CHƯƠNG 8-GHI NHẬN VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ KIỂM TRA SIÊU ÂM

Hầu hết các hư hỏng trong vật liệu xảy ra khi những khuyết tật này đạt đến kích thước nguy hiểm, do vậy những phần còn lại của vật liệu không chịu được ứng suất đang tác dụng lên vật liệ

CHƯƠNG 8 GHI NHẬN VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ KIỂM TRA SIÊU ÂM

8.1 TẦM QUAN TRỌNG VÀ SỰ CẦN THIẾT TRONG VIỆC PHÁT HIỆN KHUYẾT TẬT

VÀ ĐÁNH GIÁ CHÍNH XÁC KẾT QUẢ :

Trong thực tế, các khuyết tật cố hữu luôn tồn tại trong vật liệu do sự không hoàn chỉnh và lệch mạng, tuy nhiên chúng có kích thước rất nhỏ Ngoài ra các khuyết tật khác còn phát sinh trong quá trình gia công như hàn, đúc, rèn và các quá trình xử lý bề mặt.v.v…(Phần 1.3) Các vật liệu phải làm việc dưới những điều kiện khác nhau như chịu ứng suất, quá trình mỏi, rỉ mòn.v.v…Bởi vì trong các điều kiện này nhiều khuyết tật mới phát sinh hoặc chúng đã tồn tại từ trước có thể gây nghiêm trọng thêm Hầu hết các hư hỏng trong vật liệu xảy ra khi những khuyết tật này đạt đến kích thước nguy hiểm, do vậy những phần còn lại của vật liệu không chịu được ứng suất đang tác dụng lên vật liệu, gây nên các vết đứt gãy theo dạng dẻo

và giòn

Do đó việc đầu tiên cần phải phát hiện các khuyết tật này và sau đó giải đoán nhằm xác định bản chất, kích thước và vị trí của chúng Bước tiếp theo phải đánh giá xem trạng thái hiện tại của nó nguy hiểm và trầm trọng đến mức nào? và có cần thiết phải loại bỏ bằng cách sửa chữa các bộ phận được kiểm tra? hay các bộ phận này phải bị loại bỏ hoặc sản phẩm có các khuyết tật đã biết, vẫn được phép đưa vào hoạt động? Quá trình đánh giá và quyết định này được gọi là “sự đánh giá” Do đó trong thực tế khái niệm kiểm tra không phá hủy (NDT) sẽ được thay thế bằng khái niệm : đánh giá không phá huỷ ( non – destructive evaluation -NDE)

Quá trình đánh giá thực ra có hai nghĩa Đầu tiên, phải đảm bảo chắc chắn rằng không có bộ phận chi tiết nào có các khuyết tật ở mức không cho phép có thể không cần kiểm tra mà vẫn đưa vào hoạt động có thể dẫn đến các sai hỏng nghiêm trọng, vì điều này như đã nói trước đây ở nhiều mục Thứ hai là tầm quan trọng như nhau đối với các chi tiết được biết là có khuyết tật nhưng không được xem là nguy hiểm cho những hoạt động bình thường, mà nó được đưa vào hoạt động, và điều này làm cho sự hao phí về vật liệu và sản phẩm là rất lớn Dựa theo hai yêu cầu cơ bản trên, việc đầu tiên là phải phát hiện ra các khuyết tật một cách tin cậy và chính xác về: bản chất, kích thước và vị trí của chúng, việc thứ hai là thực hiện giải đoán và đánh giá Yêu cầu thứ nhất được thỏa mãn bằng cách sử dụng các phương pháp NDT thích hợp nhằm phát hiện và xác định bản chất, kích thước, và vị trí của khuyết tật, trong khi

đó yêu cầu thứ hai về đánh giá thì phải phù hợp với mục đích sử dụng nhờ sự trợ giúp của những tiêu chuẩn đánh giá Việc đánh giá cũng được thực hiện bằng cách giải gần đúng bài toán cơ phá hủy, mà ở đó kích thước khuyết tật vết nứt được nghiên cứu dưới những điều kiện chịu tải khác nhau và các biểu hiện đáp ứng của nó đã được dự đoán trước bằng tính toán

