Toàn bộ kiến thức về kiểm tra chất lượng mối hàn và hàn xì

Kim Tra Cht Lng Mi Hn
Kiểm tra chất lợng hàn
Chơng I: Khái niệm chung
1.1. Chất lợng hàn và chỉ tiêu đánh giá
1.1.1. Chỉ tiêu
- Cơ tính: Độ bền, độ dẻo, độ dai va chạm, độ cứng, chỉ tiêu cơ tính đặc trung khả năng
chịu lực của kết cấu
Tuỳ điều kiện làm việc của kết cấu và yêu cầu kỹ thuật chọn chỉ tiêu cơ tính phù hợp
- Hoá lý tính
- Độ tin cậy
- Tính mỹ thuật
- Tính kinh tế:
+ Vật liệu chế tạo kết cấu, vật liệu hàn
+ Công nghệ hàn
1.1.2. Độ bền lâu
Độ bền lâu (tuổi thọ) của vật liệu hay tiết máy là khoảng thời gian làm việc của
chúng dới tác động của của một chế độ tải trọng và các yếu tố ảnh hởng khác mà không
bị phá huỷ. Độ bền lâu thờng đợc tính bằng giờ hoặc chu kỳ ứng suất, trong một số lĩnh
vực, chuyên ngành ( ô tô, máy kéo ) độ bền lâu tính bằng km làm việc.
1.1.3. Phân loại
- Nguy hiểm
- Quan trọng
- Không quan trọng
1.2. Các dạng khuyết tật hàn và phân loại phơng pháp kiểm tra
1.2.1. Các dạng khuyết tật hàn
- Khuyết tật hàn là những sai lẹch về hình dáng kích thớc và tổ chức kim loại của
kết cấu hàn so với tiêu chuẩn thiết kế và yêu cầu kỹ thuật, làm giảm độ bền và khả năng
làm việc của nó.
1.2.1.1. Nứt (Weld crack)
Là khuyết tật nghiêm trọng nhất của liên kết hàn. Nứt có thể xuất hiện: Trên bề
mặt mối hàn; trong mối hàn; vùng ảnh hởng nhiệt

- Nứt có thể xuất hiện ở các nhiệt độ khác nhau:
+ Nứt nóng (hot crack) : Xuất hiện trong quá trình kết tinh của liên kết hàn khi
nhiệt độ khá cao (trên 1000
0
C)
TRNG I HC S PHM K THUT HNG YấN Trang 1
Kim Tra Cht Lng Mi Hn
+ Nứt nguội (cold crack): Xuất hiện khi kết thúc quá trình hàn ở nhiệt độ dới
1000
0
C, có thể xuất hiện sau vài giờ, vài ngày sau khi hàn
- Vết nứt có kích thớc khác nhau:
+ Nứt tế vi: phát triển trong quá trình làm việc, phát triển thành nứt thô đại
+ Nứt thô đại: Phá huỷ kết cấu ngay khi làm việc
- Các vết nứt thô đại có thể phát hiện bằng mắt thờng hoặc kính lúp (trên bề mặt)
- Vết nứt tế vi nằm trong mối hàn có thể dùng phơng pháp kiểm tra siêu âm, chụp X
quang để phát hiện
TRNG I HC S PHM K THUT HNG YấN Trang 2
Kim Tra Cht Lng Mi Hn
1.2.1.2. Rỗ khí (Blow hole)
Sinh ra do hiện tợng khí trong kim loại lỏng mối hàn không kịp thoát ra ngoài
khi kim loại vũng hàn đông đặc
- Rỗ khí có thể sinh ra:
+ ở bên trong (1) hoặc bề mặt mối hàn (2)
+ Nằm ở phần ranh giới giữa kim loại cơ bản và kim loại đắp
+ Có thể phân bố, tập trung (4) hoặc nằm rời rạc trong mối hàn
- Mối hàn tồn tại rỗ khí sẽ giảm tác dụng
làm việc, giảm độ kín
- Nguyên nhân:
+ Hàm lợng C trong kim loại cơ

