Nghiên cứu xây dựng quy trình kiểm tra mối hàn giáp mối ống sử dụng phương pháp siêu âm tổ hợp pha tại việt nam

vii

entrapment, lack of gobbling, porosity, cracks and construction processes combined
ultrasonic testing phase for butt weld pipe. Two processes have been proposed in the
past to test the detailed fabrication and testing prototype ultrasonic method
combined phase. Test results for better results and meet the technical requirements
of the application process allows fabrication technology more samples, ultrasonic
processes on a large scale phase combination to provide training facilities NDT
inspection techniques.

MC LC
Trang tựa
TRANG
Quytăđnhăgiaoăđ tài
Xác nhn ca cán b hng dn
LÝ LCH KHOA
HC
i
LIăCAMăĐOAN ii
LI CMăN iii
TÓM TT v
SUMMARY vi
MC LC vii
DANH SÁCH CÁC CH VIT TT xv
DANH SÁCH CÁC BNG xvi
DANH SÁCH CÁC HÌNH xvii
Chng 1 1
GII THIU 1
1.1 Tính cp thit caăđ tài 1
1.2ăụănghĩaăkhoaăhc và thực tin caăđ tài 1
1.3 Mc tiêu nghiên cu caăđ tài 2

1.3.1 Mc tiêu tng quát 2
viii

1.3.2 Mc tiêu c th 3
1.4ăĐiătng và phm vi nghiên cu 3
1.4.1ăĐiătng nghiên cu 3
1.4.2 Phm vi nghiên cu 3
1.5ăPhngăphápănghiênăcu 3
1.6 Kt cu ca lunăvĕn 4
Chng 2 5
TNG QUAN 5
2.1 ngăthépătrònăđen 5
2.2 Các loi mi hàn ng 5
2.2.1 Mi hàn dc ng (mi hàn dc trc) 6
2.2.2 Mi hàn vòng ng (miăhƠnăhng kính) 6
2.2.3 Mi hàn xon ng 7
2.3 Khuyt tt mi hàn 7
2.3.1ăĐnhănghĩa 7
2.3.2 Phân loi khuyt tt mi hàn 7
2.3.2.1 Nt 7
2.3.2.2 Rỗ khí 8
2.3.2.3 Ln x 9
2.3.2.4 Không ngu 9
2.4 Gii thiu chung v siêu âm 10
2.5 Lch s phát trin ca siêu âm t hp pha 11
2.6 ng dng h thng dãy t hp pha 14
2.7 Các nghiên cuăliênăquanăđnăđ tài 14
2.7.1ăNgoƠiănc 14
2.7.2ăTrongănc 15
2.8 Các vnăđ khoa hc còn tn ti cn nghiên cuăđ gii quyt hin nay 16

Chng 3 17
C S LÝ THUYT 17
ix

3.1 Lý thuyt v siêu âm t hp pha 17
3.1.1 Khái nim 17
3.1.2 Các thành phnăcăbn ca h thng siêu âm t hp pha 17
3.1.3ăPhngăphápăkim tra siêu âm t hp pha 18
3.1.4ăuăđim ca siêu âm t hp pha so viăsiêuăơmăthôngăthng 19
3.2 Thit b siêu âm t hp pha 19
3.2.1 Máy siêu âm OmniScan MX2 19
3.2.2 Biuăđ dng kh ca thit b 20
3.2.3 Khi quét 21
3.2.4 Mu chun 22
3.2.5 Đu dò siêu âm t hp pha 23
3.2.5.1 Các loiăđu dò siêu âm t hp pha 23
3.2.5.2 Nguyên lý hotăđng caăđu dò t hp pha 23
3.2.6ăNêmăđu dò siêu âm t hp pha 24
3.2.7 B chia kênh 25
3.2.8 Nguyên lý siêu âm t hp pha 25
3.3 Lý thuyt v cácăphngăphápăhƠn 27
3.3.1ăPhngăphápăhƠnăh quang tay 27
3.3.2ăăHƠnăđin cực không nóng chyătrongămôiătrng khí bo v lƠăkhíătr 29
3.3.3ăăPhngăphápăhƠnăDơyăhƠnălõiăthuc 30
3.3.4ăăPhngăphápăhƠnăH quangădi lp thuc 31
Chng 4 32
XÂY DNG QUY TRÌNH KIM TRA MI HÀN GIÁP MI NG S
DNG PHNG PHÁP SIểU ỂM T HP PHA 32
4.1ăQUYăTRỊNHăĐÀOăTO K THUT VIÊN 32
4.1.1 Theo tiêu chun BINDT 33

4.1.2 Theo tiêu chun IAEA TECDOC 470 34
4.2 QUY TRÌNH MUA SM VTăT,ăTHIT B SIÊU ÂM 35
4.2.1 Mcăđích 35
x

4.2.2 Phm vi áp dng 35
4.2.3 Tài liu tam chiu 35
4.2.4ăĐnhănghĩa 35
4.2.5 Ni dung mua smăchoăđ tài dự án 35
4.2.5.1 Phân giao trách nhim 35
4.2.5.2ăCăs 36
4.2.5.3ăLcăđ 36
4.2.5.4 Ni dung các hng mc 36
4.2.6ăLuătr 39
4.2.7 Ph lc 39
4.3 QUY TRÌNH KIM TRA MI HÀN GIÁP MI NG S DNGăPHNGă
PHÁP SIÊU ÂM T HP PHA 40
4.3.1 Phm vi áp dng 40
4.3.2 Tiêu chun áp dng 40
4.3.3 Nhân sự kim tra siêu âm t hp pha 40
4.3.4 Chun b b mặt 40
4.3.5 Chun b cht tip âm 41
4.3.6 Chun b thit b 41
4.3.6.1 Máy kim tra xung di 41
4.3.6.2 B quét kim tra siêu âm t hp pha 41
4.3.6.3 Mu chun 43
4.3.6.4 Máy tính cá nhân 43
4.3.6.5 Dng c phù tr 43
4.3.7 Hiu chun thit b 43
4.3.7.1 Hiu chun vn tc 43

