Đánh giá độ ăn mòn, rỉ sét trong các đường ống dẫn chất lỏng, khí

[Đồ án] Đánh giá độ ăn mòn, rỉ sét trong các đường ống dẫn chất lỏng, khí

LỜI NÓI ĐẦU

Là một sinh viên ngành kỹ thuật, em rất vinh dự và tự hào khi được họctập rèn luyện, được trau dồi những kiến thức cần thiết dưới mái trường ĐH Báchkhoa Hà Nội Sau 5 năm kiên trì học tập rèn luyện, theo ngành học Kỹ thuật Hạtnhân – Vật lý Môi trường, nhận được sự chỉ bảo và giúp đỡ tận tình của các thầy

cô trong Viện Kỹ thuật Hạt nhân – Vật lý Môi trường, em đã chọn được hướng

đi cho mình, đó là chuyên nghành NDT – Kiểm tra không phá hủy

Nhận thấy trong thực tế hiện nay, việc kiểm tra độ ăn mòn, rỉ sét đối vớicác đường ống dẫn chất lỏng, khí sau thời gian làm việc chưa được quan tâmđúng mức và với mong muốn có được những kiến thức cần thiết, có ích sau khitốt nghiệp, em đã đăng kí làm đồ án tốt nghiệp với đề tài:

Đánh giá độ ăn mòn, rỉ sét trong các đường ống dẫn chất lỏng, khí

Trong đồ án này em đã thực hiện được những công việc sau:

- Tạo mẫu ăn mòn và rỉ sét

- Tiến hành chụp ảnh bức xạ đối với các mẫu

- Sử dụng máy siêu âm để kiểm tra khuyết tật

- So sánh kỹ thuật chụp ảnh bức xạ và kỹ thuật siêu âm trong việc đánhgiá độ ăn mòn và rỉ sét của các khuyết tật

Dưới sự hướng dẫn tận tình của Th.S Nguyễn Tất Thắng, sự giúp đỡ vềviệc cung cấp các trang thiết bị cần thiết trong quá trình làm đồ án của Viện Kỹthuật Hạt nhân – Vật lý Môi trường, em đã hoàn thành được đồ án của mìnhđúng thời gian quy định

Em xin chân thành cảm ơn Th.S Nguyễn Tất Thắng và các thầy cô trong Viện đã giúp đỡ để em có thể hoàn thành bản đồ án tốt nghiệp này!

- CHƯƠNG I –

KỸ THUẬT CHỤP ẢNH BỨC XẠ

VÀ KỸ THUẬT SIÊU ÂM

1 TỔNG QUAN VỀ NDT - KIỂM TRA KHÔNG PHÁ HỦY [1]

1.1 ĐỊNH NGHĨA

Kiểm tra không phá hủy – N.D.T (Non Destructive Testing) – là sử dụngcác phương pháp vật lý để kiểm tra phát hiện các khuyết tật bên trong hoặc ở bềmặt vật kiểm tra mà không làm tổn hại đến khả năng sử dụng sau này của chúng

NDT liên quan đến việc phát hiện các khuyết tật trong cấu trúc của các sảnphẩm được kiểm tra nhưng tự bản thân không thể dự đoán những nơi nào khuyếttật sẽ hình thành và phát triển

Đặc điểm chung của các phương pháp NDT:

- Sử dụng một môi trường để kiểm tra sản phẩm

- Sự thay đổi trong môi trường kiểm tra chứng tỏ sản phẩm được kiểmtra có khuyết tật

- Là một phương tiện để phát hiện sự thay đổi trong môi trường kiểm tra

- Giải đoán những thay đổi này để nhận được các thông tin về khuyết tậttrong sản phẩm kiểm tra

1.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP NDT

Các phương pháp NDT được chia thành từng nhóm theo những mục đích

sử dụng khác nhau:

- Những phương pháp thông thường (được dùng phổ biến):

+ Kiểm tra bằng mắt

+ Kiểm tra bằng thẩm thấu chất lỏng

+ Kiểm tra bằng bột từ

+ Kiểm tra bằng dòng điện xoáy

+ Kiểm tra bằng chụp ảnh bức xạ sử dụng tia X, tia gamma

+ Kiểm tra bằng siêu âm

- Những phương pháp đặc biệt (ứng dụng đặc biệt/hạn chế sử dụng):

