2. Kiểm tra mối hàn bằng phương pháp siêu âm (UT)
2.6.2.Các loại mẫu
Mẫu chuẩn V1 của Viện Hàn Quốc tế (I.I.W.) được sử dụng rộng rãi nhất. Nó được chế tạo từ thép cacbon trung bình (Hình 21.74). V1 được dùng để thực hiện các nguyên công:
Hình 21.74: Mẫu chuẩn I.I.W (V1)
- Chuẩn thời gian quét
Xác định điểm ra của đầu dò góc Xác định góc phát đầu dò
Kiểm tra các đặc trưng của máy kiểm tra siêu âm (độ tuyến tính của thời gian quét, độ tuyến tính theo chiều cao màn hình, tuyến tính của núm điều khiển biên độ, độ phân giải, khả năng đâm xuyên , …)
Đặt độ nhạy.
So sánh các vật liệu có tốc độ truyền âm khác nhau. b. Mẫu chuẩn theo ГОСТ
Thực tế làm việc cho thấy mẫu V1 không đo được độ nhạy quy định của máy có dịch chỉnh thời gian khuếch đại. Mẫu này không cho phép đánh giá độ phân giải và độ lớn vùng chết với các đầu dò góc. Vì vậy các loại mẫu chuẩn khác đã được thiết kế và sử dụng.
Mẫu No
1 được dùng để xác định độ nhạy quy định, độ phân giải, độ sâu chính xác và góc phát đầu dò. Nó được làm từ thuỷ tinh hữu cơ. Mẫu này đủ để giải quyết phần lớn nhiệm vụ khi kiểm tra hàn (Hình 21.75).
Hình 21.75. Mẫu No
1
Mẫu No
2 được dùng để đo góc vào kim loại cơ bản và kiểm tra vùng chết bằngcách phát hiện ra lỗ hình trụ mà chiều sâu thế nằm được xác định theo yêu cầu kỹ thuật đối với vật kiểm (Hình 21.76)
Hình 21.76 Mẫu No
2
Mẫu No
3 được dùng chỉ để xác định điểm ra của đầu dò góc (Hình 21.77)
Hình 21.77 Mẫu No
3
c. Các mẫu thử
Mẫu thử là các mẫu của liên kết hàn mà trong đó có những khuyết tật nhân tạo là các lỗ đáy bằng kích thước khác nhau ở từng độ sâu. Chúng được chế tạo cả từ kim loại cơ bản nếu tính chất âm của nó gần với tính chất âm của kim loại mối hàn. Trong nhiều trường hợp các mẫu thử được gia công cơ khí để được chất lượng bề mặt tương đương với bề mặt kim loại cơ bản, độ nhám bề mặt đạt
Biên độ xung phản hồi từ khuyết tật trong đa số trường hợp có thể được thể hiện qua diện tích nhỏ nhất của lỗ đáy bằng. Do lỗ đáy bằng là một mặt phản xạ lý tưởng nên với cùng một độ sâu và cùng một hiển thị trên màn hình không thể xác định chính xác khuyết tật thực lớn hơn kích thước lỗ so sánh bao nhiêu. Nhưng khuyết tật tối thiểu sẽ bằng diện tích lỗ đáy bằng đang so sánh.
Ngoài loại mẫu thử biên độ - diện tích còn có loại mẫu thử biên độ - khoảng cách. Chúng được dùng để kiểm tra sự thay đổi thật sự của biên độ theo khoảng cách bằng đầu dò thẳng góc.
Các cách bố trí lỗ trên vật được cho trên (Hình 21.78)
Hình 21.78 Các dạng lỗ đáy bằng
Bộ mẫu thử thường có các khối trụ đường kính 50 mm, cao 95,25 mm.Tại tâm mẫu có khoan một lỗ đáy bằng sâu 19,6 mm (3/4 inch) (Hình 21.79).
Hình21.79 : Mẫu thử biên độ - diện tích
Ứng dụng:
Kiểm tra độ tuyến tính của máy
Xác lập mối liên hệ giữa biên độ và diện tích (hay là mối liên hệ giữa chiều cao biên độ xung phản hồi với kích thước của khuyết tật)
d. Đồ gá phụ trợ
Các loại đồ gá dụng cụ bổ sung khi kiểm tra kết cấu hàn gồm: cạo, giũa, bàn chải sắt, đá mài, giẻ lau làm sạch bề mặt; thước, dưỡng đo thông số hàn và xác định toạ độ khuyết tật, phấn dánh dấu; giấy bút ghi kết quả kiểm tra; đồ gá di chuyển đầu dò trong phạm vi giới hạn (bộ kẹp hoặc thước từ)
tin cậy của kết quả, chúng đều phụ thuộc vào thiết bị sử dụng. a. Bước sóng
Bước sóng được xác định theo tần số. Tần số theo máy sử dụng trong quá trình thao tác có thay đổi. Để đảm bảo tính tái hiện kết quả cao, độ sai lệch tần số phát không qua 10% so với giá trị danh nghĩa.
b. Độ nhạy
Độ nhạy được chia làm độ nhạy thực, giới hạn, quy ước và tương đương.
