Nghiên cứu phát triển thiết bị kiểm tra ống nhỏ sử dụng công nghệ siêu âm tổ hợp pha

v

TịMăTT

Khuyt tt hƠn trong các mi hƠn nói chung, đặc bit lƠ khuyt tt trong mi
hàn ngnói riêng có nh hng ln đn cht lng kt cu hƠn cũng nh quá trình lƠm
vic sau này ca chúng. σgoƠi ra, theo các qui đnh về an toƠn hot đng trong các
ngƠnh công nghip hoá dầu, đin lực, dầu khí, cần thực hin kiểm tra đnh kỳ cht
lng các mi hƠn ng (dc ng) bằng các phng pháp σDT nh X-quang, siêu
âm, để đánh giá vƠ quyt đnh thi hn hot đng ca chúng. Vic kiểm tra cht
lng mi hƠn ng (dc ng) bằng phng pháp siêu ơm thng đc thực hin bằng
tay đòi hi nhiều thi gian, kt qu không ổn đnh vi chi phí ln. Do vy, vn đề
nghiên cu, phát triển thit b kiểm tra ng nh s dng siêu ơm đƣ nhn đc sự
quan tơm đặc bit. Đề tƠi đƣ tin hƠnh kho sát các loi robot, thit b tự hƠnh, phng
pháp vƠ kỹ thut đo bằng siêu ơm để tin hƠnh nghiên cu, thit k vƠ ch to th
nghim thit b tự hƠnh kiểm tra đánh giá cht lng ng nh bằng siêu ơm tổ hp pha.
Thit b bao gồm các c cu kẹp, đng ray dn hng, c cu di chuyển dc trc, c
cu mang đầu siêu ơm, … có thể hot đng tự hƠnh dc theo chiều dƠi ng tin hƠnh
đo kiểm vi kt qu ổn đnh, tin cy, thi gian đo kiểm ngắn.

SUMMARY

Welding defects in buttweld make vertical pipe influence seriously on quality
of welding structure as well as its working process. Besides, according to safety at
work in petrochemical industry and petroleum industry, weld seam quality need to be
tested by NDT techniques, such as: Radiographic testing, Ultrasonic testing vv, From
that point this subject will research about a part of welding theory, especially it will
lead us to the defect of the weld and the cause make it wrong. After that, we will learn
about some methods to checking the quality of welding that is presenting to find out
the defect of welding, it’s not easy to see the failure, so we will learn more about

devices, engines to help the inspection process to be more precise.
From the practical problem and difficulties due to the welding inspection
process in reality, this research will focus to studying the self ậ propelled device that
it’s capability can walk on the pipe with diameter varies from 0,8 inch ÷ 4,5 inch. Over

vi

the period of research and learning from the other resources about the self ậ propelled
or handicraft on around the world and Vietnam market. This subject will go into
research and manufacture the device itself with the simplest structures but bringing
high efficiency.
In addition, the project will also calculate reliable structure of devices and
choosing the most compact structures while ensuring the enduring and able working
well.









vii

MC LC

Lụ LCH KHτχ HC i
MC LC vii
DχσH MC HỊσH x

DχσH MC ψσG xiv
Chng 1 GII THIU 1
1.1Tính cp thit ca đề tƠi ……………………………………………………… 1
1.2 ụ nghĩa khoa hc vƠ tính thực tin ca đề tƠi………………………………….3
1.β.1Tính thực tin ca đề tƠi 3
1.β.βụ nghĩa khoa hc ca đề tƠi 3
1.γMc tiêu nghiên cu ca đề tƠi 4
1.4Đi tng vƠ phm vi nghiên cu 4
1.4.1Đi tng nghiên cu 4
1.4.βυhm vi nghiên cu 4
1.ηυhng pháp nghiên cu 5
1.θσi dung ca đề tƠi 5
β.1υhng pháp kiểm tra mi hƠn bằng siêu ơm 6
2.1.1 σguyên lý kiểm tra siêu ơm 6
2.1.2 Kỹ thut kiểm tra bằng siêu ơm 6
2.1.3 σguyên tắc kiểm tra 7
2.1.4 Mc đ chp nhn khuyt tt bên trong mi hƠn 9
β.γ.1σt (CRACKS) 16
2.3.2 Rỗ khí 19
2.3.3Ngm x (SτLID IσCLUSIτσS) 21
2.3.4Không thu (LACK OF PENETRATION) 22
2.3.4.1Không thu hoƠn toƠn 23
2.3.4.2Không thu chơn 23
β.γ.ηCháy thng (Burn-Through) 24
2.3.6Cháy chân (Undercut ) 24
2.4 Các nghiên cu liên quan đn đề tƠi 25
β.4.1Các nghiên cu ngoƠi nc 25
β.4.βCác nghiên cu trong nc 29
2.5 Các tồn ti 29
Chng γ C S LÝ THUYT 30

