Dùng mẫu chuẩn V1 để chuẩn thời gian quét cho đầu dò thẳng
Để chuẩn thời gian quét với đầu dò thẳng cho dải đo tới 250mm, đầu dò được đặt tại vị trí C (Hình 2.24) và thu được chuỗi xung phản hồi đáy liên tiếp, chúng được điều chỉnh đến các vạch chia thích hợp trên màn hình bằng núm điều khiển trễ và núm điều khiển dải kiểm tra vật liệu. Hình 2.25 trình bày hình ảnh của một màn hình được chuẩn ở thang 100mm. Những điểm mà tại đó các xung phản hồi đáy được điều chỉnh tới vạch chia thích hợp trên màn hình CRT để cho ta những thang chuẩn thời gian quét.
Biê n độ , % Xung hẹp Xung rộng
Hình 2.24: Những vị trí của đầu dò trên mẫu chuẩn V1 để chuẩn định những dải đo khác nhau.
Để chuẩn thời gian quét cho bề dày lớn hơn 250mm bằng đầu dò thẳng, ta đặt đầu dò ở vị trí A hoặc B (Hình 2.24) và nhận chuỗi xung phản hồi đáy liên tiếp, chúng được điều chỉnh tới các vạch chia thích hợp trên màn hình . Hình 2.26 trình bày tín hiệu trên màn hình cho thang đo 1mét. Để chuẩn thời gian quét cho bề dày 91, 182, 273,… thì đầu dò thẳng được đặt tại vị trí D (bảng 2.2).
Chuỗi xung phản hồi đáy được dùng để chuẩn thời gian quét vì khoảng cách giữa xung phát và xung phản hồi đáy đầu tiên lớn hơn một ít so với khoảng cách giữa hai xung phản hồi đáy liên tiếp. Đây là do sai sốđiểm 0 gây ra do sóng siêu âm truyền trong biến tử qua lớp nêm bảo vệ (nếu có) và lớp chất lỏng tiếp âm trước khi vào vật kiểm tra.
Bảng 2.2: Mối quan hệ giữa các vị trí đầu dò và các dải bề dày chuẩn định.
Vị trí đầu dò trên mẫu chuẩn Dải bề dày (mm)
A 200, 400, 600 --- B 100, 200, 300, 400, 500 --- C 25, 50, 75, 100, 125, 150, 175, 200, 225,
250
D 91, 182, 273 ---
Hình 2.25: Biểu diễn màn hình đã chuẩn định cho dải kiểm tra 100mm (Khi đầu dò được đặt tại vị trí ‘C’).
Hình 2.26: Biểu diễn màn hình CRT đã chuẩn định cho dải kiểm tra 1m (Khi đầu dò được đặt tại vị trí ‘B’).
Dùng mẫu chuẩn V2 để chuẩn thời gian quét cho đầu dò thẳng
Đầu dò thẳng được đặt lên mẫu chuẩn như hình 2.27 (a) và thu nhận chuỗi xung phản hồi đáy liên tiếp. Sử dụng núm điều khiển trễ và núm điều chỉnh dải kiểm tra đểđiều chỉnh chuỗi xung phản hồi này. Hình 2.27 (b) mô tả tín hiệu trên màn hình đã chuẩn định cho dải đo 50mm.
Hình 2.27: Vị trí đầu dò trên mẫu chuẩn I.I.W.V2 cho dải kiểm tra 50mm và tín hiệu trên màn hình
Dùng mẫu chuẩn V1 chuẩn định giải kiểm tra cho đầu dò góc
Đối với dải đo 100mm hoặc lớn hơn, phương pháp trực tiếp nhất là đặt đầu dò ở vị trí E để thu được chuỗi xung phản hồi liên tiếp từ cung bán kính R=100mm như hình 2.28a
Hình 5.28a – Vị trí của đầu dò đặt trong kích thước dải kiểm tra 100mm.
Tín hiệu được hiểm thị trên màn hình cho dải đo 200mm như hình 2.28 b
Hình 2.28b: Tín hiệu trên màn hình đã chuẩn cho dải kiểm tra 200mm
Một phương pháp khác để chuẩn thời gian quét cho các đầu dò góc là phương pháp phối hợp đầu dò góc và đầu dò thẳng. Trước hết ta dùng đầu dò thẳng được đặt tại điểm D trong hình 2.24, khoảng cách 91mm ứng với sóng dọc, bằng với 50mm đối với sóng ngang. Hình 2.29 biểu diễn tín hiệu trên màn hình CRT chuẩn định cho thang đo 250mm đối với đầu dò góc được chuẩn bằng đầu dò thẳng khoảng cách 91mm của mẫu chuẩn V1.
