Luận văn Nghiên cứu xây dựng quy trình kiểm tra mối hàn giáp mối ống sử dụng phương pháp siêu âm tổ hợp pha tại Việt Nam (Phần 1)

Nội dung text: Luận văn Nghiên cứu xây dựng quy trình kiểm tra mối hàn giáp mối ống sử dụng phương pháp siêu âm tổ hợp pha tại Việt Nam (Phần 1)

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ TRỊNH VĂN THUYẾT NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG QUY TRÌNH KIỂM TRA MỐI HÀN GIÁP MỐI ỐNG SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP SIÊU ÂM TỔ HỢP PHA TẠI VIỆT NAM NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ - 605204 S KC 0 0 4 1 5 1 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 10 năm 2013
2. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH  LUẬN VĂN THẠC SĨ TRỊNH VĂN THUYẾT NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG QUY TRÌNH KIỂM TRA MỐI HÀN GIÁP MỐI ỐNG SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP SIÊU ÂM TỔ HỢP PHA TẠI VIỆT NAM NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ - 605204 Hướng dẫn khoa học: TS. LÊ CHÍ CƯƠNG Tp. Hồ Chí Minh, tháng 10 năm 2013
3. LÝ LỊCH KHOA HỌC I. LÝ LỊCH SƠ LƢỢC: Họ & tên: TRỊNH VĂN THUYẾT Giới tính: Nam Sinh ngày : 16/06/1979 Nơi sinh: Thanh hóa Quê quán: Thôn 3, xã Vĩnh hƣng, huyện Vĩnh lộc, tỉnh Thanh hóa Dân tộc: Kinh Đơn vị công tác: Trƣờng Cao đẳng nghề Đắk Lắk Chỗ ở riêng hoặc địa chỉ liên lạc: 9/12 Phạm Phú Thứ, p. Tân Tiến, tp. Buôn Ma Thuột, tỉnh Đắk Lắk. Điện thoại cơ quan: 05003.860.140 Fax: 05003.860.140 Điện thoại riêng: 0973300232 E-mail: trinhvanthuyetcdndl@gmail.com II. QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: 1. Cao Đẳng: Hệ đào tạo: Chính quy Thời gian đào tạo từ 09/2002 đến 06/ 2006 Nơi học: Trƣờng ĐHSP Kỹ Thuật Vinh Ngành học: Công nghệ chế tạo máy 2. Đại học: Hệ đào tạo: Liên thông Thời gian đào tạo từ 09/2006 đến 02/2008 Nơi học: Trƣờng ĐHSPKT Vinh Liên Kết Với Trƣờng ĐHSPKT TP. Hồ Chí Minh Ngành học: Công nghệ chế tạo máy Tên đồ án, luận án hoặc môn thi tốt nghiệp: Thực tập chuyên môn, Thực tập tốt nghiệp. Nơi bảo vệ đồ án, luận án hoặc thi tốt nghiệp: Trƣờng ĐHSPKT Vinh Ngƣời hƣớng dẫn: ThS. Lê Thanh Sơn, ThS. Đậu Phi Hải III. QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC: Thời gian Nơi công tác Công việc đảm nhiệm Từ 02/2008 đến hiện nay Trƣờng CĐN Đắk Lắk Giáo Viên Ngày tháng năm 2013 Ngƣời khai ký tên i
4. LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan, trên đây là công trình nghiên cứu của tôi. Công trình đƣợc thực hiện trên cơ sở nghiên cứu lý thuyết, kinh nghiệm thực tiễn của bản thân, tƣ vấn ý kiến khoa học của các chuyên gia ngành hàn, các thợ có kinh nghiệm lâu năm trong lĩnh vực Hàn-cắt kim loại, các kỹ thuật viên có kinh nghiệm lâu năm trong lĩnh vực kiểm tra khuyết tật hàn bằng phƣơng pháp không phá hủy và thông qua chế tạo thực nghiệm dƣới sự hƣớng dẫn khoa học của TS. Lê Chí Cƣơng. Các số liệu, kết quả đƣợc công bố trong luận văn là hoàn toàn trung thực và chƣa đƣợc đƣợc công bố trong bất kỳ công trình nghiên cứu khoa học nào khác. Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2013 (Ký tên và ghi rõ họ tên) Trịnh Văn Thuyết ii