4.3.7.2 Hiu chunăđ tr nêm 49
4.3.7.3 Hiu chunăđ nhy 56
4.3.7.4 Hiu chunăđng cong TCG 62
4.3.7.5 Hiu chun b mã hóa v trí quét 62
xi

4.3.8 K thut kim tra siêu âm t hp pha 62
4.3.8.1 Phm vi kim tra (vùng kim tra) 62
4.3.8.2 Tcăđ quét 63
4.3.8.3 Kim tra viăđu dò t hp pha 63
4.3.8.4 Thit lp máy 63
4.3.8.5 Quy trình quét 64
4.3.8.6 K thut di chuynăđu dò 65
4.3.8.7ăĐánhăgiáăcácăch th 66
4.3.9 Tiêu chun chp nhn 66
4.3.10 Kim tra phn mi hàn sau khi sa cha 66
4.3.11 Báo cáo 66
4.4 QUY TRÌNH BO TRÌ THIT B SIÊU ÂM 68
4.4.1 Mcăđích: 68
4.4.2 Phm vi áp dng: 68
4.4.3 Tài liu liên quan: 68
4.4.4ăĐnhănghĩa/ăVit tt: 68
4.4.4.1ăĐnhănghĩa: 68
4.4.4.2 Vit tt 68
4.4.5ăLuăđ quy trình thực hin: 68
4.4.5.1ăLuăđ 68
4.4.5.2. Giiăthíchăluăđ bo trì: 69
4.4.6ăHng dn bo trì thit b OmniScan MX2 71
4.4.7ăHng dn bo trì thit b Cobra Scanner 71
4.4.8ăHng dn bo trì thit b WeldROVER 71

4.4.9 PH LC 71
4.5 QUY TRÌNH SA CHA THIT B SIÊU ÂM 72
4.5.1 Mcăđích: 72
4.5.2 Phm vi áp dng: 72
4.5.3 Tài liu liên quan: 72
xii

4.5.4ăĐnhănghĩa/ăVit tt: 72
4.5.4.1ăĐnhănghĩa: 72
4.5.4.2 Vit tt 72
4.5.5ăLuăđ quy trình kim tra chung: 72
4.5.5.1ăLuăđ 72
4.5.5.2 Giiăthíchăluăđ s cha: 73
4.5.6 Ph lc bo trì, sa cha thit b 76
Chng 5 77
CH TO MI HÀN NG ĐC THÙ CÓ KHUYT TT CHUN 77
5.1 Chn thit b và dng c hàn 77
5.2 Thit k mi ghép (kim mi ni) 77
5.3 Vt liu ch to chi tit mu 78
5.4 Trình tự ch to khuyt ttăhƠnăđặc thù 79
5.4.1 Khuyt tt nt 79
5.4.2 Khuyt tt ngm x 80
5.4.3 Khuyt tt thiu ngu cnh 81
5.4.4 Ch to chi tit mu có khuyt tt rỗ khí 82
5.5 Ch to thực nghim mu khuyt tt s 01 84
5.5.1 Bn v chi tit mi ghép 84
5.5.2 Chn vt liu ch to mu 84
5.5.3 To khuyt tt rỗ khí, không ngu cnh, ngm x và nt 85
5.5.3.1 Thit k mi ghép (kiu mi ni) 85
5.5.3.2ăHƠnăđínhăphôi 85

5.5.3.3 Hàn lp th nht 86
5.5.3.4 Hàn các lpăđp ch to khuyt tt rỗ khí 86
5.5.3.5 Hàn các lpăđp ch to khuyt tt không ngu cnh 87
5.5.3.6 Hàn các lpăđp ch to khuyt tt ngm x 89
5.5.3.7 Hàn các lpăđp ch to khuyt tt nt 90
5.5.3.8 Hàn các lpăđp ti các v trí không có khuyt tt 92
xiii

5.5.3.9 Hàn lp ph cho c mi ghép 92
5.5.4 Kt qu siêu âm mu s 01 bngăphngăphápăPA 93
5.5.5 Nhn xét 94
5.6 Ch to thực nghim mu khuyt tt s 02 95
5.6.1 Bn v mi ghép 95
5.6.2 Chn vt liu ch to mu 95
5.6.3 To khuyt tt rỗ khí và nt 96
5.6.3.1 Thit k mi ghép (kiu mi ni) 96
5.6.3.2 Ch to khuyt tt 96
5.6.4 Kt qu siêu âm mu s 02 bngăphngăphápăPA 96
5.6.5 Nhn xét 96
5.7 Ch to thực nghim mu khuyt tt s 03 97
5.7.1 Bn v mi ghép 97
5.7.2 Chn vt liu ch to mu 98
5.7.3 To khuyt tt rỗ ngm x 98
5.7.3.1 Thit k mi ghép (kiu mi ni) 98
5.7.3.2 Ch to khuyt tt 98
5.7.4 Kt qu siêu âm mu s 03 bngăphngăphápăPA 98
5.7.5 Nhn xét 99
5.8 Ch to thực nghim mu khuyt tt s 04 100
5.8.1 Bn v mi ghép 100
5.8.2 Chn vt liu ch to mu 100

