CHƯƠNG 1 NGUYÊN LÝ CƠ BẢN CỦA KIỂM TRA KHÔNG PHÁ HỦY (NDT)

TRUNG TÂM HẠT NHÂN TP.HCM

TÀI LIỆU HUẤN LUYỆN RT CẤP II

CHƯƠNG 1
KIẾN THỨC TỔNG QUÁT
1.1. NHỮNG NGUYÊN LÝ CƠ BẢN CỦA KIỂM TRA KHÔNG PHÁ HỦY (NDT)
1.1.1. Định nghĩa và tầm quan trọng của NDT:
1.1.1.1. Định nghĩa và bản chất của NDT:
Kiểm tra không phá hủy (NDT) là sử dụng các phương pháp vật lý để kiểm tra phát hiện các
khuyết tật bên trong cấu trúc của các vật liệu, các sản phẩm, chi tiết máy... mà không làm tổn
hại đến khả năng hoạt động sau này của chúng. NDT liên quan tới việc phát hiện khuyết tật
trong cấu trúc của các sản phẩm được kiểm tra, tuy nhiên tự bản thân NDT không thể dự đoán
những nơi nào khuyết tật sẽ hình thành và phát triển.
Tất cả các phương pháp NDT đều có chung những đặc điểm sau đây :
(i)
(ii)

Sử dụng một môi trường kiểm tra để kiểm tra sản phẩm.
Sự thay đổi trong môi trường kiểm tra chứng tỏ sản phẩm được kiểm tra có khuyết
tật.

(iii)
(iv)

Là một phương tiện để phát hiện sự thay đổi trong môi trường kiểm tra.
Giải đoán những thay đổi này để nhận được các thông tin về khuyết tật trong sản
phẩm kiểm tra.

1.1.1.2 Tầm quan trọng của NDT:
Phương pháp kiểm tra không phá hủy (NDT) đóng một vai trò quan trọng trong việc kiểm tra

chất lượng sản phẩm. NDT cũng được sử dụng trong tất cả các công đoạn của quá trình chế
tạo một sản phẩm.
Nó cũng có thể được dùng để kiểm tra/giám sát chất lượng của :
(i)
(ii)
(iii)

Các phôi dùng trong quá trình chế tạo một sản phẩm.
Các quá trình gia công để chế tạo một sản phẩm.
Các thành phẩm trước khi đưa vào sử dụng

Sử dụng các phương pháp NDT trong các công đoạn của quá trình sản xuất mang lại một số
hiệu quả sau :
(i)
Làm tăng mức độ an toàn và tin cậy của sản phẩm khi làm việc.
(ii)
Làm giảm giá thành sản phẩm bằng cách giảm phế liệu và bảo toàn vật
liệu, công lao động và năng lượng.
(iii)
Nó làm tăng danh tiếng cho nhà sản xuất khi được biết đến như là một nhà
sản xuất các sản phẩm có chất lượng.
Tất cả những yếu tố trên không những làm tăng giá bán của một sản phẩm mà còn tạo thêm
những lợi ích về kinh tế cho nhà sản xuất.
NDT cũng được sử dụng rộng rãi trong việc xác định thường xuyên hoặc định kỳ chất lượng
của các thiết bị, máy móc và các công trình trong quá trình vận hành. Điều này không những
làm tăng độ an toàn trong quá trình làm việc, mà còn giảm thiểu được bất kỳ những trục trặc
nào làm cho thiết bị ngưng hoạt động.

PHÒNG THÍ NGHIỆM NDT

1

CHƯƠNG 1


TRUNG TÂM HẠT NHÂN TP.HCM

TÀI LIỆU HUẤN LUYỆN RT CẤP II

1.1.2. Các phương pháp NDT
Những phương pháp NDT có từ đơn giản đến phức tạp. Kiểm tra bằng mắt là phương pháp
đơn giản nhất trong tất cả các phương pháp. Những bất liên tục trên bề mặt không nhìn thấy
được bằng mắt thường có thể phát hiện được bằng phương pháp dùng chất thấm lỏng hoặc
phương pháp dùng bột từ. Khi cần phát hiện những khuyết tật bề mặt thực sự nghiêm trọng,
thường là một điểm nhỏ thì cần tiến hành những phép kiểm tra phức tạp hơn bên trong vật thể
bằng phương pháp siêu âm hoặc chụp ảnh bức xạ. Những phương pháp NDT được chia thành
từng nhóm theo những mục đích sử dụng khác nhau đó là: những phương pháp thông thường
và những phương pháp đặc biệt. Nhóm đầu tiên gồm có các phương pháp được dùng phổ biến
đó là: phương pháp kiểm tra bằng mắt hoặc còn gọi là phương pháp quang học, phương pháp
kiểm tra bằng chất thấm lỏng, phương pháp kiểm tra bằng bột từ, phương pháp kiểm tra bằng
dòng điện xoáy, phương pháp kiểm tra bằng chụp ảnh bức xạ và phương pháp kiểm tra bằng
siêu âm. Nhóm thứ hai chỉ được dùng trong những ứng dụng đặc biệt và do đó chúng bị hạn
chế trong việc sử dụng. Một số phương pháp trong các phương pháp đặc biệt được đề cập ở
đây đơn thuần chỉ là để biết thêm, đó là các phương pháp như : chụp ảnh neutron, bức xạ âm,
kiểm tra nhiệt và hồng ngoại, đo biến dạng, kỹ thuật vi sóng, kiểm tra rò rỉ, chụp ảnh giao
thoa laser (Holography)...Nên nhớ rằng không có một phương pháp nào trong số những
phương pháp này có thể giúp ta giải quyết được tất cả các vấn đề. Những nguyên lý cơ bản,
ứng dụng điển hình, những ưu điểm và hạn chế của từng nhóm những phương pháp này sẽ
được trình bày tóm tắt dưới đây.
1.1.3. Phương pháp kiểm tra bằng mắt (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 phải thích
hợp. Để thực hiện có hiệu quả nhất phương pháp kiểm tra bằng mắt, cần phải chú ý đến
những phẩm chất đặc biệt bởi vì trong phương pháp kiểm tra này cần phải được huấn luyện
(kiến thức về sản phẩm và 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 và dụng cụ. 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) và phương
pháp kiểm tra bằng chất thấm lỏng (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 cần thiết thì đơn giản
(hình 1.1) như : một đèn xách tay, một gương có tay cầm, một kính lúp có tay cầm độ phóng
đại 2x hay 4x, một thiết bị khuếch đại ánh sáng 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)
(2)
(3)
(4)
(5)

Kiểm tra điều kiện bề mặt của vật thể kiểm tra.
Kiểm tra sự liên kết của các vật liệu ở trên bề mặt.
Kiểm tra hình dạng của chi tiết.
Kiểm tra các dấu hiệu rò rỉ.

Kiểm tra các khuyết tật bên trong.

PHÒNG THÍ NGHIỆM NDT

2

CHƯƠNG 1


TRUNG TÂM HẠT NHÂN TP.HCM

TÀI LIỆU HUẤN LUYỆN RT CẤP II

(D)
Mối hàn

(B)

(C)

(A)

Đèn
Gương

(E)

Ống

Hình 1.1 – Những dụng cụ quang học dùng 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 khuếch đại ánh sáng (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).
1.1.4. Phương pháp kiểm tra thẩm thấu lỏng (Liquid penetrant testing-PT)
Đây là một phương pháp được áp dụng để phát hiện những bất liên tục hở 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,
sau đó phần chất thấm còn dư được loại bỏ khỏi bề mặt. Bề mặt sau đó 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 1.2.
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) rữa 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. Để tăng độ nhạy và làm giảm được giá thành, các quá trình kiểm tra bằng chất thấm
lỏng được liệt kê như sau :
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
(6)

Chất thấm huỳnh quang tiền nhũ tương hóa.
Chất thấm huỳnh quang rửa bằng dung môi hoà tan.
Chất thấm huỳnh quang rửa được bằng nước
Chất thấm nhuộm màu nhìn thấy được tiền nhũ tương hóa.
Chất thấm nhuộm màu nhìn thấy được rửa bằng dung môi hòa tan.
Chất thấm nhuộm màu nhìn thấy được rửa được bằng nước.

PHÒNG THÍ NGHIỆM NDT

3

CHƯƠNG 1


TRUNG TÂM HẠT NHÂN TP.HCM

TÀI LIỆU HUẤN LUYỆN RT CẤP II

Phương pháp này các kết quả khó giữ được lâu.
Làm sạch trước khi kiểm tra

Làm sạch các vết bẩn,
bụi bám trên bề mặt
bằng chất tẩy rữa

Phun chất thấm lỏng lên bề
mặt vật liệu cần kiểm tra
Phun chất thấm lỏng lên
bề mặt vật liệu cần kiểm
tra và giữ yên khoảng 5
đến 10 phút

Làm sạch chất thấm lỏng

Làm sạch chất thấm lỏng

Làm sạch các chất thấm
lỏng dư trên bề mặt bằng
chất tẩy rữa

Quá trình hiện

Phun thuốc hiện
lên bề mặt

Kiểm tra

Những khuyết tật sẽ
hiện lên qua chỉ thị
màu đỏ rõ ràng

PHÒNG THÍ NGHIỆM NDT

4

CHƯƠNG 1


TRUNG TÂM HẠT NHÂN TP.HCM

TÀI LIỆU HUẤN LUYỆN RT CẤP II

Hình 1.2 – Các giai đoạn của quá trình kiểm tra thẩm thấu lỏng.
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.
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)
(2)
(3)
(4)

Các khuyết tật phải hở ra trên bề mặt.
Vật liệu được kiểm tra phải không xốp.
Quá trình kiểm tra bằng chất thấm lỏng khá bẩn.
Giá thành kiểm tra tương đối cao.