Sau khi chuẩn bằng đầu dò thẳng ta thay đầu dò thẳng bằng đầu dò góc, di chuyển đầu dò góc đến tại vị trí E như hình 2.28a sao cho ta thu được một xung phản hồi cực đại từ cung bán kính 100mm, điều chỉnh điểm phát sao cho xung phản hồi này trùng với vị trí 100mm. Bằng cách đó ta đã hiệu chỉnh được sự trễ (sai lệch) gây ra do nêm đầu dò.
Hình 2.29: Thang tuyến tính 250mm
Trong hình 2.30 (a, b, c) sẽ giải thích phương pháp khác để chuẩn thời gian quét cho dải đo 100mm bằng đầu dò góc
Hình 2.30a: Đỉnh B được đặt tạm thời tại gần một vạch chia 10 bằng cách dùng núm điều khiển độ dài quét
Hình 2.30b: Đỉnh B đặt tại 0 và B’ tại vạch chia 10 bằng cách dùng núm điều chỉnh trễ và núm điều khiển độ dày quét.
Sóng dọc
Sóng ngang (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Nằm ngoài màn hình
Hình 2.30 c: Đỉnh B đặt tại vạch chia 10 bằng cách dùng núm điều khiển trễ. Điểm 0 sẽđược hiệu chỉnh tựđộng.
Dùng mẫu chuẩn V2:
Chuẩn thời gian quét cho đầu dò góc cho các dải đo tới 250mm có thể được thực hiện bằng một trong hai phương pháp sau đây. Trong cả hai phương pháp, đầu dò được đặt sao cho điểm ra của nó trùng với vạch chia tâm của hai mặt cong bán kính 25 và 50 mm trên mẫu chuẩn.
Phương pháp thứ nhất: Đầu dò được đặt hướng vào mặt cong bán kính 25mm như mô tả trong hình 2.31a. Bằng phương pháp này màn hình có thểđược chuẩn cho các dải 100mm, 175mm, 200mm và 250mm. Để chuẩn định cho dải kiểm tra 100mm thì đầu dò được đặt hướng tới mặt cong 25mm của mẫu chuẩn V2, để nhận được xung phản hồi đầu tiên từ mặt cong này, cũng chính xung này bị phản xạ và đi tới mặt cong bán kính 50mm lại bị phản xạ ngược về đầu dò nhưng tinh thể không nhận được do nó đang hướng tới mặt cong 25mm. Một lần nữa nó bị phản xạ hướng đến mặt cong 25mm và phản xạ từ mặt cong 25mm thì tinh thể đầu dò nhận được. Lúc này trên màn hình của máy nhận được xung phản hồi này tại 100mm, nghĩa là sau khi nhận được xung phản hồi đầu tiên tại 25mm, trên màn hình sẽ nhận được một xung phản hồi khác ở cách nó 75mm. Dạng xung phản hồi cho dải 200mm được mô tả trên hình 2.31b. Các xung phản hồi xuất hiện ở 25mm, 100mm và 175mm. Đối với các dải 250mm thì các xung phản hồi xuất hiện ở 25mm, 100mm, 175mm và 250mm.
Hình 2.31: Chuẩn thời gian quét cho dải đo 200mm dùng mẫu chuẩn V2 và đầu dò hướng tới mặt cong bán kính 25mm.
Phương pháp thứ hai: Đặt đầu dò hướng tới mặt cong bán kính 50mm như trong hình 2.32a. Trong trường hợp này màn hình có thểđược chuẩn cho các dải 125mm và 200mm. Dạng màn hình được chuẩn cho dải 200mm được minh họa trong hình 2.32b, các xung phản hồi xuất hiện tại 50mm, 125mm, 200mm. Trong phương pháp này xung phản hồi từ mặt cong bán kính 50mm được đặt ở vạch chia thứ 10 trên màn hình bằng cách dùng núm điều khiển trễ hoặc núm điều khiển dải kiểm tra. Đầu dò sau đó quay ngược lại sao cho nhận được xung phản hồi từ mặt cong bán kính 25mm. Xung phản hồi này được đặt tại vạch chia thứ 5 trên màn hình bằng cách sử dụng núm điều khiển trễ. Quá trình này được lặp lại nhiều lần cho đến khi những xung phản hồi từ các mặt cong bán kính 25 và 50mm trùng khớp với vạch chia thứ 5 và thứ 10 tương ứng trên màn hình. Quá trình định chuẩn cho dải 50mm đã được hoàn thành.
Hình 2.32: Chuẩn thời gian quét cho dải đo 200mm dùng mẫu chuẩn V2 và đầu dò góc đặt tại mặt cong bán kính 50mm.
