Kiểm tra, phân tích là một phần không thể thiếu trong việc bảo trì máy móc – thiết bị. Điều bạn cần quan tâm nhất trước khi thực hiện bài kiểm tra đó là phải biết vật liệu mình kiếm tra là gì? Thiết kế và cấu trúc vật liệu như thế nào để có thể chọn phương pháp thử nghiệm phù hợc
Có 02 phương pháp chính để kiểm tra vật liệu là kiểm tra phá hủy và kiểm tra không phá hủy. Trong khuôn khổ bài viết ngày hôm nay, hãy cũng Lidinco tìm hiểu về phương pháp kiểm tra không phá hủy là gì? Có bao nhiêu pương pháp kiểm tra không phá hủy và ứng dụng của nó nhé
Kiểm tra không phá hủy là gì?
Phương pháp kiểm tra không phá hủy (Non Destructive Testing – NDT) là phương pháp kiểm tra các đặc tính về cấu trúc vật liệu như khuyết tật trong cấu trúc, không đồng nhất về cấu trúc mà không ảnh hưởng đến cấu trúc ban đầu của mẫu vật.
Kỹ thuật kiểm tra NDT có thể sử dụng để đánh giá các thành phần riêng lẻ hoặc tổng hợp. Nó sử dụng các nguyên tắc khác nhau về vật lý, hóa học, toán học để kiểm tra các thành phần
Các thử nghiệm kiểm tra không phá hủy:
- Kiểm tra độ chính xác thông số kỹ thuật: đo độ sai lệch kích thước, độ bóng bề mặt không chính xác, góc tiếp xúc không chính xác…
- Kiểm tra khuyết tật bề mặt: các lỗ, vết nứt, vết rỗ…
- Kiểm tra khuyết tật bên trong: vết mòn, độ xốp, vết nứt, độ dày thay đổi, v.v.
Ví dụ về kiểm tra không phá hủy
Hãy tưởng tượng bạn đang cần kiểm tra một piston đang hoạt động bên trong một động cơ. Để kiểm tra bề mặt piston có lỗi hay khiếm khuyết hay bị xuống cấp hay không
Trong điều kiện thông thường, bạn cần tắt hẳn động cơ, tháo rời piston để kiểm tra các khuyết tật trên bề mặt hoặc cần phải cắt đôi để kiểm tra cấu trúc bên trong. Điểm yếu của phương pháp này là khá tốn thời gian và đôi khi bạn không thể tái sử dụng lại piston đó nữa ngay cả khi nó không gặp lỗi -> Đây gọi là phương pháp kiểm tra phá hủy
Với phương pháp kiểm tra không phá hủy. thay vì cắt piston ra bạn có thể sử dụng phương pháp kiểm tra cấu trúc bằng chụp X quang. Từ hình ảnh bức xạ ion hóa (tia X, tia gamma) bạn có thể dễ dàng tìm ra các khuyết tật hoặc sự xuống cấp của các linh kiện bên trong một cách nhanh chóng mà không cần phải cắt hoặc làm biến đổi cấu trúc piston -> Đây gọi là phương pháp kiểm tra không phá hủy
Qua ví dụ đên giản này, có lẽ Lidinco đã giúp bạn hiểu được khái niệm cơ bản nhất về kiểm tra không phá hủy NDT
Bạn có biết
- Kiểm tra không phá hủy NDT đôi khi còn được gọi là NDE (non-destructive evaluation), NDE (non-destructive examination) hoặc NDI (non-destructive inspection)
Ứng dụng của NDT trong công nghiệp
Thử nghiệm NDT được ứng dụng trong đa dạng các ngành công nghiệp khác nhau để đảm bảo các loại vật liệu, thành phần, hệ thống máy móc – tài sản của doanh nghiệp luôn trong điều kiện hoạt động tốt nhất không có khuyết điểm nhằm tránh gây ra các lỗi có thể gây nguy hiểm cho dây chuyền
Ví dụ, các doanh nghiệp sản xuất và chế tạo thường áp dụng thử nghiệm NDT để đảm bảo sản phẩm có độ tin cậy và tính toàn vẹn cần thiết. Dưới đây là một số ứng dụng của NDT trong các ngành công nghiệp
