Luận văn: Sai số khi kiểm tra mối hàn giàn khoan bằng Olympus Nortec 2000D

Tìm hiểu các yếu tố gây sai số trong kiểm tra siêu âm mối hàn như nhiệt độ, độ nhám bề mặt, tính chất vật liệu và kỹ năng kỹ thuật viên.

• Tác giả: Trần Công Sơn
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Thị Phương
• Trường học: Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội
• Chuyên ngành: Chế Tạo Máy
• Đề tài: Các Yếu Tố Ảnh Hưởng Đến Sai Số Khi Sử Dụng Thiết Bị Siêu Âm OLYMPUS-NORTEC 2000+ Để Kiểm Tra Chất Lượng Mối Hàn Kết Cấu Giàn Khoan
• Loại tài liệu: Luận Văn Thạc Sĩ
• Năm xuất bản: 2012
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Khái niệm cơ bản về sai số kiểm tra siêu âm mối hàn

Sai số kiểm tra siêu âm là những biến động trong kết quả đo lường khi sử dụng phương pháp kiểm tra siêu âm không phá hủy. Phương pháp này được ứng dụng rộng rãi trong kiểm tra chất lượng mối hàn kết cấu thép giàn khoan. Thiết bị siêu âm OLYMPUS-NORTEC 2000+ là công cụ hiện đại giúp phát hiện khuyết tật bên trong mối hàn mà các phương pháp kiểm tra khác không thể phát hiện. Tuy nhiên, trong quá trình kiểm tra mối hàn, các yếu tố như điều kiện môi trường, kỹ thuật vận hành và đặc tính vật liệu thường gây nên sai số đáng kể, ảnh hưởng đến độ chính xác của kết quả đo lường và đánh giá chất lượng sản phẩm.

1.1. Định nghĩa sai số trong kiểm tra siêu âm

Sai số kiểm tra là độ lệch giữa giá trị đo được và giá trị thực tế. Trong phương pháp kiểm tra siêu âm mối hàn, sai số có thể làm cho các mối hàn đạt tiêu chuẩn bị loại bỏ nhầm lẫn. Điều này gây lãng phí kinh tế và giảm hiệu suất sản xuất.

1.2. Tầm quan trọng của việc giảm thiểu sai số

Giảm thiểu sai số kiểm tra siêu âm giúp nâng cao độ tin cậy của phép đo và chất lượng sản phẩm. Điều này đặc biệt quan trọng trong ngành công nghiệp xây dựng giàn khoan, nơi an toàn là yếu tố hàng đầu.

II. Các yếu tố kỹ thuật ảnh hưởng đến sai số

Các yếu tố ảnh hưởng đến sai số kiểm tra siêu âm bao gồm nhiều khía cạnh kỹ thuật và nhân tố. Thiết bị OLYMPUS-NORTEC 2000+ phải được hiệu chỉnh đúng cách để đảm bảo độ chính xác. Tốc độ âm trong các vật liệu khác nhau như thép, nhôm, hoặc nước có sự khác biệt đáng kể, ảnh hưởng trực tiếp đến kết quả kiểm tra mối hàn. Các thông số như tần số sóng siêu âm, độ sâu thâm nhập của sóng âm, và hình dạng của đầu dò cũng là những yếu tố quan trọng cần được kiểm soát chặt chẽ để đạt được kết quả đo lường chính xác nhất.

2.1. Tác động của tôc độ âm trong vật liệu

Tốc độ âm (Vs) thay đổi tùy theo loại vật liệu. Thép đen có tốc độ âm khoảng 3960 m/s, trong khi thép không gỉ là 5740 m/s. Sự khác biệt này ảnh hưởng lớn đến kết quả kiểm tra siêu âm mối hàn và độ chính xác của phép tính toán khoảng cách.

2.2. Vai trò của hiệu chỉnh thiết bị đo

Hiệu chỉnh thiết bị OLYMPUS-NORTEC 2000+ định kỳ là bước quan trọng để đảm bảo sai số kiểm tra được kiểm soát. Thiếu hiệu chỉnh sẽ dẫn đến sai lệch lớn trong việc phát hiện khuyết tật mối hàn.