Khi hiệu chuẩn cho máy siêu âm hàng năm tại các trung tâm có chức năng kiểm định các đánh giá viên sẽđánh gia 5 thông số: Kiểm tra độ tuyến tính theo phương ngang, kiểm tra độ tuyến tính theo phương dọc, kiểm tra độ phân giải của màn hình, kiểm tra độ nhạy và nhiễu, kiểm tra độ tuyến tính của bộ khuyết đại
Các thông số này được kiểm tra và ghi nhận đánh giá máy có đạt chuẩn để sử dụng hay không như chứng chỉ bên dưới.
2.3.3 Một số mẫu chuẩn thường dùng chuẩn thiết bị siêu âm
Khối chuẩn I.I.W. V1
Hình 2.3a: Kích thước của mẫu chuẩn V1
Mẫu chuẩn được sử dụng rộng rãi nhất là mẫu chuẩn được chế tạo từ vật liệu thép carbon ferritic trung bình đã được thường hóa của Viện Hàn quốc tế (I.I.W) đưa ra và được tổ chức tiêu chuẩn quốc tế (ISO) chấp nhận. Mẫu này được gọi là mẫu I.I.W (V1)
Hình 2.33b: Mẫu chuẩn I.I.W (V1) để chuẩn định thiết bị với các loại đầu dò góc và đầu dò thẳng
Mẫu này thường được dùng để:
- Chuẩn thời gian quét bằng cách sử dụng bề dày 25mm, 100mm và 200mm cho các đầu dò thẳng và sử dụng cung bán kính 100mm cho các đầu dò góc.
- Xác định điểm ra của đầu dò bằng cách sử dụng cung bán kính 100mm. - Xác định góc phát đầu dò góc sử dụng tấm nêm bằng thủy tinh hữu cơ,
các giá trị góc được khắc dấu ở mặt bên của mẫu chuẩn. Các đầu dò góc thường bị mài mòn trong quá trình sử dụng. Khi bị mài mòn, thường gây ra sự thay đổi góc phát và điểm ra của đầu dò.
- Kiểm tra các đặc trưng biểu diễn của máy dò khuyết tật bằng siêu âm như: + Độ tuyến tính của thời gian quét.
+ Độ tuyến tính của núm điều khiển biên độ. + Khả năng phân giải. + Khả năng xuyên sâu. + Đánh giá vùng chết. + Độ rộng xung. + Kiểm tra và đặt độ nhạy.
+ So sánh các vật liệu có vận tốc âm truyền khác nhau.
Khối chuẩn I.I.W. V2
Hình 2.34: Mẫu chuẩn I.I.W (V2) để chuẩn định thiết bị với các loại đầu dò góc và đầu dò thẳng
Đây là dạng thu nhỏ của mẫu chuẩn V1, thích hợp cho việc sử dụng tại công trường, mặc dù có một số chức năng ít hơn so với mẫu chuẩn V1. Mẫu chuẩn V2 cũng được Viện hàn quốc tế (I.I.W) đưa ra. Phiên bản mới nhất của mẫu chuẩn này được mô tả trên hình 2.34. Mẫu này đặc biệt thích hợp đối với các đầu dò thẳng hoặc góc đường kính nhỏ có chiều dài trường gần ngắn, để chuẩn các thang đo.
Hình 2.35: Kích thước mẫu chuẫn I.I.W - V2.
Mẫu chuẩn V2 được chế tạo bằng thép có kích thước giới thiệu trong hình 2.35 theo đơn vị mm. Có dung sai là ± 0,1mm ngoại trừ thước đo chiều dài khắc trên mẫu dung sai là ± 0,5mm. Mẫu chuẩn này có hai cung có bán kính 25mm và 50mm. Điểm ‘A’ thường là điểm hội tụ cho cả hai cung bán kính.
Khối chuẩn AWS. DAC (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Hình 2.36: Kích thước khối chuẩn SC
Mẫu này thường dùng để chuẩn thời gian quét của đầu dò, chuẩn độ nhạy và dùng để thiết lập đường cong DAC(đường bổ chính biên độ khoản cách)
2.4 KIỂM TRA MỐI HÀN TRONG KẾT CẤU GIÀN KHOAN
2.4.1 Cơ sở về mối hàn kết cấu giàn khoan
Trong giàn khoan kết cấu là phần chịu lực chính và quyết định tuổi thọ của giàn khoan hoạt động trên biển. Khối lượng của kết cấu chiếm tỷ trọng lớn nhất trong khối lượng của giàn khoan. Vì các liên kết và cấu kiện rất phức tạp nên những phương pháp chế tạo khác không thể đáp ứng được nên chỉ phương pháp hàn mới có thể gia công được các cấu kiện lớn và phức tạp của một giàn khoan.
