Tìm hiểu về các phương pháp NDT (kiểm tra không phá hủy) cơ bản

Tìm hiểu về các phương pháp NDT (kiểm tra không phá hủy) cơ bản

MỤC LỤC

I Khái quát về NDT, các phương pháp NDT cơ bản tr.1

PHÂN CÔNG CÔNG VIỆC:

- Chương I, II: Nguyễn Đăng Phước – 20092069

- Chương III: Nguyễn Ngọc Quân – 20092129

Trịnh Đức Long – 20091670

- Chương IV: Vũ Văn Tùng – 20093175

Phan Đình Thắng – 20106046

- Chương V: Nguyễn Văn Thao – 20096308

- Chương VI: Nguyễn Bá Sang – 20092205

1 Khái quát về NDT

Kiểm tra không phá huỷ là việc sử dụng các phương pháp vật lý để kiểm tra phát hiện các khuyết tật bên trong hoặc ở bề mặt vật kiểm mà không làm tổn hại đến khả năng sử dụng của chúng

Vai trò của NDT

NDT đóng vai trò quan trọng trong việc kiểm tra chất lượng sản phẩm Nó được ứng dụng trong nhiều giai đoạn sản xuất:

Lợi ích của việc sử dụng NDT

- Giảm giá thành sản phẩm bằng việc giảm vật liệu thừa, tiết kiệm nguyên liệu và năng lượng

- Nhờ sớm phát hiện được các hỏng hóc, kịp thời thay thế khắc phục, nên ta có thể tiết kiệm được chi phí sửa chữa, tránh được các thảm họa có thể xảy

ra

của các doanh nghiệp

Các phương pháp NDT cơ bản

 Phương pháp kiểm tra trực quan:

cụ được sử dụng gồm thấu kính, kính hiển vi, kính lúp

- Phương pháp này có ưu điểm: đơn giản, dễ thao tác và chi phí thấp Tuy nhiên nó lại chỉ kiểm tra được các lỗi cơ bản, có thể dễ nhận thấy trên bề mặt

và đòi hỏi người sử dụng có kiến thức về vật cần kiểm tra

 Phương pháp thẩm thấu dung dịch

thẩm thấu lớn sẽ được quét lên bề mặt vật liệu, chất thẩm thấu sẽ đọng lại tại các vết nứt

 Phương pháp đánh dấu hạt từ

trường cảm ứng vào trong vật kiểm tra tạo ra các đường sức từ Nơi nào có khuyết tật sẽ làm rối loạn đường sức, làm xuất hiện từ trường rò Khi bột từ được rắc lên

bề mặt vật kiểm tra thì từ trường rò này sẽ hút các bột từ tạo nên các chỉ thị nhìn thấy được gần giống kích thước và hình dạng khuyết tật

- Phương pháp này có ưu điểm:tương đối đơn giản, nhanh và chi phí phù hợp; đọ nhạy cảm cao; là phương pháp phù hợp nhất với vật liệu sắt từ Tuy nhiên có nhược điêm là: cần có trang thiết bị phức tạp; chỉ áp dụng với vật liệu sắt

từ, phải cung cấp nguồn công suất lớn

 Phương pháp X-quang

- Ống phóng tia X phát ra chùm tia X chiếu qua vật cần kiểm tra Khi đi qua vật, chùm tia phóng xạ bị suy yếu đi, mức độ suy giảm của chùm phụ thuộc vào loại vật liệu (nhẹ hay nặng) và chiều dày mà nó đi qua Nếu ta đặt tấm phim ở phía sau vật , ta sẽ thấy trên phim có các vùng hình tròn đen sẫm hơn rất nhiều so với vùng xung quang Đó là hình chiếu của khuyết tật trên phim Ta cũng có thể xác định được kích thước của khuyết tật

- Phương pháp chụp ảnh phóng xạ cho kết quả kiểm tra tin cậy, số liệu kiểm tra có thể lưu lại được Tuy nhiên phương pháp này không cho ta biết về chiều sâu của khuyết tật Phương pháp cũng có nguy cơ gây độc hại phóng xạ và khi thực hiện ở công trường thường làm giám đoạn công việc khác

 Phương pháp kiểm tra dòng xoáy:

được hình thành khi cho vật đó vào trong một vùng từ thông biến thiên Khi gặp khuyết tật thì dòng xoáy bị thay đổi Nhờ đó ta có thể nhận biết được vị trí khuyết tật

