Kiểm tra không phá hủy (NDT) là gì và cách sử dụng của nó phần 1
Kiểm tra là một phần không thể thiếu trong quá trình bảo trì thiết bị và cơ sở hạ tầng. Để đảm bảo hiệu suất và an toàn cho sản phẩm và tài sản của bạn, việc đánh giá vật liệu, thành phần, thiết kế và cấu trúc là điều hết sức cần thiết. Dựa trên trạng thái của các thành phần sau khi trải qua quá trình kiểm tra, các quy trình kiểm tra có thể được phân loại thành hai loại chính: kiểm tra phá hủy và kiểm tra không phá hủy. Trong kiểm tra phá hủy, phương pháp kiểm tra được thiết kế để tạo ra hư hỏng hoặc phá hủy một phần của thành phần được thử nghiệm. Điều này có thể bao gồm việc áp dụng áp lực, nhiệt độ cao, hoặc các phương pháp vật lý hoặc hóa học khác để đưa ra những tác động mà sản phẩm có thể gặp phải trong điều kiện vận hành thực tế. Kết quả từ quá trình này cung cấp thông tin quý giá về độ bền và sức chịu đựng của sản phẩm trong điều kiện cực đoan.
Ngược lại, trong kiểm tra không phá hủy, các phương pháp kiểm tra được thực hiện mà không gây ra hỏng hóc cho thành phần được thử nghiệm. Các kỹ thuật như siêu âm, tia X, phát hiện phân tử, và kiểm tra bằng sóng âm có thể được sử dụng để đánh giá tính toàn vẹn và hiệu suất của vật liệu và cấu trúc mà không làm thay đổi tính chất của chúng. Quá trình này cung cấp cái nhìn sâu sắc vào tình trạng hiện tại của sản phẩm mà không yêu cầu tháo rời hoặc gây thiệt hại cho nó. Trong bài viết này, chúng tôi sẽ tập trung vào việc phân tích các ứng dụng khác nhau của phương pháp kiểm tra không phá hủy. Bằng cách này, chúng tôi sẽ cung cấp cái nhìn sâu sắc vào cách mà các kỹ thuật này có thể được áp dụng trong các ngành công nghiệp khác nhau, từ sản xuất đến y tế, từ hàng không vũ trụ đến năng lượng, để đảm bảo chất lượng và an toàn của sản phẩm và cơ sở hạ tầng.
Kiểm tra không phá hủy là gì?
Kiểm tra không phá hủy (NDT) là một phương pháp đánh giá tính toàn vẹn và hiệu suất của các cấu trúc và bộ phận mà không gây hỏng hóc hay phá hủy chúng, đặc biệt là trong các ứng dụng nơi mà việc duy trì tính nguyên vẹn của vật liệu và thiết kế là quan trọng. NDT sử dụng một loạt các kỹ thuật kiểm tra đa dạng để đánh giá từng thành phần riêng lẻ hoặc tổng hợp của cấu trúc, và áp dụng các nguyên tắc của nhiều lĩnh vực khoa học như vật lý, hóa học, và toán học để thực hiện việc kiểm tra này.
Trong một môi trường sản xuất hoặc bảo trì, NDT chơi một vai trò quan trọng trong việc đảm bảo sự an toàn và hiệu suất của các sản phẩm và cơ sở hạ tầng. Thay vì phải thực hiện các phương pháp phá hủy, mà thường gây ra sự hủy diệt của các bộ phận kiểm tra và tạo ra sự bất tiện cho việc bảo trì, NDT cung cấp các phương tiện để kiểm tra mà không làm hỏng các bộ phận. Điều này có thể tiết kiệm thời gian và chi phí, đặc biệt là khi việc thay thế hoặc sửa chữa các bộ phận là tốn kém và phức tạp.
Ví dụ, khi kiểm tra một bộ phận như piston trong một động cơ, việc sử dụng phương pháp NDT như chụp X quang hoặc sử dụng tia X, tia gamma, giúp phát hiện các khuyết tật hoặc sự xuống cấp của vật liệu mà không làm hỏng bộ phận. Điều này cho phép kỹ sư và nhà sản xuất đánh giá độ an toàn và hiệu suất của piston mà không cần phải tháo rời hoặc phá hủy nó. Nhờ vào NDT, các bộ phận này có thể được kiểm tra một cách kỹ lưỡng và hiệu quả, giúp tăng cường tính ổn định và đáng tin cậy của hệ thống sản xuất và cơ sở hạ tầng.
NDT được sử dụng ở đâu?
Ứng dụng của kiểm tra không phá hủy (NDT) rất đa dạng và lan rộng vào nhiều lĩnh vực khác nhau, từ sản xuất đến quốc phòng và y tế. Dưới đây là một số ví dụ cụ thể về các ngành công nghiệp và ứng dụng cụ thể của NDT:
- Hàng không vũ trụ: Trong việc sản xuất các thành phần cho máy bay và tàu vũ trụ, NDT được sử dụng để kiểm tra và đánh giá chất lượng của các bộ phận quan trọng như vật đúc thử nghiệm.
- Ô tô: Trong ngành sản xuất ô tô, NDT được áp dụng để kiểm tra độ bền và tính toàn vẹn của các bộ phận, như đầu piston, trước khi chúng được sử dụng trong quá trình lắp ráp và vận hành.
- Sản xuất: Trong quá trình sản xuất các sản phẩm công nghiệp, NDT được sử dụng để kiểm tra chất lượng của các bộ phận trước khi chúng được đưa vào quy trình sản xuất, đảm bảo rằng chúng đáp ứng các tiêu chuẩn chất lượng cần thiết.
- Thiết bị y tế: Trong lĩnh vực y tế, NDT được sử dụng để kiểm tra độ bền và thành phần của các thiết bị y tế như stent, đảm bảo rằng chúng đáp ứng các yêu cầu an toàn và chất lượng.
- Quân sự và quốc phòng: Trong ngành công nghiệp quốc phòng, NDT được sử dụng để thử nghiệm và phân tích đạn đạo, đảm bảo tính toàn vẹn và hiệu suất của các vật liệu và thành phần quan trọng.
- Bao bì: Trong việc sản xuất bao bì, NDT được sử dụng để kiểm tra cấu trúc và khả năng rò rỉ của bao bì, đảm bảo rằng chúng đáp ứng các tiêu chuẩn an toàn và chất lượng.
- Công nghiệp hàng hải: Trong ngành công nghiệp hàng hải, NDT được sử dụng để xác định sự ăn mòn và kiểm tra tính toàn vẹn của các thành phần và cấu trúc trên tàu thủy và cơ sở hạ tầng hàng hải.
- Phát điện: Trong lĩnh vực phát điện, NDT được sử dụng để kiểm tra các khuyết tật liên quan đến quá trình hàn, đảm bảo tính toàn vẹn của các cấu trúc và thiết bị trong các nhà máy điện.
- Quản lý chất thải: Trong quản lý chất thải, NDT được sử dụng để xác định các kim loại có thể thu hồi được trong chất thải, đóng vai trò quan trọng trong việc tối ưu hóa quá trình tái chế và xử lý chất thải.
- Công nghiệp hóa dầu: Trong việc vận chuyển dầu qua đường ống, NDT được sử dụng để kiểm tra và thử nghiệm đường ống, đảm bảo tính toàn vẹn và an toàn của hệ thống vận chuyển.
Tại sao NDT được sử dụng?
Việc sử dụng kiểm tra không phá hủy (NDT) đem lại nhiều ưu điểm khác biệt và đáng chú ý trong việc đảm bảo an toàn, chất lượng và hiệu suất của các bộ phận và thiết bị. Dưới đây là một số lợi ích chính của việc thực hiện NDT:
- Tái sử dụng các thành phần: Một trong những ưu điểm lớn nhất của NDT là khả năng kiểm tra các thành phần mà không gây hỏng hóc cho chúng. Điều này có nghĩa là các bộ phận vẫn có thể được sử dụng sau khi kiểm tra, giúp tiết kiệm chi phí thay thế và duy trì tính toàn vẹn của thiết bị.