+ Chụp ảnh giao thoa laser

Đồ án này sử dụng hai phương pháp là Chụp ảnh bức xạ và Siêu âm, vìvậy sau đây ta sẽ xem xét từng phương pháp

2 KỸ THUẬT CHỤP ẢNH SỬ DỤNG BỨC XẠ LƯỢNG TỬ (X, γ) [1]

Phương pháp chụp ảnh bức xạ sử dụng ống phóng tia X hoặc nguồn phóng

xạ phát ra chùm tia gamma chiếu qua vật cần kiểm tra

2.1 NGUYÊN LÝ CƠ BẢN VÀ ĐẶC ĐIỂM

2.1.1 Nguyên lý cơ bản

Khi đi qua vật, chùm tia bức xạ bị suy yếu đi phụ thuộc vào loại vật liệu(nhẹ hoặc nặng) và chiều dày mà nó đi qua Khi đi qua các vùng có sự sai khác

về mật độ vật chất, cường độ của chùm tia bị thay đổi so với khi đi qua vùngkhông có sự sai khác đó Nếu đặt tấm phim ở phía sau vật kiểm tra ta sẽ thấy trênảnh chụp được có các vùng đen sẫm hơn (sáng hơn) rất nhiều so với vùng xungquanh Đó là hình chiếu của bất liên tục trong vật liệu hiện trên phim Ta cũng cóthể xác định được kích thước của bất liên tục qua ảnh chụp được Nếu bất liêntục làm ảnh hưởng tới chất lượng của vật kiểm tra thì nó được coi là khuyết tật.2.1.2 Đặc điểm

Một số đặc điểm của phương pháp chụp ảnh bức xạ được nêu ra trongBảng 1.1

Bảng 1.1 – Đặc điểm của phương pháp chụp ảnh bức xạ

- Phải tiếp xúc với cả hai mặt của vật kiểmtra

- Bề dày kiểm tra bị giới hạn

- Một số vị trí không thể chụp được do cấutạo hình học

- Độ nhạy kiểm tra giảm theo bề dày vậtkiểm tra

- Đắt tiền

- Kỹ thuật viên cần có kinh nghiệm

về trạng thái bền vững hơn thì hạt nhân của chúng sẽ phát ra bức xạ gamma.

Bức xạ tia X: được Roentgen phát hiện vào năm 1895 khi cho chùmelectron bắn phá một bia làm từ nguyên tố có nguyên tử khối lớn

Tia X và tia γ đều là bức xạ điện từ giống như ánh sáng, chỉ khác nhau vềbước sóng Bước sóng của bức xạ tia gamma ngắn hơn bước sóng của tia X đượcphát ra từ các máy phát tia X Trong kiểm tra bằng chụp ảnh bức xạ, bước sóngcủa tia X thường sử dụng nằm trong khoảng 10-4 - 10 (Ao )

Các đặc tính của tia gamma và tia X như sau:

- Chuyển động thẳng với vận tốc ánh sáng trong chân không

- Không bị lệch hướng khi qua thấu kính hay lăng kính

- Khả năng xuyên sâu cao

- Là bức xạ ion hóa

- Chúng có thể làm hư hại hay phá hủy các tế bào sống

Khi bức xạ lượng tử (X, γ) đi qua môi trường vật chất chúng sẽ tương tácvới các nguyên tử của môi trường Sự tương tác này sẽ dẫn đến kết quả hoặc làbức xạ lượng tử bị hấp thụ hoàn toàn hoặc hướng đi của tia bức xạ bị thay đổi, vìvậy cường độ bức xạ bị suy giảm Sự suy giảm cường độ chùm bức xạ trong mẫuvật có chiều dày x được tính theo biểu thức (1.1):

x e B I

I = 0 −µ (1.1)Với: I : cường độ bức xạ sau khi đi qua mẫu vật

Phần quan trọng nhất của phim chụp ảnh bức xạ là lớp nhũ tương vì bêntrong lớp nhũ tương có phân bố đều các hạt bạc brômua AgBr nhỏ li ti Khi bịchiếu bởi bức xạ tia X hay tia gamma hoặc ánh sáng nhìn thấy thì nó sẽ bị thayđổi Dưới tác dụng của photon bức xạ có năng lượng (hγ) một ion brômua Br–

giải phóng bớt một điện tử của nó và trở về trạng thái trung hòa:

Br- + hγ → Br + e

-Điện tử được giải phóng sẽ trung hòa ion bạc Ag+:

