máy dò khuyết tật siêu âm là gì
Máy dò khuyết tật siêu âm gửi một xung âm vào chi tiết và đọc phần tín hiệu quay trở lại. Một điểm gián đoạn bên trong vật liệu phản xạ một phần xung sớm hơn thành sau của chi tiết, và khoảng thời gian cùng biên độ quay về cho phép suy ra vị trí và một thước đo kích thước của khuyết tật. Vì âm truyền xuyên qua vật liệu chứ không đi vòng quanh nó, phương pháp này tìm được các khuyết tật nằm hoàn toàn bên trong, đó là lý do nó là bạn đồng hành thường thấy của một phương pháp bề mặt trên các mối hàn và chi tiết rèn.
Đây là một phép đo gồm hai phần. Máy thực hiện việc phát, định thời và hiển thị; đầu dò quyết định điều gì có thể tìm được. Đầu dò thẳng gửi âm dọc theo trục chùm và tìm ra các lớp tách cũng như khuyết tật song song với bề mặt. Đầu dò góc khúc xạ chùm âm vào trong vật liệu tại một góc, và đó là nền tảng của việc kiểm tra mối hàn, vì các khuyết tật cần quan tâm trong mối hàn thường nằm nghiêng so với bề mặt và cần một chùm âm cắt qua chúng.
Điểm khó là máy hiển thị các tiếng dội chứ không hiển thị khuyết tật. Việc quyết định tiếng dội nào là lỗi, tiếng dội nào là phản xạ hình học từ mũ hàn hay từ gốc mối hàn, và tiếng dội nào là nhiễu điện, chính là đánh giá của người vận hành mà phương pháp phụ thuộc vào. Đó là lý do hiệu chuẩn bằng khối chuẩn cùng một quy trình viết sẵn nằm ở trung tâm của mọi phép kiểm tra chứ không phải ở phần rìa.
Cách máy dò khuyết tật siêu âm đo
Một đầu dò áp điện biến xung điện thành âm và biến âm quay trở lại thành điện áp. Máy định thời khoảng giữa xung phát và từng tiếng dội, đổi khoảng đó thành khoảng cách dựa trên vận tốc âm của vật liệu - vận tốc này với thép vào khoảng 5920 m/s ở chế độ sóng dọc - và hiển thị kết quả dưới dạng một đường ghi trong đó các tiếng dội xuất hiện như những độ lệch đứng trên trục khoảng cách. Vận tốc phải được đặt theo vật liệu, vì cùng một độ trễ thời gian sẽ thành một khoảng cách khác trong nhôm hoặc trong thép không gỉ austenit.
Việc xác định kích thước dựa trên mối quan hệ giữa biên độ tiếng dội và kích thước vật phản xạ, và quan hệ đó được thiết lập bằng các vật phản xạ chuẩn có kích thước đã biết trong một khối cùng vật liệu. Máy vẽ một đường cong biên độ theo khoảng cách từ các chuẩn ấy, rồi so các tiếng dội tiếp theo với đường cong đó, nên một khuyết tật được báo cáo theo đường kính lỗ đáy phẳng tương đương hoặc theo chiều dài tại một ngưỡng biên độ nêu rõ. Vì đường cong phụ thuộc đầu dò, vật liệu và hình học, nó được dựng cho từng công việc chứ không được chuyển sang từ lần trước.
Các giới hạn thực tế đến từ chùm âm. Âm phải vào được bên trong, nên bề mặt phải đủ nhẵn và một chất tiếp âm phải bắc qua khe hở; bề mặt thô, có lớp oxit hoặc có phủ làm mất phần lớn năng lượng trước khi âm kịp vào tới chi tiết. Chùm âm cũng có một bề rộng và một vùng gần, nên khuyết tật nhỏ hơn bề rộng chùm sẽ được đo kích thước theo chùm chứ không theo chính nó, còn khuyết tật sát bề mặt nằm trong vùng mà chùm chưa hình thành xong. Đầu dò góc bổ sung yếu tố hình học vào phép tính, đó là lý do góc đầu dò và dạng chuẩn bị mép hàn nằm trong nội dung quy trình kiểm tra phải nêu.