- Hàng không vũ trụ – kiểm tra vật đúc thử nghiệm
- Ô tô – kiểm tra độ bền của đầu piston
- Sản xuất – để kiểm tra chất lượng của các bộ phận trước khi đưa vào sản xuất
- Thiết bị y tế – để kiểm tra độ bền và thành phần của stent
- Quân sự và quốc phòng – thử nghiệm và phân tích đạn đạo
- Bao bì – để kiểm tra cấu trúc và khả năng rò rỉ của bao bì
- Công nghiệp hàng hải – để xác định độ ăn mòn của muối đến các vật liệu
- Điện – để kiểm tra các khuyết tật liên quan đến mối hàn
- Quản lý chất thải – để xác định các kim loại có thể thu hồi được trong chất thải
- Công nghiệp hóa dầu – thử nghiệm đường ống dùng để vận chuyển dầu
Điểm khác nhau giữa thử nghiệm phá hủy và không phá hủy
| Đặc điểm | Kiểm tra phá hủy (DT) | Kiểm tra không phá hủy (NDT) |
| Cấu trúc vật liệu | Gây biển đổi hình dạng, hư hỏng mẫu kiểm tra | Không gây hư hỏng, biến đổi cấu trúc mẫu |
| Lực tác động | Tạo các lực, tải trọng lên vật mẫu cần kiểm tra tạo nên các biến dạng trên mẫu | Không tác động lực lên các mẫu cần kiểm tra mà sử dụng các tác động về ánh sáng, siêu âm, nhiệt độ… |
| Mục đích | Sử dụng để xác định đặc tính vật lý, cơ học của vật liệu | Xác định khuyết tật trong vật liệu, kiểm tra, bảo trì |
| Chi phí | Chi phí cao do hư hỏng mẫu | Chi phí thấp hơn do không gây hỏng mẫu |
| Thời gian | Cần thời gian chuẩn bị mẫu, thiết bị nên tốn nhiều thời gian hơn | Thử nghiệm nhanh chóng hơn do không cần phải chuẩn bị mẫu thử |
| An toàn | Có khả năng gây rủi ro cho người thử nghiệm | Không gây nguy hiểm cho người thử nghiệm |
Tầm quan trọng của NDT
Khi mà việc bảo vệ tài sản ngày càng được các doanh nghiệp quan tâm thì các phương pháp kiểm tra không phá hủy NDT cũng được sử dụng ngày càng rộng rãi hơn. Dưới đây là một số yếu tố khiến NDT trở nên ngày càng quan trọng và được quan tâm
- Tiết kiệm hơn: đây chắc chắn là nguyên nhân khiến phương pháp kiểm tra không phá hủy trở nên hấp dẫn hơn so với kiểm tra phá hủy vì nó cho phép vật liệu, mẫu kiểm tra không bị hư hại trong quá trình kiếm tra, do đó sẽ giúp tiết kiệm chi phí hơn khi kiểm tra
- An toàn hơn: NDT còn hấp dẫn người thử nghiệm vì hầu hết các kỹ thuật NDT (trừ kiểm tra chụp X quang) đều hầu như không gây ảnh hưởng đến sức khỏe con người
- Hiệu quả: Các phương pháp NDT cho phép đánh giá các mẫu thử nghiệm một cách toàn diện và tương đối nhanh chóng, điều này có thể giúp bạn rất nhiều ngay cả trong các trường hợp cần kiểm tra nhanh chóng tại hiện trường
- Sự chính xác: Các phương pháp NDT đã được chứng minh là chính xác và có thể dự đoán được, cả hai đặc tính mà bạn mong muốn khi nói đến quy trình bảo trì đều nhằm đảm bảo sự an toàn cho nhân viên và tuổi thọ của thiết bị.
Các phương pháp kiểm tra không phá hủy NDT
1. Kiểm tra nhiệt/hồng ngoại
Thử nghiệm không phá hủy bằng tia hồng ngoại đã tồn tại hơn 30 năm và được sử dụng rất nhiều trong thời gian vài năm trở lại đây. Thử nghiệm không phá hủy hồng ngoại dựa trên nguyên tắc chụp ảnh sóng nhiệt đây là phương pháp ghi nhiệt chủ động, trái ngược với phương pháp thụ động.