Ag+ + e- → AgHay:

Ag+ + Br- → Ag + BrCác nguyên tử brômua trung hòa cũng liên kết tạo nên các hạt Br và để lạitinh thể AgBr Vì thể các nguyên tử bạc tự do được giữ lại, tạo thành ảnh thật

Phim chụp ảnh bức xạ được thiết kế để đáp ứng những yêu cầu kỹ thuậtnhất định và được chỉ định bởi các tình huống kiểm tra

Những hệ số phải xét đến khi lựa chọn phim: tốc độ, độ tương phản, dải bềdày thay đổi độ rộng và độ hạt Độ hạt có ảnh hưởng đến độ xác định chi tiếthình ảnh Phim có kích thước hạt nhỏ sẽ có khả năng phân giải chi tiết hơn phim

có kích thước hạt lớn

Hình 1.2 - Cấu tạo phim chụp ảnh 1) Lớp nền 3) Lớp bảo vệ 2) Lớp nhũ tương 4) Lớp kết dính

2.2.3 Màn tăng quang

Màn tăng quang là lớp vật chất được đưa vào để làm tăng hiệu ứng hiệnảnh Có ba loại màn tăng quang: màn tăng quang bằng lá chì, màn tăng quangbằng muối và màn tăng quang bằng kim loại huỳnh quang

Màn tăng quang bằng lá chì được làm từ những tấm chì mỏng, được dándính lên một tờ giấy cứng hoặc bìa cứng Bức xạ đi qua lớp chì sẽ bị hấp thụ mộtphần và làm sinh ra các điện tử tự do Các điện tử này dễ bị hấp thụ trong lớpnhũ tương và làm tăng thêm hiệu ứng chụp Nói cách khác, màn tăng quang bằng

lá chì hấp thụ bức xạ tán xạ nhiều hơn bức xạ sơ cấp, tăng cường bức xạ sơ cấpnhiều hơn bức xạ tán xạ

Màn tăng quang bằng muối có lớp nền mỏng làm từ chất dẻo dễ uốn đươcphủ lên một lớp chất phát huỳnh quang được chế tạo từ những tinh thể mịn củaloại muối kim loại calcium tungstate Những tinh thể này sẽ phát ra ánh sángmàu xanh khi bị chiếu xạ Ánh sáng này tác động lên phim và tạo ra một phầnchính của ảnh ẩn trên phim

Màn tăng quang bằng kim loại huỳnh quang là sự kết hợp giữa màn tăngquang bằng chì và màn tăng quang bằng muối Ưu điểm lớn nhất của loại màntăng quang này là khi được sử dụng với loại phim có độ tương phản cao, kíchthước hạt mịn thì có thể làm giảm liều chiếu xuống chín lần mà không làm giảmnhiều độ nhạy phát hiện khuyết tật của phim

Khi sử dụng màn tăng quang cần chú ý: những khuyết tật trên màn như vếtxước, rách của màn có thể được nhìn thấy trong ảnh chụp trên phim vì thế không

sử dụng màn tăng quang bị hỏng

2.2.4 Vật chỉ thị chất lượng ảnh - IQI

IQI (Image Quality Indicator) là khả năng nhạy về giá trị đọc được khi kỹthuật chụp ảnh bức xạ thay đổi Có hai loại IQI chính: IQI dạng dây, IQI dạngbậc và dạng lỗ

IQI dạng dây là những sợi dây thẳng (dài ít nhất là 25mm) bằng vật liệu cơbản giống với vật liệu của mẫu vật Những dây được đặt song song và cách nhau5mm IQI phải có những kí hiệu nhận dạng để chỉ ra vật liệu của dây và số dây

IQI dạng bậc và dạng lỗ là một phần độc lập hoặc nhóm các bậc thangbằng vật liệu giống như vật kiểm tra Trên mỗi bậc có một hay nhiều lỗ Đườngkính của lỗ bằng với bề dày của bậc

Phương pháp đọc ảnh theo IQI đơn giản, rõ ràng và dễ sử dụng có thểdùng được với một dải bề dày khác nhau Kích thước IQI nhỏ để hình ảnh của nókhông che khuất khuyết tật trong mẫu

2.2.5 Mẫu vật cần kiểm tra

- Mẫu vật được kiểm tra bằng phương pháp chụp ảnh bức xạ chủ yếu lànhững mẫu thép Đó có thể là những mối hàn, những sản phẩm đúc với các hìnhdạng khác nhau như dạng tấm phẳng, dạng ống…