5. LỜI CẢM ƠN Luận văn này đƣợc hoàn thành dƣới sự hỗ trợ của đề tài “Nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật kiểm tra siêu âm phased array trong kiểm tra chất lượng mối hàn như một giải pháp thay thế phương pháp chụp ảnh phóng xạ” nằm trong Đề án Phát triển ứng dụng bức xạ và đồng vị phóng xạ trong công nghiệp đến năm 2020. Trong thời gian thực hiện luận văn “Nghiên cứu xây dựng qui trình kiểm tra mối hàn giáp mối ống sử dụng phương pháp siêu âm tổ hợp pha tại Việt Nam”, tôi đã nhận đƣợc rất nhiều sự giúp đỡ của quý Thầy, Cô các chuyên gia, các công ty, bạn bè và gia đình. Vì thế: Điều trƣớc tiên, Tôi xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến TS. Lê Chí Cƣơng, ngƣời Thầy đã tận tình trực tiếp hƣớng dẫn, cung cấp những tài liệu vô cùng quí giá và dìu dắt tôi thực hiện hoàn thành luận văn tốt nghiệp này. Xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy PGS. TS. Đặng Thiện Ngôn, đã dành nhiều thời gian, tâm huyết truyền đạt những kiến thức khoa học quý báu, định hƣớng, động viên tôi trong quá trình thực hiện luận văn. Xin chân thành cảm ơn ông Nguyễn Trọng Quốc Khánh Giám đốc chi nhánh Công ty TNHH Giải pháp kiểm định Việt Nam (VISCO) tại TP. Hồ Chí Minh đã tạo mọi điều kiện thuận lợi về mặt thời gian cũng nhƣ trang thiết bị siêu âm hiện đại nhất để tôi thực hiện hoàn thành luận văn tốt nghiệp này. Xin cảm ơn Ban lãnh đạo trƣờng Cao đẳng nghề Đăk Lăk đã động viên, tạo điều kiện thuận lợi và hỗ trợ cho tôi rất nhiều trong quá trình học tập, công tác cũng nhƣ trong suốt thời gian thực hiện luận văn. Xin chân thành cám ơn đến tất cả Quí Thầy, Cô đã giảng dạy, trang bị cho tôi những kiến thức rất bổ ích và quí báu trong suốt quá trình học tập tại trƣờng cũng nhƣ nghiên cứu sau này. Xin cảm ơn Gia đình đã tạo mọi điều kiện tốt nhất để tôi yên tâm học tập tốt trong suốt thời gian vừa qua. Xin chân thành cảm ơn ! Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2013 iii
6. HỌC VIÊN iv
7. TÓM TẮT Trong những năm gần đây, công nghệ siêu âm tổ hợp pha ngày càng đƣợc sử dụng nhiều trong công nghiệp, ứng dụng quan trọng nhất là kiểm tra và phát hiện vết nứt của mối hàn, công việc kiểm tra đó đƣợc thực hiện ở rất nhiều ngành công nghiệp khác nhau nhƣ đóng tàu, dầu khí, Ngoài ra, siêu âm tổ hợp pha còn đƣợc sử dụng hiệu quả việc xác định hình dạng chiều dày còn lại trong các ứng dụng kiểm tra sự ăn mòn kim loại. Thế nhƣng phƣơng pháp kiểm tra siêu âm tổ hợp pha đƣợc triển khai và ứng dụng tại Việt