3.1 Các bin pháp phát hin khuyt tt mi hàn 30

viii

3.1.1 υhng pháp chp nh phóng x (Radiographic Testing_RT) 31
3.1.2 Kiểm tra mi hƠn bằng phng pháp siêu ơm (Ultrasonic Testing_UT) 33
3.1.3 υhng pháp kiểm tra siêu âm (Untrasonic Inspection_UI) 34
3.1.4 υhng pháp kiểm tra thẩm thu cht lng (Liquid υenetran inspection_LυI)
36
3.1.5 υhng pháp kiểm tra t tính (Magnetic υarticle Inspection_MυI) 37
3.1.6 υhng pháp kiểm tra dòng xoáy (Eddy Current Testing_ ET) 39
3.1.7 υhng pháp dùng tia bc x Xquang vƠ Gamma 40
3.1.8 υhng pháp kiểm tra thy lực th áp lực 42
3.2 Các loi đầu dò s dng trong siêu ơm dc trc 44
3.2.1 Đầu dò thông thng 44
3.2.1.1 Đầu dò thẳng 44
3.2.1.2 Đầu dò góc 44
3.2.1.3 Đầu dò kép 44
3.2.1.4 Đầu dò phased array (OLYMPUS) 45
3.2.2 Cu to ca các đầu dò thông thng 45
3.2.3 Cu to ca đầu dò tổ hp pha (phased array) 46
3.2.4 σguyên lý kiểm tra dc trc ca đầu dò 47
Chng 4 υHσG HσG VÀ GII υHÁυ 49
4.1 Thông s thit k 49
4.2 Phác tho nguyên lý hot đng 49
4.2.1 σguyên lý yêu cầu 49
4.2.2 σguyên lý đnh v, vn hƠnh 50
4.2.3 σguyên lý mang thit b chy dc ng 51
4.2.4 σguyên lý dn hng 52
4.3 υhng hng vƠ gii pháp thực hin 53

4.4 Lựa chn phng án ti uμ 59
4.5 Trình tự công vic tin hƠnh 60
Chng η 61
TệσH TτÁσ, THIT K CÁC C CU 61
5.1 Yêu cầu thit k 61
5.2 Tính toán, thit k các c cu 61
5.2.1 Mô hình thit k thit b 61
5.2.2 Tính toán, thit k cm truyền đng 63
5.2.3 Tính toán, thit k cm di trt 67
5.2.3.1 Tính lực kẹp cần thit cho khi V di đng 68

ix

5.2.3.2 Tính toán b truyền vít me ậ đai c kẹp 68
5.2.3.3 Kiểm tra đ bền cho đòn kẹp 71
5.2.3.4 Kiểm tra điều kin bền cho trc kẹp ϕ12: 73
5.2.4 Thit k cm lắp đầu dò siêu ơm 74
5.3 Đề xut mch điều khiển cho c cu 75
Chng θ CH Tτ, TH σGHIM VÀ ĐÁσH GIÁ 79
6.1 Ch to vƠ lắp ráp chi tit 79
6.2 Th nghim 81
6.2.1 Quy trình kiểm tra th nghim 81
6.2.1.1 Quy trình kiểm tra siêu ơm 81
6.2.1.2 Quy trình kiểm tra vƠ vn hƠnh thit b 85
6.3 Thực nghim xác đnh lực ca lò xo 88
6.3.1 Mc đích thực nghim 88
6.3.2 Dng c vƠ các thit b th nghim 88
6.4 Thực nghim xác đnh sai s dc trc 90
6.4.1 Mc đích thực nghim 90
6.4.2 Dng c vƠ thit b th nghim 90

6.5 Thực nghim đo vi τmniScan vƠ đầu dò 91
6.6 Kt qu kiểm tra thực nghim 95
6.7 Đánh giá 99
Chng 7 KT LUσ VÀ KIσ σGH 100



x

DANH MC HÌNH

Hình 1. 1: Kiểm tra mi hƠn ông bằng tay [13] 2
Hình 1. 2: Kiểm tra bằng tay mi hƠn phă
̉
ng bằng đầu do siêu âm [13] 2
Hình 1. 3 : Kiểm tra bằng tay môi ha