1.1.5. Phương pháp kiểm tra bằng bột từ (Magnetic particle 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 hở 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 1.3 minh họa những nguyên lý cơ bản của phương pháp này.

N

Φ

S

S

N

Khe hở không khí

S

N

S

N

Φ
Hình 1.3 – Nguyên lý cơ bản của phương pháp kiểm tra bằng bột từ
PHÒNG THÍ NGHIỆM NDT

5

CHƯƠNG 1


TRUNG TÂM HẠT NHÂN TP.HCM

TÀI LIỆU HUẤN LUYỆN RT CẤP II

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 :
Khuyết tật

Dòng điện

Cực từ

Cực từ

Khuyết tật
Cực từ

Vật kiểm tra

Từ thông
Dòng điện
Dòng điện

(a) Từ hoá dọc tiếp xúc hai đầu
Từ thông

Cực từ

Vật kiểm tra
Dòng điện

(b) Từ hoá xuyên tâm tiếp xúc hai đầu
Khuyết tật

Thanh dẫn

Dòng điện

Vật kiểm tra

Từ thông

Cực từ

Từ thông
Dòng điện

(c) Từ hoá bằng prod
Dòng điện

Vật kiểm tra

Khuyết tật

(e) Từ hoá bằng thanh dẫn trung tâm

Từ thông
Vật kiểm tra

Từ thông
Lõi sắt từ

Khuyết tật
Dòng điện
Dòng điện

(d) Từ hoá vòng

Khuyết tật

Dòng điện
Nam châm điện
Vật kiểm tra
Vật kiểm tra
Khuyết tật

Dòng điện
Dòng điện

(g) Từ hoá bằng dòng điện cảm ứng
Từ thông
(f) Từ hoá bằng yoke

Hình 1.4 - Những cách từ hoá khác nhau sử dụng trong phương pháp kiểm tra bằng bột từ.

PHÒNG THÍ NGHIỆM NDT

6

CHƯƠNG 1


TRUNG TÂM HẠT NHÂN TP.HCM

TÀI LIỆU HUẤN LUYỆN RT CẤP II

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 1.4 (a,b&c).
b. Các kỹ thuật từ hoá bằng từ thông : trong những kỹ thuật này từ thông được tạo ra trong
vật kiểm tra bằng cách sử dụng một nam châm vĩnh cửu hoặc một dòng điện chạy tong
cuộn dây hay một thanh dẫn. Những kỹ thuật này được mô tả trong hình 1.4 (d,g).
Những ưu điểm của phương pháp kiểm tra bằng bột từ được liệt kê dưới đây :
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
(6)

Có thể phát hiện được các khuyết tật hở trên bề mặt cũng như các khuyết tật nằm gần
bề mặt của vật thể kiểm tra.
Có thể được sử dụng mà không cần cạo bỏ các lớp phủ bảo vệ mỏng trên bề mặt vật
thể kiểm tra.
Không yêu cầu nghiêm ngặt về quá trình làm sạch bề mặt trước khi kiểm tra.
Thực hiện nhanh.
Cho độ nhạy cao.
Quá trình xử lý ít hơn vì thế khả năng gây ra sai số do người thực hiện kiểm tra thấp.

Một số hạn chế của phương pháp kiểm tra bằng bột từ :
(1)
(2)
(3)

Không dùng được cho các vật liệu không nhiễm từ.
Chỉ nhạy đối với các khuyết tật có góc nằm trong khoảng từ 45 0 đến 900 so với hướng
của các đường sức từ.
Thiết bị được dùng trong phương pháp này đắt tiền hơn.

1.1.6. Phương pháp kiểm tra bằng dòng điện xoáy (Eddy current 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 1.5 trình bày những nguyên lý cơ
bản của phương pháp kiểm tra bằng dòng điện xoáy.

Có ba loại đầu dò (hình 1.6) 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.

PHÒNG THÍ NGHIỆM NDT

7

CHƯƠNG 1


TRUNG TÂM HẠT NHÂN TP.HCM

TÀI LIỆU HUẤN LUYỆN RT CẤP II

Cuộn dây

Trường điện từ sơ cấp
Trường điện từ thứ cấp được tạo ra bởi
dòng điện xoáy trong vật thể kiểm tra.
Trường điện từ thứ cấp có chiều ngược
với trường điện từ sơ cấp.
Đường đi của dòng điện xoáy
Vật thể kiểm tra
Đường đi của dòng điện xoáy

(a)
Hình 1.5(a) – Quá trình tạo ra dòng điện xoáy trong vật thể kiểm tra.

Vết nứt nhỏ

(b)
Hình 1.5(b) – Dòng điện xoáy bị méo bởi khuyết tật.
Phương pháp này được dùng để :
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)

Phát hiện các khuyết tật trong các vật liệu ống.
Phân loại vật liệu.
Đo bề dày của thành mỏng chỉ từ một phía.
Đo bề dày lớp mạ mỏng.
Đo độ sâu của lớp thấm.

Một số ưu điểm của phương pháp kiểm tra bằng dòng điện xoáy:
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)

Cho đáp ứng tức thời.
Dễ tự động hóa.
Phương pháp này đa năng.
Không cần tiếp xúc trực tiếp giữa đầu dò và vật thể kiểm tra.
Thiết bị dễ di chuyển.

PHÒNG THÍ NGHIỆM NDT

8

CHƯƠNG 1


TRUNG TÂM HẠT NHÂN TP.HCM

TÀI LIỆU HUẤN LUYỆN RT CẤP II
Mẫu kiểm tra

Dẫn đến
thiết bị
Cuộn dây

Cuộn dây

Dẫn đến thiết bị

Vật kiểm tra

Cáp đồng trục dẫn đến thiết bị

Lò xo

Vỏ bọc

Cuộn dây

Hình 1.6 – Các loại đầu dò được dùng trong phương pháp kiểm tra bằng dòng điện xoáy.
Một số hạn chế của phương pháp kiểm tra bằng dòng điện xoáy :
(1)
(2)
(3)
(4)

Người thực hiện cần phải có nhiều kinh nghiệm.
Chỉ dùng được cho các vật liệu dẫn điện.
Bị giới hạn về khả năng xuyên sâu.
Khó áp dụng trên những vật liệu sắt từ.

1.1.7. Phương pháp kiểm tra bằng chụp ảnh bức xạ (Radiographic testing-RT) :
Phương pháp kiểm tra bằng chụp ảnh bức xạ được dùng để xác định khuyết tật bên trong của
nhiều loại vật liệu và có cấu hình khác nhau. Một phim chụp ảnh bức xạ thích hợp được đặt

PHÒNG THÍ NGHIỆM NDT

9

CHƯƠNG 1


TRUNG TÂM HẠT NHÂN TP.HCM

TÀI LIỆU HUẤN LUYỆN RT CẤP II

phía sau vật cần kiểm tra (hình 1.7) và được chiếu bởi một chùm tia X hoặc tia γ đi qua nó.
Cường độ của chùm tia X hoặc tia γ khi đi qua vật thể bị thay đổi tùy theo cấu trúc bên trong

của vật thể và như vậy sau khi rửa phim đã chụp sẽ hiện ra hình ảnh bóng, được biết đó là ảnh
chụp bức xạ của sản phẩm. Sau đó phim được giải đoán để có được những thông tin về khuyết
tật bên trong sản phẩm. Phương pháp này được dùng rộng rãi cho tất cả các loại sản phẩm
như vật rèn, đúc và hàn.
Một số ưu điểm của phương pháp kiểm tra bằng chụp ảnh bức xạ là :
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
(6)

Phương pháp này có thể được dùng để kiểm tra những vật liệu có diện tích lớn chỉ
trong một lần.
Phương pháp này hữu hiệu đối với tất cả các vật liệu.
Phương pháp này có thể được dùng để kiểm tra sự sai hỏng bên trong cấu trúc vật liệu,
sự lắp ráp sai các chi tiết, sự lệch hàng.
Nó cho kết quả kiểm tra lưu trữ được lâu.
Có các thiết bị để kiểm tra chất lượng phim chụp bức xạ.
Quá trình giải đoán phim được thực hiện trong những điều kiện rất tiện nghi.
Anode

Điểm hội tụ

Màn chắn chuẩn trực

Vật thể kiểm tra
Khuyết tật

Phim tia X

Hình 1.7 – Cách bố trí trong phương pháp kiểm tra bằng chụp ảnh bức xạ.
Những hạn chế của phương pháp này là :
(1)
(2)
(3)
(4)

Chùm bức xạ tia X hoặc tia γ gây nguy hiểm cho sức khỏe con người.
Phương pháp này không thể phát hiện được các khuyết tật dạng phẳng một cách dễ
dàng.
Cần phải tiếp xúc được cả hai mặt của vật thể kiểm tra.
Bị giới hạn về bề dày kiểm tra.