Độ nhạy thực được quy định bởi kích thước khuyết tật nhỏ nhất được phát hiện một cách đáng tin trong các vật kiểm xác định. Nó có thể được đánh giá bằng việc xử lý thống kê các kết quả và nghiên cứu kim tương các đôi tượng cùng loại.
Độ nhạy giới hạn được xác định bằng các kích thước nhỏ nhất của các phần tử phản xạ nhân tạo (khuyết tật mẫu) được phát hiện một cách đáng tin trong mối hàn với thiết bị đã cho. Để đo độ nhạy giới hạn người ta sử dụng diện tích lỗ đáy bằng S hướng vuông góc với chùm âm. Như trên đã nói có nhiều loại mẫu thử cũng như các công thức để xác định S.
Độ nhạy quy ước được đặc trưng bằng kích thước và độ sâu phân bố ban đầu của các phản xạ nhân tạo trong mẫu chuẩn từ vật liệu có các tính chất về âm chặt chẽ và khuyết tật được phát hiện một cách đáng tin. Độ nhạy quy ước được đo theo mẫu chuẩn No
1, được thể hiện bởi chiều sâu lớn nhất của phản xạ hình tụ
Trong một số trường hợp như khi kiểm tra các tấm mỏng hình dạng phức tạp, người ta không thể sử dụng mẫu chuẩn hoặc mẫu thử để đo và điều chỉnh độ nhạy độ nhạy giới hạn và quy ước. Khi đó để điều chỉnh độ nhạy người ta dùng các mẫu thử có các khuyết tật khác với mẫu chuẩn đã có. Như thế độ nhạy được chuẩn theo mẫu thử, về mặt kỹ thuật, không thể so với độ nhạy quy ước hoặc giới hạn. Máy dò khuyết tật với độ nhạy này thể hiện các khuyết tật thực, tương đương với đặc trưng phản xạ của khuyết tật trong mẫu thử. Cho nên độ nhạy này được gọi là độ nhạy tương đương.
c. Định hướng trường
Định hướng trường của đầu dò trong kim loại kiểm tạo ra độ phân giải góc cũng như độ chính xác của toạ độ khuyết tật. Định hướng trường được xác định bằng góc phát và góc φ, lấy khoảng 0,8 (Hình 21.80).
Hình 21.80 Chuẩn theo mẫu
Để thuận lợi cho việc xác định điểm ra và góc phát của đầu dò người ta dùng các mẫu chuẩn V1 hoặc N o
2
d. Độ chính xác
Độ chính xác toạ độ đo được ở kiểu bất kỳ của bộ phận xác định chiều sâu được thể hiện qua sai số ngẫu nhiên và sai số hệ thống.
Sai số ngẫu nhiên tương đối do đặt đầu dò ở vị trí không đúng với biên độ xung phản hồi cực đại, tuân theo định luật phân bố chuẩn, phụ thuộc vào người thao tác và không vượt quá 4%.
Tiến hành phân tích thấy rằng toạ độ theo chiều sâu khi kiểm tra liên kết hàn bằng đầu dò góc có sai số tương đối nằm trong vùng rất rộng (đến 60%), nó tăng mạnh khi phần tử phản xạ nằm gần bề mặt cùng với góc phát đầu dò lớn. Cho nên khi kiểm tra mối hàn mỏng mà dùng đầu dò góc lớn sẽ gây sai số đáng kể về độ sâu. Khi kiểm tra mối hàn dày trung bình (25 mm – 100 mm), xác suất xuất hiện sai số nghiêm trọng không đáng kể. Còn sai số theo chiều ngang thực tế không vượt quá 10%.
d. Vùng chết
Đó là vùng được xác định theo chiều sâu nhỏ nhất của khuyết tật mà xung phản hồi từ đó không trùng với xung phát. Giá trị vùng chết phụ thuộc vào chiều dài xung phát, đối với đầu dò góc nó phụ thuộc vào cấu tạo nêm.
Để nhận được xung phản hồi từ khuyết tật không “đụng” xung phát, thì thời gian T tính từ lúc phát xung đến thời điểm trở về của tín hiệu phản hồi phải lâu hơn thời gian phát xung τ của xung phát. Thời gian T liên hệ với độ sâu khuyết tật nằm Htheo công thức
Trong đó tn - thời gian chùm tia qua khối trễ Cho T = τ sẽđược giá trị vùng chết
đầu dò thẳng: M = τ.vL2/2
đầu dò góc: M = 0,5.(τ -2tn).sin
Xung đáy phản xạ nhiều lần do xung phát tạo ra sẽ gây nhiễu cho xung phản xạ từ khuyết tật gần bề mặt (khoảng 3 – 5 mm).
Giá trị vùng chết phụ thuộc vào góc phát và kích thước phần tử phản xạ. Nó nhỏ khi góc vào và bất liên tục nhỏ. Khi kiểm tra bằng đầu dò góc, vùng chết được đặc trưng bởi chiều sâu nhỏ nhất của phản xạ hình trụ, mà xung phản hồi của nó có thể khác với xung phát và xung phản hồi của tiếng ồn từ nêm. Để hiệu chuẩn có thể dùng mẫu V1hoặc No