Nghiên cứu kỹ thuật kiểm tra không phá hủy dùng phương pháp siêu âm và máy nội soi công nghiệp olympus NDT iplex

Ket-noi.com chia se
NGHIÊN CỨU KỸ THUẬT KIỂM TRA KHÔNG PHÁ HỦY
SỬ DỤNG PHƢƠNG PHÁP SIÊU ÂM VÀ MÁY NỘI SOI
CÔNG NGHIỆP OLYMPUS NDT IPLEX LX

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC

Hà Nội - 2014


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

Đinh Văn Nam

NGHIÊN CỨU KỸ THUẬT KIỂM TRA KHÔNG PHÁ HỦY
SỬ DỤNG PHƢƠNG PHÁP SIÊU ÂM VÀ MÁY NỘI SOI
CÔNG NGHIỆP OLYMPUS NDT IPLEX LX
Chuyên ngành: Vật lý vô tuyến và điện tử
Mã số: 60 44 01 05

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. ĐỖ TRUNG KIÊN

Hà Nội - 2014


LỜI CẢM ƠN
Trong quá trình học tập và nghiên cứu tại trường Đại học Khoa học Tự
Nhiên (ĐHKHTN), Đại học Quốc Gia Hà Nội (ĐHQGHN), tôi đã nhận được sự

quan tâm sâu sắc và giúp đỡ rất nhiệt tình của thầy giáo, cô giáo của Bộ môn Vật lý
Vô tuyến và điện tử và Khoa Vật lý, Trường ĐHKHTN, ĐHQGHN. Tôi bày tỏ lòng
biết ơn sâu sắc tới tất cả những sự giúp đỡ quý báu đó
Luận văn được thực hiện dưới sự hỗ trợ của dự án: “Tăng cường trang bị kỹ
thuật kiểm tra và thăm dò không phá hủy ứng dụng trong nghiên cứu và giảng dạy”
của Trường Đại học Khoa học Tự nhiên. Máy OLYMPUS NDT IPLEX LX mã
số: QH1.12.01 do Trường Đại học Khoa học Tự nhiên đề suất.
Đặc biệt tôi chân thành cảm ơn sâu sắc tới TS. Đỗ Trung Kiên. Thầy đã tận
tình hướng dẫn, chỉ bảo, chu đáo và có khoa học trong suốt quá trình học tập và
nghiên cứu khoa học.
Cuối cùng, tôi xin kính chúc tất cả các Thầy, cô sức khỏe và đạt được nhiều
thành công trong công tác nghiên cứu khoa học.
Hà Nội, tháng 12 năm 2014

Đinh Văn Nam


MỤC LỤC
Các ký hiệu & từ viết tắt ............................................................................................ i
Danh mục hình vẽ ..................................................................................................... ii
Danh mục bảng biểu................................................................................................. iv
MỞ ĐẦU ...................................................................................................................1
CHƢƠNG I. TỔNG QUAN VỀ KỸ THUẬT NDT ..............................................3
1.1. Giới thiệu chung về phương pháp kiểm tra không phá hủy NDT ..................3
1.2. Các phương pháp NDT ...................................................................................4
1.2.1. Đặc điểm của NDT...................................................................................5
1.2.2. Tầm quan trọng của NDT ........................................................................5
1.3. Tình hình nghiên cứu và triển khai ứng dụng của KTKPH ở Việt Nam ........6
CHƢƠNG II. MỘT SỐ NGUYÊN LÝ VÀ KỸ THUẬT NDT ............................9
2.1. Phương pháp kiểm tra bằng mắt hay còn gọi là phương pháp quang học

(Visual Testing – VT) ............................................................................................9
2.2. Phương pháp kiểm tra bằng bột từ (Magnetic Paticle Testing - MT) ...........10
2.3. Phương pháp kiểm tra bằng chất thấm lỏng (Liquiq Penetrant Testing - PT) .....13
2.4. Phương pháp kiểm tra bằng dòng điện xoáy (Eddy Testing - ET) ...............15
2.5. Phương pháp kiểm tra bằng siêu âm (Ultrasonic Testing - UT) ...................17
2.6. Phương pháp kiểm tra bằng chụp ảnh bức xạ (Radiography Testing - RT) .19
2.7. Giới thiệu phương pháp đo chiều dày lớp phủ bề mặt ..................................20
CHƢƠNG III. NGUYÊN LÝ STEREO IMAGING ...........................................23
3.1. Mở đầu ..........................................................................................................23
3.2. Ảnh ba chiều .................................................................................................24
3.3. Chụp ảnh trong không gian ...........................................................................26
3.4. Vệ tinh ba chiều ............................................................................................27
3.5. Hệ thống hội tụ ..............................................................................................28
3.6. Khai thác thông tin chiều sâu ........................................................................28
Chƣơng IV. MỘT SỐ PHÉP ĐO ĐỘ SÂU, ĐO KHOẢNG CÁCH THỰC
HIỆN TRÊN THIẾT BỊ KTKPH OLYMPUS NDT IPLEX LX .......................30


4.1. Giới thiệu về thiết bị nội soi công nghiệp OLYMPUS NDT IPLEX LX .....30
4.2. Nguyên lý phép đo độ sâu, đo khoảng cách ..................................................33
4.2.1. Nguyên lý phép đo độ sâu, độ cao .........................................................34
4.2.2. Nguyên lý phép đo khoảng cách giữa hai điểm .....................................35
4.2.3. Nguyên lý phép đo khoảng cách từ điểm đến đường .............................35
4.2.4. Nguyên lý phép đo chu vi và diện tích của miền xác định ....................36
4.3. Phép đo thực hiện trên máy nội soi công nghiệp OLYMPUS NDT IPLEX
LX

.....................................................................................................................36

4.3.1. Phép đo mẫu vật thực tế .........................................................................36

4.3.2 Phép đo độ sâu của mẫu vật cùng góc nhìn (góc nhìn 0) ........................39
4.3.3. Phép đo độ sâu của mẫu vật khác góc nhìn cùng độ cao, độ sáng .........46
4.3.4. Phép đo khoảng cách giữa hai điểm .......................................................51
4.3.5. Phép đo khoảng cách từ 1 điểm đến 1 đường thẳng ..............................53
4.3.6. Phép đo diện tích và chu vi của 1 miền xác định ...................................53
KẾT LUẬN .............................................................................................................56
TÀI LIỆU THAM KHẢO .....................................................................................57