8.2 KHẢ NĂNG GHI NHẬN NHỮNG KHUYẾT TẬT :

Chúng ta có thể bắt đầu với việc giải thích khái niệm về độ nhạy phát hiện khuyết tật trong NDT Đây chỉ đơn giản là khả năng hoặc năng lực của một kỹ thuật NDT nhằm phát hiện các khuyết tật Nếu một kỹ thuật đặc thù nào đó có thể phát hiện được những khuyết tật nhỏ thì nói rằng chúng có độ nhạy tốt hoặc cao, ngược lại nếu nó chỉ có thể phát hiện được những khuyết tật lớn thì nói rằng chúng có độ nhạy kém hoặc thấp

Việc lựa chọn độ nhạy phát hiện khuyết tật tương thích với những yêu cầu kiểm tra có một tầm quan trọng lớn Điều này có nghĩa là, ví dụ như nếu cần phải phát hiện những khuyết tật

có kích thước 1mm nằm bên trong các sản phẩm được chế tạo đặc biệt thì kỹ thuật kiểm tra siêu âm phải được thực hiện theo yêu cầu như vậy để nó có thể phát hiện được kích thước của các khuyết tật này dưới điều kiện bình thường và cho những kết quả tin cậy Nhân viên kiểm tra phải biết tình trạng vật thể kiểm tra, lịch sử chế tạo và vật liệu của nó Sự kết hợp giữa kiến thức này với sự thông thạo kỹ thuật kiểm tra có thể giúp cho việc giải đoán chính xác các chỉ thị kiểm tra

Độ nhạy của quá trình phát hiện khuyết tật bằng phương pháp siêu âm phụ thuộc vào loại chi tiết kiểm tra, hình dạng, các kích thước hình học; cấu trúc hạt, và điều kiện bề mặt, bản chất, chủng loại, hướng và vị trí của khuyết tật; các đặc trưng của đầu dò như tần số, vùng chết, trường gần và sự mở rộng của chùm tia; độ nhớt và âm trở của chất tiếp âm; các đặc trưng của thiết bị như : dải quét kiểm tra, độ phân giải và hình dạng xung; các mẫu chuẩn và quy trình kiểm tra; quá trình quét kiểm tra và đánh giá; thẩm định năng lực của nhân viên kiểm tra, kỹ năng và kinh nghiệm của họ

Một máy dò khuyết tật siêu âm phải được đặt ở mức độ nhạy nhỏ nhất vì đây là chỉ có ý nghĩa mà đó những xung phản hồi của khuyết tật đáng kể nào đó có thể được chuyển thành những thông tin có ý nghĩa hơn Về mặt nguyên lý, việc chọn lựa độ nhạy được dựa vào khả năng phản xạ của những khuyết tật nhỏ nhất mà có thể phát hiện được trong giới hạn thang

độ nhạy đánh giá lên một lượng riêng biệt nào đó, chẳng hạn như 6 dB Các phương pháp thiết lập thông thường để thiết lập độ nhạy đánh giá được trình bày trong chương 5

Khi một khuyết tật được phát hiện trong quá trình quét chi tiết kiểm tra, thì bước tiếp theo là phải ghi nhận lại hoặc không cần ghi nhận Điều này có nghĩa là khuyết tật phải được khảo sát kỹ lưỡng hơn về vị trí, kích thước và bản chất của chúng hoặc là bỏ qua chúng không cần phải khảo sát thêm Để đạt mục đích này, trong mỗi quy trình chuẩn kiểm tra siêu âm phải chỉ rõ một mức ghi nhận đánh giá nào đó Những mức ghi nhận đánh giá trong hầu hết các tiêu chuẩn như quy phạm ASME, API – 1104 là 20% đường cong DAC hoặc mức chuẩn ban đầu (PRE)

Trong tiêu chuẩn của Hội hàn Hoa Kỳ - AWS D1.1 (1988), thì khả năng ghi nhận khuyết tật phụ thuộc vào bề dày và góc của đầu dò Trong phương pháp biểu đồ DGS bất kỳ khuyết tật nào cho một xung phản hồi bằng hoặc lớn hơn đường cong ghi nhận, đều được ghi nhận lại

8.3 NHỮNG SỐ LIỆU ĐƯỢC GHI NHẬN :

Theo tất cả các tiêu chuẩn về siêu âm như : ASME Section V (điều 5), AWS D1.1 và API –

1104 được sử dụng trong quá trình sản xuất Khi một khuyết tật được phát hiện và có thể ghi nhận, thì các đặc trưng sau đây của khuyết tật nên được xác định : (i) Bản chất của khuyết tật, (ii) Chiều dài của khuyết tật và (iii) Khả năng phản xạ theo giá trị (dB) nằm trên hoặc

dưới đường cong DAC hoặc mức chuẩn ban đầu Những đặc tính này cần thiết để đánh giá cho phép hoặc loại bỏ một khuyết tật.

