(Luận văn thạc sĩ hcmute) nghiên cứu, thiết kế, chế tạo thiết bị tự hành mang đầu dò kiểm tra chất lượng ống sử dụng kỹ thuật siêu âm

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ
NGUYỄN HẢI ĐĂNG

NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO THIẾT BỊ TỰ HÀNH
MANG ĐẦU DÒ KIỂM TRA CHẤT LƯỢNG ỐNG
SỬ DỤNG KỸ THUẬT SIÊU ÂM

NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ – 60520103

S K C0 0 4 6 9 4

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 10/2015

Luan van


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ
NGUYỄN HẢI ĐĂNG

NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO THIẾT BỊ TỰ HÀNH
MANG ĐẦU DÒ KIỂM TRA CHẤT LƢỢNG ỐNG
SỬ DỤNG KỸ THUẬT SIÊU ÂM

NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ
Hƣớng dẫn khoa học:
PGS.TS Đặng Thiện Ngơn

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 10/2015

Luan van


LỜI CAM KẾT
Tên đề tài: “NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO THIẾT BỊ TỰ HÀNH
MANG ĐẦU DÒ KIỂM TRA CHẤT LƢỢNG ỐNG SỬ DỤNG KỸ
THUẬT SIÊU ÂM.”.
PGS. TS. ĐẶNG THIỆN NGƠN
NGUYỄN HẢI ĐĂNG
138520103003
0989370009


Lời cam kết: “Tơi xin cam kết đây là cơng trình do chính tơi nghiên cứu và
thực hiện. Tôi không sao chép từ bất kỳ một bài viết nào đã được cơng bố mà
khơng trích dẫn nguồn gốc. Nếu có bất kỳ một sự vi phạm nào, tơi xin chịu hồn
tồn trách nhiệm”.
-

GVHD:
Học viên:
MSHV:
Điện thoại:
Email:

Tp. Hồ Chí Minh, ngày 25 tháng 09 năm 2015
Ký tên

-i-

Luan van


LỜI CẢM ƠN
Trong thời gian thực hiện luận văn “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo thiết
bị tự hành mang đầu dò kiểm tra, đánh giá chất lượng ống sử dụng kỹ thuật
siêu âm.”, tôi đã nhận được rất nhiều sự giúp đỡ của quý thầy, cô các chuyên
gia, các công ty, bạn bè và gia đình. Tơi xin cảm ơn:
Xin cảm ơn chân thành đến thầy PGS. TS. Đặng Thiện Ngôn đã dành
nhiều thời gian quan tâm, truyền đạt những kiến thức khoa học quý báu, hướng
dẫn, định hướng, động viên tơi trong q trình thực hiện luận văn.
Xin cảm ơn chân thành đến thầy PGS. TS. Lê Chí Cương đã giành nhiều
thời gian truyền đạt cho tôi những kiến thức bổ ích, giúp đỡ tận tình, động viên
tơi trong quá trình thực hiện luận văn.
Xin cảm ơn quý thầy, cô Trường ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật TP. HCM đã
tận tình giảng dạy, truyền đạt những kiến thức nền tảng, chuyên môn cho tôi
trong thời gian tôi học tập và nghiện cứu tại trường.
Xin cảm ơn tập thể kỹ sư cơng ty TNHH Lucassen Precision Asia đã
nhiệt tình giúp đỡ tơi trong suốt q trình làm luận văn.
Xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè đã tạo điều kiện, giúp đỡ, động
viên giúp tơi hồn thành khóa học của mình.
Xin chân thành cảm ơn.

ii

Luan van


TÓM TẮT
Cùng với sự phát triển của kinh tế và xã hội thì nhu cầu về nguồn năng lượng
ngày càng tăng. Hiện nay nước ta đang đầu tư xây dựng hệ thống nhà máy lọc dầu
nhằm làm giảm áp lực nhập khẩu về năng lượng của như sự phụ thuộc vào nguồn
nhiên liệu nước ngoài. Nhu cầu vận chuyển, cung cấp các nguồn nhiên liệu như dầu
mỏ, khí đốt… đang được quan tâm rất nhiều.
Do đó, việc sử dụng rất nhiều đường ống và đặt biệt là ống thép là rất lớn để
giải quyết vấn đề như vận chuyển, dự trữ. Vấn đề đặt ra là an toàn đường ống và việc
kiểm soát chất lượng ống khi chế tạo và đưa vào vận hành. Xuất phát từ thực tiễn,
nhiều nghiên cứu và thiết bị đã được chế tạo, thử nghiệm và đưa vào sử dụng. Một
trong số đó là phương pháp kiểm tra không phá hủy được ứng dụng nhiều như: siêu
âm, quang học, thẩm thấu…
Trong nước, các thiết bị đang được sử dụng đa số nhập khẩu từ nước ngồi, các
cơng trình nghiên cứu về vấn đề kiểm tra vẫn chưa được đẩy mạnh. Đề tài “Nghiên
cứu, thiết kế, chế tạo thiết bị tự hành mang đầu dò kiểm tra đánh giá chất
lƣợng ống sử dụng kỹ thuật siêu âm.”, được thực hiện nhằm mục đích đưa ra một
số phương án thiết kế và thử nghiệm giúp kiểm tra chất lượng mối hàn đường ống
thép.
Đường ống được dùng rất nhiều trong hệ thống, đóng vai trị quan trọng trong
vận chuyển, truyền tải, lưu trữ nên yêu cầu chất lượng phải luôn đảm bảo. Khuyết tật
ảnh hưởng đến đường ống chủ yếu là khuyết tật mối hàn nối giữa các đường ống và
khuyết tật ăn mịn do mơi trường với tác nhân bên trong và bên ngoài làm bề dày ống
không đảm bảo. Việc kiểm tra, kiểm định chất lượng và khuyết tật của đường ống có
nhiều phương pháp. Một trong số đó là những phương pháp kiểm tra khơng phá hủy
NDT được ứng dụng nhiều như chụp ảnh phóng xạ, bột từ, dòng điện, rò rỉ, siêu âm,
thẩm thấu, quang học, truyền âm, siêu âm tổ hợp pha… Hiện tại có rất nhiều phương

pháp kiểm tra như kiểm tra mối hàn giáp mối, kiểm tra dọc ống bằng tay hoặc tự
động, kiểm tra ăn mòn, kiểm tra bồn chứa xăng dầu. Tuy nhiên tất cả các thiết bị
kiểm tra chủ yếu nhập từ nước ngồi nên chi phí rất cao. Phương pháp kiểm tra siêu
âm tổ hợp pha (UT-PA) là phương pháp mới nhất cho kết quả chính xác, nhanh, hình
ảnh màu 3 chiều vẫn chưa được ứng dụng nhiều ở nước ta.
Từ những vấn đề thực trạng trên, đề tài sẽ tập trung tìm hiểu về phương pháp
kiểm tra siêu âm tổ hợp pha (UT-PA) và thiết kế, chế tạo thiết bị kiểm tra mối hàn và
thiết bị kiểm tra ăn mòn đường ống sử dụng đầu siêu âm tổ hợp pha cho các đường
ống dẫn từ 90mm trở lên
iii

