Để kiểm tra khuyết tật bên trong vật đúc người ta thường dụng các phương pháp
Kiểm tra không phá hủy (Non Destructive Testing) là sử dụng các phương pháp vật lý để kiểm tra và phát hiện các khuyết tật bên trong cấu trúc vật liệu, sản phẩm hoặc chi tiết máy... mà không cần làm tổn hại đến khả năng hoạt động sau này của chúng. Các phương pháp kiểm tra không phá hủy NTD đóng vai trò quan trọng trong việc kiểm tra chất lượng sản phẩm, được sử dụng trong tất cả các công đoạn của quá trình chế tạo sản phẩm. Nó cũng được dùng để kiểm tra, giám sát chất lượng của các công trình, các sản phẩm công nghiệp. Đây là phương pháp cho phép thu nhận được thông tin nhanh, chính xác đồng thời không phải lấy mẫu (vì việc lấy mẫu trong nhiều trường hợp là không thể thực hiện được). Sử dụng các phương pháp kiểm tra không phá hủy NDT trong các công đoạn của quá trình sản xuất mang lại một số hiệu quả sau: - Làm tăng mức độ an toàn và tin cậy của sản phẩm. - Làm giảm giá thành sản phẩm bằng cách giảm phế liệu và bảo toàn vật liệu, công lao động và năng lượng. - Nó làm tăng danh tiếng của nhà sản xuất khi được biết đến là một sản phẩm có chất lượng. - Tất cả những yếu tố trên không những làm tăng giá bán của một sản phẩm mà còn tạo thêm những lợi ích về kinh tế cho nhà sản xuất. Các kỹ thuật kiểm tra không phá hủy NDT được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực: - Công nghiệp có sử dụng nồi hơi, hệ thống đường ống và bình áp lực. - Cơ khí, đúc, luyện kim, rèn dập. - Giao thông, xây dựng, vật liệu. - Thực phẩm đóng gói, đồ hộp, dược phẩm. - Hải quan, an ninh, quốc phòng. - Ngành hàng không, đường sắt, nhà máy điện, dầu khí, hóa chất. - Đóng tàu, hàng hải, ôtô, tàu hỏa. Các phương pháp kiểm tra không phá hủy NDT được sử dụng phổ biến hiện nay: I/ PHƯƠNG PHÁP KIỂM TRA SIÊU ÂM TRONG VẬT LIỆU UT (ULTRASONIC TESTING)
Kỹ thuật viên sẽ phát vào bên trong kim loại các chùm tia siêu âm và ghi nhận lại các tia siêu âm phản xạ từ bề mặt kim loại cũng như từ các khuyết tật bên trong kim loại. Trên cơ sở phân tích các tia phản xạ này, ta có thể xác định được chiều dày kim loại cũng như vị trí và độ lớn các khuyết tật bên trong kim loại. 1) Mục đích: Kiểm tra siêu âm mối hàn. Trong công nghệ hàn, hai mảnh kim loại được nối liền với nhau. Kim loại nóng chảy “rớt” từ một que hàn hoà lẫn vào với kim loại cơ bản nóng chảy ở bề mặt của hai vách đã được gia công và liên kết chúng lại với nhau khi mối hàn nguội và đông cứng lại. - Một số khuyết tật sinh ra do các bề mặt rãnh hàn không nóng chảy hay hòa lẫn với kim loại que hàn (các khuyết tật hàn không thấu và hàn không ngấu). - Các khuyết tật sinh ra do vảy hoặc xỉ không được làm sạch hoàn toàn trước khi hàn, phủ lớp tiếp theo (ngậm xỉ). - Một số khuyết tật khác do nhúng que hàn quá sâu vào dòng kim loại nóng chảy làm một mảnh đồng hoặc tungsten rơi vào trong đường hàn nóng chảy (ngậm tạp chất kim loại). Một vài khuyết tật xuất hiện theo nhiều cách giống nhau như các khuyết tật trong vật đúc (các lổ khí, lõm co, lỗ khí xoắn, co ngót, rãnh khuyết mặt ...v.v.). - Một số khuyết tật xảy ra do ứng suất nhiệt, do có một số phần đang ở nhiệt độ nóng chảy, trong khi các phần còn lại của kim loại cơ bản lại đang ở nhiệt độ thấp hơn rất nhiều (vết nứt, xé ...vv.). - Nhiều khuyết tật xuất hiện trong mối hàn nhưng không làm thay đổi độ bền của mối hàn, nhưng một số khác lại có ảnh hưởng dưới nhiều mức độ khác nhau. Tuy nhiên, các khuyết tật dạng phẳng (các vết nứt, các khuyết tật hàn không thấu và hàn không ngấu), gây ra sự gián đoạn trên bề mặt của mối hàn nối làm cho sức bền của mối hàn giảm xuống rất nhanh chóng. 