Các ứng dụng của kiểm tra siêu âm mảng pha (PAUT-Phased Array Ultrasonic Testing) không chỉ giới hạn trong chẩn đoán y tế. Kỹ thuật kiểm tra PAUT còn được sử dụng ngày càng nhiều trong công nghiệp nhằm xác định độ dày, kiểm tra chất lượng mối hàn hay phát hiện khuyết tật vật liệu. Do PAUT có thể cung cấp thông tin, hình ảnh trực quan và rất linh hoạt trong quá trình thực hiện.

Siêu âm mảng pha là gì?

Đầu dò trong siêu âm truyền thống thường chỉ có một biến tử vừa truyền và thu nhận sóng âm. Đôi khi có thể cấu tạo bởi hai biến tử một để truyền và một để nhận tín hiệu. Trong khi đó, kỹ thuật siêu âm mảng pha sử dụng một cụm biến tử (từ 16 đến tối đa 256 biến tử). Mỗi biến tử đều có thể được kích hoạt và phát xung độc lập. Và được sắp xếp theo một mảng tuyến tính, mảng hình khuyên, mảng tròn hoặc hình dạng phức tạp khác.

Giống như đầu dò thông thường, các đầu dò mảng pha được thiết kế để tiếp xúc trực tiếp lên đối tượng kiểm tra. Chúng sử dụng nêm để tạo góc hay để kiểm tra nhúng trong nước. Tần số đầu dò phổ biến nhất từ 2 MHz đến 10 MHz. Hệ kiểm tra PAUT bao gồm một máy tính để điều khiển đầu dò, số hóa và hiển thị tín hiệu.

Liên hệ triển khai dịch vụ Kiểm tra không phá hủy mối hàn

Một hệ siêu âm PAUT có thể quét chùm sóng âm theo nhiều cách khác nhau như:

• Quét một loạt các góc khúc xạ (quét quạt);
• Quét dọc theo một đường tuyến tính (quét tuyến tính),
• Hoặc tập trung chùm âm ở độ sâu xác định,

Do đó tăng cả tính linh hoạt và hiệu quả trong quá trình kiểm tra.

Nguyên lý của kiểm tra siêu âm mảng pha

Về cơ bản, hệ siêu âm mảng pha sử dụng nguyên lý phân kỳ và sự giao thoa của các chùm sóng âm. Qua đó thay đổi thời gian giữa các xung siêu âm và điều khiển chúng theo cách mong muốn. Thông thường các biến tử được điều khiển theo nhóm từ 4 đến 32 biến tử để cải thiện độ nhạy và hội tụ chùm âm tốt hơn.

Phần mềm điều khiển tính toán các quy luật hội tụ (Focal laws) cũng như độ trễ cho từng nhóm biến tử. Từ đó tạo ra hình dạng chùm tia mong muốn. Các đặc điểm của đầu dò, nêm, đặc tính hình học và âm học của vật liệu kiểm tra cũng được tính đến.

Chùm sóng âm tổng hợp sau khi hình thành có thể được điều khiển để quét dưới nhiều góc độ, khoảng cách tiêu cự và kích thước điểm hội tụ khác nhau.

Sóng âm phản xạ được tính toán để bù cho độ trễ của nêm sau đó được thu lại. Không giống như đầu dò đơn biến tử, đầu dò PAUT có thể sắp xếp khoảng cách mặt sóng quay trở lại theo thời gian đến và biên độ tại mỗi phần tử. Thông tin sóng âm phản xạ sau khi xử lý được sử dụng để hiển thị theo các dạng hiển thị khác nhau.

Các dạng hiển thị khi kiểm tra siêu âm mảng pha

Trong hầu hết các ứng dụng đo độ dày hay phát hiện khuyết tật, dữ liệu kiểm tra siêu âm đều dựa trên thông tin về thời gian và biên độ thu được từ đầu dò. Các thông tin thu được sẽ được hiển thị ở các dạng A-Scan, B-Scan, C-Scan hoặc S-Scan. Dưới đây là một số dạng hiển thị hình ảnh cơ bản trong kiểm tra siêu âm PAUT và siêu âm truyền thống.

