhân: • Dòng điện hàn q lớn • Chiều dài cột hồ quang lớn • Góc độ cách đưa que hàn chưa hợp lý • Sử dụng chưa kích thước điện cực hàn (quá lớn) f Chảy loang (Overlap) ▪ Hiện tượng kim loại lỏng chảy loang bề mặt liên kết hàn (Bề mặt kim loại vùng khơng nóng chảy) ▪ Ngun nhân: • Góc nghiêng que hàn khơng hợp lý • Dòng điện hàn cao • Tư hàn cách đặt vật hàn không hợp lý g Khuyết tật hình dáng liên kết hàn ▪ Bao gồm sai lệch hình dáng mặt ngồi liên kết hàn: • Chiều cao phần nhơ, chiều rộng mối hàn khơng đồng • Đường hàn vặn vẹo • Vẩy hàn khơng ▪ Ngun nhân • Gá lắp, chuẩn bị mối hàn khơng hợp lý • Chế độ hàn khơng ổn định • Vật liệu hàn khơng đảm bảo chất lượng • Trình độ cơng nghệ q thấp ▪ Quá nhiệt: Do chọn chế độ hàn không hợp lý (Năng lượng nhiệt lớn, Vh nhỏ) ▪ Bắn té: Kim loại bắn té lên vật hàn vật liệu hàn khơng đảm bảo chất lượng, thiếu khí bảo vệ sử dụng khơng khí III PHÂN LOẠI PHƯƠNG PHÁP KIỂM TRA Kiểm tra phá huỷ Nhằm xác định đặc tính học liên kết hàn để so với tính kim loại Từ đánh giá tay nghề người thợ hàn cách xác Bao gồm: Thử kéo, thử uốn, thử dai va đập Kiểm tra không phá huỷ Đây phương pháp kiểm tra thực trực tiếp với liên kết hàn sản phẩm hàn cụ thể mà không gây phá huỷ chúng CHƯƠNG II: CÁC PHƯƠNG PHÁP KIỂM TRA MỐI HÀN A KIỂM TRA CHẤT LƯỢNG MỐI HÀN BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHÁ HỦY I KIỂM TRA CƠ TÍNH MỐI HÀN Căn cư yêu cầu kĩ thuật khả thiết bị kiểm tra mà tiến hành thử kéo,uốn,độ cứng độ dai va đập liên kết tác dụng tải trọng tĩnh hay tải trọng động Thử kéo Xác định giới hạn bền,giới hạn chuẩn,độ giãn dài độ co thắt tương đối kim loại đắp ▪ Đơn vị đo độ bền,giới hạn chảy:KG/mm2;Pa;MPa,N/mm2 • TCVN:KG/mm2;Quốc tế dùng Pa(Pascal);1Pa=10-7 Kg/mm2,1MPa=106Pa • Hoa Kỳ, Anh dùngPSi;1PSi=6,9.103Pa, bội pSi KSi=103PSi ▪ Quan hệ đơn vị thường gặp • 1kg/mm2=10MPa; 1MKg/mm2=0,1Kg/mm2; 1KSi = 0,703KG/mm2 • 1kg/mm2=1,45KSi; 1MPa = 0,145KSi; 1KSi = 6,9MPa ▪ Để thử kéo phải chuẩn bị mẫu cắt từ phần kim loại đắp liên kết hàn gia công đạt hình dạng kích thước hình vẽ: Loại mẫu I II III Chiều tốn 30 15 50 dài tính d 6±0,1 3±0,1 10±0,1 l h L 36±0,1 20±0,1 70±0,1 10 48±0,1 28±0,1 90±0,1 Kích thước mẫu thử kéo kim loại (mm) ▪ Mẫu IV dùng để kiểm tra tính mối hàn làm việc điều kiện nhiệt độ cao ▪ Mẫu thử kéo liên kết hàn giáp mối hình vẽ, thử phần nhơ mối hàn công phẳng với bề mặt chi tiết Kích thước mẫu thử liên kết giáp mối (mm) S(mm) ≤ 4,5 4,5 ÷ 10 10 ÷ 25 25 ÷ 50 Chú thích: b 15+0,5 20+0,1 25±0,1 30±0,1 b1 25 30 35 40 l 50 60 100 160 L L = l + 2h ▪ ▪ Chiều dài h chọn theo kết cấu máy thử kéo Với S>50 mm kích thước mẫu yêu cầu kỹ thuật riêng quy định • Biểu đồ thử kéo Pb ( KG / mm ) F0 P σ T, = T ( KG / mm ) F0 σ b, = PT gây biến dạng dư mẫu sau khi.bỏ tải trọng 0,20% so với chiều dài ban đầu σ 02' = P02 F0 σ 0' , 05 = ' σ dh = P0, 05 F0 Pdh F0 σ 0' ,01 = P0,01 F0 σ 02' Tải trọng tác dụng tạo biến dạng dư (0,01÷0,05) chiều dài ban đầu ▪ δ% = Độ dài tương đối: ▪ ψ% = Độ thắt tỷ đối: Thử uốn ▪ l1 − l 100% l0 F1 − F0 100% F0 Kích thước hình dạng mẫu thử uốn hình vẽ Kích thước mẫu thử uốn (mm) S 20,1 R 12 16 20 25 B D Với S ≥5 b=S+30 Với S 100%DAC đồng thời chiều dài nhỏ chiều dài giới hạn chấp nhận chiều dài lớn chiều dài giới hạn loại bỏ Chiều dài giới hạn : Một số thiết bị dùng để kiểm tra mối hàn: a Thiết bị siêu âm khuyết tật đường hàn- Model USM 35X-DAC ▪ Cấp bảo vệ đạt tiêu chuẩn IP66 ▪ Khả kiểm tra khuyết tật bề mặt tốt với dải đo từ 0mm -> 9999mm ▪ Khả hiển thị màu khác cho phản xạ (colored legs) ▪ Chế độ đo Peak, flank, jflank với hỗ trợ đánh dấu hai carat ▪ Có chế độ lưu xung cao (Echo envelop) ▪ Hỗ trợ so sánh với xung tham chiếu (Comparision) ▪ Vận hành thiết bị dễ dàng, có kết hợp nút xoay đồng thời với phím bấm ▪ Hiệu chuẩn điểm tự động thời gian ngắn ▪ Thời gian làm việc liên tục 14 với pin Li-ion b Thiết bị siêu âm TOFD- PA-Tích hợp qui trình- Model USM Vision ▪ Kiểm tra ống có đường kính từ 73mm đến 1219mm chiều dày kiểm tra từ 6mm đến 50mm (với đầu dò tiêu chuẩn) ▪ Sử dụng đầu dò tích hợp đặc biệt kiểm tra ống có đường kính nhỏ từ 1inch trở lên ▪ Có thể làm việc ngồi trời với cấp bảo vệ IP 54 ▪ Pin thay nóng (2 hộp Pin) máy hoạt động ▪ Sử dụng dễ dàng cho người kinh nghiệm siêu âm ▪ Thiết bị tích hợp sẵn chế độ siêu âm thông thường (Conventional channel) & kỹ thuật nhiễu xạ (TOFD) & kỹ thuật siêu âm mảng điều pha (Phased Array) 16/128, chế độ lưu trữ hiển thị theo thời gian thực (Real Time Volume Corrected Images) A-scan ▪ Chế độ quét PA đầu dò đầu dò song song ▪ Thay phương pháp chụp ảnh xạ (RT), cho kết trực quan, rõ ràng đáng tin cậy ▪ Tích hợp phần mềm IPC máy, phân tích tạo quy trình kiểm tra, tự động tính tốn thơng số nhờ tích hợp sẵn sở liệu, tiêuchuẩn quốc tế ▪ Phần mềm Rhythm giúp lưu trữ, phân tích báo cáo kết theo tiêu chuẩn công nghiệp với định dạng DICONDE ▪ Tuỳ chọn modules quản lý cao cấp để chia sẻ liệu ▪ Tích hợp sẵn nhiều loại mối hàn hỗ trợ cho việc lập quy trình, kiểm tra đánh giá kết nhanh chóng, xác c Thiết bị siêu âm khuyết tật mảng điều pha- Model Phasor XS ▪ Tích hợp chức siêu âm mảng điều pha (Phased Array) siêu âm truyền thống (CV) ▪ Chế độ mảng điều pha sử đầu dò PA 16/32/ 64 biến tử kiểm tra khuyết tật đường hàn kim loại ▪ Chế độ mảng sử dụng đầu dò DM 64 biến tử kiểm tra tốt ăn mòn, tách lớp, rỗ vật liệu ▪ Người sử dụng đánh giá theo phương pháp truyền thông việc sử dụng đầu dò đơn kép với hiển thị A-Scan ▪ Kiểm tra nhanh chóng ăn mòn tách lớp bề mặt rộng với đầu dò Roto Array Sử dụng bánh xe cao su mềm kết hợp với chất tiếp âm nước giúp đầu hoạt động hiệu bề mặt không phẳng đối tượng kiểm tra ▪ Chế độ hiển thị dạng A-Scan, B-Scan, Top View (CScan) S-Scan (Sector Scan) ▪ Thiết bị phù hợp tiêu chuẩn ASME, AWS, JIS tích hợp sẵn phần mềm ▪ DAC/TCGLưu trữ liệu hình ảnh trực tiếp máy hay thẻ nhớ SD ▪ Có thể làm việc ngồi trời với cấp bảo vệ IP 54, nhiệt độ làm việc từ 0oC