Các phương pháp và kỹ thuật kiểm tra siêu âm
Phương pháp và kỹ thuật UT
• Phân loại phương • Kỹ thuật tiếp xúc • Kỹ thuật nhúng • Array • IRIS
pháp
• Truyền qua • Xung dội • Cộng hưởng • TOFD UT
Phân loại
Sóng âm khi lan truyền trong vật liệu hoặc đến bề mặt phân cách có những biểu hiện khác nhau. Theo loại năng lượng siêu âm sử dụng:
• Phản xạ - xung dội • Truyền qua • Cộng hưởng • Nhiễu xạ - TOFD…
Phương pháp Truyền qua
11
• Đầu dò phát
T
R
R
T
và đầu dò thu đặt trên hai phía đối diện của đối tượng kiểm tra.
2
Phương pháp Truyền qua
• sự tồn tại bất liên tục thể hiện sự suy giảm hoặc mất chỉ thị tín hiệu thu trên màn hình
11
T
R
11
2
R
T
2
0
2
4
6
8
10
Phương pháp Truyền qua
Không có bất liên tục, chỉ thị cao 100%FSH
Phương pháp Truyền qua
Có bất liên tục, chỉ thị sụt giảm còn 60% FSH
Phương pháp Truyền qua
Kiểm tra vật liệu kích thước lớn, suy giảm âm
cao
Không cho biết vị trí bất liên tục Phụ thuộc vào sự thẳng hàng của hai đầu dò
Phương pháp xung dội Đầu dò-bộ phận phát và thu cùng đặt trên
một phía đối tượng kiểm tra
chỉ thị ban đầu
Chỉ thị phản xạ mặt đáy
chỉ thị nứt
crack
plate
0
2
4
6
8
10
Phương pháp xung dội
Chỉ thị phản xạ từ bề mặt xa –
bề mặt đáy Đầu dò tại vị trí không có bất liên tục – chùm tia không đập vào bất liên tục
Phương pháp xung dội
Đầu dò tại vị trí có bất liên tục
Chỉ thị phản xạ từ bất liên tục xuất hiện trước chỉ thị phản xạ bề mặt đáy
Phương pháp xung dội
• Phương pháp phổ biến nhất • Chỉ cần tiếp cận một phía • Cho biết vị trí, kích thước, loại
bất liên tục
Phương pháp xung dội Suy giảm âm nhanh, khó kiểm tra vật liệu cấu trúc hạt thô, kích thước lớn…
Phương pháp cộng hưởng
• Sóng siêu âm lan truyền trong vật liệu có chiều dày
bằng bội số lần của một nửa chiều dài sóng thì xảy ra hiện tượng cộng hưởng:
Cường độ lớn !!!
• Sử dụng kiểm tra chiều dày, mối ghép dán…
Phương pháp nhiễu xạ
• Do AEA phát minh vào những năm 70 thế kỷ trước
• Sử dụng phần năng lượng nhiễu xạ của sóng tại các điểm đầu mút (gờ) của bất liên tục, rất phù hợp cho việc xác định kích thước xuyên thành của bất liên tục.
Nguyên lý
1. Hai đầu dò (450) bố trí như là
2.
thu-phát.Khoảng cách giữa chúng được tính tuỳ theo chiều dày. Sóng dọc được phát vào vật liệu kiểm tra.Chùm tia được nở rộng để thu được lớn nhất phạm vi dò quét.
4.
3. Màn hình A-scan thể hiện sóng truyền thẳng trên bề mặt, xung phản hồi từ mặt đáy và các giữa hai tín hiệu từ hai đầu mút bất liên tục. Phương pháp TOFD thể hiện vời hình ảnh như hình bên.
Phương pháp nhiễu xạ
xử lý và trình bày dữ liệu
Phương pháp nhiễu xạ
Phương pháp xung dội Các kỹ thuật
Nhúng Wheeler IRIS… Bubler
Tiếp xúc Tia thẳng Tia xiên Array…
Tiếp xúc
• Đầu dò đặt trực tiếp trên vật liệu kiểm tra
• Phát sóng siêu âm thẳng góc (thường là sóng dọc) hoặc xiên góc (thường là sóng ngang) với bề mặt.
