Xây dựng quy trình kiểm tra không phá hủy (UT, MT, PT) tại công ty huyndai vinashin

Nhưng các lỗi xuất hiện trong quá trình thi công hàn chúng ta không thể nào phát hiện bằng mắt thường hoàn toàn được vì các dạng khuyết tật nằm sâu bên trong mối hàn, mà chúng ta không t

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG

KHOA KỸ THUẬT GIAO THÔNG

BỘ MÔN KỸ THUẬT TÀU THỦY

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

XÂY DỰNG QUY TRÌNH KIỂM TRA KHÔNG PHÁ HỦY (UT,

MT, PT) TẠI CÔNG TY HYUNDAI VINASHIN

GVHD: ThS.Huỳnh Văn Nhu SVTH: Trần Trung Tín

MSSV: 56131041

Khánh Hòa, tháng 07/2018

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG

KHOA KỸ THUẬT GIAO THÔNG

BỘ MÔN KỸ THUẬT TÀU THỦY

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

XÂY DỰNG QUY TRÌNH KIỂM TRA KHÔNG PHÁ HỦY (UT,

MT, PT) TẠI CÔNG TY HYUNDAI VINASHIN

GVHD: ThS.Huỳnh Văn Nhu SVTH: Trần Trung Tín

MSSV: 56131041

Khánh Hòa, tháng 07/2018

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG

Khoa: Kỹ thuật giao thông

PHIẾU THEO DÕI TIẾN ĐỘ VÀ ĐÁNH GIÁ ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP

TỐT NGHIỆP

Tên đề tài: “Xây dựng quy trình không phá hủy (UT, MT, PT) tại Công ty

Hyundai Vinashin”

Giảng viên hướng dẫn: Ths.Huỳnh Văn Nhu

Sinh viên được hướng dẫn: Trần Trung Tín MSSV: 56131041

Khóa: 56 Ngành: Kỹ thuật tàu thủy

1

2

3

4

Kiểm tra giữa tiến độ của Trưởng BM

Ngày kiểm tra:

Điểm hình thức: … /10 Điểm nội dung:… /10 Điểm tổng kết:…./10

Đồng ý cho sinh viên: Được bảo vệ: Không được bảo vệ:

Khánh Hòa, ngày….tháng…năm 2018

Cán bộ hướng dẫn

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG

Khoa:.Kỹ thuật giao thông

PHIẾU CHẤM ĐIỂM ĐỒ ÁN KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

1 Họ tên người chấm:

2 Sinh viên thực hiện đồ án: Trần Trung Tín MSSV: 56131041 Lớp: 56KTTT Ngành: Kỹ thuật tàu thủy 3 Tên đề tài: “Xây dựng quy trình kiểm tra không phá hủy (UT, MT, PT) tại Công ty Hyundai Vinashin.” 4 Nhận xét: - Hình thức:

- Nội dung:

Điểm hình thức: … /10 Điểm nội dung:… /10 Điểm tổng kết:…./10

Đồng ý cho sinh viên: Được bảo vệ: Không được bảo vệ:

Khánh Hòa, ngày….tháng…năm 2018

Cán bộ chấm phản biện

(Ký và ghi rõ họ tên)

NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

Họ và tên sinh viên: Trần Trung Tín Lớp: 56 KTTT Nghành: Kỹ thuật tàu thủy

Tên đề tài: “Xây dựng quy trình kiểm tra không phá hủy (UT, MT, PT) tại

Công ty Hyundai Vinashin.”

Số trang: 140 Số chương:04 Số tài liệu tham khảo: 05

NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

Kết luận

Nha Trang, ngày… tháng….năm 2018

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

(Ký và ghi rõ họ tên)

ThS Huỳnh Văn Nhu

PHIẾU ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Họ và tên sinh viên: Trần Trung Tín Lớp: 56 KTTT Nghành: Kỹ thuật tàu thủy

Tên đề tài: “Xây dựng quy trình kiểm tra không phá hủy (UT, MT, PT) tại

Công ty Hyundai Vinashin.”

Số trang: 140 Số chương:04 Số tài liệu tham khảo: 05

NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ PHẢN BIỆN

Điểm phản biện:

Nha Trang, ngày….tháng… năm 2018

CÁN BỘ PHẢN BIỆN

(Ký và ghi rõ họ tên)

ĐIỂM CHUNG

Bằng số Bằng chữ

Nha Trang, ngày… tháng… năm 2018

CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

(Ký và ghi rõ họ tên)

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan số liệu trong đồ án này là trung thực, kết quả nghiên cứu chưa từng được sử dụng để bảo vệ một đồ án hay một học vị nào và tất cả các hình ảnh, bảng biểu được áp dụng đều chính xác trong tài liệu tham khảo Tất cả mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện đồ án đã được cảm ơn và các thông tin trích dẫn đã được ghi rõ nguồn gốc

Nha Trang, ngày 13 tháng 07 năm 2018

Trần Trung Tín

LỜI CẢM ƠN

Sau hơn ba tháng tìm hiểu, nghiên cứu, với sự hướng dẫn tận tình của thầy Th.S

Huỳnh Văn Nhu tôi đã hoàn thành đề tài tốt nghiệp với nội dung: “ Xây dựng quy

trình kiểm tra không phá hủy (UT,MT,PT) tại Công ty Hyundai Vinashin”

Qua đây tôi xin chân thành cảm ơn đến thầy Th.S Huỳnh Văn Nhu đã quan tâm, tận tình hướng dẫn tôi trong quá trình thực hiện và hoàn thành đề tài Tôi cũng xin được gửi lời cảm ơn đến các thầy trong khoa Kỹ thuật giao thông

Tôi cũng xin chân thành cảm ơn đến các anh làm việc nhà máy đóng tàu Hyundai Vinashin và các bạn đã tạo điều kiện thuận lợi, quan tâm gúp đỡ trong suốt thời gian thực hiện đề tài

Đồ án sẽ không tránh khỏi những thiếu sót, kính mong các thầy giúp đỡ để đồ án hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn !

Nha Trang, ngày 13 tháng 07 năm 2018

Trần Trung Tín

Tên đề tài: “Xây dựng quy trình kiểm tra không phá hủy (UT, MT, PT) tại công ty

đóng tàu Hyundai Vinashin”

Ngành: Kỹ thuật tàu thủy

Giáo viên hướng dẫn: ThS.Huỳnh Văn Nhu

Phần I Đối tượng, phạm vi và mục tiêu của đề tài

1 Đối tượng nghiên cứu: Quy trình kiểm tra không phá hủy (UT, MT, PT) cho tàu

S441 tải trọng 50000 tấn tại Công ty Hyundai Vinashin

2 Phạm vi nghiên cứu: Tàu S441 tải trọng 50000 tấn tại Công ty Hyundai Vinashin

3 Mục tiêu nghiên cứu: Nghiên cứu và xây dựng quy trình kiểm tra không phá hủy

(UT, MT, PT) cho tàu S441 tại Công ty Hyundai Vinashin theo tiêu chuẩn Việt Nam

Phần II Nội dung thực hiện

1 Đặt vấn đề

2 Cơ sở lý thuyết

3 Kết quả nghiên cứu

4 Kết luận và kiến nghị

Phần III Kế hoạch thời gian

1Thời gian thực hiện đề tài: Từ ngày 26/03/2018-07/07/2018

2.Tìm hiểu và lập đề cương đề tài: từ ngày 03/4/2018-08/04/2018

3.Đi thực tế : Từ: 26/03 đến:28/03

4.Kế hoạch hoàn thành bản thảo:07/07/2018

Nha Trang,ngày 13 tháng 07 năm 2018

MỤC LỤC

PHIẾU THEO DÕI TIẾN ĐỘ VÀ ĐÁNH GIÁ ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP I PHIẾU CHẤM ĐIỂM ĐỒ ÁN KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP II NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN III PHIẾU ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP IV LỜI CAM ĐOAN I LỜI CẢM ƠN II

ĐỀ CƯƠNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP III MỤC LỤC V DANH MỤC BẢNG XII

LỜI NÓI ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: ĐẶT VẤN ĐỀ 2

1.1 Tổng quan 2

1.1.1 Sơ lược về phương pháp kiểm tra không phá hủy 2

1.1.2 Ý nghĩa của phương pháp kiểm tra không phá hủy 3

1.2 Tình hình ứng dụng công nghệ kiểm tra không phá hủy ở nhà máy đóng tàu Hyundai Vinashin (HVS) 3

1.3 Mục tiêu nghiên cứu 4

1.4 Phương pháp nghiên cứu 4

1.5 Giới hạn nội dung đề tài 4

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 6

2.1 Phương pháp kiểm tra không phá hủy bằng phương pháp kiểm tra thẩm thấu ( PT: Penetrant testing) 6

2.1.1 Giới thiệu và lịch sử phát triển của phương pháp kiểm tra thẩm thấu 6

2.1.2 Ưu, nhược điểm của phương pháp kiểm tra thẩm thấu 7

2.1.3 Cơ sở nguyên lý của phương pháp kiểm tra thẩm thấu 7

2.1.3.1 Hiện tượng thẩm thấu 7

2.1.3.2 Hiện tượng mao dẫn 7

2.1.3.3 Nguyên lý của phương pháp thẩm thấu 8

2.1.4 Thiết bị và vật tư thực hiện phương pháp kiểm tra thẩm thấu 10

2.1.5 Thao tác kỹ thuật 11

2.1.5.1 Làm sạch bề mặt trước khi kiểm tra 11

2.1.5.2 Với chất thẩm thấu không huỳnh quang 12

2.1.5.3 Với chất thẩm thấu huỳnh quang 12

2.1.6 An toàn lao động 13

2.1.6.1 An toàn chung 13

2.1.6.2 An toàn khi sử dụng với ánh sáng đen 13

2.2 Phương pháp kiểm tra không phá hủy bằng phương pháp kiểm tra từ tính (MT: Magnetic Particle Testing ) 13

2.2.1 Giới thiệu và lịch sử phát triển kiểm tra từ tính 13

2.2.2 Ưu nhược điểm của phương pháp kiểm tra từ tính 14

2.2.3 Cơ sở nguyên lý của phương pháp kiểm tra từ tính 14

2.2.3.1 Các tính chất vật lý 14

2.2.3.2 Từ trường phân tán trên các khuyết tật, tính chất của các hạt nhũ tương sắt từ trong trường phân tán 21

2.2.4 Thiết bị và vật tư thực hiện phương pháp kiểm tra từ tính 27

2.2.4.1 Thiết bị tạo từ trường 27

2.2.4.2 Các loại dòng điện 31

2.2.4.3 Các loại bột từ và mực từ 32

2.2.5 Các phương pháp kiểm tra từ tính 34

2.2.5.1 Từ hóa liên tục 34

2.2.5.2 Từ dư 34

2.2.5.3 Huỳnh quang 35

2.2.5.4 Khử từ 35

2.2.6 An toàn lao động 36

2.2.6.1 An toàn chung 36

2.2.6.2 An toàn khi làm việc với phương pháp huỳnh quang 36

2.3 Phương pháp kiểm tra không phá hủy bằng phương pháp kiểm tra siêu âm (UT: Ultrasonic testing) 37

2.3.1 Giới thiệu và lịch sử phát triển của phương pháp kiểm tra siêu âm 37

2.3.2 Ưu, nhược điểm của phương pháp kiểm tra siêu âm 37

2.3.3 Cơ sở nguyên lý của phương pháp kiểm tra siêu âm 38

2.3.3.1 Định nghĩa sóng âm và phân loại 38

2.3.3.2 Sóng dọc và sóng ngang 39

2.3.3.3 Vận tốc, bước sóng, tần số và mối liên hệ 40

2.3.3.4 Ảnh hưởng của nhiệt độ lên vận tốc 41

2.3.3.5 Âm trở 41

2.3.3.6 Phản xạ và truyền qua 42

2.3.3.7 Khúc xạ và sự chuyển đổi dạng sóng 43

2.3.4 Thiết bị và vật tư thực hiện phương pháp kiểm tra siêu âm 44

2.3.4.1 Đầu dò siêu âm 44

2.3.4.2 Máy siêu âm 47

2.3.4.3 Chất tiếp âm 48

2.3.5 Phương pháp kiểm tra siêu âm 48

2.3.5.1 Phương pháp tiếp xúc 48

2.3.5.2 Phương pháp nhúng 49

2.3.6 An toàn lao động 50

2.4 Các khuyết tật thường gặp trong kiểm tra không phá hủy 50

2.4.1 Rỗ khí 50

2.4.2 Nứt mối hàn 51

2.4.3 Ngậm xỉ 53

2.4.4 Hàn không ngấu 53

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 54

3.1 Phân tích và kết luận các vị trí kiểm tra bằng các phương pháp kiểm tra không phá hủy của tàu S441 tải trọng 50000 tấn 54