5.8.3 To khuyt tt rỗ Rỗ khí và Không ngu 101
5.8.3.1 Thit k mi ghép (kiu mi ni) 101
5.8.3.2 Ch to khuyt tt 101
5.8.4 Kt qu siêu âm mu s 04 bngăphngăphápăPA 101
5.8.5 Nhn xét 102
5.9 Ch to thực nghim mu khuyt tt s 05 103
5.9.1 Bn v mi ghép 103
xiv

5.9.2 Chn vt liu ch to mu 103
5.9.3 To khuyt tt ngm x và nt 104
5.9.3.1 Thit k mi ghép (kiu mi ni) 104
5.9.3.2 Ch to khuyt tt 104
5.9.4 Kt qu siêu âm mu s 05 bngăphngăphápăPA 104
5.9.5 Nhn xét 105
Chngă6 106
KT LUN VÀ KIN NGH 106
6.1 Kt lun 106
6.2 Kin ngh 107
TÀI LIU THAM KHO 108
PH LC I 111
KT QU KIM TRA CHI TIT MU BNGăPHNGăPHÁPăSIểUăỂMăT
HP PHA 111

xv



DANH SÁCH CÁC CH VIT TT

Ting Vit
LVTN Lun VĕnăTt Nghip
PGS.TS Phó Giáo S.ăTin Sĩ
TS Tin Sĩ
GVHD Ging Viên Hng Dn
TP.HCM Thành Ph H Chí Minh
Ting Anh
DT Destructive Testing
PA Phased Array
UT Utrasonic Testing
RF Radio Frequency
SDH Synchronous Digital Hierarchy
NDT Non Destructive Testing
API American Petroleum Institute
AWS American Weld Society
DNV Det Norske Veritas

DAC Distance Amplitude Correction
TVG Time Varied Gain
ECA Electronic Components Association
TCG Time Corrected Gain
TOFD Time Of Flight Diffraction
PA UT Phased Array Utrasonic Testing
ASME American Society of Mechanical Engineers
ASTM American Society for Testing and Materials
IAEA International Atomic Energy Agency
BINDT The British Institute of Non Destructive Testing
xvi

TECDOC Technical document
SMAW Shielded Metal Arc Welding
GTAW Gas Metal Arc Welding
SAW Submerged Arc Welding
FCAW Flux Core Arc Welding

DANH SÁCH CÁC BNG

BNG TRANG
Bng 4.1: Thông s k thutăvƠăkíchăthc các loiăđu dò [27] 42
Bng 4.2: Thông s k thut vƠăkíchăthc các loiănêmăđu dò [27] 42
Bng 5.1: Thông tin vt liuăcăbn [12] 78
Bng 5.2: Thành phn hóa hc ca thép ASTM A106 Grade B [12] 78
Bng 5.3: Thông tin vt liu tiêu hao [12] 79
Bng 5.4: Ch đ hàn cho lpăđp 86
Bng 5.5: Ch đ hàn cho lpăđp 87
Bng 5.6: Ch đ hàn ch to khuyt tt và các v trí còn li. 90
Bng 5.7: Ch đ hàn cho lpăđp 91

Bng 5.8: Kt qu siêu âm PA mu khuyt tt s 01 93
Bng 5.9: Kt qu siêu âm PA mu khuyt tt s 02 96
Bng 5.10: Kt qu siêu âm PA mu khuyt tt s 03 98
Bng 5.11: Kt qu siêu âm PA mu khuyt tt s 04 101
Bng 5.12: Kt qu siêu âm PA mu khuyt tt s 05 104






xvii










DANH SÁCH CÁC HÌNH

HÌNH
TRANG
Hình 2.1: Các loi ngăthépătrònăđen 5
Hình 2.2: Mi hàn dc trc 6
Hình 2.3: MiăhƠnăhng kính 6
Hình 2.4: Mi hàn xon ng 7

Hình 2.5: Các kiu nt trong mi hàn 8
Hình 2.6: V trí khuyt tt rỗ khí 9
Hình 2.7: Khuyt tt ln x 9
Hình 2.8: Khuyt tt hàn không ngu 10
Hình 2.9: Hình dng vân giao thoa ca hai ngun phát sóng 12
Hình 2.10: Hình nh siêu âm s dngăđu dò t hp pha trong y t 13
Hìnhă3.1:ăSăđ khi ca thit b kim tra siêu âm t hp pha 17
Hình 3.2: Hình nh dngăquétăđuădòăsiêuăơmăthôngăthngăvƠăđu dò t hp pha 18
Hìnhă3.3:ăĐiu khin góc phát chùm âm 18
Hình 3.4: Máy siêu âm OmniScan MX2 19
Hìnhă3.5:ăBăphátăxungătăhpăpha 20
xviii

