BÁO CÁO THỰC tập tốt NGHIỆP

MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH ẢNH .2 LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP KIỂM TRA SIÊU ÂM 1.1 Nguyên lý của phương pháp siêu âm .5 1.2 Một số khái niệm bản CHƯƠNG 2: THIẾT BỊ KIỂM TRA SIÊU ÂM TRONG PHƯƠNG PHÁP XUNG PHẢN HỒI 2.1 Thiết bị kiểm tra siêu âm – phương pháp xung phản hồi .9 2.2 Thiết lập các thông số kiểm tra .11 CHƯƠNG QUY TRÌNH KIỂM TRA VÀ KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM 17 3.1 Quy trình kiểm tra siêu âm 17 3.2 Kết quả thực nghiệm 20 KẾT LUẬN 21 TÀI LIỆU THAM KHẢO .22 Lê Văn Đươc – 20130971 Page DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1 Nguyên lý của phương pháp xung phản xạ kiểm tra siêu âm Hình Sóng dọc Hình Sóng ngang .6 Hình Sóng bề mặt Hình Sự khúc xạ và sự chuyển đổi dạng sóng đối với sóng dọc tới Hình Máy siêu âm quatest của hãng Sonatest Hình 2 Đầu dò 60 độ, tần số 2MHz 10 Hình Cáp nối đồng trục kết hợp với máy siêu âm và đầu dò 10 Hình Mẫu V1 (rãnh cong) .11 Hình 5Minh họa tìm điểm của đầu dò 12 Hình Tìm điểm của đầu dò thực nghiệm .12 Hình Minh họa tìm góc thực của đầu dò 12 Hình Tìm góc thực của đầu dò 13 Hình Xung cao nhất đầu tiên chọn được 13 Hình 10 Chọn xung cao nhất thứ và lưu giá trị vào máy 14 Hình 11Mẫu chuẩn dùng để xây dựng đường DAC 14 Hình 12 Vị trí đặt đầu dò mẫu 15 Hình 13 Lấy điểm của xung cao nhất xung - điểm tại vị trí 16 Hình 14 Đường DAC đã dựng xong 16Y Hình Các vị trí đặt đầu dò quét mối hàn 18 Hình Quét vùng 19 Hình 3 Quét vùng 19 Hình Quét vùng 20 Hình Di Chuyển đầu dò qua các vùng quét .20 Lê Văn Đươc – 20130971 Page LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành khóa luận này, em xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy Lương Hữu Phước, cô Hồng đã tận tình hướng dẫn suốt quá trình viết Báo cáo tốt nghiệp Em chân thành cảm ơn quý thầy, cô khoa Kỹ thuật hạt nhân và vật lý môi trường, Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội, đã tận tình truyền đạt kiến thức những năm em học tập Với vốn kiến thức được tiếp thu quá trình học không là tảng cho quá trình nghiên cứu khóa luận mà còn là hành trang quí báu để em bước vào đời một cách vững và tự tin Em chân thành cảm ơn Ban giám đốc, tập thể Trung Tâm Không Phá Hủy NDE đã cho phép và tạo điều kiện thuận lợi để em thực tập Cuối cùng em kính chúc quý thầy, cô dồi dào sức khỏe và thành công sự nghiệp cao quý Đồng kính chúc các cô, chú, anh, chị trung tâm NDE dồi dào sức khỏe, đạt được nhiều thành công tốt đẹp công việc Vì kiến thức bản thân còn hạn chế, quá trình thực tập, hoàn thiện chuyên đề này em không tránh khỏi những sai sót, kính mong nhận được những ý kiến đóng góp từ thầy, cô từ trung tâm Lê Văn Đươc – 20130971 