Các ký hiệu & từ viết tắt

NDT Non Destructive Test

Phương pháp kiểm tra và thăm dò không phá hủy
Phương pháp kiểm tra bằng mắt hay còn gọi là

VT

Visual Testing

MT

Magnetic Paticle Testing

Phương pháp kiểm tra bằng bột từ

PT

Liquiq Penetrant Testing

Phương pháp kiểm tra bằng chất thấm lỏng

ET

Eddy Current Testing

Phương pháp kiểm tra bằng dòng điện xoáy

UT

Ultrasonic Testing

Phương pháp kiểm tra bằng siêu âm

RT

Radiography Testing

Phương pháp kiểm tra bằng chụp ảnh bức xạ

phương pháp quang học

i


Danh mục hình vẽ
Hình 1.1 - Minh họa các phương pháp kiểm tra NDT ...............................................4
Hình 2.1 – Những dụng cụ quang học dung trong quá trình kiểm tra bằng mắt .....10
Hình 2.2 – Nguyên lý cơ bản của phương pháp kiểm tra bằng bột từ .....................11
Hình 2.3 – Những cách từ hóa khác nhau sử dụng trong phương pháp kiểm tra bột

từ...............................................................................................................................12
Hình 2.4 – Các giai đoạn của quá trình kiểm tra thẩm thấu chất lỏng .....................14
Hình 2.5 – Quá trình tạo ra dòng điện xoáy trong vật thể kiểm tra .........................15
Hình 2.6 – Dòng điện xoáy bị méo bởi khuyết tật ...................................................16
Hình 2.7 – Các loại đầu dò dùng trong phương pháp kiểm tra bằng dòng điện xoáy
..................................................................................................................................17
Hình 2.8 – Các thành phần cơ bản của máy dò khuyết tật bằng xung phản hồi siêu
âm .............................................................................................................................18
Hình 2.9 – Cách bố trí trong phương pháp kiểm tra bằng chụp ảnh bức xạ ............20
Hình 2.10 – Đầu đo cảm ứng từ ...............................................................................21
Hình 2.11 – Đầu đo dòng điện xoáy ........................................................................22
Hình 2.12 – Thiết bị đo siêu âm ...............................................................................22
Hình 2.13 – Đo chiều dày lớp sơn bằng thiết bị đo từ trường .................................22
Hình 3.1 - Cấu hình chuẩn của hệ thống 2 camera ..................................................23
Hình 3.2 - Nguyên lý cơ bản của ảnh ba chiều ........................................................24
Hình 3.3 – Thu được của hai camera về khối lập phương. ......................................24
Hình 3.4 - Chi tiết hệ thống quang hình ...................................................................25
Hình 3.5- Chụp ảnh trong không gian từ các máy bay khảo sát. .............................27
Hình 3.6 - Ảnh ba chiều từ vệ tinh viễn thám ..........................................................28
Hình 3.7 - Hệ thống thực các camera không song song ..........................................28
Hình 4.1 - Thiết bị KTKPH Olympus IPLEX LX ...................................................30
Hình 4.2 - Vỏ bọc dây soi thiết bị KTKPH Olympus ..............................................30
Hình 4.3 - Màn hình hiển thị thiết bị KTKPH Olympus..........................................31

ii


Hình 4.4 - Các loại đầu gắp, móc, kéo, hút trợ giúp thiết bị KTKPH Olympus ......31
Hình 4.5 - Pin sạc Li-ion và thẻ nhớ CF Card hoặc USB gắn ngay trong máy .......32
Hình 4.6 - Hình ảnh thu được từ 2 mắt riêng biệt ....................................................33

Hình 4.7 - Hệ thống chụp ảnh 3D ............................................................................34
Hình 4.8 – Xác định điểm đo và mặt phẳng tham chiếu ..........................................35
Hình 4.9 – Xác định khoảng cách hai điểm đo ........................................................35
Hình 4.10 – Xác định điểm đo và đường thẳng tham chiếu ....................................36
Hình 4.11 – Xác định điểm đo và đường thẳng tham chiếu ....................................36
Hình 4.12 – Mẫu vật thực hiện các phép đo ............................................................37
Hình 4.13 – Hình ảnh đo vị trí sâu nhất của mẫu vật bằng thước thẳng ..................37
Hình 4.14 – Hình ảnh đo mẫu vật ở độ sáng 2 – độ cao 0(cm) ...............................40
Hình 4.15 – Hình ảnh đo mẫu vật ở độ sáng 3 – độ cao 0(cm) ...............................40
Hình 4.16 - Hình ảnh đo mẫu vật độ cao 0(cm) – ở độ sáng 3 ................................43
Hình 4.17 - Hình ảnh đo mẫu vật độ cao 1,5(cm) – ở độ sáng 3 .............................43
Hình 4.18 - Hình ảnh đo mẫu vật độ cao 4,5(cm) – ở độ sáng 3 .............................44
Hình 4.19 - Hình ảnh đo mẫu vật độ cao 4,5(cm) – ở độ sáng 3 – góc nhìn 00 .......47
Hình 4.20 - Hình ảnh đo mẫu vật độ cao 4,5(cm) – ở độ sáng 3 – góc nhìn 6,3430 47
Hình 4.21 - Hình ảnh đo mẫu vật độ cao 4,5(cm) – ở độ sáng 3 – góc nhìn 12.530 48
Hình 4.22 - Hình ảnh đo mẫu vật độ cao 4,5(cm) – ở độ sáng 3 – góc nhìn 23,960 48
Hình 4.23 - Đo khoảng cách 2 điểm cách nhau 10mm ............................................52
Hình 4.24 - Đo khoảng cách 2 điểm cách nhau 5mm ..............................................52
Hình 4.25 - Đo khoảng cách từ 1 điểm đến 1 đường thẳng .....................................53
Hình 4.26 - Đo đường kính của mẫu vật bằng thước thẳng .....................................54
Hình 4.27 - Đo diện tích hình tròn (độ cao 1,5 cm, độ sáng 3, góc nhìn 0).............54
Hình 4.28 - Đo diện tích hình tròn (độ cao 3,5 cm, độ sáng 3, góc nhìn 0).............55

iii


Danh mục bảng biểu

Bảng 4.1 - Số liệu phép đo thực tế ...........................................................................38
Bảng 4.2 - Biểu đồ số liệu phép đo thực tế ..............................................................39