3.2 Phân tích các bước tiến hành quy trình kiểm tra đối với tàu S441 tải trọng 50000 tấn 54

3.2.1 Quy trình thực hiện phương pháp kiểm tra thẩm thấu 55

3.2.1.1 Trang thiết bị kiểm tra thẩm thấu 57

3.2.1.2 Quy trình thực hiện kiểm tra thẩm thấu 60

3.2.2 Quy trình thực hiện phương pháp kiểm tra từ tính 64

3.2.2.1 Thiết bị kiểm tra từ tính 68

3.2.2.2 Quy trình thực hiện kiểm tra từ tính 70

3.3.3 Quy trình thực hiện phương pháp kiểm tra siêu âm 73

3.3.3.1 Thiết bị kiểm tra siêu âm 76

3.3.3.2 Quá trình thực hiện kiểm tra siêu âm 78

3.3 Kết quả nghiên cứu 84

CHƯƠNG IV: NHẬN XÉT VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 138

4.1 Kết luận 138

4.2 Đề xuất ý kiến 139

TÀI LIỆU THAM KHẢO 140

DANH MỤC HÌNH VÀ ĐỒ THỊ

Hình 2.1: Kiểm tra khuyết tật bằng chất thẩm thấu 6

Hình 2.2: Ứng dụng chất thẩm thấu lên vật kiểm tra 8

Hình 2.3: Loại bỏ chất thấm dư 9

Hình 2.4: Chất thấm hiện lên bề mặt chất hiện 9

Hình 2.5: Hình ảnh khuyết tật khi dùng phương pháp huỳnh quang 10

Hình 2.6: Bộ vật tư thẩm thấu phi huỳnh quang 11

Hình 2.7: Các bước thực hiện thẩm thấu bằng chất phi huỳnh quang 12

Hình 2.8: Vật liệu sắt từ trước và sau khi từ hóa 16

Hình 2.9: Nam châm vĩnh cữu 16

Hình 2.10: Hiện tượng từ ký 16

Hình 2.11: Quy tắc bàn tay phải 17

Hình 2.12: Từ hóa dọc 17

Hình 2.13: Vòng từ trễ 18

Hình 2.14: Hiện tượng rò từ trường 19

Hình 2.15: Từ hóa vòng 21

Hình 2.16: Trường phân tán trên khuyết tật 21

Hình 2.17: Trường khử từ 23

Hình 2.18: Sự phụ thuộc của lực vào HgradH 26

Hình 2.19: Sự phụ thuộc của lực trọng trường vào vị trí của khuyết tật 27

Hình 2.20: Nam châm vĩnh cữu hình móng ngựa 27

Hình 2.21: Nam châm điện 28

Hình 2.22: Prods 29

Hình 2.23: Field indicator 30

Hình 2.24: Pie gage 31

Hình 2.25: Phổ sóng dải Ultraviolet 35

Hình 2.26: Phổ sóng âm 39

Hình 2.27: Sự dịch chuyển của các phần tử trong sóng dọc 39

Hình 2.28: Sự dịch chuyển cả các phần từ trong sóng ngang 40

Hình 2.29: Hiện tượng phản xạ khi góc tới bằng 00 42

Hình 2.30: Hiện tượng tại môi trường phân cách 43

Hình 2.31: Đầu dò siêu âm 44

Hình 2.32: Đầu dò trực tiếp 44

Hình 2.33: Đầu dò góc 45

Hình 2.34: Đầu dò trễ 46

Hình 2.35: Đầu dò nhúng 46

Hình 2.36: Đầu dò kép 47

Hình 2.37: Kiểm tra bằng phương pháp truyền qua 48

Hình 2.38: Kiểm tra bằng phương pháp xung vọng 49

Hình 2.39: Kiểm tra bằng phương pháp nhúng 49

Hình 2.40: Rỗ khí trong mối hàn 50

Hình 2.41: Rõ khí bề mặt được phát hiện bằng phương pháp thẩm thấu 50

Hình 2.42: Nứt trong liên kết hàn 51

Hình 2.43: Nứt bề mặt được phát hiện bằng phương pháp thẩm thấu 51

Hình 2.44: Nứt bề mặt được phát hiện bằng phương pháp từ tính 52

Hình 2.45: Nứt bề mặt được phát hiện bằng phương pháp kiểm tra từ tính 52

Hình 2.46: Mối hàn nhậm xỉ 53

Hình 2.47: Mối hàn không ngấu kiểm tra bằng phương pháp thẩm thấu 53

Hình 3.1: Kiểm tra thẩm thấu trong kiểm tra khí 55

Hình 3.2: Kiểm tra thẩm thấu trong kiểm tra khí 56

Hình 3.3 : Kiểm tra thẩm thấu cho bát cẩu 56

Hình 3.4: Kiểm tra thẩm thấu cho bát cẩu 57

Hình 3.5: Công cụ làm sạch đường hàn 57

Hình 3.6: Thiết bị chiếu sáng 58

Hình 3.7: Bộ kiểm tra thẩm thấu Mega Check 58

Hình 3.8: Chất làm sạch 59

Hình 3.9: Chất thấm màu 59

Hình 3.10: Chất hiện hình 59

Hình 3.11 : Chuẩn bị và làm sạch bề mặt vật kiểm tra 60

Hình 3.12 :Phun chất thẩm thấu lên vật kiểm 61

Hình 3.13: Làm sạch chất thấm dư 62

Hình 3.14: Vật kiểm được làm sạch 62

Hình 3.15: Phun chất hiện 63

Hình 3.16: Khuyết tật hiển thị 63

Hình 3.17 : Kiểm tra từ tính 65

Hình 3.18: Kiểm tra từ tính 66

Hình 3.19: Kiểm tra từ tính 66

Hình 3.20: Kiểm tra từ tính 67

Hình 3.21: Kiểm tra từ tính 67

Hình 3.22: Gông từ kiểm tra từ tính 69

Hình 3.23: Sơn tương phản MP-35 69

Hình 3.24: Bột từ ướt SM-15 69

Hình 3.25: Chuẩn bị và làm sạch vật kiểm tra 70

Hình 3.26: Phun chất tương phản lên vật kiểm tra 71

Hình 3.27: Kết hợp từ hóa và phun bột từ 71

Hình 3.28: Kết thúc từ hóa và quan sát khuyết tật 72

Hình 3.29: Kiểm tra siêu âm tại vị trí nối giữa các block 74

Hình 3.30: Kiểm tra siêu âm tại vị trí nối giữa các block 74

Hình 3.31: Kiểm tra siêu âm tại vị trí nối giữa các block 75

Hình 3.32: Kiểm tra siêu âm tại vị trí nối giữa các block 75

Hình 3.33: Bộ thiết bị kiểm tra siêu âm 77

Hình 3.34: Máy kiểm tra siêu âm 77

Hình 3.35: Đàu dò siêu âm 78

Hình 3.36: Khoảng dịch chuyển của đầu dò 79

Hình 3.37: Cách soi đầu dò 81

Hình 3.38: Bước dịch chuyển đầu dò 81

Hình 3.39 : Xác định độ dài quy ước của khuyết tật 82

Hình 3.40: Xác định khoảng cách 2 khuyêt tật liên tiếp 83

Hình 3.41: Phân chia block tàu S441 85

Hình 3.42: Phân chia block tàu S441 86

DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.1: Yếu tố khử từ của elip tròn xoay 24 Bảng 3.1: Bảng cấp độ nhạy phương pháp kiểm tra thẩm thấu 64 Bảng 3.2: Xác định khoảng dịch chuyển ứng với chiều dày kim loại mối hàn 80 Bảng 3.3 : Thống kê các vị trí kiểm tra siêu âm và kiểm tra từ tính cho tàu S441

tải trọng 50000 tấn 87 Bảng 3.4: Thống kê các vị trí kiểm tra siêu âm và kiểm tra từ tính cho tàu S441

tải trọng 5000 tấn 99

LỜI NÓI ĐẦU

Với thuận lợi về điều kiện địa lý và nguồn nhân công, Việt Nam đã và đang đưa ngành công nghiệp đóng tàu thành ngành mũi nhọn của nền kinh tế quốc gia

