Nghiên cứu phương pháp kiểm tra bằng chất lỏng thẩm thấu, áp dụng cho mối hàn hợp kim thấp độ bền cao, xây dựng bài thí nghiệm kiểm tra vết nứt mối hàn bằng phương pháp thẩm thấu chất lỏng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CƠNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP TRƯỜNG NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP KIỂM TRA BẰNG CHẤT LỎNG THẨM THẤU, ÁP DỤNG CHO MỐI HÀN HỢP KIM THẤP ÐỘ BỀN CAO, XÂY DỰNG BÀI THÍ NGHIỆM KIỂM TRA VẾT NỨT MỐI HÀN BẰNG PHƯƠNG PHÁP THẨM THẤU CHẤT LỎNG S K C 0 9 MÃ SỐ: T2013-91 S KC 0 4 Tp Hồ Chí Minh, 2013 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KH&CN CẤP TRƢỜNG NGHIÊN CỨU PHƢƠNG PHÁP KIỂM TRA BẰNG CHẤT LỎNG THẨM THẤU, ÁP DỤNG CHO MỐI HÀN HỢP KIM THẤP ĐỘ BỀN CAO, XÂY DỰNG BÀI THÍ NGHIỆM KIỂM TRA VẾT NỨT MỐI HÀN BẰNG PHƢƠNG PHÁP THẨM THẤU CHẤT LỎNG Mã số: T2013-91 Chủ nhiệm đề tài: GVTH NGUYỄN HƢỚNG DƢƠNG TP HCM, Tháng 12 năm 2013 TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐƠN VỊ CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KH&CN CẤP TRƢỜNG NGHIÊN CỨU PHƢƠNG PHÁP KIỂM TRA BẰNG CHẤT LỎNG THẨM THẤU, ÁP DỤNG CHO MỐI HÀN HỢP KIM THẤP ĐỘ BỀN CAO, XÂY DỰNG BÀI THÍ NGHIỆM KIỂM TRA VẾT NỨT MỐI HÀN BẰNG PHƢƠNG PHÁP THẨM THẤU CHẤT LỎNG Mã số: T2013-91 Chủ nhiệm đề tài: GVTH NGUYỄN HƢỚNG DƢƠNG Thành viên đề tài: TP HCM, Tháng 12 năm 2013 THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Thông tin chung: - Tên đề tài: Nghiên cứu phƣơng pháp kiểm tra chất lỏng thẩm thấu, áp dụng cho mối hàn hợp kim thấp độ bền cao, xây dựng thí nghiệm kiểm tra vết nứt mối hàn phƣơng pháp thẩm thấu chất lỏng - Mã số: T2013 - 91 - Chủ nhiệm: GVTH KS NGUYỄN HƢỚNG DƢƠNG - Cơ quan chủ trì: Đại học Sƣ phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh - Thời gian thực hiện: 01/2013 – 12/2013 Mục tiêu: - Nghiên cứu phƣơng pháp kiểm tra chất lỏng thẩm thấu cho mối hàn thép hợp kim thấp độ bền cao - Xây dựng thí nghiệm kiểm tra vết nứt mối hàn phƣơng pháp thẩm thấu chất lỏng Tính sáng tạo: - Áp dụng phƣơng pháp kiểm tra thẩm thấu chất lỏng để kiểm tra mối hàn thép hợp kim thấp độ bền cao Kết nghiên cứu: Xây dựng đựơc thí nghiệm kiểm tra mối hàn chất lỏng thẩm thấu Sản phẩm: - Bản thuyết minh - Qui trình thí nghiệm kiểm tra mối hàn chất lỏng thẩm thấu Hiệu quả, phƣơng thức chuyển giao kết nghiên cứu khả áp dụng: - Tận dụng trang thiết bị có với cụm thiết bị đƣợc xây dựng phục vụ sản xuất thực tế - Chuyển giao mơn Cơng Nghệ Kim Loại khoa Cơ khí máy Trƣởng Đơn vị Chủ nhiệm đề tài (ký, họ tên, đóng dấu) (ký, họ tên) MỤC LỤC Trang MỤC LỤC MỞ ĐẦU Tổng quan tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vục đề tài nƣớc Tính cấp thiết : Mục tiêu: 4 Cách tiếp cận: Phƣơng pháp nghiên cứu Đối tƣợng nghiên cứu: Phạm vi nghiên cứu: Nội dung nghiên cứu : CHƢƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1.1 Tổng quan thép hợp kim thấp độ bền cao 1.2 Phƣơng pháp kiểm tra chất lỏng thẩm thấu CHƢƠNG 24 XÂY DỰNG BÀI THÍ NGHIỆM KIỂM TRA VẾT NỨT MỐI HÀN THÉP HỢP KIM THẤP ĐỘ BỀN CAO BẰNG PHƢƠNG PHÁP THẨM THẤU CHẤT LỎNG 24 2.1 Mục đích yêu cầu 24 2.2 Cơ sở lý thuyết 24 2.3 Trình tự thí nghiệm 26 2.4 Ghi nhận thị đánh giá kết 28 KẾT LUẬN - ĐỀ NGHỊ 29 MỞ ĐẦU Tổng quan tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vục đề tài nƣớc Phá hủy kết cấu hàn đƣợc quan tâm từ lâu Đánh giá độ bền độ ổn định kết cấu hàn định kỳ sau thời gian sử dụng yêu cầu quan trọng, nhằm phát huy tối đa hiệu sử dụng kết cấu hàn Thực tế Việt Nam, Công ty Chế tạo thiết bị dầu khí; Cơng ty Doosan – KCN Dung Quất; Tổng Công ty Rƣợu, bia nƣớc giải khát Sài Gịn; Nhà máy nhiệt điện tuabin khí,… q trình phá hủy chi tiết, cụm chi tiết có mối ghép hàn điều đáng lo ngại Tính cấp thiết : Xây dựng thí nghiệm phục vụ cho công tác đào tạo Bộ môn Công nghệ Kim loại, Khoa Cơ Khí Máy, Trƣờng Đại học Sƣ Phạm Kỹ Thuật TPHCM tƣơng lai gần Mục tiêu: - Nghiên cứu phƣơng pháp kiểm tra chất lỏng thẩm thấu, áp dụng cho mối hàn thép hợp kim thấp độ bền cao - Xây dựng thí nghiệm kiểm tra vết nứt mối hàn phƣơng pháp thẩm thấu chất lỏng Cách tiếp cận: - Tìm hiểu nhu cầu thực tế tính khả thi đề tài Phƣơng pháp nghiên cứu - Khảo sát thực tế - Nghiên cứu tài liệu - Thực nghiệm Đối tƣợng nghiên cứu: - Mối hàn thép hợp kim thấp độ bền cao - Phƣơng pháp kiểm tra chất lỏng thẩm thấu Phạm vi nghiên cứu: - Nghiên cứu phƣơng pháp kiểm tra chất lỏng thẩm thấu, áp dụng cho mối hàn thép hợp kim thấp độ bền cao - Xây dựng thí nghiệm kiểm tra vết nứt mối hàn phƣơng pháp thẩm thấu chất lỏng Nội dung nghiên cứu : - Nghiên cứu phƣơng pháp kiểm tra chất lỏng thẩm thấu, áp dụng cho mối hàn thép hợp kim thấp độ bền cao - Xây dựng thí nghiệm kiểm tra vết nứt mối hàn phƣơng pháp thẩm thấu chất lỏng CHƢƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1.1 Tổng quan thép hợp kim thấp độ bền cao 1.1.1 Khái niệm chung Thép hợp kim thấp có độ bền cao (Thép HSLA: High Strength Low Alloy Steel) nhóm thép hợp kim có hàm lƣợng cacbon thấp hàm lƣợng nhỏ nguyên tố hợp kim chẳng hạn nhƣ: Mangan, Silic, nhôm, vanadi, titan, molipden, đồng, … Do đặt điểm nhƣ nên chúng có đặc tính chất nhƣ: độ bền độ dai va đập cao, có tính hàn tốt Độ bền cao đƣợc sinh chúng đƣợc thêm vào lƣợng nhỏ nguyên tố hợp kim có hàm lƣợng nhỏ 0.1% Giới hạn chảy chúng lớn Nhờ nhóm thép có thông số yêu cầu độ dẻo, độ dai, tính hàn tính chống ăn mịn tốt Hàm lƣợng thành phần nguyên tố hợp kim đƣợc điều chình tùy vào yêu cầu làm việc loại thép Thép HSLA đƣợc chia thành sáu loại sau: - Thép hợp kim thấp Ferite – Pearlite: có chứa bổ sung nhỏ (bé 0,1%) cacbite mạnh hay carbonitride hình thành nhƣ Nb, V, Ti, để tăng cƣờng độ bền, làm mịn hạt - Thép cán Pearlite: bao gồm thép C - Mn nhƣng bổ sung lƣợng nhỏ nguyên tố hợp kim khác để tăng cƣờng độ bền, dẻo dai tính hàn - Thép Ferrite hình kim: (cacbon thấp bainite) cacbon thấp (ít 0,05% C) độ bền cao, (690 MPa) khả hàn tính dẻo dai tốt - Thép song pha:trong có cấu trúc tinh thể mactenxit phân tán ma trận Ferite tạo hợp chất có độ dẻo độ bền kéo cao - Thép tạo hình: bổ sung thêm nguyên tố hợp kim Ca, Zr, Ti để cải thiện tính dẻo dai thép 1.1.2 Thành phần hóa học Cơ tính theo tiên chuẩn số Quốc gia  Tiêu chuẩn Viê ̣t Nam TCVN 1659 – 75 quy đinh ̣ phƣơng pháp biể u thi ̣mác thép Ký hiệu má c thép HSLA gồ m hai phầ n : chƣ̃ số đƣ́ng đầ u biể u thi ̣hàm lƣơ ̣ng cacbon trung bin ̀ h theo phầ n va ̣n và ký hiê ̣u chỉ nguyên tố hơ ̣p kim đƣ́ng sau thƣờng là Mn , Cr, Si, Ni,… Nế u hàm lƣợng hợp kim khoảng 1% sau nguyên tố hợp