Page LỜI MỞ ĐẦU Cầu Hoàng Văn Thụ được xây dựng bắc qua sông Cấm (Hải Phòng), nối phường Minh Khai (quận Hồng Bàng) với xã Tân Dương (Huyện Thủy Nguyên) dài 1,5 km Đây là công trình giao thông cấp đặc biệt với tổng mức đầu tư khoảng 2.176 tỷ đồng từ nguồn ngân sách của thành phố và các nguồn khác Ban quản lý công trình xây dựng phát triển đô thị làm chủ đầu tư Cầu Hoàng Văn Thụ không có ý nghĩa đơn thuần giao thông mà còn có ý nghĩa lớn, mở rộng sự phát triển đô thị thành phố Đặc biệt, là công trình khởi đầu cho việc xây dựng để di chuyển Trung tâm hành chính – chính trị thành phố sang vị trí mới, có quy mô lớn hơn, hiện đại tạo tảng cho sự phát triển thành phố Hải Phòng tương lai Do đó vấn đề an toàn xây dựng cầu là rất cần thiết đặc biệt các dầm chủ của công trình các mối hàn liên kết cần phải được kiểm tra kĩ càng đạt tiêu chuẩn nhà đầu tư đưa Để có thể kiểm tra được số lượng dầm lớn mà không ảnh hưởng đến hoạt động và có độ tin cậy cao thì việc sử dụng phương pháp kiểm tra không phá hủy (NDT) là lựu chọn tối ưu Phương pháp kiểm tra bằng siêu âm là một các phương pháp hữu hiệu nhất có thể sử dụng kiểm tra các mối hàn của dầm chủ này, kiểm tra siêu âm cho phép kiểm tra một cách nhanh chóng hiện trường cho kết quả nhanh chóng có đó có thể sửa chữa và kiểm tra lại Với mục tiêu phục vụ tốt cho đề tài tốt nghiêp: Ứng dụng của phương pháp siêu âm kiểm tra dầm chủ hạng mục cầu Hoàng Văn Thụ, thời gian thực tập em đã tìm hiểu nguyên lí bản của phương pháp kiểm tra siêu âm (UT) tại Trung Tâm Đánh Giá Không Phá Hủy và được thực hành kiểm tra một số mối hàn của dầm chủ bằng kiểm tra siêu âm tại khu công nghiệp và đóng tàu Lisemco Km quốc lộ Hùng Vương, Hồng Bàng, Hải Phỏng Nội dung của báo cáo thực tập tốt nghiệp gồm có các phần sau: Chương 1: Tổng quan về phương pháp kiểm tra siêu âm Chương 2: Thực nghiệp kiểm tra mối hàn dầm cầu tại cảng Lilama (Hải Phòng) Chương 3: Kết quả và đánh giá Lê Văn Đươc – 20130971 Page CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP KIỂM TRA SIÊU ÂM 1.1 Nguyên lý của phương pháp siêu âm Phương pháp siêu âm sử dụng sóng âm là những dao động học có khả truyền qua các môi trường rắn, lỏng, khí Sóng này truyền môi trường cho trước với những vận tốc riêng, theo hướng có thể đoán trước tới mặt phân cách giữa các môi trường chúng phản xạ hay truyền qua theo những nguyên tắc đơn giản, dựa vào phân tích các sóng phản xạ ta có được các thông tin vật mẫu Trong kiểm tra mối hàn bằng phương pháp xung dội,sóng siêu âm được tạo từ đầu dò (đã được chuẩn hóa), sóng âm (thường sử dụng sóng ngang) truyền vào vật liệu, sóng phản xạ được thu lại hiển thị màn hình CRT dưới dạng xung, phân tích các xung này cho ta thông tin vật có khuyết tật (vị trí, độ sâu) nếu có, từ đó người kiểm tra đánh giá chất lượng đối tượng dựa vào các yêu cầu thiết kế hay tiêu chuẩn áp dụng Hình 1 Nguyên lý của phương pháp xung phản xạ kiểm tra siêu âm 1.2 Một số khái niệm bản 1.2.1 Các loại sóng âm - Sóng dọc hay còn gọi là sóng nén được đặc trưng sự dao động của các hạt cùng hướng với phương truyền sóng Trong kiểm tra siêu âm bằng phương pháp xung dội ta sử dụng sóng này Hình Sóng dọc Lê Văn Đươc – 20130971 Page - Sóng ngang được đặc trưng sự dao động của các hạt có hướng vuông góc với phương truyền sóng Hình Sóng ngang - Sóng bề mặt hay còn gọi là sóng Rayleigh: các hạt có quỹ đạo chuyển động hình êlíp và truyền qua bề mặt của vật liệu, chiều sâu khoảng một bước sóng Hình Sóng bề mặt - Sóng dạng tấm hay còn gọi là sóng Lamb là một dạng dao động phức tạp các tấm mỏng có chiều dày vật liệu nhỏ bước sóng và dạng sóng nàytruyền toàn bộ tiết diện của môi trường 1.2.1 Tần số Tần số là số dao động của nguyên tử giây, tần số của sóng là tần số dao động của các nguyên tử của môi trường mà đó sóng truyền qua thường kí hiệu là f, đơn vị Hz, tùy vào bề dày vật liệu mà ta lựa chọn dải tần số phù hợp Lê Văn Đươc – 20130971 Page 1.2.2 Vận tốc âm Vận tốc âm là vận tốc của sóng âm lan truyền môi trường, Nó phụ thuộc vào mật độ của môi trường và độ đàn hồi của môi trường, sóng âm không thể lan truyền chân không Kí hiệu v, đơn vị m/s 1.2.3 Chu kỳ Chu kỳ là thời gian để sóng âm được bước sóng Kí hiệu T, đơn vị s (giây) 1.2.4 Bước sóng Bước sóng là quãng đường sóng âm được chu kỳ môi trường mà nó truyền qua Kí hiệu λ, giữa chu kỳ và vận tốc có liên hệ λ = v/f (m) (2) Trong đó: λ : bước sóng (m) v : vận tốc âm (m/s) f : tần số Hz 1.2.5 Góc phản xạ khúc xạ Năng lượng âm tần số siêu âm có tính định hướng cao và chùm tia sử dụng để phát hiện khuyết tật được xác định rõ ràng Trong các trường hợp sóng âm phản xạ mặt phân cách, góc tới bằng góc phản xạ Chùm tia tới vuông góc với bề mặt phản xạ thẳng góc trở lại Còn chùm tia tới bề mặt dưới một góc thì phản xạ bằng góc đó Năng lượng âm truyền từ vật liệu này sang vật liệu khác đổi hướng theo định luật khúc xạ của Snell Tóm lại, tia truyền thẳng tiếp tục truyền thẳng, tới mặt phân cách dưới một góc thì lệch hướng theo công thức: (3) Trong đó: Lê Văn Đươc – 20130971 Page i: là góc tia sáng từ môi trường tới mặt phẳng phân cách và pháp tuyến của mặt phẳng phân cách hai môi trường r :là góc tia sáng từ mặt phân cách môi trường và pháp tuyến của mặt phẳng phân cách hai môi trường n1,n2 là chiết quangt môi trường 1,2 1.2.6 Chuyển đổi dạng sóng Khi góc tới xiên xảy hiện tượng chuyển đổi dạng sóng (tức là một sự thay đổi bản chất của dao động sóng) Hình 1.5 biểu diễn điều xảy cho sóng dọc tới xiên góc với ranh