Các nhà máy đóng tàu cỡ vừa và lớn đang được xây dựng, hoàn thiện và phát triển để đóng những con tàu lớn hơn, phục vụ nhiều mục đích hơn với những khách hàng ở nhiều quốc gia khác nhau

Một đặc điểm chung nhất là hầu hết các con tàu có tải trọng lớn hiện nay đều được đóng bằng vật liệu thép, hầu hết các mối nối của con tàu được thực hiện bằng phương pháp hàn Vì thế vấn đề đặt ra là làm sao để đảm bảo độ tin cậy của các mối hàn và sự an toàn của con tàu khi hoạt động

Đi cùng với việc tính toán và thiết kế các con tàu đảm bảo độ an toàn thì việc giám sát, kiểm tra trong quá trình đóng mới và sửa chữa cũng rất quan trọng Nhưng các lỗi xuất hiện trong quá trình thi công hàn chúng ta không thể nào phát hiện bằng mắt thường hoàn toàn được vì các dạng khuyết tật nằm sâu bên trong mối hàn, mà chúng ta không thể dùng phương pháp phá hủy để phá hủy kiểm tra mối hàn đó được Chính vì thể, các phương pháp kiểm tra không phá hủy ra đời để thực hiện nhiệm

vụ đó

Đến thời điểm bây giờ, phương pháp không phá hủy đã có nhiều phương pháp kiểm tra Trong công nghiệp đóng tàu chỉ sử dụng một số phương pháp kiểm tra để phát hiện các khuyết tật của mối hàn

Để nghiên cứu sâu hơn về một số phương pháp kiểm tra không phá hủy thông dụng nhất trong quá trinh kiểm tra khuyết tật các mối hàn trong đóng tàu, em đã đề xuất và được khoa kỹ thuật giao thông, trường Đại học Nha Trang chấp nhận đề tài :

“Xây dựng trình kiểm tra không phá hủy (UT, MT, PT) tại Công ty Hyundai Vinashin”

Nội dung đề tài gồm có:

CHƯƠNG 1: ĐẶT VẤN ĐỀ

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

CHƯƠNG 1: ĐẶT VẤN ĐỀ 1.1 Tổng quan

1.1.1 Sơ lược về phương pháp kiểm tra không phá hủy

Kiểm tra không phá hủy (NDT: Non-Destructive Testing) là việc sử dụng các phương pháp vật lý để kiểm tra nhằm phát hiện các khuyết tật bên trong hoặc ở bề mặt vật kiểm tra mà không làm mất đi giá trị sử dụng của chúng

Tuy nhiên, tự bản thân NDT không thể dự đoán chính xác vị trí tồn tại khuyết tật

mà cần phải có sự đánh giá của con người

Từ kiểm tra không phá hủy tự nó đã bộc lộ nội hàm, kiểm tra NDT theo đúng nghĩa đen là kiểm tra một vật mà không phá hủy nó Điều này rất quan trọng vì nếu chúng ta phá hủy một vật mà ta đang kiểm tra, thì giá trị sử dụng của vật kiểm tra giảm suất hoặc mất đi giá trị sử dụng Kiểm tra NDT rất quan trọng bởi vì thường các khuyết tật chúng ta tìm không thể nhìn thấy bằng mắt thường bởi vì vật kiểm tra thường bao bọc bởi một lớp sơn, một lớp mạ kim loại hoặc nằm bên trong và cũng có thể là khuyết tật quá nhỏ không thể thực hiện các phương pháp kiểm tra bằng mắt nào khác

Để thực hiện quá trình kiểm tra tìm kiếm khuyết tật trong vật liệu các nhà nghiên cứu đã tìm ra và thực nghiệm thành công bằng các phương pháp kiểm tra không phá hủy sau:

1 Kiểm tra bằng thị giác ( VT: Visual testing)

2 Kiểm tra bằng phương pháp thẩm thấu ( PT: Penetrant testing)

3 Kiểm tra bằng từ tính ( MT : Magnetic particle testing)

4 Kiểm tra bằng dòng điện xoáy ( ET: Eddy current testing)

5 Chụp ảnh bức xạ hay còn gọi là chụp phim ( RT: Radiographic testing)

6 Kiểm tra siêu âm ( UT: Ultrasonic testing)

Trong đó các phương pháp VT, PT, MT, ET sử dụng khi cần kiểm tra khuyết tật trên bề mặt kim loại hoặc dưới lớp sơn phủ, còn các phương pháp UT, RT là các phương pháp kiểm tra phát hiện các khuyết tật nằm sâu bên trong chiều dày kết cấu vật liệu

1.1.2 Ý nghĩa của phương pháp kiểm tra không phá hủy

Kiểm tra không phá hủy đã chứng tỏ mang lại nhiều lợi ích và hiệu quả to lớn ở hầu hết các ngành công nghiệp như: hàng không, hóa chất, chế biến, bảo quản, khai thác dầu khí, năng lượng điện và đóng tàu Cũng như các ngành cơ khí chế tạo thiết bị,

nó được áp dụng cho các sản phẩm rèn, đúc, hàn

Phương pháp kiểm tra không phá hủy được áp dụng hầu hết trong các giai đoạn sản xuất khác nhau từ vật liệu ban đầu, đến quá trình thi công, kiểm soát chất lượng trong từng giai đoạn chế tạo cũng như sản phẩm cuối cùng và kiểm tra bảo trì bảo dưỡng khi sản phẩm đã đem ra sử dụng

Từ ý nghĩa ta có thể thấy được mục đích của phương pháp kiểm tra không phá hủy đối với các công trình, thiết bị nhằm đánh giá tính chất vật liệu trước khi chúng bị

hư hỏng, dựa vào các chỉ tiêu kỹ thuật quy định được công nhận hoặc biến dạng suy biến xác định qua nhiều năm, để đảm bảo đúng chất lượng sản phẩm và tính năng làm việc của công trình , thiết bị và cũng nhằm khai thác hết khả năng của các kết cấu kỹ thuật Hạn chế rủi ro do khuyết tật và tăng cường tính toàn vẹn trong kinh doanh và tính an toàn trong xây lắp và tiết kiệm chi phí

1.2 Tình hình ứng dụng công nghệ kiểm tra không phá hủy ở nhà máy đóng tàu Hyundai Vinashin (HVS)

Là một nhà máy tàu biển có quy mô lớn, hiện nay Hyundai Vinashin đã chuyển toàn bộ hoạt động của mình sang đóng mới các con tàu cỡ trung và cỡ lớn