Hiển thị dạng A-Scan

A-Scan là một dạng hiển đơn giản biểu diễn tương quan giữa thời gian và biên độ của sóng âm. A-Scan thường được sử dụng trong kiểm tra siêu âm truyền thống và trên các thiết bị đo chiều dày. A-Scan hiển thị phản xạ của chùm sóng âm từ một vị trí xác định. Hình ảnh A-scan bên dưới cho thấy xung phản xạ từ hai lỗ khoan bên trong mẫu thép. Chùm sóng âm từ đầu dò đơn biến tử bị phản xạ bởi hai trong ba lỗ khoan. Chúng tạo thành hai tín hiệu phản xạ riêng biệt tại các thời điểm khác nhau tỷ lệ với độ sâu của lỗ.

Liên hệ triển khai dịch vụ Kiểm tra không phá hủy mối hàn

Đầu dò tia góc trong thiết bị kiểm tra siêu âm truyền thống thông thường sẽ tạo ra chùm tia có góc xác định. Hiệu ứng lan truyền làm cho đường kính chùm âm tăng theo khoảng cách. Nhưng về cơ bản vẫn bị giới hạn trong một góc cụ thể. Trong ví dụ ở trên, nêm 45 độ tại một vị trí cố định có thể phát hiện hai lỗ khoan bên trong mẫu kiểm tra do chúng nằm trong chùm tia. Tuy nhiên sẽ không thể phát hiện lỗ thứ ba nếu không di chuyển đầu dò về phía trước.

Một hệ siêu âm PAUT cũng sẽ hiển thị các dạng A-scan để tham khảo. Tuy nhiên, hầu hết sẽ được bổ sung dạng quét B-scan, C-scan hoặc S-scan như dưới đây. Các dạng hiển thị này hỗ trợ người kiểm tra giải đoán xác định khuyết tật dễ dàng hơn.

Hiển thị dạng B-Scan

B-Scan là hình ảnh hiển thị mặt cắt ngang qua một lát dọc của mẫu kiểm tra. B-Scan cho thấy độ sâu của vị trí bị phản xạ so với vị trí theo trục của chúng. Hình ảnh B-Scan yêu cầu chùm âm được quét dọc theo trục đã chọn của mẫu kiểm tra. Trong hình dưới đây, B-Scan cho thấy hai phản xạ ở sâu và một phản xạ nông hơn. Tương ứng với vị trí của các lỗ khoan bên trong mẫu kiểm tra.

Với thiết bị siêu âm truyền thống, đầu dò phải được di chuyển ngang qua mẫu kiểm tra. Tuy nhiên, với hệ PAUT có thể sử dụng tính năng quét điện tử. Tính năng này quét dọc chiều dài của đầu dò tạo ra mặt cắt ngang tương tự mà không cần di chuyển đầu dò.

Hiển thị dạng C-Scan

C-Scan hiển thị hai chiều dữ liệu dưới dạng hình chiếu bằng hoặc hình chiếu đứng của mẫu kiểm tra. Trong đó, màu sắc thể hiện biên độ tín hiệu tại mỗi vị trí phản xạ trong mẫu kiểm tra tương ứng với vị trí theo trục. Với kỹ thuật siêu âm truyền thống, đầu dò được di chuyển trên mẫu kiểm tra. Nhưng với PAUT đầu dò di chuyển dọc theo một trục và chùm tia quét dọc theo trục khác. Mặc dù, bộ mã hóa vị trí (Encoder) thường được sử dụng khi phải duy trì độ chính xác hình ảnh quét. Nhưng chế độ quét thủ công không Encoder vẫn có thể cung cấp thông tin trong nhiều trường hợp.

Hình ảnh dưới đây là của mẫu đối chứng được kiểm tra siêu âm nhúng truyền thống và với hệ PAUT. Quét C-Scan từ hệ PAUT chỉ mất vài giây, trong khi với đầu dò nhúng tiêu tốn vài phút.

