Có những phương pháp kiểm tra không phá hủy nào?
NDT là viết tắt của thử nghiệm không phá hủy và còn được gọi là kiểm tra không phá hủy (NDE), kiểm tra không phá hủy (NDI) và đánh giá không phá hủy (NDE). Kiểm tra không phá hủy (NDT) là một kỹ thuật kiểm tra và phân tích được ngành công nghiệp sử dụng để đánh giá các đặc tính của vật liệu, thành phần, cấu trúc hoặc hệ thống về những khác biệt về đặc tính hoặc các khuyết tật và gián đoạn hàn mà không gây hư hỏng cho bộ phận ban đầu. Vậy, có những phương pháp kiểm tra không phá hủy nào? Cùng COMIT tìm hiểu nhé!
Kiểm tra phát xạ âm thanh (AE)
Đây là một kỹ thuật NDT thụ động, dựa trên việc phát hiện các chùm siêu âm ngắn phát ra từ các vết nứt đang hoạt động dưới tải trọng. Các cảm biến phân tán trên bề mặt cấu trúc sẽ phát hiện AE. Thậm chí có thể phát hiện AE từ quá trình dẻo hóa ở những khu vực chịu ứng suất cao trước khi vết nứt hình thành. Thường là một phương pháp được sử dụng trong các thử nghiệm kiểm chứng bình chịu áp lực, thử nghiệm AE cũng là một phương pháp Giám sát sức khỏe kết cấu (SHM) liên tục, ví dụ như trên các cây cầu. Rò rỉ và ăn mòn tích cực cũng là những nguồn AE có thể phát hiện được.
Kiểm tra điện từ (ET)
Phương pháp thử nghiệm này sử dụng dòng điện hoặc từ trường truyền qua bộ phận dẫn điện. Có ba loại thử nghiệm điện từ, bao gồm thử nghiệm dòng điện xoáy, đo trường dòng điện xoay chiều (ACFM) và thử nghiệm trường từ xa (RFT).
Thử nghiệm dòng điện xoáy sử dụng cuộn dây xoay chiều để tạo ra trường điện từ vào mẫu thử, phép đo trường dòng điện xoay chiều và thử nghiệm trường từ xa đều sử dụng đầu dò để đưa từ trường vào, với RFT thường được sử dụng để kiểm tra đường ống.
Radar xuyên đất (GPR)
Phương pháp NDT địa vật lý này gửi các xung radar xuyên qua bề mặt của vật liệu hoặc cấu trúc dưới bề mặt, chẳng hạn như đá, băng, nước hoặc đất. Sóng bị phản xạ hoặc khúc xạ khi gặp vật thể bị chôn vùi hoặc ranh giới vật chất có tính chất điện từ khác nhau.
Phương pháp kiểm tra bằng laser (LM)
Thử nghiệm laser được chia thành ba loại bao gồm thử nghiệm ảnh ba chiều, đo cấu hình bằng laser và cắt tia laser.
- Kiểm tra ảnh ba chiều sử dụng tia laser để phát hiện những thay đổi trên bề mặt vật liệu chịu áp lực như nhiệt, áp suất hoặc rung. Sau đó, kết quả được so sánh với mẫu tham chiếu không bị hư hại để chỉ ra các khiếm khuyết.
- Đo cấu hình bằng laser sử dụng nguồn sáng laser quay tốc độ cao và quang học thu nhỏ để phát hiện sự ăn mòn, rỗ, xói mòn và vết nứt bằng cách phát hiện những thay đổi trên bề mặt thông qua hình ảnh 3D được tạo ra từ địa hình bề mặt.
- Phương pháp cắt laser sử dụng ánh sáng laser để tạo ra hình ảnh trước khi bề mặt bị căng và hình ảnh mới được tạo ra. Những hình ảnh này được so sánh với nhau để xác định xem có bất kỳ khiếm khuyết nào không.
Kiểm tra rò rỉ (LT)
Kiểm tra rò rỉ có thể được chia thành bốn phương pháp khác nhau – kiểm tra rò rỉ bong bóng, kiểm tra thay đổi áp suất, kiểm tra điốt halogen và kiểm tra khối phổ.
Kiểm tra rò rỉ bong bóng sử dụng một thùng chứa chất lỏng hoặc dung dịch xà phòng cho các bộ phận lớn hơn để phát hiện khí (thường là không khí) rò rỉ từ mẫu thử dưới dạng bong bóng.
Chỉ được sử dụng trên các hệ thống kín, thử nghiệm thay đổi áp suất sử dụng áp suất hoặc chân không để theo dõi mẫu thử. Việc mất áp suất hoặc chân không trong một khoảng thời gian nhất định sẽ cho thấy có sự rò rỉ trong hệ thống.
