Kiểm tra nghiệm thử

I. PHƯƠNG PHÁP KHÔNG PHÁ HỦY (NDT)

Hiện nay, công nghệ Kiểm tra không phá hủy là một công nghệ thiết yếu và không thể thiếu của các ngành công nghiệp. Kiểm tra không phá hủy bao gồm các phương pháp dùng để phát hiện các hư hại, khuyết tật, kiểm tra đánh giá tính toàn vẹn của vật liệu, kết cấu, chi tiết hoặc để xác định các đặc trưng của đối tượng mà không làm ảnh hưởng đến khả năng sử dụng của đối tượng kiểm tra.

Kiểm tra không phá hủy được sử dụng để kiểm tra vật liệu đầu vào, các bán sản phẩm, sản phẩm đầu cuối, kiểm tra và phân loại các sản phẩm gia công chế tạo và kiểm tra, đánh giá định kỳ các kết cấu, hệ thống, tiểu hệ thống trong quá trình sử dụng. Kiểm tra không phá hủy còn được sử dụng để tối ưu hoá các quá trình và quy trình công nghệ trong chế tạo, gia công. Nhờ sớm phát hiện và loại bỏ các vật liệu, sản phẩm, bán sản phẩm không đạt yêu cầu, tối ưu hóa được quá trình sản xuất nên giảm được chi phí sản xuất, nâng cao chất lượng sản phẩm và hiệu quả sản xuất và kinh doanh của các doanh nghiệp. Đồng thời, nhờ sớm phát hiện các khuyết tật trong các kết cấu, hệ thống và tiểu hệ thống giúp sớm đưa ra được các phương án khắc phục và sửa chữa.

Do yêu cầu nghiêm ngặt về an toàn đối với những thiết bị áp lực, thiết bị nâng dùng trong  các công ty, nhà máy, xí nghiệp... đòi hỏi phải có các công nghệ kiểm tra có độ tin cậy cao, năng suất cao, thân thiện với môi trường và người sử dụng. Đồng thời, phương pháp chụp ảnh phóng xạ vừa độc hại, vừa làm ảnh hưởng đến tiến độ thực hiện dự án và ảnh hưởng không tốt đến môi trường do phải sử dụng các hoá chất xử lý phim và nguồn phóng xạ. Nên, xu hướng đầu tư hiện nay, người ta thường tập trung sử dụng các phương pháp NDT công nghệ cao.

Từ Kiểm tra không phá hủy (Non Destructive Test – NDT) tự nó đã giải nghĩa chính xác theo đúng nghĩa đen là kiểm tra một vật mà không phá hủy nó. Nói cách khác, kiểm tra không phá hủy là việc sử dụng các phương pháp vật lý để kiểm tra phát hiện các khuyết tật bên trong hoặc ở bề mặt vật kiểm tra mà không làm ảnh hưởng đến khả năng sử dụng của chúng. Kiểm tra không phá hủy dùng để phát hiện các khuyết tật như là nứt, rỗ, xỉ, tách lớp, hàn không ngấu, không thấu trong các mối hàn...

Có rất nhiều phương pháp NDT khác nhau như: kiểm tra siêu âm, chụp phim, kiểm tra bằng chất lỏng thẩm thấu, kiểm tra bằng bột từ...; mỗi phương pháp đều có ưu điểm riêng, không phương pháp nào có thể thay thế được phương pháp nào. Ứng với mỗi trường hợp cụ thể mà ta lựa chọn những phương pháp kiểm tra phù hợp. thường được chia thành hai nhóm chính theo khả năng phát hiện khuyết tật của chúng, đó là:

1. Các phương pháp có khả năng phát hiện các khuyết tật nằm sâu bên trong (và trên bề mặt) của đối tượng kiểm tra:

a) Phương pháp chụp ảnh phóng xạ dùng film (Radiographic Testing- RT)

b) Phương pháp chụp ảnh phóng xạ kỹ thuật số (Digital Radiographic Testing- DR)

c) Phương pháp kiểm tra siêu âm (Ultrasonic Testing- UT)

2. Các phương pháp có khả năng phát hiện các khuyết tật bề mặt (và gần bề mặt)

a) Phương pháp kiểm tra thẩm thấu chất lỏng (Liquid Penetrant Testing- PT)

b) Phương pháp kiểm tra bột từ (Magnetic Particle Testing- MT)

c) Phương pháp kiểm tra dòng xoáy (Eddy Current Testing- ET)...