đến 50oC ▪ Khối lượng nhẹ (3,8 kg) Làm việc liên tục d Thiết bị siêu âm khuyết tật đường hàn- Model Phasor CV ▪ Là máy siêu âm thông thường với hiển thị A-Scan ▪ Có thể nâng cấp Phasor CV thành Phasor XS Phasor DM với việc nâng cấp phần mềm máy ▪ Thiết bị phù hợp tiêu chuẩn ASME, AWS, JIS ▪ Tích hợp phần mềm DAC/TCG, DGS tiêu chuẩn ▪ Lưu trữ liệu hình ảnh máy hay thẻ nhớ SD ▪ Xem liệu hình mở rộng qua cổng VGA ▪ Có thể làm việc ngồi trời với cấp bảo vệ IP54, nhiệt độ làm việc từ 0oC đến 50oC e Thiết bị siêu âm khuyết tật đường hàn với xung vng- Model USN 60 ▪ Màn hình LCD lớn với độ phân dải cao (640 x 480 pixels) ▪ Thao tác đơn giản với nút xoay đồng thời với phím bấm ▪ Chế độ hiển thị màu khác cho xung phản xạ (colored leg) ▪ Bộ phát xung vng, lượng phát lớn (có thể sâu 28m thép) tốt để kiểm tra vật liệu có cấu trục hạt thơ ▪ Có chế độ hiển thị: toàn xung, đỉnh xung, so sánh hay đường bao để chọn xung đánh giá tốt ▪ ▪ Hỗ trợ so sánh với xung tham chiếu (Comparision) Độ rộng xung điều chỉnh 50ns -> 1000ns theo bước 10ns cho phép đạt độ nhạy độ xác cao V KIỂM TRA BẰNG TIA PHĨNG XẠ (RƠNGHEN VÀ GAMMA)  Mô tả ngắn gọn phương pháp: ▪ Kiểm tra phóng xạ kiểm tra Rontghen (X-Ray) mô tả phương pháp kiểm tra đưa hình ảnh thể Phim chụp Với khả độ nhạy cảm cao phim có tác động lượng tia (cường độ tia/liều lượng), tạo độ tương phản (đen - trắng) rõ nét hình ảnh phim ▪ Nguyên lý phương pháp dựa sở khả xuyên qua môi trường vật chất tia xạ điện từ/ tia phóng xạ, suy yếu tia xuyên qua môi trường có mật độ vật chất khác khác ▪ Nguồn tia kiểm tra chiếu tia có hai loại (sự phân loại theo nguyên lý sinh tia xạ điện từ): • Tia Rontghen (X – Ray) • Tia Gamma Hình-RT1 (Mơ tả ngun lý chiếu tia Rontghen) Hình-RT2 (Mơ tả ngun lý tạo tia Rontghen) ▪ Các lỗi có khẳ chứng minh: • • • • • • • • • • • ▪ Khơng gian rỗng co ngót đơng cứng Rỗ khí Nứt Cháy cạnh Kênh khí Bọc xỉ Lỗi khơng liên kết Bọc táp chất rắn (Đồng Wolfram) Hàn khơng thấu (khơng xun qua đầy đủ) Lỗi hình dạng hình học Bắn tóe hàn Ưu điểm phương pháp: • Kiểm tra phóng xạ thực với loại vật liệu khơng có ngoại lệ • Nó phương pháp kiểm tra (độ tin cậy cao) có khả tái tạo, chép lại • Nó lưu trữ hồ sơ hình ảnh lâu dài điều kiện bảo quản định ▪ Nhược điểm phương pháp: • Tất trang thiết bị phải quan có thầm quyền cấp phép chấp nhận • Từ sở kỹ thuật an tồn tia phóng xạ cần thiết phải ngăn chặn khơng gian rộng • Nó phép bố trí kiểm tra tn thủ nghiêm ngặt điều kiện an tồn phóng xạ cho người • Khi chiếu tia với độ dày thành lớn thời gian chiếu tia kéo dài • Nó phương pháp kiểm tra phức tạp • Sẽ gặp khó khăn đối tượng kiểm tra có chiều dày thành khác • Các thiết bị lớn nặng ▪ Yêu cầu kinh nghiệm cần thiết người kiểm tra: • Yêu cầu kinh nghiệm cao kỹ thuật kiểm tra chiếu tia người kiểm tra Ví dụ: mối hàn bất bình thường bề mặt xác nhận kiểm tra mắt – VT Bất bình thường xác minh qua kiểm tra thẩm thấu – PT Chỉ báo nhận biết cách rõ ràng nứt vùng ảnh