Khi áp lực thị trường buộc các nhà sản xuất ống phải tìm cách tăng năng suất trong khi vẫn tuân thủ các tiêu chuẩn chất lượng nghiêm ngặt, việc lựa chọn phương pháp kiểm tra và hệ thống hỗ trợ tốt nhất trở nên quan trọng hơn bao giờ hết. Trong khi nhiều nhà sản xuất ống dựa vào kiểm tra cuối cùng, trong nhiều trường hợp, các nhà sản xuất sử dụng phương pháp kiểm tra ở các giai đoạn đầu của quy trình sản xuất để phát hiện sớm các vật liệu hoặc quy trình bị lỗi. Điều này không chỉ giảm phế phẩm mà còn giảm chi phí liên quan đến việc xử lý vật liệu bị lỗi. Cách tiếp cận này cuối cùng dẫn đến lợi nhuận cao hơn. Vì những lý do này, việc bổ sung hệ thống kiểm tra không phá hủy (NDT) vào nhà máy là một quyết định kinh tế hợp lý.
Nhiều yếu tố—loại vật liệu, đường kính, độ dày thành ống, tốc độ gia công và phương pháp hàn hoặc tạo hình ống—quyết định phương pháp thử nghiệm tốt nhất. Những yếu tố này cũng ảnh hưởng đến việc lựa chọn các đặc điểm trong phương pháp kiểm tra được sử dụng.
Kiểm tra dòng điện xoáy (ET) được sử dụng trong nhiều ứng dụng đường ống. Đây là một phương pháp kiểm tra có chi phí tương đối thấp và có thể được sử dụng trong các ứng dụng đường ống thành mỏng, thường có độ dày thành lên đến 0,250 inch. Phương pháp này phù hợp với cả vật liệu từ tính và không từ tính.
Các cảm biến hoặc cuộn dây thử nghiệm được chia thành hai loại cơ bản: loại quấn quanh và loại tiếp tuyến. Cuộn dây quấn quanh kiểm tra toàn bộ tiết diện của ống, trong khi cuộn dây tiếp tuyến chỉ kiểm tra khu vực hàn.
Cuộn dây quấn quanh phát hiện các khuyết tật trên toàn bộ dải thép đầu vào, chứ không chỉ vùng hàn, và chúng thường hiệu quả hơn khi kiểm tra các kích thước nhỏ hơn 2 inch đường kính. Chúng cũng chịu được sự dịch chuyển của tấm đệm. Một nhược điểm lớn là việc đưa dải thép đầu vào qua máy cán đòi hỏi thêm các bước và sự cẩn thận để đưa nó qua cuộn dây thử nghiệm. Ngoài ra, nếu cuộn dây thử nghiệm quá khít với đường kính, mối hàn bị lỗi có thể khiến ống bị bật ra, làm hỏng cuộn dây thử nghiệm.
Cuộn cảm tiếp tuyến kiểm tra một phần nhỏ chu vi của ống. Trong các ứng dụng đường kính lớn, việc sử dụng cuộn cảm tiếp tuyến thay vì cuộn cảm quấn quanh thường cho tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu tốt hơn (một thước đo cường độ của tín hiệu thử nghiệm so với tín hiệu tĩnh trong nền). Cuộn cảm tiếp tuyến cũng không cần ren và dễ hiệu chuẩn hơn bên ngoài nhà máy. Nhược điểm là chúng chỉ kiểm tra vùng hàn. Nó phù hợp với các ống có đường kính lớn và có thể được sử dụng cho các kích thước nhỏ nếu vị trí hàn được kiểm soát tốt.
Cả hai loại cuộn dây đều có thể kiểm tra các khuyết tật gián đoạn. Kiểm tra khuyết tật, còn được gọi là kiểm tra lỗ rỗng hoặc kiểm tra sai lệch, liên tục so sánh mối hàn với một phần liền kề của kim loại nền và nhạy cảm với những thay đổi nhỏ do các khuyết tật gây ra. Lý tưởng để phát hiện các khuyết tật ngắn như lỗ kim hoặc mối hàn nhảy, phương pháp chính được sử dụng trong hầu hết các ứng dụng cán thép.
Phương pháp thử nghiệm thứ hai, phương pháp tuyệt đối, đã phát hiện ra những sai sót rõ ràng. Hình thức đơn giản nhất của ET này yêu cầu người vận hành phải cân bằng hệ thống điện tử trên các vật liệu tốt. Ngoài việc tìm ra những thay đổi tổng quát, liên tục, nó còn phát hiện ra những thay đổi về độ dày thành.