Với mục tiêu an toàn và chất lượng là hàng đầu, công ty muốn đóng được các con tàu chất lượng tốt nhất Chính vì thế, quá trình giám sát và kiểm tra quá trình đóng mới rất được coi trọng

Tại Hyundai Vinashin, việc kiểm tra đóng mới gồm có nhiều phương pháp khác nhau, trong đó kiểm tra NDT đóng vai trò cốt yếu trong kiểm tra khuyết tật đường hàn Việc kiểm tra NDT tại HVS do công ty Alpha NDT thực hiện và hoạt động độc lập

Toàn bộ các vị trí kiểm tra NDT thực hiện cho các tàu đóng mới được cung cấp

từ công ty mẹ Hyundai Mipo, công ty Alpha NDT thực hiện công việc kiểm tra không

phá hủy tại các vị trí trong việc đóng mới hoàn toàn theo quy trình riêng của công ty Alpha NDT, dưới sự quản lý của tổ chức đăng kiểm Lloyd’s

1.3 Mục tiêu nghiên cứu

Nắm vững cơ sở lý thuyết và nguyên lý thực hiện các phương pháp kiểm tra không phá hủy PT, MT, UT

Đưa ra trang thiết bị và phương pháp kiểm tra phù hợp áp dụng trong từng phương pháp kiểm tra không phá hủy nhằm đạt kết quả cao nhất

Dựa trên hồ sơ thiết kế tàu S441 tải trọng 50000 tấn được đóng mới tại nhà máy Hyundai Vinashin, xác định được các vị trí cần kiểm tra không phá hủy trên tàu S441 nhằm xây dựng quy trình kiểm tra không phá hủy PT, MT, UT cho tàu nghiên cứu dựa trên các tiêu chuẩn Việt Nam về kiểm tra không phá hủy

1.4 Phương pháp nghiên cứu

Tìm hiểu nguyên lý các phương pháp kiểm tra không phá hủy

Dựa trên các ưu, nhược điểm của các phương pháp kiểm tra và trang thiết bị kiểm tra trong phương pháp kiểm tra PT, MT, UT nhằm lựa chọn các phương pháp và thiết bị tối ưu nhất sử dụng trong quá trình lập quy trình kiểm tra không phá hủy PT,

MT, UT

Nghiên cứu hồ sơ thiết kế tàu S441 tải trọng 50000 tấn ở nhà máy đóng tàu Hyundai Vinashin, phân tích các vị trí cần kiểm tra không phá hủy PT, MT, UT Dựa trên các vị trí cần kiểm tra không phá hủy và các phương pháp kiểm tra, trang thiết bị

đã chọn nhằm xây dựng quy trình kiểm tra không phá hủy PT, MT, UT cho tàu S441 tải trọng 50000 tấn

1.5 Giới hạn nội dung đề tài

Nội dung dề tài là xây dựng quy trình kiểm tra không phá hủy bằng phương pháp

PT, MT, UT cho tàu S441 tải trọng 50000 tấn tại Hyundai Vinashin

Dựa trên quy trình chung của công ty Alpha NDT, quy trình trong đồ án được xây dựng áp dụng cho loạt tàu dầu tải trọng 50000 tấn đóng tại nhà máy Hyundai Vinashin theo quy định của tiêu chuẩn Việt Nam

Công ty Alpha NDT thực quy trình kiểm tra theo quy định của đăng kiểm Lloyd’s, và kiểm tra tất cả các vị trí mà phòng quản lý chất lượng của công ty Hyundai Vinashin đề suất, các vị trí mà đại diện chủ tàu yêu cầu trong quá trình sản xuất nhằm đảm bảo độ an toàn trong quá trình hoạt động

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Phương pháp kiểm tra không phá hủy bằng phương pháp kiểm tra thẩm thấu ( PT: Penetrant testing)

2.1.1 Giới thiệu và lịch sử phát triển của phương pháp kiểm tra thẩm thấu

Kiểm tra thẩm thấu là một phương pháp kiểm tra không phá hủy dùng để phát hiện các khuyết tật ở trên bề mặt chẳng hạn như nứt, rỗ mối, rỗ khí không thể phát hiện bằng mắt thường Chất lỏng thẩm thấu được phủ lên trên bề mặt và ngấm vào các khuyết tật Sau một thời gian quy định, bề mặt vật kiểm tra được làm sạch, một chất hiện hình khác được xịt lên trên bề mặt và tại những vị trí có khuyết tật chất nhuộm màu sẽ hiện ra Những vết này được gọi là các vết chỉ thị Tiêu chí chấp nhận là mức

độ lớn, nhỏ của vết chỉ thị sẽ được chấp nhận cho từng vùng kiểm tra

Phương pháp thẩm thấu được dùng vào những thập kỷ cuối của thể kỷ 19 nhằm kiểm tra phát hiện các khuyết tật bề mặt trên vật liệu sử dụng hầu hết trong các ngành công nghiệp chế tạo lúc bấy giờ Hiện nay, phương pháp kiểm tra thẩm thấu vẫn được tiếp tục ứng dụng cùng với những phương pháp kiểm tra không phá hủy khác nhằm hỗ trợ lẫn nhau nhằm phát hiện các khuyết tật bên ngoài và bên trong vật liệu

Hình 2.1: Kiểm tra khuyết tật bằng chất thẩm thấu

2.1.2 Ưu, nhược điểm của phương pháp kiểm tra thẩm thấu

Như bất kỳ phương pháp kiểm tra không phá hủy nào khác, phương pháp kiểm tra thẩm thấu cũng có những ưu điểm và nhược điểm riêng Dưới đây là ưu, nhược điểm khi so sánh phương pháp kiểm tra thẩm thấu với các phương pháp kiểm tra không phá hủy khác

Ưu điểm:

- Phương pháp này có độ nhạy cao cho các bất liên tục nhỏ trên bề mặt

- Có thể kiểm tra nhanh chóng cho các diện tích lớn hoặc thể tích lớn, giá thấp

- Có thể kiểm tra cho các hình dạng phức tạp

- Khuyết tật hiện ra trên bề mặt và có thể giải đoán trực quan

- Vật tư dạng bình xịt thuận tiện cho việc sử dụng và vận chuyển

- Vật tư và các thiết bị sử dụng có giá cả bình thường

Nhược điểm:

- Chỉ có thể phát hiện các khuyết tật mở ra trên bề mặt

- Làm sạch bề mặt trước khi kiểm tra không tốt sẽ dẫn tới các chất cặn bẩn che lắp khuyết tật

- Kỹ thuật viên phải trực tiếp kiểm tra bề mặt

- Các bề mặt gồ ghề có thể ảnh hưởng tới độ nhạy của phương pháp

- Phải kiểm soát tất cả các công đoạn trong quá trình thực hiện

- Yêu cầu phải làm sạch bề mặt kiểm tra tới mức chấp nhận

- Sử dụng hóa chất phải đúng theo yêu cầu quy định

2.1.3 Cơ sở nguyên lý của phương pháp kiểm tra thẩm thấu

2.1.3.1 Hiện tượng thẩm thấu

Hiện tượng thẩm thấu là sự chuyển dịch của dung môi từ nơi có nồng độ thấp sang nơi có nồng độ cao