kim khô ng có chƣ̃ số , nế u vƣơ ̣t 1.5% thêm số Ví dụ: thép 12MnSi – thép chứa cacbon trung bình 0.12%, hàm lƣợng Mn khoảng 1% hàm lƣợng Si khoảng 1%  Tiêu chuẩn Nga (Liên Xô cũ) Tiêu chuẩ n Viê ̣t Nam biể u thi ̣mác thép gầ n giố ng tiêu chuẩ n của Nga (tiêu chuẩ n ΓΟCT) Sau là bảng biể u thi ̣tên nguyên tố hơ ̣p kim tƣơng đƣơng giƣ̃a tiêu chuẩ n TCVN và tiêu chuẩ n ΓΟCT (Trang 130 Sổ tay mác thép giới) Bảng 1.1: Ký hiệu nguyên tố hợp kim tương đương giữa t iêu chuẩn TCVN và tiêu chuẩn ΓΟCT Ký hiệu theo tiêu chuẩ n ΓΟCT A Б B Γ Д К M H П P C T Y Ф X Ц Ю Tên nguyên tố hơ ̣p kim Nitơ Niôbi Vônfram Mangan Đồng Côban Môlipđen Niken Phố t Bo Silic Titan Cacbon Vanadi Crôm Kẽm Nhôm Ký hiệu theo tiêu chuẩ n TCVN N Nb W Mn Cu Co Mo Ni P B Si Ti C V Cr Zn Al Bảng 1.2: Thành phần hóa học sớ mác thép theo tiêu chuẩn TCVN3104-79 Bảng 1.3 Một số mác thép hợp kim thấp có độ bền cao theo tiêu chuẩn Nga Hàm lƣợng (%) Mác thép C Si Mn Crmax Nimax Cumax Pmax Smax Ng Thép kết cấu hợp kim Mn 0,12÷0,18 0,17÷0,37 0,7÷1,0 0,3 0,3 0,3 0,035 0,04 Mn2 ≤ 0,12 0,17÷0,37 1,4÷1,5 0,3 0,3 0,3 0,035 0,04 Mn2 0,14÷0,2 0,25÷0,55 1,2÷1,6 0,3 0,3 0,3 0,035 0,04 MnSi 0,09÷0,15 0,50÷0,80 0,5÷1,2 0,3 0,3 0,3 0,035 0,04 Mn2Si ≤0,12 0,50÷0,80 1,3÷1,7 0,3 0,3 0,3 0,035 0,04 MnV 0,12÷0,18 0,17÷0,37 0,9÷1,2 0,3 0,3 0,3 0,035 0,04 CrMnSi 0,11÷0,16 0,40÷0,70 0,9÷1,2 0,5÷0,8 0,3 0,3 0,035 0,04 CrSiNiC 0,12÷0,18 0,40÷0,70 0,4÷0,7 0,6÷0,9 0,3÷0,6 0,2÷0,4 0,035 0,04 0, Thép làm cốt bêtơng MnSi 0,30÷0,37 0,6÷0,9 0,8÷1,2 0,3 0,3 0,3 0,04 0,045 CrMn2Z 0,19÷0,26 0,4÷0,7 1,5÷1,7 0,9÷1,2 0,3 0,3 0,04 0,045 Mác Thép 09Γ2 ≤0.1 09Γ2 Д 14Γ2 12ΓC ≤0.1 0.12 ÷ 0.18 16ΓC 17ΓC 0.09 ÷ 0.15 Si Mn P≤ S≤ 0.1 7÷ 0.3 1.4 ÷ 1.8 0.03 0.04 0.1 7÷ 0.3 0.5 ÷ 0.8 Cr≤ Ni≤ Cu 0.3 0.3 0.3 Thành phần khác Ni≤0.008 As≤0.08 Ni≤0.008 1.4 ÷ 1.8 0.03 0.04 0.3 0.3 0.3 1.2 ÷ 1.6 0.03 0.04 0.3 0.3 0.3 As≤0.08 Ni≤0.008 As≤0.08 Ni≤0.008 As≤0.08 0.8 ÷ 1.2 0.03 0.04 0.3 0.3 0.3 Ni≤0.008 As≤0.08 Ni≤0.008 Zr: 0,0 Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường T2012 – 113 Lựa chọn quy trình thực kiểm tra thấm tốt số quy trình trình bày phụ thuộc vào : Yêu cầu độ nhạy Số lượng vật cần kiểm tra Điều kiện bề mặt vật kiểm tra Hình dạng vật kiểm tra Các điều kiện trường nơi kiểm tra như: nước, điện, máy sấy Phương pháp kiểm tra thấm thích hợp với kim loại nhôm, magiê, đồng, sắt đúc, thép không rỉ, titan hầu hết lọai hợp kim khác Cũng sử dụng phương pháp để kiểm tra số lọai vật liệu khác : gốm sứ, nhựa, cao su đúc, sản phẩm tạo từ bột kim lọai thủy tinh Phương pháp bị giới hạn kiểm tra bất liên tục vật liệu độ mở bề mặt bề mặt nhiều rỗ, xốp 1.2.7 Chuẩn bị bề mặt thấm: – Làm thuốc tẩy rửa – Tẩy nhờn bốc – Làm cách cho bốc bay nước – Làm siêu âm – Tẩy bỏ rỉ sét vảy cá bề mặt – Tẩy bỏ sơn – Rửa axit (etching) Trang 17 Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường T2012 – 113 1.2.8 Áp thuốc thấm: Nói chung chất lỏng có khả thấm, chất thấm kiểm tra cần phải có: Khả giữ vật liệu nhuộm màu dạng huyền phù Khả lan truyền màu nhuộm đồng bề mặt Khả mang màu nhuộm vào bất liên tục mở bề mặt Khả mang màu nhuộm ngược lên bề mặt Khả dễ dàng lau chùi (remove) Các chất thấm (cho loại: nhìn thấy huỳnh quang) thường áp vào vật kiểm cách sau : phun xịt (spraying) : thường sử dụng bơm tuần hoàn áp lực nhỏ bình xịt áp lực Quét (brushing) : thường dùng nùi dẻ, vải bông, bàn chải Nhúng (immersion): vật kiểm nhúng vào thùng (bồn) chứa chất thấm Rót đổ (pouring): cách đơn giản, đổ chất thấm lên toàn bề mặt 1.2.9 Thời gian đợi thấm: Là khoảng thời gian cho phép chất thấm trì vật kiểm Những bất liên tục vết nứt nhỏ, khít (tight crackline discontinuities) cần thời gian thấm 30 phút thu thị phù hợp nhiên với bất liên tục lớn (gross discontinuities) cần thời gian thấm từ đến phút Trang 18 Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường T2012 – 113 1.2.10 Tẩy rửa chất thấm dƣ Rửa nước: chất thấm dư rửa khỏi bề mặt nước xịt trực tiếp áp lực nước không vượt 40psi nhiệt độ nước không vượt dải 10-38oC (50-100oF) Thời gian rửa không nên vượt 120s ngoại trừ định riêng Chất thấm nhũ tương (post emulsification penetrant (p e penetrant)): Loại phải xử lý hóa học trước cách nhúng vật kiểm vào hóa chất nhũ tương hóa trước rửa nước chất nhũ tương phân hủy chất thấm làm cho hòa tan nước Chất nhũ tương áp cách nhúng Trang 19 Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường T2012 – 113 phun xịt, không quét sợi lông chổi quét bít bất liên tục bề mặt Nếu thời gian nhũ tương hóa ngắn tẩy bỏ hết tất chất thấm dư chúng che phủ bất liên tục Nếu thời gian nhũ tương hóa lâu chất thấm bất liên tục bị phân hủy rửa, nước làm trôi mức chất thấm bất liên tục Thời gian nhũ tương hóa thường không nên phút trừ yêu cầu đặc biệt Với chất thấm nhũ tương, nước rửa yêu cầu nghiêm ngặt Rửa dung môi : chất thấm dư lau loại giẻ hấp thụ tốt, lau nhiều lần hầu hết chất thấm bị chùi sau dùng giẻ tẩm dung môi lau chùi lại cho thật sạch, trình cần cẩn thận để tránh việc tẩy chất thấm khuyết tật Tuyệt đối không đổ tràn phun trực tiếp dung môi lên bề mặt kiểm tra sau thấm Làm khô bề mặt sau tẩy chất thấm dư Đối với quy trình dùng chất thấm rửa nước nhũ tương hóa, bề mặt kiểm tra phải làm khô cách lau khô dùng luồng khí nóng, nhiệt độ làm khô không vượt 52oc(125of) Đối với quy trình dùng chất thấm rửa dung môi, bề mặt kiểm tra để khô cách bốc tự nhiên, làm khô cách lau chùi dùng luồng khí nóng 1.2.11 Áp chất Chất hình nên dùng nhanh tốt sau làm chất thấm dư Thời gian không nên lau so với thời gian thiết lập quy trình Lớp chât phủ mỏng không hút chất thấm từ khuyết tật để hình thành thị ngược lại dày che thị thấm nhỏ Có số thị nhìn thấy trước áp chất hiện, bước đảm bảo tất bất liên tục nhìn thấy mắt thường Quá trình thực bột hấp thụ cao áp đặt lên vật kiểm sau tẩy rửa chất thấm dư Chất thấm thực bị kéo khỏi bất liên tục tác động mạnh hiệu ứng mao dẫn chất Hiện có lọai chất thường dùng chất hện ướt ướt khô sử dụng bột màu trắng, khác chủ yếu phương pháp áp dụng Chất ướt: chất không thuộc nước giữ thể huyền phù dung dịch thường nạp vào bình xịt áp lực Một dạng khác chất ướt bột màu trắng thể huyền phù nước Dạng chất thường sử dụng với chất thấm rửa nước nhũ tương áp cách ngâm phun xịt sau áp, thời gian ngắn nước bay để lại lớp mỏng bột trắng sử dụng máy sấy khô nhiệt độ không vượt 225 f (nhiệt độ cao làm bốc bay chất thấm thoát khỏi bất liên tục) Trang 20 Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường T2012 – 113 Chất khô: dạng bột mịn màu trắng