Hiển thị dạng S-Scan

Hình ảnh S-Scan hiển thị mặt cắt từ một chuỗi các tín hiệu A-Scan, theo độ trễ thời gian và góc khúc xạ. Trục hoành tương ứng với chiều rộng mẫu thử và trục tung ứng với chiều sâu. Đây là dạng hiển thị phổ biến nhất trong siêu âm y tế, công nghiệp và kiểm tra mối hàn.

Ứng dụng của kiểm tra siêu âm mảng pha trong công nghiệp

Hệ siêu âm PAUT trong thực thế có thể được sử dụng thay thế thiết bị siêu âm truyền thống. Kiểm tra khuyết tật mối hàn là ứng dụng quan trọng nhất của PAUT. Bên cạnh đó, siêu âm PAUT cũng có thể được sử dụng một cách hiệu quả để đánh giá độ ăn mòn vật liệu. Siêu âm PAUT được triển khai trong nhiều lĩnh vực công nghiệp, bao gồm:

• hàng không vũ trụ,
• năng lượng, hóa dầu;
• xây dựng,
• bảo trì đường ống, kiểm tra kết cấu kim loại
• và sản xuất.

Liên hệ triển khai dịch vụ Kiểm tra không phá hủy mối hàn

Ưu điểm của PAUT so với siêu âm thông thường đến từ việc sử dụng đầu dò nhiều biến tử. PAUT sử dụng nhiều biến tử để điều hướng, lấy nét và quét chùm tia. Việc lái chùm âm (quét quạt) giúp tối ưu kiểm tra các cấu kiện có hình dạng phức tạp. Và hỗ trợ kiểm tra trong một số tình huống khó. Khả năng kiểm tra các mối hàn với nhiều góc độ từ một đầu dò cũng gia tăng đáng kể xác suất phát hiện khuyết tật.

Việc lấy nét điện tử cho phép tối ưu hóa hình dạng và kích thước chùm tia tại vị trí khuyết tật dự kiến xuất hiện. Từ đó tối ưu hóa hơn nữa xác suất phát hiện, độ phân giải và độ nhạy phát hiện. Khả năng lấy nét ở nhiều độ sâu giúp cải thiện khả năng xác định kích thước khuyết tật. Điều đó giúp nâng cao tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu trong các trường hợp khó.

(Tham khảo)

Xem thêm các bài viết khác về các phương pháp kiểm tra không phá hủy: Tại đây

Liên hệ triển khai dịch vụ:

Công ty Cổ phần Dịch vụ Công nghệ và Đào tạo Phúc Minh Anh (PMA)

Hotline: 0889718988 – 0973145129

Email:  phucminhanh68@gmail.com; info@phucminhanh.com.vn

Bài viết Kiểm tra Siêu âm mảng pha đã xuất hiện đầu tiên vào ngày Công ty Phúc Minh Anh (PMA).

Kiểm tra không phá hủy là gì?

Kiểm tra không phá hủy (NDT) là một hoặc tập hợp các kỹ thuật để đánh giá tính chất của vật liệu, cấu kiện hay hệ thống mà không gây hư hỏng chúng. NDT cũng được viết tắt là NDE (Nondestructive Examination hoặc Nondestructive Evaluation) hoặc NDI (Nondestructive Inspection). NDT có khả năng xác định các đặc điểm của khuyết tật như: vị trí, kích thước, hình dạng và hướng.

Mục đích của Kiểm tra không phá hủy?

Mục đích của NDT là kiểm tra cấu kiện có đảm bảo an toàn, độ tin cậy hay không mà không gây hư hỏng thiết bị hoặc ngừng hoạt động của nhà máy. Điều này trái ngược với kiểm tra phá hủy (Destructive testing) khi cấu kiện kiểm tra bị hư hỏng hoặc phá hủy trong quá trình kiểm tra. Kiểm tra không phá hủy có thể được thực hiện trước, trong hoặc sau khi sản xuất. Hoặc thậm chí ngay trong lúc thiết bị đang được sử dụng.