Lựa chọn cấu hình
Phần lớn thông số được quyết định bởi những lựa chọn này chứ không phải bởi cấp chính xác. Mỗi lựa chọn ràng buộc lựa chọn kế tiếp, nên chúng được chốt theo thứ tự.
| Cấu hình | Tùy chọn cần xác định | Nó thực sự quyết định điều gì |
| Kiểu đầu dò | Một đầu dò chùm thẳng, hoặc một đầu dò góc tại một góc khúc xạ nêu rõ | Máy tìm được điều gì. Một đầu dò thẳng không thể cắt qua một khuyết tật nằm song song với chính chùm của nó. |
| Tần số đầu dò và kích thước phiến áp điện | Tần số danh định của đầu dò và kích thước phần tử hoạt động của nó | Đánh đổi giữa độ xuyên sâu và độ phân giải. Tần số cao hơn phân giải được khuyết tật nhỏ hơn nhưng xuyên kém hơn; phiến lớn hơn phát chùm rộng hơn với nhiều năng lượng hơn. |
| Băng thông máy thu và dải khuếch đại | Dải tần số bộ thu chấp nhận, và độ khuếch đại tối đa có sẵn | Liệu đầu dò có thể được kích ở đúng tần số thiết kế hay không, và liệu các tiếng dội yếu có được nâng đủ cao để đọc hay không. |
| Đường cong khoảng cách và biên độ | DAC, AVG hoặc TCG, và việc máy có dựng và lưu được nhiều hơn một đường cong hay không | Một khuyết tật được xác định kích thước và ghi nhận như thế nào. Không có đường cong chuẩn thì biên độ tiếng dội tự nó nói lên rất ít. |
| Tốc độ lấy mẫu và độ phân giải hiển thị | Tốc độ số hóa tín hiệu quay về, và độ phân giải của màn hình | Liệu các tiếng dội nằm sát nhau có tách bạch được hay không, và liệu các tiết diện mỏng có đọc được hay không. |
| Màn hình và chế độ hiển thị | Chỉ A-scan, hoặc A-scan kèm B-scan hay một dạng sóng chuẩn đã lưu | Liệu người vận hành thấy được hình học của khuyết tật hay chỉ một tập tiếng dội, và liệu một đường ghi có được lưu làm bằng chứng hay không. |
| Bộ nhớ và báo cáo | Bộ nhớ trong, bộ nhớ tháo rời, và định dạng báo cáo máy có thể tạo ra | Liệu một hồ sơ kiểm tra có được phát hành và lưu trữ hay không, điều mà hầu hết quy trình yêu cầu sau khi công việc đã xong. |
| Khối chuẩn và hiệu chuẩn | Các khối và đầu dò được giữ để hiệu chuẩn, và khoảng thời gian bộ chuẩn được kiểm tra | Liệu phép kiểm tra có thể được chứng minh là thực hiện trên thiết bị đã hiệu chuẩn hay không, điều làm cho hồ sơ có giá trị. |
Cách chọn máy dò khuyết tật siêu âm
| Yếu tố | Vì sao nó quyết định kết quả | Cách xác định trước khi gửi yêu cầu |
|---|
| Vật liệu và vận tốc âm của nó | Thang khoảng cách được tính từ vận tốc, và vật liệu hạt thô hoặc austenit còn tán xạ chùm âm và nâng nền nhiễu | Nêu rõ vật liệu và mác. Với vật liệu đúc hoặc austenit, phải nói rõ vì điều đó thay đổi đầu dò và tần số. |
| Khuyết tật cần tìm và vị trí của nó | Một lớp tách bên trong, một vết nứt chân hàn và một khuyết tật trong chi tiết rèn nằm ở độ sâu và hướng khác nhau, cần các đầu dò khác nhau | Mô tả khuyết tật dự kiến đã hình thành như thế nào và nằm ở đâu trong tiết diện. |
| Chiều dày và hình học tiết diện | Tiết diện mỏng loại trừ tần số thấp và đẩy khuyết tật vào trong vùng gần, còn hình học phức tạp gửi tiếng dội ngược từ chính hình dạng | Cung cấp dải chiều dày và bản vẽ mối hàn hoặc tiết diện, kể cả dạng chuẩn bị mép hàn. |
| Tiêu chuẩn nghiệm thu | Tiêu chuẩn quy định khối chuẩn, góc đầu dò, kiểu quét và ngưỡng báo cáo, và thường chốt luôn hạng thiết bị | Trích dẫn tiêu chuẩn và cấp nghiệm thu, thay vì mô tả yêu cầu theo nghĩa chung. |
| Tình trạng bề mặt | Âm phải đi vào vật liệu, và bề mặt thô, có lớp oxit hoặc có phủ làm mất chùm âm trước khi nó kịp có ích | Mô tả bề mặt đúng như nó sẽ ở thời điểm kiểm tra, không phải như trên bản vẽ. |
| Hồ sơ có cần đứng vững hay không | Một báo cáo đầy đủ kèm các đường ghi lưu và dữ liệu hiệu chuẩn làm thay đổi hạng thiết bị và thời gian thực hiện phép kiểm tra | Nêu rõ các đường ghi có phải lưu không, báo cáo có được phát hành không và ai sẽ đọc chúng. |
Nếu một trong các điểm này vẫn còn bỏ ngỏ, hãy gửi những gì đã biết cùng bản vẽ mối hàn. Báo giá có thể được lập dựa trên hình học và tiêu chuẩn, rồi hoàn thiện khi các số liệu còn lại sẵn sàng.