Việc sử dụng hai phương pháp ET này không nhất thiết phải quá phức tạp. Nếu thiết bị được trang bị, chúng có thể được sử dụng đồng thời với một cuộn dây thử nghiệm duy nhất.
Cuối cùng, vị trí đặt thiết bị kiểm tra là rất quan trọng. Các đặc điểm như nhiệt độ môi trường và độ rung của máy cán (truyền đến ống) có thể ảnh hưởng đến vị trí đặt. Đặt cuộn dây thử nghiệm gần hộp hàn sẽ cung cấp cho người vận hành thông tin tức thời về quá trình hàn. Tuy nhiên, có thể cần đến các cảm biến chịu nhiệt hoặc hệ thống làm mát bổ sung. Đặt cuộn dây thử nghiệm gần cuối máy cán có thể phát hiện các khuyết tật do quá trình định cỡ hoặc tạo hình gây ra; tuy nhiên, khả năng xảy ra kết quả dương tính giả cao hơn vì vị trí này đưa cảm biến đến gần hệ thống cắt hơn, nơi nó dễ phát hiện độ rung trong quá trình cưa hoặc cắt.
Kiểm tra siêu âm (UT) sử dụng các xung năng lượng điện và chuyển đổi chúng thành năng lượng âm thanh tần số cao. Các sóng âm này được truyền đến vật liệu cần kiểm tra thông qua các môi trường như nước hoặc chất làm mát trong quá trình cán. Âm thanh có hướng; hướng của cảm biến xác định xem hệ thống đang tìm kiếm khuyết tật hay đo độ dày thành ống. Một bộ đầu dò có thể tạo ra đường viền của vùng hàn. Phương pháp UT không bị giới hạn bởi độ dày thành ống.
Để sử dụng quy trình siêu âm (UT) như một công cụ đo lường, người vận hành cần định hướng đầu dò sao cho nó vuông góc với ống. Sóng âm đi vào ống từ bên ngoài (OD), dội lại từ bên trong (ID) và quay trở lại đầu dò. Hệ thống đo thời gian truyền sóng – thời gian cần thiết để sóng âm truyền từ OD đến ID – và chuyển đổi thời gian này thành phép đo độ dày. Tùy thuộc vào điều kiện của nhà máy, thiết lập này có thể đo độ dày thành ống với độ chính xác ± 0,001 inch.
Để phát hiện các khuyết tật vật liệu, người vận hành đặt đầu dò ở một góc nghiêng. Sóng âm đi vào từ phía ngoài (OD), truyền đến phía trong (ID), phản xạ trở lại OD và truyền dọc theo thành theo cách đó. Sự gián đoạn trong mối hàn khiến sóng âm phản xạ; nó đi theo cùng một đường trở lại cảm biến, cảm biến chuyển đổi nó thành năng lượng điện và tạo ra màn hình hiển thị trực quan cho biết vị trí của khuyết tật. Tín hiệu cũng đi qua cổng phát hiện khuyết tật, cổng này sẽ kích hoạt báo động để thông báo cho người vận hành hoặc kích hoạt hệ thống sơn đánh dấu vị trí của khuyết tật.
Hệ thống siêu âm có thể sử dụng một đầu dò đơn (hoặc nhiều đầu dò tinh thể đơn) hoặc đầu dò mảng pha.
Các máy siêu âm truyền thống sử dụng một hoặc nhiều đầu dò tinh thể đơn. Số lượng cảm biến phụ thuộc vào chiều dài khuyết tật dự kiến, tốc độ dây chuyền và các yêu cầu kiểm tra khác.
Máy siêu âm mảng pha sử dụng nhiều phần tử đầu dò trong một thân máy. Hệ thống điều khiển điện tử điều chỉnh sóng âm mà không cần định vị lại các phần tử đầu dò để quét khu vực hàn. Hệ thống có thể thực hiện nhiều hoạt động khác nhau, chẳng hạn như phát hiện khuyết tật, đo độ dày thành ống và theo dõi sự thay đổi trong quá trình làm sạch vùng hàn. Các chế độ kiểm tra và đo lường này có thể được thực hiện gần như đồng thời. Quan trọng hơn, phương pháp mảng pha có thể chịu được một số sai lệch do hàn vì mảng có thể bao phủ một diện tích lớn hơn so với các cảm biến vị trí cố định truyền thống.
