KIỂM TRA KHÔNG PHÁ HUỶ PHƯƠNG PHÁP KIỂM TRA BỘT TỪ

THAY CHO LỜI NÓI ĐẦU KIỂM TRA KHÔNG PHÁ HUỶ: LÀ GÌ, TẠI SAO, KHI NÀO, Ở ĐÂU VÀ NHƯ THẾ NÀO ? PHƯƠNG PHÁP KIỂM TRA BỘT TỪ Kiểm tra không phá huỷ (NonDestructive TestingNDT) bao gồm các phương pháp dùng để thử nghiệm, kiểm tra, đánh giá và chẩn đoán kỹ thuật các sản phẩm, công trình công nghiệp mà không làm tổn hại đến khả năng sử dụng của chúng.

THAY CHO LỜI NÓI ĐẦU KIỂM TRA KHÔNG PHÁ HUỶ:

LÀ GÌ, TẠI SAO, KHI NÀO, Ở ĐÂU VÀ NHƯ THẾ NÀO ?PHƯƠNG PHÁP KIỂM TRA BỘT TỪ

1 Kiểm tra không phá huỷ là gì?

Kiểm tra không phá huỷ (Non-Destructive Testing-NDT) bao gồm các phương pháp dùng để thử nghiệm, kiểm tra, đánh giá và chẩn đoán kỹ thuật các sản phẩm, công trình công nghiệp mà không làm tổn hại đến khả năng sử dụng của chúng

Sau khi kiểm tra không phá huỷ, đối tượng kiểm tra không hề bị thay đổi về hình dạng, kích thước, các tính chất cơ- lí -hoá và vẫn có thể dùng được theo các mục đich thiết kế ban đầu.

Trong lĩnh vực thử nghiệm phá huỷ, sau khi thử nghiệm, mẫu bị phá huỷ và không còn dùng theo mục đích dự định được nữa Hơn nữa, trong phương pháp này kết quả thu được của một hay một vài mẫu đại diện sẽ được đem áp dụng cho toàn bộ các sản phẩm được chế tạo trên cùng một dây chuyền công nghệ, trong cùng giai đoạn sản xuất (các sản phẩm cùng lô) Điều này sẽ rất nguy hiểm nếu như mẫu chọn để thử nghiệm lại là mẫu duy nhất đạt yêu cầu hay kém chất lượng

Kiểm tra không phá huỷ có thể áp dụng cho mọi loại sản phẩm, có thể kiểm tra toàn

bộ 100% sản phẩm và đảm bảo 100% sản phẩm xuất xưởng đạt chất lượng yêu cầu

Kiểm tra không phá huỷ gồm nhiều phương pháp khác nhau Từ phương pháp đơn giản nhất như kiểm tra bằng mắt, đến các phương pháp phức tạp như chụp cắt lớp bằng phương pháp cộng hưởng từ hạt nhân Chúng bao gồm các phương pháp dùng để phát hiện các khuyết tật ở trên bề mặt hoặc gần bề mặt của sản phẩm như: phương pháp thẩm thấu chất lỏng, phương pháp bột từ, phương pháp dòng điện xoáy và các phương pháp dùng để phát hiện và định vị các khuyết tật nằm sâu trong các sản phẩm như pháp chụp ảnh phóng

xạ ( X quang hoặc dùng nguồn phóng xạ gamma) và phương pháp siêu âm Ngoài các phương pháp thường dùng kể trên, nhiều phương pháp khác cũng được phát triển nhằm đáp ứng ngày càng cao và đa dạng của các ngành công nghiệp và cuộc sống như phương pháp chụp ảnh nơtron, phương pháp phát xạ âm, phương pháp nhiệt và hồng ngoại v.v.

3

NDT: tại sao?

Có thể liệt kê nhiều ứng dụng quan trong của kiểm tra không phá huỷ Một số ứng dụng quan trọng có thể nêu sau đây:

- Để tiết kiệm tiền, bằng cách loại bỏ các nguyên liệu có khuyết tật trước khi chấp nhận

và đưa chúng vào các công đoạn sản xuất tiếp theo.