Các lựa chọn thay thế gần nhất
Đây là những loại mà một yêu cầu về máy dò khuyết tật siêu âm thường hóa ra là, và là điểm mà lựa chọn thực sự được quyết định.
| Loại thay thế gần nhất | Điều gì phân biệt nó với máy dò khuyết tật siêu âm |
| Thiết bị kiểm tra hạt từ | Tìm khuyết tật bề mặt và sát bề mặt trong vật liệu từ tính bằng cách biến chi tiết thành một nam châm, và cho thấy chỉ báo trực tiếp trên bề mặt. Phương pháp này không thấy được khuyết tật nằm sâu trong tiết diện, đúng phần mà thiết bị siêu âm đảm nhiệm, và hoàn toàn không dùng được cho vật liệu không từ tính. |
| Máy đo độ dày siêu âm | Dùng cùng nguyên lý xung - tiếng dội nhưng chỉ đọc khoảng thời gian tới thành sau, nên báo cáo lượng vật liệu còn lại chứ không tìm điểm gián đoạn. Đây là thiết bị lập bản đồ ăn mòn; máy dò khuyết tật là thiết bị tìm khuyết tật, và hai loại phân biệt nhau ở mức độ tín hiệu quay về mà chúng diễn giải. |
| Máy đo độ dày lớp phủ | Đo một lớp trên bề mặt bằng phương pháp từ tính hoặc dòng xoáy và không nói gì về bên trong vật liệu. Trên chi tiết có phủ, lớp phủ thường phải được tính đến trong số đọc siêu âm chứ không đo bằng cùng thiết bị. |
| Phương pháp chụp ảnh bức xạ | Truyền bức xạ qua chi tiết và ghi hình toàn bộ thể tích bên trong, tạo một ảnh hai chiều vĩnh cửu của khuyết tật. Phương pháp này cần tiếp cận cả hai phía và kèm theo một chế độ an toàn bức xạ, đồng thời kém nhạy hơn siêu âm với các khuyết tật phẳng khít không làm giảm chiều dày thành theo hướng chùm tia. |
| Kiểm tra dòng xoáy | Tìm khuyết tật bề mặt và sát bề mặt trong vật liệu dẫn điện mà không cần chất tiếp âm, và quét các ống rất nhanh. Độ xuyên nông, nên phương pháp này bổ sung cho kiểm tra siêu âm trên ống và thanh chứ không thay thế siêu âm trên các tiết diện dày. |
| Kiểm tra phát xạ âm | Lắng nghe âm do một khuyết tật đang phát triển giải phóng dưới tải, thay vì chủ động đi tìm khuyết tật. Phương pháp này khảo sát toàn bộ kết cấu cùng lúc và định vị được, nhưng cần một chu kỳ tải và nói được rất ít về kích thước của một khuyết tật nằm im. |
Máy dò khuyết tật tìm một điểm gián đoạn ở bất kỳ đâu trong tiết diện và đọc các tiếng dội quay về từ nó; máy đo độ dày chỉ đọc thành sau. Ranh giới đó - mức độ tín hiệu được diễn giải - là điều tách hai loại sản phẩm.
Nội dung cần có trong yêu cầu
Phản hồi đầu tiên có thể là một báo giá thay vì một loạt câu hỏi nếu yêu cầu mang theo những thông tin này. Khi không biết một giá trị, hãy gửi mô tả nhiệm vụ và chúng tôi sẽ xác nhận nó ngụ ý điều gì.
- Vật liệu và mác, kèm việc nó có hạt thô hoặc austenit hay không
- Khuyết tật cần tìm, cách nó dự kiến đã hình thành và vị trí trong tiết diện
- Dải chiều dày tiết diện và bản vẽ mối hàn hoặc hình học
- Tiêu chuẩn nghiệm thu và cấp nghiệm thu cần áp dụng
- Tình trạng bề mặt tại thời điểm kiểm tra
- Các kiểu đầu dò dự kiến sử dụng, kể cả góc và tần số nếu tiêu chuẩn chốt sẵn
- Có cần lưu đường ghi và lập báo cáo bằng văn bản hay không
- Thiết bị dùng trong xưởng hay tại công trường, và nguồn điện sẵn có
- Các khối chuẩn hoặc phương tiện hiệu chuẩn sẵn có tại chỗ
- Số lượng, cảng đến và thời gian giao hàng yêu cầu