Bảng 4.3 - Số liệu phép đo cùng độ cao khác độ sáng .............................................41
Bảng 4.4 - Biểu đồ số liệu phép đo cùng độ cao (0cm) khác độ sáng .....................42
Bảng 4.5 - Số liệu phép đo độ sâu cùng độ sáng - khác độ cao ...............................45
Bảng 4.6 - Biểu đồ số liệu phép đo độ sâu cùng độ sáng - khác độ cao .................46
Bảng 4.7 - Số liệu phép đo độ sâu cùng độ sáng – cùng độ cao - khác góc nhìn ...49
Bảng 4.8 - Số liệu sai số phép đo độ sâu cùng độ sáng – cùng độ cao - khác góc
nhìn ...........................................................................................................................50
Bảng 4.9 - Biểu đồ số liệu phép đo độ sâu cùng độ sáng – cùng độ cao - khác góc
nhìn ...........................................................................................................................51

iv


MỞ ĐẦU
Việt Nam đang trong giai đoạn tiến lên công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất
nước. Chúng ta đang xây dựng một nền công nghiệp hiện đại như một tiền đề đưa
Việt Nam trở thành một quốc gia phát triển. Một nền công nghiệp xem là mạnh,
hiện đại chỉ khi chúng ta có được các sản phẩm công nghiệp với chất lượng tốt, kỹ
thuật cao. Để có được một sản phẩm có chất lượng cao nhất, kỹ thuật cao nhất ngoài
các công đoạn thiết kế và gia công tốt thì vai trò của việc kiểm tra chất lượng sản
phẩm là một công đoạn vô cùng quan trọng.
Ngày nay, với sự phát triển của khoa học công nghệ chúng ta đã có rất nhiều
phương pháp kiểm tra đánh giá chất lượng sản phẩm hoặc một chi tiết sản phẩm kỹ
thuật. Một trong những phương pháp đó là kiểm tra không phá hủy bằng phương
pháp trực quan (Visual Test - VT).
Kiểm tra không phá hủy bằng phương pháp trực quan (VT) là một trong
những phương pháp kiểm tra không phá hủy. Nó là phương pháp rất hữu ích và
thường là bước kiểm tra đầu tiên đảm bảo cho sự hoạt động tin cậy của sản phẩm
hoặc cụm sản phẩm. Nó rất hữu dụng bởi tính đơn giản, đa dạng và linh hoạt, không
làm thay đổi hình dạng, cấu trúc và tính năng của mẫu vật cần kiểm tra. Các sản

phẩm ở các giai đoạn sản xuất hay sử dụng đều có thể qua phương pháp này có thể
loại bỏ khi không đạt yêu cầu chất lượng.
Trên thế giới việc tái tạo ảnh 3D được phát triển trong khoảng vài chục năm
gần đây, có khá nhiều phần mềm thương mại tái tạo hình ảnh 3 chiều như: 3DDoctor, eFilm, DJCOMWork… và cài đặt trên máy tính hệ thống của nhà sản xuất
với giá thành khá đắt.
Tại Việt Nam, việc nghiên cứu phần mềm xử lý hình ảnh 3D còn khá mới mẻ
và chỉ có một vài nghiên cứu nhỏ được công bố.
Hình ảnh 3 chiều ngày càng chiếm vai trò quan trọng trong các lĩnh vực đời
sống: Công nghiệp, y học, thương mại… Việc nghiên cứu thuật tạo và tái tạo hình
ảnh 3 chiều trong công nghiệp nhằm xây dựng lí thuyết và ứng dụng phục vụ trong
quá trình sản xuất, kiểm tra, bảo dưỡng chi tiết, cụm chi tiết, sản phẩm…. Bài toán
đặt ra là “Nghiên cứu kỹ thuật kiểm tra không phá hủy sử dụng phương pháp siêu
âm và máy nội soi công nghiệp Olympus NDT IPLEX LX"
* Mục tiêu của luận văn:
- Tìm hiểu về kĩ thuật kiểm tra không phá hủy bằng phương pháp kiểm tra
bằng mắt hay còn gọi là phương pháp quang học (Visual Testing – VT).

1


- Tìm hiểu kĩ thuật chụp và khởi tạo hình ảnh 3D nhằm xác định các yếu tố
kĩ thuật trong kiểm tra kĩ thuật.
- Nghiên cứu thực nghiệm một phương pháp kỹ thuật kiểm tra không phá
hủy (NDT) bằng máy nội soi công nghiệp OLYMPUS NDT IPLEX LX. Để kiểm
tra, chuẩn đoán các khuyết tật bề mặt của một số sản phẩm có cấu hình phức tạp
khác nhau (dạng bề mặt nằm sâu trong các sản phẩm).
* Những vấn đề cần giải quyết trong phạm vi luận văn:
- Tổng quan về vấn đề nghiên cứu.
- Các phương pháp về kiểm tra không phá hủy.
- Tìm hiểu về chụp và tái tạo hình ảnh 3D.