Luan van


ABSTRACT
With economic and social development, the demand for energy is increasing.
Currently, our country have been investing in building the refinery system to reduce
pressure very much in energy imports including foreign fuel sources such as oil, gas.
Therefore, the use of a lot of pipes and steel tubes are especially great to resolve
issues such as transportation, storage. The issue is safe in controling quality for pipes
and tubes when manufacturing and commissioning procedures. Practically, research
and equipment have been manufactured, tested and put into use. One of them is the
method of nondestructive testing is applied much as ultrasound, optical, permeable ...
In Vietnam, most equipment has being imported. Thus, research in issues have
not yet been checked strictly. The theme "research, design and manufacture of
automatic equipment bring probes for testing tube quality by ultrasound technology."is
done in purpose for some designed and tested plans to check quality of welded steel
pipes.
Pipelines are used in the system. It is very important in transport, transmission,
storage. Almost defects of pipes are affected by environmental factors inside and

outside resulting in guarantee of pipe thickness. There are multiple methods in
inspecting and accrediting for pipeline defects. Nondestructive testing NDT is used as
the most popularest one including radiographic, magnetic powder, currents, leakage,
ultrasound, osmosis, optical, acoustic, ultrasonic complex challenge ... Currently,
there is a lot of testing methods such as butt weld inspection, testing along the pipe by
hand or automatically, checking corrosion and inspecting fuel tanks. However, all
testing equipment mainly are imported. Therefore, it is expensive to acquired them.
The ultrasonic testing phase combination (UT-PA) method is the newest one for
accurate and fast results with 3-D color images. However, it has not yet been used
popularly in our country.

iv

Luan van


MỤC LỤC
LỜI CAM KẾT ................................................................................................................ i
LỜI CẢM ƠN ................................................................................................................. ii
TÓM TẮT ...................................................................................................................... iii
ABSTRACT ................................................................................................................... iv
DANH MỤC CÁC HÌNH ............................................................................................. xi
DANH MỤC BẢNG BIỂU .......................................................................................... xv
CHƢƠNG 1:GIỚI THIỆU .......................................................................................... 16

1.1 Tính cấp thiết của đề tài .................................................................................. 17
1.2 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài ......................................................... 17
1.2.1 Ý nghĩa khoa học .......................................................................................... 18
1.2.2 Ý nghĩa thực tiễn.......................................................................................... 18
1.3 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài ....................................................................... 18

1.4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu .................................................................. 18
1.4.1 Đối tượng nghiên cứu của đề tài .................................................................. 18
1.4.2 Phạm vi nghiên cứu ...................................................................................... 18
1.5 Phương pháp nghiên cứu ................................................................................. 19
1.5.1 Cơ sở phương pháp luận .............................................................................. 19
1.5.2 Các phương pháp nghiên cứu cụ thể ............................................................ 19
1.6 Kết cấu của luận văn ....................................................................................... 19
CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN ........................................................................................ 20

2.1 Phân loại ống thép theo công nghệ .................................................................. 20
2.1.1 Ống thép đúc ................................................................................................ 20
2.1.2 Ống thép hàn ................................................................................................ 21
2.2.1 Ống inox (ống thép khơng gỉ) ...................................................................... 21
2.2.2 Ống thép trịn đen ......................................................................................... 22
2.2.3 Ống thép mạ kẽm ......................................................................................... 22
2.3 Các loại mối hàn ống ...................................................................................... 23
v

Luan van


2.4 Khuyết tật mối hàn .......................................................................................... 24
2.4.1 Nứt ................................................................................................................ 25
2.4.2 Rỗ khí ........................................................................................................... 27
2.4.3 Lẫn xỉ............................................................................................................ 28
2.4.4 Khơng ngấu .................................................................................................. 29
2.4.5 Lẹm chân và chảy loang ............................................................................... 30
2.4.6 Khuyết tật về hình dạng ............................................................................... 30
2.5 Khuyết tật ăn mịn kim loại ............................................................................. 31
2.5.1 Cấu tạo của kim loại và ảnh hưởng của nó đến q trình ăn mịn ............... 31

2.5.2 Sự ăn mòn kim loại ...................................................................................... 31
2.6 Thiết bị kiểm tra khuyết tật hiện tại ................................................................ 35
2.6.1 Trong nước ................................................................................................... 35
2.6.2 Ngoài nước. .................................................................................................. 36
2.7 Các tồn tại và định hướng nghiên cứu: ........................................................... 38
CHƢƠNG 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT ............................................................................ 39

3.1 Kiểm tra phá hủy ............................................................................................. 39
3.1.1 Kiểm tra thử kéo kim loại đắp...................................................................... 39
3.1.2 Kiểm tra thử độ dai va đập ........................................................................... 39
3.1.3 Kiểm tra thử độ cứng. .................................................................................. 39
3.1.4 Kiểm tra thử phá gãy mối hàn ...................................................................... 39
3.2 Kiểm tra không phá hủy (NDT)Non-Destructive-Testing.............................. 39
3.2.1 Kiểm tra bằng thị giác và quang học............................................................ 41
3.2.2 Kiểm tra bằng chất lỏng thẩm thấu (Penetrant Testing - PT) ..................... 42
3.2.3 Phương pháp kiểm tra bằng chụp ảnh phóng xạ. ......................................... 43
3.2.4 Kiểm tra bằng bột từ..................................................................................... 44
3.2.5 Kiểm tra bằng truyền âm .............................................................................. 45
3.2.6 Phương pháp kiểm tra bằng dòng điện xoáy ................................................ 45
3.2.7 Kiểm tra bằng siêu âm.................................................................................. 46
vi

Luan van


3.2.8 Siêu âm Phased Array (PA) ......................................................................... 48
CHƢƠNG4: YÊU CẦU VÀ PHƢƠNG ÁN THIẾT KẾ .......................................... 58

4.1 Phân tích đối tượng thiết kế ............................................................................. 58
4.1.1 Thiết bị kiểm tra mòn ................................................................................... 58