bản và trong vật liệu hàn quá cao
+ Vật liệu hàn bị ẩm, bề mặt hàn bị
bẩn
+ Chiều dài hồ quang lớn, vận tốc
hàn quá cao
- Khắc phục:
+ Điều chỉnh chiều dài hồ quang ngắn, giảm vận tốc hàn
+ Sau khi hàn không gõ xỉ ngay kéo dài thời gian giữ nhiệt cho mối hàn
+ Hàn MAG/MIG đủ khí, khoảng cách chụp khí và vật hàn đảm bảo
+ Hàn tự động thuốc hàn không đợc ẩm, cung cấp đủ thuốc trong quá trình hàn
1.2.1.3. Lẫn xỉ (kẹt xỉ): Slay inclusion
- Loại khuyết tật dễ xuất hiện trong mối hàn, xỉ có thể tồn tại:
+ Trong mối hàn
+ Trên bề mặt mối hàn
+ Ranh giới giữa kim loại cơ bản và kim loại mối hàn, giữa các lợt hàn
- Rỗ xỉ ảnh hởng đến độ dai va đập và độ dẻo kim loại mối hàn làm giảm khả năng làm
việc của kết cấu
TRNG I HC S PHM K THUT HNG YấN Trang 3
Kim Tra Cht Lng Mi Hn
- Nguyên nhân:
+ Dòng điện nhỏ không đủ nhiệt cung cấp cho kim loại nóng chảy xỉ khó
thoát ra khỏi kim loại vũng hàn
+ Hàn nhiều lớp cha làm sạch xỉ
+ Góc độ hàn cha hợp lý, V
h
quá lớn
+ Làm nguội mối hàn nhanh
1.2.1.4. Không ngấu (Incomplete fusion)
- Là khuyết tật nghiêm trọng trong liên kết hàn dẫn đến nứt làm hỏng liên kết
TRNG I HC S PHM K THUT HNG YấN Trang 4

Kim Tra Cht Lng Mi Hn
- Nguyên nhân:
+ Mép hàn chuẩn bị cha hợp lý
+ Dòng điện hàn quá nhỏ hoặc V
h
quá nhanh
+ Góc độ điện cực (que hàn) và cách đa điện cực cha hợp lý
+ Chiều dài cột hồ quang quá lớn
+ Điện cực hàn chuyển động không đúng theo trục hàn
1.2.1.5. Lẹm chân (Undercut)
- Làm giảm tác dụng làm việc của liên kết
- Tạo sự tập trung ứng suất cao có thể dẫn đến phá huỷ kết cấu
Lẹm chân, chảy loang
- Nguyên nhân:
+ Dòng điện hàn quá lớn
+ Chiều dài cột hồ quang lớn
+ Góc độ và cách đa que hàn cha hợp lý
+ Sử dụng cha đúng kích thớc điện cực hàn (quá lớn)
1.2.1.6. Chảy loang (Overlap)
TRNG I HC S PHM K THUT HNG YấN Trang 5
Kim Tra Cht Lng Mi Hn
- Hiện tợng kim loại lỏng chảy loang trên bề mặt của liên kết hàn (Bề mặt kim loại cơ
bản vùng không nóng chảy)
- Nguyên nhân:
+ Góc nghiêng que hàn không hợp lý
+ Dòng điện hàn quá cao
+ T thế hàn và cách đặt vật hàn không hợp lý
1.2.1.7. Khuyết tật về hình dáng liên kết hàn
- Bao gồm các sai lệch về hình dáng mặt ngoài của liên kết hàn:
+ Chiều cao phần nhô, chiều rộng mối hàn không đồng đều

+ Đờng hàn vặn vẹo
+ Vẩy hàn không đều
- Nguyên nhân
+ Gá lắp, chuẩn bị mối hàn không hợp lý
+ Chế độ hàn không ổn định
+ Vật liệu hàn không đảm bảo chất lợng
+ Trình độ công nghệ quá thấp
- Quá nhiệt: Do chọn chế độ hàn không hợp lý (Năng lợng nhiệt lớn, V
h
nhỏ)
- Bắn té: Kim loại bắn té lên vật hàn do vật liệu hàn không đảm bảo chất lợng, thiếu khí
bảo vệ hoặc sử dụng không đúng khí
1.3. Phân loại phơng pháp kiểm tra
1.3.1. Kiểm tra phá huỷ
Nhằm xác định các đặc tính cơ học của liên kết hàn để so với cơ tính của kim loại cơ
bản. Từ đó cũng có thể đánh giá tay nghề của ngời thợ hàn một cách chính xác hơn.
Bao gồm: Thử kéo, thử uốn, thử dai va đập
1.3.2. Kiểm tra không phá huỷ
Đây là phơng pháp kiểm tra đợc thực hiện trực tiếp với liên kết hàn trên các sản phẩm
hàn cụ thể mà không gây phá huỷ chúng
Chơng II: Kiểm tra chất lợng mối hàn bằng phá huỷ.
2.1.Kiểm tra cơ tính mối hàn.
+Căn c yêu cầu kĩ thuật khả năng thiết bị kiểm tra mà tiến hành thử kéo,uốn,độ cứng và
độ dai va đập của các liên kết dới tác dụng của tải trọng tĩnh hay tải trọng động.
2.1.1.Thử kéo
TRNG I HC S PHM K THUT HNG YấN Trang 6
Kim Tra Cht Lng Mi Hn
Xác định giới hạn bền,giới hạn chuẩn,độ giãn dài và độ co thắt tơng đối của kim
loại đắp.
- Đơn vị đo độ bền,giới hạn chảy:KG/mm

2
;Pa;MPa,N/mm
2
.
TCVN:KG/mm
2
;Quốc tế dùng Pa(Pascal);1Pa=10
-7
Kg/mm
2
,1MPa=10
6
Pa.
Hoa Kỳ, Anh dùngPSi;1PSi=6,9.10
3
Pa, bội của pSi là KSi=10
3
PSi.
- Quan hệ giữa các đơn vị thờng gặp.
1kg/mm
2
=10MPa; 1MKg/mm
2
=0,1Kg/mm
2
; 1KSi = 0,703KG/mm
2
1kg/mm
2
=1,45KSi; 1MPa = 0,145KSi; 1KSi = 6,9MPa.