Nam còn rất hạn chế. Nguyên nhân chính khiến kỹ thuật công nghệ cao này chƣa đƣợc ứng dụng rộng rãi vì chƣa có đƣợc các hƣớng dẫn về kỹ thuật chi tiết và đầy đủ, chƣa có quy trình kiểm tra siêu âm tổ hợp pha tổng quát, chƣa có chƣơng trình đánh giá các quy trình kiểm tra, chƣa có đội ngũ các kỹ thuật viên đƣợc đào tạo bài bản về kỹ thuật này, do đó kỹ thuật siêu âm tổ hợp pha chƣa đƣợc các tổ chức đăng kiểm, nhà thầu quốc tế và Việt Nam chấp nhận. Mặt khác, khuyết tật hàn trong các mối hàn giáp mối gây ảnh hƣởng nghiêm trọng đến chất lƣợng kết cấu mối hàn, theo các qui định về an toàn hoạt động trong các ngành công nghiệp đóng tàu, dầu khí , cần thực hiện kiểm tra định kỳ chất lƣợng các mối hàn bằng các phƣơng pháp siêu âm. Từ đó, nhu cầu ngày càng cao về xây dựng một quy trình kiểm tra siêu âm tổ hợp pha và chế tạo chi tiết mẫu có chứa khuyết tật hàn phục vụ cho công tác đào tạo kỹ thuật viên NDT trong kiểm tra đánh giá chất lƣợng mối hàn. Hiện tại Việt Nam chƣa có cơ quan nào xây dựng đƣợc một quy trình siêu âm tổ hợp pha chuẩn, chƣa có các chi tiết mẫu có chứa khuyết tật hàn, thƣờng đƣợc nhập ngoại với giá thành cao nên không thể đầu tƣ trên diện rộng để phục vụ cho các cơ sở đào tạo về kỹ thuật kiểm tra NDT. Đề tài đã tiến hành nghiên cứu các khuyết tật hàn thƣờng xuất hiện trong mối hàn giáp mối ống, tiêu chuẩn của các chi tiết mẫu, đề xuất QTCN chế tạo chi tiết có chứa các khuyết tật hàn thông dụng nhƣ ngậm xỉ, thiếu ngấu, rỗ khí, nứt và xây dựng quy trình kiểm tra siêu âm tổ hợp pha cho mối hàn giáp mối ống. Hai quy trình đề xuất trên đã đƣợc kiểm nghiệm qua việc chế tạo các chi tiết mẫu thử nghiệm và kiểm tra bằng phƣơng pháp siêu âm tổ hợp pha. Kết quả kiểm nghiệm cho kết quả tốt, đáp ứng đƣợc các yêu cầu kỹ thuật cho v
8. phép ứng dụng QTCN chế tạo chi tiết mẫu, quy trình siêu âm tổ hợp pha trên diện rộng để cung cấp cho các cơ sở đào tạo kỹ thuật kiểm tra NDT. SUMMARY In recent years, ultrasound technology combined phase is increasingly used in many industrial applications is the most important test and crack detection of welds, the inspection is done in a very many different industries such as shipbuilding, oil and gas , in addition, ultrasound phase combination is also used to determine the effective thickness of the remaining shape of the test applications of metal corrosion. But the method of ultrasonic testing phase combinations and applications deployed in Vietnam is still very limited. The main reason of this high technology is not widely used because there are no guidelines on technical details and complete, no ultrasound examination process complex phase general, there is no program evaluate the inspection process, do not have a team of technicians are trained in this technique, ultrasound technique so complex phase