2) Quy trình kiểm tra mối hàn bằng siêu âm: - Thu thập tất cả thông tin trước khi kiểm tra mối hàn. - Xác định vị trí chính xác và kích thước của mối hàn cần kiểm tra. - Kiểm tra bằng mắt thường. - Kiểm tra kim loại cơ bản. - Kiểm tra dưới đáy của mối hàn. - Áp dụng quy trình dò quét. 3) Mục đích sử dụng: - Sử dụng nhằm để phát hiện hầu hết các khuyết tật trong vật liệu. - Đo bề dày vật liệu. - Xác định tính chất cơ học và cấu trúc hạt của vật liệu. - Đánh giá quá trình biến đổi trong vật liệu. 4) Ưu điểm: - Có độ nhạy cao, cho phép phát hiện khuyết tật nhỏ. - Khả năng xuyên thấu cao. - Có độ chính xác cao trong việc phát hiện vị trí và kích thước của khuyết tật. - Cần phát hiện một phía của vật được kiểm tra. - Cho phép kiểm tra nhanh và tự động. 5) Hạn chế: - Hình dạng của vật cần kiểm tra có thể gây khó khăn trong việc kiểm tra. - Khó có thể kiểm tra các vật liệu có cấu tạo bên trong phức tạp. - Cần phải sử dụng chất tiếp âm. - Đầu dò cần phải được tiếp xúc phù hợp với bề mặt mẫu - Hướng của khuyết tật ảnh hưởng đến khả năng phát hiện khuyết tật. - Yê cầu nhân viên kiểm tra phải có nhiều kinh nghiệm. 6) Ứng dụng thực tế: - Dùng kiểm tra các khuyết tật mối hàn trong các ống dẫn dầu, khí, hóa chất, … - Kiểm tra các khuyết tật mối hàn trong các nồi hơi nhiệt, bồn, … - Kiểm tra sự tách lớp bề dày trong vật liệu: như vật liệu đúc, mối hàn chữ T (ống, ống dạng nhánh và tấm), mối hàn đối đầu... II/ PHƯƠNG PHÁP THẨM THẤU PT (PENETRANT TESTING)
Thường một dung dịch hoá chất có tác dụng nhuộm màu (nhìn thấy bằng mắt thường hoặc hiện màu dưới ánh đèn huỳnh quang), có khả năng ngấm rất mạnh vào các khe nứt hở trên bề mặt vật liệu. Bằng cách phun dung dịch này lên bề mặt vật cần kiểm tra, người ta có thể phát hiện ra các vết nứt trên các vật liệu, và dung dịch này được gọi là dung dịch thẩm thấu. Phương pháp Thẩm thấu PT có khả năng phát hiện và định vị các khuyết tật bề mặt hoặc các khuyết tật thông ra trên bề mặt của vật liệu như vết nứt, rổ khí, nếp gấp tách lớp của các loại vật liệu không xốp, kim loại hay phi kim loại, sắt từ hay không sắt từ, plastic hay gốm sứ. Trong phương pháp này, chất thấm lỏng (dung dịch thẩm thấu) được phun (xịt) trực tiếp lên bề mặt của sản phẩm trong một thời gian nhất định, sau đó phần chất thấm còn dư được loại bỏ khỏi bề mặt. Bề mặt sau đó được làm khô và phủ chất hiện lên nó, những chất thấm nằm trong bất liên tục sẽ bị chất hiện hấp thụ tạo thành chỉ thị kiểm tra, phản ánh vị trí và bản chất của bất liên tục. Về cơ bản phương pháp thẩm thấu lỏng gồm các bước sau: - Làm sạch bề mặt vật kiểm tra. - Áp chất thẩm thấu lỏng lên bề mặt vật kiểm (đã được làm sạch) chờ một thời gian nhất định cho chất thẩm thấu thấm vào các bất liên tục trên bề mặt vật kiểm. - Loại bỏ chất thẩm thấu thừa trên bề mặt (dùng dung môi + nùi dẻ, hoặc nước làm sạch) nghiêm cấm xịt dung môi trực tiếp lên bề mặt vật kiểm khi đã dùng chất thấm. - Áp chất hiện lên bề mặt để chất hiện kéo chất thẩm thấu trong bất liên