- Để thử kéo phải chuẩn bị mẫu đợc cắt từ phần kim loại đắp của liên kết hàn và gia
công đạt hình dạng kích thớc nh hình vẽ:

Kích thớc của mẫu thử kéo kim loại (mm)
Loại mẫu Chiều dài tính toán d l h L
I
II
III
30
15
50
6

0,1
3

0,1
10

0,1
36

0,1
20

0,1
70

0,1
6

4
10
48

0,1
28

0,1
90

0,1
- Mẫu IV dùng để kiểm tra cơ tính của mối hàn làm việc trong điều kiện nhiệt độ cao
- Mẫu thử kéo liên kết hàn giáp mối nh hình vẽ, khi thử phần nhô mối hàn đợc ra công
phẳng với bề mặt của các chi tiết
TRNG I HC S PHM K THUT HNG YấN Trang 7
Kim Tra Cht Lng Mi Hn
Kích thớc mẫu thử liên kết giáp mối (mm)
S(mm) b b
1
l L
4,5
4,5 ữ 10
10 ữ 25
25 ữ 50
15
+0,5
20
+0,1
25

0,1
30

0,1
25
30
35
40
50
60
100
160
L = l + 2h
Chú thích:
- Chiều dài h chọn theo kết cấu của máy thử kéo
- với S>50 mm kích thớc mẫu do yêu cầu kỹ thuật riêng quy định
+ Biểu đồ thử kéo
)/(
2
0
,
mmKG
F
P
b
b
=

)/(
2

0
,
mmKG
F
P
T
T
=

P
T
gây biến dạng d mẫu sau khi.bỏ tải trọng là 0,20% so với chiều dài ban đầu
'
02

0
02
'
02
F
P
=

0
'
F
P
dh
dh
=

0
01,0
'
01,0
F
P
=

0
05,0
'
05,0
F
P
=

Tải trọng tác dụng tạo ra biến dạng d là (0,01ữ0,05) của chiều dài ban đầu
- Độ dài tơng đối:
%100.%
0
01
l
ll
=

- Độ thắt tỷ đối:
%100.%
0
01

F
FF
=

2.1.2 Thử uốn
- Kích thớc và hình dạng mẫu thử uốn nh hình vẽ
TRNG I HC S PHM K THUT HNG YấN Trang 8
Kiểm Tra Chất Lượng Mối Hàn
KÝch thíc c¸c mÉu thö uèn (mm)
S R B D L l
< 2
2,1÷4,0
4,1÷8,0
8,1÷12,0
12,1÷16,0
16,1÷20,0
> 20,1
2
4
8
12
16
20
25
Víi S ≥5
b=S+30
Víi S <5
b=S+15
2.S D+2,5+80 L/3
2.1.3. KiÓm tra ®é dai va ®Ëp

+ MÉu thö ®é dai va ®Ëp cã h×nh d¹ng vµ kÝch thíc nh h×nh vÏ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT HƯNG YÊN Trang 9
Kim Tra Cht Lng Mi Hn
Kích thớc mẫu thử độ dai va đập mm
Loại mẫu b h
1
h L
I
II
III
10

0,1
5

0,1
S
*
8

0,1
8

0,1
6

0,1
10

0,1

10

0,1
8

0,1
55

0,5
55

2
55

2
* Chiều dày chi tiết
- Độ dai va đập:
S
A
a
k
k
=
'
N.m/cm
2
hay KJ/m
2
hay KG.m/cm
2

A
k
công phá huỷ mặt cắt ngang hình chữ nhật qua rãnh khía
1J =1N.m; 1KG/cm
2
= 10J/cm
2
; 1KJ/m
2
= 0,01KG.m/cm
2
;
1KG.m/cm
2
=100KJ/m
2
* Những liên lết hàn có giới hạn bền của kim loại đắp gần tơng đơng với kim loại cơ
bản:
- Góc uốn không bé hơn 120
0
- Độ dai va đập lớn hơn 8 KG.m/cm
2
- Không chứa các khuyết tật nguy hiểm (nứt, không ngấu, lẫn xỉ ) đợc coi là
những liên kết đảm bảo yêu cầu
2.2 Kiểm tra cấu trúc kim loại của liên kết hàn
+ Kiểm tra cấu trúc kim loại của liên kết hàn gồm 2 dạng:
- Kiểm tra thô đại
- Kiểm tra tế vi
+ Kiểm tra cấu trúc thô đại đợc tiến hành trực tiếp với các mẫu thử kim loại hoặc các
mặt gẫy của chúng