giới giữa hai môi trường Sóng dọc tới ấy được chia thành hai thành phần: Một phần là sóng dọc và một phần là sóng ngang Ký hiệu L1 và S1 là thành phần sóng dọc và sóng ngang môi trường và L2 và S2 là thành phần sóng dọc và sóng ngang môi trường 2, tất nhiên không có các thành phần ngang phản xạ và khúc xạ nếu môi trường môi trường không phải là môi trường rắn Hình Sự khúc xạ và sự chuyển đổi dạng sóng đối với sóng dọc tới : Góc tới của sóng dọc : Góc phản xạ của sóng ngang : Góc khúc xạ của sóng ngang : Góc khúc xạ của sóng dọc Lê Văn Đươc – 20130971 Page CHƯƠNG 2: THIẾT BỊ KIỂM TRA SIÊU ÂM TRONG PHƯƠNG PHÁP XUNG PHẢN HỒI 2.1 Thiết bị kiểm tra siêu âm – phương pháp xung phản hồi 2.1.1 Máy siêu âm Làm nhiệm vụ: + Cung cấp lượng (xung điện) cho đầu dò + Xử lý các tín hiệu từ đầu dò + Hiển thị thị và thông tin sự tồn tại, vị trí, kích thước và loại bất liên tục phát hiện được + Hỗ trợ các tiện ích nâng cao khác: tính toán, hiểu chỉnh tự động, lưu trữ/truy xuất dữ liệu, hồ sơ, đồ họa, đối chứng… Hình Máy siêu âm quatest của hãng Sonatest 2.1.2 Đầu - Đầu dò siêu âm là thiết bị dùng để thu, phát tín hiệu sóng âm Trong đợt thực tập này sử dụng đầu dò tiếp xúc, kép (thu/phát), tia xiên với góc 60 độ, tần số 2Mhz Lê Văn Đươc – 20130971 Page Hình 2 Đầu dò 60 độ, tần số 2MHz 2.1.3 Cáp nối - Làm nhiệm vụ +Truyền dẫn lượng từ máy siêu âm đến đầu dò +Truyền dẫn tín hiệu từ đầu dò máy siêu âm - Cáp được dùng là cáp đồng trục với đầu nối loại Lemo Hình Cáp nối đồng trục kết hợp với máy siêu âm và đầu dò 2.1.4 Chất tiếp âm Do sự tiếp xúc giữa phần chất rắn (đầu dò và vật liệu kiểm tra) tồn tại một khoảng không khí mà sóng âm truyền từ đầu dò truyền qua được lớp không khí giữa để đến được vật liệu kiểm tra là rất nhỏ đó người ta thêm một lớp chất lỏng giữa phần này nhằm giúp sóng âm truyền qua nhiều hơn, chất tiếp âm thường được dùng là Lycerin (khả truyền âm là 12%) Lê Văn Đươc – 20130971 Page 2.2 Thiết lập các thông số kiểm tra 2.2.1 Lựa chọn đầu chuẩn đầu 2.2.1.1 Lựa chọn đầu Theo tiêu chuẩn ASME với chiều dày mối hàn lớn 20 mm ta có thể sử dụng đầu dò 45◦, 60◦, 70◦ 2.2.1.2 Chuẩn đầu - Sử dụng mẫu V1 (rãnh cong) Hình Mẫu V1 (rãnh cong) Đầu tiên ta cài đặt chung cho máy: + Đưa điểm trễ chọn + Chọn vận tốc của sóng dọc thép: 3230 m/s + Chọn dải đo phù hợp: Range chọn 250 + Chọn khoảng tần số phù hợp với tần số phát của đầu dò + Chọn loại đầu dò là Single – biến tử phát/thu đầu dò + Chọn góc ban đầu theo giá trị danh định ghi đầu dò là 60◦ + Chọn điểm phát tia đầu dò là mm a) Tìm điểm của đầu Di chuyển đầu dò xung quang điểm mẫu V1, chọn xung (thu nhận từ cung bán kính 100mm) cao nhất, từ vạch O mm mẫu chuẩn dóng lên tìm điểm phát đầu dò ta xác định được điểm phát cách đầu