không dạng chất lỏng Chất khô áp trực tiếp lên vật kiểm tra dạng bột cách phun lên vật kiểm tra với áp lực nhỏ hoặc nhúng vật kiểm tra vào thùng chứa chất khô Bề mặt khô vật kiểm trước áp chất khô cần thiết bề mặt ướt tạo lớp bột phủ không Thuốc khô thường sử dụng với chất thấm huỳnh quang 1.2.12 Lƣu giữ ghi nhận thị Các ảnh chụp (photographs) : film màu hay đen trắng tự cách sử dụng thực tế thuận tiện Các chất tạo lớp plastic sáp ong mỏng (special wax and plastic film developer): để dính lưu giữ thị thấm lâu dài Lớp keo mỏng phun phủ lên thị sau khô bóc ta có hình ảnh thị lưu giữ lâu dài Một chất định hình đặc biệt phun lên thị, sau khô dùng băng keo bóc lấy 1.2.13 Kiểm tra phát Lưu ý cần nguồn ánh sáng thích hợp quan sát kiểm tra vật cần kiểm Nếu chất thấm huỳnh quang sử dụng yêu cầu cần phải có phòng buồng che ánh sáng (tối lờ mờ) đèn cực tím có cường độ sáng thích hợp Độ sáng cho phép tối đa footcandles (20 lx) (3 footcandles (32 lx)) Đo cường độ sáng đèn cực tím : cường độ sáng tối thiểu 1000µw/cm2 bề mặt kiểm tra (800µw/cm2) Bước sóng dải 320 -380 nm Cường độ sáng kiểm tra định kỳ (thường khoảng 30 ngày) Sự dao động điện cấp làm thay đổi cường độ cường độ sáng, ổn áp điện cấp cần thiết Đèn cực tín cần sấy 10 phút để đo cường độ sáng phút Nhân viên kiểm tra phải vùng tối phút trước kiểm tra để mắt thích nghi Nếu chất thấm loại “nhìn thấy” (visible) cần nguồn sáng thông thường phù hợp Cường độ sáng yêu cầu 100 footcandles (1000lx) (32.5 footcandles (350lx)) Chất hình khô tạo thành lớp phủ trắng tạo tương phản bề mặt kiểm tra Các thị mầu đỏ xuất vị trí có khuyết tật Độ sâu khuyết tật xem tương quan với độ đậm nhạt mầu tốc độ lan rộng thị Làm kết thúc: Trang 21 Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường T2012 – 113 1.2.14 Đánh giá thị thấm Phân loại thị: Mọi thị tạo thành kiểm tra thấm không hoàn toàn khuyết tật Các dấu vết gia công, vết xước điều kiện bề mặt hình thành thị thấm Khi đánh giá thị thấm chúng phân loại sau : - Các thị có kích thước tối đa rộng * Chỉ thị dạng tròn dài  rộng Các thị khuyết tật không chấp nhận: - Chỉ thị dạng đường, đánh giá vết nứt lõm (crater crack) vết nứt hình (star crack) có chiều dài >3.96mm (5/32inch) - Các thị dạng đường đánh giá vết nứt - Các thị dạng đường có tổng chiều dài > 1inch (25.5mm) liên tục đoạn chiều dài đường hàn 12inch (304.8mm) – khoảng 8% chiều dài - Các dạng tròn, rõ bọt đơn, hay đám rỗ, không chấp nhận : *Kích thước rỗ bọt đơn > 1/8inch (3.17mm) *Kích thước rỗ bọt đơn > 25% bề dài kim loại cb nhỏ *Rỗ bọt đám khuếch tán, có mật độ vượt mật độ cho pheùp theo bvp code, section viii, division apendix Các thị khuyết tật không chấp nhận : Các thị thích hợp dạng đường Các thị dạng tròn > 3/16inch(4.76mm) Trang 22 Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường T2012 – 113 hoaëc nhiều thị dạng tròn liên tục cách 1/16inch (1.58mm) tính từ biên Kích thước thị lớn kích thước thật khuyết tật Tuy nhiên kích thước đánh giá kích thước thị Các thị khuyết tật không chấp nhận : Tất vết nứt vết xé nóng Tất nhóm có nhiều thị dạng đường khác với loại vết nứt phân bố vùng chữ nhật có diện tích 1.5inch (38.1mm) x inch (152.4mm) vùng dạng tròn có đường kính 3.5inch (98.8mm) Các thị thích hợp dạng đường : Có chiều dài > ¼ inch (6.35mm) bề dày đến 3/4inch (19.05mm) Có chiều dài > 1/3 bề dày vật liệu với bề dày từ 3/4inch (19.05mm) đến 21/4 inch (28.58mm) Có chiều dài > ¾ inch (19.05mm) với bề dày vật liệu > 21/4 inch (28.58mm) Các thị dạng tròn có kích thước > 3/16 inch (4.75mm) Trang 23 Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường T2012 – 113 CHƢƠNG XÂY DỰNG BÀI THÍ NGHIỆM KIỂM TRA VẾT NỨT MỐI HÀN THÉP HỢP KIM THẤP ĐỘ BỀN CAO BẰNG PHƢƠNG PHÁP THẨM THẤU CHẤT LỎNG 2.1 Mục đích yêu cầu 2.1.1 Kiến thức cần nắm vững - Bản chất phƣơng pháp thẩm thấu kiểm tra chất lƣợng vật liệu, vật đúc, vật rèn, mối ghép hàn - Phạm vi ứng dụng phƣơng pháp tẩm thấu - Các bƣớc thực đánh giá kết 2.1.2 Kỹ thực hiện - Chuẩn bị mẫu, lựa chọn chuẩn bị loại hóa chất thích hợp để kiểm tra mối ghép hàn theo phƣơng pháp thẩm thấu - Thực bƣớc kiểm tra mối ghép hàn tgheo quy trình chuẩn - Đánh giá kết 2.2 Cơ sở lý thuyết Đây phƣơng pháp kiểm tra khơng hủy thể, có khả phát định vị khuyết tật bề mặt khuyết tật thông với bề mặt vật liệu, chẳng hạn vết nứt, rỗ khí, , phát sinh trình gia cơng áp lực, đúc, hàn Phƣơng pháp sử dụng số loại chất lỏng thích hợp có khả thẩm thấu vào khuyết tật nhỏ gần sát bề mặt chi tiết thông qua lực mao dẫn, tích tụ khuyết tật sau làm phần dƣ bề mặt Sau đó, tráng lớp hợp chất thích hợp, đƣợc gọi chất hiện hình, lên bề mặt, thuốc này, chất lỏng thẩm thấu lại khuyết tật sẽ thấm bề mặt, cho thấy rõ loại khuyết tật Hiện có hai phƣơng pháp kiểm tra theo nguyên lý chất lỏng thẩm thấu, phƣơng pháp thứ sử dụng chất thẩm thấu huỳnh quang, phƣơng pháp thứ hai sử dụng chất thẩm thấu nhuộm màu dễ quan sát Phƣơng pháp thứ nhất, sử dụng chất lỏng có khả phát quang đƣợc chiếu ánh sáng sẫm màu, gần khoảng bƣớc sóng tử ngoại phía ngồi phổ ánh sáng thấy đƣợc Chất thẩm thấu huỳnh quang phải rửa đƣợc nƣớc dùng chất tạo nhũ để rửa nƣớc Kỹ thuật nhuộm màu sử dụng chất thẩm thấu chứa chất nhuộm đỏ, tƣơng phản mạnh với màu trắng chất hình Chất thẩm thấu nhuộm màu có hai loại, rửa đƣợc nƣớc cách trực tiếp, sử dụng chất tạo nhũ để rửa Các bề mặt cần kiểm tra phải đƣợc làm sạch, loại bỏ rỉ sét, dầu mỡ, sơn, , đƣợc sấy khô Chất thẩm thấu đƣợc đƣa lên bề mặt kiểm tra cách phun, quét, nhỏ giọt Để cố định 10 – 20 phút, để chất lỏng thẩm thấu Trang 24 Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường T2012 – 113 ngấm vào khuyết tật Nếu dùng chất thẩm thấu rửa đƣợc nƣớc, loại bỏ phần dƣ làm bề mặt cách phun nƣớc Nếu dùng chất thẩm thấu với chất tạo nhũ, phun chất tạo nhũ lên chất thẩm thấu rửa nƣớc Một số chất tạo nhũ đòi hỏi thời gian xác định để tạo nhũ với chất thẩm thấu, thời gian đƣợc nhà cung cấp nêu rõ hƣớng dẫn sử dụng Đối với số chất thẩm thấu nhuộm màu, phải sử dụng dung môi hữu cơ, chẳng hạn trichlorethylene acetone, để làm phần chất thẩm thấu dƣ Chất hình dạng bột khô, dung dịch treo nƣớc, chất hình ƣớt khơng có nƣớc Chất hình khơ đƣợc phun lên bề mặt chi tiết khơ hoàn toàn Chất nhuộm màu ƣớt kiểu dung dịch treo đƣợc phun quét lên bề mặt Khi sử dụng chất nhuộm màu ƣớt khơng có nƣớc, bề mặt phải khơ hồn tồn nhƣ trƣờng hợp sử dụng chất bột khơ Nếu dùng chất hình dung dịch treo nƣớc, bề mặt kiểm tra không cần khô, nhƣng phải sấy khơ sau đƣa chất hình lên bề mặt Sau đƣa