 Phương pháp siêu âm

chùm siêu âm sẽ đi thẳng, còn nếu gặp khuyết tật, chùm siêu âm sẽ phản xạ trở lại,

từ đó có thể biết được vị trí khuyết tật

- Ưu điểm nổi bật của phương pháp là nhanh, chính xác, thiết bị tương đối rẻ, và có thể cho ta biết cả chiều sâu của khuyết tật Tuy nhiên, phương pháp cũng có nhiều hạn chế như bỏ sót nhiều khuyết tật có mặt phẳng định hướng song song với chùm âm, kết quả kiểm tra phụ thuộc rất nhiều vào kỹ năng của kỹ thuật viên và số liệu không lưu trữ, kiểm chứng được

2 Nguyên lý dòng xoáy

Mục tiêu của phần này là để mô tả các nguyên tắc của kiểm tra dòng xoáy Một mô hình biến áp được trình bày để chứng minh các nguyên tắc cơ bản của cảm ứng dòng xoáy và những thay đổi trở kháng xảy ra trong cảm biến cuộn dây Sau khi trình bày nguyên tắc hoạt động, chúng tôi trình bày một sơ đồ khối của các bộ phận cấu thành của thiết bị kiểm tra dòng xoáy

Z0=V0I0=R0+jX0=R0+j2πfL0=R02+X02−−−−−−−−−√φ=atan2(X0/R0)=|Z|ϕ

(1)

Khi một dòng điện xoay chiều đi qua một cuộn dây, nó tạo ra một từ trường biến thiên theo thời gian Các đường sức từ có xu hướng tập trung tại các trung tâm của cuộn dây Kiểm tra dòng xoáy được dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ thể hiện trong công thức (2) Faraday phát hiện ra rằng mật

độ thông lượng cảm ứng theo thời gian biến thiên gây ra dòng điện trong một dây dẫn điện Lực điện ε là tỷ lệ thuận với sự thay đổi theo thời gian của mật độ thông

ɛ=−dΦBdt

(2)

Khi một cuộn dây mang dòng xoay chiều tiếp cận một vật liệu sắt

từ không dẫn điện, từ trường gây ra bởi dòng xoay chiều sẽ thâm nhập vật liệu và tạo ra dòng điện xoáy liên tục và tròn Các dòng xoáy gây ra trong vật liệu tạo ra một từ trường thứ hai có xu hướng chống lại từ trường hay ra nó, như thể hiện trong hình 1 Trong thực tế, phần ảo trở kháng cuộn dây giảm tương ứng khi cường

độ dòng điện xoáy trong vật liệu kiểm tra tăng Đo trở kháng của cuộn dây này biến đổi từ Z0 để ZC, bằng cách giám sát cả điện áp và dòng điện, có thể tiết lộ thông tin cụ thể như độ dẫn và các thành phần hóa học của vật liệu kiểm tra:

Hình 1: từ trường tạo ra bởi dòng điện xoay chiều và dòng điện xoáy

2.2 Trở kháng cuộn dây

Phần này mô tả những thay đổi của trở kháng cuộn dây xảy ra khi cuộn dây thăm dò tương tác với các vật liệu Khi không có vật liệu kiểm tra gần cuộn dây thăm dò, trở kháng của nó Z0 là:

Z0=R0+jX0

(3) R0 và jX0 là thực và phần ảo của Z0 Các thành phần X0 = 2πf L0 là tỷ lệ thuận với tần số f và L0 hệ số cảm ứng

Khi một vật liệu kiểm tra tiếp cận cuộn dây thăm dò, dòng điện xoáy xuất hiện trên bề mặt kiểm tra Dòng điện xoáy tạo ra từ trường thứ cấp tương tác với từ trường sinh ra bởi dòng trong cuộn dây Kết quả là, trở kháng mới là ZC như công thức (4):

Zc=Rc+jXc

(4) Trở kháng cuộn dây là một số phức, và các phần thực và ảo có thể được biểu diễn trên một đồ thị trở kháng Trục X là phần thực của trở kháng, và trục Y đại diện cho phần ảo Phần trở kháng thực và ảo của ZC có thể được định nghĩ:

:Rcn=Rc−R0X0;Xcn=XcX0

(5)

kháng khi gặp vết nứt

Khi không có vật liệu kiểm tra gần các cuộn dây các giá trị trở kháng mới có

2.3 Mô hình nguyên lý cơ bản

Hình 4 trình bày một sơ đồ của phép kiểm tra dòng xoáy cơ bản.Một số tác giả như Placko et al và Peng et al đã đề xuất mô hình này để trình bày những

gì xảy ra khi dùng cuộn dây đầu dò tiếp cận vật liệu kiểm tra Mạch chính, có trở kháng là Zc = UI, đại diện cho cuộn dây kiểm tra Mạch thứ cấp đại diện cho vật liệu kiểm tra Điện trở Re là do tỷ lệ thuận với điện trở suất của vật liệu K là hệ số liên kết cảm biến và vật liệu kiểm tra Hệ số k giảm khi khoảng cách tăng lên