- Dễ dàng thực hiện trên thiết bị đang hoạt động: Các thiết bị và dụng cụ kiểm tra trong NDT thường nhỏ gọn và di động, cho phép việc thử nghiệm trở nên thuận tiện hơn, đặc biệt là trên các máy móc đang hoạt động. Điều này giúp giảm thiểu thời gian dừng máy và tăng cường khả năng duy trì hoạt động liên tục của thiết bị.
- Đảm bảo an toàn và tin cậy: Thực hiện NDT giúp đảm bảo an toàn cho các bộ phận làm việc và người sử dụng. Bằng cách phát hiện sớm các dấu hiệu xuống cấp và khuyết tật trong thiết bị, NDT giúp ngăn chặn sự cố và hỏng hóc không mong muốn, tăng cường độ tin cậy của hệ thống.
- Đánh giá chất lượng sản phẩm: Phương pháp NDT cũng được sử dụng để đảm bảo chất lượng sản phẩm trong quá trình sản xuất. Bằng cách kiểm tra và phân tích các thành phần, nhóm đảm bảo chất lượng có thể nhanh chóng xác định xem sản phẩm có đáp ứng các tiêu chuẩn chất lượng không và điều chỉnh quy trình sản xuất nếu cần thiết.
- Ước tính thời gian sử dụng còn lại của thiết bị: Thông qua việc đánh giá mức độ hao mòn và xuống cấp của thiết bị, NDT cung cấp thông tin giúp ước tính thời gian sử dụng còn lại của máy móc. Điều này hữu ích trong việc lập kế hoạch bảo dưỡng và đầu tư vào các thiết bị mới khi cần thiết.
Tóm lại, việc sử dụng NDT không chỉ đảm bảo an toàn và chất lượng của sản phẩm và thiết bị mà còn giúp tối ưu hóa hoạt động sản xuất và duy trì sự ổn định của hệ thống.
Các phương pháp kiểm tra không phá hủy
Có rất nhiều lựa chọn thử nghiệm không phá hủy có sẵn. Phương pháp nào bạn định sử dụng tùy thuộc vào loại thành phần bạn đang thử nghiệm và chính xác bạn đang tìm kiếm điều gì. Một số phương pháp NDT chỉ có ứng dụng trong các danh mục thích hợp. Dưới đây, chúng tôi thảo luận về các phương pháp NDT phổ biến nhất có ứng dụng rộng hơn.
Kiểm tra trực quan
Kiểm tra trực quan, cho đến nay, vẫn được xem là một phương pháp kiểm tra không phá hủy đơn giản nhất và phổ biến nhất. Thường được tích hợp vào quy trình bảo trì định kỳ, kiểm tra trực quan là công việc thường ngày của các chuyên gia bảo trì để phát hiện các dấu hiệu mòn mài thông thường trên các thành phần cơ khí. Tùy thuộc vào nhu cầu và điều kiện cụ thể, việc kiểm tra trực quan có thể được thực hiện khi máy móc đang hoạt động hoặc không hoạt động.
Trong những trường hợp mà không thể tiếp cận trực tiếp vào vật thể kiểm tra, việc sử dụng robot hoặc máy bay không người lái trang bị camera có thể thực hiện kiểm tra trực quan từ xa. Ở những ứng dụng tiên tiến nhất, kiểm tra trực quan thường được kết hợp với các thuật toán học máy. Điều này đem lại lợi ích kinh tế đáng kể trong việc kiểm tra chất lượng sản phẩm, đặc biệt khi có một lượng lớn các thành phần tiêu chuẩn cần được kiểm tra. Các thuật toán học máy giúp tự động hóa quy trình kiểm tra và phân tích dữ liệu, tăng cường hiệu suất và độ chính xác của quá trình, đồng thời giảm thiểu sự phụ thuộc vào yếu tố con người và tiết kiệm thời gian và chi phí.
Kiểm tra siêu âm
Kiểm tra siêu âm (UT) là một phương pháp kiểm tra không phá hủy dựa trên nguyên lý truyền và phản xạ sóng âm với tần số cao. Phương pháp này được áp dụng rộng rãi trong công nghiệp để phát hiện và đánh giá các khuyết tật, đo kích thước, mô tả đặc tính vật liệu và nhiều ứng dụng khác.