Trong sản xuất, kiểm tra NDT cho biết các bộ phận/cấu kiện hay hệ thống còn có thể đáp ứng công việc hay không. Nói cách khác, các bộ phận được kiểm tra để đảm bảo chúng sẽ tồn tại trong một khoảng thời gian hoặc chu kỳ nhất định trước khi hỏng hóc.

Trong quá trình vận hành, kiểm tra NDT sử dụng để đánh giá tình trạng hư hỏng hiện tại của thiết bị, theo dõi cơ chế hư hỏng và đưa ra quyết định sáng suốt cho các phương pháp đánh giá tuổi thọ thiết bị còn lại (ví dụ như: Risk-Based Inspection – RBI, Fitness for Service – FFS).

Tổng quan về các kỹ thuật NDT

Kiểm tra không phá hủy nói chung có thể được phân thành hai nhóm khác nhau đó là: Kỹ thuật NDT truyền thống (conventional); và Kỹ thuật NDT tiên tiến (advanced).  Mỗi nhóm đều có những ưu điểm và hạn chế riêng. 

Kỹ thuật NDT truyền thống

Các kỹ thuật truyền thống là các kỹ thuật đã được hoàn thiện trong nhiều thập kỷ qua. Các kỹ thuật này đã được tiêu chuẩn hóa trong các Bộ quy phạm, Tiêu chuẩn thực hiện. Các thao tác, thực hiện theo quy trình chuẩn đối với NDT truyền thống về cơ bản là đơn giản hơn so với NDT tiên tiến.

Các kỹ thuật NDT truyền thống bao gồm:

Kiểm tra phát xạ âm – Acoustic Emission Testing (AET)

• Kiểm tra hồng ngoại – Infrared Testing (IR)

• Kiểm tra rò rỉ – Leak Testing (LT)

• Kiểm tra thấm lỏng hay kiểm tra thẩm thấu – Liquid Penetrant Testing (PT)

• Kiểm tra điện từ trường – Electromagnetic Testing (ET)

• Kiểm tra hạt từ – Magnetic Particle Testing (MPT hay MT)

• Kiểm tra chụp ảnh phóng xạ – Radiographic Testing (RT)

• Kiểm tra siêu âm – Ultrasonic Testing (UT)

• Kiểm tra ngoại quan hay trực quan – Visual Inspection (VI)

Các kỹ thuật NDT tiên tiến

Các kỹ thuật NDT tiên tiến thường ít phổ biến hơn khi chúng chủ yếu sử dụng các công nghệ mới. Do đó, NDT tiên tiến thường ít hoặc chưa được tiêu chuẩn hóa.  Nói chung, việc xây dựng quy trình và giải đoán dữ liệu của các kỹ thuật tiên tiến phức tạp hơn. Và đòi hỏi kỹ thuật viên có trình độ, kinh nghiệm và được đào tạo bài bản hơn.

Bên cạnh đó, một số kỹ thuật có thể được chia nhỏ thành các kỹ thuật thông thường và kỹ thuật tiên tiến. Ví dụ: Kiểm tra siêu âm chùm tia thẳng (UT) là một kỹ thuật thông thường được sử dụng trong các ứng dụng đơn giản. Trong khi, kiểm tra siêu âm mảng pha (PAUT) là một kỹ thuật siêu âm tiên tiến.

Khi các kỹ thuật tiên tiến hoàn thiện, các phiên bản mới và tiên tiến hơn của mỗi loại sẽ xuất hiện để bắt đầu một vòng lặp mới đối với việc nâng cao kỹ thuật và huấn luyện kỹ năng.

Các phương pháp NDT tiên tiến bao gồm:

Kiểm tra điện từ trường – Electromagnetic Testing (ET)

• Đo từ trường dòng xoay chiều – Alternating Current Field Measurement

• Kiểm tra dòng điện xoáy – Eddy Current Testing (ECT)

• Kiểm tra dò rỉ thông lượng từ trường – Magnetic Flux Leakage (MFL)

 Phương pháp kiểm tra laser – Laser Testing Methods (LM)

• Holographic Testing

• Laser Profilometry

• Laser Shearography

Kiểm tra chụp ảnh phóng xạ – Radiographic Testing (RT)