Hình 4:Mô hình nguyên lý cơ bản của phép kiểm tra

Với ω = 2πf, R0và L0 là điện trở và độ tự cảm của cuộn sơ cấp khi không có

vật liệu gần cuộn sơ cấp , R e và L1 tương ứng là điện trở và độ tự cảm gây ra bởi

dòng xoáy; M1 = kL0 và M2 = kL1 là hỗ cảm giữa 2 cuộn dây

Khi không có vật liệu kiểm tra gần cuộn dây kiểm tra, k = 0 và trở kháng đo được Z0 của mạch chính được thể hiện ở công thức 1 (1) Khi một vật kiểm tra dẫn được tiếp cận, trở kháng của các mạch chính là Zc như công thức (8):

Zc=R0+jL0ω+k2L0L1ω2Re+jL1ω+jIm

(8)

Độ tự cảm L tương đương giảm do dòng điện xoáy gây ra Ngược lại, điện trở suất tang:

(12)

2.4 Sơ đồ khối

Hình 5 trình bày một sơ đồ khối của thiết bị Nó bao gồm một nguồn điện có tần số xác định cung cấp nguồn cho cuộn dây Tần số và biên độ có thể điều chỉnh Khi gặp một vết nứt, trở kháng cuộn dây Kết quả đầu ra bộ giải điều chế là trục X và tín hiệu Y-trục Mỗi trục đại diện cho phần thực và phần ảo của trở kháng tương ứng Những tín hiệu này có thể được lọc và phân tích

Hình 5: sơ đồ khối của thiết bị kiểm tra dòng xoáy

Các tín hiệu điện áp, đại diện cho những thay đổi trở kháng trong cuộn dây kiểm tra, có thể được hiển thị trên đồ thị Hình 6 minh họa một quy trình kiểm tra khi gặp một vết nứt Tín hiệu hiển thị có thể ở dạng tương tự hoặc số Ngoài

ra, thiết bị dòng xoáy hiện đại thường có đầu vào số:

Đồ thị 6:

(a) Đồ thị kết quả kiểm tra khi gặp vết nứt

3 Cấu tạo thiết bị

3.1 Cấu tạo cơ bản của một hệ thống NDT dùng dòng điện xoáy

Các thiết bị đo tuyệt đối và vi sai

Về cơ bản, như hình 2.3, có 2 kiểu thiết bị đo: thiết bị đo vi sai v{ thiết bị

đo tuyệt đối Số đầu dò kiểm tra liên quan đến thiết bị đo đó l{ dạng nào Ví du, thiết bị đo vi sai có 2 đầu dò (cuộn dây) giống hệt nhau đặt ngược nhau Thiết

bị đo tuyệt đối chỉốc duy nhất một cuộn dây kiểm tra (hay đầu dò)

Ở thiết bị đo vi sai, tin hiệu được biểu thị bằng chênh lêch giữa sự biến đối đồng thời trên hai cuộn dây, trong khi ở thiết bị đo tuyệt đối, đó l{ sự thay đổi tin hiệu của cuộn d}y đơn từ vị trí n{y đến vị trí khác Cả hai loai thiết bi vì thế m{ đưa ra nhữn thông tin giống nhau phụ thuộc vào vật kiểm ra, nhưng đặc điểm hệ thống của chúng khá khác biệt điều này dẫn đến những sư lựa chọn các thiệt bị dòng xoáy cho những ứng dụng cụ thể

Trong việc đ|nh gi| kiểm tra mẫu vật, thiết bị đo vi sai cho sự ổn đinh v{ cho độ chính xác cao Ảnh hưởng của nhiểu sẽ t|c động đồng thời lên 2 cuộn d}y, do đó, sự sai khác giữa 2 cuộn dây sẽ loai bỏ ảnh hưởng của nhiễu

3.2 Quan hệ giữa sự phân bố dòng điện xoáy và cuộn dây đầu dò

3.2.1 Từ trường tạo ra bởi cuôn dây không tải

Trong trường hơp cuộn dây dài mang điên, dòng đường sức từ tồn tại là các đường cong kín đồng tâm với trục cuộn dây

Tính thẩm thấu tương đối của không khí và vật liêu không từ tính cho tất cả các muc đích thực tế được xem là 1 Trong trường hợp của vật liệu sắt từ tính thấm tương đối không ổn định Tuy nhiên, cho đầu dò mang năng lượng từ tường mức thấp, tính thấm có thể coi là hằng số lý tưởng bây giờ, khi mà đường thẳng là môt

vết nứt bên trong cuộn dây( nhiều vòng của cuôn dây), các đường sức từ bao quanh cuộn dây tạo thành một từ trường bên trong và bên ngoài các vòng dây Như hình:

Từ trường đó tạo ra tương tự từ trường của các thanh nam châm Cuowngf

độ của tự trường phụ thuôc vào 2 yếu tố: số vòng của cuộn dây và từ tường của dòng diện Cường độ từ tường Hz dọc theo trục cuộn dây mang điện có bán kính r (m) ở điểm z tính từ tâm, và có N vòng:

Dòng điện xoáy là các vòng kín gây ra bởi dòng điện xoáy lưu thông trong một mặt phẳng vuông góc với hướng từ thông Hướng bình thường là song song với vòng của cuộn dây và song song với bề mặt

Dòng xoáy được giới hạn trong miền được sản sinh ra bởi từ trường Để phát hiện những lỗi, quan trong là dòng xoáy phải được vuông góc với vết nứt đẻ cho đáp ứng tối đa Nếu dòng điện xoáy song song với các khiếm khuyết, sẽ không có

sự gián đoạn của dòng xoáy, nên sẽ không có sự thay đổi trở kháng HÌnh 3.12 thể hiện độ nhạy của đầu dò bề mặt với sự đứt gãy tùy theo vị trí của chúng trong các

ví du

3.2.3 Khoảng cách ảnh hưởng lên các khớp nối hình dạng khác nhau

Nhiều hệ thống kiểm tra bằng dòng xoáy thực tế được sắp xếp với một vài khoảng cách giữa cuôn dây và vật liệu kiểm tra vì thế vật kiểm tra có thể được xử

lý và di chuyển bên trong từ trường cuộn dây

Ảnh hưởng của khoảng cách đó lên điện kháng và dòng điện xoáy là đáng kể

và cần được đưa vào trong đề muc khi thiết kế đầu dò

Khi cuộn dây được đăt cách bề mặt của một vật dẫn điện không từ tính bởi một khoảng cách, một phần của từ thông tao ra bởi cuộn dây sẽ không cắt qua vật liệu kiểm tra Nếu cuộn dây nằm xa trên bề mặt vật liêu thì sẽ không có đường sức

từ nào cắt qua vật liệu

Đặc điểm của đầu dò

Đầu dò dòng xoáy có nhiều dạng sư lựa chọn kiểu phụ thuộc vào các trường hợp kiểm tra Dưới đây là 3 kiểu thông dụng của đầu dò đươc sử dụng chính trong phương pháp kiểm tra dòng xoáy:

a Cuộn dây dò bền trong

b Cuộn dây dò bao quanh

c Cuộn dây dò bề mặt

A, Cuộn dây dò bên trong

Được dùng để kiểm tra bên trong của ống dẫn, các vật hình ống

Bao gồm một cuộn dây sử dụng để kiểm tra các vết nứt gãy ở chu vi bên trong ống Cuộn dây gây ra một dòng điện xoáy bao quanh toàn bộ chu vi của ống để toàn bộ phần xung quanh đều được kiểm tra

Dòng điện tạo ra trong vật liệu mạch nhất ở gần cuộn dây Cuộn dây bên trong nhạy cảm hơn với các khuyết tật nằm trên hoặc bên trong ống

B, Cuộn dây bao quanh

Vật kiểm tra sẽ được đưa vào bên trong lòng cuộn dây, phương pháp này được dùng để kiểm tra bên ngoài các vật hình trụ như ống dẫn

Từ trưởng sinh ra một dòng điện xoáy bao toàn bộ chu vi của ống hoặc thanh, để toàn bộ phía dưới của cuộn dây đều được kiểm tra

Độ rông của cuộn dây là một thông số quan trọng trong ứng dụng Cuộn dây rộng

sẽ bao phủ môt khu vực lớn, vì vây chúng phản ứng cho các ảnh hưởng lớn, trong khi cuộn dây hẹp nhạy vói khu vực nhỏ và phản ứng nhanh hơn với những thay đổi nhỏ được tạo ra bởi các đứt gãy Từ trường của cuộn dây kéo dài hơn môt chút vươt ngoài đầu cuộn dây

C, Cuộn dây dò bề mặt

Hình 2.3 là cuộn dây dò bề mặt được đặt gần với bề mặt của vât kiểm tra Từ trường của cuộn dây cơ bản là vuông góc với bề mặt cuôn dây Các dòng điện xoáy gây ra ở góc phải tới từ trường Vì thế, dòng xoáy song song với bề mặt khi mà đầu

dò được giữ vuông góc với bề mặt

Được dùng rộng rãi trong việc kiểm tra các bề mặt vật phẳng hay đường viền cho các khuyết tật hoặc tính chất vật liệu