- Để phát hiện các khuyết tật xuất hiện trong các sản phẩm và bán sản phẩm trước khi đầu tư thời gian và tiền bạc vào các công đoạn sau.

- Để cải thiện các quy trình sản xuất, bằng cách kiểm tra các sản phẩm trước và sau mỗi lần cải tiến.

- Để giảm thiểu các chi phí, tăng cường sự an toàn cho công nhân, dân chúng, môi trường bằng cách kiểm tra định kì các thiết bị máy móc, tìm ra các khuyết tật, thay thế trước khi chúng gây nên sự cố nghiêm trọng.

- Để có được các thông tin về chất lượng, tình trạng của sản phẩm mà không làm tổn hại đến khả năng sử dụng của chúng.

- Để khẳng định sự toàn vẹn của các đối tượng kiểm tra trong quá trình đại tu nhằm đảm bảo sự hoạt động an toàn của máy móc, thiết bị.

Chất lượng và giá cả là hai yếu tố hàng đầu quyết định sức cạnh tranh của một sản phẩm công nghiệp NDT góp phần quyết định đảm bảo sản phẩm đạt chất lượng cao và giá thành hạ NDT chính là công cụ hữu hiệu giúp các doanh nghiệp nâng cao sức cạnh tranh trong nền kinh tế thị trường và trong xu thế toàn cầu hoá.

2 NDT: khi nào?

NDT có thể và nên dùng trong mọi công đoạn của quá trình sản xuất và sử dụng: từ khâu lựa chọn vật liệu, kiểm soát chất lượng của các bán sản phẩm trong các giai đoạn công nghệ khác nhau đến việc đánh giá chất lượng các sản phẩm cuối trước khi xuất xưởng Kiểm tra không phá huỷ còn dùng để phát hiện và đánh giá sự xuất hiện và phát triển của các khuyết tật trong các sản phẩm, kết cấu công trình trong quá trình sử dụng Trên cơ sở đó có thể loại đi được các vật liệu và sản phẩm không đạt yêu cầu tránh được các chi phí trong các công đoạn tiếp theo cho các sản phẩm bị loại Cũng bằng cách đó có thể sớm tìm ra được các chi tiết, cấu kiện hư hại, đánh giá được mức độ toàn vẹn của công trình và có biện pháp bảo dưỡng và thay thế kịp thời các thành phần cấu kiện hư hại, tránh được những thảm hoạ

có thể xảy ra.

NDT: Dùng ở đâu?

NDT được dùng rộng rãi trong hầu hết các ngành công nghiệp, dặc biệt là trong các ngành công nghiệp dầu khí, cơ khí, hàng không, năng lượng (nhiệt điện, thuỷ điện, hạt nhân), đóng tàu, công nghiệp hoá chất và chế biến thực phẩm Trong ngành dầu khí NDT dùng để kiểm tra chất lượng, độ an toàn và toàn vẹn của các đường ống dẫn dầu, bồn chứa, dàn khoan, hệ thống ống dẫn và bình áp lực của nhà máy lọc dầu, nhà máy khí hoá lỏng v.v Trong ngành cơ khí chế tạo, NDT dùng để kiểm soát và đánh giá chất lượng của các sản phẩm đúc, nén, kéo và đặc biệt là chất lượng mối hàn của các cấu kiện, thiết bị đòi hỏi cao

về chất lượng và an toàn Trong ngành hàng không NDT là công cụ không thể thiếu trong bảo trì bảo dưỡng và đảm bảo an toàn cho máy bay dân dụng và quân sự Hệ thống nồi hơi

áp lực trong nhà máy nhiệt điện, tuốc bin cánh quạt trong nhà máy thuỷ điện v.v là các lĩnh vực ứng dụng quan trọng trong ngành năng lượng Trong công nghiệp đóng tàu, chỉ đối với mỗi một con tàu, ụ nổi mà đã có hàng trăm tấn thép, hàng trăm đường hàn đòi hỏi phải kiểm tra chất lượng bằng các kỹ thuật không phá huỷ.