Hình 3.6: B nhn xung t hp pha 21
Hình 3.7: Khi quét WeldROVER, Cobra Scanner ca hãng Olympus 22
Hình 3.8: Mu chun V1 22
Hình 3.9: Mu chun Navships 22
Hìnhă3.11:ăĐuădòăsiêuăơmătăhpăpha 23
Hìnhă3.12:ăNêmăđuădò 25
Hìnhă2.13:ăBăchiaăkênhăy-spliterăcaăhƣngăOlympus 25
Hình 3.14: Nguyên lý siêu âm t hp pha 26
Hình 3.15: Ch th hình nh hin th B-Scan 27
Hình 3.16: Máy hàn SMAW và các ph kin liên quan 28
Hình 3.17: Nguyên lý hình thành mi hàn 29
Hình 3.18: Thit b hàn TIG 30
Hình 3.19: Nguyên lý hình thành mi hàn trong hàn FCAW 30
Hình 3.20: Nguyên lý hình thành mi hàn 31
Hìnhă4.3:ăLcăđ quy trình mua sm tài sn, trang thit b 36
Hìnhă4.4:ăSăđ quy trình kim tra mi hàn giáp mi ng s dng PA UT 40
Hìnhă4.5:ăBaătrng hp hiu chnh vn tc 44

Hình 4.6: Hiu chun khi viăđ cong 44
Hình 4.7: Ví d v tín hiu hin th 45
Hình 4.8: Thit lp các cng trên các tín hiuăđu tiên 45
Hình 4.9: Thit lp các cng trên các tín hiu th hai 46
Hình 4.10: Hiu chun khi vi khuyt tt chun 47
Hình 4.11: Hiu chun khi viăhaiăđ dày 48
Hìnhă4.12:ăBaătrng hp hiu chunăđ tr nêm 50
Hình 4.13: Hiu chun khi viăđ cong 51
Hình 4.14: Hiu chunăđ tr nêm vi khuyt tt có sẵn trên khi chun 52
Hình 4.15: Thit lp cngăAăđ sâu A ca wizard hiu chunăđ tr nêm 53
Hình 4.16: Xây dựng lp ph tín hiu cho hiu chunăđ tr nêm 54
Hìnhă4.17:ăĐ tr nêm kim tra bng các bán kính 54
xix

Hình 4.18: Hiu chunăđ dày khi 55
Hình 4.19: Hiu chun khi bng mt khuyt tt chun 56
Hình 4.20: Thit lp cng A dựa vào ting vng A caăbc hiu chun wizard 57
Hình 4.21: Xây dựng lp ph tín hiu cho cân chnhăđ nhy 58
Hình 4.22: Hiu chnhăđ nhy trong dung sai cho phép. 58
Hình 4.23: Hiu chun khi bng mt khuyt tt chun 59
Hình 4.24: Xây dựng lp ph tín hiu cho hiu chunăđ nhy 60
Hình 4.25: Hiu chnhăđ nhy trong dung sai cho phép. 61
Hình 4.26: Hiu chnhăđ nhy trong dung sai cho phép. 61
Hình 4.27: Các tín hiu hiu chunăchoăđ nhy 62
Hình 5.1: Thit k miăghépăVăđn 77
Hình 5.2: Thit k mi ghép hàn góc 78
Hình 5.3: Thit k miăghépăchăXăđn 78
Hình 5.4: K thut to khuyt tt nt 79
Hình 5.5: K thut to khuyt tt ngm x 80
Hình 5.6: K thut to khuyt tt thiu ngu chân 81

Hình 5.7: K thut to khuyt tt rỗ khí 82
Hình 5.8: Mu khuyt tt mi hàn giáp mi ng s 01 84
Hình 5.9: Thit k mi ghép kiuăVăđnăvƠăv trí khuyt tt dự kin mu s 01 85
Hình 5.10: V tríăhƠnăđínhăca mi hàn giáp mi vòng ng s 01 85
Hình 5.11: Hàn lp th nht 86
Hình 5.12: Hàn các lp ch to khuyt tt rỗ khí 87
Hình 5.13: Hàn các lpăđp to khuyt tt không ngu cnh 88
Hình 5.14:ăGócăđ đuc hàn khi hàn GTAW bt cu 88
Hình 5.15: Hàn các lpăđp to khuyt tt ngm x 89
Hìnhă5.16:ăGócăđ que hàn khi hàn SMAW 90
Hình 5.17: Hàn ch to khuyt tt nt 91
Hình 5.18: Hàn lpăđpăbngăSMAW 92
Hình 5.19: Hàn các lp ph 93
xx

Hình 5.20: Bn khuyt tt trên màn hình siêu âm t hp pha mu s 01 94
Hình 5.21: Mu khuyt tt mi hàn giáp mi ng s 02 95
Hình 5.22: Thit k mi ghép kiuăVăđnăvƠăv trí khuyt tt dự kin mu s 02 96
Hình 5.23: Hai khuyt tt trên màn hình siêu âm t hp pha mu s 02 97
Hình 5.24: Mu khuyt tt mi hàn góc ng s 03 97
Hình 5.25 Thit k mi ghép và v trí khuyt tt dự kin mu s 03 98
Hình 5.26: Khuyt tt trên màn hình siêu âm t hp pha mu s 03 99
Hình 5.27: Mu khuyt tt mi hàn góc ng s 04 100
Hình 5.28 Thit k mi ghép và v trí khuyt tt dự kin mu s 04 101
Hình 5.29: Hai khuyt tt trên màn hình siêu âm t hp pha mu s 04 102
Hình 5.30: Mu khuyt tt mi hàn góc ng s 05 103
Hình 5.31 Thit k mi ghép và v trí khuyt tt dự kin mu s 05 104
Hình 5.32: Hai khuyt tt trên màn hình siêu âm t hp pha mu s 05 105