Trong bảng 8.1 mô tả một số liệu về một mặt phản xạ được ghi nhân ở mức 120%DAC như thế nào, theo điều 4 của ASME Section V

Bảng 8.1 Ghi nhận những số liệu của một khuyết tật, theo điều 4, ASME SectionV.

(c)

Vị trí đầu dò (in.)

(d)

Vị trí (in.)

Khoảng cách từ

bề mặt

Số đọc dải đo

Vị trí

Số đọc dải đo

Vị trí

8.4 CÁC ĐẶC TRƯNG CỦA KHUYẾT TẬT :

trường hợp sử dụng đầu dò góc vị trí của khuyết tật bên dưới bề mặt phải được tính toán từ quãng đường truyền chùm tia siêu âm và góc đầu dò.

Hình 8.2 – Xác định vị trí khuyết tật bằng đầu dò thẳng.

Ví dụ ở hình 8.3; ta có d/R = cosθ; trong đó: d là độ sâu của khuyết tật nằm dưới bề mặt, θ là góc của đầu dò, R là quảng đường truyền âm từ đầu dò đến khuyết tật, R còn được gọi là

“khoảng truyền”, được đọc trực tiếp trên màn hình đã được chuẩn định bằng cách xác định

vị trí của xung phản hồi khuyết tật Vị trí của khuyết tật bên dưới bề mặt sẽ được xác định thông qua giá trị “d” Trong kỹ thuật kiểm tra siêu âm mối hàn, người ta thường sử dụng một

“thước toạ độ khuyết tật” để xác định vị trí khuyết tật Ngoài ra, vị trí này còn được xác định bằng một sơ đồ chính xác hay bằng tính toán Cũng cần phải xác định vị trí khuyết tật dọc theo bề mặt của vật kiểm tra đối với điểm gốc

Hình 8.3 – Xác định vị trí khuyết tật cùng với độ sâu khuyết tật.bằng đầu dò góc.

8.4.2 Các phương pháp xác định kích thước khuyết tật:

Để xác định kích thước của khuyết tật người ta thường sử dụng biên độ xung phản hồi Có ba phương pháp phổ biến được sử dụng để đánh giá biên độ xung phản hồi , đó là phương pháp mẫu so sánh, phương pháp biểu đồ DGS và phương pháp quét Hai phương pháp đầu tiên được dùng để đánh giá biên độ xung phản hồi tạo ra từ những khuyết tật có kích thước nhỏ hơn kích thước của chùm tia siêu âm Phương pháp thứ ba được sử dụng để đánh giá biên độ xung phản hồi của những khuyết tật có kích thước lớn hơn kích thước của chùm tia siêu âm.Trong phương pháp mẫu so sánh, chiều cao biên độ xung phản hồi bằng dB, đối với đường cong DAC (Xây dựng đường cong bổ chính DAC - xem chương 5), được xác định và ghi

nhận Điều này được thực hiện bằng cách thay đổi giá trị núm khuếch đại sao cho chiều cao xung phản hồi đạt đến mức DAC, sau đó ghi lại giá trị mới của núm khuyếch đại Sự khác nhau giữa giá trị khuyếch đại mới và mức độ nhạy ban đầu PRE (cộng với sự mất mát trong quá trình lan truyền chùm tia siêu âm và quá trình hiệu chỉnh độ suy giảm, nếu có), chính là chiều cao biên độ xung phản hồi tính bằng dB, đối với đường cong DAC Sự khác nhau này phải được ghi lại trong biên bản báo cáo kết quả kiểm tra siêu âm.