Khuyết tật có thể ở bề mặt hoặc dưới bề mặt vật liệu

Sơ đồ khối của hệ thống đo và kiểm tra

Thông thường một thiết bị bao gồm các khối chính sau: oscillator,

khuếch đại, mạch cầu, lọc, đảo pha, đổng hồ DC, màn hình hiển thị X-Y

 Oscillator

Khối này tạo ra một dòng điện hình sin chạy qua cuộn dây kiểm tra

Nguồn có thể là một m|y ph|t sóng sin đơn tần và bộ khuếch đại, máy tạo sóng

sin đa tần và bộ khuếch đại, hoăc một máy phát xung cho ta dạng xung mong

muốn Cũng có thể là bộ tự kích thích dao động mà phụ thuộc vào trở kháng

của cuộn dây Ociilator phải có khả năng tạo ra các sóng hình sin ở các tần số

kh|c nhau, thông thường là từ 1kHz đến 6MHz

 Hệ thống đo và kiểm tra

Trở kháng của cuộn dây hoặc điện áp cuộn dây chỉ thay đổi rất ít khi nó

đy qua vết nứt, thong thường chỉ khoảng 1% Thay đổi này rất khó có thể nhận

ra khi đo trực tiếp trở kh|ng hay điện áp

Để phát hiện sự thay đổi này, ta dùng mạch cầu Khi có sự thay đổi trở kháng sẽ làm mạch cầu mất cân bằng, sau khi được khuếch đại Sự thay đổi của dòng điện hình sin khó có thể ph}n tích được, do vậy cần biến đổi thành dòng một chiều có đặc tính biên độ và góc pha của dòng hình sin Thông thường tín hiệu sẽ được hiển thị lên màn hình

Mạch cầu

Mạch cầu cơ bản như trên, để mạch cân bằng thì cần có Z1.Z4=Z2.Z3 Lúc này sẽ không có dòng chạy qua voltmeter Nếu mạch mất cân bằng (một trong bốn trở kh|ng thay đổi) sẽ có dòng chay qua voltmeter

Mạch cầu được áp dụng vào phép kiểm tra dòng xo|y như sau:

Cuộn dây kiểm tra sẽ được mắc trên một nhánh của mạch cầu, khi có sự thay đổi trở kháng cuộn dây kiểm tra sẽ làm mạch mất cân bằng

 Bộ khuếch đại và lọc

Bộ khuếch đại điện tử trong thiết bị kiểm tra dòng xoáy khác nhau khá nhiều trong yêu cầu thiết kế Tùy thuộc v{o nơi chúng trong chuỗi tín hiệu Bộ khuếch đại tín hiệu khuếch đại qua môt cầu và yêu cầu thêm một bộ khuêch đại vi sai Bộ khuếch đại như vậy tạo ra tỷ lệ giữa các tín hiệu đ{u v{o Bộ lọc

sử dụng để thay đổi điên |p hay dòng điện theo thời gian Đẻ chỉ chọn một dải hẹp tần số của điên |p theo thời gian hoặc chọn dải tần trên hoặc dưới một ngưỡng nhất định

 Giải điều chế

Sau khi tín hiệu ở bộ chuyển đổi được khuếch đại ở mức độ thích hợp thì phải được xử lý để đưa v{o module điều chế Điều này yêu cầu một giải điều chế bởi mạch dò Có thể là một m|y dò biên độ gồm một diode và một bộ lọc thông thấp Một m|y dò như vậy cho một đầu ra tỷ lệ thuận với biên độ tín hiệu nhưng độc lập với góc pha

hưởng bởi các yêu cầu thiết kế Trong số đó có c|c yêu cầu về sự tuyến tính, nhiễu, và tín hiệu điều khiển

 Hiển thị Hiển thị e-lip:

Trong phương ph|p n{y, điện thế xoay chiều từ cuộn dây kiểm tra sẽ được đưa trực tiếp lên màn hình Tín hiệu hiển thị trên màn hình sẽ là tín hiệu hình sin được lấy trực tiếp từ mạch đo

 Lọc

Trong phép kiểm tra này, việc lọc tín hiệu ra khỏi các tín hiệu nhiễu là rất cần thiết, nó đem lại kết quả chính x|c hơn cho phép kiểm tra

Các loại nhiễu có thể bao gồm:

4 Cảm biến

Có rất nhiều loại cảm biến đo lường không phá hủy như thiết bị thăm dò điện từ cuộn dây, các thiết bị giao thoa lượng tử siêu dẫn (SQUID) và hiệu ứng Hall và cảm biến từ điện Phần này trình bày các loại cảm biến và bao gồm các nghiên cứu gần đây nhất của các tác giả trong thiết kế cảm biến

-Nguyên lý chung:

cấu tạo chung là các vòng dây (có thể)quấn quanh các trụ kim loại + nguyên lý : dưới tác dụng của dòng xoay chiều sinh ra trong mẫu vật kiểm tra dòng điện xoáy Khi gặp vết nứt dòng xoáy thay đổi