- Nghiên cứu cấu trúc hình ảnh 3D phục vụ cho việc kiểm tra kĩ thuật các chi
tiết, sản phẩm kĩ thuật.
- Thực nghiệm kiểm tra không phá hủy bằng máy nội soi công nghiệp
Olympus NDT IPLEX LX
* Bố cục luận văn:
Chương I: TỔNG QUAN VỀ KỸ THUẬT NDT
Chương II: MỘT SỐ NGUYÊN LÝ VÀ KỸ THUẬT NDT
Chương III: NGUYÊN LÝ STEREO IMAGING
Chương IV: MỘT SỐ PHÉP ĐO ĐỘ SÂU, ĐO KHOẢNG CÁCH
THỰC HIỆN TRÊN THIẾT BỊ KTKPH OLYMPUS NDT IPLEX LX

2


CHƢƠNG I. TỔNG QUAN VỀ KỸ THUẬT NDT
Nghiên cứu ứng dụng vật lý là cầu nối giữa khoa học và thực tiễn, góp phần
nâng cao hiệu quả kinh tế xã hội của các ngành khoa học nói chung và vật lý học
nói riêng. Đồng thời đào tạo nguồn nhân lực có trình độ tiên tiến, chuyên sâu về
khoa học cơ bản nhưng có khả năng thực hành như các kỹ sư, đáp ứng nhu cầu của
xã hội hiện đại. Các phương pháp kiểm tra và thăm dò không phá hủy (Non
Destructive Test, NDT) là các kỹ thuật và công nghệ hiện đại có phạm vi ứng dụng
vô cùng to lớn trong các ngành khoa học và công nghiệp.
Kiểm tra không phá hủy (NDT) được sử dụng trong suốt quá trình chế tạo và
sử dụng sản phẩm: Kiểm tra vật liệu đầu vào, các bán sản phẩm, sản phẩm đầu ra,
kiểm tra mức độ toàn vẹn các kết cấu, hệ thống, tiểu hệ thống trong quá trình sử
dụng.
Hiện nay kiểm tra không phá hủy hiện đại được sử dụng trong sản xuất, chế
tạo và dịch vụ kiểm tra để đảm bảo tính toàn vẹn của sản phẩm và độ tin cậy, để
kiểm soát quá trình sản xuất, chi phí sản xuất thấp hơn và để duy trì một mức độ
chất lượng đồng nhất. Trong quá trình xây dựng, NDT được sử dụng để đảm bảo

chất lượng nguyên liệu và quá trình tham gia trong các giai đoạn chế tạo và lắp đặt,
và trong dịch vụ kiểm tra NDT được sử dụng để đảm bảo rằng các sản phẩm sử
dụng tiếp tục có sự toàn vẹn cần thiết để đảm bảo tính hữu dụng của họ và sự an
toàn của sản phẩm. Kiểm tra không phá hủy còn được sử dụng để tối ưu hoá các quá
trình và quy trình công nghệ trong gia công chế tạo. Nhờ phát hiện sớm và loại bỏ
các vật liệu, sản phẩm, bán sản phẩm không đạt yêu cầu, tối ưu hóa được quá trình
sản xuất nên giúp giảm được chi phí sản xuất, nâng cao chất lượng sản phẩm. Nhờ
kịp thời phát hiện các khuyết tật, hư hại trong các kết cấu và hệ thống. NDT giúp
sớm đưa ra được các phương án khắc phục và sửa chữa, tránh được các thảm họa có
thể xẩy ra.
1.1. Giới thiệu chung về phƣơng pháp kiểm tra không phá hủy NDT
Kiểm tra không phá hủy hay còn được gọi là kiểm tra không tổn hại. Viết tắt
từ tiếng anh “Non-Destructive Testing” (NDT). Bao gồm các phương pháp dùng để
kiểm tra mức độ toàn vẹn, phát hiện các khuyết tật của vật liệu, kết cấu, chi tiết
hoặc để xác định các đặc trưng của đối tượng mà không làm ảnh hưởng đến khả
năng sử dụng của đối tượng kiểm tra.
NDT là việc sử dụng các phương pháp vật lí để kiểm tra phát hiện các khuyết
tật bên trong hoặc bề mặt vật cần kiểm tra mà không làm tổn hại đến khả năng sử
dụng của chúng. Điều này rất quan trọng vì nếu chúng ta phá hủy đến vật chúng ta
đang kiểm tra, nó không còn tính trạng tốt để có thể kiểm tra ở cùng một vị trí. NDT

3


rất quan trọng bởi vì thường các khuyết tật mà chúng ta tìm không thể nhìn thấy
bằng mắt vì nó bị bao bọc bởi lớp sơn hoặc lớp mạ kim loại.
NDT là quá trình kiểm tra, thử nghiệm, hoặc đánh giá nguyên vật liệu, thành
phần hoặc lắp ráp cho gián đoạn, hoặc sự khác biệt về đặc điểm mà không phá hủy
khả năng phục vụ của một phần hoặc hệ thống. Nói cách khác, khi thanh tra, kiểm
tra được hoàn thành phần vẫn có thể được sử dụng.

1.2. Các phƣơng pháp NDT
Những phương pháp NDT có từ đơn giản đến phức tạp. Những phương pháo
NDT được chia thành từng nhóm theo những mục đích sử dụng khác nhau đó là:
1- Phương pháp kiểm tra bằng mắt hay còn gọi là phương pháp quang học (Visual
Testing – VT);
2- Phương pháp kiểm tra bằng bột từ (Magnetic Paticle Testing - MT);
3- Phương pháp kiểm tra bằng chất thấm lỏng (Liquiq Penetrant Testing - PT);
4- Phương pháp kiểm tra bằng dòng điện xoáy (Eddy Current Testing - ET);
5- Phương pháp kiểm tra bằng siêu âm (Ultrasonic Testing - UT);
6- Phương pháp kiểm tra bằng chụp ảnh bức xạ (Radiography Testing - RT);
Trong các phương pháp phương pháp số 1, 2, 3 và 4 (VT, MT, PT và ET) sử
dụng khi cần kiểm tra các khuyết tật nằm trên bề mặt hay lớp bề mặt. Còn các số 5
và 6 (UT và RT) được sử dụng để phát hiện các khuyết tật nằm sâu bên trong chiều
dày kết cấu. Ngoài ra có các nhóm phương pháp đặc biệt như là:
- Kiểm tra bằng phương pháp truyền âm.
- Kiểm tra bằng phương pháp rò rỉ.
- Kiểm tra bằng phương pháp chụp ảnh nơtron.
- Kiểm tra bằng kĩ thuật vi sóng, bức xạ âm…