Trong phương pháp biểu đồ DGS, chiều cao biên độ xung phản hồi tính bằng dB, đối với đường cong ghi nhận (Xây dựng đường cong ghi nhận xem chương V), cũng được xác định tương tự bằng cách đặt chiều cao biên độ xung phản hồi tới bằng mức đường cong ghi nhận bằng cách dùng núm điều chỉnh (hệ số ) khuếch đại, ghi lại giá trị khuếch đại mới đang đặt

và xác định sự khác nhau giữa nó với Grec Sự khác nhau này cho ta chiều cao biên độ xung phản hồi (bằng dB) đối với đường cong ghi nhận và nên đưa vào biên bản báo cáo kiểm tra siêu âm

Khi kích thước của khuyết tật lớn hơn kích thước của chùm tia siêu âm thì luôn luôn sử dụng bất kỳ các phương pháp xác định kích thước khuyết tật nào được cho sau đây :

8.4.2.1 Phương pháp giảm 6dB:

Điều cơ bản trong phương pháp này là chiều cao của xung hiển thị khuyết tật, khi đầu dò được đặt tại vị trí có đáp ứng khuyết tật cực đại, sẽ bị giảm đi một nửa (giảm 6dB-mang tên của phương pháp), khi đường trục của chùm tia sóng âm đi từ vị trí giữa khuyết tật ra ngoài mép khuyết tật như minh họa trong hình 8.4 Phương pháp giảm 6dB rất thích hợp để tìm kích thước của các khuyết tật có kích thước tương đương hay lớn hơn chiều rộng của chùm tia siêu âm, phương pháp này sẽ cho các kết quả không chính xác lắm khi kích thước các khuyết tật nhỏ hơn chiều rộng của chùm tia siêu âm Nên phương pháp này thường được sử dụng để xác định chiều dài của các khuyết tật và không được sử dụng trong việc xác định chiều cao của các khuyết tật

(iii) Dịch chuyển đầu dò theo một hướng ngang qua khuyết tật cho đến khi chiều cao biên độ xung phản hồi giảm đi một nửa so với chiều cao xung phản hồi ban đầu đã điều chỉnh ở mục (ii).

(iv) Đánh dấu vị trí trung tâm của đầu dò trên mẫu kiểm tra tại vị trí này

(v) Dịch chuyển đầu dò theo hướng ngược lại, đi qua vị trí vừa cho xung phản hồi cực đại và lại đến vị trí khác nhận được xung phản hồi có chiều cao bằng một nửa xung phản hồi đã điều chỉnh ở mục (ii)

(vi) Đánh dấu vị trí tại tâm đầu dò trên mẫu kiểm tra

(vii) Khoảng cách giữa hai điểm đánh dấu là chiều dài của khuyết tật theo phương song song với phương dịch chuyển đầu dò

Nếu khả năng phản hồi sóng âm từ khuyết tật bị thay đổi một cách đáng kể trong quá trình khảo sát thì phải di chuyển đầu dò sao cho đến khi nhận được xung phản hồi khuyết tật có ý nghĩa cuối cùng còn quan sát được ngay trước một xung phản hồi tiếp theo sẽ bị sút giảm rất nhanh Khi di chuyển đầu dò qua vị trí khác thì đỉnh xung phản hồi khuyết tật có ý nghĩa này

sẽ có chiều cao bằng 100% màn hình và sau đó di chuyển đầu dò như đã hướng dẫn ở mục (iii) Để tìm đầu kia của khuyết tật, cũng tiến hành cùng phương thức tương tự như vậy

Phương pháp giảm 6dB này rất thích hợp để tìm kích thước các khuyết tật có kích cỡ tương đương hay lớn hơn chiều rộng chùm sóng âm, nhưng sẽ cho kết quả không chính xác khi kích thước của khuyết tật nhỏ hơn chiều rộng chùm sóng âm Do đó, nó thường dùng xác định chiều dài của khuyết tật, chứ ít khi dùng xác định chiều cao của khuyết tật

8.4.2.2.Phương pháp giảm 20dB:

Phương pháp này rất hữu hiệu để xác định kích thước khuyết tật với nguyên tắc : cạnh của chùm sóng âm sẽ có cường độ âm giảm còn 10% (tương đương giảm 20dB) so với cường độ tại trục trung tâm của chùm sóng âm (hình 8.5)

Đầu dò

(iii) Dịch chuyển đầu dò ngang qua vùng có khuyết tật theo một hướng cho đến khi chiều cao xung phản hồi khuyết tật bị giảm xuống còn 1/10 so với chiều cao xung phản hồi cực đại ban đầu (nghĩa là giảm 20dB).