3 NDT: như thế nào?

Tất cả các phép kiểm tra chất lượng bằng các phương pháp không phá huỷ đều phải được tiến hành theo các quy trình kỹ thuật cho trước, bởi các kỹ thuật viên được đào tạo và có các chứng chỉ thích hợp, với các thiết bị vật tư đạt được các yêu cầu kỹ thuật tương ứng Lựa chọn phương pháp thích hợp, tiến hành theo đúng quy trình kỹ thuật yêu cầu và được thực hiện bởi các kỹ thuật viên được đào tạo theo các tiêu chuẩn tương ứng và được trang bị đầy

đủ các kiến thức và thiết bị - phương tiện an toàn là các yếu tố quyết định đảm bảo sự thành

công của công việc triển khai của NDT.

5

PHƯƠNG PHÁP KIỂM TRA BỘT TỪ

GIỚI THIỆU

1 Nguyên lý cơ bản của phương pháp kiểm tra hạt từ

Kiểm tra hạt từ là phương pháp kiểm tra không phá huỷ được W.E Hoke phát minh năm 1920 Phương pháp này có khả năng phát hiện và định vị các khuyết tật bề mặt và gần bề mặt trong các vật liệu sắt từ như các vết nứt, rỗ khí, vết gấp mép, chồng mép, các lỗ rò rỉ

Nguyên lý của phương pháp dựa trên hiện tượng từ trường trong vật nhiễm từ biến dạng khi có mặt của khuyết tật Sự biến dạng này gây nên một số đường sức của

từ trường thoát ra ngoài, đi trong không khí và sau đó quay về vật Hiện tượng này gọi là sự dò trường từ thông Trường dò có khả năng hút các hạt sắt từ tạo nên các chỉ thị hoặc hình ảnh của khuyết tật Từ chỉ thị này xác định được vị trí, hình dạng và kích thước của khuyết tật trong vật liệu kiểm tra

Phương pháp kiểm tra hạt từ bao gồm 3 bước chính:

- Bước 1: Từ hoá vật kiểm tra

- Bước 2: Áp dụng hạt từ

- Bước 3: Phát hiện, giải đoán và đánh giá các chỉ thị từ

2 Những ưu điểm và hạn chế của phương pháp kiểm tra hạt từ

Kiểm tra hạt từ có ưu điểm nhanh và đơn giản, có thể phát hiện được các khuyết tật trên bề mặt và gần bề mặt của vật kiểm tra Không yêu cầu nghiêm ngặt về quá trình làm sạch bề mặt trước khi kiểm tra, ít phải xử lý số liệu Độ nhạy phụ thuộc vào chiều sâu, kích thước, hình dạng của khuyết tật và vào cường độ từ trường sử dụng.Kiểm tra hạt từ không dùng được cho các vật liệu không nhiễm từ như thuỷ tinh, gốm sứ, chất dẻo, nhôm, magiê, đồng, titan và hợp kim thép ơstenít

8.1 Cơ sở lý thuyết từ

8.1.1 Nguồn gốc của từ trường

Nguồn gốc của từ trường liên quan đến sự chuyển động quay (spin) của điện tử trong nguyên tử, phân tử Vật liệu sắt từ bị từ hóa mạnh vì trong chúng có các vùng nhiễm từ tự nhiên gọi là vùng từ Khi không có từ trường ngoài, các vùng từ khử lẫn nhau Khi có từ trường ngoài các vùng từ sẽ sắp xếp theo hướng (hình 1)

Hình 1: Định hướng của các vùng từ trong vật liệu sắt từ:

khi không có từ trường ngoài (a) và khi có từ trường ngoài (b)

8.1.2 Nam châm

Nam châm là vật có khả năng hút sắt từ Khả năng hút và đẩy tập trung

ở 2 đầu thanh gọi là cực (hình 1)

Mỗi nam châm đều có 2 hoặc nhiều cực Các cực của nam châm bị hút bởi các lực

từ của Trái đất và do đó được gọi là các cực Bắc (N) và Nam (S)

