L ỜI MỞ ĐẦU
3.1. Hoàn thiện quy trình kiểm tra không phá huỷ cho các công trình
3.1.1. Đường ống áp lực của Nhà máy Thủy điện Sơn La
Đường ống áp lực của Nhà máy Thủy điện Sơn La là hạng mục quan trọng chịu áp lực cao, có kết cấu phức tạp, hơn nữa trên cùng mặt bằng có nhiều đơn vị cùng thi công đòi hỏi có quy trình kiểm tra, triển khai cụ thể và thực hiện nghiêm ngặt các yêu cầu an toàn. Khi tiến hành kiểm tra không phá huỷ PTN áp dụng các quy trình đã được xây dựng, việc hoàn thiện quy trình dựa trên các điều kiện thực tế áp dụng cho Đường ống áp lực của Nhà máy Thuỷđiện Sơn La nhằm nâng cao hiệu quả của công tác kiểm tra, tăng độ tin cậy cho kết quả kiểm tra đồng thời xây dựng quy trình làm căn cứ cơ sở áp dụng cho các dự án công trường khác. Công tác kiểm tra NDT tại Nhà máy Thuỷ điện Sơn La yêu cầu nghiêm ngặt cả về con người, thiết bị sử dụng cũng như tiêu chuẩn áp dụng để đánh giá chất lượng sản phẩm. Về con người, phải được đào tạo và cấp chứng chỉ ít nhất NDT bậc 2 phù hợp với phương pháp đề xuất cho việc đánh giá và chứng nhận nhân viên kiểm tra không phá hủy, Hiệp hội kiểm tra không phá hủy Hoa Kỳ, (ASNT), số SNT-TC- 1A, 2006; Thiết bị và tiêu chuẩn áp dụng theo quy phạm lò hơi, bình áp lực, Hiệp hội Kỹ sư Cơ khí Hoa Kỳ (ASME) chương V, VIII, 2007. Trên cơ sở các sản phẩm của dự án, Viện đã hoàn thiện quy trình NDT bằng việc đào tạo các kỹ thuật viên NDT bậc 2, bậc 3 theo ASNT-SNT-TC-1A, mua sắm trang thiết bị và tiêu chuẩn phù hợp quy phạm ASME V, VIII.
Mỗi một phương pháp kiểm tra không phá hủy có một quy trình áp dụng cho từng hạng mục nhất định. Mỗi quy trình quy định rõ tất cả các bước tiến hành cho công tác kiểm tra NDT. Về kết quả, trước khi đưa ra kết luận về một khuyết tật phát hiện được trong kết cấu, PTN đã tiến hành kiểm tra kết hợp nhiều phương pháp bổ sung cho nhau. Ví dụ như khi phát hiện khuyết tật bằng phương pháp chụp ảnh bức xạ trên cấu kiện kiểm tra, PTN sẽ tiến hành đánh giá sơ bộ về loại, chiều dài của khuyết tật. Rồi tiến hành kiểm tra lại khuyết tật đó bằng phương pháp siêu âm để xem xét lại về các đánh giá sơ bộ trên và bổ sung kích thước của khuyết tật, đưa ra kết luận cuối cùng về khuyết tật đó.
Quy trình cũ áp dụng kiểm tra cho toàn bộ chiều dày của mối hàn là như nhau. trong quá trình thí nghiệm kiểm tra nhận thấy việc lựa chọn đầu dò siêu âm cho các chiều dày khác là khác nhau và đã được điều chỉnh cho phù hợp hơn:
- Đối với mối hàn có chiều dày <20mm thì sử dụng đầu dò 0o, 60o, 75o và phải được dò quét từ hai phía của đường hàn.
- Đối với đường hàn có chiều dày 20mm đến 45mm sử dụng đầu dò 0o, 45o, 60o và phải dò quét từ hai phía của đường hàn.