PHÒNG THÍ NGHIỆM NDT

10

CHƯƠNG 1


TRUNG TÂM HẠT NHÂN TP.HCM

(5)
(6)
(7)
(8)
(9)

TÀI LIỆU HUẤN LUYỆN RT CẤP II

Có một số vị trí trong một số chi tiết không thể chụp được do cấu tạo hình học.
Độ nhạy kiểm tra giảm theo bề dày của vật thể kiểm tra.
Phương pháp này đắt tiền.
Phương pháp này không dễ tự động hóa.
Người thực hiện phương pháp này cần có nhiều kinh nghiệm trong việc giải đoán ảnh
chụp trên phim.

1.1.7.1. An toàn bức xạ cho nhân viên và bảo vệ chống bức xạ :
Bức xạ hạt nhân làm tổn hại đến các tế bào sống. Sự hủy diệt các tế bào mà bức xạ gây ra
càng trở nên nguy hiểm hơn khi các giác quan của con người không có khả năng nhận biết
được ngay cả những liều bức xạ gây nên chết người. Liều bức xạ hấp thụ bởi cơ thể con người
được biểu diễn bằng đơn vị miliSilvert - mSv (1mSv = 100 rem =1 J/kg) liều này có tính đến
các hiệu ứng sinh học của các loại bức xạ khác nhau như : các hạt α, các tia γ, tia X và
neutrons.v.v… Tác động đầu tiên của quá trình chiếu xạ là hủy diệt các tế bào mà chúng là
thành phần chủ yếu của cơ thể sống. Những hiệu ứng của bức xạ có thể xảy ra là các loại hiệu
ứng tất nhiên, ngẫu nhiên, sớm hay muộn, loại di truyền hay xô-ma.
Những hiệu ứng xô-ma phụ thuộc vào ba yếu tố chính sau đây :
(a)

(b)
(c)

tố đầu tiên là suất liều chiếu. Các tế bào bắt đầu bị tổn thương ngay sau khi
bị chiếu xạ. Cơ thể sẽ không bị tổn thương và không bị thay đổi bệnh lý khi sự chiếu xạ
xảy ra riêng lẻ không liên tục. Tuy nhiên, cùng một lượng bức xạ như trên mà chiếu
đồng thời trong một lần sẽ tạo ra nhiều phản ứng xấu trong cơ thể.
Yếu tố thứ hai là phạm vi và phần bị chiếu xạ của cơ thể. Chúng ta biết rằng có
những tế bào nhạy cảm với bức xạ hơn so với những tế bào khác. Do đó tất cả những
hiệu ứng bức xạ sẽ phụ thuộc vào phạm vi và phần bị chiếu xạ trong cơ thể.

Yếu tố quan trọng thứ ba là tuổi của các cá nhân bị chiếu xạ, những người
đang ở trong giai đoạn phát triển thì các tế bào đang trong giai đoạn sinh sôi và hầu hết
các tế bào trong cơ thể đang trong quá trình phân chia vì thế nó nhạy cảm với bức xạ.
Vì vậy với một liều chiếu cho trước đối với những người trẻ tuổi được xem như nguy
hiểm hơn so với một người lớn tuổi.

Những hiệu ứng soma có thể xảy ra tức thời hoặc trễ hơn. Những hiệu ứng tức thời sẽ xảy ra
khi mà cơ thể bị chiếu xạ ở dải các liều chiếu khác nhau được tổng kết ở dưới đây:
0 – 0,25 Sv : Không biểu lộ sự tác hại và không gây ra những ảnh hưởng cho cơ thể. Đối với
liều chiếu bức xạ lên toàn bộ cơ thể vượt quá 0,15 Sv sẽ làm tăng tần số của
nhiễm sắc thể được quan sát ở ngoại biên của bạch cầu.
0,5 – 1 Sv : Có một vài thay đổi thành phần trong máu chẳng hạn như sự suy giảm bạch cầu
neutrophils cùng với sự hồi phục muộn. Hiệu ứng muộn có thể tồn tại trong
một thời gian ngắn nhưng không gây ra triệu chứng nào cho cơ thể.
1 – 2 Sv : Mức độ nhẹ của ARS (triệu chứng bức xạ cấp tính). Gây ra buồn nôn, mệt mỏi,
chóng mặt (choáng váng). 10 – 50% trường hợp người bị chiếu xạ nôn mửa trong
vòng 24 giờ và nó sẽ xuất hiện 2 giờ sau khi bị chiếu hoặc trễ hơn. Thời gian ủ
bệnh khoảng 3 – 4 tuần. Sau thời gian này, triệu chứng lâm sàng xuất hiện dưới
nhiều hình thức nhưng không gây ra sự ốm yếu tàn tật.
2 – 4 Sv: Mức độ vừa phải của ARS (triệu chứng bức xạ cấp tính). Gây ra buồn nôn, mệt
mỏi, chóng mặt (choáng váng), ăn mất ngon. 70 – 90% người bị chiếu xạ nôn mữa
trong vòng 2 giờ. Chu kỳ sau đó 2 – 3 tuần mà ở đây nạn nhân có vẽ như đỡ hơn
và bình phục trở lại. Chu kỳ nguy kịch tiếp theo là cùng với sự rụng tóc và lông là
ăn không ngon, thường là rất yếu kèm theo sốt, chứng viêm miệng và viêm họng,

PHÒNG THÍ NGHIỆM NDT

11

CHƯƠNG 1

TRUNG TÂM HẠT NHÂN TP.HCM

TÀI LIỆU HUẤN LUYỆN RT CẤP II

bệnh tiêu chảy, chảy máu mũi. Khả năng chết do sự lây nhiễm độc có thể xảy ra
trong khoảng 0 – 50% các cá nhân bị chiếu nếu trong vòng 2 tháng không được
điều trị thích hợp với các loại thuốc kháng sinh và thay thế các chất dịch trong cơ
thể
4 – 6 Sv: Mức độ cao của ARS (triệu chứng bức xạ cấp tính). Gây ra buồn nôn, sức khoẻ yếu,
ăn mất ngon, nôn mữa trong vòng 1 giờ với 100% những người rơi vào trường
hợp này. Khoảng ít hơn 10% số người bị chiếu bị tiêu chảy nhẹ và sau đó 3 – 8
giờ thì toàn bộ số người bị chiếu xạ đều bị tiêu chảy. 50% số người bị chiếu bị
nhức đầu trong vòng 4 đến 24 giờ. 80% trường hợp bị sốt trong vòng 1 đến 2 giờ.
Số lượng bạch cầu bị giảm xuống khoảng 500 trong ngày thứ hai đến ngày thứ ba.
Chu kỳ sau cùng 1 đến 2 tuần tiếp theo bệnh tình diển biến trầm trọng, sốt, lây
nhiễm (viêm phổi), 50 đến 80% bệnh nhân bị chết trong vòng 2 tháng.
> 8 Sv

Mức độ gây chết người của ARS (triệu chứng bức xạ cấp tính). Gây ra buồn nôn
dữ dội, mệt mỏi, và nôn mữa trong vòng 10 phút tiếp theo là sốt và bị tiêu chảy
mà không cần quá trình chuyển tiếp. Tỷ lệ sống sót rất ít và trong vòng 2 tuần thì
90 đến 100% những cá thể bị chiếu sẽ chết. Đối với tất cả những người nhận một
liều chiếu > 15 Sv các đặc điểm của hệ thống dây thần kinh trung ương sẽ bị hủy
diệt bởi các cơ bị sự co dãn, không chủ động được theo sau đó là sự hôn mê.
Trong vòng hai ngày sẽ chết do máu không thể truyền lên não được và tim có thể
bị vỡ.

Trong trường hợp liều chiếu dài hoặc thấp, bức xạ ion hoá có thể không gây ra hậu quả tức

thời nhưng sẽ có một vài hiệu ứng muộn có thể xuất hiện sau một thời gian dài sau khi bị
chiếu xạ. Những hiệu ứng này có thể là hiệu ứng tất nhiên muộn (gây ảnh hưởng đến sự sống)
hoặc hiệu ứng ngẫu nhiên (bức xạ tạo ra các hiệu ứng gây ra ung thư hoặc di truyền).
Hiệu ứng di truyền có thể được giải thích theo cách sau đây. Trong thực tế những đặc điểm
của những đứa trẻ sau này như là hình dáng, sức khoẻ, sức đề kháng bệnh tật, tính khí (khí
chất).v.v…xuất phát từ cha mẹ của chúng. Điều này xảy ra do mỗi cha hoặc mẹ tạo nên các
gen đặc thù (gen di truyền) trong quá trình sinh sản. Những gen này nằm trong những tế bào
tinh trùng và trứng của cha mẹ sinh ra chúng. Bức xạ có thể gây nên đột biến và làm hư hỏng
các gen. Tuy nhiên những hiệu ứng di truyền chưa bao giờ được tìm thấy ở những nhóm dân
cư bị chiếu xạ (không người nào còn sống sót trong một cuộc chiến tranh bằng bom nguyên
tử).
Theo kiến nghị của ủy ban quốc tế về an toàn và bảo vệ chống bức xạ (International
Commission on Radiological Protection) (ICRP), liều giới hạn của bức xạ ion hoá theo sự
hiểu biết ngày nay và sự đánh giá của những người có thẩm quyền trong ngành y tế thì đó là
liều không gây ra sự tổn hại cho con người tại bất kỳ thời điểm nào trong cuộc sống và khả
năng gây ra bệnh ung thư và những dị tật do di truyền là không đáng kể.
(1) Đối với những nhân viên làm việc trong các ngành liên quan đến bức xạ :
Theo bảng phụ lục II của IAEA về an toàn bức xạ phát hành số.115, thì những tiêu chuẩn và
liều giới hạn sau được cho phép :
II – 5 : Liều chiếu nghề nghiệp cho bất cứ người nào làm việc trong các ngành liên quan đến
bức xạ sẽ được điều chỉnh theo những giới hạn cho phép không được vượt quá :
(d)
Liều hiệu dụng 20 mSv trong một năm và lấy trung bình liên tục trong năm
năm.
(e)
Liều hiệu dụng 50 mSv chỉ cho phép trong một năm đơn lẻ bất kỳ
(f)
Liều tương đương đối với thủy tinh thể của mắt 150 mSv trên một năm.