Quá trình kiểm tra bắt đầu bằng việc phát sóng siêu âm từ máy phát và sử dụng máy thu để nhận lại các sóng âm phản xạ từ bề mặt và bên trong vật liệu được kiểm tra. Thời gian mà sóng âm mất để đi qua vật liệu và trở lại được đo và phân tích. Sự chênh lệch về thời gian này tại các điểm khác nhau trên bề mặt vật liệu được sử dụng để xác định các khuyết tật và tính chất của vật liệu.
Kiểm tra siêu âm có thể thực hiện ở nhiều chế độ khác nhau để xác định các loại khuyết tật, lỗ hổng và hư hỏng vật liệu. Trong ngành công nghiệp cơ khí, nơi có mức độ công việc lớn, UT thường được sử dụng để kiểm tra định kỳ các bộ phận cơ khí. Ví dụ, trong ngành vận tải đường sắt, UT được sử dụng để phát hiện các khuyết tật và biến dạng trên bánh xe và trục của các toa xe lửa.
Phân tích rung động
Phân tích rung động, còn được gọi là phương pháp kiểm tra và giám sát độ rung, là một trong những công cụ quan trọng trong lĩnh vực bảo trì và quản lý máy móc. Phương pháp này tập trung vào việc phân tích các biểu hiện rung động của các bộ phận quay để đánh giá tình trạng hoạt động và dự đoán sự cố.
Nguyên tắc cơ bản của phân tích rung động là các vật liệu khác nhau sẽ tạo ra các dấu hiệu rung động riêng biệt, phản ánh sự thay đổi trong cấu trúc, chất lượng và hiệu suất của các bộ phận quay. Để tiến hành phân tích này, các thiết bị đo độ rung thường được sử dụng, cùng với một loạt các cảm biến khác nhau được lắp đặt trên các thiết bị quay để ghi lại các thông số như sự dịch chuyển, vận tốc, gia tốc và độ lệch.
Qua việc phân tích các dữ liệu thu thập được, phân tích rung động cung cấp thông tin chi tiết về trạng thái hoạt động của các bộ phận, từ đó giúp định lượng và đánh giá các mức độ rủi ro và nguy cơ sự cố. Thông qua việc dự đoán sự cố, người quản lý bảo trì có thể lập kế hoạch các biện pháp bảo trì định kỳ và khắc phục sự cố một cách hiệu quả, từ đó tăng cường tính ổn định và hiệu suất của hệ thống máy móc.
Kiểm tra hạt từ tính
Kiểm tra hạt từ tính là một phương pháp phổ biến trong ngành công nghiệp cơ khí để phát hiện và đánh giá các khuyết tật gần bề mặt của vật liệu sắt từ. Quá trình này thường bao gồm sử dụng một nam châm điện đặt ở hai bên của mẫu thử và việc phủ phần bề mặt của mẫu thử bằng huyền phù hoặc hạt từ tính. Nguyên tắc hoạt động của kiểm tra hạt từ là dựa trên hiệu ứng từ trường lên vật liệu sắt từ. Khi vật liệu được nam châm hóa, các hạt từ sẽ tập trung tại các khu vực có khuyết tật hoặc nứt rạn gần bề mặt. Kết quả là, các khuyết tật sẽ trở nên rõ ràng hơn và dễ dàng quan sát hơn khi sử dụng tia cực tím.
Quá trình kiểm tra hạt từ có thể thực hiện bằng máy MPI nằm ngang hoặc bằng các thiết bị cầm tay như ách từ. Ngoài ra, theo quy định của bộ luật thanh tra ủy ban quốc gia (NBIC), phương pháp này có thể được áp dụng trong nhiều lĩnh vực như kiểm tra bề mặt bên trong và bên ngoài của nồi hơi và bình chịu áp lực, các bộ phận bị hỏng do cháy, máy sấy loại yankee, thùng chở hàng, tàu phục vụ khí LP, cũng như các công việc sửa chữa và thay đổi các hạng mục chịu áp lực.
Kiểm tra hạt từ tính không chỉ là một công cụ quan trọng trong việc đảm bảo an toàn và chất lượng trong sản xuất cơ khí mà còn là một phần không thể thiếu của quy trình bảo trì và kiểm soát chất lượng.