của đầu dò 12 mm, lưu vào máy Lê Văn Đươc – 20130971 Page Hình 5Minh họa tìm điểm của đầu dò Hình Tìm điểm của đầu dò thực nghiệm b) Tìm góc thực - Di chuyển đầu dò xung quanh góc 60 ◦ mẫu chuẩn, chọn xung (xung phản hòi từ cung tròn tấm nêm thủy tinh đường kính 1.5 mm) cao nhất dóng xuống (từ điểm phát tìm được phần a là 12mm đầu dò) tìm góc của đầu dò cho góc thực tìm được sai khác nhiều nhất là 2◦, ta tìm được góc thực là 61◦ vào máy giá trị tìm được vào máy Hình Minh họa tìm góc thực của đầu dò Lê Văn Đươc – 20130971 Page Hình Tìm góc thực của đầu dò c) Tìm khoảng chia của hình - Đặt đầu dò tại vị trí mm phần a + Chọn xung cao nhất (trùng với bước – xung cao nhất tại vị trí 12 mm đầu dò) lưu vào máy (vào accept Dist chọn ok) Hình Xung cao nhất đầu tiên chọn được + Chọn xung (tăng dB thấy xung thứ 2), di chuyển cổng gate đến xung sau đó lưu lại (accept Dist chọn ok), sau đó chọn ok để lưu cả quá trình Lê Văn Đươc – 20130971 Page Hình 10 Chọn xung cao nhất thứ và lưu giá trị vào máy - Sau quá trình chuẩn ta lưu file vào máy để sử dụng công trường không phải chuẩn lại mất thời gian 2.2.2 Chuẩn DAC: Hiệu chỉnh biên độ - khoảng cách - Mẫu chuẩn sử dụng lỗ 1, bề dày mẫu T = 19 mm Hình 11Mẫu chuẩn dùng để xây dựng đường DAC - Xây dựng đường DAC Lê Văn Đươc – 20130971 Page + Tính toán khoảng cách vị trí đo lỗ (tối thiểu vị trí – điểm) Hình 12 Vị trí đặt đầu dò mẫu S: Khoảng cách đường truyền âm từ đầu dò đến lỗ Vị trí 1: S1 = = P1 = = 19,59 mm = = 17,1 mm Vị Trí 2: S2 = = P2 = = 58,78 mm = 9.5 = 51,41 mm Vị Trí 3: S3 = == P3 = = 97,97 mm = 85,69 mm + Di chuyển đầu dò xung quanh vị trí đã tính toán tìm vị trí có xung cao nhất, lấy điểm cao nhất của xung đó Lê Văn Đươc – 20130971 Page Hình 13 Lấy điểm của xung cao nhất xung - điểm tại vị trí + Sau đã lấy được điểm máy vẽ cho ta đường DAC Hình 14 Đường DAC đã dựng xong Lê Văn Đươc – 20130971 Page CHƯƠNG QUY TRÌNH KIỂM TRA VÀ KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM 3.1 Quy trình kiểm tra siêu âm - Xác định đối tượng – chủ đầu tư cung cấp + Vật liệu cần kiểm tra: Thép + Kiểu ghép nối – mối ghép đối đầu + Kiểu vát mép – Mối hàn chữ V đôi + Quy trình hàn: Hàn dây thuốc - Xác định chiều dày tôn bản bằng thước: Đo được là 25 mm với độ dày vậy có thể sử dụng đầu dò 60◦ - Tính toán độ rộng quét tôn bản: 1,25 skip với 1skip = 2T, T bề dày của tôn Hình Các vị trí đặt đầu dò quét mối hàn Vùng 1: X1= T/2 = 22,55 mm ( tính từ tâm mối hàn) Sau dọn vệ sinh mối hàn và bôi lớp tiếp âm, ta di chuyển đầu dò dọc theo thân của phạm vi vùng đồng thời quan sát màn hình xem có hiên thị xung bất thường không, nếu có ta di chuyển qua lại vị trí đó xem phải là khuyết tật không có bắt không Lê Văn Đươc – 20130971 Page Hình Quét