III. Các yếu tố từ môi trường và điều kiện thực nghiệm

Môi trường kiểm tra đóng vai trò quan trọng trong việc xác định sai số kiểm tra siêu âm. Nhiệt độ, độ ẩm, và bề mặt của mối hàn cần được kiểm tra có ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng tín hiệu âm thanh phản xạ. Phương pháp kiểm tra mối hàn yêu cầu bề mặt phải được làm sạch và có độ nhám thích hợp để sóng siêu âm có thể truyền dẫn hiệu quả. Ngoài ra, kỹ thuật vận hành của người kiểm tra, bao gồm áp lực tác dụng lên đầu dò và tốc độ quét, cũng gây nên sai số. Việc kiểm soát các điều kiện này là cần thiết để đạt được chất lượng kiểm tra tối ưu.

3.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ và độ ẩm

Nhiệt độ môi trường thay đổi sẽ làm thay đổi tốc độ âm trong vật liệu, từ đó ảnh hưởng đến kết quả kiểm tra. Độ ẩm cao cũng giảm khả năng truyền dẫn tín hiệu âm, dẫn đến sai số kiểm tra siêu âm lớn hơn.

3.2. Yêu cầu về chuẩn bị bề mặt mối hàn

Bề mặt mối hàn phải được vệ sinh sạch sẽ, loại bỏ bụi bẩn, dầu mỡ để đảm bảo tín hiệu âm truyền dẫn tốt. Bề mặt nhám thích hợp (Rz theo tiêu chuẩn) giúp giảm thiểu sai số đo và nâng cao độ chính xác của kiểm tra.

IV. Giải pháp khắc phục sai số và nâng cao độ tin cậy kiểm tra

Để khắc phục sai số kiểm tra siêu âm, cần áp dụng các biện pháp toàn diện bao gồm hiệu chỉnh định kỳ thiết bị OLYMPUS-NORTEC 2000+, đào tạo kỹ thuật cho nhân viên kiểm tra, và xây dựng quy trình chuẩn hóa. Phương pháp kiểm tra mối hàn nên kết hợp với các phương pháp kiểm tra khác như kiểm tra tử tính hoặc chỉ thị màu để tăng độ tin cậy. Việc ghi chép chi tiết kết quả kiểm tra siêu âm, bao gồm biểu đồ sóng phản xạ, là bước quan trọng để truy vết và cải thiện quá trình. Xây dựng cơ sở dữ liệu sai số kiểm tra từ các mối hàn kiểm chứng giúp tối ưu hóa độ chính xác và phát triển công nghệ kiểm tra trong ngành cơ khí.

4.1. Quy trình hiệu chỉnh và bảo trì thiết bị

Hiệu chỉnh định kỳ thiết bị OLYMPUS-NORTEC 2000+ theo tiêu chuẩn quốc tế là bắt buộc. Cần sử dụng các mẫu chuẩn được xác nhận để kiểm tra độ chính xác của sóng siêu âm. Bảo trì đầu dò, cáp kết nối và nguồn điện cũng rất quan trọng để duy trì hiệu suất.

4.2. Tối ưu hóa phương pháp kiểm tra kết hợp

Kết hợp phương pháp kiểm tra siêu âm với kiểm tra tử tính, chỉ thị màu hay phương pháp khác tạo ra hệ thống kiểm soát chất lượng toàn diện. Điều này giúp giảm sai số kiểm tra và nâng cao độ tin cậy của kết quả đánh giá chất lượng mối hàn.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1: ĐẠI CƯƠNG VỀ SÓNG SIEU AM 1.1 GIỚI THIỆU CÁC ĐẶC TRƯNG CỦA SÓNG ÂM.1 Định nghĩa sóng âm. Séng âm là đao động cơ học lan truyền trong các chải rắn, lỏng và khi ở dạng sóng. Thổ âm dưới đây chỉ ra các tân số siêu âm liêu biểu được sử dựng trong hệ thống kiểm tra thương mại. Hình 1 là biểu diễn phả âm.