1

Chng 1
GII THIU

1.1 Tính cấp thit ca đ tài
Không th đm ht s lngăcácăđng ng và ng thép hàn trong ngành công
nghip du khí, hóa du T lúc sn xutăđn c thi gian s dng, chúng phi đc
kimătraăvƠă theoădõiă thng xuyên bi các ng này phi chu áp xut cao và cha
nhiu hóa cht đc hi. Vì vy nơngăcaoănĕngăsut, chtălng mi hàn ng luôn là vn
đ cpăbáchăđc nhiu nhà khoa hc quan tâm nghiên cu. Đ kimătraăđánhăgiáăcht
lng mi hàn ng, phngăphápăkim tra ht t thngăđc s dng,ănhngăphngă
pháp này ch hn ch đ phát hin các khuyt tt b mặt.ăPhngăphápăchp X-quang
cũngăvy, rt tn kém thi gian và đc hi.
Trongăphngăphápăsiêuăơm,ăphngăphápăsiêuăơmăt hp pha s dng thit b
OmniScan MX2,ămáyăquétătayăvƠăđu dòăđaăbin t cung cp nhiuăuăđim: kt qu
chính xác nht, hình nh rõ nét nht, kim tra nhanh nht,ăanătoƠnăvƠăđặc bit cho phép
xácăđnh v tríăvƠăkíchăthc khuyt tt theo ba chiu trong không gian nhngăphngă
phápănƠyăchaăđc áp dng rng rãi  nc ta.
Viăphngăphápăsiêuăơmăt hp pha ngoài vic phiăđuătăthit b, các doanh
nghipăđƠoăto và nghiên cu phiăđuătăchiătit mu có khuyt tt hàn, các chi tit
mu có khuyt tt hàn này có giá thành rt cao. Nghiên cu ch to mu chi tit hàn
trongănc nhm góp phn gimăchiăphíăđuătăchoăvicăđƠoăto k thut viên kim tra
khuyt tt mi hàn thực sự là mt yêu cu cp thităđi viănc ta hin nay.
Đ gii quyt phn nào vnăđ trên,ăđ tài, “Nghiên cứu xây dựng quy trình
kiểm tra mối hàn giáp mối ống sử dụng phương pháp siêu âm tổ hợp pha tại Việt
Nam’’ do hc viên lựa chn có tính cp thit và kh nĕngăng dng cao ti Vit Nam.
1.2 ụ nghĩa khoa hc và thc tin ca đ tài
Hin nay  nc ta, các công trình xây dựngănhƠămáyăđin, nhà máy lc du, các
ngành công nghipăđóngătƠu ă, s lng các dự ánăđuăt ngƠyăcƠngătĕng.ăĐ đápăng

đc chtălng sn phm và tinăđ côngătrình,ăcácăphngăphápăkim tra không phá
hyăđangăđc áp dng rngărƣiăvƠăđc chng minh là rt hiu qu.
2

V ý nghĩa thc tin:ăđ tài gii quyt bài toán nghiên cu, đƠoăto k thut
viên v kim tra khuyt tt mi hàn giáp mi ng bngăphngăphápăsiêuăơm t hp
pha, làm ch công ngh ch to chi tit mu có khuyt tt hàn.
V ý nghĩa khoa hc: phngăphápăsiêuăơmătruyn thngăđc s dngăđ kim
tra mi hàn giáp mi ng trong nhiu thp k qua.ăTuyănhiên,ăphngăphápănƠyăcóăcácă
hn ch căbn c v khía cnh k thut ln ng dngănh:
- Hình dng ca vt kim tra có th gơyăkhóăkhĕnăchoăcôngăvic kim tra.
- Khó kim tra các vt liu có cu to bên trong phc tp.
- PhngăphápănƠyăcn s dng cht tip âm là m.
- Đu dò phi tip xúc hp lý vi b mặt mu trong quá trình kim tra.
- Hng ca khuyt tt có nhăhngăđn kh nĕngăphátăhin khuyt tt.
- Nhân viên kim tra phi có rt nhiu kinh nghim.
Vì vy nghiên cu s dngăphngăpháp siêu âm t hp pha vào kim tra cht
lng mi hàn giáp mi ng nhmăđ khc phcăcácănhcăđim ca phngăpháp
siêu âm truyn thng cóăýănghĩaăkhoaăhc ht sc quan trng và cn thităđ nâng cao
nĕngăsut, chtălng mi hàn.
Mặt khác đ tài còn nghiên cu xây dựng qui trình kim tra theo tiêu chun
ASME, ch to chi tit mu có khuyt tt hàn theo tiêu chun AWS,ăđây là hai tiêu
chun khá ph bin và d hiu, có th ng dng trong vic nghiên cu và ging dy ti
cácăđnăv đƠoăto k thut viên, th hƠnătrongăvƠăngoƠiănc.
NgoƠiăraăđ tƠiăđƣănghiênăcu các Nguyên nhân to ra các khuyt tt trong mi
hàn giáp mi ng, giúp các k săcóăth thit k mt quy trình có th phòng tránh các
khuyt tt nhm to ra miăhƠnăđt chtălng cao mt cách d dàng. Các mu chi tit
hàn b khuyt ttăđc ch to có các khuyt ttătngătự nhăcácăkhuyt tt gặp phi
trong quá trình sn xut tự nhiên,ădoăđó,ăngoƠiăvic phc v trongăđƠoăto, quy trình
kim tra, các mu chi tit hàn b khuyt tt có th đc phc v trongălĩnhăvực nghiên

cu và phát trin các k thut kim tra khuyt tt mi hàn mi.
1.3 Mc tiêu nghiên cu ca đ tài
1.3.1 Mc tiêu tng quát
Hoàn thinăvƠăđaăvƠoăng dng quy trình kim tra mi hàn giáp mi ng bng
k thut siêu âm t hp pha choăcácălĩnhăvựcăcăkhí,ădu khí, xây dựng,ăđóngătàuầti
Vit Nam.
3