4.1.2 Thiết bị kiểm tra mối hàn nối ống ................................................................ 59
4.2 Phương án chọn lựa thiết kế cho cơ cấu kẹp và dẫn động .............................. 60
4.2.1 Phương án thiết kế cho cơ cấu kẹp ............................................................... 60
4.2.2 Phương án chuyển động dọc ống ................................................................. 64
4.3 Phương án thiết kế cụm chi tiết chuyển động tròn quanh ống ........................ 68
4.3.1 Phương án 1.................................................................................................. 68
4.3.2 Phương án 2.................................................................................................. 70
4.3.3 So sánh và lựa chọn phương án chuyển động tròn quanh ống .................... 71
4.4 Phương án chọn lựa thiết kế cho cơ cấu đo mối hàn đường ống .................... 71
4.4.1 Phân tích kẹp, lực áp đầu dò vào ống .......................................................... 71
4.4.2 Phương án thiết kế cụm mang đầu dò siêu âm kiểm tra đường hàn ........... 72
4.5 Phương án thiết kế cụm mang đầu dò siêu âm kiểm tra mòn ......................... 73
4.6 Thiết kế cơ cấu điều chỉnh cụm đầu dò ........................................................... 74
4.7 Thiết kế cơ cấu cụm bánh xe từ....................................................................... 75
4.8 Thiết kế hộp động cơ ....................................................................................... 76
4.9 Lựa chọn phương án thiết kế khung sườn ...................................................... 76
4.9.1 Phương án 1: Sử dụng bộ kẹp kết hợp bánh xe từ ....................................... 76
4.9.2 Phương án 2: Sử dụng 2 bộ kẹp ở 2 đầu ..................................................... 77
4.10 Phương án chọn lựa thiết kế đo mối hàn vòng ống ....................................... 78
4.10.1 Xác định sai lệch của đầu dò so với mối hàn ............................................. 78
4.10.2 Phân tích lựa chọn thiết bị phản hồi vị trí:................................................. 80
4.11 Thiết kế thiết bị đo mối hàn vòng ống .......................................................... 82
4.12 Phương án tháo lắp vòng định vị................................................................... 82
4.12.1 Cấu tạo chốt tháo lắp nhanh (locking pin) ................................................ 82
vii

Luan van


4.12.2 Phương án 1: Dùng bu lông để tháo lắp .................................................... 84

4.12.3 Phươngán 2: Dùng 04 chốt tháo lắp nhanh ................................................ 84
4.12.4 Phương án 3: Dùng chốt định vị kết hợp với 01 chốt tháo lắp nhanh ...... 85
4.12.5 So sánh các phương án và lựa chọn ........................................................... 86
CHƢƠNG 5: CHẾ TẠO THIẾT BỊ ........................................................................... 87

5.1 Chế tạo bộ kẹp ................................................................................................. 87
5.2 Chế tạo cụm chi tiết chuyển động tròn quanh ống .......................................... 88
5.3 Chế tạo cơ cấu chuyển động dọc ống .............................................................. 89
5.4 Chế tạo cơ cấu mang đầu dò ............................................................................ 89
5.5 Chế tạo cơ cấu cụm bánh xe từ ........................................................................ 90
5.6 Chế tạo cơ cấu điều chỉnh cụm đầu dò ............................................................ 91
5.7 Chế tạo hộp động cơ ........................................................................................ 91
5.8 Thiết bị đo mối hàn vòng ống.......................................................................... 92
5.8.2 Quy trình kiểm tra, đánh giá thực nghiệm ................................................... 93
5.9 Thiết bị đo sử dụng cụm bánh xe từ ................................................................ 94
CHƢƠNG 6: KIỂM TRA VÀ ĐÁNH GIÁ THIẾT BỊ ............................................. 95

6.1 Chuẩn bị thiết bị đo ......................................................................................... 95
6.1.1 Bộ quét và thiết bị ....................................................................................... 95
6.1.2 Đầu dò và nêm.............................................................................................. 95
6.1.3 Chất tiếp âm ................................................................................................. 95
6.1.4 Chuẩn........................................................................................................... 95
6.2 Chuẩn bị bề mặt đo .......................................................................................... 96
6.3 Kiểm tra và vận hành thiết bị .......................................................................... 96
6.3.1 Vùng kiểm tra ............................................................................................... 96
6.3.2 Kim loại cơ bản ............................................................................................ 96
6.3.3 Hiệu chỉnh (Transfer correction).................................................................. 96
6.3.4 Tốc độ quét ................................................................................................... 97
viii

Luan van


6.3.5 Kiểm tra với đầu dò PA................................................................................ 97
6.3.6 Kiểm tra thiết bị............................................................................................ 97
6.3.7 Nứt ngang ..................................................................................................... 97
6.3.8 Tiêu chuẩn chấp nhận................................................................................... 98
6.3.9 Xuất hình ảnh báo cáo .................................................................................. 98
6.4 Thử nghiệm ...................................................................................................... 99
6.4.1 Thực nghiệm xác định lực của lò xo ............................................................ 99
6.4.2 Thực nghiệm xác định sai số vòng của đầu dò........................................... 101
6.4.3 Thực nghiệm xác định sai số dọc trục ........................................................ 102
6.5 Thực nghiệm đo với Omni Scan và đầu dò ................................................... 102
6.5.1 Thử nghiệm với mối hàn vòng ống ............................................................ 103
6.5.2 Thử nghiệm ăn mòn .................................................................................... 106
CHƢƠNG 7 KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ ................................................................. 109

7.1 Kết luận .......................................................................................................... 109
7.2 Kiến nghị........................................................................................................ 109
TÀI LIỆU THAM KHẢO.......................................................................................... 110
PHỤ LỤC .................................................................................................................... 112

8.1 Kết cấu tổng thể của cơ cấu ........................................................................... 112
8.2 Tính tốn cơ khí ............................................................................................. 112
8.2.1 Tính tốn bộ truyền bánh răng ................................................................... 112
8.2.2 Tính tốn bộ truyền đai .............................................................................. 114

ix

Luan van

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
DAC

Digital to Analogue Converter

MPI

Magnetic Particle Inspection

NDT

Non - Destructive Testing

NDE

Non - Destructive Evaluation

NDI

Non - Destructive Inspection

LPI

Liquid Penetran Inspection

PA

Phased Array

UI

Untrasonic Inspection

VT

Visual Test

PT

Penetrant Test

MT

Magnetic particle test

ET

Eddy Current Test

RT

Radiographic Test

UT

Ultrasonic Test

AET

Acoustic Emission Testing

LT

Leak Testing

API

Amrican Petreleun Instiute

GB

Great Britain

ASME American Society of Mechanical Engineers
ASTM American Society for Testing and Materials
UT-PA Ultrasonic Test Phase Array

x

Luan van


DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 2.2:Ống thép khơng gỉ [2] ............................................................................... 21
Hình 2.3:Ống thép trịn đen [3] ................................................................................ 22
Hình 2.4:Ống thép mạ kẽm [3] ................................................................................ 23
Hình 2.5:Mối hàn dọc ống [4] .................................................................................. 23
Hình 2.6:Mối hàn ngang ống [5].............................................................................. 24