chất hình lên bề mặt, cần có đủ thời gian để chất thẩm thấu từ bên khuyết tật thoát bề mặt Nếu sử dụng chất thẩm thấu phát quang, chi tiết phải đƣợc kiểm tra với ánh sáng sẫm màu (ánh sáng cực tím) buồng tối Các khuyết tật sẽ sáng rõ tối Nếu dùng chất thẩm thấu nhuộm màu, khuyết tật xuất dƣới dạng màu đỏ tƣới trắng chất hình Sau kiểm tra, chi tiết đƣợc làm với dung mơi thích hợp * Phƣơng pháp thẩm thấu lỏng gồm bƣớc sau: Làm vết bẩn, bụi bám bề mặt chất tẩy rửa trƣớc kiểm tra Phun chất thấm lỏng lên bề mặt vật liệu cần kiểm tra giữ yên khoảng đến 10 phút Làm chất thấm lỏng dƣ bề mặt (dùng dung môi + nùi dẻ, nƣớc làm sạch), nghiêm cấm xịt dung môi trực tiếp lên bề mặt vật kiểm dùng chất thấm Phun thuốc lên bề mặt để thuốc kéo chất thẩm thấu bất liên tục Kiểm tra, đánh giá khuyết tật điều kiện ánh sáng thích hợp Làm bề mặt kiểm tra, cần dùng chất chống ăn mòn để bảo vệ vật kiểm tra chất thấm huỳnh quang.Quá trình kiểm tra chất thấm nhuộm màu nhìn thấy đƣợc thực dƣới ánh sang trắng bình thƣờng cịn q trình kiểm tra chất thấm huỳnh quang đƣợc thực dƣới ánh sáng đen ( tia cực tím tử ngoại) điều kiện phịng tối Quá trình xử lý chất thấm lỏng đƣợc phân loại theo phƣơng pháp làm vật thể kiểm tra Các chất thấm là: Trang 25 Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường T2012 – 113  Rửa nƣớc  Nhũ tƣơng hóa đƣợc, có nghĩa là:lƣợng chất thấm lỏng dƣ thừa đƣợc hòa tan chất dung môi để tẩy rửa chúng khỏi bề mặt vật thể kiểm tra Có phƣơng pháp thực theo trình kiểm tra thẩm thấu lỏng: Chất thấm huỳnh quang tiền nhũ tƣơng hóa Chất thấm huỳnh quang rửa dung mơi hịa tan Chất thấm huỳnh quang rửa đƣợc nƣớc Chất thấm nhuộm màu nhìn thấy đƣợc tiền nhũ tƣơng hóa Chất thấm nhuộm màu nhìn thấy đƣợc rửa dung mơi hịa tan Chất thấm nhuộm màu nhìn thấy đƣợc rửa đƣợc nƣớc * Ƣu điểm: - Rất nhạy với khuyết tật nằm bề mặt, đƣợc sử dụng phù hợp - Thiết bị vật tƣ đƣợc dùng phƣơng pháp tƣơng đối rẻ tiền - Quá trình thấm lỏng tƣơng đối đơn giản khơng gây vấn đề rắc rối - Hình dạng chi tiết kiểm tra không vấn đề quan trọng - Vật kiểm tra sắt từ hay không sắt từ nhƣng vật liệu không xốp *Nhƣợc điểm: - Các khuyết tật phải hở bề mặt - Vật liệu đƣợc kiểm tra phải không xốp - Quá trình kiểm tra chất thẩm thấu lỏng bẩn - Phƣơng pháp kết khó giữ đƣợc lâu - Không phát đƣợc khuyết tật dƣới bề mặt - Không hữu dụng kiểm tra bề mặt nóng, bẩn, thơ nhám 2.3 Trình tự thí nghiệm 2.3.1 Điều kiện ban đầu: - Thép SAE 942X theo tiêu chuẩn SAE (Mỹ) 2.3.2 Mẫu: - Kích thƣớc mối hàn: e s g c b Hình 2.1: Chuẩn bị mối hàn Trang 26 Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường T2012 – 113 Kích thƣớc (mm) cb S 10 212 e 20 g 0,510,,55 Giá trị tính toán FH (mm2) mH (kg/m) 55,8 0,435   270  30 2.3.3 Chế độ hàn: - Bản vẽ mẫu hàn : - Que hàn: Chọn loại que hàn có  3.2 : E 512 (TCVN 3223- 2000) - Máy hàn : Chọn máy hãng Lincoln : Weldanpower 175p / Weldanpower 175D ( Petrol) KA 1030 (diesel) KA1031 - Cƣờng độ dòng điện hàn : Ih = 126 (A) - Điện áp hàn : U = 20  26 V - Thao tác hàn : Khi hàn góc nghiêng que hàn so với mặt vật hàn thƣờng từ 750 đến 850, que hàn đƣợc dịch chuyển dọc trục để trì chiều dài cột hồ quang, đồng thời chuyển động ngang mối hàn để tạo bề rộng mối hàn di chuyển dọc đƣờng hàn theo tốc độ hàn