(iv) Đánh dấu vị trí điểm ra của đầu dò trên bề mặt của vật thể kiểm tra ở tại vị trí này.(v) Lại tiếp tục di chuyển đầu dò theo hướng ngược lại với hướng ban đầu, đi qua vị trí có xung phản hồi khuyết tật cực đại và đến một vị trí nhận được xung phản hồi khuyết tật có chiều cao còn 1/10 chiều cao xung phản hồi khuyết tật cực đại ban đầu.(vi) Đánh dấu vị trí điểm ra của đầu dò ở vị trí này

(vii) Đo khoảng cách giữa hai điểm đánh dấu

(viii) Xác định chiều rộng của chùm sóng âm ở độ sâu tương ứng độ sâu khuyết tật “d”,

từ biểu đồ biên dạng của chùm hoặc nhờ công thức sau :

φ = D + 2 (d – X0)tangθ (8.1)Trong đó : φ là chiều rộng chùm sóng siêu âm

D là đường kính đầu dò (Phần biến tử)

d là độ sâu khuyết tật

X0 là chiều dài trường gần

(ix) Lấy (vii) trừ (viii) sẽ thu được kết quả là kích thước của khuyết tật theo phương song song với phương dịch chuyển của chùm tia siêu âm

Phương pháp giảm 20dB cho kết quả tương đối chính xác hơn phương pháp giảm 6dB vì khả năng kiểm soát chùm sóng âm của người sử dụng lớn hơn Nhưng dù gì đi nữa cả hai phương pháp này (giảm 20dB và 6dB) đều có những khó khăn về cơ bản phải lưu ý Vấn đề chính là

sự suy giảm biên độ của các xung phản hồi khuyết tật lại có thể xảy ra do các nguyên nhân khác, chứ thực sự không phải do nó đi qua đoạn đầu mút của khuyết tật Sau đây liệt kê một

số nguyên nhân:

(a) Tiết diện khuyết tật đột nhiên bị nhỏ đi, gây nên sự suy giảm diện tích mặt cắt ngang trong phạm vi chùm tia Nếu điều này làm cho tín hiệu bị suy giảm xuống 20dB hoặc 6dB thì người kiểm tra tưởng là khuyết tật đã kết thúc tại đây, nhưng thực chất nó vẫn còn kéo dài thêm nữa

(b) Hướng của khuyết tật có thể thay đổi do đó góc của đầu dò cũng phải dài hơn

để có được đáp ứng cực đại từ khuyết tật; có thể phải sử dụng một đầu dò khác

(c) Phương của khuyết tật thay đổi

(d) Đôi khi đầu dò bị xoay không theo ý muốn

(e) Thay đổi độ thô nhám của bề mặt

8.4.2.3 Thước tọa độ khuyết tật:

Trường đào tạo kiểm tra không phá hủy (SANDT) Cambridge (Anh) U.K, đã sáng tạo ra một loại thước tọa độ để xác định vị trí và kích thước khuyết tật trong mối hàn, khi sử dụng phương pháp giảm 6dB hoặc 20dB

Thước này gồm có biểu đồ chùm tia siêu âm và một thước kéo ngang trong suốt Hai phần của thước này được biểu diễn trên hình 8.6a và 8.6b

Hình 8.6a – Biểu đồ chùm tia siêu âm của thước tọa độ khuyết tật.

Hình 8.6b – Thước kéo ngang trong suốt của thước tọa độ khuyết tật

Vẽ độ rộng của chùm sóng âm (mặt cắt đứng) trên thước tọa độ khuyết tật:

Quy trình để vẽ độ rộng của chùm sóng âm (mặt cắt đứng), trên thước toạ độ khuyết tật khi

sử dụng bộ mẫu chuẩn I.O.W như sau :

(i) Chuẩn thời gian quét cơ bản (Time Base)

(ii) Xác định góc và điểm ra chùm sóng âm của đầu dò góc đang sử dụng

(iii) Đánh dấu điểm ra của chùm sóng âm lên đầu dò

(iv) Vẽ góc phát của đầu dò lên biểu đồ của chùm sóng âm như hình 8.7

Thước kéo ngang trong suốt Hình chiếu

cạnh

(v) Vẽ các đường song song nằm ngang đi qua trục trung tâm của chùm sóng âm ở các độ sâu :13, 19, 25, 32, 43, 50, 56 và 62mm (Hình 8.7).

Hình 8.7 – Phương pháp vẽ bề rộng chùm tia sử dụng thước tọa độ khuyết tật.