Hình 1.1 - Minh họa các phương pháp kiểm tra NDT

4


1.2.1. Đặc điểm của NDT
Ưu điểm của phương pháp kiểm tra không phá hủy (NDT) so với các phương
pháp kiểm tra phá hủy đó là NDT không làm ảnh hưởng đến khả năng sử dụng của
vật liệu sau này. Ngoài ra phương pháp NDT có thể kiểm tra 100% vật cần kiểm tra,
trong khi đó phương pháp DT chỉ kiểm tra xác suất. Phương pháp NDT có thể kiểm
tra ngay khi vật liệu cần kiểm tra nằm trên dây chuyền sản xuất mà không phải

ngưng dây chuyền sản xuất lại.
Trong các phương pháp NDT đã nêu trên, mỗi phương pháp đều có ưu điểm
riêng, không phương pháp nào có thể thay thế cho phương pháp nào. Ứng với mỗi
trường hợp cụ thể mà ta lựa chọn một hay một nhóm các phương pháp phù hợp sao
cho có hiệu quả đạt được là cao nhất.
Khi áp dụng các phương pháp NDT ta có thể phát hiện những khuyết tật, để
sửa chữa khắc phục sai sót. Do đó, công trình khi hoàn thành sẽ có các chi tiết sai
hỏng hóc thấp nhất ở mức tiêu chuẩn chấp nhận được.
1.2.2. Tầm quan trọng của NDT
Phương pháp này đóng vai trò quan trọng trong việc kiểm tra chất lượng sản
phẩm và trong các công đoạn của quá trình sản xuất mang lại một số hiệu quả sau:
- Làm tăng mức độ an toàn và tin cậy của sản phẩm khi làm việc. Làm giảm
giá thành sản phẩm bởi sự giảm phế liệu và bảo toàn vật liệu, công lao động và
năng lượng.
- Nó làm tăng danh tiếng cho nhà sản xuất.
- NDT cũng được sử dụng rộng rãi trong việc xác định hoặc định kì chất
lượng của các thiết bị, máy móc và các công trình vận hành. Điều này không những
làm tăng độ an toàn trong quá trình làm việc, mà còn giảm thiểu được bất kì những
trục trặc nào làm cho thiết bị ngưng khi hoạt động.
Các kĩ thuật kiểm tra không phá hủy NDT được ứng dụng rộng rãi trong
nhiều lĩnh vực như:
- Công nghệ có sử dụng nồi hơi, hệ thống ống và bình áp lực.
- Cơ khí, đúc, luyện kim, rèn dập.
- Giao thông, xây dựng, vật liệu.
- Thực phẩm đóng gói, đồ hộp, dược phẩm.
- Hải quan, an ninh, quốc phòng.
- Ngành hàng không, đường sắt, nhà máy điện, dầu khí, hóa chất.
- Đóng tàu, chế tạo ô tô, tầu hỏa…
5

1.3. Tình hình nghiên cứu và triển khai ứng dụng của KTKPH ở Việt Nam
Mặc dù cho tới nay, nhiều phương pháp Địa vật lý đã được ứng dụng ở Việt
Nam trong việc giải quyết các vấn đề về địa chất, tìm kiếm và thăm dò khoáng sản,
dự báo và góp phần làm giảm thiểu thiên tai…nhưng việc áp dụng phương pháp
thăm dò không phá hủy trong các lĩnh vực giao thông, xây dựng, khảo cổ…mới chỉ
được tiến hành thử nghiệm trong những năm gần đây trên một số đối tượng còn hết
sức hạn chế, các kết quả khả quan chỉ đạt được nhiều hơn ở những khu vực không
có nhiều nguồn nhiễu như các khu vực xa thành phố. Trong các dự án có áp dụng
phương pháp thăm dò Địa vật lý tiến hành ở khu vực thành phố hiệu quả của việc áp
dụng bị giảm đáng kể, thậm chí một số loại thiết bị địa vật lý bị vô hiệu hóa.
Trong khi đó trên thế giới, công nghệ không phá hủy đã được các nhà Địa vật
lý áp dụng từ lâu trong các lĩnh vực giao thông, xây dựng và khảo cổ. Riêng bộ phận
nghiên cứu khảo cổ áp dung công nghệ không phá hủy thuộc Trường Đại học Bách
khoa Milano trong vòng 30 năm qua đã thực hiện đến hơn 500 dự án không chỉ trong
phạm vi Italy mà còn ở nhiều nước khác trên thế giới, trong đó có Việt Nam
Đặc biệt, trong những năm gần đây nhờ sự tiến bộ nhảy vọt của công nghệ
điện tử và tin học, các thiết bị địa vật lý, đặc biệt là các thiết bị áp dụng công nghệ
không phá hủy đã có bước phát triển đáng kể về chất lượng. các thiết bị tần số như
thiết bị radar và các dạng tương tự không bị nhiễu bởi hầu hết các dòng điện dân
dụng đã dần dần trở nên phổ biến. Đồng thời với sự tiến bộ về trang thiết bị, nhờ sự
phát triển nhanh chóng của công nghệ máy tính, các phần mêm ưu việt thuộc lĩnh
vực Địa vật lý đã được tạo ra cho phép khai thác ngày càng hiệu quả hơn tài liệu địa
vật lý. Cũng từ đó, các loại thiết bị và công nghệ Địa vật lý, đặc biệt là công nghệ
thăm dò không phá hủy đã được áp dụng trong các lĩnh vực giao thông và xây dựng,
là các lĩnh vực phải được phát triển và đi đầu trong nhiệm vụ hiện đại hóa và công
nghiệp hóa đất nước
Riêng trong lĩnh vực khảo cổ, ở nước ta, do điều kiện tự nhiên khắc nghiệt
lại trải qua nhiều cuộc chiến tranh kéo dài nên nhiều di tích bị phá hủy, vùi lấp. Cơ
sở dữ liệu về di tích ở nhiều nơi cũng không được đầy đủ, gây nhiều khó khăn cho