PHÒNG THÍ NGHIỆM NDT

12

CHƯƠNG 1


TRUNG TÂM HẠT NHÂN TP.HCM

(g)

TÀI LIỆU HUẤN LUYỆN RT CẤP II

Liều tương đương đối với các cẳng chân và tay hoặc da 500 mSv trên một
năm.

II – 6 : Đối với những người mới vào nghề có tuổi từ 16 đến 18 nếu được huấn luyện để làm
việc trong các ngành liên quan đến bức xạ và đối với những sinh viên có tuổi từ 16
đến 18 nếu cần phải sử dụng các nguồn bức xạ trong khoá học để phục vụ cho các
công việc nghiên cứu, thì liều chiếu nghề nghiệp cũng được điều chỉnh theo những
giới hạn cho phép không vượt quá :
(a)
Liều hiệu dụng 6 mSv trong một năm.
(b)
Liều tương đương đối với thủy tinh thể của mắt 50 mSv trong một năm.
(c)
Liều tương đương đối với các cẳng tay và chân hoặc da là 150 mSv trong một
năm.
II –7 : Đối với trong những tình huống đặc biệt, những yêu cầu thay đổi tạm thời liều chiếu
giới hạn được chấp nhận theo đúng với phụ lục I :
(a)

Liều chiếu trung bình trong một thời gian được đề cập trong đoạn II –
5(a) có thể được ngoại suy đến 10 năm liên tiếp khi được qui định và điều chỉnh bởi
những người có thẩm quyền, và liều hiệu dụng đối với bất kỳ người nào làm việc với
bức xạ không được vượt quá 20 mSv trong một năm và được tính trung bình trong 10
năm và không vượt quá 50 mSv trong bất kỳ một năm nào, những tình huống này phải
được xem xét khi liều tích lũy của bất kỳ nhân viên nào làm việc với bức xạ đạt đến 100
mSv trong thời kể trên.

(b)

Liều giới hạn thay đổi tạm thời phải được quy định riêng bởi các nhà
điều chỉnh có thẩm quyền nhưng phải không vượt quá 50 mSv trong bất kỳ một năm
nào và thời gian thay đổi tạm thời phải không vượt quá 5 năm.

Liều chiếu nghề nghiệp đối với liều toàn thân trong 40 năm làm việc của một cá nhân là 1 Sv.
Liều tích lũy tối đa đối với nhân viên làm việc với bức xạ có N tuổi được cho bởi công thức :
(N – 18) x 20 mSv. Điều này có nghĩa là không một người nào dưới 18 tuổi có thể làm các
công việc liên quan đến bức xạ.
Những nhân viên làm việc với bức xạ như những nhân viên chụp ảnh bức xạ tuỳ thuộc vào
bức xạ ion hoá trong quá trình thực hiện công việc. Lượng bức xạ nhận được phụ thuộc vào
những thông số và những điều kiện khác nhau như thời gian, khoảng cách, điều kiện che chắn
và quy trình làm việc. Vì thế để đảm bảo an toàn cho người chụp ảnh bức xạ đó là điều quan
trọng mà những người giám sát hoặc những người quản lý về an toàn và bảo vệ chống bức xạ
phải liên tục theo dõi và ghi nhận lượng bức xạ mà mỗi nhân viên chụp ảnh bức xạ nhận
được. Những hoạt động như vậy được gọi là giám sát nhân viên.
Thông thường, mục đích chính trong việc giám sát nhân viên là để tin chắc rằng không vượt
quá liều giới hạn cho phép, để liều chiếu giới hạn cho phép phân chia cho mỗi nhân viên chụp
ảnh bức xạ, nhằm giúp cho các nhân viên y tế thực hiện phân tích trong trường hợp chiếu bất
ngờ, nhằm cung cấp những thông tin về công việc thực hiện và liều tích luỹ của nhân viên.

Một cách giám sát khác là vùng giám sát là môi trường xung quanh nhân viên chụp ảnh được
giám sát. Điều này bao gồm kiểm tra thiết bị chứa các nguồn bức xạ và sửa đổi các quy trình
chiếu. Những thiết bị giám sát bao gồm các dấu liều kế bằng phim, máy đo liều bỏ túi, các
liều kế nhiệt phát quang (TLD), còn vùng giám sát được đo bằng máy đo liều
(2) Đối với những người không làm việc trong các ngành liên quan đến bức xạ :
Đối với những người và những thành viên không làm việc trong các ngành liên quan đến bức
xạ bị chiếu bằng một liều chiếu ngoài, Liều giới hạn cho phép được đề cập ở trên nên cố gắng
giảm đến mức có thể. Tiêu chuẩn và liều chiếu giới hạn ở mức cho phép được đưa ra trong
PHÒNG THÍ NGHIỆM NDT

13

CHƯƠNG 1


TRUNG TÂM HẠT NHÂN TP.HCM

TÀI LIỆU HUẤN LUYỆN RT CẤP II

phần phụ lục II của IAEA về an toàn bức xạ phát hành số.15 để phân loại nhân viên được cho
dưới đây :
II – 8 : Liều chiếu trung bình của dân cư phải không được vượt quá những giới hạn sau đây :
(a)
(b)
(c)
(d)

Liều hiệu dụng là 1 mSv trong một năm.
Trong những tình huống đặc biệt, một liều hiệu dụng 5 mSv trong một năm được chấp
nhận nhưng liều chiếu trung bình trong 5 năm phải không được vượt quá 1 mSv trong

một năm.
Liều tương đương của thủy tinh thể của mắt là 15 mSV trong một năm.
Liều tương đương của da là 50 mSv trong một năm.

1.1.8 Phương pháp kiểm tra bằng siêu âm (Ultrasonic testing-UT) :
Kiểm tra vật liệu bằng siêu âm là một trong những phương pháp kiểm tra không phá hủy,
sóng siêu âm có tần số cao được truyền vào vật liệu cần kiểm tra. Hầu hết các phương pháp
kiểm tra siêu âm được thực hiện ở vùng có tần số 0,5 - 20 MHz. Tần số này cao hơn rất nhiều
so với vùng tần số nghe được của người là 20Hz - 20KHz. Sóng siêu âm truyền qua vật liệu
kèm theo sự mất mát năng lượng (sự suy giảm) bởi tính chất của vật liệu. Cường độ của sóng
âm hoặc được đo sau khi phản xạ (xung phản hồi) tại các mặt phân cách (khuyết tật) hoặc
được đo tại bề mặt đối diện của vật thể kiểm tra (xung truyền qua). Chùm sóng âm phản xạ
được phát hiện và phân tích để xác định sự có mặt khuyết tật và vị trí của nó. Mức độ phản xạ
phụ thuộc nhiều vào trạng thái vật lý của vật liệu ở phía đối diện với bề mặt phân cách, và ở
phạm vi nhỏ hơn vào các tính chất vật lý đặc trưng của vật liệu đó, ví dụ như sóng siêu âm bị
phản xạ hoàn toàn tại bề mặt phân cách kim loại - chất khí. Phản xạ một phần tại bề mặt phân
cách giữa kim loại - chất lỏng hoặc kim loại - chất rắn. Kiểm tra vật liệu bằng siêu âm có độ
xuyên sâu lớn hơn hẳn phương pháp kiểm tra bằng chụp ảnh bức xạ và ta có thể phát hiện
được những vết nứt nằm sâu bên trong vật thể (khoảng 6 -7 m sâu bên trong khối thép). Nó
cũng rất nhạy với những khuyết tật nhỏ và cho phép xác định chính xác vị trí và kích thước
của khuyết tật. Nguyên lý cơ bản của phương pháp kiểm tra bằng siêu âm đươc trình bày
trong hình 1.8

Đầu dò

Bộ phát
xung

Bộ thu

(a) Phương pháp xung phản hồi

Đầu dò

Bộ phát
xung

Bộ thu

(a) Phương pháp truyền qua
PHÒNG THÍ NGHIỆM NDT

14

CHƯƠNG 1


TRUNG TÂM HẠT NHÂN TP.HCM

TÀI LIỆU HUẤN LUYỆN RT CẤP II

Hình 1.8 – Các thành phần cơ bản của máy dò khuyết tật bằng xung phản hồi siêu âm.
Phương pháp kiểm tra vật liệu bằng siêu âm :
(1)
(2)
(3)
(4)

Hầu như được sử dụng để phát hiện các khuyết tật trong vật liệu.
Sử dụng rộng rãi trong việc đo bề dày.

Được dùng để xác định các tính chất cơ học và cấu trúc hạt của vật liệu.
Được dùng để đánh giá quá trình biến đổi của vật liệu.