- Các mẫu thử đợc cắt ra từ các liên kết hàn, mài bóng tẩy sạch bắng dung dịch
axit nitric 25% rồi dùng kính lúp hoặc mắt thờng để quan sát phát hiện khuyết tật của
liên kết hàn
- Có thể khoan lấy mẫu ngay trên kim loại đắp để nghiên cứu. Thờng dùng các
mũi khoan với D lớn hơn chiều rộng mối hàn 3mm để lấy cả kim loại vùng ảnh hởng
nhiệt
TRNG I HC S PHM K THUT HNG YấN Trang 10
Kim Tra Cht Lng Mi Hn
+ Kiểm tra cấu trúc tế vi đợc tiến hành dới các loại kính lúp có độ phóng đại lớn (x
100ữ500 lần) xác định dễ dàng và chính xác chất lợng kim loại ở vùng tinh giới hạt,
kích thớc hạt và các khuyết tật tế vi (nứt, rỗ khí) trong tổ chức của liên kết hàn
Chơng III: Kiểm tra chung
Chủ yếu sử dụng phơng pháp quan sát bằng mắt để kiểm tra toàn bộ quá trình hàn. Cụ
thể là kiểm tra trớc khi hàn, khi đang hàn và sau khi hàn
Đây là phơng pháp dễ thực hiện có thể giúp tránh đợc các khuyết tật hoặc phát hiện
sớm trong quá trình hàn
3.1. Kiểm tra trớc khi hàn
- Xem lại bản vẽ thiết kế, các tiêu chuẩn đặt ra cho liên kết hàn
- Kiểm tra các vật liệu hàn sử dụng có đầy đủ và phù hợp với yêu cầu không (que hàn,
thuốc hàn, khí )
- So sánh việc chuẩn bị và gá lắp khe hở hàn và vát mép có đúng với thiết kế không
- Kiểm tra độ sạch bề mặt liên kết trớc khi hàn có bị dính dầu mỡ, sơn hay gỉ sắt không
3.2. Kiểm tra trong khi hàn
- Các thông số của quá trình hàn
(d, I
h
, U
h
, lu lợng khí bảo vệ)
- Vật liệu hàn tiêu hao

- Nhiệt độ gia nhiệt (nung nóng
sơ bộ) nếu có
- Vị trí hàn và chất lợng bề mặt
vật hàn
- Thứ tự hàn
- Sự làm sạch xỉ ở mối hàn đính
và giữa các lớp hàn
- Kiểm soát mức độ biến dạng
- Kích thớc liên kết
- Nhiệt độ và thời gian xử lý
nhiệt sau khi hàn
* Khi phát hiện có các sai lệch
cần điều chỉnh lại các thông số
công nghệ cho hợp lý, xử lý
ngay các khuyết tật nh kẹt xỉ, rỗ,
nứt
TRNG I HC S PHM K THUT HNG YấN Trang 11
Kim Tra Cht Lng Mi Hn
3.3. Kiểm tra sau khi hàn
- Xác định một số khuyết tật nh chảy loang, lẹm chân, rỗ khí, nứt bề mặt và các khuyết
tật về hình dáng mặt ngoài của liên kết hàn, bao gồm:
+ Làm sạch bề mặt liên kết hàn (bề mặt mối hàn và vùng kim loại cơ bản)
+ Quan sát kỹ mối hàn bằng mắt thờng hoặc kính lúp để phát hiện các khuyết tật bề
mặt
+ Kiểm tra kích thớc liên kết hàn so với bản vẽ thiết kế
+ Kiểm tra kích thớc mối hàn bằng các loại Calíp chuyên dùng với độ chính xác cần
thiết (Hình vẽ giới thiệu cách đánh giá kích thớc mối hàn)
TRNG I HC S PHM K THUT HNG YấN Trang 12
Kim Tra Cht Lng Mi Hn
Chơng IV: Kiểm tra độ kín (LT) Leak testing