tục. - Kiểm tra, đánh giá khuyết tật trong điều kiện ánh sáng thích hợp. - Làm sạch bề mặt kiểm tra, và nếu cần có thể dùng chất chống ăn mòn để bảo vệ vật kiểm tra. Các chất thẩm thấu lỏng được sử dụng trong phương pháp này là chất thấm nhuộm màu nhìn thấy được và chất thấm huỳnh quang, quá trình kiểm tra bằng chất thấm nhuộm màu nhìn thấy được thì được thực hiện dưới ánh sáng trắng bình thường, còn quá trình kiểm tra bằng chất thấm huỳnh quang thì được thực hiện dưới ánh sáng đen (tia cực tím) trong điều kiện phòng tối. Quá trình xử lý chất thấm lỏng được phân loại theo phương pháp làm sạch vật kiểm tra. Kết hợp 2 lọai chất thấm và 3 phương pháp làm sạch, chúng ta có tất cả 6 phương pháp thực hiện theo quá trình kiểm tra thẩm thấu lỏng: 1) Chất thấm huỳnh quang nhũ tương hóa 2) Chất thấm huỳnh quang rửa bằng dung môi hòa tan. 3) Chất thấm huỳnh quang rửa được bằng nước. 4) Chất thấm nhuộm màu nhìn thấy được nhũ tương hóa. 5) Chất thấm nhuộm màu nhìn thấy được rửa bằng dung môi hòa tan. 6) Chất thấm nhuộm màu nhìn thấy được rửa bằng nước. Một số ưu nhược điểm của phương pháp: Ưu điểm: - Rất nhạy với những khuyết tật nằm trên bề mặt. - Thiết bị và vật nhủ tương đối rẻ tiền. - Quá trình thực hiện tương đối đơn giản. - Không phụ thuộc vào hình dạng vật kiểm. - Vật kiểm tra là sắt từ hay không sắt từ nhưng vật liệu không xốp. Nhược điểm: - Các khuyết tật phải hở ra trên mặt. - Vật liệu được kiểm tra phải không xốp. - Quá trình thực hiện kiểm tra bằng chất thẩm thấu lỏng khá bẩn. - Phương pháp này các kết quả không giữ được lâu. - Không phát hiện được khuết tật dưới bề mặt. - Không hữu dụng khi kiểm tra các bề mặt nóng, bẩn, thô nhám. Phương pháp Thẩm thấu PT có khả năng phát hiện và định vị các khuyết tật bề mặt hoặc các khuyết tật thông ra trên bề mặt của vật liệu. Vật liệu kiểm tra là kim loại hay phi kim loại, sắt từ hay phi sắt từ và tất cả đều không xốp. III/ PHƯƠNG PHÁP CHỤP ẢNH BỨC XẠ RT (RADIOGRAPHIC TESTING)
Trong phương pháp này, người ta dùng các chùm tia X hoặc tia phóng xạ gamma để chụp ảnh vật cần kiểm tra. Trong khi việc chụp ảnh thông thường chỉ cho hình ảnh về bề mặt vật chụp, thì chụp ảnh bức xạ cho phép ghi nhận cả hình ảnh bên trong vật chụp do các chùm tia X, tia gamma có khả năng xuyên thấu. Nếu phương pháp siêu âm đòi hỏi phải xử lý số liệu ngay trong quá trình kiểm tra thì phương pháp chụp phim cho phép lưu lại phim chụp để đọc vào bất kỳ lúc nào. Tuy nhiên, chụp phim là công việc đòi hỏi nghiêm ngặt về an toàn do liên quan đến việc sử dụng các nguồn phát tia phóng xạ. Phương pháp này hoàn toàn có thể đáp ứng các yêu cầu chụp phim các kết cấu kim loại, mối hàn với phương châm: chất lượng tốt nhất, tiến độ nhanh nhất và giá cả cạnh tranh nhất. 1) Phạm vi áp dụng: Phương pháp chụp ảnh bức xạ RT (Radiographic Testing) là phương pháp kiểm tra không phá hủy (NDT) ngày càng được chấp nhận sử dụng rộng rãi và đóng vai trò quan trọng trong công nghiệp. Phương pháp này đã chứng tỏ đem lại nhiều lợi ích và hiệu quả to lớn ở hầu hết các ngành công nghiệp, hàng không, hóa chất, chế biến bảo quản, khai thác dầu khí, đóng tầu, năng lượng điện... cũng như nhiều ngành cơ khí chế tạo thiết bị khác, được áp dụng cho các sản phẩm như: vật rèn, đúc, hàn... Phương pháp chụp ảnh bức xạ là một phương pháp phát hiện tin cậy nhất