Một số ưu điểm của phương pháp kiểm tra bằng siêu âm :
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)

Có độ nhạy cao cho phép phát hiện được các khuyết tật nhỏ.
Có khả năng xuyên thấu cao (khoảng tới 6 -7 m sâu bên trong khối thép) cho phép
kiểm tra các tiết diện rất dày.
Có độ chính xác cao trong việc xác định vị trí và kích thước khuyết tật.
Cho đáp ứng nhanh vì thế cho phép kiểm tra nhanh và tự động.
Chỉ cần tiếp xúc từ một phía của vật được kiểm tra.

Những hạn chế của phương pháp siêu âm :
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
(6)
(7)

Hình dạng của vật thể kiểm tra có thể gây khó khăn cho công việc kiểm tra .
Khó kiểm tra các vật liệu có cấu tạo bên trong phức tạp.
Phương pháp này cần phải sử dụng chất tiếp âm.
Đầu dò phải được tiếp xúc phù hợp với bề mặt mẫu trong quá trình kiểm tra.

Hướng của khuyết tật có ảnh hưởng đến khả năng phát hiện khuyết tật.
Thiết bị rất đắt tiền.
Nhân viên kiểm tra cần phải có rất nhiều kinh nghiệm.

1.1.9. So sánh các phương pháp NDT khác nhau :
Thông thường việc dùng một phương pháp NDT để khẳng định kết quả của các phương pháp
khác có thể là cần thiết. Vì vậy các phương pháp khác nhau phải được coi là bổ sung cho nhau
chứ không phải là cạnh tranh nhau, hoặc là những phương pháp thay thế không bắt buộc. Mỗi
một phương pháp có ưu điểm và những hạn chế riêng của nó và cần phải xem xét mọi khía
cạnh khi đặt ra một chương trình kiểm tra. Một bảng tổng kết các tính chất của các phương
pháp NDT được cho trong bảng 1.1 trong khi bảng 1.2 sẽ trình bày các hướng dẫn chung về
việc lựa chọn các kỹ thuật (phương pháp) NDT thích hợp khi kiểm tra vật liệu.
Phương pháp
Phương pháp
kiểm tra bằng
mắt
(Visual
Testing-VT)

Phương pháp
kiểm tra bằng
chất thấm lỏng
(Penetrant
Testing-PT)

Bảng 1.1 SO SÁNH CÁC PHƯƠNG PHÁP NDT
Ứng dụng
Ưu điểm
Hạn chế
Kiểm tra những Rẽ tiền, đơn giản, Chỉ kiểm tra trên bề mặt,

bất liên tục ở bề nhanh chóng, áp dụng khả năng phân biệt kém và
mặt : vết nứt, các ngay trong quá trình gia biến động, mỏi mắt, có thể
rỗ khí, xỉ, sự lệch công, có thể giảm bớt bị quáng, cần đủ ánh sáng
hàng, sự cong yêu cầu đối với phương
vênh, sai về kích pháp khác.
thước và số lượng
Kiểm tra các bất Rẽ tiền, dễ áp dụng, có Chỉ kiểm tra bề mặt, không
liên tục trên bề mặt độ nhạy cao hơn hữu dụng khi kiểm tra các
:
phương pháp kiểm tra bề mặt nóng, bẩn, đã sơn
Các vết nứt, rỗ khí, bằng mắt, kiểm tra phủ hoặc bề mặt rất thô
vết
gấp
mép, nhanh, thiết bị gọn nhẹ. nhám, yêu cầu người kiểm

PHÒNG THÍ NGHIỆM NDT

15

CHƯƠNG 1


TRUNG TÂM HẠT NHÂN TP.HCM

chồng mép, các lỗ
rò rỉ.
Phương pháp Kiểm tra những
kiểm tra bằng bất liên tục trên bề
hạt
từ mặt và gần bề

(Magnetic
mặt : Các vết nứt,
Particle
các lỗ rỗng, rỗ khí,
Testing-MT)
các tạp chất, các
vết
gấp
mép,
chồng mép
Phương pháp
kiểm tra bằng
dòng điện xoáy
(Eddy Current
Testing-ET)

Phương pháp
kiểm tra bằng
chụp ảnh bức
xạ
(Radiographic
Testing-RT)

Kiểm tra rò rỉ
(Leak TestingLT)

Phương pháp
kiểm tra thành
phần và phân
tích vật liệu

(Composition
& Analysis).
Kiểm tra động
lực/phân
tích
dao
động
(Dynamic
Testing/
Vibration
Analysis) .

Kiểm tra những
bất liên tục trên bề
mặt và gần bề
mặt : Các vết nứt,
các vết gấp trên
mặt, phân loại vật
liệu, đo bề dày, đo
sự lệch tâm, điều
kiện bề mặt.
Kiểm tra các bất
liên tục gần bề mặt
: vết nứt, các lỗ
rỗng, tạp chất, hàn
không thấu, hàn
không ngấu, sự rỉ
mòn, chi tiết bị bỏ
sót, sự pha trộn các
vật liệu

Kiểm tra sự rò rỉ
trong các hệ thống
và các cụm lắp ráp

TÀI LIỆU HUẤN LUYỆN RT CẤP II

Giá thành thấp, kiểm tra
nhanh, đối với những
vết nứt mảnh phương
pháp này nhạy hơn
phương pháp kiểm tra
bằng chất thấm lỏng, có
thể phát hiện được
những khuyết tật gần bề
mặt, thiết bị gọn nhẹ.
Kiểm tra rất nhanh, có
thể tự động hóa được,
rất nhạy, không cần tiếp
xúc bề mặt, kết quả ghi
nhận giữ được lâu.

Dễ hiểu, kết quả lưu trữ
được lâu, giá thành vừa
phải, thiết bị cơ động,
áp dụng rộng rãi đối với
các loại vật liệu.

Không thể phát hiện được
sự phân lớp, bức xạ rất
nguy hiểm và phải tuân

theo các quy định, phải tiếp
xúc được cả hai phía, giá
thành có thể cao, người
kiểm tra phải được huấn
luyện.

Rất nhạy đối với các lỗ
hoặc sự phân cách mà
các phương pháp khác
không phát hiện được,
có thể kiểm tra nhanh,
rẽ tiền.

Giá thành biến đổi lớn theo
từng kỹ thuật, không kiểm
tra được các hệ thống hở,
không xác định được loại
và nguyên nhân tạo ra
khuyết tật, cần vật liệu và
thiết bị đặc biệt.
tra nhanh, ngoài Cần phải có kỹ thuật cao
trường, thường và kinh nghiệm, thiết bị đắt
hiện không khó tiền. Các hợp kim giống
nhau rất khó định danh

Định danh hợp
kim, xác định độ
đồng nhất của lớp
mạ và đo bề dày.

Kiểm
hiện
thực
lắm.

Kiểm tra sự khác
thường của hệ
thống, sự sai lệch
sắp xếp, không
liên kết, các thành
phần bị thiếu hoặc
mòn, các chi tiết
thất lạc.

Rất hữu dụng trong việc
dự đoán hoặc bảo
dưỡng thiết bị, xác định
được những vùng hoặc
các chi tiết có vấn đề,
kiểm tra được trong quá
trình hoạt động, thiết bị
cơ động.

PHÒNG THÍ NGHIỆM NDT

tra phải có một ít kinh
nghiệm.
Vật liệu kiểm tra phải là
vật liệu sắt từ, bề mặt cần
phải làm sạch và có thể

tiếp xúc tốt, chi tiết sau khi
kiểm tra cần phải khử từ,
quan trọng là cần phải có
sự sắp xếp của từ trường,
yêu cầu người kiểm tra
phải có kinh nghiệm.
Khả năng xuyên thấu thấp,
chỉ kiểm tra được những
vật liệu dẫn điện, có thể
cần đến các thiết bị đặc
biệt, nhạy cảm đối với thay
đổi dạng hình học, đôi khi
khó giải đoán.

16

Thiết bị rất đặc biệt, cần
nhân viên có kinh nghiệm
vận hành, một số hệ thống
rất phức tạp.

CHƯƠNG 1


TRUNG TÂM HẠT NHÂN TP.HCM

Kiểm tra động
lực/phân
tích
dao

động
(Dynamic
Testing/
Vibration
Analysis) .
Phương pháp
bức xạ âm
(Acoustic
Emission-AE)

Phương pháp
kiểm tra bằng
nhiệt (Thermal
Testing)

Các
phương
pháp kiểm tra
tổng
hợp
(Miscellaneous)

Kiểm tra sự khác
thường của hệ
thống, sự sai lệch
sắp xếp, không
liên kết, các thành
phần bị thiếu hoặc
mòn, các chi tiết
thất lạc.

Kiểm tra các bất
liên tục bề mặt và
gần bề mặt : Các
vết nứt mới xuất
liện và phát triển,
các lỗ rò rỉ, sự thay
đổi pha
Kiểm tra các lỗ
rỗng hoặc sự liên
kết hoặc tính liên
tục của vật liệu, đo
các tiết diện dày và
mỏng, đo sự cách
ly, xác định các
nguồn nhiệt.
Đặc biệt.