n nôi bôn bằng phng pháp siêu ơm [1γ] 2

Hình 2. 1:Nguyên lý kiểm tra mi hàn bằng siêu âm 6
Hình β. βμ S đồ liên kt mi hàn 7
Hình 2. 3: S đồ dò liên kt giáp hàn mi 7
Hình 2. 4: Các dng s đồ quét để kiểm tra khuyt tt mi hàn [14] 8
Hình 2. 5: Mô phng quá trình siêu âm [14] 9
Hình 2. 6: ng thép không g [8] 10
Hình 2. 7: ng thép tròn đen [8] 10
Hình 2. 8: ng thép m km [8] 13
Hình 2. 9: Quy trình hàn thép không g s dng phôi tm [8] 14
Hình 2. 10: Quy trình công ngh hàn ng thép [8] 15
Hình 2. 11: Tổng hp các khuyt tt ca mi hàn 16

Hình 2. 12: Phân loi khuyt tt nt theo TCVN 6115-1:2005 17
Hình 2. 13: Vùng nh hng nhit (HAZ) 17
Hình 2. 14: Các v trí thng xut hin vt nt dc 18
Hình 2. 15: V trí thng xut hin các vt nt dc 18
Hình 2. 16: Các v trí thng xut hin vt nt ngang 18
Hình 2. 17: V trí các vt nt ngang 19
Hình 2. 18: Nt cắt lp  chân mi hàn [10] 19
Hình 2. 19: Phân loi khuyt tt rỗ khí theo BS EN [10] 20
Hình 2. 20: Các dng khuyt tt rổ khí [10] 21
Hình 2. 21: Rỗ khí bên trong mi hàn [10] 21
Hình 2. 22: Ngm x bên trong đng hàn
Hình 2. 23: Ngm x bên ngoƠi đng hàn 22
Hình 2. 24μ S đồ phân loi các khuyt tt ngm x [10] 22
Hình 2. 25: Phân loi khuyt tt không thu [10] 23
Hình 2. 26:Khuyt tt không thu chân [10] 23
Hình 2. 27:Khuyt tt không thu chân [10] 24
Hình 2. 28:Khuyt tt cháy thng [10,12] 24
Hình 2. 29: Phân loi khuyt tt cháy chân theo theo BS EN [10] 24
Hình 2. 30: Khuyt tt cháy chân [10,12] 25
Hình 2. 31: Kiểm tra mi hàn ng bằng tay s dng máy quét COBRA Scanner [9] 25

xi

Hình 2. 32: Thit b siêu âm mi hàn OmniScan [9] 26
Hình 2. 33: Thit b kiểm tra mi hàn ni Olympus OmniScan s dng bằng tay [9] . 26
Hình 2. 34: Máy siêu âm mi hàn Olympus [9] 26
Hình 2. 35: Máy kiểm tra mi hàn s dng trong nhà máy sn xut ng [9] 27
Hình 2. 36: Thit b tự đng kiểm tra mi hàn bồn PV ậ 300 [9] 28
Hình 2. 37: Kiểm tra mi hàn bồn áp lực bằng thit b PV ậ 300 [9] 28

Hình 3. 1: ng phát tia X [15] 32
Hình 3. 2: Nguyên lý phát hin khuyt tt bằng phng pháp siêu ơm [15] 33
Hình 3. 3: Thit b siêu âm kiểm tra mi hàn [9] 34
Hình 3. 4: Nguyên lý kiểm tra bằng siêu âm [9] 35
Hình γ. ημ Các bc chuẩn b trc khi kiểm tra [11] 36
Hình 3. 6: Nguyên lý kiểm tra bằng phng pháp t tính [15] 38
Hình 3. 7: Thit b kiểm tra khuyt tt mi hàn bằng dòng xoáy [15] 40
Hình 3. 8: Nguyên lý kiểm tra bằng bc x [15] 41
Hình 3. 9: Kiểm tra mi hàn giáp mi bằng Xquang 41
Hình γ. 10μ S đồ phng pháp kiểm tra áp lực [11] 43
Hình γ. 11μ Đầu dò thẳng [9] 44
Hình γ. 1βμ Đầu dò góc [9] 44
Hình γ. 1γμ Đầu dò kép [9] 45
Hình γ. 14μ Đầu dò phased array (OLYMPUS) [9] 45
Hình γ. 1ημ Đầu dò đn tinh thể vƠ đầu dò tinh thể kép 45
Hình 3. 16: Cu to ca các đầu dò thông thng [9] 46
Hình 3. 17: Cu to Đầu dò siêu âm phased array [9] 46
Hình 3. 18: Cu to ca đầu dò đa tinh thể Phased Array [9] 46
Hình γ. 1λμ υhng pháp kiểm tra siêu âm truyền thng [9] 47
Hình γ. β0μ υhng pháp kiểm tra siêu âm TOFD [9] 47
Hình γ. β1μ υhng pháp kiểm tra siêu âm phased array [9] 48