Trong gia công giàn khoan, mối hàn rất quan trọng nó quyết định đến độ cứng vững cũng như an toàn cho người và thiết bị trên giàn khoan ngoài biển. Các Loại mối hàn trong kết cấu thép:
Hầu hết các loại mối hàn trong kết cấu giàn khoan đều có thể chia thành các loại sau: Mối hàn đối đầu, mối hàn chữ T và mối hàn ống dạng nhánh. Trong mỗi loại này lại dựa vào chuẩn bị mối gép người ta lại chia ra nhiều loại.
Hình 2.38: Mối hàn chữ T trước và sau khi hàn
Đặc trưng của một mối hàn được mô tả như sau:
Hình 2.40: Đặc trưng của mối hàn đối đầu
1. Vùng hàn
2. Vùng lồi của mối hàn 3. Vùng tiếp giáp
4. Chiều cao lớp phủ của đường hàn 5. Vùng ảnh hưởng hàn
6. Chiều rộng đường hàn 7. Chiều dày vật liệu hàn 8. Chiều dài đường hàn 9. Vật liệu cơ bản 10. Lớp lót
2.4.2 Các phương pháp hàn trong chế tạo kết cấu giàn khoan
Hiện nay trong sản xuất kết cấu của giàn khoan, vì đòi hỏi chất lượng cao và gia công những chi tiếp phức tạp và lớn nên phương pháp hàn được áp dụng nhiều nhất vẫn là hàn hồ quang. Trong hàn hồ quang hiện nay tại công ty đang áp dụng có ba phương pháp hàn hồ quang là hàn hồ quang tay(SMAW), hàn hồ quang bán tự động(FCAW), hàn hồ quang chìm hay hàn tự động(SAW). Trong ba phương pháp thì phương pháp hàn tựđộng ít được áp dụng nhất vì ít cơđộng trong sản xuất.
Hàn hồ quang tay (SMAW) là “phương pháp hàn hồ quang sử dụng nhiệt của hồ quang giữa que hàn có vỏ bọc và bể hàn. Phương pháp thường dùng cùng với sự bảo vệ từ việc phân huỷ của vỏ bọc que hàn khi bịđốt cháy trong quá trình hàn, trong phương pháp này không sử dụng áp lực, và kim loại điền đầy thu được từ que hàn”.
Hình 2.41: Hàn hồ quang tay
Hình 2.42: Biểu đồ phương pháp hàn hồ quang tay
Ưu điển của phương pháp này là liên kết cứng hơn so với liên kết bu lông và đinh tán, có thể chế tạo được các chi tiết phức tạp mà phương pháp đúc không
đạt được, thiết bị hàn và dụng cụ hàn đơn giản và gọn nhẹ nên cơđộng trong gia công. Rất tiện lợi cho việc bảo trì, sửa chữa thiết bị và sản xuất đơn chiếc vì đầu tư ban đầu rẻ, chất lượng mối hàn tốt. Có thể thao tác hàn được tất cá vị trí và góc hàn và liên kết được hầu hết các kim loại.
Nhược điểm của hàn hồ quang tay là phương phá hàn gián đoạn không lien tục(do phải dừng lại để nối que) nên năng suất kém. Chất lượng phụ thuộc rất nhiều vào tay nghề người thợ hàn, hao phí vật vật liệu hàn cao (Chỉ đạt khối lượng điền đầy từ 50-65% khối lượng que hàn)
Hàn hồ quang bán tựđộng(FCAW)
Hàn FCAW(Flux-cored arc welding)là kiểu hàn khí bảo vệ -kim loại. Ký hiệu theo tiêu chuẩn DIN EN 24063:135 là phương pháp hàn bán tự động. FCAW đòi hỏi phải có điện cực nóng chảy có chứa thuốc bảo vệ và đồng thời điện áp hàn không đổi nhỏ hơn điện áp nguồn cung cấp. Khí bảo vệ cung cấp trong quá trình hàn thường là khí hoạt tính CO2 tránh các tác động của không khí bên ngoài. Hàn FCAW thường sử dụng trong hàn kết cấu bởi vì tốc độ hàn của phương pháp này và tính linh động của nó.
Hàn FCAW được phát triển lần đầu tiên của những năm 1950, như một sự thay thế của phương pháp hàn hồ quang điện tay. Ưu điểm của hàn FCAW so với SMAW là việc sử dụng của các điện cực liên tục không cần thời gian thay que hàn như hàn hồ quang tay. Đặc điểm này giúp FCAW vượt qua rất nhiều những hạn chế liên quan đến hàn hồ quang tay.
Ưu điểm chính của quá trình này là trong một môi trường kín, nó tạo ra được mối hàn tốt về chất lượng và tốt về cơ tính, các khuyết tật mối hàn ít hơn so với hàn hồ quang tay(SMAW). Điều đặc biệt là nó có thể cho phép hàn tốc độ cao, từ đó các thợ hàn không cần phải dừng lại định kỳ để lấy điểm hàn tiếp