Để kiểm tra các kết cấu hàn dùng để chứa chất lỏng, chất khí, đặc biệt với thiết
bị làm việc dới áp suất cao phải đợc kiểm tra độ kín của liên kết hàn
Tuỳ vào yêu cầu làm việc, kết cấu cụ thể và khả năng thiết bị của cơ sở mà lựa chọn
một trong các phơng pháp kiểm tra độ kín cho thích hợp
4.1. Kiểm tra bằng khí Amôniắc
- Dựa vào sự thay đổi màu của một số hoá chất (dùng làm chất chỉ thị màu) nh dung
dịch nitrit thuỷ ngân, dung dịch fenolftalein khi tác dụng với Amôniắc
- Khi thử:
+ Làm sạch bề mặt mối hàn khỏi gỉ dầu mỡ và các chất bẩn khác
+ Sau đó dùng vải bông hoặc băng thấm chất chỉ thị màu đợc chọn đem ép lên
một mặt của mối hàn
+ Dùng dòng khí chứa 1%NH
3
thổi lên bề mặt còn lại của mối hàn dới áp suất
nhất định
+ Sau khoảng (1ữ5)phút thấy giấy hoặc vải bị thay đổi màu (bạc thẫm) chứng tỏ
mối hàn bị khuyết tật không kín
TRNG I HC S PHM K THUT HNG YấN Trang 13
Kim Tra Cht Lng Mi Hn
4.2. Kiểm tra độ kín bằng áp lực khí
- Trớc khi kiểm tra cần bịt kín, sau đó cho khí vào (không khí, khí trơ ) đến một
áp suất nào đó
- Bôi nớc xà phòng lên bề mặt ngoài mối hàn (100g xà phòng hoà tan trong 1l n-
ớc) và quan sát
- Những chỗ rò rỉ bong bóng xà phòng sẽ nổi lên
- Những kết cấu gọn nhỏ có thể nhấn chìm vào bể nớc sau đó bơm không khí
vào bên trong nó dới áp suất lớn hơn áp suất làm việc từ (10ữ20)% rồi quan sát, có
bong bóng nổi lên trong nớc để phát hiện khuyết tật
4.3. Kiểm tra bằng áp lực nớc
- Bom nớc vào kết cấu cần kiểm tra tạo áp suất d cao hơn áp suất làm việc

(1,5 ữ 2) lần và giữ ở áp suất đó (5ữ6) phút
- Sau đó hạ thấp áp suất đến áp suất làm việc
- Dùng búa gõ nhẹ xung quanh mối hàn rộng (15 ữ 20) mm rồi quan sát nớc có
rò rỉ hay không
- Đánh dấu những vị trí bị khuyết tật tháo nớc, hàn sửa chữa và kiểm tra lại
- Với kết cấu hở (Bể chứa, thùng, két dầu ) chỉ cần thử bằng bơm nớc vào và
giữ từ (2 ữ 24)h để quan sát và phát hiện vị trí có khuyết tật
4.4. Kiểm tra bằng phơng pháp chân không
- Tiến hành khi không tiến hành kiểm tra độ kín mối hàn theo các cách trên
+ Sơ đồ kiểm tra độ kín mối hàn bằng phơng pháp tạo chân không
TRNG I HC S PHM K THUT HNG YấN Trang 14
Kim Tra Cht Lng Mi Hn
- Vùng mối hàn cần đợc kiểm tra đã bôi nớc xà phòng trên bề mặt
- Chân không kế 1 xác định độ chân không
- Do có sự chênh lệch lớn về áp suất không khí chui vào buồng chân không qua khuyết
tật 8 của mối hàn
- Nắp dây 3 chế tạo bằng vật liệu trong suốt để quan sát đợc vị trí khuyết tật theo bong
bóng xà phòng
- Đệm 5 làm từ cao su xốp để tạo độ kín cần thiết giữa buồng chân không và liên kết
hàn
Khung 4 chế tạo từ thép, nhôm hoặc chất dẻo có độ bền cao
- Kiểm tra xong mở cho không khí vào theo van 3 cửa 2 và chuyển buồng chân không
sang vị trí mới
- Năng suất cao có thể đạt 60m/giờ
Chơng V: Một số phơng pháp kiểm tra không phá huỷ
5.1. Kiểm tra bằng dung dịch chỉ thị màu : PT (Penetrant testing)
* Nguyên lý: Là phơng pháp sử dụng các dung dịch để thẩm thấu vào các vết nứt, rỗ
khí nhỏ của liên kết hàn không thể quan sát đợc bằng mắt thờng. Sau đó dùng các chất
hiển thị màu phát hiện ra vị trí mà dung dịch thẩm thấu còn nằm lại ở các vết nứt cũng
nh rỗ khí