Hình 4. 2: Nguyên lý yêu cầu ca thit b 49
Hình 4. γμ σguyên lý đnh v, vn hành 50
Hình 4. 4μ υhng án lựa chn đnh v và vn hành bi hai khi V 51
Hình 4. 5: Nguyên lý mang thit b chy dc ng 51
Hình 4. 6: B truyền vitme ậ đai c dn đng đc chn theo phng án β 52
Hình 4. 7: Nguyên lý dn hng cho thit b 52
Hình 4. 8: Nguyên lý dn hng cho thit b đc chn theo phng án β 53
Hình 4. λμ Mô hình phng án 1 54

xii

Hình 4. 10μ Mô hình phng án β 55
Hình 4. 11μ Mô hình phng án γ 57
Hình 4. 1βμ Mô hình phng án 4 58
Hình 4. 1γμ Mô hình phng án đƣ lựa chn 59

Hình 5. 1: Mô hình thit b thit k 61
Hình 5. 2: Mô hình phân r thit b 62
Hình 5. 3: Bn v cm chi tit truyền đng 63
Hình 5. 4: Bn v b truyền vítme ậ đai c bi 66
Hình 5. 5: Bn v cm chi tit di trt 67
Hình η. θμ S đồ phân tích lực kẹp tác dng lên khi V 68
Hình η. 7μ Đòn kẹp theo thit k 71
Hình 5. 8: Biểu đồ ni lực ca đòn kẹp 72
Hình 5. 9: Biểu đồ phân b ng sut trên tit din đòn kẹp 72
Hình 5. 10: Biểu đồ ni lực ca trc kẹp 73
Hình 5. 11: Bn v cm chi tit lắp đầu dò siêu âm 74
Hình 5. 12: Mch đng lực 77
Hình 5. 13: Mch điều khiển 78
Hình 5. 14: T đin sau khi thit k và lắp đặt hoàn chnh 78

Hình 6. 1:Mô hình thit b thit k ban đầu 79
Hình 6. 2: Thit b sau khi gia công lắp ráp hoàn chnh 80
Hình θ. γμ Hng nhìn khác ca thit b sau khi gia công lắp ráp hoàn chnh 80
Hình θ. 4μ S đồ tổng quát qui trình kiểm tra siêu âm [9] 81
Hình θ. ημ S đồ thit b đo [λ] 84
Hình 6. 6: X lý file sau khi quét để báo cáo [9] 88
Hình 6. 7: B phn kẹp đầu dò và lực k 88

Hình 6. 8: Lò xo và b kẹp đầu dò 89
Hình 6. 9: Thit b và dng c th nghim sai s dc trc 90
Hình 6. 10: Máy phân tích, hiển th dữ liu vƠ đầu dò siêu âm tổ hp pha [9] 92
Hình θ. 11μ Đầu dò và nêm nghiêng góc 55
0
[9] 92
Hình 6. 12: Hiu chnh calib đầu dò vi mu chuẩn và encoder 92
Hình θ. 1γμ Điều chnh đầu dò so vi mi hàn [9] 93
Hình θ. 14μ Điều chnh đầu dò so vi mi hàn [9] 93
Hình 6. 15: Gá lắp vƠ điều chnh cm đầu dò so vi mi hàn cần kiểm tra trên ng 94
Hình 6. 16: Kiểm tra vƠ điều chnh khong cách đầu dò đúng theo yêu cầu 94
Hình 6. 17: Quá trình vn hành máy siêu âm và thit b đo 94

xiii

Hình 6. 18: Kt qu thực nghim lần 1 96
Hình 6. 19: Kt qu thực nghim lần 2 97
Hình 6. 20: Kt qu thực nghim lần 3 99


xiv

DANHăMCăBNG

Bng 2. 1: Góc vào trong tng vt liu 8
Bng 2. 2: Chiều dài gii hn ca vt kiểm tra 9
Bng β. γμ Kích thc tiêu chuẩn ca ng thép đen tròn [8] 11
Bng β. 4μ Kích thc ng thép m km [8] 12
Bng β. ημ Kích thc ng thép không g, ng hàn [8] 13
Bng β. θμ Kích thc ng thép ch to bằng phng pháp hƠn [8] 15

Bng 5. 1: Bng giá tr Ψ
H
vƠ Ψ
h
64

Bng 6. 1: Kt qu thực nghim xác đnh lực lò xo 90
Bng 6. 2: Kt qu thực nghim sai s dc ca đầu dò 91