Thử nghiệm điốt halogen cũng sử dụng áp suất để tìm chỗ rò rỉ, ngoại trừ trong trường hợp này không khí và khí đánh dấu gốc halogen được trộn lẫn với nhau và thiết bị phát hiện điốt halogen (hoặc ‘máy đánh hơi’) được sử dụng để xác định vị trí rò rỉ.
Thử nghiệm bằng máy quang phổ khối sử dụng khí heli hoặc hỗn hợp khí heli và không khí bên trong buồng thử nghiệm có ‘máy đánh hơi’ để phát hiện bất kỳ thay đổi nào trong mẫu không khí, điều này cho thấy có sự rò rỉ. Ngoài ra, có thể sử dụng chân không, trong trường hợp đó máy quang phổ khối sẽ lấy mẫu buồng chân không để phát hiện heli bị ion hóa, điều này sẽ cho thấy đã có rò rỉ.
Rò rỉ từ thông (MFL)
Phương pháp này sử dụng nam châm cực mạnh để tạo ra từ trường làm bão hòa các kết cấu thép như đường ống, bể chứa. Sau đó, một cảm biến được sử dụng để phát hiện những thay đổi về mật độ từ thông cho thấy bất kỳ sự giảm sút nào trong vật liệu do rỗ, xói mòn hoặc ăn mòn.
Kiểm tra vi sóng
Phương pháp này bị hạn chế sử dụng trên các vật liệu điện môi và sử dụng tần số vi sóng được truyền và nhận bởi đầu dò thử nghiệm. Đầu dò thử nghiệm phát hiện những thay đổi về đặc tính điện môi, chẳng hạn như các lỗ co ngót, lỗ chân lông, vật liệu lạ hoặc vết nứt và hiển thị kết quả dưới dạng quét B hoặc C.
Kiểm tra thâm nhập chất lỏng (PT)
Thử nghiệm thẩm thấu chất lỏng liên quan đến việc áp dụng chất lỏng có độ nhớt thấp vào vật liệu cần thử. Chất lỏng này thấm vào bất kỳ khuyết tật nào như vết nứt hoặc độ xốp trước khi bôi chất hiện hình, điều này cho phép chất lỏng thẩm thấu thấm lên trên và tạo ra dấu hiệu rõ ràng về khuyết tật. Thử nghiệm thẩm thấu chất lỏng có thể được tiến hành bằng cách sử dụng chất thẩm thấu có thể loại bỏ bằng dung môi, chất thẩm thấu có thể rửa được bằng nước hoặc chất thẩm thấu sau nhũ tương.
Kiểm tra hạt từ tính (MT)
Quá trình NDT này sử dụng từ trường để tìm các điểm gián đoạn tại hoặc gần bề mặt vật liệu sắt từ. Từ trường có thể được tạo ra bằng nam châm vĩnh cửu hoặc nam châm điện, đòi hỏi phải có dòng điện đặt vào.
Từ trường sẽ làm nổi bật bất kỳ điểm gián đoạn nào khi các đường sức từ tạo ra sự rò rỉ, điều này có thể được nhìn thấy bằng cách sử dụng các hạt từ bị hút vào điểm gián đoạn.
Thử nghiệm chụp ảnh phóng xạ neutron (NR)
Chụp X quang neutron sử dụng chùm neutron năng lượng thấp để xuyên qua phôi. Trong khi chùm tia trong suốt ở vật liệu kim loại thì hầu hết các vật liệu hữu cơ đều cho phép nhìn thấy chùm tia, cho phép quan sát và kiểm tra các thành phần cấu trúc và bên trong để phát hiện các sai sót.
Kiểm tra chụp ảnh phóng xạ (RT)
Kiểm tra bằng chụp ảnh phóng xạ sử dụng bức xạ truyền qua mẫu thử để phát hiện các khuyết tật. Tia X thường được sử dụng cho các vật liệu mỏng hoặc ít đặc hơn trong khi tia gamma được sử dụng cho các vật liệu dày hơn hoặc đặc hơn. Các kết quả có thể được xử lý bằng chụp X quang phim, chụp X quang vi tính, chụp cắt lớp vi tính hoặc chụp X quang kỹ thuật số. Dù sử dụng phương pháp nào thì bức xạ sẽ thể hiện sự gián đoạn trong vật liệu do cường độ của bức xạ.
Kiểm tra nhiệt/hồng ngoại (IRT)
Kiểm tra hồng ngoại hoặc đo nhiệt độ sử dụng các cảm biến để xác định bước sóng của ánh sáng hồng ngoại phát ra từ bề mặt của vật thể, có thể được sử dụng để đánh giá tình trạng của vật thể đó.