8.1.3 Từ thông và thông lượng từ

Các đường cong “hạt sắt” trên tờ giấy đặt sát vào một nam châm cho hình ảnh về các đường từ thông (đường sức) như hình 2 Các đường sức tạo nên từ trường Toàn

bộ các đường sức gọi là thông lượng từ

Hình 2: Nam châm thẳng với các đường từ thông

Hình 2: Nam châm thẳng với các đường từ thông

Đơn vị của thông lượng từ là Maxwell hoặc Weber 1 Maxwell = một đường sức,

1 Weber = 108 Maxwell

Những tính chất liên quan đến đường từ thông:

+ Chúng tạo nên đường vòng tròn liên tục, không gấp khúc và luôn khép kín

+ Chúng không bao giờ cắt nhau

7

Hình 1: Nam châm thẳng với các cực bắc (N) và nam (S)

Đường sức từ Nam châm

+ Chúng là đại lượng có hướng: các đường từ thông xuất phát từ cực Bắc, đi vào không khí rồi vào cực Nam và qua cực Nam lại trở về cực Bắc.

+ Mật độ của chúng giảm dần khi khoảng cách tăng

+ Chúng có khuynh hướng bị lệch và đi qua các vật liệu từ và trong quá trình đó chúng làm các vật liệu bị từ hoá (hình 3)

Nếu một nam châm bị bẻ gẫy thành nhiều mảnh thì mỗi mảnh gẫy lại trở thành một nam châm hoàn chỉnh Các cực khác tên thì hút nhau, cùng tên thì đẩy nhau (hình 4)

Hình 4: Mỗi mảnh gẫy của một nam châm lại trở thành một nam châm hoàn chỉnh (a)

và tương tác giữa các cực (b)

Mật độ từ thông bằng số đường sức trong một đơn vị diện tích vuông góc với hướng đường sức

Đơn vị là Gauss (G) hoặc Tesla (T):

1G = 1maxwell/1cm2 = 1 đường từ thông/1cm2

Vật liệu thuận từ (Al, Pt, Cu, gỗ) có hệ số từ thẩm lớn hơn của chân không một ít Nếu đặt trong từ trường mạnh, vật bị nhiễm từ nhẹ và có hướng trùng với hướng của

từ trường ngoài khi vật nhấc ra khỏi từ trờng ngoài từ tính bị mất ngay

Vật liệu sắt từ (Fe, Co, Ni, thép): có hệ số từ thẩm lớn hơn 1 rất nhiều Khi đặt vật trong từ trường ngoài, vật bị nhiễm từ mạnh, khi rời khỏi từ trường ngoài, từ tính của vật vẫn được lưu

b Cách chế tạo nam châm vĩnh cửu

Hình 3: Các đường từ thông ở trong và xung quanh

thanh nam châm và bulông sắt từ

Các hợp kim đặc biệt được xử lý nhiệt trong một từ trường ngoài mạnh sẽ trở thành nam châm vĩnh cửu Trong kỹ thuật kiểm tra hạt từ, nam châm vĩnh cửu dùng

để từ hoá vật kiểm tra trong một số trường hợp hạn chế

Một số hợp kim thường dùng để làm nam châm vĩnh cửu là hợp kim nhôm, niken

và coban (alnico), hợp kim đồng, niken và sắt (cunife)

8.1.5 Các loại từ trường

a Từ trường vòng

Loại nam châm có hình móng ngựa (hình 5a) Các vật liệu sắt từ chỉ bị hút và giữ

ở các đầu hoặc giữa các cực của nam châm Nếu uốn để các đầu của nam châm lại gần nhau hơn (hình 5b), các đường từ thông gần nhau và dầy đặc hơn Vùng mà ở đó các đường từ thông rời khỏi một cực, đi vào không khí và sau đó trở lại cực kia của nam châm được gọi là trường rò hay trường từ thông rò Khi các đầu của nam châm cùng gập lại để tạo thành hình nhẫn (hình 5c), nam châm không còn hút các chất sắt

từ nữa Khi đó nam châm được gọi là nam châm vòng hay bị từ hoá vòng Nếu có một vết nứt cắt ngang các đường từ thông trong một vật bị từ hoá vòng, cực Bắc và cực Nam xuất hiện ngay lập tức ở mỗi đầu của gián đoạn này Lúc đó xuất hiện trường rò có khả năng hút các hạt từ tạo nên các chỉ thị từ (hình 5d)