PHÒNG THÍ NGHIỆM NDT

TÀI LIỆU HUẤN LUYỆN RT CẤP II

Rất hữu dụng trong việc
dự đoán hoặc bảo
dưỡng thiết bị, xác định
được những vùng hoặc
các chi tiết có vấn đề,
kiểm tra được trong quá
trình hoạt động, thiết bị
cơ động.
Giám sát liên tục, từ xa,

xác định được vị trí
khuyết tật, kết quả ghi
nhận giữ được lâu, kiểm
tra được toàn bộ các
bình hoặc hệ thống.
Phát hiện và xác định vị
trí các điểm nóng và
lạnh và những khuyết
tật sinh ra do nhiệt, kết
quả vĩnh cửu một cách
định lượng, có thể kiểm
tra từ xa, cơ động

Thiết bị rất đặc biệt, cần
nhân viên có kinh nghiệm
vận hành, một số hệ thống
rất phức tạp.

Cần phải tiếp xúc tốt với
các thiết bị kiểm tra, cần
nhiều điểm tiếp xúc, giải
đoán phức tạp, hệ thống
kiểm tra phải được tạo ứng
suất, thường đắt tiền, một
số thiết bị rất phức tạp.
Độ phân giải kém, những
thiết bị chuyên dụng có thể
đắt tiền, yêu cầu nhân viên
kiểm tra phải được huấn
luyện, cần có các tiêu

chuẩn so sánh.

Giải quyết những vấn Thiết bị sử dụng không dễ
đề đặc biệt.
dàng, kết quả khó giải
đoán

17

CHƯƠNG 1


TRUNG TÂM HẠT NHÂN TP.HCM

TÀI LIỆU HUẤN LUYỆN RT CẤP II

1.2 CÁC QUÁ TRÌNH GIA CÔNG VÀ CÁC KHUYẾT TẬT LIÊN QUAN
1.2.1 Công nghệ đúc và rèn dập – các dạng bất liên tục liên quan:
Đúc kim loại là rót hoặc ép kim loại nóng chảy vào trong một vật rỗng có hình dạng đặc
trưng, ở đó kim loại đông đặc lại. Vật rỗng hay là khuôn có hình dạng đặc thù sao cho khi kim
loại đã đông đặc và lấy ra, có thể gia công thêm hay không cần để trở thành một chi tiết được
chế tạo theo như yêu cầu thiết kế đặt ra.
Các bước cơ bản trong quá trình đúc là :
(a)

Chuẩn bị một mẫu đúc hay khuôn (pattern or die) để tạo dạng và kích thước
hoàn thiện của một chi tiết cần đúc.
(b)
Chuẩn bị khuôn đúc bằng cách dùng mẫu đúc và vật liệu làm khuôn thích hợp.
(c)

Nung nóng và làm chảy kim loại.
(d)
Rót kim loại nóng chảy vào trong khuôn đúc.
(e)
Lấy sản phẩm ra, làm sạch và gia công thêm nếu cần thiết.
Các phương pháp đúc :
Có nhiều quá trình đúc, chúng được chia thành từng nhóm : dùng khuôn không thường xuyên,
tức là khuôn chỉ được dùng một lần và loại dùng khuôn vĩnh cửu có thể dùng để tiếp tục đúc
lại lần sau.
Một vài dạng dùng khuôn không thường xuyên như :

Đúc khuôn cát.

Đúc khuôn vỏ mỏng.

Đúc khuôn mẫu chảy hoặc chính xác.
Công nghệ đúc với khuôn vĩnh cửu như :



Đúc ly tâm.
Đúc trong khuôn kim loại hay đúc áp lực.

Dưới đây sơ lược các nguyên lý chính của quá trình đúc nêu trên, cần lưu ý rằng các quá trình
này sẽ được điều chỉnh và thay đổi nhiều, khi thiết kế cho các vật đúc đặc biệt.
Công nghệ đúc trong khuôn cát :
Khuôn đúc dùng trong công nghệ đúc bằng khuôn cát có thể dùng loại cát xanh hay cát khô.
Cát Silicat thường được dùng làm vật liệu khuôn đúc do tính chịu nhiệt của nó, giá thành thấp
và dễ tìm. Trong khuôn đúc, cát xanh được tạo tính dẻo nhờ vào mối liên kết với đất sét có
sẵn trong cát hoặc cho thêm vào. Nước cũng được thêm vào vừa đủ để giữ cho các phần liên

kết với nhau. Trong khuôn cát khô, cát được tạo tính dẻo bằng cách tương tự, nhưng khuôn
đúc được sấy khô trước khi rót kim loại vào, như vậy sẽ giảm bớt được sự tạo thành hơi nước
và ngăn chặn bớt các khuyết tật đúc do sự tạo khí. Khi làm khuôn thường dùng một mẫu đúc
bằng gỗ đặt bên trong khung khuôn và cát làm khuôn được nhồi vào xung quanh nó. Thông
thường khuôn được làm thành hai phần, phần khuôn trên được gọi là “Cope” (nắp khuôn) và
phần khuôn dưới được gọi là “Drag” (đế khuôn).

PHÒNG THÍ NGHIỆM NDT

18

CHƯƠNG 1


TRUNG TÂM HẠT NHÂN TP.HCM

TÀI LIỆU HUẤN LUYỆN RT CẤP II

Mẫu đúc trong khuôn cát

Mẫu đúc

Vật đúc hoàn chỉnh bị dính vào
hệ thống rót
Khuôn rỗng với hệ thống rót

Hình 1.9 – Các bước trong kỹ thuật đúc.
Mẫu đúc được thiết kế sao cho nó có thể lấy ra khỏi khuôn mà không làm xáo trộn, hư hỏng
cát, và cát kết dính để lại khoảng trống của mẫu đúc trong khuôn. Lõi khuôn được làm bằng
cát trộn với dầu được thiêu kết, rồi đặt trong khuôn rỗng đã làm trước đó, để tạo các lỗ hổng

khác bên trong vật đúc. Các lõi này thường bị nứt vỡ do chịu tải và sự xói mòn của kim loại
nóng chảy, do vậy chúng được làm khô và thiêu kết để đạt được độ bền cần thiết. Nắp khuôn
(Cope) và đế khuôn (Drag) được chuẩn bị riêng rẽ. Trước khi chúng được ghép với nhau làm
thành khuôn đúc, người ta tạo một hệ thống đậu dẫn, và đậu rót để đưa kim loại lỏng vào
khuôn.
Trong hầu hết các trường hợp, người ta tạo ra trong khuôn một khoảng trống chứa kim loại dư
(các đậu ngót). Kim loại dâng lên đi vào các chỗ chứa này và giúp quá trình điền đầy vật đúc
khi nó đông đặc. Sau khi lắp ghép khuôn lại thì rót kim loại chảy lỏng vào miệng rót hay rót
trực tiếp vào trong đậu rót, kim loại đi vào hệ thống đậu dẫn, và cuối cùng làm đầy khoảng
trống trong khuôn và các đậu ngót. Sau khi kim loại đã đông đặc và đủ nguội thì phá khuôn
cát và lấy vật đúc thô ra, vật đúc được làm sạch và hoàn tất theo yêu cầu.
Đúc trong khuôn vỏ mỏng (Shell Molding) :
Trong kỹ thuật này, vật liệu làm khuôn được làm từ một loại cát đặc biệt được trộn với một
loại nhựa nhiệt rắn (Thermosetting Plastic) dạng bột. Mẫu đúc bằng kim loại dùng để đúc sản
phẩm được nung nóng đến khoảng 2000C, sau đó được bao phủ bằng hỗn hợp cát và nhựa
nhiệt rắn. Nhiệt lượng từ mẫu đúc làm cho nhựa nhiệt rắn chảy dẻo sau đó hoá cứng lại, tạo
thành một lớp vỏ mỏng, sau đó được nung nóng thêm một thời gian ngắn ở nhiệt độ cao hơn.
Lớp vỏ mỏng sau đó được lấy ra khỏi mẫu đúc. Các hình dạng do mẫu đúc để lại trong lớp vỏ

PHÒNG THÍ NGHIỆM NDT

19

CHƯƠNG 1


TRUNG TÂM HẠT NHÂN TP.HCM

TÀI LIỆU HUẤN LUYỆN RT CẤP II

mỏng tạo thành một nửa khuôn. Một quá trình tương tự như vậy để tạo một nửa khuôn còn
lại. Khuôn thường được gia cường thêm bên ngoài bằng các vật liệu khác như cát xốp để tăng
bền trước khi tiến hành đúc.
Khuôn vỏ mỏng tạo ra sản phẩm có độ chính xác cao về kích thước và bề mặt trơn láng tốt,
làm giảm nhẹ khâu gia công cơ khí hay khâu hoàn tất. Tốc độ sản xuất khá cao và phù hợp
cho sản xuất các sản phẩm nhỏ có độ chính xác cao.
Đúc trong khuôn mẫu chảy (Investment or Precision Casting) :
Công nghệ này còn được gọi là đúc chính xác vì nó có thể đúc được các vật có độ chính xác
cao và bề mặt nhẵn, với yêu cầu chỉ gia công chút ít hoặc không cần phải gia công. Có nhiều
quá trình đúc khuôn loại này được phát triển từ quy trình làm khuôn mẫu sáp chảy (lost –
wax) và được sử dụng rộng rãi. Thường dùng mẫu đúc bằng sáp hay chất dẻo để tạo khuôn.
Các mẫu đúc bằng sáp hay chất dẻo được chế tạo hàng loạt bằng các khuôn dập làm bằng kim
loại hoặc bằng một loại thạch cao đặc biệt (Plaster of Paris). Một mẫu đúc được nhúng vào
trong vữa loại vật liệu có độ bền nhiệt cao và chúng được phủ thêm bên ngoài lớp vật liệu này
(vật liệu là thạch cao hoặc hỗn hợp gốm sứ chịu nhiệt). Tiếp đó, lấy đi lớp sáp của mẫu đúc
khỏi khuôn đúc bằng cách nung nóng để sáp chảy ra ngoài.
Hình 1.10 mô tả các bước tiến hành trong quá trình đúc bằng khuôn mẫu chảy. Quy trình đúc
này rất lý tưởng bởi vì nó có độ chính xác chi tiết đúc cao, nên thường dùng để đúc các chi
tiết phức tạp, mà không thể làm được hay khó làm khi rèn hoặc gia công cơ khí.
Phương pháp này thường dùng để đúc các chi tiết nhỏ, có khối lượng dưới 1Kg, tuy nhiên đôi
khi cũng có thể đúc các chi tiết lớn hơn.