2.1.3.2 Hiện tượng mao dẫn

Hiện tượng mao dẫn là hiện tượng chất lỏng tự dâng lên trong vùng không gian hẹp mà không cần, thậm chí ngược hướng với ngoại lực (trọng lực) Nguyên nhân do bên trong bản chất của chất lỏng có lực dính ướt (lực làm cho dung dịch giữ lại trên bề

mặt các chất và sức căng bề mặt) Khi lực dính ướt lớn hơn sức căng bề mặt thì dung dịch được kéo lên trên mặt chất lỏng

2.1.3.3 Nguyên lý của phương pháp thẩm thấu

Nguyên lý của phương pháp thẩm thấu dựa trên hai hiện tượng là hiện tượng thẩm thấu của chất thẩm thấu vào bên trong khuyết tật và hiện tượng mao dẫn của chất thẩm thấu lên trên bề mặt sạch của khuyết tật

Các bước thực hiện cơ bản

Hình 2.2: Ứng dụng chất thẩm thấu lên vật kiểm tra

Sau khi chuẩn bị bề mặt của vật kiểm tra sạch sẽ và khô ta dùng chất thẩm thấu thấm màu vào khuyết tật bằng cách xịt, bôi hoặc nhúng vào chất thấm màu

- Thời gian chất thấm màu vào khuyết tật:

Thời gian để chất thấm màu phải đủ lâu sao cho chất thẩm thấu thấm được vào bên trong khuyết tật và để có thể thấm ngược trở lại đủ để vẽ được chỉ thị từ khuyết tật Khoảng thời gian này được đưa ra theo quy trình hoặc tiêu chuẩn áp dụng Khoảng thời gian này phụ thuộc vào loại chất thẩm thấu, loại vật liệu kiểm tra và hình dạng của vật liệu kiểm tra và loại khuyết tật muốn

kiểm tra Khoảng thời gian tối thiểu có thể ứng dụng là từ 5 – 60 phút tùy thuộc vào loại vật liệu và vị trí làm việc

- Loại bỏ chất dư:

Hình 2.3: Loại bỏ chất thấm dư

Thao tác này cần độ tinh tế cao vì phải loại bỏ chất thấm dư mà không làm mất đi phần chất thấm màu đã thấm vào trong khuyết tật Ta có thể dùng chất tẩy rửa và vải sạch để loại bỏ

- Ứng dụng chất hiện:

Ứng dụng một lớp chất hiện lên trên bề mặt kiểm tra để chất hiện thấm màu

vẽ lên các chỉ thị gián đoạn trên bề mặt kiểm tra Có nhiều dạng chất hiện khác nhau, chất hiện khô hoặc ướt, thông thường chúng ta dùng hiện ướt bằng cách xịt lên bề mặt kiểm tra

- Hiện các chỉ thị:

Hình 2.4: Chất thấm hiện lên bề mặt chất hiện

Sau khi ứng dụng chất hiện chúng ta phải chờ tối thiểu 10 phút để chất thấm màu vẽ lên các chỉ thị, nhưng nếu muốn nhận được các chỉ thị như các vết nứt khép kín trên bề mặt thì phải đợi lâu hơn

2.1.4 Thiết bị và vật tư thực hiện phương pháp kiểm tra thẩm thấu

Vật tư để thực hiện phương pháp thẩm thấu trong kiểm tra, vật liệu được chia như sau:

- Loại có thể rửa bằng nước

- Loại hậu nhũ tương hóa

- Loại rửa bằng dung môi

Thông thường khi đi làm ở công trường chúng ta sử dụng loại chất thẩm thấu rửa bằng dung môi Vật tư làm ở hiện trường gồm có 3 loại hóa chất

- Chất tẩy rửa dùng để chuẩn bị bề mặt sạch, sao cho loại bỏ các chất bẩn có thể che lắp hoặc tạo khuyết tật giả

- Chất thẩm thấu: Có hai loại chất thẩm thấu được sử dụng rộng rãi Đó là chất thẩm thấu huỳnh quang và chất thẩm thấu phi huỳnh quang Sự khác biệt giữa hai loại này là:

Hình 2.5: Hình ảnh khuyết tật khi dùng phương pháp huỳnh quang

+ Chất thẩm thấu huỳnh quang có chứa chất phát huỳnh quang và phát quag dưới ánh sáng đen

Hình 2.6: Bộ vật tư thẩm thấu phi huỳnh quang

+ Chất thẩm thấu phi huỳnh quang có chứa chất màu có độ tương phản cao với bề mặt kiểm tra dưới ánh sáng ban ngày Chất thấm màu này là chất có

độ thấm cao, có thể thấm sâu vào bên trong khuyết tật Chất thấm phi huỳnh quang thông dụng hơn vì độ tiện lợi của nó

- Chất hiện hình là chất được ứng dụng sau khi đã loại bỏ chất thấm dư với tác dụng thấm các chất thấm trong khuyết tật hiện lên bề mặt Ngoài ra cần phải

có ánh sáng thích hợp cho quá trình kiểm tra để có thể nhìn rõ khuyết tật

2.1.5 Thao tác kỹ thuật

2.1.5.1 Làm sạch bề mặt trước khi kiểm tra

Làm sạch bề mặt là bước đầu tiên trong quá trình kiểm tra thẩm thấu nó có vai trò quyết định độ nhạy của phương pháp Kết quả kiểm tra không đáng tin cậy nếu bề mặt còn nhiễm bẩn Dưới đây là một số chất bẩn thường gặp cần được loại bỏ

- Chất bảo vệ, chất nhờn và các dung dịch chứa các thành phần hữu cơ

- Than, sơn, bùn đất bám dính

- Gỉ, lớp oxit, các sản phẩm ăn mòn, xỉ hàn

- Các lớp bảo vệ hữu cơ, sơn vecni

- Nước

- Các chất cặn bẩn từ phép kiểm tra trước còn lại

Chất bản sẽ có tác dụng khác nhau khi ảnh hưởng tới quá trình thẩm thấu như:

- Cản trở sự hình thành lớp thẩm thấu liên tục, che khuất, ngăn cản khả năng thấm

- Thay đổi các đặc tính thấm của chất thấm

- Tạo chỉ thị giả, giảm độ tương phản

Từ những nguyên nhân trên nên việc làm sạch bề mặt là bắt buộc và tùy vào từng điều kiện cụ thể chúng ta có thể lựa chọn phương pháp và các chất tẩy rửa cụ thể như: tẩy hơi, tẩy bằng dung môi và nhất thiết phải làm sạch bề mặt trước khi ứng dụng chất thấm