* Các bớc tiến hành:
- Dung dịch làm sạch để tẩy sạch bề mặt bề mặt mối hàn
- Phun dung dịch thẩm thấu lên bề mặt mối hàn
- Sau khi đủ thời gian để dung dịch thẩm thấu vào các vết nứt, rỗ khí thì lau sạch
bề mặt mối hàn
- Phun dug dịch hiển thị màu lên vùng mối hàn vừa thực hiện các bớc trên để
phát hiện các khuyết tật
TRNG I HC S PHM K THUT HNG YấN Trang 15
Kim Tra Cht Lng Mi Hn
* Ưu điểm: Đơn giản, dễ thực hiện, phát hiện đợc cả khuyết tật nhỏ không quan sát đợc
bằng mắt thờng một cách nhanh chóng
* Nhợc điểm: Không phát hiện đợc khuyết tật nằm trong lòng liên kết hàn và chiều sâu
của khuyết tật
- Vật liệu của sản phẩm kiểm tra không có độ xốp
+ Có thể thay dung dịch hiển thị màu bằng các chất lỏng phát sáng dới tia tử ngoại
5.2. Kiểm tra bằng từ tính: MT (Magnetic Particle Testing)
* Nguyên lý: Khi rắc mạt sắt trong tr-
ờng của nam châm tự nhiên hay điện từ
thì nó sẽ phân bố theo quy luật của các
đờng sức từ. Quy luật này phụ thuộc
vào sự đồng nhất của cấu trúc sắt từ
- Nếu trên đờng đi của đờng sức
gặp phải các vết nứt, khe hở thì quy
luật phân bố của các đờng sức từ sẽ
thay đổi so với các khu vực khác do có
sự khác nhau về độ thẩm từ
- Khi gặp các khuyết tật các đờng
sức sẽ tản ra tạo thành hình bao lấy
khuyết tật đó
+ Dựa vào nguyên lý đó tiến

hành kiểm tra bằng cách rắc bột sắt từ
lên bề mặt mối hàn
(Hình vẽ)
TRNG I HC S PHM K THUT HNG YấN Trang 16
Kim Tra Cht Lng Mi Hn
+ Đặt kết cấu hàn vào trong một từ trờng (hay cho dòng điện qua chi tiết hàn)
rồi nhìn vào sự phân bố của các đờng sức từ để phát hiện chỗ có khuyết tật
* Phạm vi ứng dụng
- Chỉ áp dụng cho vật liệu có từ tính
- Cho phép phát hiện đợc các vết nứt bề mặt có kích thớc rất nhỏ
- Các khuyết tật ở bên dới bề mặt liên kết nh:
+ Nứt ở vùng ảnh hởng nhiệt
+ Hàn không ngấu
+ Nứt phía dới bề mặt
+ Rỗ xỉ, lẫn khí
* Phơng pháp này không phát hiện đợc các vết nứt nằm dọc theo đờng sức từ
5.3. Phơng pháp kiểm tra bằng dòng điện xoáy: ET (Eddy current testing)
* Nguyên lý: Sản phẩm kiểm tra chịu tác động của một từ trờng sơ cấp bên ngoài, trong
lòng sản phẩm sẽ xuất hiện một dòng điện xoáy hoặc thông qua hiện tợng cảm ứng từ
sẽ tạo ra một từ trờng đối nghịch với từ trờng sơ cấp. Từ trờng này sẽ làm yếu từ trờng
sơ cấp. Với sản phẩm có khuyết tật bên trong và sản phẩm không có khuyết tật bên
trong sự suy yếu này là khác nhau
Do đó các khuyết tật đợc phát hiện nhờ sự so sánh các mức độ suy yếu của từ trờng sơ
cấp
TRNG I HC S PHM K THUT HNG YấN Trang 17
Kim Tra Cht Lng Mi Hn
+ ứng dụng:
- Chỉ kiểm tra các sản phẩm làm từ vật liệu kim loại
- Sử dụng hiện tợng cảm ứng từ với vật liệu sắt từ và hiện tợng dòng điện xoáy
với vật liêu kim loại phi sắt từ

- Kiểm tra các khuyết tật trong lòng vật liệu, hạn chế kiểm tra các khuyết tật bề
mặt
- Sử dụng đo bề dày lớp phủ trên bề mặt vật liệu kim loại
- Đo và xác định thép trong khối bê tông
+ Thiết bị và vật liệu sử dụng
- Máy đo chuyên dùng cho từng ứng dụng hoạt động theo nguyên lý dòng điện
xoáy hoặc hiện tợng cảm ứng từ
Chơng VI: Cơ sở phơng pháp siêu âm kiểm tra chất lợng mối hàn
UT: (Ultrasonic testing)
6.1, Hệ thống kiểm tra siêu âm
a. Sơ đồ khối của một thiết bị kiểm tra siêu âm
TRNG I HC S PHM K THUT HNG YấN Trang 18
11
7
4
5
8
3 6
2
10
9
Kim Tra Cht Lng Mi Hn
1. Khối phát xung chuẩn, tạo xung đồng bộ cho toàn hệ thống để thống nhất các
hoạt động của thiết bị
2. Khối tạo xung điện cao tần (kích thích biến tử áp điện phát ra sóng ánh sáng)
3. Bộ khuếch đại (Khuếch đại tín hiệu thu đợc do sóng phản hồi)
4. Khối tạo xung quét trên màn hình biểu thị tín hiệu thu đợc
5. Bộ cảnh báo tự động (báo hiệu khi biên độ xung phản xạ vợt quá ngỡng đặt trớc)
6. Bộ tạo trễ (hay màn chờ) nhằm loại trừ thời gian trễ trong đầu dò so với xung
gốc