Hình 1.10 – Các bước trong quá trình đúc khuôn mẫu chảy

PHÒNG THÍ NGHIỆM NDT

20

CHƯƠNG 1

TRUNG TÂM HẠT NHÂN TP.HCM

TÀI LIỆU HUẤN LUYỆN RT CẤP II

Công nghệ đúc kim loại :
Kim loại và hợp kim có nhiệt độ nóng chảy thấp có thể đúc dưới áp lực, trong thiết bị đúc sử
dụng khuôn kim loại để tạo hình. Kim loại lỏng dưới tác dụng của trọng lực hay các lực khác,
được đưa cuỡng bức vào trong bộ khuôn lắp ghép sẵn trước đó. Kim loại đông đặc nhanh
chóng và khi bộ khuôn tách ra từng phần, chi tiết sẽ được lấy ra bằng cách tự rơi hay bị lực
đẩy ra.
Có thể làm nguội khuôn bằng nuớc và kỹ thuật này có thể tiến hành tự động. Các công việc
trên được kiểm tra kỹ càng và đúc ra các chi tiết có độ chính xác cao, dung sai nhỏ, bền chắc,
độ hạt mịn. Công nghệ này thường áp dụng đúc hàng loạt sản phẩm đồng dạng.
Công nghệ đúc ly tâm :
Các chi tiết hình trụ rỗng có thể được đúc bằng cách rót kim loại chảy lỏng vào trong khuôn
đúc hình trụ dạng vĩnh cửu, trong khi khuôn đang quay nhanh. Kim loại lỏng bị ép chặt vào
bề mặt trong của khuôn do tác dụng của lực ly tâm, đồng thời đông đặc lại tạo thành sản phẩm
có dạng ống mỏng (Tube) hay dạng trụ rỗng (ống dày – Pipe). Bề dày thành ống tùy thuộc
vào lượng kim loại rót vào nhiều hay ít. Khi kim loại đã đông cứng thì khuôn ngừng quay, chi
tiết hay “lớp bên trong” (inner lining) được lấy ra.
Lực ly tâm tác dụng làm gia tăng mật độ và độ bền sản phẩm. Quá trình đúc này phù hợp để
sản xuất các loại ống, ống mỏng, ống lót (Breshings), lớp lót (Lining).v.v…Tuy vậy có thể
đúc các chi tiết có hình dạng phức tạp hơn, khi đó phải sử dụng thêm các lõi, đậu ngót, đậu
dẫn.v.v…Cùng quay quanh trục của khuôn.
Các dạng bất liên tục khi đúc :
Các loại khuyết tật và bất liên tục vật đúc tùy thuộc vào từng loại vật liệu và phương pháp đúc
khác nhau. Các dạng bất liên tục thường xảy ra được phân loại như sau :
(i)
Co ngót.

(ii)
Do đầy khí.
(iii)
Do không đồng đều trong quá trình nguội.
(iv)
Tạp chất.
(v)
Thiên tích.
(vi)
Nứt nguội, chồng nguội.
(vii)
Do lệch lõi (thao đúc).
(viii)
Do rót thiếu.
Các bất liên tục do co ngót :
Là các khoảng rỗng tạo ra khi kim loại đặc lại, chất lỏng bị co rút khi hoá rắn. Các khuyết tật
này thường không liên quan đến các bọng khí, nhưng nếu có nhiều khí thì độ lớn của khuyết
tật gia tăng. Dạng này thường xảy ra ở những nơi giữ độ nóng lâu trong vật đúc, như vùng
đậu ngót, đậu dẫn.v.v…Nghĩa là chúng có liên quan với các vị trí có hiện tượng lõm co.
Dạng bất liên tục do co ngót khác như là dạng sợi chùm, dạng co ngót vùng trung tâm, bao
gồm các chuỗi dài các đường chạy song song không thẳng hàng quấn chặt vào nhau như mạng
lưới. Mạng lưới này tạo thành dải bên trong và ở giữa chi tiết. Khó có thể phân biệt co ngót
dạng sợi này với các vết nứt nóng (hot tear). Co ngót tế vi hay rỗ bọt tế vi là các dạng khuyết
tật nhỏ xảy ra trong vật đúc mà nguyên nhân là do một trong hai hoặc cả hai hiện tượng co
ngót hoặc bọng khí, xảy ra với một lượng các bọng trống quanh ranh giới hạt (giữa tinh thể –
Interdendritic), giữa các phiến dạng nhánh cây. Một dạng khuyết tật thô và cục bộ của loại co
ngót “giữa tinh thể” (Intercrystalline) và giữa nhánh cây được gọi là dạng xốp (Sponginess).

PHÒNG THÍ NGHIỆM NDT

21

CHƯƠNG 1


TRUNG TÂM HẠT NHÂN TP.HCM

TÀI LIỆU HUẤN LUYỆN RT CẤP II

Dưới đầu nhánh

Ở gần đầu rót

Co ngót vi mô

Hình 1.11 – Các dạng khuyết tật do co ngót.
Các bất liên tục do bẩy khí :
Khi chất khí được tạo ra trong quá trình rót kim loại không thể thoát ra khỏi khuôn, hoặc ra
khỏi đậu ngót hay các chỗ cần thoát khác, thì khí có thể bị chặn lại trong kim loại nóng chảy.
Các khí này sinh ra từ chính kim loại nóng chảy, từ khuôn “cát xanh”- tức là cát còn ướt, từ
hơi nước, hoặc đơn thuần do sự khuấy động khi rót kim loại.
Các lỗ khí (hoặc bọt khí) gây ra bởi không khí ở trong khuôn hoặc lõi hoặc hơi nước bị chận
lại trong vật đúc, thường nằm ở trên khuôn trong quá trình đông đặc. Chúng xuất hiện ở dạng
bọt đơn hoặc tập trung thành cụm và có dạng nhẵn, tròn, kéo dài hoặc bầu dục với các kích
thước khác nhau. Thỉnh thoảng xuất hiện các bọt khí dạng dài giống như dạng rỗng do co
ngót, tuy nhiên có khác là hai đầu của bọt khí thường tròn và nhẵn.
Rỗ khí là dạng bất liên tục sinh ra từ các chất khí hoà tan trong kim loại nóng chảy, sau đó bị
chận lại trong vật đúc khi đông đặc. Kích thước và số lượng của chúng tùy thuộc vào lượng
khí chứa trong kim loại và tốc độ đông đặc của vật đúc. Rỗ khí có thể xuất hiện cùng khắp
hay cục bộ trong vật đúc.

Bọt khí kín là dạng bất liên tục sinh ra do sự bẩy khí trong quá trình rót. Dạng bất liên tục này
có thể xuất hiện trong các vật đúc đơn chiếc, dưới dạng nhiều lỗ hổng ở phía dưới và song
song với bề mặt vật đúc
Nứt (Crack):
Là dạng bất liên tục do đứt gãy kim loại trong quá trình đông đặc hoặc sau khi đông đặc. Các
vết xé nóng (hot tears) chính là các vết nứt không liên tục có dạng gờ sắc, không nhẵn. Chúng
sinh ra do ứng suất gia tăng ở gần nhiệt độ đông đặc, là lúc thép có độ bền yếu nhất. Các ứng
suất sinh ra do co rút của kim loại khi nguội bị cản lại bởi khuôn (còn gọi là cản co) hay lõi
hoặc bởi phần mỏng hơn đã hoá rắn trước. Hình 1.12 mô tả các nguyên nhân và vị trí của loại
nứt này.