1.3.2 Mc tiêu c th
- Tìm hiu quy trình, tiêu chun cácănc trên th gii v siêu âm t hp pha.
- Kho sát hin trng ti Vit Nam v kim tra siêu siêu âm t hp pha.
- Xây dựng quy trình kim tra siêu âm s dngăđu dò t hp pha.
- Nghiên cu khuyt ttăhƠnăthng gặp phi trong thực tin ch to kt cu hàn.
- Nghiên cu phngăpháp ch to chi tit mu có khuyt tt hàn.
- Ch to th nghim chi tit mu có khuyt tt hàn phc v trongăđƠoăto kim
tra khuyt tt mi hàn bngăphngăphápăsiêuăơm t hp pha.
1.4 Đi tng và phm vi nghiên cu
1.4.1 Đi tng nghiên cu
- Khuyt tt mi hàn ngăthépătrònăđen.ă
- Thit b siêu âm t hp pha.
- Máy hàn.
1.4.2 Phm vi nghiên cu
- ngăthépătrònăđenăcó đng kính ngoài t

21,3mm ti

355,6mm, chiu dày
ng t 0,8mm ti 38,1mm.
- Mi hàn giáp mi ng.
- Bn loi khuyt ttăcăbn: nt, rỗ khí, ln x, không ngu.

- Thit b Omniscan MX2 s dngăđu dò t hp pha ca hãng Olympus.
- Khi quét WeldROVER ca hãng Olympus.
- Khi quét Cobra Scanner ca hãng Olympus.
- Máy hàn SMAW, máy hàn TIG, MIG
- Quy trình kim tra mi hàn giáp mi ng s dngăphngăphápăsiêuăơmăt hp
pha.
- Ch to th nghim chi tit mu có các khuyt tt hàn ngm x, thiu ngu, rỗ
khí và nt.
1.5 Phng pháp nghiên cu
Phngă phápă nghiênă cu là sự kt hp gia nghiên cu lý thuyt và thực
nghim.
- V mặt lý thuyt, tin hành nghiên cuăcăs khoa hc, nguyên lý hotăđng,
phm vi áp dng, các tiêu chun liên quan, các báo cáo khoa hcăđƣăcôngăb trên các
tpăchíătrongănc và quc t v lĩnhăvực kim tra siêu âm t hp pha.
4

- V mặt thực nghim, tinh toán, thit k mi hàn giáp mi ng và ch to các
khuyt tt: ngm x, thiu ngu, rỗ khí và nt. Kimătraăđánhăgiáăcácăchiătităđƣăch to
bngăphngăphápăsiêuăơm t hp pha.
1.6 Kt cấu ca lun văn
Kết cấu luận văn tốt nghiệp gồm 6 chương:
- Chngă1:ăGii thiu
- Chngă2:ăTng quan
- Chngă3:ăCăs lý thuyt
- Chngă4:ăXây dựng quy trình kim tra mi hàn giáp mi ng dn s
dngăphngăphápăsiêuăơmăt hp pha.
- Chngă5: Ch to mi hàn ng đặc thù có khuyt tt hàn chun
- Chngă6: Kt lun và kin ngh

5

Chng 2
TNG QUAN
2.1 ng thép tròn đen
- Vt liu: A53

A106
- Tiêu chun: ASME, API 5L, ASTM A106GR.B, ASTM A53GR.B
- Đ dày: 0,8mm

38,1mm

- Đng kính ph ngoài:

21,3mm


355,6mm.
- Chiu dài: 6m

12 m.
- Áp sut làm vic: áp lực 50 bar (51kg/cm
2
)
- Công dng:ăđc s dng rng rãi trong các ngành công nghipăxĕng,ădu, khí
hóa lng, gas, công ngh ht nhân vv

Hình 2.1: Các loại ống thép tròn đen
- Kíchă thc ca ngă thépă trònă đenă gii hn v đng kính t 21,3mm ti
355,6mm.
2.2 Các loi mi hàn ng
Đi vi mi hàn ng trong công nghipăthng có ba loiăcăbnăđóălƠ:ămi hàn
dc ng, mi hàn vòng ng và mi hàn xon ng. Trong phm vi nghiên cu caăđ tài
6

ta ch đ cpăđn mi hàn dc và vòng ng, mi hàn xon ch trình bày mang tính cht
tham khoănhăsau:
2.2.1 Mi hàn dc ng (mi hàn dc trc)
V
trí
mi
hàn

dc
ng

Hình 2.2: Mi hàn dc trc

2.2.2 Mi hàn vòng ng (mi hƠn hng kính)
V trí
mi
hàn
vòng
ng

Hình 2.3: MiăhƠnăhng kính


7

2.2.3 Mi hàn xon ng
V
trí
mi
hàn
xon


Hình 2.4: Mi hàn xon ng
2.3 Khuyt tt mi hàn
2.3.1 Đnh nghĩa
Khuyt tt ca mi hàn là nhng sai lch v hình dng,ăkíchăthc và t chc
kim loi ca kt cu hàn so vi tiêu chun thit k và yêu cu k thut, nó có tác dng