2.1.5.2 Với chất thẩm thấu không huỳnh quang

- Rung lắc các bình xịt 15 giây trước khi xịt

- Khoảng cách xịt chất thẩm thấu, chất hiện tới bề mặt vật kiểm tra khoảng 20

cm

- Phải tuân thủ các khoảng thời gian dừng để đảm bảo dùng đủ chức năng của mỗi loại dung môi

Hình 2.7: Các bước thực hiện thẩm thấu bằng chất phi huỳnh quang

2.1.5.3 Với chất thẩm thấu huỳnh quang

- Mở nguồn sáng trước khi tiến hành khoảng 15 phút

- Kiểm tra ánh sáng đen

- Lắc đều chất thẩm thấu

- Khoảng cách xịt khoảng 20 cm

2.1.6.2 An toàn khi sử dụng với ánh sáng đen

Khi sử dụng với nguồn sáng đen phải tuân thủ theo hướng dẫn sử dụng

- Không được để ánh sáng chiếu vào mắt

- Khoảng cách từ đèn tới mẫu vật khoảng 400 mm

- Cường độ ánh sáng trên 1000μW/cm2

- Ánh sáng đen thuộc dải UV-A

- Phải thường xuyên kiểm tra các thông số an toàn, kính lọc cho nguồn sáng đen khi tiến hành công việc

2.2 Phương pháp kiểm tra không phá hủy bằng phương pháp kiểm tra từ tính (MT: Magnetic Particle Testing )

2.2.1 Giới thiệu và lịch sử phát triển kiểm tra từ tính

Phương pháp kiểm tra không phá hủy bằng phương pháp kiểm tra từ tính là một phương pháp hiệu nghiệm để kiểm tra các chi tiết, thành phẩm sắt từ, phát hiện sự không thuần nhất trên bề mặt hay gần bề mặt kim loại Phương pháp được sử dụng rộng rãi vì tính đơn giản và độ tin cậy cao Ở Việt Nam phương pháp này đã được ứng dụng từ lâu trong các cơ sở sản xuất và nghiên cứu hầu hết các ngành công nghiệp đặc biệt là đường sắt, cơ khí và đóng tàu Trong sản phẩm từ hóa, đường sức gặp khuyết tật sẽ lượn quanh khuyết tật tạo nên đường phân tán trên khuyết tật Bằng các hạt nhũ tương sắt từ ta có thể phát hiện đường phân tán đó Phần khuyết tật xuất hiện trường phân tán không đều, các hạt từ sẽ tập trung vào mật độ đường sức lớn nhất, đó chính là

khuyết tật Từ đó để nâng cao độ nhạy trong quá trình kiểm tra từ tính ta tối ưu hóa các hạt từ để tích tụ chúng nhiều nhất trên khuyết tật

Phương pháp kiểm tra từ tính được phát hiện vào những năm 1920 và được ứng dụng rộng rãi vào những năm thế chiến thứ II Trước tiên người ta chỉ chấp nhận phương pháp từ hóa bằng dòng một chiều, một vài năm sau đó thì phương pháp từ hóa bằng dòng xoay chiều được chấp nhận ứng dụng Những năm 1930, phương pháp kiểm tra từ tính chứng tỏ độ nhạy cao với các khuyết tật mở ra ở bề mặt Ngày nay, nó vẫn được ưa chuộng hơn phương pháp thẩm thấu khi kiểm tra bề mặt cho vật liệu sắt từ

2.2.2 Ưu nhược điểm của phương pháp kiểm tra từ tính

Ưu điểm:

- Là phương pháp kiểm tra tương đối đơn giản, nhanh, chi phí phù hợp

- Phương pháp chứng minh các bất thường rất nhỏ và mịn (Độ nhạy cao)

- Phương pháp có thể tìm được các bất thường nằm dưới bề mặt 3mm

- Là phương pháp rất hiệu quả để kiểm tra khuyết tật ở các mối hàn góc trong chế tạo thép

Nhược điểm:

- Quá trình kiểm tra phải sử dụng nhiều trang thiết bị

- Luôn cần thiết nguồn dòng điện

- Bề mặt chi tiết phải làm sạch không dầu, mỡ, gỉ, các lớp sơn dày và các lớp cắt cháy

- Không thể chứng minh các lỗi với chiều sâu hơn 3 mm trong thể tích của chi tiết

- Vật kiểm tra phải có tính chất từ tính

2.2.3 Cơ sở nguyên lý của phương pháp kiểm tra từ tính

2.2.3.1 Các tính chất vật lý

Tất cả các vật liệu đều bị ảnh hưởng của từ trường, tuy nhiên chúng ở mức độ khác nhau Sự chuyển động của các điện tử trong nguyên tử vật chất liên quan tới mức

độ từ hóa

Từ trường

Từ trường là môi trường vật chất đặc biệt sinh ra quanh các điện tích chuyển động hoặc do sự biến thiên của điện trường hoặc có nguồn gốc từ các mômem lưỡng cực từ như nam châm

Hiện tượng từ hóa

Từ hóa là sự thay đổi tính chất từ của vật chất theo từ trường ngoài Khi đặt từ trường ngoài, các mômen từ nguyên tử có xu hướng bị quay đi theo từ trường ngoài dẫn đến sự thay đổi về tính chất từ

Vật liệu nghịch từ: Là vật chất không có mômen từ nguyên tử, và khi ta tạo ra một từ trường phụ, các mômen từ phụ này tạo ra từ trường phụ ngược chiều với sự biến đổi của từ trường ngoài Vì thế chất nghịch từ có độ nhạy âm với hiện tượng từ hóa Vd: Cu, Ag, Pb

Vật liệu thuận từ: Là vật liệu có mômen từ nguyên tử nhỏ và cô lập, định hướng hỗn loạn do tác dụng nhiệt, dẫn đến độ từ hóa bằng không khi không có mặt

từ trường ngoài Và khi có mặt từ trường ngoài thì các mômen từ nguyên tử sẽ quay theo từ trường ngoài Vì thế chất thuận từ có độ nhạy dương với hiện tượng từ hóa Vd: Al, Na

Vật liệu sắt từ: Là vật liệu có từ tính rất mạnh, có độ từ thẩm rất lớn và độ từ hóa lớn hơn độ từ hóa của chất thuận từ Chất sắt từ có những mômen từ nguyên tử rất lớn

và có khả năng tương tác với nhau Tương tác này dẫn tới hình thành trong lòng vật liệu các vùng đômen từ mà trong các đômen từ sắp xếp hoàn toàn song song nhau tạo thành từ độ tự phát có nghĩa là tồn tại độ từ hóa ngay cả khi không có từ trường ngoài Nhưng nếu không có từ trường ngoài các đômen trong tồn khối sắp xếp hỗn độn bởi tác động nhiệt Vì thế chất sắt từ là vật liệu hút mạnh bởi từ trường ngoài