+ đối tượng: bên trong ,bên ngoài của thanh hoặc ống

Hình a

Hình b

[Type text]

26

a, khối vật liệu khi có vết nứt b khối vật liệu không có vết nứt

4.1 Cuộn dây đầu dò

Đầu dò cuộn dây là cảm biến sử dụng rộng rãi nhất trong kiểm tra dòng xoáy Tiểu mục này trình bày về các loại cuộn dây thăm dò khác nhau, các thông

số quan trọng nhất trong các đầu dò cuộn dây và các mạch được sử dụng để nhận tín hiệu.Các loại cuộn dây đầu dò có nguyên lý gần như nhau ,chỉ khác ở hướng phân bố(chiều) các dòng điện xoáy

4.1.1 Các loại cuộn dây đầu dò

Cấu trúc cuộn đầu dò khác nhau có sẵn để phát hiện một lượng lớn các vết nứt Nói chung, cuộn dây đầu dò cung cấp độ nhạy cao khi gặp vết nứt, dòng điện xoáy bị thay đổi mạnh mẽ bởi sự gián đoạn

Đầu dò dạng bao quanh

Các đầu dò hầu hết sử dụng rộng rãi bao quanh các chi tiết kiểm tra trong việc kiểm tra dòng xoáy Các đầu dò thường được sử dụng để kiểm tra các thanh hoặc ống bên ngoài hoặc bên trong và được thể hiện trong hình 17 (a, c) Cuộn dây bao quanh rất nhạy cảm với gián đoạn song song với trục của ống hoặc thanh như dòng điện xoáy mô tả circumferences xuyên tâm trong một ý nghĩa đối lập của các dòng xung quanh cuộn dây mang điện hiện tại, như thể hiện trong hình 17 (b) Đầu

dò cuộn bao quanh nội bộ cho phép thử nghiệm bên trong của ống Các loại đầu dò được giới thiệu sử dụng một hệ thống hướng dẫn trong đó kết hợp một bộ mã hóa

[Type text]

để xác định vị trí các vết nứt bằng cách đo khoảng cách từ mép ống để lỗi này Đầu

dò trong bao quanh thường kiểm tra ống trao đổi nhiệt tại các nhà máy điện với tốc

độ không đổi của tốc độ Hình 17 (c) cho thấy một cuộn dây thăm dò nội bộ để kiểm tra sắt từ

Hình 17 (a) Bao quanh bên ngoài dạng cuộn dây cho ống hoặc thanh kiểm tra (b) dòng xoáy chảy vây quanh kiểu cuộn dây bên ngoài (c) Bao vây bên trong kiểu cuộn dây để kiểm tra ống

Phần tiêu chuẩn của thiết bị thăm dò bao quanh là vòng tròn Bên cạnh

đó,cấu hình đặc biệt bao quanh đầu dò được thiết kế cho các nhà nghiên cứu và các nhà sản xuất để kiểm soát bề mặt và dưới bề mặt khiếm khuyết trong các sản phẩm với các cấu hình đặc biệt và hình dạng

Các loại đầu dò kiểu xòe(bánh)

Loại đầu dò kiểu xòe là các cuộn dây có trục vuông góc với bề mặt của mẫu thử Đầu dò kiểu xòe có thể là dạng cuộn không khí- hoặc cuộn dây lõi ferit

Ferrites(Sắt từ) có độ thẩm thấu cao và trở kháng cuộn dây ban đầu cao hơn so với tính thấm của cuộn dây lõi không khí Đầu dò kiểu xòe rất nhạy cảm để nâng lên

và nghiêng đối với các mặt phẳng Các odoulidis đánh giá ảnh hưởng của cuộn dây nghiêng trong dòng xoáy thử nghiệm

[Type text]

28

Các loại cảm biến được sử dụng trong kiểm tra bề mặt phẳng Các dòng điện xoáy trên mảnh thử nghiệm là circumferences song song với bề mặt như hình 18 (a) minh họa Khi một vết nứt xuyên xảy ra trên bề mặt, dòng điện bị thay đổi mạnh mẽ và vết nứt có thể được phát hiện Cuộn dây đầu dò kiểu xòe không phù hợp cho việc phát hiện lỗ hổng thành lớp như dòng chảy song song với bề mặt và

dò dòng xoáy quay ở tốc độ cao xung quanh vật liệu kiểm tra, đó là di chuyển theo chiều dọc, và quét bề mặt của nó helically như hình 18 (b) minh họa

Các loại đầu dò dòng xoáy khác

Đầu dò khác được sử dụng trong thử nghiệm dòng xoáy là đầu dò phân đoạn, đầu dò cuộn dây móng ngựa hình, đầu dò cuộn xoắn ốc và đầu dò cuộn dây mảnh