Phương pháp chụp ảnh phóng xạ: sử dụng ống phóng tia X (tương tự như đèn hình vô tuyến) hoặc nguồn phóng xạ phát ra chùm tia gamma chiếu qua vật cần kiểm tra. Khi đi qua vật, chùm tia phóng xạ bị suy yếu đi, mức độ suy giảm của chùm phụ thuộc vào loại vật liệu (nhẹ hay nặng) và chiều dày mà nó đi qua. Khi đi qua các vùng có khuyết tật, rỗ khí chẳng hạn, cường độ của chùm tia bị suy giảm ít hơn khi đi qua vùng không có khuyết tật. Nếu ta đặt tấm phim ở phía sau vật kiểm tra (tương tự như đặt phim X-quang sau lưng bệnh nhân khi chụp phổi) ta sẽ thấy trên ảnh chụp dược, có các vùng hình tròn đen sẫm hơn rất nhiều so với vùng xung quanh. Đó chính là hình chiếu của khuyết tật trên phim. Ta cũng có thể xác định được kích thước của khuyết tật qua ảnh chụp được.

Phương pháp chụp ảnh phóng xạ cho kết quả kiểm tra tin cậy, Số liệu kiểm tra có thể lưu lại được trên các văn bản. Tuy nhiên phương pháp này không cho ta biết về chiều sâu của khuyết tật. Phương pháp cũng có nguy cơ gây độc hại phóng xạ và khí thực hiện ở công trường thường làm giám đoạn công việc khác.

Phương pháp kiểm tra siêu âm: sử dụng chùm sóng âm có tần số trên ngưỡng con người nghe được (siêu âm) đập vào vùng cần kiểm tra. Nếu không có khuyết tật, chùm siêu âm sẽ đi thẳng, còn nếu gặp khuyết tật, chùm siêu âm sẽ phản xạ trở lại, tương tự như tiếng vọng ta nghe được từ vách núi. Thiết bị siêu âm có thể giúp ta thấy được sóng âm phản hồi và từ đó có thể biết được khuyết tật nằm ở đâu trong vật kiểm tra. Dựa vào mức độ mạnh yếu của chùm âm vọng, ta cũng có thể đánh giá được kích thước của khuyết tật.

Phương pháp siêu âm là một trong 5 phương pháp được ứng dụng rộng rãi để đo chiều dày vật liệu, đánh giá ăn mòn, phát hiện tách lớp và phát hiện khuyết tật trong mối hàn và các kết cấu kim loại và compoosite. Phương pháp cũng được sử dụng rộng rãi để đánh giá cường độ bê tông, khuyết tật (lỗ rồng, vết nứt trong bê tông. Ưu điểm nổi bật của phương pháp là nhanh, chính xác, thiết bị tương đối rẻ, và có thể cho ta biết cả chiều sâu của khuyết tật. Tuy nhiên, phương pháp cũng có nhiều hạn chế như bỏ sót nhiều khuyết tật có mặt phẳng định hướng song song với chùm siêu âm, kết quả kiểm tra phụ thuộc rất nhiều vào kỹ năng của kỹ thuật viên và số liệu không lưu trữ, kiểm chứng được.

Phương pháp Thẩm thấu chất lỏng: Một trong những phương pháp hay sử dụng nhất để phát hiện các vết nứt trên bề mặt kim loại, mối hàn sau khi gia công, đặc biệt là các vật liệu không nhiễm từ như thép không rỉ. Trong phương pháp này người ta phun một chất lỏng có khả năng thẩm thấu cao và có màu sắc dễ phân biệt (thường là màu đỏ) lên bề mặt vật cần kiểm tra. Nếu trên bề mặt có các vết nứt dù là rất nhỏ, chất thẩm thấu sẽ ngấm vào và đọng lại ở các khe nứt. Sau khi chờ cho quá trình ngấm kết thúc, người ta loại bỏ hết phần chất thẩm thấu thừa trên bề mặt và tiếp tục phun lên bề mặt kiểm tra một chất khác gọi là “chất hiện màu” làm cho phần chất thẩm thấu đã ngấm vào các vết nứt nổi rõ lên cho phép ghi nhận các vết nứt rất nhỏ, mắt thường không phát hiện được. Tuy nhiên để có thể áp dụng phương pháp này bề mặt vật kiểm tra phải rất sạch và khô vì vậy nó không thích hợp với các bề mặt bị bám bẩn và có độ nhám cao. Mặt khác mặc dù không đòi hỏi phải đầu tư thiết bị, việc kiểm tra PT đòi hỏi người kiểm tra phải thực sự có kinh nghiệm và được đào tạo đầy đủ.