Hình 2.7:Mối hàn xoắn ống [6]................................................................................ 24
Hình 2.8:Các khuyết tật của mối hàn [7] ................................................................ 25
Hình 2.9:Các kiểu nứt trong mối hàn [8] [9] ........................................................... 26
Hình 2.10:Ảnh chụp nứt mối hàn [10] ..................................................................... 27
Hình 2.11:Khuyết tật rỗ khí ..................................................................................... 27
Hình 2.12:Các vị trí tồn tại rỗ khí [11] .................................................................... 28
Hình 2.13:Khuyết tật lẫn xỉ [11] .............................................................................. 28
Hình 2.14:Khuyết tật xỉ hàn ..................................................................................... 29
Hình 2.16:Hình chụp khuyết tật khơng ngấu ........................................................... 30
Hình 2.17:Khuyết tật lẹm chân(cháy chân), chảy loang (tràn) ................................ 30
Hình 2.18:Các sai lệch hình dạng của mối hàn........................................................ 31
Hình 2.19:Dạng mịn các kim loại theo thời gian [20] ............................................ 32
Hình 2.20:Dạng ăn mịn đều [13] ............................................................................ 33
Hình 2.21:Dạng ăn mịn khơng đều [13] ................................................................. 33
Hình 2.23:Dạng ăn mịn giữa các tinh thể [13]........................................................ 34
Hình 3.1:Các phương pháp kiểm tra khơng phá hủy [17] ....................................... 40
Hình 3.2:Các phương pháp kiểm tra chủ yếu .......................................................... 40
Hình 3.3:Sử dụng borescopes kiểm tra [17] ............................................................ 41
Hình 3.4:Kiểm tra bằng chất lỏng thẩm thấu ........................................................... 42
Hình 3.5:Chụp phim đường hàn .............................................................................. 43
Hình 3.6:Sử dụng hạt huỳnh quang ướt để kiểm tra vết nứt gần lỗ tra dầu ............. 44
Hình 3.7:Sử dụng hạt huỳnh quang ướt để kiểm tra các vết nứt của trục ............... 44
Hình 3.8:Thiết bị kiểm tra bột từ ............................................................................. 45
Hình 3.9:Kiểm tra bằng dịng diện xốy .................................................................. 46
Hình 3.10:Ngun lý siêu âm kiểm tra khuyết tật vật liệu [20] .............................. 47
xi

Luan van

Hình 3.11:Các loại máy siêu âm khuyết tật TOKIMEC [20] ................................. 47
Hình 3.12:Thiết bị siêu âm Phased Array ................................................................ 49
Hình 3.13:Thành phần cơ bản của hệ thống Phased Array [21] .............................. 49
Hình 3.14:Đầu dị Phased Array [22] ...................................................................... 50
Hình 3.15:Mặt cắt đầu dị Phased Array [22] .......................................................... 50
Hình 3.16:Các dạng đầu dò Phased Array của hãng olympus NDT [21] ................ 51
Hình 3.17:Các loại nêm đầu dị Phased Array [22] ................................................. 51
Hình 3.18:Sự tạo thành chùm tia và thời gian trễ cho sự phát và nhận chùm tia ... 52
Hình 3.19:Điều khiển các chùm tia siêu âm [22] .................................................... 53
Hình 3.20:Khẩu độ hiệu dụng [22] .......................................................................... 53
Hình 3.21:Qt tuyến tính với chùm tia thẳng và hình ảnh A scan [22] ................. 54
Hình 3.22:Qt tuyến tính với chùm góc và hình ảnh A scan [22] ......................... 54
Hình 3.23:Hình ảnh sóng thẳng A-scan [22] ........................................................... 55
Hình 3.24:Hình ảnh A-scan của chùm tia góc [22] ................................................. 55
Hình 3.25:Hiển thị B-scan [22] ................................................................................ 56
Hình 3.26:Mặt Cắt B-scan [22]................................................................................ 56
Hình 3.27:Hình ảnh C-scan thơng thường hiển thị vị trí lỗ [22] ............................. 56
Hình 3.28:Hình ảnh C-scan tổ hợp pha hiển thị vị trí lỗ [22] .................................. 57
Hình 3.29:Hình ảnh C-scan kiểm tra đường hàn [22] ............................................. 57
Hình 3.30:Hình ảnh S-scan ở góc qt -300 đến 300 [22] ...................................... 57
Hình 4.1:Các chuyển động cần có của thiết bị ........................................................ 58
Hình 4.2:Thiết bị dùng mâm cặp 3 chấu [23] .......................................................... 60
Hình 4.3:Bộ kẹp cố định .......................................................................................... 61
Hình 4.4:Bộ kẹp cố định trên ống ............................................................................ 62
Hình 4.6:Cơ cấu tay quay cho bộ kẹp ...................................................................... 64
Hình4.7:Xi lanh khí nén dẫn hướng......................................................................... 64
Hình 4.8:Bộ truyền đai và thanh trượt bi ................................................................. 65
Hình 4.9:Bộ trục vít và thanh trượt bi ...................................................................... 65
Hình4.10:Thiết kế cơ cấu sử dụng 2 thanh trượt ..................................................... 67
Hình 4.11:Thiết kế cơ cấu sử dụng 3 thanh trượt .................................................... 67

Hình 4.12:Cụm chi tiết chuyển động trịn quanh ống theo phương án 1 ................. 68
xii