khâu quản lý, khai thác và bảo tồn các di tích văn hóa. Vì vậy việc áp dụng công
nghệ kiểm tra không phá hủy đề tìm kiếm, phát hiện nhằm bảo tồn các di tích văn
hóa cổ là vô cùng cấp thiết. Tuy nhiên, hướng nghiên cứu áp dụng công nghệ không
phá hủy trong khảo cổ ở nước ta một mặt còn rất mới mẻ, chưa có kinh nghiệm mặt
khác các ứng dụng này vẫn chỉ coi là công việc mang tính nghiệp dư đối với các
nhà nghiên cứu Địa vật lý nên trong nhiều năm qua, các kết quả đo đạc Địa vật lý
phục vụ công tác khảo cổ còn quá ít ỏi, các phương pháp được tiến hành một các
đơn lẻ, chưa có sự kết hợp bổ xung giữa các phương pháp nên hiệu quả thu được
6


còn thấp. Vì vậy, việc nghiên cứu nhằm đưa ra một hệ phương pháp không phá hủy
tối ưu tại Việt Nam áp dụng trong lĩnh vực khảo cổ là vô cùng cấp thiết.
Trước yêu cầu thực tiễn đặt ra, nhiều viện nghiên cứu và trường đại học
trong nước đã và đang phát triển nghiên cứu và ứng dụng mạnh mẽ công nghệ
NDT:
1. Hội Thử nghiệm không phá huỷ Việt Nam – VANDT: thành lập ngày
24/7/1999, thực hiện Đề tài lớn: “Điều tra, đánh giá hiện trạng về hoạt động NDT –
NDT ở Việt Nam và đề xuất các giải pháp nhằm nâng cao hiệu quả hoạt động của
các cơ sở NDT tại Việt Nam”, 2008.
2. Viện Dầu khí Việt nam CTAT phát triển và ứng dụng nghiên cứu về cách
thức kiểm tra hiện trạng ăn mòn bên trong đường ống dẫn dầu sử dụng phương pháp
NDT.
3. Đại học Nha Trang: Thực hiện chương trình đào tạo nghề về thực hiện
NDT các kết cấu kim loại và vật liệu composite. Phòng thí nghiệm - Viện nghiên
cứu chế tạo tàu thủy.
4. Trường Cao đẳng Hàng hải I, với Hô ̣i thảo khoa ho ̣c “Công nghê ̣ kiể m
tra, kiể m đinh
̣ không phá hủy trong chế ta ̣o và sửa chữa cơ khi”́ , 2011.
5. Phòng thí nghiệm VR LAB. 10: Trung tâm tư vấn giám sát chất lượng sản

phẩm và đo lường chất lượng (Chi nhánh tổng công ty công nghiệp tàu thủy Bạch
Đằng), Hải Phòng, chuyên về NDT (NDT) sử dụng công nghệ Chụp ảnh bức xạ
(RT); Siêu Âm (UT); Từ tính (MT); Thẩm thấu (PT).
6. Phòng thí nghiệm VR LAB.24: Công ty TNHH dịch vụ thử không phá huỷ
(QIS), Vũng tàu, áp dụng công nghệ Kiểm tra không phá huỷ (Siêu âm, thẩm thấu,
từ tính)/UT, PT, MT; Đo chiều dày vật liệu bằng siêu âm/Ultrasonic Thickness
Gauging (UTM); Thử độ cứng/Handness Test; Chụp ảnh phóng xạ và phân tích
phim chụp phóng xạ/RT & RT.
7. Phòng thí nghiệm VR LAB.26: Công ty TNHH Nhà nước một thành viên
Công nghiệp tàu thuỷ Sài gòn áp dụng NDT (NDT): Chụp ảnh phóng xạ (RT);
Kiểm tra Siêu âm (UT); Kiểm tra Thẩm Thấu (PT); Kiểm tra Từ tính (MT); Kiểm
tra, đo chiều dày bằng siêu âm (UTM).
8. Phòng thí nghiệm VR LAB.27: Công ty CP Lilama – Thí nghiệm cơ điện,
Từ Liêm, Hà nội, áp dụng NDT (NDT): Chụp ảnh phóng xạ (RT); Kiểm tra Siêu âm
(UT); Kiểm tra Thẩm Thấu (PT); Kiểm tra Từ tính (MT); Kiểm tra, đo chiều dày
bằng siêu âm (UTM).

7


9. Viện Dầu khí Việt nam CTAT phát triển và ứng dụng nghiên cứu về cách
thức kiểm tra hiện trạng ăn mòn bên trong đường ống dẫn dầu sử dụng phương pháp
NDT.
10. Viện Địa chất, Viện Khoa học và Công nghệ Việt nam kết hợp với Đại
học Kỹ thuật Clausthal (CBLB Đức) và Quỹ Lerici, Đại học Milnano (Italy) đã áp
dụng công nghệ không phá hủy để tiến hành khảo sát Thánh địa Mỹ sơn, Hoàng
thành Huế, Hoàng thành Thăng long
Ngoài ra, có rất nhiều các phòng thí nghiệm tiêu chuẩn khác đã được công
nhận về chất lượng và năng lực, chuyên sâu về hướng NDT này.