vùng Vùng 2: X2= T = 45,1 mm (tính từ mép mối hàn) Thực hiện quét tương tự vùng Hình 3 Quét vùng Lê Văn Đươc – 20130971 Page Vùng 3: X3=2T = 90 mm (tính từ mép mối hàn) Thực hiện quét tương tự vùng Hình Quét vùng - Sau quét vùng, ta dò theo hình zic zac Hình Di Chuyển đầu dò qua các vùng quét Lê Văn Đươc – 20130971 Page 3.2 Kết quả thực nghiệm - Tiêu chuẩn đánh giá giải đoán khuyết tật: Theo tiêu chuẩn ASME VIII, Appendix 12 Khi dò quét, những thị (chỉ thị đúng) có biên độ vượt quá 20% DAC được quan tâm + Nếu là loại nứt, không thấu, không ngấu thì không chấp nhận bất kể chiều dài là Nếu không phải loại trên, tiếp tục khảo sát, thu nhận biên độ phản hồi lớn nhất + Nếu biên độ vượt quá 100% DAC, chiều dài vượt quá chiều dài giới hạn thì không chấp nhân Với chiều dài giới hạn cho sau: Chiều dài giới hạn: • Lgh = 6mm với t ≤ 19mm • Lgh = t/3 với 19mm57mm Trong đó: t là chiều dày mối hàn không tính gia cường được phép, nếu mối hàn nối hai phần khác chiều dày, t là chiều dày phần mỏng - Từ hình ảnh dò quét ta thấy xung xuất hiện màn hình rất bé gần không có (nhỏ nhiều 20% DAC) cả hai bên mối hàn ta có thể kết luận mối hàn không có khuyết tật Lê Văn Đươc – 20130971 Page KẾT LUẬN Sau một thời gian làm và hoàn thiện báo cáo “Ứng dụng của phương pháp siêu âm kiểm tra dầm chủ hạng mục cầu Hoàng Văn Thụ” báo cáo đã hoàn thiện nhiệm vụ sau: - Tìm hiểu nguyên lý siêu âm - Sử dụng một số các thiết bị sử dụng siêu âm thông thường - Kiểm tra mối hàn đối đầu hiện trường Tuy đã rất cố gắng hạn chế chuyên môn thời gian tiếp xúc hiện trường bài viết chưa sâu sắc quá trình đo và giải đoán khuyết tật, là định hướng tiếp theo của em cho đồ án tốt nghiệp tới Xin chân thành cảm ơn các thầy cô viện Kĩ Thuật Hạt Nhân và Vật Lí Môi Trường, Trung Tâm Đánh Giá Không Phá Hủy (NDE) đã ủng hộ giúp em quá trình thực tập Em cố gắng hoàn thành nhiệm vụ được giao và để có kết quả tốt nhất cho đồ án tốt nghiệp Lê Văn Đươc – 20130971 Page TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Tài liệu đào tạo kiểm tra siêu âm bậc 1, [2] ASME Boiler and Pressure Vessel Code, 2017 [3] Hướng dẫn kiểm tra siêu âm mối hàn, Trung Tâm Đánh Giá Không Phá Hủy Lê Văn Đươc – 20130971 Page ... Bàng, Hải Phỏng Nội dung của báo cáo thực tập tốt nghiệp gồm có các phần sau: Chương 1: Tổng quan về phương pháp kiểm tra siêu âm Chương 2: Thực nghiệp kiểm tra mối hàn dầm... đốc, tập thể Trung Tâm Không Phá Hủy NDE đã cho phép và tạo điều kiện thuận lợi để em thực tập Cuối cùng em kính chúc quý thầy, cô dồi dào sức khỏe và thành công sự nghiệp. .. lại Với mục tiêu phục vụ tốt cho đề tài tốt nghiêp: Ứng dụng của phương pháp siêu âm kiểm tra dầm chủ hạng mục cầu Hoàng Văn Thụ, thời gian thực tập em đã tìm hiểu nguyên