Luan van


Hình 4.13:Chi tiết cụm bánh xe phương án 1 .......................................................... 69
Hình 4.14:Cụm chi tiết chuyển động trịn quanh ống theo phương án 2 ................. 70
Hình 4.15:Chi tiết cụm bánh xe phương án 2 .......................................................... 71
Hình 4.16:Đặt đầu dị so với mối hàn [24] .............................................................. 71
Hình 4.17:Khoảng cách lớn nhất của nêm so với mặt cong 0,5mm ........................ 71
Hình 4.18:Hướng đặt đầu dị siêu âm tổ hợp pha [24] ............................................ 72
Hình 4.19:Cụm mang đầu dị phương án 1 .............................................................. 72
Hình 4.20:Cụm mang đầu dị phương án 2 .............................................................. 72
Hình 4.21:Bộ kẹp dùng thanh trượt với lị xo .......................................................... 73
Hình 4.22:Cụm chi tiết xoay .................................................................................... 74
Hình 4. 23:Cụm chi tịnh tiến.................................................................................... 74
Hình 4.24:Cụm chi tiết trượt .................................................................................... 75
Hình 4.25:Cơ cấu cụm bánh xe từ ........................................................................... 75
Hình 4.26:Hộp động cơ ............................................................................................ 76
Hình 4.27:Phương án thiết kế bộ kẹp kết hợp với bánh xe từ ................................. 76
Hình 4.28:Cơ cấu mang đầu dị sử dụng 2 bộ kẹp ở hai đầu ................................... 77
Hình 4.29:Cảm biến nhận diện mép ngồi mối hàn ................................................ 78
Hình 4.30:Laser đường thẳng .................................................................................. 79
Hình 4.31:Camera quan sát ...................................................................................... 79
Hình 4.32:Encoder gắn trên động cơ ....................................................................... 80
Hình 4.33:Hình dáng thước quang ........................................................................... 81
Hình 4.34:Thiết kế thiết bị đo mối hàn vịng ống .................................................... 82
Hình 4.35:Chốt tháo lắp nhanh [25] ........................................................................ 83
Hình 4.36:Nguyên lí hoạt động của chốt tháo lắp [25]............................................ 83

Hình 4.37:Phương án dùng bu lơng để tháo lắp ...................................................... 84
Hình 4.38:Phương án dùng chốt tháo lắp ................................................................ 85
Hình 4.39:Phương án dùng chốt định vị kết hợp với chốt tháo lắp ......................... 85
Hình 5.2:Thanh nối .................................................................................................. 88
Hình 5.3:Tấm đỡ ...................................................................................................... 88
Hình 5.4:Cơ cấu chuyển động dọc ống .................................................................... 89
Hình 5.5:Cơ cấu giữ đầu dò ..................................................................................... 89
xiii

Luan van


Hình 5.6:Cơ cấu cụm bánh xe từ ............................................................................. 90
Hình 5.7:Cơ cấu điều chỉnh cụm đầu dị.................................................................. 91
Hình 5.8:Hộp động cơ .............................................................................................. 92
Hình 5.9:Thiết bị kiểm tra OMNISCAN của hãng OLYMPUS .............................. 92
Hình 5.10:Lắp đầu dị siêu âm vào cụm đầu dị....................................................... 93
Hình 6.1:Sơ đồ thiết bị đo ........................................................................................ 95
Hình 6.2:Bộ phận kẹp đầu dò sử dụng lò xo ép và lực kế kiểm tra ......................... 99
Hình 6.3:Bộ phận kẹp đầu dị, thước kẹp, máy tiện, đồng hồ so ........................... 101
Hình 6.4:Các vị trí đặt đầu dị bắt đầu thử nghiệm vịng ....................................... 101
Hình 6.5:Bộ phận tiến hành thử nghiệm ................................................................ 102
Hình 6.6:Các vị trí đặt đầu dị bắt đầu thử nghiệm dọc ......................................... 102
Hình 6.7:Máy phân tích, hiển thị dữ liệu và đầu dò siêu âm tổ hợp pha ............... 103
Hình 6.8:Mẫu hiệu chuẩn đầu dị và mẫu kiểm tra mối hàn đường ống ............... 103
Hình 6.9:Đầu dị và nêm nghiêng góc 55 độ ......................................................... 103
Hình 6.10:Kết quả thu được lần đo thứ 1 .............................................................. 104
Hình 6.11:Kết quả thu được lần đo thứ 2 .............................................................. 104
Hình 6.12:Kết quả thu được lần đo thứ 3 .............................................................. 105
Hình 6.13:Kết quả thu được lần đo thứ 4 .............................................................. 105

Hình 6.14:Đầu dị và nêm nghiêng góc 0 độ ......................................................... 106
Hình 6.15:Hiệu chỉnh calib đầu dị với mẫu chuẩn và encoder ............................. 106
Hình 6.16:Lựa chọn hướng di chuyển kiểm tra ..................................................... 107
Hình 6.17:Kết quả thu được trên Omni Scan Mx2 ................................................ 107
Hình 6.18:Kết quả thu được sau khi đo ................................................................. 107
Hình 6.19:Qúa trình đo và thử nghiệm .................................................................. 108

xiv

Luan van


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 4.1:So sánh các phương án chuyển động tròn ................................................ 63
Bảng 4.2:So sánh các phương án chuyển động dọc ống .......................................... 66
Bảng 4.3:So sánh và lựa chọn phương án thanh trượt bi kết hợp truyền động đai .. 68
Bảng 4.4:So sánh và lựa chọn phương án chuyển động tròn quanh ống ................. 71
Bảng 4.5:So sánh và lựa chọn phương án cụm mang đầu dò. ................................. 73
Bảng 4.6:So sánh và lựa chọn phương án kết cấu khung sườn................................ 78
Bảng 4.7:So sánh lựa chọn cảm biến xác định sai lệch so với mối hàn .................. 80
Bảng 4.8:So sánh phương án lựa chọn thiết bị đo ................................................... 81
Bảng 4.9:So sánh các phương án tháo lắp nhanh..................................................... 86
Bảng 5.1:Danh mục các chi tiết trong bộ kẹp .......................................................... 87
Bảng 5.2:Danh mục các chi tiết trong cụm chuyển động tròn quanh ống ............... 88
Bảng 5.3:Danh mục các chi tiết trong cơ cấu chuyển dộng dọc ống ....................... 89
Bảng 5.4:Danh mục các chi tiết trong cơ cấu mang đầu dò..................................... 89
Bảng 5.5:Danh mục các chi tiết trong cơ cấu cụm bánh xe từ................................. 90
Bảng 5.6:Danh mục các chi tiết trong cơ cấu điều chỉnh cụm đầu dò ..................... 91
Bảng 6.1:Kết quả thực nghiệm xác định lực lị xo ................................................. 100
Bảng 8.1:Các thơng số bộ truyền đai răng gờ hình thang [26]. ............................. 115