Hình 5: Từ trường trong các dạng:

a) Nam châm móng ngựa c) Nam châm vòng khép kín.

b) Nam châm vòng với khoảng không d) Hạt từ bị dính vào vết nứt trong vật nhiễm từ vòng

b Từ trường dọc

Trong một nam châm thẳng, các đường từ thông chạy dọc trong nam châm, ra không khí rồi trở lại cực Các vật liệu sắt từ chỉ bị hút ở các cực của nam châm Ta nói nam châm có từ trường dọc hay là vật bị từ hóa dọc (hình 6a) Nếu các đường từ thông bị gián đoạn bởi một khuyết tật nào đó, các cực phụ sẽ được hình thành trên mỗi đầu của khuyết tật (hình 6b) Các cực thứ cấp đó và trường rò đi kèm có thể hút các hạt sắt từ (hình 6c)

a) b) c)

Hình 6: Từ trường dọc

a) Nam châm thẳng với các cực bắc và nam.

b) Nam châm thẳng có khe hở và trường dò tương ứng.

c) Vết nứt trong vật từ hoá thẳng tạo nên các cực hút và giữ hạt từ.

c Độ lớn của trường rò:

Độ lớn của trường dò phụ thuộc vào mật độ từ thông, độ sâu của gián đoạn, chiều rộng của khe hở không khí giữa các cực và sự định hướng của các gián đoạn (hình 7) Trường rò là mạnh nhất khi các khuyết tật có trục vuông góc với các đường

từ thông Trường rò sẽ giảm dần và bị triệt tiêu hoàn toàn khi khuyết tật nằm song song với các đường từ thông

d Sự tạo thành chỉ thị từ

Khi phun hạt sắt từ vào từ trường, chúng sẽ bị hút bởi các cực Các hạt từ tập trung mạnh vào các vùng từ rò tạo nên các chỉ thị từ nhìn thấy bằng mắt thường dưới điều kiện chiếu sáng thích hợp

8.1.6 Cảm ứng điện từ

Năm 1820 Oersted phát hiện thấy rằng khi đặt các kim nam châm gần sợi dây dẫn

có dòng điện chạy qua, kim nam châm bị lệch hướng và có hướng vuông góc với sợi dây dẫn (hình 8)

Sau đó, năm 1834 Faraday phát hiện thấy xuất hiện một dòng điện trong dây dẫn khi vòng dây đứng yên trong một từ trường thay đổi, chyển động cắt từ trường hoặc

cả vòng dây chuyển động và từ trường thay đổi Như vậy từ và điện có quan hệ tương

hỗ nhau

Từ trường xuất hiện xung quanh dây dẫn khi có dòng điện chạy qua Nếu vật sắt

từ đặt trong từ trường này, vật sẽ bị nhiễm từ Sự từ hoá được thực hiện bởi sự cảm ứng từ Hiệu ứng của từ trường xung quanh dây dẫn có dòng điện chạy qua có thể tăng đáng kể nếu đoạn dây được cuộn thành vòng tròn Từ trường trong mỗi vòng sẽ cộng lại biến cuộn dây thành một nam châm có các cực ở mỗi đầu, giống như một nam châm thẳng.(hình 9)

a) b)

Hình 8: Thí nghiệm của Oersted.

Hình 9: Sự tạo thành từ trường dọc trong lòng cuộn cảm.

Sử dụng quy tắc bàn tay phải để xác định hướng của từ trường (hình 10).