Ngoài ra, khi triển khai thực hiện các phương pháp kiểm tra NDT công tác an toàn được đề cao. Phải tuân thủ tất cả các quy định an toàn khi thực hiện trên cao nhưđeo dây an toàn, hành lang đi lại…, đặc biệt với phương pháp chụp ảnh phóng xạ còn phải tuân thủ thêm các quy định an toàn phóng xạ. PTN đã tập hợp và đưa ra hướng dẫn vận hành an toàn trong chụp ảnh phóng xạ và các các xử lý tình huống tai nạn có thể xảy ra đểứng phó được nêu ở bên dưới.
QUY TRÌNH KIỂM TRA SIÊU ÂM MỐI HÀN ĐƯỜNG ỐNG ÁP LỰC CỦA DỰ ÁN NHÀ MÁY THUỶĐIỆN SƠN LA
I. PHẠM VI ÁP DỤNG
Quy trình này xác định các điều kiện và yêu cầu kiểm tra siêu âm các mối hàn nối thép cácbon của đường ống áp lực Dự án Nhà máy Thuỷ điện Sơn La phù hợp với tiêu chuẩn lò hơi, bình áp lực ASME V, VIII và các tiêu chuẩn kỹ thuật của Dự án.
Quy trình này có thể áp dụng cho kiểm tra siêu âm các mối hàn nối tôn phẳng hoặc đường ống với bề dày tôn cơ bản đến 45mm và đường kính ống tối đa 11.000 mm.
II. TÀI LIỆU THAM KHẢO
• Tiêu chuẩn kỹ thuật của Dự án.
• Tiêu chuẩn lò hơi và bình áp lực, Hiệp hội kỹ sư cơ khí Hoa Kỳ (ASME), chương V, VIII, phiên bản 2007.
• Phương pháp đề xuất việc đánh giá và chứng nhận cho nhân viên kiểm tra không phá hủy, Hiệp hội kiểm tra không phá hủy Hoa Kỳ, (ASNT), số SNT-TC-1A, 2006.
III. NHÂN LỰC
Nhân viên thực hiện kiểm tra phải được đánh giá và cấp chứng chỉ phù hợp với:
• Phương pháp số SNT-TC-1A, 2006 do Hiệp hội kiểm tra không phá huỷ Hoa kỳ (ASNT) đề xuất đánh giá và cấp chứng chỉ cho nhân viên kiểm tra không phá huỷ.
• Các chương trình cấp chứng chỉđược công nhận khác.
IV. THIẾT BỊ * Thiết bị
Quá trình kiểm tra được thực hiện với các thiết bị siêu âm xung dội có thể hoạt động ở các tần số từ 1MHz đến 5MHz.
Những thiết bị này sẽđược trang bị với bộđiều chỉnh khuếch đại bước 2dB hoặc nhỏ hơn.
Chức năng Reject phải ở vị trí “off” trong suốt quá trình kiểm tra. Nó có thểđược sử dụng nếu không gây ảnh hưởng đến độ tuyến tính của quá trình kiểm tra.
* Đầu dò
Tần số danh định của đầu dò phải từ 1MHz ÷ 5MHz, trừ khi có sự thay đổi, như cấu trúc hạt vật liệu, yêu cầu sử dụng các tần số khác đểđảm bảo độđâm xuyên của chùm tia siêu âm hoặc độ phân giải tốt hơn.
Những đầu dò có nêm tiếp hợp có thểđược sử dụng để hỗ trợ quá trình truyền sóng âm.
* Chất tiếp âm
Chất tiếp âm, kể cả các phụ gia, phải không được làm ảnh hưởng đến vật liệu kiểm tra. Những chất tiếp âm được giới thiệu sử dụng là: mỡ, bột hồ… có khả năng tiếp âm rất tốt.
* Các khối kiểm tra + Các khối chuẩn
Khối chuẩn I.I.W. V1 được sử dụng để xác định các đặc trưng của hệ thống thiết bị và chuẩn phạm vi màn hình của thiết bị. (Chuẩn tại PTN).