Vậy vật liệu sắt từ bị hút mạnh bởi từ trường Những vật liệu này có thể từ hóa được và chúng có thể kiểm tra được bằng phương pháp từ tính

Hình 2.8: Vật liệu sắt từ trước và sau khi từ hóa

Từ vĩnh cữu

Khi loại bỏ lực từ khỏi vật liệu sắt từ, các đômen sẽ giữ lại từ trường thể hiện qua

sự sắp xếp thẳng hàng của các đômen, mức độ đó phụ thuộc vào các hệ số sau:

Hình 2.9: Nam châm vĩnh cữu

Nếu chúng ta đặt nam châm ở dưới tờ giấy, rồi rắc các hạt từ lên trên ta sẽ thấy các đường sức từ tạo ra bởi lực từ trường giữa hai cực của nam châm Nó còn được gọi

là hiện tượng từ ký

Hình 2.10: Hiện tượng từ ký

Bốn nguyên tắc của đường sức từ:

- Nam tới Bắc ở trong vật liệu

- Không chạy lên nhau

- Đẩy nhẹ những đường bên cạnh

- Cường độ từ trường càng lớn thì số đường sức từ càng nhiều

Hiện tượng từ trường

Khi dòng điện chạy qua vật dẫn thì từ trường sẽ tạo ra xung quanh vật dẫn có hướng 900 với dòng điện Quy tắc bàn tay phải giải thích rõ hiện tượng này

Hình 2.11: Quy tắc bàn tay phải

Quy tắc bàn tay phải được phát biểu như sau: Nếu ta nắm tay lại, ngón tay cái hướng theo chiều dòng điện thì đường sức từ hướng theo các ngón tay

Theo quy tắc trên nếu thanh vật dẫn là vật liệu sắt từ thì đường sức từ được tạo ra

và được gọi là từ hóa vòng Từ hóa vòng không có cực

Ngược lại nếu vật dẫn dạng vòng thì đường sức từ tạo sẽ xuyên qua nó theo một hướng Ta gọi là từ hóa dọc (Hình 2.12), nó có một cực bắc và một cực nam Độ lớn của từ trường tỷ lệ với tích của dòng điện chạy qua nó với số vòng dây

Thông thường kiểm tra từ tính ta kiểm tra từ hóa vòng trước sau đó dùng từ hóa dọc

Vòng từ trễ

Từ trễ là hiện tượng bất thuận nghịch giữa quá trình từ hóa và đảo từ ở các vật liệu sắt từ do khả năng giữ lại từ tính của các vật liệu sắt từ Hiện tượng từ trễ là một đặc trưng quan trọng dễ thấy nhất ở các chất sắt từ

Hiện tượng từ trễ được biểu hiện thông qua vòng từ trễ được mô tả như sau: sau khi từ hóa một vật sắt từ đến từ một từ trường bất kỳ, nếu ta giảm dần từ trường và quay lại theo chiều ngược, thì nó không quay trở về đường cong từ hóa ban đầu nữa,

mà đi theo đường khác Và nếu ta đảo từ từ chiều này sang chiều kia, thì ta sẽ có một đường cong kín gọi là vòng từ trễ hay chu trình từ trễ Tính chất từ trễ là tính chất nội tại đặc trưng của vật liệu sắt từ và hiện tượng từ trễ biểu hiện khả năng từ tính của các chất sắt từ

Hình 2.13: Vòng từ trễ

Vòng từ trễ biểu diễn mối quan hệ giữa lực từ hóa (H) trên trục hoành và mật độ

từ thông (B) trên trục tung, như hình 2.13 Trong đó:

- Đường gạch đứt được xem như là đường cong ban đầu Từ điểm a hướng tới điểm b được coi là bắt đầu của đường cong từ trễ

- Điểm a là điểm bão hòa, tức là nếu ta tiếp tục tăng lực từ H thì mật độ thông lượng không thay đổi

- Bởi vì khi lực từ giảm thì thông lượng mật độ không trở về không mà theo đường a-b Tại b lực từ bằng 0 Nhưng thông lượng mật độ còn giữ lại là o-b

- Để giảm thông lượng mật độ tới 0 ta tăng lực từ theo chiều ngược lại và nó liên quan tới đường cong B-H theo b-c Lực từ để đưa thông lượng mật độ về không gọi là lực kháng từ

- Tiếp tục tăng lực từ thì mối quan hệ B-H đi theo hướng c-d Điểm d được gọi

là điểm bão hòa khi lực từ tăng theo hướng ngược lại, nó đối xứng với điểm

a Tại đó thông lượng mật độ không đổi khi ta tăng lực từ

- Khi mật độ thông lượng không tăng nữa ta giảm lực từ tới 0 thì thông lượng mật độ trở về điểm e theo d-e Điểm e chính là điểm đối xứng với điểm b Tiếp tục tăng lực từ thì ta được đường cong đi qua f và tới a f là điểm đối xứng với điểm c

Hiện tượng rò từ trường

Hình 2.14: Hiện tượng rò từ trường

Hiện tượng rò từ trường là hiện tượng không liên tục của vòng từ trường Bất cứ

sự thay đổi đột ngột nào của độ thấm từ trong vật mẫu vật sẽ làm thay đổi số đường

trường Tất cả các khuyết tật sẽ cho hiện tượng rò từ trường, nhưng không phải tất cả các hiện tượng rò từ trường đều tạo bởi khuyết tật

Có hay không hiện tượng rò từ trường để có thể phát hiện trực quan được sẽ phụ thuộc vào:

- Kích thước khuyết tật

- Độ sắc nét của khuyết tật

- Thể tích khuyết tật

- Hướng của khuyết tật

- Độ sâu của khuyết tật

- Độ thấm từ của vật liệu

Chỉ thị

Người ta chia làm 3 loại chỉ thị:

Chỉ thị liên quan: Là các bất liên tục hay các khiếm khuyết, một sự không hoàn hảo không cố ý Nó được biết đến như là các khuyết tật Không phải tất cả các khuyết tật là nứt Chúng được biết đến với:

có hướng 900 so với hướng từ trường Tuy vậy các khuyết tật có hướng từ 450 đến 900

so với hướng của từ trường đều có thể phát hiện

Từ trường vòng

Ngược lại với từ hóa dọc, thay vì từ trường chạy theo đường thẳng thì từ trường chạy theo đường vòng

Hình 2.15: Từ hóa vòng

2.2.3.2 Từ trường phân tán trên các khuyết tật, tính chất của các hạt nhũ tương

sắt từ trong trường phân tán

Hình 2.16: Trường phân tán trên khuyết tật

Lực tác dụng lên hạt

Gọi H là từ trường ngoài tác dụng lên hạt thì năng lượng U của hạt là:

dU = −HdM (2.2.1)

trong đó M : Mômen từ của hạt

F = −gradU (2.2.6)

F = χ0v0gradH (2.2.7) Tính theo phương x ta có:

- Trường phân tán

- Trường riêng của hạt khi bị từ hóa trong từ trường