is not the registry organizations, international contractors and Vietnam accepted. On the other hand, defects in welded butt welds cause serious effects on the quality of the weld structure, according to the regulations on the safe operation of the ship-building industry, oil and gas , to conduct periodic inspection of weld quality by ultrasonic methods. Since then, the increasing demands on the construction of an ultrasound test and manufacture complex phase samples containing detailed welding defects for the training of NDT technicians in quality assessment welds. Vietnam currently does not have any authority built an ultrasonic process standard combination phase, not the detailed form containing welding defects, usually imported with high prices should not be able to invest on a large scale to cater to the training facility for NDT inspection techniques. Thread has studied welding defects often appear in butt weld pipe, standard details form, proposed fabrication process technology contains more common welding defects such as slag vi
9. entrapment, lack of gobbling, porosity, cracks and construction processes combined ultrasonic testing phase for butt weld pipe. Two processes have been proposed in the past to test the detailed fabrication and testing prototype ultrasonic method combined phase. Test results for better results and meet the technical requirements of the application process allows fabrication technology more samples, ultrasonic processes on a large scale phase combination to provide training facilities NDT inspection techniques. MỤC LỤC Trang tựa TRANG Quyết định giao đề tài Xác nhận của cán bộ hƣớng dẫn LÝ LỊCH KHOA HỌC i LỜI CAM ĐOAN ii LỜI CẢM ƠN iii TÓM TẮT v SUMMARY vi MỤC LỤC vii DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT xv DANH SÁCH CÁC BẢNG xvi DANH SÁCH CÁC HÌNH xvii Chƣơng 1 1 GIỚI THIỆU 1 1.1 Tính cấp thiết của đề tài 1 1.2 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 1 1.3 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài 2 1.3.1 Mục tiêu tổng quát 2 vii
10. 1.3.2 Mục tiêu cụ thể 3 1.4 Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu 3 1.4.1 Đối tƣợng nghiên cứu 3 1.4.2 Phạm vi nghiên cứu 3 1.5 Phƣơng pháp nghiên cứu 3 1.6 Kết cấu của luận văn 4 Chƣơng 2 5 TỔNG QUAN 5 2.1 Ống thép tròn đen 5 2.2 Các loại mối hàn ống 5 2.2.1 Mối hàn dọc ống (mối hàn dọc trục) 6 2.2.2 Mối hàn vòng ống (mối hàn hƣớng kính) 6 2.2.3 Mối hàn xoắn ống 7 2.3 Khuyết tật mối hàn 7 2.3.1 Định nghĩa 7 2.3.2 Phân loại khuyết tật mối hàn 7 2.3.2.1 Nứt 7 2.3.2.2 Rỗ khí 8 2.3.2.3 Lẫn xỉ 9 2.3.2.4 Không ngấu 9 2.4 Giới thiệu chung về siêu âm 10 2.5 Lịch sử phát triển của siêu âm tổ hợp pha 11 2.6 Ứng dụng hệ thống dãy tổ hợp pha 14 2.7 Các nghiên cứu liên quan đến đề tài 14 2.7.1 Ngoài nƣớc 14 2.7.2 Trong nƣớc 15 2.8 Các vấn đề khoa học còn tồn tại cần nghiên cứu để giải quyết hiện nay 16 Chƣơng 3 17 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 17 viii