hưởng nhiêt (WEZ/HAZ) sau kiểm tra bột từ - MT Tất nhiên xác định độ mở rộng vết nứt Với kỹ thuật kiểm tra siêu âm, chiều sâu chiều dài vết nứt xác định cách rõ ràng Qua kỹ thuật kiển tra phóng xạ (Hinh-RT3) xác định rõ ràng chiều dài vết nứt vùng ảnh hưởng nhiệt (Hình-RT4) Các thơng tin phán đốn bất bình thường khơng xác định Hình-RT3 (Quan sát báo vết nứt phim) Hình-RT4  Đối với trường hợp bề mặt chi tiết với lớp phủ rắn (ví dụ lớp sơn), tiến hành kiểm tra khơng loại bỏ lớp phủ, trường hợp bất bình thường chứng minh cách chắn phương pháp kiểm tra Dòng điện xốy VI KIỂM TRA BẰNG TỪ TÍNH: MT (MAGNETIC PARTICLE TESTING)  Nguyên lý: Khi rắc mạt sắt trường nam châm tự nhiên hay điện từ phân bố theo quy luật đường sức từ Quy luật phụ thuộc vào đồng cấu trúc sắt từ ▪ Nếu đường đường sức gặp phải vết nứt, khe hở quy luật phân bố đường sức từ thay đổi so với khu vực khác có khác độ thẩm từ ▪ Khi gặp khuyết tật đường sức tản tạo thành hình bao lấy khuyết tật ▪ Dựa vào nguyên lý tiến hành kiểm tra cách rắc bột sắt từ lên bề mặt mối hàn (Hình vẽ) ▪ Đặt kết cấu hàn vào từ trường (hay cho dòng điện qua chi tiết hàn) nhìn vào phân bố đường sức từ để phát chỗ có khuyết tật  Phạm vi ứng dụng ▪ Chỉ áp dụng cho vật liệu có từ tính ▪ Cho phép phát vết nứt bề mặt có kích thước nhỏ ▪ Các khuyết tật bên bề mặt liên kết như: • Nứt vùng ảnh hưởng nhiệt • Hàn khơng ngấu • Nứt phía bề mặt • Rỗ xỉ, lẫn khí  Phương pháp không phát vết nứt nằm dọc theo đường sức từ VII PHƯƠNG PHÁP KIỂM TRA BẰNG DÒNG ĐIỆN XOÁY (EDDY CURRENT TESTING)  Nguyên lý: Sản phẩm kiểm tra chịu tác động từ trường sơ cấp bên ngồi, lòng sản phẩm xuất dòng điện xốy thơng qua tượng cảm ứng từ tạo từ trường đối nghịch với từ trường sơ cấp Từ trường làm yếu từ trường sơ cấp Với sản phẩm có khuyết tật bên sản phẩm khơng có khuyết tật bên suy yếu khác nhau, khuyết tật phát nhờ so sánh mức độ suy yếu từ trường sơ cấp ▪ Ứng dụng: • Chỉ kiểm tra sản phẩm làm từ vật liệu kim loại • Sử dụng tượng cảm ứng từ với vật liệu sắt từ tượng dòng điện xốy với vật liêu kim loại phi sắt từ • Kiểm tra khuyết tật lòng vật liệu, hạn chế kiểm tra khuyết tật bề mặt • Sử dụng đo bề dày lớp phủ bề mặt vật liệu kim loại • Đo xác định thép khối bê tông ▪ Thiết bị vật liệu sử dụng • Máy đo chuyên dùng cho ứng dụng hoạt động theo nguyên lý dòng điện xốy tượng cảm ứng từ MỤC LỤC ... cần kiểm tra : Lau bề mặt đối tượng kiểm trans au phần chất thẩm thấu vào bên khuyết tật : Áp lớp chất lên bề mặt đối tượng cần kiểm tra : Quan sát đánh giá thị cần kiểm tra: Làm bề mặt kiểm tra. .. dụng chất kiểm tra đặt biệt • Vật liệu đối tượng kiểm tra không rỗ xốp, không hư hỏng chất hóa học • tiến hàn kiểm tra chất thâm nhập màu, cường độ chiếu sáng phải lớn 500 lux IV KIỂM TRA MỐI... khuyết tật Kiểm tra phương pháp chân không ▪ Tiến hành không tiến hành kiểm tra độ kín mối hàn theo cách ▪ Sơ đồ kiểm tra độ kín mối hàn phương pháp tạo chân không ▪ Vùng mối hàn cần kiểm tra bơi