Mẫu vật kiểm tra sử dụng trong đồ án này sẽ được nêu chi tiết ở phần thựcnghiệm trong chương III

Với hệ chụp ảnh bức xạ gồm những thành phần trên, các kỹ thuật chụpảnh bức xạ trong công nghiệp đã được hoàn thiện và được sử dụng rộng rãi Các

kỹ thuật này sẽ được trình bày ở phần sau

Hình 1.3 - Kiểm tra đường ống bằng kỹ thuật chụp ảnh bức xạ

đơn tường đơn ảnh

3 KỸ THUẬT CHỤP ẢNH BỨC XẠ TRONG CÔNG NGHIỆP [1]

3.1 CÁC KỸ THUẬT CHỤP ẢNH BỨC XẠ TRONG CÔNG NGHIỆP

Trong kỹ thuật chụp ảnh bức xạ, cách bố trí phim, mẫu vật cần kiểm tra vànguồn phát bức xạ là rất quan trọng Theo đó sẽ có một số kỹ thuật chụp ảnh bức

xạ sau

3.1.1 Kỹ thuật chụp đơn tường đơn ảnh

- Kỹ thuật này cho phép gá lắp phim cả hai phía của mẫu vật (Hình 1.3).Nguồn có thể được giữ bên ngoài, phim được giữ bên trong hoặc ngược lại, ởgiữa là mối hàn được chiếu từng phần (mối hàn có độ dài nhỏ)

- Hai thành một ảnh: nguồn bức xạ nói chung được đặt bên trên thành ống

(Hình 1.4) Như vậy chùm bức xạ sẽ đi qua hai lớp vật liệu (thành ống) và hìnhảnh trên phim được coi là hình ảnh của cạnh sát phim

Kỹ thuật này dùng cho những đường ống có đường kính lớn IQI được đặt

ở bên cạnh phim Ở đây chỉ hình ảnh vật liệu ở phía gần phim được giải đoán

Kỹ thuật này yêu cầu lượng chiếu xạ trên toàn bộ chiều dài mối hàn, phụ thuộcvào đường kính ống

- Hai thành hai ảnh: kỹ thuật này đặc biệt thích hợp cho những đường ống

có đường kính nhỏ

Trong kỹ thuật này, nguồn bức xạ được giữ ở khoảng cách (SFD) vuônggóc với trục mối hàn, để tránh chồng chập mối hàn ở gần nguồn lên mối hàn ởgần phim và nhận được dạng ảnh elip trên phim (Hình 1.5) IQI được đặt ở phíanguồn Cả hai mối hàn (nếu có) ở phía thành gần nguồn và gần phim đều có thểđược giải đoán

- Mật độ quang học (độ đen) của ảnh chụp bức xạ được định nghĩa như làmức độ làm đen một ảnh chụp bức xạ sau khi xử lý tráng rửa phim Ảnh chụpbức xạ càng đen thì ta nói rằng độ đen của ảnh càng lớn

Hình 1.5 - Kỹ thuật chụp hai thành hai ảnh

1.Nguồn 2.Phim

Mật độ quang học hay mật độ phim (D) được cho bởi biểu thức (1.2):

t

I

I

Với: I0 : cường độ ánh sáng tới phim

It : cường độ ánh sáng truyền qua phim

I0/It : độ cản sáng của của ảnh chụp bức xạ

- Độ đen của một ảnh chụp bức xạ có thể đo được bằng các so sánh vớimột tấm phim chuẩn hoặc dùng máy đo độ đen Đo độ đen bằng máy đo độ đendựa trên nguyên lý quang điện cho độ chính xác cao, không gây ra sai số tươngđối bởi người vận hành, bao phủ được dải độ đen rất rộng

3.2.2 Độ nhòe hình học

Các nguồn thực tế dùng trong chụp ảnh bức xạ thường không phải lànguồn điểm mà thường có kích thước cỡ vài mm Do kích thước giới hạn củanguồn, hình ảnh cho ra thường rộng hơn ảnh thực, đó là có sự đóng góp của độnhòe hình học Ug