Phép đo nhiệt độ thụ động sử dụng các cảm biến để đo bước sóng của bức xạ phát ra và nếu độ phát xạ được biết hoặc có thể ước tính được thì nhiệt độ có thể được tính toán và hiển thị dưới dạng số đọc kỹ thuật số hoặc dưới dạng hình ảnh sai màu. Điều này rất hữu ích để phát hiện vòng bi, động cơ hoặc linh kiện điện quá nóng và được sử dụng rộng rãi để theo dõi sự mất nhiệt từ các tòa nhà.
Nhiệt kế hoạt động tạo ra một gradient nhiệt độ thông qua cấu trúc. Các tính năng bên trong nó ảnh hưởng đến dòng nhiệt dẫn đến sự thay đổi nhiệt độ bề mặt có thể được phân tích để xác định tình trạng của một bộ phận. Thường được sử dụng để phát hiện các vết tách lớp gần bề mặt hoặc các khuyết tật liên kết trong vật liệu tổng hợp.
Kiểm tra siêu âm (UT)
Kiểm tra siêu âm đòi hỏi phải truyền âm thanh tần số cao vào vật liệu để tương tác với các tính năng bên trong vật liệu phản xạ hoặc làm suy giảm nó. Kiểm tra siêu âm được chia rộng rãi thành Tiếng vọng xung (PE), Truyền qua (TT) và Nhiễu xạ thời gian bay (ToFD).
- Kiểm tra tiếng vang xung: Kỹ thuật này đưa chùm âm thanh vào bề mặt vật liệu thử nghiệm. Âm thanh sẽ truyền qua bộ phận, chạm tới thành phía sau của vật liệu rồi quay trở lại bộ chuyển đổi hoặc quay trở lại sớm khi phản xạ từ một điểm gián đoạn bên trong bộ phận. Nếu vận tốc âm đã biết thì khoảng thời gian được ghi lại sẽ được sử dụng để tính quãng đường truyền được trong vật liệu.
- Thông qua kiểm tra truyền tải: TT sử dụng các đầu dò riêng biệt để phát và nhận âm thanh. Đầu dò phát được đặt ở một bên của mẫu thử và đầu dò thu được đặt ở phía bên kia. Khi âm thanh đi qua thành phần, nó sẽ bị suy giảm bởi các đặc điểm bên trong nó, chẳng hạn như độ xốp. Đo độ dày thường không thể thực hiện được bằng kỹ thuật này.
- Thời gian nhiễu xạ chuyến bay (ToFD): Nhiễu xạ là quá trình thay đổi bước sóng của âm thanh khi nó tương tác với sự gián đoạn trong vật liệu. Cơ chế này được sử dụng trong các tình huống không thể thu được sự phản xạ thực sự nhưng xảy ra hiện tượng nhiễu xạ đủ để thay đổi thời gian truyền âm thanh theo cách bố trí bắt cao độ. Phương pháp này được sử dụng để phát hiện đầu của khuyết tật nằm vuông góc với bề mặt tiếp xúc của đầu dò. ToFD cũng được sử dụng để kiểm tra thành phía sau nhằm phát hiện sự ăn mòn.
Thử nghiệm ngâm
Yêu cầu làm ướt đầu dò siêu âm vào chi tiết có thể là một thách thức đối với các mẫu hình học lớn hoặc phức tạp. Để thuận tiện, các bộ phận này được ngâm trong nước – thường là trong bể ngâm. Phương pháp này thường được tăng cường bằng các bộ truyền động di chuyển bộ phận và/hoặc đầu dò bên trong bể trong quá trình kiểm tra siêu âm.
Thử nghiệm kết hợp không khí
Một số hoạt động kiểm tra và vật liệu nhất định không thể chấp nhận được khi áp dụng khớp nối ướt và do đó, trong một số trường hợp nhất định, thử nghiệm siêu âm ghép nối không khí có thể được thực hiện. Điều này đòi hỏi việc áp dụng âm thanh thông qua khe hở không khí. Điều này thường đòi hỏi phải sử dụng kiểm tra tần số thấp hơn.
Kiểm tra đầu dò âm thanh điện từ (EMAT)
Kiểm tra EMAT là gì? Kiểm tra EMAT là một loại phương pháp kiểm tra không tiếp xúc sử dụng việc tạo và thu âm thanh điện từ mà không cần tiếp xúc ngay lập tức hoặc khớp nối ướt với bộ phận. EMAT được sử dụng đặc biệt cho môi trường quá nóng, lạnh, sạch hoặc khô.