Khối chuẩn I.I.W. V2 được sử dụng để chuẩn hệ thống thiết bị và chuẩn phạm vi màn hình của thiết bị tại công trường.
Những khối chuẩn này phải được làm từ thép các-bon và được thiết kế như hình vẽ dưới đây:
Hình a: Khối chuẩn I.I.W. V1
Hình b: Khối chuẩn I.I. W V2
+ Khối đối chứng:
Các khối đối chứng được chế tạo có đủ bề mặt phản xạ từ các lỗ khoan cạnh bên, các vết khía đã biết. Khối đối chứng phải được sử dụng để xây dựng các đường cong hiệu chỉnh biên độ- khoảng cách đáp ứng đối chứng cơ bản của thiết bị.
Vật liệu làm các khối đối chứng được làm từ cùng một dạng sản phẩm và có các đặc tính kỹ thuật như vật liệu được kiểm tra.
Trước khi chế tạo, vật liệu làm khối đối chứng phải được kiểm tra hoàn toàn bằng đầu dò tia thẳng. Những vùng có các chỉ thị cao hơn phản xạđáy còn lại phải được loại bỏđể không cản trở chùm tia siêu âm tới và phản xạ từ các lỗ khoan của khối đối chứng.
Khối đối chứng phải được xử lý nhiệt giống như sản phẩm kiểm tra về loại và chỉ tiêu kỹ thuật.
Nếu mối hàn ở thời điểm kiểm tra được xử lý nhiệt thì khối đối chứng sẽ phải được xử lý nhiệt tương tự như vậy.
Bề mặt quét của khối đối chứng phải tương tự như bề mặt quét của vật kiểm tra.
Để kiểm tra các vật liệu có đường kính bề mặt kiểm tra lớn hơn 500mm, cần sử dụng một khối đối chứng có cùng độ cong hoặc một khối đối chứng phẳng tương đương.
Để kiểm tra vật liệu có đường kính bề mặt kiểm tra bằng hoặc nhỏ hơn 500mm, phải sử dụng một khối đối chứng cong. Một khối đối chứng cong đơn có thểđược dùng cho quá trình kiểm tra ở phạm vi độ cong từ 0,9 đến 1,5 lần đường kính khối đối chứng này.
Hình dạng và các bề mặt phản xạ khối đối chứng phẳng được chỉ ra trong hình c.
V. XÁC ĐỊNH CÁC VÙNG KIỂM TRA MỐI HÀN * Vị trí mối hàn
Các vị trí mối hàn và dấu hiệu nhận dạng chúng phải được ghi trên sơđồ mối hàn hoặc trong bản vẽ nhận dạng.
* Hệ thống đối chứng
Mỗi mối hàn phải được định vị và xác định bởi hệ thống các điểm đối chứng.
Hệ thống này cho phép xác định đường tâm mối hàn và định rõ khoảng cách quy định dọc theo chiều dài đường hàn.
VI. QUÁ TRÌNH CHUẨN
* Kiểm tra độ tuyến tính thiết bị
Các yêu cầu kiểm tra sau phải được thực hiện trong khoảng thời gian không vượt quá 3 tháng hoặc trước khi sử dụng lần đầu tiên.
+ Độ tuyến tính chiều cao màn hình
Đặt đầu dò góc lên khối chuẩn sao cho chỉ thị của cả lỗ ½ và ¾ T cho tỷ số biên độ 2:1 giữa hai chỉ thị. Điều chỉnh độ nhạy sao cho chỉ thị thứ nhất được đặt tới 80% chiều cao màn hình. Giữ nguyên đầu dò, điều chỉnh độ nhạy để đặt chỉ thị thứ nhất từ 100% xuống 20% chiều cao màn hình với bước là 10% hoặc 2dB và đọc giá trị của chỉ thị nhỏ hơn ở mỗi lần cài đặt. Giá trị của chỉ thị thứ hai đọc được bằng 50% của chỉ thị thứ nhất, sai khác trong khoảng 5% chiều cao màn hình. Tương tự với đầu dò thẳng có thểđược sử dụng trên một khối chuẩn với các biên độ khác nhau, với sự phân biệt tín hiệu phù hợp để hai tín hiệu không bị chồng lên nhau.