Độ nhòe hình học: Hình 1.6

Hình 1.6 - Độ nhòe hình học của ảnh bức xạ

Độ nhòe hình học được tính theo biểu thức (1.3):

t SFD

t F

- Nguồn hay kích thước bia nhỏ nhất có thể có trong thực tế

- Khoảng cách giữa nguồn và vật thể lớn nhất có thể được

- Phim gần như tiếp xúc với vật thể

- Vị trí nguồn đặt sao cho bức xạ xuyên qua toàn bộ chiều dày vật thể.3.2.3 Độ nhạy của ảnh bức xạ

- Độ nhạy của ảnh là khả năng kỹ thuật để đưa ra khuyết tật nhỏ nhất ởtrên ảnh, là những khuyết tật nhỏ nhất có khả năng phát hiện được

- Độ (nhạy) tương phản: liều chiếu có ảnh hưởng tới độ tương phản Độtương phản là đại lượng đánh giá sự khác biệt về độ đen giữa hai vùng kế cậnnhau trên một ảnh chụp bức xạ Giảm độ tương phản sẽ dẫn tới sai sót trong việcxác định vị trí khuyết tật có thể thấy được

- Độ nhạy chi tiết: khi ảnh chụp có độ tương phản tốt, tất cả các vị tríkhuyết tật có trong đối tượng cần kiểm tra có thể thấy được

3.2.4 Độ nhòe của ảnh

Những loại độ nhòe khác nhau đóng góp vào độ rõ nét của ảnh là:

- Độ nhòe hình học Ug

s i

g U U U

Độ nhòe hình học Ug là hệ số chính, có thể kiểm soát bằng cách bố trí hệchiếu chụp Um có thể xem là không đáng kể khi nguồn, vật thể và phim là cốđịnh trong khi chiếu Ui gắn liền với năng lượng bức xạ đã chọn cho phép chụpảnh

3.2.5 Xác định thời gian chiếu

Để nhận được bức ảnh vừa ý cần phải hiểu biết về toán học và hình họccủa nguồn và các đặc trưng của phim Những hệ số đó là tóm tắt biểu đồ chiếu

và có sẵn đối với máy phát bức xạ tia X

3.2.6 Quy trình tráng rửa phim

3.2.6.1 Thiết bị

- Phòng tối: là phòng có diện tích đủ lớn trong đó cho phép đặt một bànchuẩn bị phim, bàn đặt đèn đọc phim và một phần diện tích đủ để đặt các thiết bịcho quá trình tráng rửa Ánh sáng trong buồng tối đã được làm yếu và có cường

chiếu, tách bạc ra khỏi hỗn hợp rồi lắng đọng thành các hạt bạc kim loại nhỏ tạo

ra hình ảnh bạc màu đen

- Trung gian: sau khi hiện, phim được giũ trong thùng thuốc rửa trung gian

khoảng 30 – 60 giây

- Hãm: lắc phim 5 phút trong thùng đựng dung dịch thuốc hãm (axit

loãng) Dung dich này sẽ giải phóng tất cả các hạt muối bạc không bị chiếu vàgiữ lại hạt bạc đã được giải phóng sau khi chiếu để các hạt bạc này tạo thành mộtảnh thật

- Rửa cuối: làm cho phim không bị biến màu và ố sau khi lưu giữ.

- Làm khô: giai đoạn này có ảnh hưởng quan trọng đến chất lượng ảnh

3.3 ĐỌC PHIM VÀ GHI NHẬN KẾT QUẢ

Đọc phim và ghi kết quả: xem xét các thông số cần thiết của phim chụpnhư: độ đen, độ tương phản, độ nhạy ảnh; đánh giá loại khuyết tật, kích thướckhuyết tật (nếu có) và ghi nhận kết quả

3.3.4 Biểu hiện của các loại khuyết tật

- Rỗ khí: điểm đen tròn nhỏ có đường kính < 0,7 mm

- Nứt (thường rất khó phát hiện bằng chụp ảnh phóng xạ): chỉ phát hiệnđược khi mặt phẳng vết nứt nằm song song với chùm tia tới Hình ảnh là một vệtđen như sợi chỉ, không có độ dài và hình dạng nhất định.