Bảng 8.2:Thơng số kỹ thuật của máy chính Omniscan.......................................... 117
Bảng 8.3:Thơng số kỹ thuật Module Phased Array ............................................... 117
Bảng 8.4:Thông số kỹ thuật ở chế độ phasor CV .................................................. 118
Bảng 8.5:Thông số kỹ thuật ở chế độ phasor DM ................................................. 119
Bảng 8.6:Thông số nêm đầu dò.............................................................................. 120

xv

Luan van


CHƢƠNG 1:GIỚI THIỆU
Khoa học siêu âm có lịch sử phát triển từ thế kỷ 19 với các tên tuổi lớn như:
Lamb, Rayleigh, Curie, Lippman, Lebedev, Sokolov…. và cho đến nay vẫn liên tục
phát triển. Ngành khoa học siêu âm này đã trở thành các kỹ thuật kiểm tra siêu âm hiện
đại với nhiều ứng dụng trong cuộc sống đã xuất phát từ đại dương như trong các nỗ
lực tìm kiếm phát hiện tàu ngầm trong chiến tranh thế giới lần thứ nhất, thảm hoạ tàu
Titanic,…
Sau thế chiến thứ hai, trong khi nghiên cứu các cơng trình bị phá hủy, người ta
nhận thấy rằng nguyên nhân gây ra phá hủy là do sự xuất hiện của các vết nứt trong
kết cấu và chúng có ảnh hưởng đáng kể. Từ đó đã hình thành ngành cơ học phá hủy
(Fracture Mechanics) với việc khảo sát lý thuyết và thực nghiệm về các vết nứt. Ngành
cơ học này đã phát triển rất nhanh, với những cơng trình nghiên cứu của Irwin, David
Broeke Paris,… về trường ứng suất ở lân cận đáy vết nứt; sự mở rộng, sự lan truyền
của vết nứt với các dạng khác nhau.
Ngày nay với sự phát triển không ngừng về kinh tế, cơng nghệ thì nhu cầu năng
lượng ngày càng cao. Nguồn năng lượng chính hiện tại chủ yếu khai thác từ thiên
nhiên các mỏ ngồi biển vì vậy đường ống đóng vai trị quan trọng trong việc vận
chuyển để đảm bảo nguồn năng lượng. An tồn trong q trình khai thác, vận chuyển
và lưu trữ đặt ra rất nhiều yêu cầu như chất lượng của các đường ống phải đảm bảo an

toàn nên chúng ta phải thường xuyên kiểm tra để từ đó phát hiện những khuyết tật
phịng ngừa.
Đường ống ngoài biển sẽ rất dễ bị xâm thực bởi tác nhân bên ngồi và mơi chất
bên trong làm cho nó dễ bị ăn mịn dẫn đến đường ống bị gỉ. Môi trường bên trong
ống phụ thuộc trực tiếp vào thành phần mơi chất truyền dẫn trong ống có tính xâm
thực cao hay thấp. Vận tốc, nhiệt độ môi chất truyền dẫn cũng có ảnh hưởng trực tiếp
đến tốc độ ăn mòn. Các hợp chất lắng đọng tạo nên các hiện tượng gỉ sét trong ống tạo
điều kiện cho sự phát triển của q trình ăn mịn. Ăn mịn là một trong những nguyên
nhân chính gây ra hư hỏng đường ống.
Vấn đề được đặt ra là cần xác định chính xác vị trí của các vết nứt và phân tích
ứng xử động của chi tiết để từ đó có khả năng dự báo trình trạng làm việc hiện tại của
chi tiết, kết cấu. Trên cơ sở đó sẽ đề xuất các giải pháp ngăn ngừa kịp thời các tai nạn,
thiệt hại có thể xảy ra.
Kiểm tra khuyết tật và ăn mịn thường khó có thể phát hiện được nếu khơng cắt
hoặc tháo rời. Khuyết tật và ăn mòn làm ảnh hưởng đến cấu trúc, chiều dày nguyên
bản của kim loại nếu không được phát hiện trong thời gian dài rất nguy hiểm. Hư hỏng
16

Luan van


đường ống sẽ dẫn tới tổn thất về kinh tế và ơ nhiễm mơi trường. Vì vậy, q trình kiểm
tra khuyết tật và ăn mòn ống dẫn rất được quan tâm.
Kiểm tra siêu âm là phương pháp kiểm tra không phá hủy được sử dụng rộng rãi,
công việc kiểm tra khuyết tật và ăn mòn dùng đầu siêu âm tổ hợp pha (PA) đang được
ứng dụng rộng rãi các nước trên thế giới nhưng ở nước ta thì vẫn cịn ít đặc biệt là ứng
dụng thiết bị để kiểm tra tự động thay thế cho con người.
1.1 Tính cấp thiết của đề tài
Đường ống dẫn có vai trị rất quan trọng trong các cơng trình xây dựng, thủy
điện, dầu khí, giao thơng, hố chất, thực phẩm… Ở nước ta hiện tại ngành cơng nghiệp

dầu khí đang được đầu tư và phát triển mạnh mẽ để đáp ứng nhu cầu năng lượng ngày
càng cao của đất nước. Cùng với sự phát triển đó thì nhu cầukỹ thuật kiểm tra, kiểm
định, đảm bảo chất lượng đường ống trong quá trình lắp đặt, vận hành, vận chuyển,
bảo dưỡng cũng được quan tâm đầu tư. Một trong các kỹ thuật đó là kỹ thuật kiểm tra
siêu âm tổ hợp pha (UT-PA) rất được quan tâm vì cho kết quả nhanh, chính xác thay
thế phương pháp chụp ảnh phóng xạ có nhiều nguy hiểm với sức khoẻ con người. Tuy
nhiên, việc ứng dụng các thiết bị kiểm tra siêu âm tổ hợp pha để đo kiểm đánh giá chất
lượng ống ở Việt Nam còn nhiều hạn chế do:
- Phương pháp siêu âm tổ hợp pha chưa được ứng dụng nhiều ở nước ta.Các
thiết bị siêu âm tổ hợp pha hiện tại được mua hoàn toàn từ nước ngồi.
- Chưa có nhiều nghiên cứu trong nước về ứng dụng thiết bị siêu âm tổ hợp pha
để kiểm tra khuyết tật và ăn mịn.
- Chưa có các thiết bị đồ gá chuyên dùng hỗ trợ công việc đo kiểm.
- Chi phí đầu tư thiết bị kiểm tra tương đối cao.
Để góp phần vào việc ứng dụng các thiết bị kiểm tra siêu âm tổ hợp pha cho việc
kiểm tra đánh giá chất lượng ống, đề tài: “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo thiết bị tự
hành mang đầu dò kiểm tra chất lượng ống sử dụng kỹ thuật siêu âm’’ đã được
triển khai nghiên cứu. Đề tài được thực hiện nhằm đáp ứng được phần nào nhu cầu
thực tiễn và giúp ứng dụng, làm chủ công nghệ kiểm tra, đánh giá chất lượng ống ở
Việt Nam ngày một rộng rãi hơn.
1.2 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
Hiện nay ở nước ta, các dự án xây dựng nhà máy điện, nhà máy lọc dầu, nhà máy
đóng tàu... được đầu tư với số lượng ngày càng tăng. Một trong các biện pháp để đảm
bảo được chất lượng và tiến độ cơng trình, các phương pháp kiểm tra không phá hủy
(NDT) đã và đang được áp dụng rộng rãi để đánh giá chất lượng các hệ thống đường
ống, các kết cấu hàn,… Phương pháp siêu âm truyền thống (UT) đã được sử dụng rộng
rãi để kiểm tra khuyết tật trong nhiều thập kỷ qua nhằm đáp ứng nhu cầu kiểm tra đánh
17