Hình d. Độ tuyến tính chiều cao màn hình
+ Độ tuyến tính biên độ
Đặt đầu dò góc lên khối chuẩn cơ sở xem hình d sao cho chỉ thị từ lỗ khoan cạnh bên ½ T được đánh dấu đỉnh trên màn hình. Điều chỉnh độ nhạy theo bảng sau, chỉ thị sẽ giảm xuống phải nằm trong khoảng giới hạn xác định như bảng dưới. Tương tự có thể dùng mặt phản xạ từ một mẫu chuẩn bất kỳ với đầu dò góc hoặc thẳng. Chiều cao chỉ thịđặt ở % màn hình Giá trị dB thay đổi Giới hạn biên độ chỉ thị trên màn hình 80% 80% 40% 20% -6 dB -12 dB +6dB +12dB Từ 32 đến 48% Từ 16 đến 24% Từ 64 đến 96% Từ 64 đến 96%
* Yêu cầu chung
Quá trình chuẩn phải được thực hiện cho toàn bộ hệ thống siêu âm và được tiến hành trước khi sử dụng hệ thống này trong phạm vi bề dày kiểm tra.
Quá trình chuẩn phải được thực hiện trên bề mặt tương ứng với bề mặt của các chi tiết sẽ tiến hành kiểm tra.
Chất tiếp âm khi chuẩn phải cùng loại với chất tiếp âm khi kiểm tra. Nêm tiếp xúc dùng trong quá trình kiểm tra phải được sử dụng để chuẩn.
Các núm điều chỉnh, ảnh hưởng đến độ tuyến tính của thiết bị, phải cùng một chế độ cho các quá trình chuẩn, kiểm tra chuẩn, kiểm tra độ tuyến tính thiết bị và quá trình kiểm tra.
Nhiệt độ giữa khối chuẩn và bề mặt kiểm tra chỉđược sai khác trong khoảng 14oC.
* Quá trình chuẩn
Xác định các đặc trưng của hệ thiết bị và quá trình chuẩn phạm vi màn hình phải được thực hiện bằng khối chuẩn I.I.W V1 và V2.
Phạm vi màn hình phải được điều chỉnh để thể hiện được khoảng cách đường truyền âm thực.
* Xây dựng đường cong hiệu chỉnh biên độ– khoảng cách (DAC)
Mức đối chứng cho đánh giá phải dựa trên đường cong DAC được xây dựng từ khối đối chứng được mô tảở trên.
+ DAC cho mối hàn không phải dạng ống
Khi một thiết bị có phần mềm DAC điện tửđược sử dụng, xung phản hồi đối chứng cơ bản từ khối đối chứng phải tương ứng trên phạm vi khoảng cách được sử dụng trong quá trình kiểm tra.
Xung phản hồi phải có chiều cao trong khoảng 40÷80% chiều cao màn hình.
+ DAC cho mối hàn dạng ống.
Chùm tia xiên phải hướng trực tiếp đến bề mặt phản xạđối chứng và thu được xung phản hồi lớn nhất. Mức khuếch đại phải được đặt sao cho xung này ở 80%±5% chiều cao màn hình. Đây sẽ là mức đối chứng cơ bản.
Sau đó đầu dò phải được di chuyển, trong khi không thay đổi các chế độ thiết bị, để thu được xung phản hồi cao nhất từ bề mặt phản xạ ở các khoảng cách tăng dần. Để tạo thành đường cong DAC gồm ít nhất 3 điểm phản xạ.
Việc xây dựng các đường DAC riêng phải được thực hiện cho cả rãnh khía theo chiều chu vi và theo chiều dọc.