Tia thẳng Sóng âm phản xạ về đầu dò thu từ bề mặt đáy hoặc các bất liên tục
Áp dụng đo chiều dày vật liệu, kiểm tra tách lớp, mối hàn… Bằng cách chuẩn thiết bị phù hợp, chiều dày,vị trí bất liên tục
song song với bề mặt kiểm tra
được xác định chính xác
Sóng siêu âm phản xạ từ bề mặt đáy
Sóng siêu âm phản xạ từ bất liên tục tách lớp
Tia thẳng
• Một biến tử • Hai biến tử • Đường trễ…
Tia xiên
• Được dùng khi tia thẳng không tiếp cận được với vùng quan tâm
• Các góc khúc xạ phổ biến:
450,600,700
• Sóng âm phản xạ lại đầu dò thu từ các bất liên tục định hướng vuông góc với chùm tia
• Bằng cách chuẩn thiết bị
phù hợp, vị trí bất liên tục được xác định chính xác
Tia xiên
Tia xiên
Tia xiên-tính toán-tôn phẳng
• Skip = 2 x T x tg θ
Vee-path = 2 x LEG(1,2) = 2 x T / cos θ θ- góc khúc xạ T-chiều dày kim loại cơ bản
Tia xiên-tính toán-tôn phẳng
Thuật ngữ
Tia xiên-tính toán-mặt cong
SD2 = SD1 x Hệ số
Tia xiên-tính toán-mặt cong
Hệ số
Tỷ số chiều dày trên đường kính
Tia xiên-tính toán-mặt cong
Đầu dò 450 với độ dài đường truyền âm đến bất liên tục trong hai trường hợp đều là 35mm
Tia xiên-tính toán-mặt cong
Góc tới hạn sử dụng trong UT ống
Tia xiên-tính toán-mặt cong
Với góc cho trước, tỷ số chiều dày trên đường kính t/D lớn nhất có thể kiểm tra được t / D = (1-Sinθ ) / 2
Với tỷ số chiều dày và đường kính cho trước, góc lớn nhất có thể sử dụng kiểm tra được
Sin θ = 1 – 2t/D
Phased array inspection
• Công nghệ Phased array (chùm tia xiên tách pha) tạo ra một chùm tia siêu âm với các thông số có thể đặt trước tuỳ chọn: góc, khoảng hội tụ, điểm hội tụ qua các phần mềm.
• Mở ra một loạt khả năng tiện ích mới: - Thay đổi góc nhanh, quét toàn bộ không cần di
chuyển đầu dò
- Khả năng phát hiện bất liên tục tăng mạnh bất kể
sự định hướng của chúng
- Kiểm tra các bộ phận có hình dạng phức tạp
Phased array inspection
Để tạo ra một chùm tia xiên, các phần tử của đầu dò sẽ phát xung tại các thời điểm khác nhau một chút. Bằng cách kiểm soát thời gian trễ giữa các phần tử biến tử, chùm tia có các góc xiên, khoảng cách hội tụ, kích thước hội tụ khác nhau sẽ được tạo ra.
Phased array inspection
• Xung dội từ các điểm hội tụ quan tâm về các phần tử biến tử khác nhau có một sự khác biệt thời gian có thể tính toán được.
• Tín hiệu thu được tại mỗi phần tử biến tử là đã được tách
biệt thời gian trước khi tổng hợp lại với nhau.
Phased array inspection
Sử dụng một đầu dò chùm với 64 phần tử hoặc hơn để tạo ra hai nhóm góc khác nhau : 450 quét phần trên, 600 quét phần dưới
Phased array inspection
Một đầu dò chứa 64 hoặc 128 phần tử tạo ra ba chùm góc khác nhau: 450quét phần trên, 600 quét phần dưới, 350 đến 700 quét toàn bộ mặt cắt ngang.
Phased array inspection
Trình bày kết quả S-scan
Phased Array Technique
Kỹ thuật nhúng
Kỹ thuật nhúng
Kỹ thuật nhúng
WP = F-MP(ctm/cw)
WP = Water Path MP = Material Depth F = Focal Length in Water ctm = Sound Velocity in the Test Material cw = Sound Velocity in Water
WP phải đủ lớn để thời gian sóng âm đi trong nước phải lớn hơn thời gian đi trong vật liệu kiểm tra. WP phải lớn hơn ¼ chiều dày vật liệu thép kiểm tra
Kỹ thuật nhúng
Kỹ thuật IRIS
• Kiểm tra mất mát chiều dày kim loại thành ống do ăn mòn, mài mòn, rỗ, nứt…
Kỹ thuật IRIS
Kỹ thuật IRIS
• Áp dụng hiệu quả để kiểm tra các ống của bộ trao đổi nhiệt, lò hơi…
Thank you for your attention !
• Any question ???