11. 3.1 Lý thuyết về siêu âm tổ hợp pha 17 3.1.1 Khái niệm 17 3.1.2 Các thành phần cơ bản của hệ thống siêu âm tổ hợp pha 17 3.1.3 Phƣơng pháp kiểm tra siêu âm tổ hợp pha 18 3.1.4 Ƣu điểm của siêu âm tổ hợp pha so với siêu âm thông thƣờng 19 3.2 Thiết bị siêu âm tổ hợp pha 19 3.2.1 Máy siêu âm OmniScan MX2 19 3.2.2 Biểu đồ dạng khố của thiết bị 20 3.2.3 Khối quét 21 3.2.4 Mẫu chuẩn 22 3.2.5 Đầu dò siêu âm tổ hợp pha 23 3.2.5.1 Các loại đầu dò siêu âm tổ hợp pha 23 3.2.5.2 Nguyên lý hoạt động của đầu dò tổ hợp pha 23 3.2.6 Nêm đầu dò siêu âm tổ hợp pha 24 3.2.7 Bộ chia kênh 25 3.2.8 Nguyên lý siêu âm tổ hợp pha 25 3.3 Lý thuyết về các phƣơng pháp hàn 27 3.3.1 Phƣơng pháp hàn hồ quang tay 27 3.3.2 Hàn điện cực không nóng chảy trong môi trƣờng khí bảo vệ là khí trơ 29 3.3.3 Phƣơng pháp hàn Dây hàn lõi thuốc 30 3.3.4 Phƣơng pháp hàn Hồ quang dƣới lớp thuốc 31 Chƣơng 4 32 XÂY DỰNG QUY TRÌNH KIỂM TRA MỐI HÀN GIÁP MỐI ỐNG SỬ DỤNG PHƢƠNG PHÁP SIÊU ÂM TỔ HỢP PHA 32 4.1 QUY TRÌNH ĐÀO TẠO KỸ THUẬT VIÊN 32 4.1.1 Theo tiêu chuẩn BINDT 33 4.1.2 Theo tiêu chuẩn IAEA TECDOC 470 34 4.2 QUY TRÌNH MUA SẮM VẬT TƢ, THIẾT BỊ SIÊU ÂM 35 4.2.1 Mục đích 35 ix
12. 4.2.2 Phạm vi áp dụng 35 4.2.3 Tài liệu tam chiếu 35 4.2.4 Định nghĩa 35 4.2.5 Nội dung mua sắm cho đề tài dự án 35 4.2.5.1 Phân giao trách nhiệm 35 4.2.5.2 Cơ sở 36 4.2.5.3 Lƣợc đồ 36 4.2.5.4 Nội dung các hạng mục 36 4.2.6 Lƣu trữ 39 4.2.7 Phụ lục 39 4.3 QUY TRÌNH KIỂM TRA MỐI HÀN GIÁP MỐI ỐNG SỬ DỤNG PHƢƠNG PHÁP SIÊU ÂM TỔ HỢP PHA 40 4.3.1 Phạm vi áp dụng 40 4.3.2 Tiêu chuẩn áp dụng 40 4.3.3 Nhân sự kiểm tra siêu âm tổ hợp pha 40 4.3.4 Chuẩn bị bề mặt 40 4.3.5 Chuẩn bị chất tiếp âm 41 4.3.6 Chuẩn bị thiết bị 41 4.3.6.1 Máy kiểm tra xung dội 41 4.3.6.2 Bộ quét kiểm tra siêu âm tổ hợp pha 41 4.3.6.3 Mẫu chuẩn 43 4.3.6.4 Máy tính cá nhân 43 4.3.6.5 Dụng cụ phù trợ 43 4.3.7 Hiệu chuẩn thiết bị 43 4.3.7.1 Hiệu chuẩn vận tốc 43 4.3.7.2 Hiệu chuẩn độ trễ nêm 49 4.3.7.3 Hiệu chuẩn độ nhạy 56 4.3.7.4 Hiệu chuẩn đƣờng cong TCG 62 4.3.7.5 Hiệu chuẩn bộ mã hóa vị trí quét 62 x
13. 4.3.8 Kỹ thuật kiểm tra siêu âm tổ hợp pha 62 4.3.8.1 Phạm vi kiểm tra (vùng kiểm tra) 62 4.3.8.2 Tốc độ quét 63 4.3.8.3 Kiểm tra với đầu dò tổ hợp pha 63 4.3.8.4 Thiết lập máy 63 4.3.8.5 Quy trình quét 64 4.3.8.6 Kỹ thuật di chuyển đầu dò 65 4.3.8.7 Đánh giá các chỉ thị 66 4.3.9 Tiêu chuẩn chấp nhận 66 4.3.10 Kiểm tra phần mối hàn sau khi sữa chữa 66 4.3.11 Báo cáo 66 4.4 QUY TRÌNH BẢO TRÌ THIẾT BỊ SIÊU ÂM 68 4.4.1 Mục đích: 68 4.4.2 Phạm vi áp dụng: 68 4.4.3 Tài liệu liên quan: 68 4.4.4 Định nghĩa/ Viết tắt: 68 4.4.4.1 Định nghĩa: 68 4.4.4.2 Viết tắt 68 4.4.5 Lƣu đồ quy trình thực hiện: 68 4.4.5.1 Lƣu đồ 68 4.4.5.2. Giải thích lƣu đồ bảo trì: 69 4.4.6 Hƣớng dẫn bảo trì thiết bị OmniScan MX2 71 4.4.7 Hƣớng dẫn bảo trì thiết bị Cobra Scanner 71 4.4.8 Hƣớng dẫn bảo trì thiết bị WeldROVER 71 4.4.9 PHỤ LỤC 71 4.5 QUY TRÌNH SỮA CHỮA THIẾT BỊ SIÊU ÂM 72 4.5.1 Mục đích: 72 4.5.2 Phạm vi áp dụng: 72 4.5.3 Tài liệu liên quan: 72 xi