(vi) Dùng bộ mẫu chuẩn I.O.W để xác định các khoảng cách ab và ac (như trong mục vii)

và khoảng cách truyền sóng âm tương ứng đến từng lỗ

(vii) Vẽ các điểm b và c trên sơ đồ thước đo ứng với điểm a (điểm giao giữa mặt cắt ngang của chùm tia với đường nằm ngang được vẽ trên sơ đồ đối với từng lỗ), trên sơ đồ chùm tia và vẽ đường thẳng đi qua các điểm này như diễn tả trong hình 8.8

(viii) Dùng phương pháp nói trên để vẽ biên dạng chùm tia sóng âm của các đầu dò góc 450

và 700 trên cùng một phía của biểu đồ và cho đầu dò góc 600 ở phía bên kia

Hình 8.8 – Hình vẽ biên dạng chùm tia điển hình trên biểu đồ thước toạ độ khuyết tật.

1 2 3 4 5 6 7 8

a c b

Dùng thước tọa độ khuyết tật để xác định vị trí khuyết tật trong mối hàn :

Để xác định vị trí khuyết tật trong mối hàn bằng thước toạ độ khuyết tật ta tiến hành như sau :

(i) Vẽ biên dạng chùm sóng siêu âm cho đầu dò đang sử dụng

(ii) Vẽ sơ đồ mặt cắt mối hàn và hình chiếu của nó trên thước kéo ngang như hình 8.9.Hình 8.9 diễn tả một mối hàn vát mép chữ V, một phía bên thép tấm dày 20mm, chiếu mặt cắt của mối hàn được vẽ trên thước kéo ngang

Hình 8.9 – Sơ đồ mặt cắt mối hàn và hình chiếu của nó.

(iii) Hãy tìm vị trí một khuyết tật trong mối hàn vát mép chữ V dày 20 mm bằng đầu

dò góc ở 600 Vị trí đầu dò thu được xung cực đại khuyết tật là điểm ra của đầu dò cách tâm đường hàn 17mm Khoảng cách này gọi là “Khoảng cách đo được”, tương ứng dải

đo trên màn hình CRT Hãy đặt dải bề dày quét cho khuyết tật này ở 20mm Điều này được minh họa trong hình 8.10

Hình 8.10 – Các vị trí liên quan với nhau của khuyết tật, đầu dò, biên dạng chùm tia và

những khoảng cách khác nhau trong việc kiểm tra mối hàn.

(iv) Bây giờ đặt điểm 17mm ở vạch ngang trên thước biểu đồ chùm sóng siêu âm trùng với đường tâm thước kéo ngang như hình 8.11

(v) Trên đường trung tâm của chùm sóng siêu âm đánh dấu một điểm cách góc phát 20mm, đây chính là vị trí (tọa độ) khuyết tật trong mối hàn, trong ví dụ này nó nằm ở ngay trên đường trung tâm mối hàn và ở độ sâu khoảng 1/2 chiều dày so với bề mặt trên (Hình 8.11)

sd

C/L

Khuyết tật

Hình 8.11 – Vị trí của khuyết tật biểu diễn bởi thước toạ độ khuyết tật.

(vi) Để xác định vị trí khuyết tật, xung phản hồi khuyết tật sẽ đạt cực đại khi đầu dò nằm trong khoảng giữa 1/2 bước quét cho đến hết một bước quét (skip distance), bằng cách

sử dụng phần hình chiếu của mối hàn vẽ trên thước kéo ngang Hãy xem cách xác định

vị trí một khuyết tật trong mối hàn bởi đầu dò góc 600 như thế nào, trên hình vẽ 8.12.Khoảng cách hình chiếu bước quét (Stand of Distance) đến tâm mối hàn là 60mm và khoảng cách đường truyền chùm tia siêu âm là 61mm (tương đương 1/2 bước quét)

Hình 8.12 – Vị trí của khuyết tật được mô tả trong phần 8.1.4.3.2.

