CHƯƠNG 2 KIỂM TRA KHÔNG PHÁ HỦY
2.2. Kiểm tra mối hàn bằng phương pháp siêu âm (UT)
2.2.2. Đặc trưng cơ bản dò khuyết tật
2.2.2.1. Cơ sở của phương pháp kiểm tra siêu âm
Sóng siêu âm khi đến mặt phân cách giữa hai mơi trường thì một phần phản xạngược vềmơi trường ban đầu và một phần sẽ truyền qua môi trường kia. Phương pháp kiểm tra siêu âm sử dụng phần năng lượng truyền qua của sóng siêu âm được gọi là phương pháp truyền qua. Còn sử dụng phần năng lượng phản xạ của sóng siêu âm được gọi là phương pháp xung phản hồi. Một phương pháp khác cũng thường được sử dụng trong kiểm tra siêu âm vật liệu là phương pháp cộng hưởng. Tuy nhiên, ngày nay phương pháp này được thay thế bằng phương pháp xung phản hồi do thiết kế biến tử được cải thiện và không sử dụng trong kiểm tra hàn.
2.2.2.2. Phương pháp truyền qua
Phương pháp này (còn được gọi là shadow method) sử dụng hai đầu dò siêu âm. Một làm đầu dò phát T và một làm đầu dò thu R. Các đầu dò này được đặt ở hai mặt đối diện của vật kiểm như được mô tả trong (Hình 47)
53
Hình 47. Vị trí đầu dị phát và đầu dò thu trong phương pháp truyền qua
Trong phương pháp này, sự hiện diện của khuyết tật trong vật kiểm được chỉ thị bởi sự giảm của biên độ tín hiệu, trong trường hợp khuyết tật lớn thì tín hiệu có thể biến mất hồn tồn.
Phương pháp này được dùng để kiểm tra khi có sự suy giảm mạnh và có các khuyết tật lớn. Khi vật kiểm có hình dạng phức tạp như hàn thân van nó có khả năng thu được các chỉ thị tật lớn (Hình 21.48). Phương pháp này khơng đưa ra được kích thước và vị trí khuyết tật. Ngồi ra, cần có sự tiếp xúc tốt và sự định vị tương đối giữa hai đầu dị.
Hình 48 Dẫn hướng âm trong phương pháp truyền qua.
2.2.2.3. Phương pháp xung phản hồi
Đây là phương pháp được dùng phổ biến nhất trong kiểm tra vật liệu bằng siêu âm. Đầu dị phát và thu được đặt cùng một phía của vật kiểm và khuyết tật được phát hiện bằng sự xuất hiện xung phản hồi trước xung phản hồi đáy. Nếu bề mặt khuyết tật khơng phẳng thì biên độ sóng thu được sẽ giảm đi do chùm tia bị khuếch tán và tán xạ theo các phía dưới các góc khác nhau. Đầu dị thu và phát có thể tách rời hoặc gộp lại trong cùng một vỏ. Hầu hết các đầu dị đều có thể hoạt động ở chế độ thu cũng như phát. Màn hình CRT được chuẩn để biểu diễn được tách biệt về khoảng cách giữa thời gian đến của xung phản hồi khuyết tật và xung phản hồi đáy, do đó toạ độ của khuyết tật có thể xác định một cách chính xác. Nguyên lý của phương pháp xung phản hồi được minh hoạở (Hình 49.), trong đó: a- khuyết tật nhỏ;
54
b- hai khuyết tật nhỏ; c- khuyết tật lớn che khuyết tật nhỏ; d- khuyết tật làm lệch chùm phản xạ; e- khuyết tật nhỏ nhưng tia tới khơng vng góc với mặt đáy; f- khuyết tật phân bố khắp nơi.
Hình 49 Nguyên lý của phương pháp xung phản hồi
Phương pháp xung phản hồi dùng những xung siêu âm ngắn thay vì những sóng liên tục. Khi chiều rộng xung tăng thì khả năng phân giải giảm xuống.
được ứng dụng rất đa dạng và phong phú. Phương pháp kiểm tra siêu âm tự động và điều khiển từ xa được sử dụng để:
- Hạn chếđược các thao tác chuyển đổi nên các lỗi do con người gây ra trong quá trình kiểm tra cũng giảm.
- Khi vận hành thiết bị bằng tay gặp khó khăn hoặc khơng thể thực hiện được. - Tiết kiệm được sức người hoặc giảm được thời gian làm việc do tăng tốc độ kiểm tra.
- Ghi lại chính xác kết quả và mở rộng khả năng xử lý số liệu.
- Tự động phân tích và đánh giá kết quả nhờ hệ thống được điều khiển bằng máy tính.
Hệ thống tựđộng trong kiểm tra siêu âm sau là một hệ thống có thểđiều khiển các đầu dò bằng cơ, tự động ghi lại các kết quả kiểm tra và xử lý số liệu kiểm tra. Hệ thống gồm một hoặc nhiều đầu dò được đặt trên vật thể kiểm tra cho trước. Tín hiệu siêu âm được xử lý bằng thiết bị đánh giá và biểu diễn trên màn hình hiển thị xung (nếu có). Tất cả các số liệu đo được cùng với những thơng số về vị trí của đầu dị được cấp vào máy tính để xử lý và đánh giá. Thiết bị đánh giá dựa trên ít nhất một chương trình xử lý số liệu phức tạp, chúng có thể thực hiện và cung cấp những tín hiệu khuyết tật, nhận biết được khuyết tật trong vật thể kiểm tra hoặc cho biên bản của các kiết quả kiểm tra. Biên bản kiểm tra được đưa ra bằng máy in (Hình 50)
55
Hình 50 Sơ đồ khối của thiết bị kiểm tra siêu âm
Các thành phần chi tiết của hệ thống:
- Cơ cấu vận hành của một hoặc nhiều đầu dò và điều khiển từ xa.
- Các đầu dị hoặc các biến tử có thể sử dụng được thích hợp với q trình tự động.
- Tự cung cấp chất tiếp âm.
- Điều khiển hệ số khuếch đại tự động
- Tự động hiệu chỉnh hệ số khuyếch đại của thiết bị cho độ nhạy công việc đặc thù (tự động hiệu chỉnh biên động - khoảng cách).
- Hệ thống kiểm soát và tự kiểm tra.
- Các ứng dụng biểu diễn dạng quét B, dạng quét C, hệ thống hiển thị ảnh nổi 3 chiều (chụp ảnh giao thoa âm học, phân tích tần số…)