• Kiểm tra chụp ảnh phóng xạ CR – Computed Radiography (CR)

• Kiểm tra chụp ảnh phóng xạ cắt lớp – Computed Tomography (CT)

• Kiểm tra chụp ảnh phóng xạ kỹ thuật số – Digital Radiography (DR)

Kiểm tra siêu âm – Ultrasonic Testing (UT)

• Angle Beam

• Automated Ultrasonic Backscatter Technique (AUBT)

• Electromagnetic Acoustic Transducer (EMAT)

• Kiểm tra nhúng – Immersion Testing

• Kiểm tra IRIS – Internal Rotary Inspection System (IRIS)

• Kiểm tra siêu âm dải rộng – Long Range Ultrasonic Testing (LRUT)

• Kiểm tra siêu âm mảng điều pha – Phased Array Ultrasonic Testing (PAUT)

• Kiểm tra siêu âm nhiễu xạ thời gian bay – Time-of-Flight-Diffraction (TOFD)

Nhìn chung, kiểm tra không phá hủy có nhiều ưu điểm hơn so với kiểm tra phá hủy. Thiết bị kiểm tra thường có tính di động và có thể thực hiện nhiều lần trên cùng một đối tượng. Bản thân đối tượng được đánh giá cả bên ngoài và bên trong để xác định khuyết tật gây hại. Tuy nhiên, NDT cũng có hạn chế đó là kết quả thường mang tính chất định tính. Trình độ kỹ thuật viên khác nhau có thể dẫn đến kết quả giải đoán khác nhau.

Các ứng dụng trong công nghiệp của NDT

NDT là một phần không thể thiếu trong dầu khí và hóa dầu, cùng với một số ngành công nghiệp khác. Bao gồm: hóa chất, hàng không vũ trụ, ô tô và quốc phòng.  Mục tiêu chung của NDT là phát hiện sai sót, khiếm khuyết và khuyết tật trong từng bộ phận. Từ đó giảm thiểu hỏng hóc và tăng độ tin cậy của cấu kiện hoặc một hệ thống.

Trong hóa dầu, NDT được sử dụng để kiểm tra trong suốt vòng đời hoạt động của nhà máy. Các kỹ thuật NDT đóng vai trò rất quan trọng. Dựa vào NDT có thể quản lý/đánh giá tính toàn vẹn của một bộ phận, cũng như độ tin cậy của cả một hệ thống. Trên thực tế, việc kiểm tra, đánh giá nhiều lần trong suốt vòng đời của thiết bị có vẻ tốn kém. Nhưng việc kiểm tra, đánh giá này có thể giúp tổ chức tiết kiệm hàng triệu đô la. Nếu việc kiểm tra NDT phát hiện các mối đe dọa, nguy hiểm tiềm tàng. Từ đó khắc phục chúng trước khi xảy ra sự cố, tránh được việc đóng cửa nhà máy và các hậu quả nghiêm trọng khác.

Liên hệ triển khai dịch vụ Kiểm tra không phá hủy mối hàn

Các cấu kiện phổ biến được kiểm tra NDT trong ngành công nghiệp hóa dầu là: bồn chứa, bộ trao đổi nhiệt, bình/bồn áp lực và hệ thống đường ống.  Khi lập kế hoạch kiểm tra NDT, có bốn điểm cần cân nhắc đến đó là:

     – Loại cơ chế hư hỏng được kiểm tra;

     – Kích thước tối thiểu có thể phát hiện được, hình dạng và hướng khuyết tật;

     – Vị trí khuyết tật (bề mặt hay dưới bề mặt);

     – Độ nhạy và hạn chế của kỹ thuật NDT được sử dụng

Khi đã xem xét đầy đủ các yếu tố trên, chủ cơ sở có thể tối ưu hóa sản xuất, tăng cường tính an toàn cho nhân viên và môi trường lao động.