7. Màn hình
8. Nguồn nuôi chung cho toàn hệ thống
9. Đầu dò (biến tử)
10.Đối tợng kiểm tra
6.2. Biểu diễn tín hiệu
6.2.1. Biên độ xung phản hồi
- Để biểu diễn và thay đổi cờng độ của sóng siêu âm cũng nh đánh giá sự suy giảm của
sóng âm thuận tiện, đơn vị đo là dB đợc sử dụng rộng rãi để đo, xác định hay điều
chỉnh, đó là dựa trên thang logarit thập phân
n = 10.log(I
0
/I)
n: Hệ số khuếch đại hay độ suy giảm
I
0
: Cờng độ chùm sóng ban đầu (làm gốc)
I: Cờng độ chùm tia sau (tại vị trí quan tâm)
- Việc sử dụng thang logarit thập phân nhằm làm giảm giá trị trên trục toạ độ biểu diễn
tín hiệu mà không làm thay đổi bản chất về quan hệ giữa các đại lợng
6.2.2. Cách biểu diễn tín hiệu
6.2.2.1. Cách biểu diễn dạng A-scan (dạng quét)
Trong biểu diễn này thì:
+ Trục hoành biểu diễn khoảng cách truyền (dải truyền tơng ứng với thời gian
quét)
+ Trục tung biểu diễn độ lớn biên độ xung phản hồi, dựa vào đó có thể xác định
đợc vị trí và kích thớc khuyết tật
+ Hình ảnh cách biểu diễn này chỉ có khi đầu dò đang hoạt động, nó thay đổi khi
đầu dò thay đổi vị trí và không có tính lu giữ lâu dài
+ Cách biểu diễn này dùng nhiều trong các thiết bị siêu âm công nghiệp
- Hình vẽ mô tả:

TRNG I HC S PHM K THUT HNG YấN Trang 19
Kim Tra Cht Lng Mi Hn
6.2.2.2. Cách biểu diễn dạng B-scan
+ Cách biểu diễn này cho thấy toàn bộ mặt cắt ngang của vật kiểm tra
+ Cùng một lúc có thể đồng thời chỉ rõ hình ảnh, chiều dài, độ sâu khuyết tật
trong vật liệu (nếu có)
+ Hình ảnh đợc lu giữ trên màn hình đủ để quan sát và có thể chụp ảnh lu lại
+ Sử dụng chủ yếu trong lĩnh vực y tế (siêu âm, chuẩn đoán bằng hình ảnh)
6.2.2.3. Cách biểu diễn dạng C-scan
+ Cách biểu diễn này cho ta một sơ đồ phác thảo đầy đủ tất cả các khuyết tật
trên vật kiểm nhng không cho biết gì về độ sâu hoặc hớng của khuyết tật
+ Hệ thống tạo ra một bản ghi vĩnh cửu kết quả của phép kiểm tra
+ Sử dụng trong một số lĩnh vực kiểm tra tự động tốc độ cao
6.3. Sóng siêu âm
6.3.1. Bản chất sóng siêu âm
Là các dao động cơ học lan truyền trong vật chất (rắn, lỏng, khí) có tần số vợt
mức tai ngời nghe đợc (> 20KHz)
+ Dải tần siêu âm đợc sử dụng phổ biến cho kiểm tra sản phẩm công nghiệp
TRNG I HC S PHM K THUT HNG YấN Trang 20
Kim Tra Cht Lng Mi Hn
+Sóng siêu âm đợc biết là một dạng động cơ học. Để hiểu chuyển động sóng siêu âm
trong môi trờng cần phải hiểu cơ chế truyền năng lợng giữa hai điểm trong môi trờng
bằng cách nghiên cứu dao động của một trọng vật treo ở đầu một lò xo
(hình vẽ)
- ở trạng thái cân bằng (A) thì W chịu tác dụng của 2 lực: trọng lực G và sức căng T
của lò xo
- W chuyển động từ A B thì lực căng T tăng khi rời khỏi B thì W A do ảnh hởng
của lực căng T
- Về đến Aửctọng lực G, lực căng T lại cân bằng song do W chuyển động có vận tốc
theo quán tính nó vợt quá A đến C