Hình 19 (a) cho thấy một cuộn dây hình móng ngựa, đó là hữu ích trong việc phát hiện lỗ hổng tầng Các tác giả Placko et al sử dụng loại đầu dò để kiểm tra vật liệu composite than chì Từ thông thâm nhập song song với bề mặt, và dòng điện xoáy bao vây các đường từ thông trong các tiết kiểm tra như Hình 19 (a) cho thấy Sai sót laminar thay đổi dòng điện xoáy đáng kể, điều này giải thích độ nhạy cao của mình với họ

Hình 19.(a) Cuộn dây đầu dò hình móng nhựa (b) Vẽ một cuộn dây xoắn ốc tròn 10 biến (c) cuộn dây ma trận

[Type text]

30

Một số tác giả đã thử nghiệm cuộn xoắn ốc trong kiểm tra dòng xoáy

Ditchburn et al., Ví dụ, trình bày những phát hiện của các vết nứt dài bằng thép sử dụng tàu thăm dò thể hiện trong hình 19 (b) Dòng điện xoáy mô tả

circumferences trên bề mặt kiểm tra mảnh Các tác giả khẳng định rằng cuộn dây xoắn ốc được cung cấp tính năng hấp dẫn về độ nhạy Mảng của cuộn dây tạo ra mắt điện được sử dụng trong thử nghiệm dòng xoáy như hình 19 (c) minh họa Cuộn dây ma trận cho phép khai thác hình ảnh 2D và việc sử dụng các kỹ thuật xử

lý hình ảnh Độ phân giải không gian phụ thuộc vào kích thước cuộn dây và có thể được tăng lên thông qua thu nhỏ như Zaoui et al công bố Các tác giả khác như Stander et al sử dụng cuộn dây ma trận để kiểm tra dòng máy compact bột kim loại màu xanh lá cây-nhà nước

4.1.2 Đầu dò hai chức năng so với đầu dò chức năng riêng biệt

Tiểu mục này trình bày hai loại đầu dò: Đầu dò hai chức năng và Đầu dò chức năng riêng biệt

Một mặt, đầu dò hai chức năng, còn được gọi là đầu dò phản ánh, sử dụng các cuộn dây tương tự : các cuộn dây tương tự để tạo ra dòng điện xoáy trong phần thử nghiệm và nhận được tín hiệu thứ cấp từ các dòng điện xoáy Hình 20 (a) cho thấy một đầu dò hai chức năng hình thành bởi một cuộn dây duy nhất

ưu hóa Trở kháng cuộn dây sơ cấp có thể được điều chỉnh để tạo ra một từ trường

sơ cấp mạnh mẽ và thống nhất bằng cách điều chỉnh các thông số như đường kính cuộn dây, đường kính dây và số vòng Cuộn dây thứ cấp có thể được thiết kế để nhận lĩnh vực thứ cấp tối đa bằng cách giảm thiểu các nguồn tiếng ồn và thích ứng với kích thước cuộn dây với kích thước vết nứt Bốn tổ hợp có thể được tạo ra như

là hai chức năng hoặc riêng biệt chức năng đầu dò, có thể là tuyệt đối hay khác biệt Các tiểu mục sau đây cho phép một sự hiểu biết tốt hơn về các cấu hình

[Type text]

32

4.1.3 Đầu dò chế độ tuyệt đối

Các đầu dò tuyệt đối đơn giản bao gồm một cuộn dây duy nhất mà tạo ra dòng điện xoáy và cảm nhận sự thay đổi từ trường dòng xoáy như Hình 21 (a) cho thấy Thăm dò tuyệt đối cung cấp một tín hiệu điện áp tuyệt đối như hình 21 (b) minh họa Những bất lợi của các thiết bị thăm dò cuộn dây là độ nhạy cao của họ với thay đổi nhiệt độ

Hình 21.(a) Đầu dò cuộn dây bao quanh tuyệt đối không bù (b) Tín hiệu tuyệt đối từ đầu dò cuộn dây bao quanh tuyệt đối không bù khi một thanh nứt được thử nghiệm

Chế độ thăm dò tuyệt đối có thể phải bù điện áp sử dụng ,một cuộn tài liệu tham khảo bổ sung là xa các vật liệu được kiểm tra như Hình 22 minh họa Một tín hiệu vô điện áp được đo khi không có khiếm khuyết làm tăng phạm vi hoạt động của thiết bị Hơn nữa, họ là ít nhạy cảm với thay đổi nhiệt độ hơn các đầu dò không

bù

[Type text]