8


CHƢƠNG II. MỘT SỐ NGUYÊN LÝ VÀ KỸ THUẬT NDT
Những nguyên lý cơ bản, ứng dụng điển hình, những ưu điểm và hạn chế của
các phương pháp NDT thông dụng sẽ được trình bày tóm tắt dưới đây:
2.1. Phƣơng pháp kiểm tra bằng mắt hay còn gọi là phƣơng pháp quang học
(Visual Testing – VT)
Phương pháp này thường không được chú ý tới trong danh sách liệt kê các
phương pháp NDT, phương pháp kiểm tra bằng mắt là một trong những phương
pháp phổ biến nhất và hiệu quả nhất theo nghĩa kiểm tra không phá hủy. Đối với
phương pháp kiểm tra bằng mắt thì bề mặt của vật thể kiểm tra cần phải có đủ độ
sáng và tầm nhìn của người kiểm tra. Để việc thực hiện kiểm tra có hiệu quả, người
kiểm tra cần phải tìm hiểu kiến thức về sản phẩm, các quá trình gia công, dự đoán
điều kiện hoạt động, các tiêu chuẩn chấp nhận, duy trì số liệu đo và bản thân người
kiểm tra cũng cần phải được trang bị một số các thiết bị, dụng cụ bổ trợ. Trong thực
tế tất cả các khuyết tật được phát hiện bởi những phương pháp NDT khác cuối cùng
cũng phải được kiểm chứng lại bởi quá trình kiểm tra bằng mắt. Các phương pháp
NDT phổ biến như là phương pháp kiểm tra bằng bột từ (MT), phương pháp kiểm
tra bằng chất lỏng thẩm thấu (PT) thực ra cũng là những phương pháp có tính khoa
học đơn giản để làm nổi bật các chỉ thị nhằm dễ nhìn thấy hơn. Các thiết bị bổ trợ
đơn giản (Hình 2.1) như: đèn xách tay, gương có tay cầm, kính lúp có tay cầm độ
phóng đại 2x hay 4x, thiết bị phóng đại ảnh có độ phóng đại 5x hoặc 10x. Để thực
hiện việc kiểm tra từ phía bên trong vật liệu, cần phải có hệ thống các thấu kính ánh
sáng như borescope, cho phép kiểm tra được những bề mặt từ xa. Những thiết bị
tinh vi hơn thuộc loại này sử dụng các sợi quang học cho phép đưa vào các lỗ và
khe rất nhỏ.
Hầu hết các hệ thống này được gắn thêm các máy ảnh cho phép ghi nhận lại
các kết quả để giữ lại lâu dài.
Các ứng dụng của phương pháp kiểm tra bằng mắt:

(1) Kiểm tra điều kiện bề mặt của vật thể kiểm tra.
(2) Kiểm tra sự liên kết của các vật liệu ở trên bề mặt.
(3) Kiểm tra hình dạng của chi tiết.
(4) Kiểm tra các dấu hiệu rò rỉ.
(5) Kiểm tra các khuyết tật bên trong.

9


Hình 2.1 – Những dụng cụ quang học dung trong quá trình kiểm tra bằng mắt
A. Gương có tay nắm: có thể là gương phẳng để quan sát bình thường hoặc
gương lõm cho độ phóng đại giới hạn.
B. Kính lúp có tay cầm (có độ phóng đại thường là 2 - 3x).
C. Thiết bị phóng đại ảnh (hệ số phóng đại 5 - 10x).
D. Kính kiểm tra, thường gắn một thang đo; mặt trước đặt tiếp xúc với vật
thể kiểm tra (độ phóng đại 5 - 10x).
E. Borescope hoặc intrascope có nguồn sáng lắp trong (độ phóng đại 2 - 3x).
2.2. Phƣơng pháp kiểm tra bằng bột từ (Magnetic Paticle Testing - MT)
Phương pháp kiểm tra bằng bột từ được dùng để kiểm tra các vật liệu dễ
nhiễm từ. Phương pháp này có khả năng phát hiện những khuyết tật mở ra trên bề
mặt và ngay sát dưới bề mặt. Trong phương pháp này, vật thể kiểm tra trước hết
được cho nhiễm từ bằng cách dùng một nam châm vĩnh cửu hoặc nam châm điện,
hoặc cho dòng điện đi qua trực tiếp hoặc chạy xung quanh vật thể kiểm tra. Từ
trường cảm ứng vào trong vật thể kiểm tra gồm có các đường sức từ. Nơi nào có
khuyết tật sẽ làm rối loạn đường sức, một vài đường sức này phải đi ra và quay vào
vật thể. Những điểm đi ra và đi vào này tạo thành những cực từ trái ngược nhau.
Khi những bột từ tính nhỏ được rắc lên bề mặt vật thể kiểm tra thì những cực từ này
sẽ hút các bột từ tính để tạo thành chỉ thị nhìn thấy được gần giống như kích thước
và hình dạng của khuyết tật. Hình 2.2 minh họa những nguyên lý cơ bản của
phương pháp này.

10


Hình 2.2 – Nguyên lý cơ bản của phương pháp kiểm tra bằng bột từ
Tùy theo những ứng dụng cụ thể mà có những kỹ thuật từ hoá khác nhau.
Những kỹ thuật này được nhóm thành hai loại sau đây:
a) Các kỹ thuật từ hoá trực tiếp bằng dòng điện: Kỹ thuật này được thực hiện
bằng cách cho một dòng điện chạy qua vật kiểm tra thì sẽ tạo ra một từ trường và
từ trường này được dùng để phát hiện các khuyết tật. Kỹ thuật này được mô tả
trong Hình 2.3 (a, b & c).
b) Các kỹ thuật từ hoá bằng từ thông: Trong những kỹ thuật này từ thông
được tạo ra trên vật kiểm tra bằng cách sử dụng một nam châm vĩnh cửu hoặc một
dòng điện chạy trong cuộn dây hay một thanh dẫn. Những kỹ thuật này được mô tả
trên Hình 2.3 (d, g).

11


Hình 2.3 – Những cách từ hóa khác nhau sử dụng trong phương pháp kiểm tra bột
từ
Những ưu điểm của phương pháp kiểm tra bằng bột từ được liệt kê dưới đây:
(1) Có thể phát hiện được các khuyết tật mở trên bề mặt cũng như các khuyết
tật nằm gần sát bề mặt của vật thể kiểm tra.
(2) Có thể được sử dụng mà không cần cạo bỏ các lớp phủ bảo vệ mỏng trên
bề mặt vật kiểm tra.
(3) Không yêu cầu nghiêm ngặt về quá trình làm sạch bề mặt trước khi kiểm tra.
(4) Thực hiện nhanh.
(5) Cho độ nhạy cao.
(6) Quá trình xử lý ít hơn vì thế khả năng gây ra sai số do người thực hiện