- Tại C trọng lực G lớn hơn T lại kéo W về A, tại A nó lại có động năng và lại vợt quá
A. Khi W chuyển động từ A B thì T tăng dần và hãm dần W ở B, tại B thì T>G và
quá trình lại lặp lại
* Trình tự chuyển động W từ A B, từ B A, từ A C và từ C A đợc gọi là một
chu trình
TRNG I HC S PHM K THUT HNG YấN Trang 21
Kim Tra Cht Lng Mi Hn
+ Số chu trình diễn ra trong một giây đợc gọi là tần số của dao động. Thời gian cần
thiết hoàn tất một chu trình đợc gọi là chu kỳ T của dao động
f
T
1
=
+ Độ dịch chuyển cực đại của W từ A B hoặc B C đợc gọi là biên độ của dao
động
* Mọi vật liệu đợc cấu tạo từ nguyên tử (hoặc phân tử) liên kết với nhau nhờ lực liên kết
nguyên tử. Các lực nguyên tử này là lực đàn hồi (tức là các nguyên tử đợc nối với nhau
bằng các lò xo)
- Từ đó mô hình đơn giản của vật liệu đợc biểu diễn nh sau: (hình vẽ)
+ Nếu 1 nguyên tử vật liệu bị lệch khỏi vị trí ban đầu của nó do 1 lực căng tác
dụng lên vật liệu Nguyên tử này sẽ dao động nh W đã mô tả
+ Do lực liên kết giữa các nguyên tử sẽ làm các nguyên tử kề cận nó dao động
và chuyển động dao động sẽ truyền cho các nguyên tử bên cạnh cụ thể tiếp tục
+ Nếu các nguyên tử liên kết với nhau một cách vững chắc (liên kết cứng) thì sự
chuyển động là đồng thời và duy trùng một trạng thái dao động (tức là cùng pha)
+ Thực tế liên kết giữa các nguyên tử của vật liệu là lực đàn hồi nên việc truyền
dao động cần một thời gian nhất định và các nguyên tử đạt đợc trạng thái pha dao động
trễ hơn nguyên tử bị kích thích đầu tiên
TRNG I HC S PHM K THUT HNG YấN Trang 22
Kim Tra Cht Lng Mi Hn

* Khi sóng cơ học truyền qua một môi trờng thì dịch chuyển của một hạt môi trờng
khỏi vị trí cân bằng ở thời điểm bất kỳ t biểu diễn bởi:
ftaa = 2sin
0
a: độ dịch chuyển hạt ở thời điểm t
a
0
: Biên độ dao động của hạt
f: Tần số dao động của hạt
Đồ thị biểu diễn phơng trình:
+ Phơng trình chuyển động của sóng cơ học trong môi trờng, cho trạng thái của
các hạt ở các khoảng cách khác nhau tính từ hạt bị kích thích đầu tiên ở thời điểm t xác
định

)(2sin
0
v
x
tfaa =
*
x: Khoảng cách tính từ hạt đầu tiên bị kích thích
a
0
: Biên độ của sóng cũng chính biên độ dao động của các hạt môi trờng
v: Vận tốc lan truyền của sóng
f: Tần số của sóng
Đồ thị minh hoạ phơng trình:
TRNG I HC S PHM K THUT HNG YấN Trang 23
Kim Tra Cht Lng Mi Hn
Vì trong một chu kỳ T, một sóng cơ học có vận tốc V truyền đi đợc quãng đờng trong

môi trờng, do vậy ta có:

T
v
Tv


=
= .
(1)
- Liên hệ giữa T và f:
T
f
1
=
(2)
Kết hơp (1) và (2) ta đợc phơng trình cơ bản mọi chuyển động sóng

fv .

=
(3)
Từ (3) nếu f (Hz), (mm) v (mm/s)
f (MHz), (mm) v (Km/s)
6.3.2 Đặc trng của quá trình truyền sóng
Tất cả các dạng sóng đều đợc mô tả bằng v, f, và dạng lan truyền của chúng
a. Tốc độ (v) của sóng âm: là khoảng cách mà mặt sóng lan truyền đợc qua vật liệu
trong 1 giây (m/s)
- Vận tốc là đặc trng của vật liệu phụ thuộc vào môđun đàn hồi và mật độ của
nó

Ví dụ: Chất rắn v (3000ữ6200) m/s, chất lỏng v (850ữ2200) m/s
- Môi trờng đàn hồi v phụ thuộc vào (, E, ) và kích thớc của môi trờng
+ Môi trờng vô hạn: (kích thớc d << )

)21)(1(
)1(


+

=
E
C
L
+ Môi trờng hữu hạn (kích thớc d>>)

E
C
L
=

G
C
S
=
: Mật độ môi trờng
G: Môđun cứng
: Hệ số poisson (hệ số nén ngang) với mọi vật liệu (0,25ữ0,35)
E: Môđun đàn hồi (đặc trng khả năng chống lại ngoại lực), vật có E càng lớn thì
độ cứng cang cao

* Vận tốc sóng âm của các vật liệu thông dụng cho trong bảng sau
TRNG I HC S PHM K THUT HNG YấN Trang 24
Kiểm Tra Chất Lượng Mối Hàn
B¶ng: Khèi lîng riªng, vËn tèc sãng ©m vµ ©m trë cña c¸c vËt liÖu th«ng dông
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT HƯNG YÊN Trang 25