Hình 22

.Đầu dò cuộn dây bao quanh ở chế độ tuyệt đối bù

Các đầu dò phát hiện sai sót tuyệt đối dài hoặc các biến thể chiều chậm trong ống hoặc các thanh, mà các đầu dò khác biệt không thể phát hiện Ngoài ra để phát hiện vết nứt, sự thay đổi tuyệt đối trong trở kháng của cuộn dây thăm dò cung cấp nhiều thông tin về vật liệu kiểm tra như kích thước hạt, độ cứng và đo lường sự căng thẳng

4.1.4 Đầu dò chế độ riêng biệt(vi sai)

Các đầu dò riêng biệt bao gồm hai cuộn dây đặt giữa hai phần tiếp giáp của vật liệu được kiểm tra như hình 23 (a) và hình 23 (b) Các cuộn dây phát hiện được vết nứt trong các hướng đối diện với nhau để cân bằng điện áp gây ra nguồn gốc của các trường tiểu kích thích như Hình 23 (a) minh họa Điện áp đầu ra của sự khác biệt điện áp giữa cuộn dây thăm dò là số không khi không có vết nứt bên trong thăm dò như hình 23 (c) minh họa Vết nứt trong vật liệu kiểm tra, trong đó đầu dò di chuyển với tốc độ không đổi, thay đổi sự cân bằng, và hai xung trong các tín hiệu điện áp được phát hiện như Hình 23 (c) cho thấy

[Type text]

34

Hình 23.(a) Phân biệt hai chức năng bao quanh cuộn dây (b) Cuộn dây đầu

dò hai chức năng riêng bệt (c) Tín hiệu từ đầu dò cuộn dây riêng biệt

Cuộn dây riêng biệt có lợi thế là có thể phát hiện gián đoạn rất nhỏ Tuy nhiên, các cuộn dây riêng biệt không phát hiện dần dần biến thể chiều hoặc thành phần của mảnh kiểm tra, như các cuộn dây thường rất gần

Nhiều tác giả đã cố gắng để cải thiện các đầu dò cuộn dây khác biệt về độ nhạy vết nứt Peng et al., Ví dụ, trình bày một bộ cảm biến khác biệt mới sáng tác của gradient đôi quanh co cuộn dây Những người khác như Bae et al sử dụng một đầu dò khác biệt trong thử nghiệm dây nóng

4.1.5.Đầu dò tương tác mô hình- vết nứt

Nhiều tác giả đã nghiên cứu mô hình của đầu dò vết nứt tương tác góp phần vào sự phát triển của thiết bị thăm dò tối ưu hóa Các nhà khoa học thường phân biệt giữa phía trước và giải pháp nghịch đảo với vấn đề đầu dò vết nứt

Một mặt , các giải pháp về phía trước bao gồm trong việc dự đoán trở kháng hoặc điện áp của đầu dò cuộn xoáy - hiện khi các mảnh vỡ được thử nghiệm bởi một đầu dò Một số tác giả đã công bố mô hình để đạt được giải pháp về phía

[Type text]

trước Ví dụ, Skarlatos et al trình bày một mô hình để giải quyết vấn đề về phía trước trong các ống kim loại sắt từ nứt Những người khác như La et al đề xuất một mô hình tham số để ước tính sự thay đổi trở kháng gây ra bởi một lỗ hổng bằng cách sử dụng phương pháp tiếp cận bán tĩnh điện Bowler et al giải quyết hài hòa các chức năng của phương trình Laplace để tính toán sự thay đổi trở kháng của cuộn dây kích thích thanh tra nhôm và thép

Mặt khác , giải pháp đảo ngược quyết định loại và kích thước của vết nứt từ tín hiệu điện của dòng điện xoáy Một số tác giả đã công bố bài báo giải quyết bài toán ngược Ví dụ, Uzal etal.used một phương pháp ước lượng Bayes đệ quy để trích xuất các thuộc tính của phần kiểm tra , và Tamburrino et al lý thuyết truyền thông áp dụng

4.1.6 Phương pháp truyền dòng xoáy truyền thống và hiện tại

Đôi khi tác giả sử dụng các từ ngữ thông thường với phương pháp truyền dẫn Các phương pháp thông thường, đó là sử dụng rộng rãi nhất, bao gồm vị trí

ưu tiên và cuộn dây đón (thu)trong cùng một bên của vật liệu được kiểm tra như Hình 24 (a) cho thấy Các phương pháp truyền dẫn cho các đầu dò chức năng riêng biệt và bao gồm trong việc định vị các cuộn dây đón ở phía bên kia của nguồn từ như Hình 24 (b) minh họa Phương pháp truyền cần có một độ dày tối đa của vật liệu kiểm tra 3-5 lần độ sâu thâm nhập tiêu chuẩn để có thể nhận được tín hiệu trong các cuộn dây đón(pick-up)