1

Chng 1
GII THIU

Trong công nghip dầu khí, đin lực, giao thônghin nay có rt nhiều đng
ng thép có đng kính khác nhau, đặc bit lƠ các ng nh, đc s dng để dn cht
lng, cht khí,… Các đng ng nƠy t lúc sn xut ra đn sut c thi gian s dng
ng đều phi kiểm tra đánh giá cht lng để đi đn quyt đnh về kh năng tip tc
s dng hay b thay th. Vi vai trò quan trng đó, vic nơng cao năng sut, cht lng
mi hàn cũng nh phng pháp đo kiểm đánh giá cht lng ngkhisn xut vƠ trong
quá trình s dng luôn lƠ vn đề cp bách đc quan tơm nghiên cu. σgƠy nay, đƣ có
nhiều công trình ng dng thành công các công ngh tiên tin để ch to ra các thit
b kiểm tra tự đng giúp tăng năng sut lao đng gp nhiều lần vƠ có đ tin cy cao.
Vì những lý do trên, nên vic nghiên cu thit k mt thit b kiểm tra mi hƠn
dc ng mang đầu dò siêu âm để đo kiểm, đánh giá cht lng mi hƠn dc nglƠ mt
vn đề thi sự vƠ cp bách.

1.1 Tính cp thit caăđ tài
Hin nay trên th gii cũng nh  Vit σam vn đang áp dng nhiều phng

pháp kiểm tra cht lng ca đng ng. Tuy nhiên vic kiểm tra nƠy còn mang tính
th công hoặc bán tự đng,vì vy vic kiểm tra vn còn có mt s nhc điểm sau:
- Thi gian đo kiểm ln.
- Công tác vn hƠnh kiểm tra tng đi phc tp.
- Đi ngũ cán b kiểm tra đòi hi phi có kinh nghim.
- Tc đ di chuyển ca thit b kiểm tra bằng tay không ổn đnh gơy nh
hng ln đn kt qu kiểm tra.
-  mt s đng ng dƠi vic kiểm tra bằng th công s không hiu qu về
mặt thi gian, nhơn công,…
- Thit b kiểm tra bằng tay tng đi cồng kềnh, đòi hi phi có đng ray
dn do đó chi phí mua sắm thit b tng đi cao.
Hình 1.1 đn 1.η trình bƠy mt s hình nh về công vic kiểm tra vƠ thit b
kiểm tra cht lng mi hƠn ng s dng kỹ thut siêu ơm.

2







Hình 1. 1: Kiểm tra mi hƠn ông bằng tay [13]






Hình 1. 2μ Kiểm tra bằng tay mi hƠn phă

̉
ng bằng đầu do siêu ơm [13]






Hình 1. 3μ Kiểm tra bằng tay môi ha

n nôi bôn bằng phng pháp siêu ơm [13]







Hình 1. 4: Thit b tự đng kiểm tra mi hƠn cho môi nôi đ

ng ông [13]


3

Hình 1. 5: Thit b tự hƠnh kiểm tra ng cáp quang di đáy biển [14]

Đòi hi t thực t lƠ cần phi khắc phc các hn ch khi kiểm tra bằng các thit
b th công nh trên vƠ yêu cầu có mt thit b kiểm tra mi hƠn ng có kh năngtự
hành, có tính kinh t trong s dng. Do vy, vic nghiên cu mt thit b tự hƠnh có
thể mang đầu siêu ơm kiểm tra đc mi hƠn do
̣
c ng lƠ mt nhu cầu cp bách.

1.2 ụănghĩaăkhoaăhc và tính thực tin caăđ tài
1.2.1 TínhăthựcătinăcaăđătƠi
Thit b tự hƠnh mang đầu dò siêu ơm đo kiểm đánh giá cht lng mi hƠn dc
ng có thể ng dng trong các lĩnh vực nh : kiểm tra cht lng mi hƠn ng trong
các ngƠnh dầu khí , thy li , vƠ các đng ng cha cht lng nhằm phát hin các
khuyt tt ca mi hƠn dc ng để loi b các ng b h hng. Có thể ng dng tt
trong các nhƠ máy ch to ng. Trong mt s trng hp đặc bit các ng kiểm tra hƠn
theo mt dƣy vi nhiều hƠng ng song song thì vic kiểm tra th công hoặc các
phng pháp khác khó thực hin nhng thit b nƠy vn có thề s dng đc.
Thit b tự hƠnh hot đng đc lp mƠ không ph thuc vƠo các thit b kèm
theo ph tr trong quá trình hot đng nh lƠ đng ray dn hng.
Vi các đng ng cần kiểm tra dƠi thì thit b hot đng s có hiu qu hn
các thit b kiểm tra bằng tay hoặc bán tự đng.
1.2.2 ụănghĩaăkhoaăhcăcaăđătƠi
Hng nghiên cu ca đề tƠi lƠ hng nghiên cu thiên về lĩnh vực robot. Kt
qu ca đề tƠi lƠ thit b tự hƠnh mang đầu dò siêu âm để đo kiểm, đánh giá cht lng
mi hƠn dc ng. Đề tƠi có mt s ý nghĩa khoa hc sauμ