xu làm gimăđ bn và kh nĕngălƠmăvic ca kt cu.
2.3.2 Phân loi khuyt tt mi hàn
2.3.2.1 Nt
Nt là mt khuyt tt nghiêm trng vì khi chi tit b nt thì sau mt thi gian làm
vic vt nt b lan rng ra và phá hy chi tit.
- Theo nhit đ vt nt xuất hin ta phân ra hai loi:
+ Nứt nóng: xut hin trong quá trình kt tinh ca liên kt hàn khi nhităđ khá
caoă(ătrênă1000ăđ C)
+ Nứt nguội: xut hin sau khi kt thúc quá trình hàn nhităđ diă1000ăđ C.
- Theo kích thc vt nt:
+ Vết nứt thô cực đại: có th gây phá hy kt cu ngay khi làm vic.
+ Nứt tế vi: Vt nt này s phát trin rng dn ra to thành các vt ntăthôăđi.
- Theo hình dng:
8

+ Nứt dọc: do s dng vt liuăhƠnăchaăđúng,ătn ti ng sutădătrongăliênăkt,
tcăđ ngui cao, liên kt hàn không phù hp, b trí miăhƠnăchaăhp lý.
+ Nứt ngang: do s dng vt liuăchaăđúng,ătcăđ ngui cao, mi hàn quá nh
so vi liên kt.
+ Nứt ở vùng kết thúc hồ quang: do v trí kt thúc h quang b lõm cha nhiu
tp cht, h quangăkhôngăđc bo v tt.



a) Liên kết hàn giáp mối
b) Liên kết hàn góc
1. Vết nứt hố; 2. Vết nứt mặt trên; 3. Vết nứt ở vùng ảnh hưởng nhiệt; 4. Vết tách lớp
ở vật liệu thép cơ bản (ở sát mối hàn); 5. Vết nứt dọc đường hàn; 6. Vết nứt ở gốc
mối hàn; 7. Vết nứt bề mặt đáy mối hàn; 8.Vết nứt ăn sâu; 9. Vết nứt chân mối hàn;
10. Vết nứt ngang mối hàn; 11. Vết nứt dưới mối hàn; 12. Vết nứt ở bề mặt giáp ranh

giữa mối hàn và thép cơ bản; 13. Vết nứt ở phần kim loại mối hàn.
Hình 2.5: Các kiu nt trong mi hàn [1]
2.3.2.2 R khí
Rỗ khí sinh ra do hinătng khí trong kim loi không kpăthoátăraăngoƠiătrc
khi kim loiăđôngăđặc. Rỗ khí có th sinh ra  bên trong hoặc b mặt mi hàn hoặc có
th nm  ranh gii gia kim loiăcăbn và kim loiăđp.
Nguyên nhân chínhădoăhƠmălng cacbon trong kim loiăcăbn hoặc trong vt
liu hàn quá cao, vt liu hàn b m, b mặt chi tit hàn b bn,ădínhăsn,ădu m, g,
hiănc, chiu dài ct h quang ln, tcăđ hàn quá cao.
9


1. Bên trong mối hàn; 2. Bề mặt mối hàn; 3. Ranh giới giữa kim loại cơ bản và kim
loại đắp; 4. Phân bố tập trung hoặc nằm rời rạc trong mối hàn.
Hình 2.6: V trí khuyt tt rỗ khí [1]
2.3.2.3 Ln x
Trong quá trình hàn x hàn và tp cht có th tn ti trong miăhƠn,ăcũngăcóăth
nm trên b mặt mi hàn, có th nm giáp ranh gia kim loi mi hàn và phn kim loi
căbn, hoặc giaăcácălt hàn. Sự ln x làm nhăhng lnăđnăcătínhăca mi hàn
nhăđ dẻo, tính chuăvaăđp, gim kh nĕngălƠmăvic ca mi hàn. Mặt khác sự to x
trong mi hàn là do dòngăđin hàn quá nh,ăkhôngăđ nhitălngăđ cung cp cho kim
loi nóng chy và x khó thoát lên khiăvũngăhƠn,ămépăhƠnăchaăđc làm sch hoặc
khiăhƠnăđínhăhayăhƠnănhiu lpăchaăgõăsch x,ăgócăđ hƠnăchaăhp lý và tcăđ hàn
quá ln, làm ngui mi hàn quá nhanh. [1]

1. Xỉ hàn và tạp chất có thể tồn tại trong mối hàn; 2. Nằm trên bề mặt mối hàn;
3. Chỗ giáp ranh giữa kim loại mối hàn và phần kim loại cơ bản;
4. Giữa các lượt hàn.
Hình 2.7: Khuyt tt ln x
2.3.2.4 Không ngấu

10

Hàn không ngu là mt dng khuyt tt nghiêm trng vì nó s gây ra ng sutădă
tiăđimăđóăvƠăs phá hy mi hàn. Hàn không ngu sinh ra  góc mi hàn, mép hàn
hoặc gia các lp hàn.
Nguyên nhân ca khuyt tt này là do mép hàn chun b chaăhp lý, góc vát quá
nh,ădòngăđin hàn quá nh hoặc tcăđ hƠnăquáănhanh,ăgócăđ đin cực hàn (que hàn)
vƠăcáchăđaăđin cực không hp lý, chiu dài ct h quang không quá ln,ăđin cực
hàn chuynăđngăkhôngăđúngătheoătrc mi hàn. [1]