Giống như siêu âm thông thường, EMAT có thể tạo ra các chùm tia bình thường và góc cạnh cũng như các chế độ khác, chẳng hạn như sóng dẫn hướng.
Kiểm tra sóng có hướng dẫn (GW)
Lý tưởng để kiểm tra đường ống trên khoảng cách xa, kiểm tra sóng dẫn hướng sử dụng dạng sóng siêu âm để phản ánh những thay đổi trong thành ống, sau đó được gửi đến máy tính để kiểm soát và phân tích. Kiểm tra sóng có hướng dẫn có thể được thực hiện bằng cách sử dụng các kiểm tra tầm trung hoặc tầm xa – kiểm tra siêu âm tầm trung sóng dẫn hướng (GW MRUT) và kiểm tra siêu âm tầm xa sóng dẫn hướng (GW LRUT). Các kỹ thuật GW MRUT bao phủ diện tích từ 25mm đến 3000mm, trong khi GW LRUT bao phủ khoảng cách lớn hơn khoảng cách này và có thể được sử dụng để kiểm tra các khu vực cách xa hàng trăm mét từ một địa điểm.
Kiểm tra tự động
Lợi ích của tự động hóa đạt được nhờ việc tích hợp các cảm biến NDT với các robot công nghiệp tiêu chuẩn có sẵn trên thị trường cũng như các robot cộng tác, còn được gọi là “cobots”. Phần mềm được viết tùy chỉnh để thu thập và trực quan hóa dữ liệu tạo ra trải nghiệm người dùng liền mạch và trực quan, có thể được điều chỉnh cho phù hợp với các nhu cầu cụ thể.
TWI đã phát triển một số hệ thống kiểm tra tự động có khả năng cao phù hợp với cả công việc nghiên cứu và phát triển cũng như kiểm tra sản xuất.
Kiểm tra siêu âm mảng theo giai đoạn (PAUT)
Đầu dò PAUT khác với đầu dò UT thông thường ở chỗ chúng bao gồm một mảng các phần tử riêng lẻ có thể phát xung độc lập. Bằng cách kiểm soát thời điểm mỗi phần tử được bắn ra, các chùm âm thanh có thể được tập trung hoặc điều hướng. Bằng cách quét chùm tia qua nhiều góc hoặc độ sâu khác nhau, có thể tạo ra các mặt cắt ngang bằng cách sử dụng một đầu dò trong đó có thể cần một số kết hợp đầu dò và nêm với UT thông thường. Một đầu dò ảo có thể được tạo từ một số phần tử và điều này có thể được lập chỉ mục điện tử dọc theo chiều dài của mảng để tạo ra một bản quét cọ vẽ rộng.
Chụp toàn bộ ma trận (FMC)
FMC là sự phát triển của kỹ thuật PAUT và sử dụng các đầu dò tương tự. Ưu điểm chính của nó là không cần lấy nét hoặc điều khiển chùm tia vì toàn bộ khu vực quan tâm đều được lấy nét. Nó cũng có khả năng chịu đựng tương đối các sai sót lệch và tiếng ồn cấu trúc. Điều này làm cho nó rất dễ dàng để thiết lập và sử dụng. Điểm bất lợi là kích thước tệp rất lớn và tốc độ thu thập có thể chậm hơn so với PAUT.
Khẩu độ nguồn ảo (VSA)
VSA là một biến thể của FMC vẫn giữ được hầu hết các ưu điểm về chất lượng hình ảnh vượt trội nhưng với kích thước tệp và tốc độ thu thập giảm đáng kể có thể vượt quá PAUT.
Phân tích độ rung (VA)
Quá trình này sử dụng các cảm biến để đo các dấu hiệu rung động từ máy quay nhằm đánh giá tình trạng của thiết bị. Các loại cảm biến được sử dụng bao gồm cảm biến dịch chuyển, cảm biến vận tốc và gia tốc kế.
Kiểm tra trực quan (VT)
Kiểm tra trực quan còn được gọi là kiểm tra trực quan là một trong những kỹ thuật phổ biến nhất liên quan đến việc người vận hành nhìn vào mẫu thử. Điều này có thể được hỗ trợ bằng cách sử dụng các thiết bị quang học như kính lúp hoặc hệ thống được máy tính hỗ trợ (được gọi là ‘Xem từ xa’).
Phương pháp này cho phép phát hiện sự ăn mòn, sai lệch, hư hỏng, vết nứt, v.v. Kiểm tra trực quan vốn có trong hầu hết các loại NDT khác vì chúng thường yêu cầu người vận hành tìm kiếm các khuyết tật.
Hi vọng bài viết trên giúp bạn biết thêm về những phương pháp kiểm tra không phá hủy phổ biến hiện nay.