Luan van

giá. Gần đây, phương pháp siêu âm tổ hợp pha (PA) cho kết quả nhanh và chính xác
hơn UT đã được kiểm chứng và ứng dụng khá rộng rãi. Ở nước ta, việc ứng dụng siêu
âm tổ hợp pha (PA) chưa nhiều nên việc tiến hành nghiên cứu đề tài để tìm hiểu khả
năng, phạm vi áp dụng kiểm tra và tiến hành chế tạo thiết bị tự hành mang đầu dò siêu
âm tổ hợp pha (PA) để kiểm tra khuyết tật nhanh chóng có các ý nghĩa sau:
1.2.1 Ý nghĩa khoa học
- Đề xuất được nguyên lý, kết cấu thiết bị kiểm tra đánh giá chất lượng ống.
- Xác định được qui trình đo kiểm và đánh giá chất lượng ống.
1.2.2 Ý nghĩa thực tiễn
- Làm chủ được công nghệ siêu âm khuyết tật hàn và kiểm tra ăn mòn ống.
- Giảm giá thành sản phẩm khi mua sản phẩm cùng tính năng từ nước ngồi.
- Đưa việc kiểm tra thành tự động.
- Đào tạo nguồn nhân lực trong lĩnh vực siêu âm tại Việt Nam.
1.3 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài
- Chế tạo thiết bị mang đầu dò siêu âm tổ hợp pha để kiểm tra đánh giá chất
lượng ống.
- Thiết lập qui trình sử dụng và vận hành của thiết bị.
1.4 Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
1.4.1 Đối tƣợng nghiên cứu của đề tài
- Các loại ống thép dùng trong cơng nghiệp có kích thước.
- Các dạng khuyết tật hàn và khuyết tật mòn.
- Siêu âm tổ hợp pha.
- Thiết bị kiểm tra khuyết tật và ăn mịn đã có.
- Cách thức phân tích, đánh giá kết quả kiểm tra.
1.4.2 Phạm vi nghiên cứu
Phạm vi nghiên cứu của đề tài là:
- Ống thép có đường kính từ 25 mm tới 250 mm (1 inch – 12 inches).
- Các loại khuyết tật hàn, khuyết tật ăn mòn đường ống như:

 Khuyết tật hàn ở mối hàn giáp mối ống: nứt, rỗ khí, lẫn xỉ, khơng ngấu
 Khuyết tật ăn mòn ống dẫn: ăn mòn đều, ăn mịn khơng đều
- Các loại đầu dị siêu âm, thiết bị đo siêu âm được nhập ngoại, không nghiên
cứu, chế tạo.

18

Luan van


- Thiết bị tự hành được thiết kế, chế tạo và ứng dụng để đo mối hàn giáp mối
thẳng và độ mòn của ống.
1.5 Phƣơng pháp nghiên cứu
1.5.1 Cơ sở phƣơng pháp luận
- Nghiên cứu đi từ phân tích lý thuyết, nguyên lý từ đó đưa ra yêu cầu thiết kế.
- Dựa vào yêu cầu thiết kế đề xuất các phương án thiết kế thiết bị tự hành, từ đó
lựa chọn phương án khả thi nhất.
- Từ phương án thiết kế được chọn tiến hành chế tạo thiết bị, thử nghiệm đánh
giá thiết bị.
1.5.2 Các phƣơng pháp nghiên cứu cụ thể
a) Phƣơng pháp lý thuyết
Tổng hợp các tài liệu sách, bài báo, các tiêu chuẩn để so sánh, tìm hiểu nguyên lý
của đầu dò, loại kiểm tra ăn mòn, phân tích các nguyên lý, các chuyển động, phạm vi
ứng dụng từ đó đưa ra nhiều phương án lựa chọn và u cầu tính tốn, thiết kế.
b) Phƣơng pháp thực nghiệm
- Dùng phương pháp thử và sai để có các số liệu hoàn chỉnh trong phần thiết kế
và kết cấu.
- Phân tích, đánh giá kết cấu thiết kế bằng các phần mềm để xác định kết cấu
khả thi nhất.
- Dựa vào thiết kế đề xuất chế tạo nguyên mẫu thiết bị, sau đó đưa vào thử

nghiệm để hồn chỉnh thiết kế, xác định qui trình vận hành và đánh giá chất
lượng ống.
1.6 Kết cấu của luận văn
Kết cấu luận văn tốt nghiệp gồm 6 chương:
- Chương 1: Trình bày giới thiệu.
- Chương 2: Trình bày tổng quan về các vấn đề liên quan đến đề tài nghiên cứu.
- Chương 3: Trình bày cơ sở lý thuyết.
- Chương 4: Trình bày yêu cầu và phương án thiết kế
- Chương 5: Trình bày quá trình chế tạo và thử nghiệm thiết bị
- Kết quả và kiến nghị
- Phụ lục

19

Luan van


CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN
Ống thép là một thành phần quan trọng trong phổ sản phẩm ngành thép. Căn
cứ vào công nghệ sản xuất và hình dáng phơi sử dụng chế tạo, người ta lại chia ống
thép ra làm 2 loại là ống thép đúc (phơi trịn) và ống thép hàn (phôi tấm, lá) [1].
2.1 Phân loại ống thép theo công nghệ
2.1.1 Ống thép đúc
Căn cứ vào công nghệ chế tạo ta có ống thép đúc cán nóng và ống thép đúc cán
nguội. Ống thép đúc cán nguội lại gồm ống trịn và ống hộp với các thành phần và tính
năng như sau:
-

GB/T8162-1999 (ống đúc kết cấu): chủ yếu dùng trong kết cấu thông
thường và kết cấu máy. Nguyên liệu chủ yếu (mác thép) là: thép cacbon 20,

thép 45, thép hợp kim Q345, 40Cr, 20 CrMo, 30-35 CrMo, 42CrMo,…

-

GB/3087-1999 (ống đúc dùng trong lò áp lực thấp và vừa): chủ yếu dùng
trong cơng nghiệp lị luyện và ống dẫn dung dịch áp lực thấp và vừa trong
lị thơng thường. Tiêu biểu là loại thép số 10, 20.