Phần hoạt động đến từ việc sử dụng nguồn nhiệt bên ngoài để làm nóng bộ phận cần kiểm tra. Trong khi đó, ở phương pháp ghi nhiệt tiêu chuẩn, máy ảnh thường thu nhiệt được sinh ra vốn có trong quy trình.
Ví dụ về kiểm tra nhiệt/hồng ngoại:
- Phát hiện sự mất liên kết trong các cấu trúc nhôm như trên thân máy bay hoặc thấy sự ăn mòn phía sau các bề mặt sơn.
- Xác định các điểm hỏng hóc trong vi điện tử,
- Đánh giá độ xuyên thấu của mối hàn bằng tia laser
- Hình dung các vết nứt bánh xe.
2. Kiểm tra chụp X quang (RT, CT)
Kiểm tra không phá hủy bằng tia X (RT) sử dụng bức xạ X hoặc bức xạ gamma để tìm ra những điểm không hoàn hảo trong một bộ phận hoặc hệ thống. Trong thử nghiệm này, một máy phát tia X hoặc đồng vị phóng xạ được sử dụng để gửi bức xạ vào vật liệu đang được thử nghiệm. Các bức xạ sau đó sẽ được thu lại bởi một máy dò. Từ các dữ liệu thu lại được từ tia sáng, một biểu đồ sẽ được lập ra để các kỹ sư phân tích có thể kiểm tra các lỗi bên trong cấu trúc
Ví dụ về kiểm tra bằng chụp X quang:
- Chụp X-quang và CT có thể được sử dụng trong chụp X quang công nghiệp để xem hình ảnh chi tiết cấu tạo của vật liệu cần được kiểm tra
3. Kiểm tra trực quan (VI, VT)
Kiểm tra trực quan cũng được xem là một phương thức kiểm tra không phá hủy, ở dạng đơn giản nhất. Đơn giản, bạn chỉ cần sử dụng mắt và nhìn tổng thể các yếu tố bên ngoài của mẫu vật
Tuy nói là phương pháp đơn giản, ít tốn kém nhưng nó lại đòi hỏi kỹ thuật, khả năng quan sát và sự am hiểu về mẫu, tài liệu kỹ thuật của người trực tiếp kiểm tra. Để kiểm tra trực quan chi tiết hơn, bạn có thể sử dụng thêm các loại thiết bị từ xa hoặc thiết bị hỗ trợ khả năng quan sát
Ví dụ về kiểm tra trực quan:
- Các chuyên gia bảo trì sử dụng phương pháp kiểm tra trực quan hàng ngày để kiểm tra các dấu hiệu hao mòn phổ biến trên máy móc công nghiệp.
4. Kiểm tra rò rỉ (LT)
Đây là một phương pháp dùng để kiểm tra các điểm rò rỉ trong cấu trúc thường được sử dụng để nghiên cứu rò rỉ và xác định các khuyết tật trong kết cấu vật liệu hoặc mạch.
Kỹ sư kiểm tra thường sử dụng một số phương pháp phổ biến như dùng bong bóng xà phòng, đồng hồ đo áp suất hoặc các thiết bị đo tiếng ồn độ nhạy cao trong bài kiểm tra rò rỉ
Ví dụ về kiểm tra rò rỉ:
- Một ví dụ điển hình về kiểm tra rò rỉ là để kiểm tra các nơi bị rò rì trong bao bì hoặc các loại bồn chứa kín
5. Kiểm tra phát xạ âm thanh (AE)
Kiểm tra không phá hủy dựa vào phương pháp phát xạ âm thanh (AE) lợi dụng khả năng phát xạ của âm thanh để xác định các khiếm khuyết tiềm ẩn trong vật mẫu.
Trong thử nghiệm này, liên quan đến việc tìm kiếm sự bùng phát năng lượng âm thanh, vì các bùng phát này cho bạn biết những nơi có khiếm khuyết. Một số các yếu tố như thời gian phát xạ âm, vị trí và cường độ phát xạ âm cho phép bạn hiểu rõ hơn về các vấn đề tìm ẩn của mẫu vật
Ví dụ về kiểm tra phát xạ âm thanh:
- Thử nghiệm AE thường được sử dụng để kiểm tra các kết cấu như bình áp suất, đường ống khí, bể chứa, kết cấu máy bay và cáp thép xem có bất kỳ khuyết tật nào không.