3.3.5 Xác định độ lớn khuyết tật

- Nếu trong một vùng có nhiều khuyết tật nhỏ mà khoảng cách gữa haimép gần nhất của hai khuyết tật kế tiếp nhau nhỏ hơn kích thước của khuyết tậtlớn thì coi cả cụm đó là một khuyết tật và kích thước của nó được tính từ mépkhuyết tật đầu này tới đầu kia, chứa đựng tất cả các khuyết tật trong vùng

Trên đây đã trình bày các cơ sở lý thuyết của phương pháp chụp ảnh bức

xạ, là một trong hai phương pháp được dùng trong quá trình thực nghiệm của đồ

án Cơ sở lý thuyết của phương pháp còn lại, phương pháp siêu âm, sẽ được trìnhbày ngay sau đây

4 PHƯƠNG PHÁP SIÊU ÂM [2]

Phương pháp này có thể được dùng để xác định các khuyết tật nằm sâubên trong vật kiểm tra

4.1 NGUYÊN LÝ CƠ BẢN VÀ ĐẶC ĐIỂM

Phân tích chùm sóng âm thu được ta sẽ có được thông tin về sự có mặt củakhuyết tật cũng như vị trí và hình dạng của nó.

4.1.2 Đặc điểm

Các đặc điểm của phương pháp siêu âm được liệt kê trong Bảng 1.2

Bảng 1.2 – Đặc điểm của phương pháp siêu âm

- Độ nhạy cao, cho phép phát

hiện các khuyết tật nhỏ

- Khả năng xuyên sâu cao, cho

phép kiểm tra các tiết diện

- Khó kiểm tra vật liệu có cấu trúc bên trongphức tạp

- Số liệu không lưu trữ được

- Phải sử dụng chất tiếp âm

- Đầu dò cần phải được tiếp xúc phù hợp với

bề mặt vật kiểm tra

- Hướng của khuyết tật ảnh hưởng đến khảnăng phát hiện chúng

- Trang thiết bị đắt tiền

- Kỹ thuật viên yêu cầu phải có kinh nghiệm

Phương pháp siêu âm là một trong năm phương pháp được ứng dụng rộngrãi để đo chiều dày vật liệu, đánh giá ăn mòn, phát hiện tách lớp, phát hiệnkhuyết tật trong mối hàn, các kết cấu kim loại và đánh giá cường độ bê tông,khuyết tật (lỗ rỗng, vết nứt) trong bê tông…

4.2 NHỮNG ĐẶC TÍNH CỦA CHÙM TIA SIÊU ÂM

4.2.1 Sự suy giảm của chùm tia siêu âm

4.2.1.1 Sự tán xạ của sóng siêu âm

Sự tán xạ của sóng siêu âm là do thực tế sóng âm truyền trong vật liệukhông có sự đồng nhất hoàn toàn hoặc có thể bản thân vật liệu đã không đồngnhất (các hợp kim của sắt)

Với những vật liệu không đồng nhất, tín hiệu siêu âm trở về không chỉ bịsuy giảm do tán xạ mà còn thường sinh ra các xung phản hồi nhỏ có thể chekhuất những chỉ thị cần phân tích đánh giá

4.2.1.2 Sự hấp thụ sóng âm

Khi một sóng siêu âm lan truyền trong vật liệu nó sẽ kích thích các hạt.Các hạt này sẽ lại va chạm với các hạt chưa bị kích thích khác và sẽ truyền nănglượng sang làm chúng dao động nhanh hơn và vượt qua được những quãngđường dài hơn Chuyển động này sẽ vẫn tiếp tục duy trì sau khi sóng âm đã điqua, do vậy năng lượng sóng truyền qua đã chuyển thành nhiệt trong vật liệu

Sự hấp thụ sóng âm là hệ quả của việc chuyển đổi một phần năng lượng

âm thành nhiệt

4.2.1.3 Sự suy giảm do quá trình tiếp xúc với bề mặt nhám

Môi trường tiếp xúc của thiết bị ghi nhận và hấp thụ sóng siêu âm là chấttiếp âm Nếu thiết bị này được áp vào bề mặt trơn nhẵn thì khi đó biên độ mặtđáy chỉ còn thay đổi theo bề dày của chất tiếp âm Như vậy bề mặt tiếp xúc cóvai trò quan trọng đối với quá trình truyền âm

4.2.1.4 Sự khúc xạ

Sóng siêu âm có khả năng hoặc xu hướng đi “bao quanh” và vượt qua vậtcản có kích cỡ bằng bước sóng của chúng Sự giao thoa hay khúc xạ này chỉ xảy

ra khi chúng gặp những tạp chất hay rỗ khí nhỏ trong kim loại

4.3 CÁC KỸ THUẬT SIÊU ÂM

Các phương pháp siêu âm phổ biến là:

- Phương pháp siêu âm xung truyền qua

- Phương pháp siêu âm xung phản hồi

4.3.1 Phương pháp xung truyền qua

Nguyên lý của phương pháp: sự hiện diện của khuyết tật trong vật thểđược kiểm tra sẽ được chỉ thị bằng sự giảm biên độ của tín hiệu Trong trườnghợp khuyết tật lớn thì tín hiệu có thể biến mất hoàn toàn

Phương pháp này sử dụng hai đầu dò siêu âm, đầu dò phát và đầu dò thu

sẽ được đặt ở hai bề mặt đối diện của vật thể kiểm tra (Hình 1.7)

Phương pháp này không đưa ra kích thước và vị trí của khuyết tật Ngoài

ra đòi hỏi sự tiếp xúc tốt và sự đồng trục về vị trí của hai đầu dò

4.3.2 Phương pháp xung phản hồi

Hình 1.7 – Phương pháp xung truyền qua

Nguyên lý của phương pháp: đầu dò phát và thu cùng đặt cùng một phíacủa mẫu và sự hiện diện của khuyết tật được chỉ thị bằng sự nhận được xungphản hồi ngay trước xung phản hồi đáy (Hình 1.8).

Đây là phương pháp phổ biến nhất trong kiểm tra vật liệu bằng phươngpháp siêu âm Phương pháp này có thể xác định chính xác vị trí của khuyết tật

4.4 CÁC LOẠI ĐẦU DÒ SIÊU ÂM

Các loại đầu dò phát chùm sóng siêu âm tới thẳng góc: là các loại đầu dòtruyền một chùm sóng âm, thường là sóng dọc, vào vật thể kiểm tra theo gócvuông với bề mặt của vật Đầu dò loại tia thẳng thường được sử dụng cả trongtiếp xúc trực tiếp hoặc không trực tiếp với vật thể kiểm tra

Một số loại đầu dò thẳng:

+ Đầu dò thẳng đơn tinh thể

+ Đầu dò thẳng hội tụ đa tinh thể

+ Đầu dò thẳng tinh thể kép: là loại đầu dò được gắn hai biến tử trongcùng một vỏ Các biến tử này được cách ly âm học với nhau bằng vách cách âm.Đầu dò này được dùng để: kiểm tra kích thước của vật; đo bề dày còn lại của

Hình 1.8 – Phương pháp xung phản hồi

thành (như quá trình kiểm độ rỉ sét, độ hao mòn); phát hiện, xác định vị trí vàđánh giá những khuyết tật ở gần bề mặt…

Ngoài ra còn có đầu dò góc, đầu dò thẳng loại nhúng và các đầu dò đặcbiệt khác

Để hoàn thành bản đồ án này, ngoài việc tìm hiểu rõ cơ sở của các phươngpháp kỹ thuật sẽ sử dụng để kiểm tra các đường ống còn cần phải tìm hiểu vềhiện tượng ăn mòn, rỉ sét xảy ra trong các đường ống dẫn chất khí, lỏng đó Vấn

đề đó sẽ được trình bày cụ thể trong chương sau

CHƯƠNG II

-CÁC LOẠI ĂN MÒN THƯỜNG GẶP

n : số electron trong nguyên tử kim loại bị mất đi

khi bị oxi hóa

Mn+ : ion kim loại

Vật liệu quan trọng nhất là kim loại và các hợp kim của chúng Dưới tácdụng của môi trường xâm thực, đại đa số các kim loại không bền nhiệt động họcđều bị phá huỷ do ăn mòn

Trong các trường hợp ăn mòn kèm theo sự chịu tác động của cơ học hoặcvật lí được gọi là phong hoá ăn mòn, sự ăn mòn xâm thực hay ăn mòn mệt mỏi…

- Sản phẩm ăn mòn sắt và các hợp kim của nó gọi là gỉ

- Ăn mòn làm biến đổi một lượng lớn các sản phẩm thành các sản phẩm ănmòn, làm thay đổi hoàn toàn tính chất của sản phẩm Vì thế việc nghiên cứu về

ăn mòn kim loại và phòng chống ăn mòn kim loại là công việc hết sức quantrọng

Sự đa dạng của nguyên nhân gây ra ăn mòn dẫn đến việc cần thiết phảiphân loại cụ thể các quá trình ăn mòn để có thể đánh giá một cách chính xác vàđưa ra một phương án giải quyết tốt nhất.