các bất liên tục thể tích nằm trong vật liệu kiểm tra trong công nghiệp (nồi hơi, đường ống áp lực, kết cấu mối hàn,...), được áp dụng ở hầu hết các giai đoạn sản xuất khác nhau từ vật liệu phôi ban đầu, đến quá trình thi công, kiểm soát chất lượng sản phẩm cuối cùng, cũng như còn kiểm tra bảo trì bảo dưỡng khi sản phẩm đã đem vào sử dụng. Được triển khai áp dụng cho nhiều công trình bê tông, các cột chịu lực chính, cao ốc văn phòng: - Phân bố không gian cốt thép. - Kích thước cốt thép. - Hiện trạng, chất lượng liên kết giữa bê tông với cốt thép hoặc ống cáp chịu lực. - Các khuyết tật bê tông: nứt, vùng rỗng, vật thể lạ. - Chất lượng vữa trong ống cáp dự ứng lực. 2) Ưu điểm: - Có thể sử dụng trong việc kiểm tra hầu hết các loại vật liệu. - Cung cấp ảnh chụp nhìn thấy được và lưu giữ được trong khoảng thời gian dài. - Kiểm tra được sự sai hỏng bên trong cấu trúc vật liệu. - Độ nhạy cao trong phát hiện khuyết tật thể tích. - Có thiết bị dùng để kiểm tra chất lượng phim chụp. 3) Nhược điểm: - Thực tế khó có thể sử dụng để kiểm tra vật có hình dạng phức tạp. - Phải tiếp xúc được với hai phía của vật cần kiểm tra. - Bị giới hạn về bề dày vật kiểm tra. - Độ nhạy kiểm tra giảm theo bề dày của vật cần kiểm tra. - Các khuyết tật tách lớp thường không thể phát hiện bằng phương pháp chụp ảnh bức xạ, không thể phát hiện được các khuyết tật dạng phẳng một cách dễ dàng. - Cần xem xét và đảm bảo an toàn bức xạ do sử dụng tia X và tia gamma. - Tương đối đắt tiền so với các phương pháp kiểm tra NDT khác. - Khó có thể tự động hóa. IV/ PHƯƠNG PHÁP BỘT TỪ MT (MAGNETIC PARTICLE TESTING)
Bằng cách từ hoá bề mặt của các vật liệu sắt từ, ta có thể kiểm tra các khuyết tật trên bề mặt vật liệu và xác định vị trí của chúng bằng chất hiện màu hay dung dịch huỳnh quang. Kiểm tra bằng phương pháp Bột từ MT là một trong bốn phương pháp NDT thông dụng nhất hiện nay. Phương pháp này dựa trên nguyên lý của từ trường, vật liệu kiểm tra trước hết được cho nhiễm từ bằng cách dùng nam châm vĩnh cửu chạy xung quanh vật kiểm tra. Từ trường cảm ứng vào trong vật kiểm tra gồm có các đường sức từ. Nơi nào có khuyết tật sẽ làm rối loạn đường sức, một vài đường sức này phải đi ra và quay vào vật kiểm tra. Những điểm đi ra và đi vào này tạo thành những cực từ trái ngược nhau. Khi bột từ tính nhỏ được rắc lên bề mặt kiểm tra thì những cực từ này sẽ hút các bột từ tính để tạo thành chỉ thị nhìn thấy được. Trên các chỉ thị đó, ta xác định được hình dạng và kích thước của khuyết tật. Kiểm tra bất liên tục trên bề mặt và gần bề mặt: các vết nứt, lỗ rỗng, rỗ khí, các tạp chất,... Ưu điểm: - Phát hiện các khuyết tật hở trên bề mặt, nằm gần bề mặt của vật liệu cần kiểm tra. - Sử dụng không cần phải cạo bỏ các lớp phủ bảo vệ mỏng trên bề mặt vật thể kiểm tra. - Không yêu cầu nghiêm ngặt về quá trình làm sạch bề mặt trước khi kiểm tra. - Thực hiện nhanh. - Giá thành kiểm tra tương đối rẻ, thiết bị gọn, nhẹ. - Độ tin cậy và độ nhạy cao nhất. - Quá trình xử lý ít hơn, khả năng gây ra sai số do người thực hiện kiểm tra thấp. Hạn chế: - Không áp dụng được cho các vật liệu không nhiễm từ, như thép không rỉ... - Chỉ nhạy đối với các khuyết tật có góc nằm trong khoảng từ 450 đến 900 so với hướng của các đường sức từ. - Thiết bị được dùng trong phương pháp này đắt tiền hơn.
Page 2 |