6. Kiểm tra siêu âm (UT)
Kiểm tra siêu âm sử dụng sóng âm thanh tần số cao để phát hiện và đánh giá các khuyết tật, đo kích thước và mô tả đặc tính của vật liệu. Kỹ thuật này được thực hiện với một máy thu và phát siêu âm.
Một số phương pháp kiểm tra siêu âm phổ biến như
- Kiểm tra siêu âm Mảng pha (PAUT)
- Kiểm tra siêu âm tự động (AUT)
- Kiểm tra siêu âm Nhiễu xạ thời gian bay (TOFD)
- Kiểm tra siêu âm Lấy dữ liệu toàn mảng, hội tụ toàn phần (FMC/TFM)
Ví dụ về kiểm tra siêu âm:
- Kiểm tra siêu âm có thể được sử dụng để xác định các khuyết tật và biến dạng ở bánh xe và trục của toa xe lửa.
7. Kiểm tra hạt từ tính (MT)
Kiểm tra không phá hủy bằng phương pháp hạt từ tính (Magnetic Testing) là một quá trình phát hiện các sai sót trong vật liệu bằng cách quan sát sự gián đoạn trong dòng từ trường của vật liệu.
Để thực hiện thử nghiệm này, trước tiên người kiểm tra sẽ tạo ra một từ trường trong các mẫu vật nhạy cảm với từ tính. Sau đó, tiến hành rắc các hạt sắt lên bề mặt vật liệu. Với sự tác động của lực từ những hạt kim loại này sẽ tiết lộ cho bạn những khuyết điểm trên vật mẫu dựa vào sự gián đoạn trong phân bố hạt trên bề mặt vật liệu
Ví dụ về Kiểm tra hạt từ tính:
- Một ví dụ điển hình về kiểm tra hạt từ tính là sử dụng nó để kiểm tra bề mặt bên trong và bên ngoài của nồi hơi và bình chịu áp lực.
8. Kiểm tra độ thẩm thấu chất lỏng (PT)
Phương pháp kiểm tra không phá hủy dựa vào thẩm thấu chất lỏng được tiến hành bằng cách phủ một lớp chất lỏng bằng thuốc nhuộm huỳnh quang lên vật mẫu cần kiểm tra, lúc này lớp chất lỏng sẽ thẩm thấu vào bên trong các vết nứt hoặc các khuyết điểm có trên bề mặt mẫu
Sau một thời gian dung dịch khô lại, người thử nghiệm sẽ loại bỏ lớp dung dịch dư thừa trên bề mặt của vật mẫu. Lúc này, phần dung dịch còn lại sẽ giúp bạn dễ dàng phát hiện được các khiếm khuyết trên bề mặt mẫu bằng thuốc nhuộm hoặc tia cực tím. Với các loại thuốc nhuộm thông thường, người kiểm tra sẽ nghiên cứu các khuyết tật bằng độ tương phản giữa chất hiện màu và chất thẩm thấu
Dù đây là một phương pháp kiểm tra NDT khá hiệu quả nhưng nó lại cần nhiều kỹ thuật hơn và khả năng xử lý cồng kềnh hơn các phương pháp khác
Ví dụ về kiểm tra thâm nhập chất lỏng:
- Một ví dụ điển hình về thử nghiệm thẩm thấu chất lỏng có thể sử dụng để kiểm tra các khuyết tật trên bề mặt hoặc các vật liệu có tính thấm hút
9. Kiểm tra dòng điện xoáy (ECT)
Kiểm tra NDT bằng phương pháp dòng điện xoáy là một hình thức kiểm tra điện từ được thực hiện bằng cách đo giá trị cường độ dòng điện trong từ trường xoáy của vật liệu (dòng điện xoáy). Bằng cách đo lường và tính toán sự gián đoạn trong dòng điện, người kiểm tra có thể phát hiện được những khuyết điểm trong vật mẫu