14. 4.5.4 Định nghĩa/ Viết tắt: 72 4.5.4.1 Định nghĩa: 72 4.5.4.2 Viết tắt 72 4.5.5 Lƣu đồ quy trình kiểm tra chung: 72 4.5.5.1 Lƣu đồ 72 4.5.5.2 Giải thích lƣu đồ sử chữa: 73 4.5.6 Phụ lục bảo trì, sửa chữa thiết bị 76 Chƣơng 5 77 CHẾ TẠO MỐI HÀN ỐNG ĐẶC THÙ CÓ KHUYẾT TẬT CHUẨN 77 5.1 Chọn thiết bị và dụng cụ hàn 77 5.2 Thiết kế mối ghép (kiểm mối nối) 77 5.3 Vật liệu chế tạo chi tiết mẫu 78 5.4 Trình tự chế tạo khuyết tật hàn đặc thù 79 5.4.1 Khuyết tật nứt 79 5.4.2 Khuyết tật ngậm xỉ 80 5.4.3 Khuyết tật thiếu ngấu cạnh 81 5.4.4 Chế tạo chi tiết mẫu có khuyết tật rỗ khí 82 5.5 Chế tạo thực nghiệm mẫu khuyết tật số 01 84 5.5.1 Bản vẽ chi tiết mối ghép 84 5.5.2 Chọn vật liệu chế tạo mẫu 84 5.5.3 Tạo khuyết tật rỗ khí, không ngấu cạnh, ngậm xỉ và nứt 85 5.5.3.1 Thiết kế mối ghép (kiểu mối nối) 85 5.5.3.2 Hàn đính phôi 85 5.5.3.3 Hàn lớp thứ nhất 86 5.5.3.4 Hàn các lớp đắp chế tạo khuyết tật rỗ khí 86 5.5.3.5 Hàn các lớp đắp chế tạo khuyết tật không ngấu cạnh 87 5.5.3.6 Hàn các lớp đắp chế tạo khuyết tật ngậm xỉ 89 5.5.3.7 Hàn các lớp đắp chế tạo khuyết tật nứt 90 5.5.3.8 Hàn các lớp đắp tại các vị trí không có khuyết tật 92 xii
15. 5.5.3.9 Hàn lớp phủ cho cả mối ghép 92 5.5.4 Kết quả siêu âm mẫu số 01 bằng phƣơng pháp PA 93 5.5.5 Nhận xét 94 5.6 Chế tạo thực nghiệm mẫu khuyết tật số 02 95 5.6.1 Bản vẽ mối ghép 95 5.6.2 Chọn vật liệu chế tạo mẫu 95 5.6.3 Tạo khuyết tật rỗ khí và nứt 96 5.6.3.1 Thiết kế mối ghép (kiểu mối nối) 96 5.6.3.2 Chế tạo khuyết tật 96 5.6.4 Kết quả siêu âm mẫu số 02 bằng phƣơng pháp PA 96 5.6.5 Nhận xét 96 5.7 Chế tạo thực nghiệm mẫu khuyết tật số 03 97 5.7.1 Bản vẽ mối ghép 97 5.7.2 Chọn vật liệu chế tạo mẫu 98 5.7.3 Tạo khuyết tật rỗ ngậm xỉ 98 5.7.3.1 Thiết kế mối ghép (kiểu mối nối) 98 5.7.3.2 Chế tạo khuyết tật 98 5.7.4 Kết quả siêu âm mẫu số 03 bằng phƣơng pháp PA 98 5.7.5 Nhận xét 99 5.8 Chế tạo thực nghiệm mẫu khuyết tật số 04 100 5.8.1 Bản vẽ mối ghép 100 5.8.2 Chọn vật liệu chế tạo mẫu 100 5.8.3 Tạo khuyết tật rỗ Rỗ khí và Không ngấu 101 5.8.3.1 Thiết kế mối ghép (kiểu mối nối) 101 5.8.3.2 Chế tạo khuyết tật 101 5.8.4 Kết quả siêu âm mẫu số 04 bằng phƣơng pháp PA 101 5.8.5 Nhận xét 102 5.9 Chế tạo thực nghiệm mẫu khuyết tật số 05 103 5.9.1 Bản vẽ mối ghép 103 xiii