4

- Đề xut đc nguyên lý hot đng tự hƠnh dc theo ng ly ng lƠm đng
dn theo nguyên lý co duỗi (chuyển đng ca con sơu);
- Kh năng thay th, kẹp chặt vi mt phm vi xác đnh các ng có đng kính
khác nhau;
- Cung cp kh năng đo hƠnh trình vƠ kh năng điều khiển qua máy tính khi
thay b điều khiển tip điểm bằng b điều khiển ng dng vi điều khiển;
- Gii thiu mt thit b đo vi nguyên lý hot đng tự hƠnh thay th cho các
thit b vn hƠnh th công.

1.3 Mc tiêu nghiên cu caăđ tài
- Đề tƠi nghiên cu về kỹ thut đo, phng pháp đo siêu ơm, đặc bit lƠ siêu
ơm tổ hp pha. Qua đó đề xut qui trình đo kiểm s dng thit b tự hƠnh mang đầu dò
siêu ơm tổ hp pha.
- Th nghim, phát triển các c cu kẹp có điều khiển;
- Thit k, ch to th nghim thit b tự hƠnh mang đầu dò siêu ơm kiểm tra,
đánh giá cht lng mi hƠn dc ng.

1.4 Điătng và phm vi nghiên cu
1.4.1 Điătngănghiênăcu
- ng công ngh đng kính nh.
- Các dng khuyt tt hƠn thng gặp trên ng khi ch to hoặc sau mt thi
gian s dng.
- Kỹ thut đo siêu ơm, thit b siêu ơm tổ hp pha
- Các c cu kẹp, di chuyển, cm gá đầu đo, …
1.4.2 Phmăviănghiênăcu
Lĩnh vực tự đng lƠ mt lĩnh vực tng đi rng ln, nhng kin thc vƠ thi
gian lƠm lun văn có hn. Do đó, đề tƠi nƠy ch nghiên cu về thit b tự hƠnh kiểm tra
mi hƠn dc đng ng, nghiên cu các phng án cho thit b kiểm tra đi trên đng
ng vƠ mang thit b kiểm tra siêu âm mi hƠn dc ng.

5

1.5 Phngăphápănghiênăcu
- σghiên cu phơn tích lý thuytμ Thu thp tƠi liu t các nguồn báo chí, tp
chí, sách, t internet có liên quan đn ni dung nghiên cu. Qua phơn tích, x lý thông
tin thu đc đề xut qui trình ch to vƠ kiểm tra ng nh.
- υhng pháp thực nghimμ Tin hƠnh ch to th nghim thit b kiểm tra
ng nh s dng công ngh siêu ơm tổ hp pha, th nghim hot đng vƠ hoƠn chnh
thit k.

1.6 Ni dung caăđ tài
- Chng 1μ Gii thiu
- Chng βμ Tổng quan
- Chng γμC s lý thuyt
- Chng 4μ υhng hng vƠ gii pháp
- Chng ημ Tính toán thit k các c cu
- Chng θμ Ch to, th nghim vƠ đánh giá
- Chng 7μ Kt lun vƠ kin ngh








6

Chngă2ă

TNG QUAN

2.1 PhngăphápăkimătraămiăhƠnăbằngăsiêuăơm
2.1.1 NguyênălỦăkimătraăsiêuăơm
Sóng siêu ơm đc truyền qua môi trng kèm theo sự suy gim năng lng do
tính cht ca môi trng. Cng đ sóng ơm hoặc đc đo sau khi phn x (xung phn
hồi) ti các mặt phơn cách ( khuyt tt) hoặc đo ti bề mặt đi din ca vt kiểm tra
(xung truyền qua). Chùm sóng ơm phn x đc phát hin vƠ phơn tích để xác đnh sự
có mặt ca khuyt tt vƠ v trí ca nó.
Mc đ phn x ph thuc vƠo nhiều yu t vt lý ca vt liu  phía đi din
vi bề mặt phơn cách vƠ  phm vi nh hn vƠo các tính cht vt lý đặc trng ca vt
liu đó.