(vii) Đánh một vạch đứng ở vị trí 60mm trên biểu đồ chùm sóng âm và cho thước trượt ngang trùng với đường trung tâm của thước (Hình 8.12)

(viii) Đánh dấu điểm 61mm trên chùm tia trung tâm như hình 8.12 Điểm này chỉ vị trí của khuyết tật trong mối hàn

Xác định kích thước khuyết tật bằng thước tọa độ khuyết tật:

Phương thức xác định kích thước và phương của khuyết tật trong mặt cắt đứng của một mối hàn như sau :

(i) Tìm xung báo phản hồi từ khuyết tật lớn nhất và đánh dấu vị trí của nó trên thước kéo ngang, dùng quy trình được mô tả ở phần trên 8.4.2.3

(ii) Bây giờ di chuyển đầu dò tiến tới đường trung tâm của mối hàn cho đến khi xung báo khuyết tật cực đại giảm đi 20dB

(iii) Ghi khoảng cách hình chiếu bước quét và dải bề dày quét ở vị trí này của đầu dò

(iv) Vẽ các thông số này trên thước trượt như ở phần (i) nhưng lần này dùng tia biên dạng “dưới” của chùm sóng âm thay vì tia trung tâm

Hình 8.13a – Sự dịch chuyển đầu dò để xác định kích thước khuyết tật trong mối hàn.

X Y

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26

Hình 8.13b – Xác định kích thước khuyết tật trong mối hàn trên thước tọa độ khuyết tật

(v) Bây giờ lại lùi đầu dò ra xa tâm đường hàn đi qua vị trí xung báo khuyết tật cực đại cho đến khi chiều cao xung phản hồi sút giảm mất 20dB

(vi) Ghi khoảng cách hình chiếu bước quét và dải bề dày đo ở vị trí này của đầu dò.(vii) Lần này đánh dấu điểm mới trên thước, sử dụng tia biên dạng “trên” của chùm sóng âm

(viii) Nếu tiến hành như trên cho việc đo kích thước khuyết tật được mô tả trên hình 8.13a ta sẽ nhận được ba điểm trên thước kéo ngang chỉ rõ kích thước và phương khuyết tật như được minh họa trong hình 8.13b

8.1.2.4 Kỹ thuật khuếch đại cực đại (Max):

Phương pháp này xây dựng trên yếu tố là trong thực tế phần lớn các khuyết tật không tồn tại dưới dạng một bề mặt phản hồi sóng âm trơn láng, đơn điệu, mà thường có dạng một bề mặt gấp khúc trong vật liệu và có nhiều bề mặt phản xạ sóng âm thuận lợi hay không thuận lợi đối với chùm sóng âm đến khuyết tật

Hình 8.14

Hình vẽ 8.14 diễn tả điều nêu trên, hình này mô phỏng một vết nứt trong một mối hàn

Các bề mặt phản xạ sóng âm nhỏ sẽ hiện diện ở các khoảng truyền nhất định khác nhau chút

ít và dù cho nó có thể rất gần nhau đến mức không phân biệt ra thành các xung báo tách biệt trên màn hình, nhưng dù sao đi nữa cũng có thể xem xung báo bao hàm như là một tập hợp các xung nhỏ khác nhau riêng biệt

Hình 8.15

Trong thực tế xung bao hàm này có dạng như hình 8.15a, b, c Tùy thuộc vào độ phân giải của thiết bị và sự khác biệt về khoảng cách truyền đến bề mặt phản xạ sóng âm.

Khi chùm sóng âm được quét qua bề mặt của khuyết tật, tia trung tâm sẽ lần lượt đi qua từng

bề mặt phản xạ nhỏ Khi đó, bề mặt phản xạ nhỏ có tia trung tâm đi qua sẽ cho phản xạ tối đa rồi sau đó giảm xuống, dù nhìn chung xung phản hồi khuyết tật không biến đổi bao nhiêu về chiều cao Khoảng cách trên bề mặt và quãng đường truyền chùm tia siêu âm sẽ phải được ghi nhận cho từng mỗi bề mặt phản xạ nhỏ để xác định vị trí của bề mặt này trên thước tọa

độ khuyết tật (F.L.S) Các kết quả thu nhận được cho ta một loạt các điểm thể hiện được sự phân bố của khuyết tật Tăng hệ số khuếch đại lên đủ để khảo sát hết từng bề mặt phản xạ của khuyết tật

8.4.2.4 Phương pháp dùng biểu đồ DGS (Distance – Gain – Size):

Phương pháp giản đồ DGS được đưa ra ứng dụng vào thực tế vì thế được gọi là biểu đồ DGS, phương pháp này được Krautkramer đưa ra vào năm 1958 bằng việc so sánh các xung

phản hồi từ các mặt phản xạ nhỏ, (có tên gọi là các khoảng cách khác nhau tính từ đầu dò