-

GB/5310-1995 (ống dùng trong lò cao áp): chủ yếu dùng làm ống dẫn dung
dịch, ống nước trong trạm thuỷ điện và lò chịu nhiệt trạm điện hạt nhân.
Mác thép tiêu biểu là 20G, 12Cr1MoVG, 15CrMoG,…

-

GB/5312-1999 (dùng trong cơng nghiệp đóng tàu): chủ yếu là ống chịu áp
cấp I,II dùng trong máy qua nhiệt. Tiêu biểu là thép 360,410,460

-

GB/1479-2000 (ống dẫn thiết bị hoá chất áp lực cao): chủ yếu dùng dẫn
dung dịch áp lực cao trong thiết bị hoá chất. Tiêu biểu là thép 20, 16Mn,
12CrMo, 12Cr2Mo,…

-

GB9948-1988 (ống đúc dùng trong dầu khí): dùng làm ống dẫn dung dịch
trong lị luyện dầu khí. Mác thép sử dụng: 20, 12CrMo, 1Cr19Ni11Nb.

-

API SPEC5CT-1999 (ống dẫn dầu): loại ống thông dụng do hiệp hội dầu
mỏ Mỹ (Amrican Petreleun Instiute - API) cơng bố trên tồn thế giới. Trong
đó ống lồng là loại ống dùng để lồng vào trong giếng khoan dầu, ống dùng
làm thành giếng. Thép chủ yếu dùng là J55, N80, P110.

-

API SPEC 5L-2000: loại ống được sử dụng trên toàn thế giới do hiệp hội
dầu mỏ Mỹ công bố. Loại thép chủ yếu sử dụng là: B, X42, X65, X70

20

Luan van


2.1.2 Ống thép hàn
Phôi nguyên liệu chủ yếu sử dụng là thép tấm và thép lá. Căn cứ vào công nghệ
hàn mà chia ra thành ống hàn lò, ống hàn điện và hàn tự động. Căn cứ vào hình thức
hàn chia làm 2 loại ống hàn là ống hàn thẳng và ống hàn xoắn, căn cứ vào hình dáng
đầu hàn chia ra làm hàn trịn và hàn dị hình (vng, vát…). Căn cứ vào nguyên liệu
và mục đích sử dụng chia ra các loại:
-

GB/T3092-1993, GB/T3091-1993 (ống hàn mạ kẽm áp lực thấp): chủ yếu
dùng dẫn nước, khí, khơng khí, khí chưng, các loại dung dịch áp lực thấp và
các mục đích khác. Loại thép dùng là Q235A.

-

GB/T14291-1992 (ống hàn dẫn dung dịch khoáng sản): chủ yếu dùng ống
hàn thẳng dẫn nước thải trên núi. Nguyên liệu chủ yếu là Q235A, thép B.

-

GB/T142980-1994 (ống hàn điện đường kính lớn dẫn dung dịch áp lực
thấp). Chủ yếu dùng dẫn nước, khí, khơng khí và các mục đích khác.
Nguyên liệu chủ yếu là Q235A.

-

GB/T12770-1991 (ống hàn không gỉ dùng trong kết cấu cơ khí): chủ yếu
dùng trong các kết cấu cơ khí, xe hơi, xe đạp, đồ gia dụng, khách sạn.
Nguyên liệu chủ yếu là thép 0Cr13, 1Cr17, 00Cr19Ni11, 1Cr18Ni9,….

-

GB/T12771-1991 (ống hàn không gỉ dùng dẫn dung dịch): Mác thép chủ
yếu là 0Cr13, 0Cr19Ni9, 00CrNi11, 00Cr17, ….

2.2 Phân loại ống thép theo vật liệu
2.2.1 Ống inox (ống thép không gỉ)
Thép không gỉ hay còn gọi là inox là một dạng hợp kim sắt chứa tối thiểu 10,5%
crơm, nó ít bị biến màu hay bị ăn mịn như thép thơng thường khác.
Thành phần hóa học chính của thép khơng gỉ bao gồm crơm, niken, mô-lip-đen,
nitơ, cacbon. Thép không gỉ được phân làm 4 loại chính: Austenitic, Ferritic,
Austenitic-Ferritic (Duplex), Martensitic.

Hình 2.2: Ống thép khơng gỉ [2]

21

Luan van


Kích thước của ống thép khơng gỉ được giới hạn đường kính từ 13.72 mm tới
508 mm theo bảng tiêu chuẩn ống thép không gỉ ATSM A312 / 778 JIS G3459 [14]
2.2.2 Ống thép tròn đen
-

Vật liệu:ST44/ST52, E355/16MN, P265GH, P245/265TR1, P245/265TR1,
Q2355

-

Tiêu chuẩn: ASME, API 5L, ASTM A106GR.B, ASTM A53GR.B

-

Độ dày: 2.8mm  9.5mm

-

Đường kính phủ ngồi: 21.3 mm  355.6mm.

-

Chiều dài: 5m  14m.

-

Áp suất làm việc: 16kg/cm2

-

Công dụng: được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp xăng, dầu,
khí hóa lỏng, gas, cơng nghệ hạt nhân,...

Hình 2.3: Ống thép tròn đen [3]
2.2.3 Ống thép mạ kẽm
-

Chất liệu : Thép A106/A53

-

Tiêu chuẩn : ASTM - GB/T 3091

-

Tiêu chuẩn độ dày : SCH5, SCH10, SCH40, SCH80, XXS…

-

Chiều dài: 5m, 14 m.

-

Kích cỡ : 10.3mm, 609.6mm

-

Áp xuất làm việc : 16kg/cm2

-

Cơng dụng: cấp thốt nước, phịng cháy chữa cháy, xử lý mơi trường

-

Đường kính ngồi khoảng từ 21 610

22

Luan van


Hình 2.4: Ống thép mạ kẽm [3]
2.3 Các loại mối hàn ống
Hàn là q trình cơng nghệ sản xuất các kết cấu không tháo được từ kim loại,
hợp kim và các vật liệu khác nhau. Bằng phương pháp hàn ta có thể liên kết được hầu
hết các kim loại và hợp kim với chiều dày bất kỳ. Có thể hàn các kim loại và hợp kim
không đồng nhất. Trong công nghiệp hàn ống thường có ba loại cơ bản đó là: mối hàn
dọc ống, mối hàn ngang ống và mối hàn xoắn ống (hình 2.5, hình 2.6, hình 2.7).

Hình 2.5: Mối hàn dọc ống [4]

23

Luan van