Hình 2. 1:σguyên lý kiểm tra mi hƠn bằng siêu ơm

2.1.2 Kỹăthutăkimătra bằngăsiêuăơm
Kỹ thut kiểm tra siêu ơm thng đc chia ra lƠm ba tiêu chí phơn nhóm ch
yuμ
- Xung phn hồi vƠ truyền qua (liên quan đn năng lng đc s dng phn
x hay truyền qua).
- Chùm tia vuông góc vƠ xiên góc (liên quan đn góc mƠ năng lng ơm thanh
đi vƠo vt kiểm).
- Tip xúc vƠ nhúng (liên quan đn phng pháp tip ơm bin t vi vt
kiểm).

7

2.1.3 Nguyênătcăkimătra
Vi vic kiểm tra mi hƠn giáp mi ta s dng phng pháp xung phn hồi vi

vic đa đầu dò vƠo theo s đồ phi hp.








Hình 2. 2μ S đồ liên kt mi hƠn
- Đnh v khuyt ttμ a = S.sinα; b = S.cosα
- S dng đầu dò có góc α = γη
0
÷ 50
0

- Để đm bo tin cy ngi ta s dng hai đầu dò. Đầu dò có góc phát (góc
ti) η0
0
dùng để phát hin các khuyt tt có thể tồn ti trong vũng hƠn mƠ không thể
dò vi góc phát nh.
- Các mi hƠn có chiều dƠy nh (<100 mm) có thể dò trên mt bề mặt ca kim
loi c bn bằng tia phn x trực tip vƠ phn x mt lần (s đồ β.β). Lúc đó góc vƠo
kim loi  thng đc chn sao cho trc chùm tia  mt trong những đầu dò cắt trc
đi xng ca tit din mi hƠn ti đ sau 0,ηδ.



a) Trực tip
b) Gián tip

Hình 2. 3: S đồ dò liên kt giáp hƠn mi


8

Lựaăchnăgócăphátăđầuădò
- Góc đầu dò  = λ0
0
÷ /β
- Trong đó  ậ lƠ góc vát mép ( chữ V, X, K)
- Góc đầu dò thay đổi theo tng loi vt liu ca vt kiểm tra. ψng sau ch ra
giá tr góc ca chùm tia thay đổi tùy thuc vƠo các loi vt liu khác nhau.






ψng β. 1μ Góc vƠo trong tng vt liu
Xácăđnhăvùngădchăchuynăđầuădòăgóc khiăkimătraătitădinămiăhƠn
- Để quét ht vi tia trực tip
δ.tg ≥ (b + βe) (s đồ β.β)
- Vi tia phn x mt lầnμ
δ.tg ≥ (b + βz) (s đồ β.β)
- Khong cách z thng ly bằng η mm lƠ cần thit để đm bo phần ln năng
lng ca chùm siêu ơm trong vùng kiểm.
- Chiều dƠy kim loi c bn cƠng nh thì góc vƠo cƠng ln , vì vi vic gim
chiều dƠy δ thì chiều rng b gim xung không đáng kể, khi đó để quét mi hƠn bằng
tia trực tip thì luôn cần góc vƠo ln hn so vi khi quét bằng tia phn x vƠo mặt đi
din ca kim loi c bn .

- Đi vi mi hƠn góc vƠ mi hƠn chữ T ta cũng sữ dng phng pháp phn
hồi xung.
- S đồ quétμ





Hình 2. 4: Các dng s đồ quét để kiểm tra khuyt tt mi hƠn [14]

9








Hình 2. 5: Mô phng quá trình siêu âm [14]
- Chùm tia vƠo mi hƠn hp lý nht lƠ qua kim loi c bn ca tm hƠn, vì nó
cho phép phát hin các loi khuyt tt bên trong thng gặp trong thực t.
- Trong các liên kt hƠn ca loi nƠy cần phi đm bo yêu cầu ngu hoƠn toƠn
 đáy mi hƠn. Có thể kiểm tra bằng cách quét bằng tia phn x mt lần.
2.1.4 McăđăchpănhnăkhuytăttăbênătrongămiăhƠn
Đi vi phng pháp kiểm tra siêu âm ta có:
- Khuyt tt có biên đ xung phn hồi di β0% DχC thì đc chp nhn.
- Đi vi các khuyt tt có biên đ xung phn hồi trên β0% DχC, nu lƠ
khuyt tt dng nt, không ngu, không thu, thì đc loi b vƠ ghi vƠo báo cáo.
- σu không phi lƠ các dng khuyt tt trên thì vi những khuyt tt có biên