Nếu đưa một thanh sắt non vào trong lòng cuộn cảm và cho dòng điện chạy qua cuộn dây, thanh sắt sẽ bị nhiễm từ mạnh (hình 11)

Khi dòng điện bị ngắt, cuộn cảm và lõi sắt bị mất từ tính Cường độ của từ trường phụ thuộc chủ yếu vào cường độ dòng điện, số vòng của cuộn cảm và bản chất của lõi sắt (hệ số từ thẩm)

Cường độ từ trường H xuất hiện dọc bên trong cuộn dây khi dòng điện I chạy qua được biểu diễn bởi công thức:

H=It/Ltrong đó t: số vòng của cuộn dây

L: Chiều dài của đoạn ống có cuộn dây dẫn

Mật độ từ thông B xuất hiện trong lõi sắt có độ từ thẩm µ được tính theo công thức:

B=µH=µIt/Ltrong đó I: dòng điện từ hoá

t: số vòng của cuộn cảm

b Tính chất của các vật liệu từ Vòng từ trễ

Hầu hết các tính chất của một vật liệu từ đều được miêu tả bởi đặc trưng của vòng

từ trễ Vòng từ trễ có thể thu nhận được bằng cách đặt một thanh từ trong cuộn cảm

có dòng xoay chiều đi qua Đo cường độ từ trường H sau mỗi lần tăng cường độ vòng

và đo mật độ từ thông B trong vật liệu Sau đó biểu diễn sự phụ thuộc của B vào H, ta

sẽ thu được đường cong từ trễ( hình 12)

11

Dòng điện (ra) Dòng điện (vào)

Hình11: Vật kiểm tra chứa từ trường dọc tạo bởi cuộn cảm

Hình 12: Vòng từ trễ của vật liệu sắt từ: vòng OA (ngắt quãng) ứng với vật liệu từ nguyên

thuỷ (chưa bị từ hoá trước đó)

Hình 10: Quy tắc bàn tay phải

chỉ ra hướng đi của

thông lượng từ dựa

dòng điện

Đường sức từ

Ta thấy B và H có quan hệ của không tuyến tính Bắt đầu từ điểm O (H=0, B=0)

và tăng dần H với một lượng nhỏ, B lúc đầu tăng rất nhanh, sau đó chậm dần đến điểm A Ở đây vật trở thành bão hoà từ Qua điểm bão hoà, tăng cường độ từ trường không làm tăng mật độ từ thông bên trong vật liệu Giảm dần H về không ta thu được đường AB Ta thấy khi H=0 (I=0), thì B≠0 Đoạn OB được gọi là từ dư của vật liệu Đổi chiều dòng điện và tiếp tục tăng dòng ta thu được đoạn BC OC đặc trưng cho sức kháng từ của vật liệu và được gọi là độ kháng từ Tiếp tục tăng H ta thu được DC Tại D mật độ từ thông lại bão hoà Tiếp tục giảm H, ta thu được đoạn DE, sau đó đổi chiều dòng điện và tăng dần, ta thu được đoạn EF và FA Từ thẩm là một trong các tính chất quan trọng nhất của vật liệu từ và được ký hiệu là µ

Các vật liệu sắt non ( thép có thành phần cacbon thấp ) có µ lớn, từ dư nhỏ, hệ số kháng từ thấp đường cong từ trễ hẹp Các vật liệu sắt non có từ thẩm nhỏ, hệ số kháng

từ cao, đường cong từ trễ rộng (hình 13)

8.2 Các phương pháp từ hoá

8.2.1 Từ hoá bằng dòng điện

Dùng dòng điện tạo nên các từ trường xung quanh và trong các vật liệu dẫn điện

Ta có thể thay đổi các hướng của từ trường cảm ứng bằng cách điều khiển hướng của dòng điện từ hoá