Phương pháp kiểm tra không phá hủy thứ ba, rò rỉ từ tính (Magnetic Leakage - MFL), được sử dụng để kiểm tra các đường ống có đường kính lớn, thành dày và có khả năng từ tính. Phương pháp này lý tưởng cho các ứng dụng trong ngành dầu khí.
Máy dò từ trường (MFL) sử dụng từ trường DC mạnh đi qua ống hoặc thành ống. Cường độ từ trường đạt đến trạng thái bão hòa hoàn toàn, tức là điểm mà bất kỳ sự tăng nào về lực từ hóa cũng không dẫn đến sự gia tăng đáng kể mật độ từ thông. Khi các đường sức từ gặp phải khuyết tật trong vật liệu, sự biến dạng của từ thông có thể khiến nó phát ra hoặc nổi bọt từ bề mặt.
Một đầu dò dây quấn đơn giản được đưa qua từ trường có thể phát hiện các bọt khí như vậy. Cũng như các ứng dụng cảm ứng từ khác, hệ thống này yêu cầu chuyển động tương đối giữa vật liệu cần kiểm tra và đầu dò. Chuyển động này được thực hiện bằng cách xoay cụm nam châm và đầu dò xung quanh chu vi của ống hoặc đường ống. Để tăng tốc độ xử lý, thiết lập này sử dụng thêm các đầu dò (một mảng) hoặc nhiều mảng.
Bộ phận MFL quay có thể phát hiện các khuyết tật theo chiều dọc hoặc chiều ngang. Sự khác biệt nằm ở hướng của các cấu trúc từ hóa và thiết kế đầu dò. Trong cả hai trường hợp, bộ lọc tín hiệu xử lý quá trình phát hiện khuyết tật và phân biệt giữa vị trí bên trong (ID) và bên ngoài (OD).
MFL tương tự như ET và hai loại này bổ sung cho nhau. ET phù hợp với các sản phẩm có độ dày thành nhỏ hơn 0,250 inch, trong khi MFL được sử dụng cho các sản phẩm có độ dày thành lớn hơn mức này.
Một ưu điểm của MFL so với UT là khả năng phát hiện các khuyết tật không lý tưởng. Ví dụ, MFL có thể dễ dàng phát hiện các khuyết tật xoắn ốc. Các khuyết tật theo hướng xiên như vậy có thể được phát hiện bằng UT, nhưng yêu cầu thiết lập cụ thể cho góc dự kiến.
Bạn muốn tìm hiểu thêm thông tin về chủ đề này? Hiệp hội các nhà sản xuất (FMA) có thêm thông tin chi tiết. Các tác giả Phil Meinczinger và William Hoffmann sẽ cung cấp một ngày hội thảo đầy đủ thông tin và hướng dẫn về các nguyên tắc, lựa chọn thiết bị, thiết lập và sử dụng các quy trình này. Buổi hội thảo được tổ chức vào ngày 10 tháng 11 tại trụ sở chính của FMA ở Elgin, Illinois (gần Chicago). Đăng ký tham dự trực tuyến và trực tiếp đều được mở. Tìm hiểu thêm.
Tạp chí Tube & Pipe Journal ra đời năm 1990, trở thành tạp chí đầu tiên chuyên phục vụ ngành công nghiệp ống kim loại. Ngày nay, nó vẫn là ấn phẩm duy nhất ở Bắc Mỹ chuyên về ngành này và đã trở thành nguồn thông tin đáng tin cậy nhất cho các chuyên gia trong ngành ống.
Giờ đây, với quyền truy cập đầy đủ vào phiên bản kỹ thuật số của The FABRICATOR, bạn có thể dễ dàng tiếp cận các nguồn tài nguyên quý giá trong ngành.
Phiên bản điện tử của Tạp chí Tube & Pipe Journal hiện đã hoàn toàn có thể truy cập được, giúp người dùng dễ dàng tiếp cận các nguồn tài liệu quý giá trong ngành.
Tận hưởng quyền truy cập đầy đủ vào phiên bản kỹ thuật số của tạp chí STAMPING Journal, nơi cung cấp những tiến bộ công nghệ mới nhất, các phương pháp thực hành tốt nhất và tin tức ngành cho thị trường dập kim loại.
Giờ đây, với quyền truy cập đầy đủ vào phiên bản kỹ thuật số của The Fabricator en Español, bạn dễ dàng tiếp cận các nguồn tài liệu quý giá trong ngành.