2 PHÂN LOẠI CÁC QUÁ TRÌNH ĂN MÒN

Có ba cách phân loại các quá trình ăn mòn

2.1 THEO CƠ CHẾ ĂN MÒN

- Ăn mòn hóa học: là phản ứng hoá học giữa bề mặt của kim loại và môitrường xung quanh, là phản ứng biến đổi kim loại thành ion Trong đó, tương tácgiữa kim loại với môi trường lỏng không dẫn điện hay với các khí khô là ví dụđiển hình Sự oxi hoá kim loại bởi oxi hay các khí hoạt động là dạng đặc biệtnhưng rất quan trọng của ăn mòn hoá học

- Ăn mòn điện hoá học : là dạng ăn mòn phổ biến nhất, là tương tác điệnhoá của bề mặt kim loại với môi trường xung quanh, xảy ra ở nhiều nơi khácnhau của bề mặt kim loại

2.2 THEO ĐIỀU KIỆN ĂN MÒN

- Ăn mòn khí quyển: ăn mòn trong khí quyển hay các khí ẩm ướt khác

- Ăn mòn trong dung dịch chất điện li

- Ăn mòn dưới đất: ăn mòn các kim loại đặt dưới đất

- Ăn mòn điện: gây ra dưới tác dụng của dòng điện ngoài

- Ăn mòn dưới tác dụng của điện thế: gây ra do tác dụng đồng thời của môi trường xâm thực và của điện thế áp trên kim loại

- Ăn mòn sinh vật học: ăn mòn gây ra do các vi sinh vật hay do những sản phẩm chuyển hoá của chúng

2.3 THEO SỰ PHÁ HỦY BỀ MẶT KIM LOẠI

- Ăn mòn toàn bộ: xảy ra trên toàn bộ bề mặt kim loại, nó có thể đều đặn hay không đều đặn (Hình 2.1a, b)

- Ăn mòn cục bộ (địa phương): tập trung ở các khu tách biệt của bề mặt

+ Ăn mòn hang hốc là kiểu ăn mòn rất nguy hiểm cho các kết cấu xây dựng kín như các ống, các máy sản xuất hoá chất (Hình 2.1c).+ Ăn mòn điểm hình thành ở các điểm riêng rẽ bị ăn mòn của bề mặt (Hình 2.1d)

+ Ăn mòn giữa các tinh thể là sự phá huỷ kim loại dọc theo ranh giới các tinh thể (Hình 2.1e)

+ Ăn mòn xuyên tinh thể hình thành các vết rạn xuyên tinh thể dẫn đến sự phá huỷ toàn bộ kim loại (Hình 2.1g)

Dù theo quá trình nào thì ăn mòn cũng vẫn là hiện tượng khó dự đoán vàphòng chống hoàn toàn do còn chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố được liệt kê sauđây

Hình 2.1 Các kiểu ăn mòn

3 CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH ĂN MÒN KIM LOẠI

- Các yếu tố bên trong:

+ Độ bền nhiệt động của kim loại

+ Cấu tạo và tính chất hợp kim

+ Đặc tính ứng suất

+ Trạng thái bề mặt

- Các yếu tố bên ngoài:

+ Bản chất dung dịch điện ly: thành phần và nồng độ, tốc độ chuyểnđộng của dung dịch điện ly

+ Nhiệt độ, áp suất môi trường

+ Sự tiếp xúc giữa các kim loại trong dung dịch điện ly tạo thành pin ăn mòn

+ Dòng điện rò

Với việc xem xét những yếu tố trên, đánh giá ăn mòn trong các đường ốngdẫn chất khí, lỏng đã có thể đơn giản hơn

4 CÁC LOẠI ĂN MÒN THƯỜNG GẶP TRONG ĐƯỜNG ỐNG

Do hiện tượng ăn mòn được xét đến ở đây là xảy ra bên trong đường ốngdẫn các chất khí, chất lỏng nên có thể xem như bên trong ống xuất hiện hai sự ănmòn: ăn mòn hóa học và ăn mòn điện hóa

4.1 ĂN MÒN HÓA HỌC

Ăn mòn hoá học là sự phá huỷ kim loại do kim loại phản ứng hoá học vớichất khí hoặc hơi nước ở nhiệt độ cao

Đặc điểm của ăn mòn hoá học:

- Không phát sinh dòng điện