được đặt tại các vị trí lỗ đáy bằng có đường kính khác nhau), với xung phản hồi của các mặt phản xạ lớn, (hoặc mặt phản xạ đáy), cũng tại các khoảng cách khác nhau tính từ đầu dò Sự khác nhau giữa các biên độ xung phản hồi của những lỗ đáy bằng và biên dộ của xung phản hồi của mặt phản xạ đáy được xác định bằng đơn vị decibel (dB) Biểu đồ này liên quan đến

khoảng cách D tính từ đầu dò (nghĩa là chiều dài của chùm tia) tính bằng đơn vị trường gần

rồi được bù vào kích thước và tần số khác nhau của đầu dò, liên quan đến hệ số khuếch đại

G có đơn vị là dB cho lỗ đáy bằng (FBH) được so sánh với các mặt phản xạ đáy riêng biệt, sau cùng là kích thước S của lỗ đáy bằng tỷ lệ với đường kính tinh thể của đầu dò (Xem chi tiết trong phần V.8)

Để đánh giá các khuyết tật bằng cách sử dụng biểu đồ DGS là phải nên nhớ rằng những khuyết tật tự nhiên như rỗ khí, tạp chất, vết nứt.v.v…không bao giờ có các kích thước hình học, hình dạng hoặc sự định hướng giống như lỗ đáy bằng Do vậy biên độ xung phản hồi của một khuyết tật không những bị ảnh hưởng bởi kích thước của nó bị mà còn bị ảnh hưởng

do hình dạng và góc nghiêng của chùm tia siêu âm, độ thô nhám của bề mặt hoặc những

thông số khác Điều này làm nảy sinh khái niệm “ kích thước bề mặt phản xạ tương đương”- (ERS) Đây là mặt phản xạ dạng hình đĩa giống như lỗ đáy bằng mà nếu nó nằm

vuông góc với trục của chùm tia siêu âm thì sẽ cho chiều cao xung phản hồi giống nhau trên màn hình CRT, tương tự như các khuyết tật tự nhiên chưa biết Sự tương quan này là được chấp nhận, miễn là những khuyết tật tự nhiên phải có các đặc tính phản xạ giống với mặt phản xạ dạng hình đĩa Điều này thì đúng với tất cả những khuyết tật tự nhiên có bề mặt phản

xạ nhỏ không vượt quá giới hạn của chùm sóng âm theo bất kỳ phương nào Việc đánh giá kích thước khuyết tật sử dụng biểu đồ DGS được quy về kích thước bề mặt phản xạ tương đương- (ERS), cho nên phải chú ý vì nó không cho kích thước thật của khuyết tật

Quy trình để sử dụng biểu đồ DGS để đánh giá kích thước khuyết tật như sau :

(i) Xác định biên độ xung báo khuyết tật vượt quá mức báo cáo - tính bằng dB (tương ứng vượt quá 2/5 hoặc 80% chiều cao toàn màn hình) Gọi đây là giá trị A (dB).(ii) Xác định độ sâu của khuyết tật trên biểu đồ DGS, tính bằng đơn vị chiều dài trường gần đối với đầu dò thẳng và bằng mm đối với đầu dò góc Gọi giá trị tọa độ này

là X

(iii) Tại chiều sâu X hãy xác định độ chênh lệch giữa mức ghi nhận và với đường cong suy giảm đã có sẵn trên biểu đồ DGS Gọi giá trị này là B (dB).

lỗ đáy bằng (FBH) bằng cách đánh giá biên độ xung

(i) Tính chiều dài trường gần của đầu dò trong thép :

(ii) Nthép = 8,5mm

4

fD4

=ν

=λ

(iii) Dải bề dày kiểm tra trong thép:

(iv) s = 200mm

(v) D đối với đáy : = N 23,5N

5,8

(x) Tương tự kẻ một đường vuông góc với trục D tại giá trị 11,7N

(xi) Điều chỉnh chiều cao biên độ xung phản hồi của mặt phản xạ so sánh (xung phản hồi đáy) đạt đến 80% chiều cao của toàn màn hình (FSH) Gọi chiều cao xung phản hồi này là H, và ghi lại giá trị khuếch đại (dB) tương ứng Hãy thực hiện điều này bằng một

ví dụ giá trị khuếch đại là 14dB và được ký hiệu bởi G1