Phương pháp Kiểm tra bột từ: Mặc dù không sử dụng được với các vật liệu không nhiễm từ như thép không rỉ, MT là phương pháp có độ tin cậy và độ nhạy cao hơn, không đòi hỏi bề mặt kiểm tra phải quá sạch và nhẵn như khi kiểm tra thẩm thấu. MT được áp dụng phổ biến trong việc kiểm tra định kỳ các nồi hơi và bình áp lực có nguy cơ nứt cao sau một thời gian sử dụng như bồn chứa NH3 hóa lỏng, các nắp nồi hấp, bình khử khí, bao hơi và bao bùn của nồi hơi nhà máy nhịêt điện, bề mặt ống lò của nồi hơi ống lò ống lửa... Mặt khác cũng thường áp dụng MT như biện pháp kiểm tra bổ sung đối với các mối hàn, chi tiết gia công sau khi xử lý nhiệt. Trong phương pháp này, vùng cần kiểm tra sẽ được từ hoá bằng cách cho tiếp xúc với một nam châm điện đặc biệt được gọi là “gông từ”. Sau khi từ hóa, người ta phun lên bề mặt vùng cần kiểm tra một lớp bột sắt từ (thường có màu đen). Nếu trên vùng kiểm tra không có các khuyết tật hay vết nứt, các hạt sắt từ này sẽ phân bố một cách đều đặn dọc theo các đường sức từ trường. Nếu có các vết nứt hay khuyết tật, các đường sức từ trường bị gián đoạn sẽ làm cho các hạt sắt từ tập trung cục bộ tại vùng có khuyết tật. Bằng việc xem xét kỹ sự phân bố của các hạt sắt từ trên vùng kiểm tra, người ta dễ dàng phát hiện ra các vị trí bị nứt hay có các khuyết tật bề mặt. Trong thực tế để dễ phân biệt vị trí có khuyết tật, người ta thường phun lên bề mặt vùng kiểm một lớp dung môi màu trắng có tác dụng làm nổi bật màu đen của các hạt sắt từ hoặc sử dụng đèn huỳnh quang tia cực tím trong những trường hợp đòi hỏi độ nhạy cao.

Phương pháp kiểm tra dòng xoáy: (Eddy Current Testing- ET) được dựa trên hiệu ứng về cảm ứng điện từ. Nếu một vật dẫn điện đưa gần đến một cuộn dây có dòng điện xoay chiều chạy qua, bên trong vật dẫn này sẽ xuất hiện một dòng điện khép kín (eddy current), biến thiên. Dòng điện xoay chiều này mạnh hay yếu phụ thuộc vào vật dẫn kia có khuyết tật hay không có khuyết tật. Thiết bị dòng xoáy có thể đo được dòng điện xoay chiều này và từ đó cho ta biết trong vật kiểm tra có vết nứt hay không. Phương pháp này rất nhậy để phát hiện các vết nứt bề mặt và gần bề mặt trong các đối tượng làm bằng chất dẫn điện, như nhôm, đồng, titan vv. Phương pháp cũng có thể đánh giá được độ dẫn điện, đo được chiều dày lớp phủ, đánh giá ăn mòn. Phương pháp được ứng dụng rộng rãi trong ngành hàng không.

II. KIỂM TRA PHÁ HỦY (DT)

Chi tiết kiểm tra bị “phá hủy”, khi dùng nó để tạo ra các mẫu kiểm tra (test specimen). Vật mẫu được phân tích và kiểm tra để làm sáng tỏ hơn cho kiểm tra không phá hủy.Nó phù hợp với chế tạo các sản phẩm hàng loạt, lớn, và hạn chế với sản phẩm ít và hiếm. Có rất nhiều phương pháp kiểm tra phá hủy, tùy vào yêu cầu và mục đích mà ta chọn phương pháp kiểm tra nghiệm thử phù hợp.

* Hai nhóm kiểm tra phá hủy:

- Kiểm tra định lượng (để xác định cơ tính - các trị số cụ thể về độ bền, độ cứng…)

- Kiểm tra định tính (để đánh giá chất lượng liên kết - xem liên kết có lành lặn hay không).

* Các loại kiểm tra phá hủy:

- Thử uốn cho mối hàn

- Thử kéo ngang

- Thử kéo kim loại đắp

- Thử độ dai va đập

- Thử độ cứng

- Thử CTOD (độ mở đầu vết nứt)

- Thử uốn

- Thử phá gẫy