PHÒNG THÍ NGHIỆM NDT

22

CHƯƠNG 1


TRUNG TÂM HẠT NHÂN TP.HCM

TÀI LIỆU HUẤN LUYỆN RT CẤP II

Nứt do ứng suất là một rãnh rõ ràng và gần như là một đường đứt gãy thẳng tạo thành khi kim
loại đông đặc hoàn toàn. Ứng suất phải đủ lớn mới có thể gây ra loại nứt như vậy. Các bất liên
tục loại này được phân loại tùy thuộc vào thời điểm xuất hiện nứt gãy, chẳng hạn như vết nứt
ứng suất do co ngót, ứng suất dư do va đập hay do sử dụng.
Các tiết diện nhỏ (đông rắn và co lại
nhanh hơn các tiết diện lớn

Khuôn đúc

Hình 1.12 – Các vết xé nóng.
Tạp chất (Inclusions) :
Tạp chất là tên gọi chung để chỉ các loại vật liệu như cát, xỉ, oxit…bị kẹt lại trong vật đúc.
Hầu hết các khuyết tật loại này xuất hiện gần bề mặt, như là hiệu ứng bề mặt (skin effect),
tuy nhiên, thỉnh thoảng chúng có thể xuất hiện ở giữa vật đúc tùy thuộc vào dòng chảy kim
loại lỏng.
Sự thiên tích (Segregation) :
Thiên tích là một hiện tượng phức tạp xảy ra khi một hay nhiều nguyên tố của hợp kim không
khuếch tán đều mà tập trung lại ở một số vùng nào đó trong vật đúc. Thiên tích có thể phân
thành ba loại : Phân bố đều, cục bộ và dạng chuỗi.
Thiên tích đều xảy ra khắp vật đúc và có hình dạng thay đổi, chẳng hạn như thiên tích giữa
các tinh thể (intercrystalline Segregation).
Thiên tích cục bộ xảy ra ở các lỗ hỏng do co ngót (lõm co), vết xé nóng được điền đầy toàn bộ
hay một phần bởi các thành phần khác có nhiệt độ nóng chảy thấp hơn. Thuật ngữ thiên tích
co ngót (Shrinkage Segregation), thiên tích xé nóng (Hot Tear Segregation) được dùng thích
hợp cho hai trường hợp này.
Thiên tích dạng chuỗi gặp chủ yếu khi đúc ly tâm, nhưng khi đúc khuôn tĩnh cũng có thể xảy
ra. Chúng có dạng các lớp xen kẽ với hợp kim thêm vào để làm cải tiến cơ tính
Sự nứt nguội (Cold Shuts) :
Đây là dạng bất liên tục sinh ra do thiếu hụt của dòng kim loại lỏng khi gặp dòng kim loại
lỏng khác hay gặp kim loại rắn, chẳng hạn như tình trạng bắn tóe khi rót, gặp các vật cứng
bên trong các giá đỡ. Thông thường dạng này được phát hiện nhờ kiểm tra bằng mắt và trông
giống như một vết nứt có đường viền cong và nhẵn. Nếu nó chỉ có ở bề mặt thì được gọi là
nếp ghép nguội (cold lap) – hình 1.13.

PHÒNG THÍ NGHIỆM NDT

23

CHƯƠNG 1


TRUNG TÂM HẠT NHÂN TP.HCM

TÀI LIỆU HUẤN LUYỆN RT CẤP II

Nếp gấp nguội (chồng nguội hay nứt nguội) hở trên
bề mặt (xuất hiện với dạng phẳng hoặc cong)

Các vết kim loại bị bắn tóe lên

Hình 1.13 – Nứt nguội
Dịch lõi, lệch lõi :
Các vật đúc khi đúc thường có các lỗ rỗng bên trong thân, vì thế phải đưa vào bên trong
khuôn rỗng một lõi (ruột) làm bằng cát để tạo các chỗ trống. Nếu lõi không được giữ chắc
chắn thì nó sẽ bị dịch chuyển khi rót kim loại xung quanh nó. Gây nên các khuyết tật liên
quan đến dịch lõi như bề dày thành thay đổi …vv.
Sự rót thiếu :
Sự rót thiếu xảy ra khi kim loại nóng chảy không điền đầy hoàn toàn khuôn đúc, tạo ra các lỗ
rỗng, thành kim loại bị thủng …vv
1.2.2 Công nghệ rèn dập :
Công nghệ rèn dập được thực hiện bằng máy dập hoặc máy ép. Máy dập hay ép ngang được
dùng trong một số trường hợp nhất định để rèn các chi tiết nhỏ. Các máy rèn dập khác là loại
thẳng đứng, có khuôn dập phía dưới cố định, trong khi khuôn dập phía trên có thể di chuyển
trên một con trượt thẳng đứng. Trong trường hợp rèn bằng búa máy, khuôn được nâng lên
bằng một hệ thống cơ và thực hiện hành trình rèn bằng sự rơi tự do của khuôn. Khi rèn bằng
máy ép, việc nâng lên và hạ xuống của khuôn và kim loại được thực hiện bằng một áp lực
chậm và ổn định. Công nghệ rèn không chỉ dùng để chế tạo các chi tiết có hình dạng không
thể cán được, mà còn dùng để chế tạo các chi tiết có hình dạng đơn giản tròn hay chữ nhật và

có kích thước lớn hoặc là khi số lượng yêu cầu quá nhỏ không thể tiến hành cán được. Các
loại thép dụng cụ thường được rèn dập để cải thiện các cơ tính của nó. Rèn dập có thể chia
thành hai loại :
(a)
(b)

Khi khuôn có bề mặt làm việc phẳng hoặc cong đều và quá trình rèn có các thao tác
sử dụng đơn giản, loại này được gọi là “rèn khuôn hở”.
Khi dùng các khuôn có phần bên trong lõm và kim loại được nén ép cưỡng bức vào
trong rãnh lõm của khuôn để tạo hình cần thiết, loại này được gọi là “rèn khuôn kín”.

Trong loại thứ nhất : các vật rèn có mặt cắt tròn đều hoặc chữ nhật và các vật rèn có hình dạng
phức tạp, quá lớn, nên việc gia công trong khuôn kín không được, hay giá thành quá đắt. Các
vật rèn nhỏ có hình dạng phức tạp có thể được rèn sơ bộ trên các khuôn đơn giản, sau đó gia
công tinh, nếu số lượng yêu cầu quá nhỏ không kinh tế thì dùng khuôn kín. Loại này cũng
được dùng để rèn các chi tiết rỗng. Đối với loại này thì lỗ rỗng có thể gia công cơ khí (khoét
lỗ) hoặc được đột nóng dùng các khuôn đột thích hợp trên một máy dập. Sau đó gia công chi
PHÒNG THÍ NGHIỆM NDT

24

CHƯƠNG 1


TRUNG TÂM HẠT NHÂN TP.HCM

TÀI LIỆU HUẤN LUYỆN RT CẤP II

tiết trên một giá đỡ xuyên qua lỗ rỗng được kẹp cả hai đầu để giá đỡ làm việc như một khuôn
đáy.

Rèn khuôn kín trên máy dập hay máy ép thì phần khuôn phía dưới có phần lõm tương ứng
nửa dưới của chi tiết cần chế tạo và khuôn phía trên có phần lõm tương ứng với nửa chi tiết
còn lại. Đối với các hình dạng đơn giản các khuôn dập chỉ có một phần lõm, nhưng thông
thường chúng được làm thành một loạt các khuôn có các phần lõm tương ứng với quá trình
rèn từng bước cho đến khâu cuối cùng.
Rèn khuôn kín được gọi là “rèn bằng búa -drop forging”. Quanh các hốc khuôn có các rãnh để
cho kim loại thừa điền vào, bởi vì trong thực tế phôi rèn đưa vào có lượng kim loại thường
không chính xác. Kim loại thừa được đẩy vào rãnh này gọi là phần “rìa”. Sau khi rèn xong thì
phần rìa thừa này được cắt xén bằng các khuôn thích hợp. Thị trường mua bàn khuôn kín cạnh
tranh nhau dựa vào đặc tính hao hụt do kim loại dư thừa này. Đó là một trong những yếu tố
quan trọng về kinh tế.
Công nghệ rèn nóng chi tiết bu – lông, phần đầu được tạo hình bằng phương pháp “chồn
nóng” (hot upset forging) hay “chồn nóng phần đầu bu-lông” (hot heading). Trong kỹ thuật
này, phôi dạng thanh có tiết diện đều được đưa vào và kẹp chặt giữa khuôn lỗ hình, lực dập
tác dụng hướng trục lên chi tiết qua đầu chày chồn. Kim loại bị chồn ép dưới tác dụng của lực
sẽ điền đầy khuôn.
Các dạng bất liên tục do rèn và cán:
Các bất liên tục có thể đã có sẵn trong phôi tấm hay phôi thanh và bị biến đổi khi qua quá
trình rèn, cán hoặc có thể phát sinh ngay trong lúc rèn. Các dạng bất liên tục thường gặp là :
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)

Sự tách lớp.
Chuỗi xỉ.
Nếp gấp, dợn (seam)
Chồng mép (lap).
Các vết rỗ hoặc nứt khi rèn.

Sự tách lớp (lamination):
Các bọt khí lớn, rỗ co và tạp chất không kim loại trong phôi tấm hay thanh được cán mỏng và
trải rộng ra trong quá trình rèn và cán.
Các bất liên tục dạng lớp này được gọi là sự tách lớp.
Khuyết tật dạng vết tạp chất (Stringer):
Các tạp chất phi kim loại trong các tấm và thanh kim loại được cán dẹp và kéo dài ra theo
hướng cán trong quá trình cán gọi là các khuyết tật dạng vết tạp chất.
Nếp gấp, dợn (Seam):
Các vết lõm trên bề mặt như vết nứt trên phôi tấm, hay thanh sẽ bị xé rộng và kéo dài ra trong
quá trình cán được gọi là các vết gấp nếp, dợn (seam). Loại này cũng có thể do sự dồn nén
kim loại do cán không đúng chế độ. Các vết gấp, dợn này là các bất liên tục bề mặt trên các
sản phẩm thanh và chúng có dạng kéo dài liên tục hoặc đứt quãng. Trên các thanh tròn chúng
có dạng đường thẳng hoặc đường xoắn ốc mảnh kéo dài liên tục hay đứt quãng.
Chồng mép rèn (Forging Lap) :

PHÒNG THÍ NGHIỆM NDT

25

CHƯƠNG 1