MiăhƠnăkhôngăkhuytătt
Khôngănguăgiaă
cácălpăhƠn
Khôngănguă
cnhămépăhƠn

Hình 2.8: Khuyt tt hàn không ngu
2.4 Gii thiu chung v siêu âm
Các thit b kim tra siêuăơmăđƣăđc ng dng trong công nghipăhnă60ănĕmă
nay. T nhngănĕmă1940,ăquáătrìnhătruyn sóng âm tn s cao qua vt liu rn tuân
theo các quy lut vtălýăđƣăđc s dngăđ phát hin các khuyt tt nt, lỗ rỗng, rỗ
khí và các bt liên tc bên trong kim loi, hp cht, nhựa và gm;ăcũngănhăđoăchiu
dày và phân tích tính cht vt liu. KimătraăsiêuăơmălƠăphngăphápăhoƠnătoƠnăanătoƠnă
và không phá hy,ănóă cònălƠă phngă phápăkim tra đc ng dng tt trong nhiu
ngành công nghipănhăsn xut, ch to và dch v,ăđặc bit là ng dng ca nó liên
quan ti mi hàn và kt cu kim loi. [27]
Phngă phápăkim tra siêu âm phát trin mnh cùng vi sự tĕngătrng ca
ngƠnhăđin t vƠăsauăđó là máy tính. Thực nghimăđuătiênăđc thực hin ti Châu Âu
và M t nhngănĕmă1930ăđƣăchng minh rng sóng âm tn s cao có th phn x t
khuyt tt bên trong hay vùng ranh gii ca vt liuătheoăcácăđng vuông góc và to

11

ra các dng xung phân bit mà có th th hinăđc trên màn hình hin sóng. Vic phát
trin h thngăđnh v bngăsiêuăơmătrongăgiaiăđon Th chin th IIăđƣăto sc ép cho
vic nghiên cu siêu âm mnhăhnăna.ăVƠoănĕmă1945,ănhƠănghiênăcuăngi M là
Floydă Firestoneă đƣă sángă ch ra thit b dò khuyt tt bng siêu âm (Supersonic
Reflectoscope)ănóăđcăxemănhăthit b phát hin khuyt tt bngăsiêuăơmăđu tiên
đc s dng trên th trng, thit b này s dng k thut xung diăthôngăthngănhă
hinănayăđangăs dng.ăĐiu này m đng cho vic rt nhiu thit b siêu âm khuyt
ttăthngămiăđc gii thiu trong nhngănĕmătip theo. Trong s các Công ty hàng
đu v lĩnhăvực phát trin thit b siêu âm khuyt tt, thit b đoăsiêuăơmăvƠăđu dò
trong thp niêm 1960 và 1970 là Panametrics, Staveley và Harissonic, tt c các công
ty này hin nay trực thuc Olympus NDT.
Vào cui thp niên 1940, nhà nghiên cuăngi Nhtă đƣăđiă tiênăphongătrongă
vic s dng kimătraăsiêuăơmăđ chunăđoánăbnh dùng thit b B-scan cung cp hình
nh hai chiu các lp mô. Vào thp niên 1960, nhng phiên bnăđu tiên ca máy quét
y t đƣăđc s dngăđ phát hin và phác ha hình nh các khi u, si mt và nhng
tình trngătngătự. Vào nhngănĕmă1970,ăvicăđaăvƠoăs dng thit b đoăchiu dày
chính xác bng siêu ơmăđƣăgiúpăchoăphngăphápăkim tra siêu âm ng dngăđc
trong nhiuălĩnhăvực sn xut khác nhau, khi có yêu cuăđoăchiu dày các chi tit 
trong trng thái làm vic  nhng v trí ch tipăxúcăđc t mt bên và các thit b đoă
ĕnămònăđcăđaăvƠoăs dng rng rãi trong vicăđoăchiu dày thành còn li ca ng
và bn cha bng kim loi. [27]
Nhng thit b siêu âm tiên tin nht hin nay hotăđng dựa trên k thut x lý
tín hiu s hóa và các b vi x lý rẻ tin mà hinăđƣăcóăt nhngănĕmă1980.ăNh ng
dng các k thut mi trên dnăđn vicăchoăraăđi nhng thit b siêu âm xách tay,
nh gn,ăđ tinătng cao và các h thng kimăđnh liên tcăđ phát hin khuyt tt,
đoăchiu dày và to hình nh âm thanh.
2.5 Lch s phát trin ca siêu âm t hp pha
Trong vài thpăniênăđu tiên, các thit b siêuăơmăthngămi dựa hoàn toàn vào

đu dò tinh th đnăs dng mt tinh th ápăđinăđ phát và nhn sóng âm hoặcăđu dò
tinh th kép s dng hai tinh th truyn và nhn sóng âm riêng r và h thng
phát/nhn hay truynăquaăđc dùng thành cặp tinh th đnănhătrongăk thut cặpăđôi.ă
Các k thut này vnăđc dùng ch yu trong thit k ch toămáyăsiêuăơmăthngă
miăngƠyănayăđ phát hin khuyt ttăvƠăđoăchiu dày, tuy nhiên các thit b dùngăđu