Trong phương pháp kiểm tra bột từ, ta cần chọn hướng và cường độ của dòng điện sao cho các đường từ thông tạo thành có hướng và mật độ thích hợp trên các vùng cần kiểm tra Khi hướng của đường sức vuông góc với trục chính của khuyết tật

sẽ cho độ nhạy cao nhất Để phát hiện hết các khuyết tật với các hướng khác nhau cần

từ hoá theo nhiều hướng Thực tế chỉ cần từ hóa hai lần là đủ Trong lần từ hóa thứ hai, ta sử dụng trường từ hoá vuông góc với trường lần đầu (trừ phép kiểm tra mức cao)

Hình 13: Vòng từ trễ với thép cứng (a) và thép non (b)

Dòng điện từ hoá Dòng điện từ hoá Vật liệu kiểm

Đối tượng kiểm tra từ hoá theo phương pháp này được gọi là từ hoá vòng hay có

từ trường vòng Phương pháp này thích hợp nhất để phát hiện các khuyết tật nằm song song với trục của vật kiểm tra Phương pháp này tạo nên các từ trường mạnh nhất và có độ nhậy cao nhất đối với các khuyết tật nằm trên hoặc gần bề mặt

8.2.1.2 Từ hoá trực tiếp và từ hoá gián tiếp

Khi dòng điện dùng để từ hoá chạy trực tiếp qua vật kiểm tra (hình 15), gọi là từ hoá trực tiếp Phương pháp này thường áp dụng đối với các vật dẫn đặc.Việc xác định

độ lớn của dòng thích hợp cho phép kiểm tra là cần thiết vì dòng quá cao có thể làm nóng chảy vật kiểm tra hoặc làm cho hạt từ tích tụ quá dày đặc tạo nên nền phông quá cao và ngược lại dòng quá yếu có thể sẽ không tạo nên được từ trường dò đủ mạnh để

có thể hút các sắt từ Để xác định được cường độ dòng thích hợp cần dùng các mẫu chuẩn có các khuyết tật cho trước, hoặc áp dụng quy tắc đơn giản sau: 800-1000 A cho mỗi inch (25mm) đường kính hay chiều dày của vật

Đối với đối tượng kiểm tra là đường ống hoặc vật rỗng, mặt trong của vật cũng có vai trò quan trọng như mặt ngoài Nếu từ hóa trực tiếp, ta sẽ không có khả năng phát hiện các khuyết tật nằm phía mặt trong của đối tượng do hiệu ứng vỏ của dòng điện

Ta có thể từ hoá vật rỗng hoặc đường ống bằng cách luồn một thanh dẫn điện vào trong đường ống và cho dòng điện chạy qua thanh (hình 16) Phương pháp này gọi là

từ hoá gián tiếp Nếu không có thanh dẫn, ta có thể dùng chính dây dẫn luồn qua vật

Có thể gấp dây dẫn nhiều lần để tăng hiệu ứng từ hoá Quy tắc 800-1000 A cho mỗi inch (25mm) đường kính hay chiều dày của vật cũng được áp dụng cho phương pháp

Hình 15: Từ hoá trực tiếp bằng cách cho dòng điện chạy trực tiếp qua vật

Dòng điện Từ trường

Từ trường

Vết nứt Vết nứt Dòng điện

Dây dãn

8.2.1.3 Từ hoá dùng thanh ấn (Prod)

Đối với các vật lớn, ta rất khó có thể từ hoá toàn bộ vật kiểm tra chỉ bằng một lần

từ hoá Ta thường từ hoá từng vùng của vật bằng cách cho dòng điện chạy qua các vùng và tiết diện nhờ một công cụ gọi là Prod (hình 17)

Bằng cách này ta tạo được từ trường vòng ở vùng nằm giữa các điểm tiếp xúc Các thanh ấn thường được làm bằng đồng được ấn chặt trên bề mặt vật cần kiểm tra, giữ chặt trong quá trình cho dòng điện chạy qua Các đầu Prod (thường được bọc nhôm để giảm khả năng đánh lửa) và vùng tiếp xúc cần phải giữ đủ sạch đảm bảo cho dòng lớn chạy qua mà không gây đánh lửa hay nóng chảy Cũng vì lý do tránh đánh lửa chỉ dùng dòng điện trong khoảng 2-16V