kiểm tra thấp.
12


Một số hạn chế của phương pháp kiểm tra bằng bột từ:
(1) Không dùng được cho các vật liệu không nhiễm từ.
(2) Chỉ nhạy đối với các khuyết tật có góc nằm trong khoảng từ 450 đến 900
so với hướng của các đường sức từ.
(3) Thiết bị được dùng trong phương pháp này đắt tiền hơn.
2.3. Phƣơng pháp kiểm tra bằng chất thấm lỏng (Liquiq Penetrant Testing - PT)
Đây là một phương pháp được áp dụng để phát hiện những bất liên tục mở ra
trên bề mặt vật liệu của bất cứ sản phẩm công nghiệp nào được chế tạo từ những vật
liệu không xốp. Phương pháp này được sử dụng phổ biến để kiểm tra những vật liệu
không từ tính. Trong phương pháp này, chất thấm lỏng được phun lên bề mặt của
sản phẩm trong một thời gian nhất định để chất lỏng thấm vào bên trong bất liên
tục, phần chất thấm còn dư được loại bỏ khỏi bề mặt. Sau đó, bề mặt được làm khô
và phủ chất hiện lên nó. Những chất thấm nằm trong bất liên tục sẽ bị chất hiện hấp
thụ tạo thành chỉ thị kiểm tra, phản ánh vị trí và bản chất của bất liên tục. Toàn bộ
quá trình này được minh họa trong Hình 2.4.
Các chất thấm lỏng được sử dụng trong phương pháp này là chất thấm
nhuộm màu nhìn thấy được và chất thấm huỳnh quang. Quá trình kiểm tra bằng chất
thấm nhuộm màu nhìn thấy được thì được thực hiện dưới ánh sáng trắng bình
thường còn quá trình kiểm tra bằng chất thấm huỳnh quang được thực hiện dưới ánh
sáng đen (tia cực tím hay tử ngoại) trong điều kiện phòng tối. Quá trình xử lý chất
thấm lỏng được phân loại theo phương pháp làm sạch vật thể kiểm tra.
Các chất thấm có thể: (i) Rửa sạch bằng nước, (ii) nhũ tương hóa được, có
nghĩa là: chất nhũ tương được thêm vào chất thấm lỏng dư thừa trên bề mặt vật thể
kiểm tra để tạo cho nó có thể rửa sạch bằng nước, (iii) rửa bằng dung môi hoà tan,
có nghĩa là: lượng chất thấm lỏng dư thừa được hòa tan trong chất dung môi để tẩy
rửa chúng khỏi bề mặt vật thể kiểm tra.

Một số ưu điểm của phương pháp kiểm tra bằng chất thấm lỏng:
(1) Rất nhạy với những khuyết tật nằm trên bề mặt, nếu được sử dụng phù hợp.
(2) Thiết bị và vật tư được dùng trong phương pháp này tương đối rẽ tiền.
(3) Quá trình thấm lỏng tương đối đơn giản và không gây ra vấn đề rắc rối.
(4) Hình dạng của chi tiết kiểm tra không là vấn đề quan trọng.
Một số hạn chế của phương pháp kiểm tra bằng chất thấm lỏng:
(1) Các khuyết tật phải mở ra trên bề mặt.

13


(2) Vật liệu được kiểm tra phải không xốp.
(3) Quá trình kiểm tra bằng chất thấm lỏng khá bẩn.
(4) Giá thành kiểm tra tương đối cao.
(5) Các kết quả của phương pháp này khó giữ được lâu.

Hình 2.4 – Các giai đoạn của quá trình kiểm tra thẩm thấu chất lỏng

14


2.4. Phƣơng pháp kiểm tra bằng dòng điện xoáy (Eddy Testing - ET)
Phương pháp này được sử dụng rộng rãi để phát hiện các khuyết tật bề mặt,
phân loại vật liệu, để đo những thành mỏng từ một mặt, để đo lớp mạ mỏng và
trong một vài ứng dụng khác để đo độ sâu lớp thấm. Phương pháp này chỉ áp dụng
được cho những vật liệu dẫn điện. Ở đây dòng điện xoáy được tạo ra trong vật thể
kiểm tra bằng cách đưa nó lại gần cuộn cảm có dòng điện xoay chiều.
Từ trường xoay chiều của cuộn cảm bị thay đổi do từ trường của dòng điện
xoáy. Sự thay đổi này phụ thuộc vào điều kiện của phần chi tiết nằm gần cuộn cảm,
nó được biểu hiện như một điện kế hoặc sự hiện diện của ống phóng tia âm cực.

Hình 2.5 và 2.6 trình bày những nguyên lý cơ bản của phương pháp kiểm tra bằng
dòng điện xoáy.
Có ba loại đầu dò (Hình 2.7) được sử dụng trong phương pháp kiểm tra bằng
dòng điện xoáy. Những đầu dò đặt bên trong thường được dùng để kiểm tra các ống
trao đổi nhiệt. Những đầu dò bao quanh được dùng phổ biến để kiểm tra các thanh và
ống trong quá trình chế tạo. Việc sử dụng những đầu dò bề mặt để xác định vị trí vết
nứt, phân loại vật liệu, đo bề dày thành và bề dày lớp mạ và đo độ sâu lớp thấm.

Hình 2.5 – Quá trình tạo ra dòng điện xoáy trong vật thể kiểm tra

15


Hình 2.6 – Dòng điện xoáy bị méo bởi khuyết tật
* Phương pháp này được dùng để:
(1) Phát hiện các khuyết tật trong các vật liệu ống.
(2) Phân loại vật liệu.
(3) Đo bề dày của thành mỏng chỉ từ một phía.
(4) Đo bề dày lớp mạ mỏng.
(5) Đo độ sâu của lớp thấm.
* Một số ưu điểm của phương pháp kiểm tra bằng dòng điện xoáy:
(1) Cho đáp ứng tức thời.
(2) Dễ tự động hóa.
(3) Phương pháp này đa năng.
(4) Không cần tiếp xúc trực tiếp giữa đầu dò và vật thể kiểm tra.
(5) Thiết bị dễ di chuyển.
* Một số hạn chế của phương pháp kiểm tra bằng dòng điện xoáy:
(1) Người thực hiện cần phải có nhiều kinh nghiệm.
(2) Chỉ dùng được cho các vật liệu dẫn điện.
(3) Bị giới hạn về khả năng xuyên sâu.

(4) Khó áp dụng trên những vật liệu sắt từ.

16