đ xung phn hồi di η0% DχC thì đc chp nhn vƠ không ghi vƠo báo cáo.
- σhững khuyt tt có biên đ xung phn hồi trên η0% DχC vƠ di 100%
DχC thì đc chp nhn vƠ đc ghi vƠo báo cáo.
- σhững khuyt tt có biên đ xung phn hồi trên 100% đồng thi chiều dƠi
nh hn chiều dƠi gii hn thì đc chp nhn vƠ ghi vƠo báo cáo. Chiều dƠi ln hn
chiều dƠi gii hn thì loi b vƠ ghi vƠo báo cáo.
- Chiều dƠi gii hn đc cho trong bng 2.2.
ψng β. 2: Chiều dƠi gii hn ca vt kiểm tra







10

2.2 Cácădngăngăthngădùngătrongăcôngănghip
Trong công ngƠnh công nghip  Vit σam thng dùng các loi ng chính nh
ng thép không g (inox), ng thép để phc v cho vic truyền ti vƠ s dng năng
lng.
2.2.1 ngăinoxă(ngăthépăkhôngăgă)
Thép không g hay còn gi lƠ inox lƠ mt dng hp kim sắt cha ti thiểu
10,η% crôm. σó ít b bin mƠu hay b ăn mòn nh thép thông thng khác.

Hình 2. 6μ ng thép không g [8]

2.2.2 ngăthépătrònăđenă
ng thép tròn đen đc ch to t các mác thép C4η, Cη0, CTβ0, CTγ,
SS400,… ng thép tròn đen đc s dng trong các đng ng dn dầu, dn khí, làm
đng hi trong công nghip.
ng đc sn xut theo công ngh hƠn hồ quang β mặt theo kiểu hƠn thẳng
hoặc hƠn xoắn.






Hình 2. 7μ ng thép tròn đen [8]


11

ψng β. 3μ Kích thc tiêu chuẩn ca ng thép đen tròn [8]

12

2.2.3 ngăthépămăkm
ng thép m km thng đc ch to t thép χηγ đc s dng trong cp

thoát nc, υCCC, x lý môi trng…
Điều kin lƠm vic vƠ kích thc ca ng thép m km đc thể hin qua bng
di đơy.


























ψng β. 4: Kích thc ng thép m km [8]

13







Hình 2. 8μ ng thép m km [8]

2.2.4 Quyătrìnhăchăto cácăngăthép
Căn c vƠo công ngh sn xut vƠ hình dáng phôi s dng ch to, ngi ta li
chia ra thƠnh 4 loiμ ng thép đúc (s dng phôi tròn), ng thép hƠn (s dng phôi tm,
lá), ng thép không g hƠn (s dng phôi tm), ng thép không g cán (s dng phôi
thanh).
2.2.4.1 QuyătrìnhăhƠnăsnăxutăngăthépăkhôngăgă(sădngăphôiătm)
Vic sn xut ng thép không g t phôi tm s để li đng hƠn trong ng (ng
hàn), quy trình nƠy có thể sn xut ra những ng có đặc tính kỹ thut vƠ kích thc
nh sau.
ng thép hƠn không g mang đầy đ những đặc tính nh trên ca ng thép cán
không g, nhng có kh năng chu áp lực, đ cng, đ bền thp hn ng thépcán.

ψng β. 5: Kích thc ng thép không g, ng hƠn [8]


14

















Hình 2. 9: Quy trình hƠn thép không g s dng phôi tm [8]
2.2.4.2 QuyătrìnhăcôngănghăhƠnăthépăng
υhôi cho công ngh hƠn thép ng lƠ s dng thép tm vƠ thép lá.
- Căn c vƠo công ngh hƠn mƠ chia ra thƠnh ng hƠn lò, ng hƠn đin vƠ hƠn
tự đng.
- Căn c vƠo hình thc hƠn chia lƠm β loi ng hƠnμ ng hƠn thẳng vƠ ng hƠn

xoắn.
- Yêu cầu kỹ thut ca ng thép hƠnμ Có chiều dƠy thƠnh ng bằng nhau, có đ
cng, chu áp lực cao, nhng vn bẻ un, kéo giƣn tt, cht lng đồng b, đáp ng
yêu cầu cao về kỹ thut chính xác vƠ thẩm mỹ, kh năng chu lực tt trong h kt cu
khác.
- Đi vi công ngh hƠn ng thép ngi ta ch to ra các đng ng có kích
thc nh sauμ



15
















ψng β. 6: Kích thc ng thép ch to bằng phng pháp hƠn [8]
Sau đơy lƠ mt quy trình hƠn ng thép điển hìnhμ

Hình 2. 10: Quy trình công ngh hƠn ng thép [8]