Trong quy trình kiểm tra, thông thường mỗi vùng được từ hoá 2 lần Trong lần từ hóa thứ hai, ta đặt các Prod vuông góc với bước thứ nhất Để tránh đánh lửa, đòi hỏi máy phải có cơ cấu tắt và bật dòng điện thuận tiện trong khi Prod tiếp xúc với vật kiểm tra Dùng dòng AC hạn chế kỹ thuật vào các khuyết tật bề mặt (do hiệu ứng vỏ) Dùng dòng chỉnh lưu một nửa vừa tạo được khả năng phát hiện các khuyết tật nằm dưới bề mặt, vừa tạo được độ linh động cao của các hạt từ do tác dụng xung của dòng chỉnh lưu một nửa Kỹ thuật Prod thường dùng với hạt từ khô nhằm tăng khả năng linh động của các hạt từ khô và độ đâm xuyên tốt hơn Nhưng nguy hiểm vì điện giật

và có nguy cơ bị hoả hoạn Tuy nhiên, phương pháp này cho độ nhậy cao hơn so với dùng phương pháp hạt từ ướt Cường độ từ trường tỷ lệ thuận với dòng điện và thay đổi theo khoảng cách giữa 2 prod và chiều dày của đối tượng ở vùng kiểm tra

Để xác định được cường độ dòng thích hợp, nên dùng mẫu chuẩn có các khuyết tật cho trước hoặc có thể áp dụng quy tắc dòng từ hoá vào cỡ 90-110A cho mỗi khoảng cách 25mm giữa hai cực với vật có chiều dày < 75mm hoặc dòng từ hóa cỡ 100- 125A cho mỗi khoảng cách 25mm giữa hai cực với vật có chiều dài ≥ 75mm Không nên đặt khoảng cách giữa 2 prod < 50mm, vì khi đó các hạt từ sẽ có khuynh hướng bám vào hai cực của Prod, khiến quá trình kiểm tra khó khăn

Hình 17: Prod và trường từ thông

Trong thực tế có hai cách từ hoá dọc hay dùng là cho vật từ từ chạy qua cuộn cảm, để phát hiện khuyết tật dọc trong vật dẫn hoặc nếu vật quá lớn có thể dùng một vài vòng cáp cuốn quanh vật Để có được cường độ từ trường đủ lớn ta có thể áp dụng công thức :

It=45000/(L/D)Trong đó: L là chiều dài

D là đường kính hay chiều rộng của vật kiểm tra

I là cường độ dòng cần thiết

t là số vòng dây của cuộn cảm

Với điều kiện:

Tỷ số L/D nằm trong khoảng từ 2 ÷15Tiết diện của vật phải < 1/10 của cuộn cảmVật đặt sát thành bên trong của cuộn cảm

8.2.2.2 Từ hoá bằng nam châm chữ U (YOKE - Gông từ)

Từ trường được tạo bởi nam châm điện có hình chữ U khi cho dòng điện chạy qua

và từ hoá vùng kiểm tra của vật (hình 19)

Dòng điện dùng tạo từ trường có thể là dòng xoay chiều hoặc dòng điện chỉnh lưu một chiều Ở nhiều thiết bị hiện đại thường có cả hai chế độ làm việc và có thể thay đổi chế độ nhờ một công tắc chuyển mạch

Các nam châm chữ U thường gồm các khớp nối có thể điều chỉnh độ mở phù hợp với các yêu cầu kiểm tra các đối tượng có hình dạng khác nhau Ưu điểm của phương pháp này so với dùng dòng điện trực tiếp hoặc prod là không bị đánh lửa, thiết bị nhẹ,

dễ sử dụng và rất linh hoạt

15

Cuộn dây

Dòng điện Dòng điện

Vật kiểm tra

Lõi

Cuộn dây Vết

Hình 18: Từ hoá dọc vật sắt từ bắng cuộn cảm và chỉ thị từ của vết nứt

Cuộn dây

Vết nứt

b) a)

Hình 19: Cấu tạo và trường từ thông của nam châm chữ U