* Xác nhận quá trình chuẩn và đối chứng.
Khi bất kỳ một phần nào của hệ thống kiểm tra thay đổi, việc kiểm tra lại quá trình chuẩn và đối chứng phải được thực hiện để xác nhận các chế độ phạm vi khoảng cách và các độ nhạy thoả mãn yêu cầu của quá trình chuẩn trên.
Việc kiểm tra chuẩn, đối chứng phải được thực hiện khi kết thúc mỗi quá trình kiểm tra, chuỗi các quá trình kiểm tra tương tự, hoặc sau mỗi 4 giờ kiểm tra và khi thay đổi nhân viên kiểm tra.
* Các giá trị chấp nhận khi chuẩn, kiểm tra
+ Phạm vi khoảng cách
Nếu một điểm dịch chuyển trên đường quét nhiều hơn 10% giá trị đọc khoảng cách hoặc 5% chiều rộng màn hình, tuỳ theo giá trị nào lớn hơn, phải hiệu chỉnh lại quá trình chuẩn phạm vi khoảng cách và ghi lại sự hiệu chỉnh này trong báo cáo kiểm tra.
Tất cả các chỉ thị ghi được từ quá trình chuẩn hoặc kiểm tra chuẩn cuối cùng có giá trị phải được kiểm tra lại và giá trị của chúng phải được thay đổi trên các bản số liệu hoặc ghi lại hoàn toàn.
+ Đặt độ nhạy
Nếu có bất kỳ một điểm độ nhạy nào thay đổi quá 20% hoặc 2dB biên độ của nó, phải hiệu chỉnh lại mức đối chứng độ nhạy và ghi lại điều chỉnh này trong báo cáo kiểm tra.
Nếu điểm độ nhạy này giảm quá 20%, tất cả các bản dữ liệu được ghi kể từ lần chuẩn hoặc kiểm tra chuẩn cuối cùng có giá trị phải bị xoá bỏ và vùng có dữ liệu xoá phải được kiểm tra lại.
Nếu điểm độ nhạy này tăng quá 20%, tất cả các chỉ thị ghi được kể từ lần chuẩn hoặc kiểm tra chuẩn cuối cùng có giá trị phải được kiểm tra lại và giá trị của chúng phải được thay đổi tương ứng trên các bản số liệu hoặc ghi mới lại.
VII. QUÁ TRÌNH KIỂM TRA
* Các yêu cầu chung về quá trình kiểm tra
+ Sự bao trùm vùng kiểm tra
Vùng được dò quét phải được kiểm tra bằng cách di chuyển đầu dò qua bề mặt kiểm tra sao cho quét được toàn bộ vùng này tương ứng với mỗi đầu dò yêu cầu.
Các hình e÷h chỉ ra một số kỹ thuật quét được giới thiệu cho một số mối hàn.
Mỗi đường dò quét của đầu dò phải chồng lặp ít nhất 10% kích thước hiệu dụng của biến tử vuông góc với hướng quét.
+ Tần số lặp lại xung
Tần số lặp lại xung phải đủ nhỏ để đảm bảo tín hiệu từ mặt phản xạ nằm tại khoảng cách lớn nhất trong vùng kiểm tra sẽ phản xạ lại đầu dò trước khi xung tiếp theo kích hoạt biến tử.
+ Tốc độ di chuyển đầu dò
Tốc độ di chuyển đầu dò để kiểm tra không được vượt quá 150mm/s trừ khi tần số lặp lại xung đủ để kích hoạt đầu dò ít nhất sáu lần trong khoảng thời gian cần để di chuyển một nửa kích thước đầu dò song song với hướng quét ở tốc độ quét lớn nhất.
+ Đặt độ nhạy quét
Mức độ nhạy quét phải được đặt ở ít nhất 6dB cao hơn mức khuếch đại đối chứng. Giá trị 14 dB cao hơn được khuyến cáo nên sử dụng.