16. 5.9.2 Chọn vật liệu chế tạo mẫu 103 5.9.3 Tạo khuyết tật ngậm xỉ và nứt 104 5.9.3.1 Thiết kế mối ghép (kiểu mối nối) 104 5.9.3.2 Chế tạo khuyết tật 104 5.9.4 Kết quả siêu âm mẫu số 05 bằng phƣơng pháp PA 104 5.9.5 Nhận xét 105 Chƣơng 6 106 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 106 6.1 Kết luận 106 6.2 Kiến nghị 107 TÀI LIỆU THAM KHẢO 108 PHỤ LỤC I 111 KẾT QUẢ KIỂM TRA CHI TIẾT MẪU BẰNG PHƢƠNG PHÁP SIÊU ÂM TỔ HỢP PHA 111 xiv
17. DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT Tiếng Việt LVTN Luận Văn Tốt Nghiệp PGS.TS Phó Giáo Sƣ. Tiến Sĩ TS Tiến Sĩ GVHD Giảng Viên Hƣớng Dẫn TP.HCM Thành Phố Hồ Chí Minh Tiếng Anh DT Destructive Testing PA Phased Array UT Utrasonic Testing RF Radio Frequency SDH Synchronous Digital Hierarchy NDT Non Destructive Testing API American Petroleum Institute AWS American Weld Society DNV Det Norske Veritas DAC Distance Amplitude Correction TVG Time Varied Gain ECA Electronic Components Association TCG Time Corrected Gain TOFD Time Of Flight Diffraction PA UT Phased Array Utrasonic Testing ASME American Society of Mechanical Engineers ASTM American Society for Testing and Materials IAEA International Atomic Energy Agency BINDT The British Institute of Non Destructive Testing xv
18. TECDOC Technical document SMAW Shielded Metal Arc Welding GTAW Gas Metal Arc Welding SAW Submerged Arc Welding FCAW Flux Core Arc Welding DANH SÁCH CÁC BẢNG BẢNG TRANG Bảng 4.1: Thông số kỹ thuật và kích thƣớc các loại đầu dò [27] 42 Bảng 4.2: Thông số kỹ thuật và kích thƣớc các loại nêm đầu dò [27] 42 Bảng 5.1: Thông tin vật liệu cơ bản [12] 78 Bảng 5.2: Thành phần hóa học của thép ASTM A106 Grade B [12] 78 Bảng 5.3: Thông tin vật liệu tiêu hao [12] 79 Bảng 5.4: Chế độ hàn cho lớp đắp 86 Bảng 5.5: Chế độ hàn cho lớp đắp 87 Bảng 5.6: Chế độ hàn chế tạo khuyết tật và các vị trí còn lại. 90 Bảng 5.7: Chế độ hàn cho lớp đắp 91 Bảng 5.8: Kết quả siêu âm PA mẫu khuyết tật số 01 93 Bảng 5.9: Kết quả siêu âm PA mẫu khuyết tật số 02 96 Bảng 5.10: Kết quả siêu âm PA mẫu khuyết tật số 03 98 Bảng 5.11: Kết quả siêu âm PA mẫu khuyết tật số 04 101 Bảng 5.12: Kết quả siêu âm PA mẫu khuyết tật số 05 104 xvi
19. DANH SÁCH CÁC HÌNH HÌNH TRANG Hình 2.1: Các loại ống thép tròn đen 5 Hình 2.2: Mối hàn dọc trục 6 Hình 2.3: Mối hàn hƣớng kính 6 Hình 2.4: Mối hàn xoắn ống 7 Hình 2.5: Các kiểu nứt trong mối hàn 8 Hình 2.6: Vị trí khuyết tật rỗ khí 9 Hình 2.7: Khuyết tật lẫn xỉ 9 Hình 2.8: Khuyết tật hàn không ngấu 10 Hình 2.9: Hình dạng vân giao thoa của hai nguồn phát sóng 12 Hình 2.10: Hình ảnh siêu âm sử dụng đầu dò tổ hợp pha trong y tế 13 Hình 3.1: Sơ đồ khối của thiết bị kiểm tra siêu âm tổ hợp pha 17 Hình 3.2: Hình ảnh dạng quét đầu dò siêu âm thông thƣờng và đầu dò tổ hợp pha 18 Hình 3.3: Điều khiển góc phát chùm âm 18 Hình 3.4: Máy siêu âm OmniScan MX2 19 Hình 3.5: Bộ phát xung tổ hợp pha 20 xvii