(Còn tiếp)

Xem thêm các bài viết khác về Kiểm tra không phá hủy: Tại đây

Công ty CP Dịch vụ Công nghệ và Đào tạo Phúc Minh Anh

0889718988 – 0973145129

Email:  phucminhanh68@gmail.com; info@phucminhanh.com.vn

Bài viết Tổng quan về Kiểm tra không phá hủy đã xuất hiện đầu tiên vào ngày Công ty Phúc Minh Anh (PMA).

Kiểm tra không phá hủy là gì?

NDT (Non-Destructive Testing) tên viết tắt của Kiểm tra không phá hủy là tên gọi chung của các kỹ thuật không phá hủy. Đây cũng là các kỹ thuật không thể thiếu trong các chương trình đánh giá, đảm bảo chất lượng của các dự  án công nghiệp như: Nhiệt điện, Thủy điện, Lọc – hóa dầu, Gia công chế tạo bình bồn áp lực – đường ống áp lực, Kết cấu thép nhà máy điện, Kết cấu giàn khoan, Kết cấu cầu thép, Kết cấu vỏ tàu trong quá trình chế tạo cũng như sửa chữa…

NDT sử dụng các kỹ thuật không phá hủy để kiểm tra chất lượng đường hàn và vật liệu. Có thể nói nôm na rằng Ở đâu có hàn ở đó có dịch vụ kiểm tra không phá hủy.

Các Dịch vụ Kiểm tra không phá hủy mà Công ty CP Dịch vụ Công nghệ và Đào tạo Phúc Minh Anh (viết tắt là PMA) cung cấp bao gồm:

Các kỹ thuật NDT truyền thống (Conventional NDT):

• Phương pháp Kiểm tra Chụp ảnh phóng xạ – RT
• Phương pháp Kiểm tra Siêu âm – UT
• Phương pháp Kiểm tra Thẩm thấu lỏng – PT
• Phương pháp Kiểm tra Hạt từ – MT
• Phương pháp Kiểm tra Điện từ- ET
• Phương pháp Đo độ dày kim loại bằng siêu âm- UTM
• Giám định sơn (giám sát quá trình sơn, đo bề dày lớp sơn…)
• Kiểm tra rò rỉ – áp dụng đối với đường ống, bồn chứa…( LT)

Các kỹ thuật NDT tiên tiến (Advanced NDT):

• Phương pháp Kiểm tra Siêu âm Phased Array (Ultrasonic Phased Array – encoded)
• Phương pháp Kiểm tra Siêu âm dải dài (Long Range Ultrasonic Testing – LRUT)
• Phương pháp Kiểm tra Siêu âm tự động (Automatic Ultrasonic Testing – AUT)
• Phương pháp Kiểm tra Guided Wave (GUL)
• Phương pháp Kiểm tra Nhiễu xạ bay (Time of Flight Diffraction- ToFD)
• Corroscan/C-scan
• Phương pháp Kiểm tra Nhiệt hồng ngoại (Infrared Thermography)
• Phương pháp Kiểm tra Rò rỉ từ thông (Magnetic Flux Leakage- MFL))
• Remote Visual Inspection, Endoscopy/Videoscopy
• Đo độ cứng của vật liệu/ lớp phủ (Hardness Measurements (HT))
• Phương pháp Kiểm tra Dòng điện xoáy (Eddy Current Testing, Electromagnetic Testing – ET/RFET))
• Alternating Current Field Measurement (ACFM)
• IRIS Testing
• Acoustic Emission
• Phương pháp Kiểm tra Chụp ảnh kỹ thuật số (Digital/Computed Radiography)
• Phương pháp Kiểm tra Chụp ảnh cắt lớp 3D (3D Computed Tomography – CT)
• Phương pháp Kiểm tra thành phần vật liệu (Positive Material Identification – PMI)

Triển khai dịch vụ kiểm tra không phá hủy liên hệ:

Công ty CP Dịch vụ Công nghệ và Đào tạo Phúc Minh Anh (PMA)

Hotline: 0889718988 – 0973145129

Email:  phucminhanh68@gmail.com; info@phucminhanh.com.vn

Bài viết Kỹ thuật Kiểm tra không phá hủy (Non Destructive Testing) đã xuất hiện đầu tiên vào ngày Công ty Phúc Minh Anh (PMA).