cần thiết Trong q trình hàn, mối hàn có bề rộng bé, que hàn đƣợc dịch chuyển dọc đƣờng hàn, khơng có chuyển động ngang Khi mối hàn có bề rộng lớn, dịch chuyển que hàn thực theo nhiều cách để đảm bảo chiều rộng mối hàn 10mm Thông thƣờng chuyển động que hàn theo đƣờng zigzag 2.3.4 Các bƣớc tiến hành kiểm tra phƣơng pháp thẩm thấu chất lỏng Bƣớc Làm sơ bộ: - Làm giúp chất thấm tăng khả thấm ƣớt bề mặt điền đầy khoang khuyết tật - Thƣờng sử dụng dung dịch làm sạch, tẩy Hình 2.2 Làm bề mặt vật kiểm Bƣớc Cho chất thấm thâm nhập vào vật kiểm Sau bôi phun chất thấm vào bề mặt vật kiểm, để khoảng 15 phút Chất thấm sẽ vào sâu bên khuyết tật tƣợng mao dẫn Trang 27 Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường T2012 – 113 Hình 2.3 Chất thấm thâm nhập vào vật kiểm Bƣớc Làm chất thấm: Sau chờ đủ thời gian thấm cần lau chất thấm dƣ vải mềm có tẩm dung dịch làm Hình 2.4 Làm chất thấm Bƣớc Đƣa thuốc vào Sau chất thấm dƣ thừa đƣợc lau hết, phun (bôi) lớp mỏng thuốc lên bề mặt Chất thấm khuyết tật sẽ đƣợc hút lên bề mặt nhờ tác động mao dẫn Hình 2.5 Đƣa thuốc vào bề mặt vật kiểm Bƣớc 5: Kiểm tra, đánh giá khuyết tật: Các khuyết tật sẽ lên thành vết thời gian Giải đoán dƣới ánh sáng thƣờng đèn tử ngoại Hình 2.6 Khuyết tật thể rõ bề mặt vật kiểm Bƣớc 6: Làm bề mặt kiểm tra Sau kiểm tra cần làm (rửa) toàn để chống gỉ Nếu cần dùng chất chống ăn mịn để bảo vệ vật kiểm tra 2.4 Ghi nhận thị đánh giá kết Trang 28 Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường T2012 – 113 KẾT LUẬN - ĐỀ NGHỊ Đề tài xây dựng cụm thiết bị hàn hồ quang chìm bán tự động ứng dụng tốt vào sản xuất đầu cọc chống lún chuyên dùng cho việc xử lý lún tuyến ống công nghệ Kho cảng khí thuộc Cơng ty khí Vũng Tàu Cụm thiết bị dụng cụ trực quan cho công tác giảng dạy môn Thực hành hàn hồ quang sở giảng dạy Trong điều kiện nay, việc trang bị cho sở giảng dạy cụm thiết bị hàn hồ quang chìm bán tự động tự động theo hệ thống thƣơng mại tốn nhiều kinh phí khơng khả thi Để sở giảng dạy dễ tiếp cận với cụm thiết bị điều kiện kinh phí hạn hẹp nên xây dựng theo hƣớng đề tài Trang 29 Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường T2012 – 113 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Ngô Lê Thông, Công nghệ hàn điện nóng chảy, Tập 1, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, 2004 [2] Công nghệ hàn hồ quang, Trần Đức Tuấn – Trần Ngọc Dân, Nhà xuất Đại Học Quốc Gia TP.HCM, 2003 [3] Trần Hữu Tƣờng – Đinh Ngọc Mễ - Nguyễn Văn Xiêm - Lê Viết Ngƣu – Vũ Công Luận, Kim loại học - Luyện kim – Đúc, Đại học Trung học chuyên nghiệp – 1971 [4] Một số trang web hàn hồ quang lõi thuốc Trang 30 S K L 0 ... TRƢỜNG NGHIÊN CỨU PHƢƠNG PHÁP KIỂM TRA BẰNG CHẤT LỎNG THẨM THẤU, ÁP DỤNG CHO MỐI HÀN HỢP KIM THẤP ĐỘ BỀN CAO, XÂY DỰNG BÀI THÍ NGHIỆM KIỂM TRA VẾT NỨT MỐI HÀN BẰNG PHƢƠNG PHÁP THẨM THẤU CHẤT LỎNG... Nghiên cứu phƣơng pháp kiểm tra chất lỏng thẩm thấu, áp dụng cho mối hàn thép hợp kim thấp độ bền cao - Xây dựng thí nghiệm kiểm tra vết nứt mối hàn phƣơng pháp thẩm thấu chất lỏng Nội dung nghiên. .. nghiên cứu : - Nghiên cứu phƣơng pháp kiểm tra chất lỏng thẩm thấu, áp dụng cho mối hàn thép hợp kim thấp độ bền cao - Xây dựng thí nghiệm kiểm tra vết nứt mối hàn phƣơng pháp thẩm thấu chất lỏng