20. Hình 3.6: Bộ nhận xung tổ hợp pha 21 Hình 3.7: Khối quét WeldROVER, Cobra Scanner của hãng Olympus 22 Hình 3.8: Mẫu chuẩn V1 22 Hình 3.9: Mẫu chuẩn Navships 22 Hình 3.11: Đầu dò siêu âm tổ hợp pha 23 Hình 3.12: Nêm đầu dò 25 Hình 2.13: Bộ chia kênh y-spliter của hãng Olympus 25 Hình 3.14: Nguyên lý siêu âm tổ hợp pha 26 Hình 3.15: Chỉ thị hình ảnh hiển thị B-Scan 27 Hình 3.16: Máy hàn SMAW và các phụ kiện liên quan 28 Hình 3.17: Nguyên lý hình thành mối hàn 29 Hình 3.18: Thiết bị hàn TIG 30 Hình 3.19: Nguyên lý hình thành mối hàn trong hàn FCAW 30 Hình 3.20: Nguyên lý hình thành mối hàn 31 Hình 4.3: Lƣợc đồ quy trình mua sắm tài sản, trang thiết bị 36 Hình 4.4: Sơ đồ quy trình kiểm tra mối hàn giáp mối ống sử dụng PA UT 40 Hình 4.5: Ba trƣờng hợp hiệu chỉnh vận tốc 44 Hình 4.6: Hiệu chuẩn khối với độ cong 44 Hình 4.7: Ví dụ về tín hiệu hiển thị 45 Hình 4.8: Thiết lập các cổng trên các tín hiệu đầu tiên 45 Hình 4.9: Thiết lập các cổng trên các tín hiệu thứ hai 46 Hình 4.10: Hiệu chuẩn khối với khuyết tật chuẩn 47 Hình 4.11: Hiệu chuẩn khối với hai độ dày 48 Hình 4.12: Ba trƣờng hợp hiệu chuẩn độ trễ nêm 50 Hình 4.13: Hiệu chuẩn khối với độ cong 51 Hình 4.14: Hiệu chuẩn độ trễ nêm với khuyết tật có sẵn trên khối chuẩn 52 Hình 4.15: Thiết lập cổng A độ sâu A của wizard hiệu chuẩn độ trễ nêm 53 Hình 4.16: Xây dựng lớp phủ tín hiệu cho hiệu chuẩn độ trễ nêm 54 Hình 4.17: Độ trễ nêm kiểm tra bằng các bán kính 54 xviii
21. Hình 4.18: Hiệu chuẩn độ dày khối 55 Hình 4.19: Hiệu chuẩn khối bằng một khuyết tật chuẩn 56 Hình 4.20: Thiết lập cổng A dựa vào tiếng vọng A của bƣớc hiệu chuẩn wizard 57 Hình 4.21: Xây dựng lớp phủ tín hiệu cho cân chỉnh độ nhạy 58 Hình 4.22: Hiệu chỉnh độ nhạy trong dung sai cho phép. 58 Hình 4.23: Hiệu chuẩn khối bằng một khuyết tật chuẩn 59 Hình 4.24: Xây dựng lớp phủ tín hiệu cho hiệu chuẩn độ nhạy 60 Hình 4.25: Hiệu chỉnh độ nhạy trong dung sai cho phép. 61 Hình 4.26: Hiệu chỉnh độ nhạy trong dung sai cho phép. 61 Hình 4.27: Các tín hiệu hiệu chuẩn cho độ nhạy 62 Hình 5.1: Thiết kế mối ghép V đơn 77 Hình 5.2: Thiết kế mối ghép hàn góc 78 Hình 5.3: Thiết kế mối ghép chƣ X đơn 78 Hình 5.4: Kỹ thuật tạo khuyết tật nứt 79 Hình 5.5: Kỹ thuật tạo khuyết tật ngậm xỉ 80 Hình 5.6: Kỹ thuật tạo khuyết tật thiếu ngấu chân 81 Hình 5.7: Kỹ thuật tạo khuyết tật rỗ khí 82 Hình 5.8: Mẫu khuyết tật mối hàn giáp mối ống số 01 84 Hình 5.9: Thiết kế mối ghép kiểu V đơn và vị trí khuyết tật dự kiến mẫu số 01 85 Hình 5.10: Vị trí hàn đính của mối hàn giáp mối vòng ống số 01 85 Hình 5.11: Hàn lớp thứ nhất 86 Hình 5.12: Hàn các lớp chế tạo khuyết tật rỗ khí 87 Hình 5.13: Hàn các lớp đắp tạo khuyết tật không ngấu cạnh 88 Hình 5.14: Góc độ đuốc hàn khi hàn GTAW bắt cầu 88 Hình 5.15: Hàn các lớp đắp tạo khuyết tật ngậm xỉ 89 Hình 5.16: Góc độ que hàn khi hàn SMAW 90 Hình 5.17: Hàn chế tạo khuyết tật nứt 91 Hình 5.18: Hàn lớp đắp bằng SMAW 92 Hình 5.19: Hàn các lớp phủ 93 xix