Âm Kiếm tra các vật đúc và rèn [ Kiếm tra mỗi hàn Kiểm tra độ dây Kiểm tra độ dây của vật liệu mỏng 108 2g„ ĐSMHz|TMHS 5|2MHz = |SMHz | 10MHz Tình 1.12 Bản chất của các sông âm ; - - Nếu trong một môi trường có sóng ẩm lan truyền là yên fĩnh vá đồng nhất thì các sóng âm sẽ truyền theo đường thẳng. Tốc đô sỏng là hãng số đối với một vật liệu bắt kỹ cho trước vá ở nhiệt độ xác định cho trước. Tác động của nhiệt độ lên tắc độ sóng âm là không đảng kể trang dai nhiệt độ lừ —109 tới 80ÊC. Sự thay đối của nhiệt độ có ảnh hướng mạnh hơn đổi với tốc độ âm trong cáo chất dẻo ( như Porspex), các chất lỏng và các chất khi.

Trang 4 Nghiên của cức yếm tô Anh tông đầu si &Ù kim si đhâng thiết bị tiêu con OF YMPUS- NODTEC 200011+ để khả tra chất lượng mỗi hẻm cầu kiên giân khoan Các sóng âm bị khúc xạ, phản xạ tại biên giới giữa các vật liệu có các đặc tính âm khác nhau Dịnh luật vật lý được áp dụng cho sự phản xạ và khúc xạ của sóng ánh sáng cũng được áp dựng cho sóng âm. Các sóng âm và sóng ảnh sáng có thể là đối tượng trong các hiện tượng giao thoa lắm cho nó mạnh lên hoặc bị giảm đi. Sự nhiễu xạ của các sóng âm cũng giống như la của các sóng ảnh sảng.14 Các dạng sóng Âm Tất cả các dạng sóng đều được mô tả bằng tốc độ, tân số, bước sóng và dạng lan truyền của chúng, Tốc độ của sóng âm: Tốc độ của sóng ñm là khoảng cách mà sỏng lan truyền được qua vật liệu trong một giây. Tốc độ lá đại lượng đặc trưng của vật liệu và được xác định bởi mật độ và các hằng số đản hỏi của nó.

Tản số của sóng âm. thường được biểu diễn bằng m/s Tan sé (A: Tan số của các sỏng âm được biểu diễn bằng Herfz, là số chu kỳ dao động trên giây.4 Các dạng lan truyễn của súng âm Phụ thuộc vào bản chất của vật liệu, các sóng âm có thể lan truyền trong vật liệu ở các đạng lan truyền khác nhau. Các chất rẫn đản hồi như kim loại thì cỏ bón loại lan truyền sỏng;: đó là các loại sỏng nén, sóng trượt, song bê mặt và sóng lamb Trang § Nghiên của cức yếm tô Anh tông đầu si &Ù kim si đhâng thiết bị tiêu con OF YMPUS- NODTEC 200011+ để khả tra chất lượng mỗi hẻm cầu kiên giân khoan Bảng 1.1: Giả trị tốc độ âm của một sã vật liệu SÓNG NÉN SÓNG TRƯỢT VAT LIEU Vis) |A@mm) VỢm) |A@mm} Không khi 330 0.185 NA NIA Nhôm 6300 3.35 2260 113 Thuy tinh 5800 29 NA WIA Gang đúc xám A600, 23 2160 10 Gang đúc xâm 5600 28 3000 15 (đã cầu hoá) Magnesium 5740 287 3080 154 Dâu Motor 1440 072 NA NA Nickel 5630 2815 2960 148 Tlexiglas (perspex) 2740 137 NA NYA Sir (porcelain) 5450 2725 3350 1675 Thép den (mild) 3960 298 3240 162 Thép khong gi (slainless) 5740 287 3130 1565 Titanium 5990 2.995 3120 156 Nước 1480 074 MA NA Trang 9 Nghiên của cức yếm tô Anh tông đầu si &Ù kim si đhâng thiết bị tiêu con OF YMPUS- NODTEC 200011+ để khả tra chất lượng mỗi hẻm cầu kiên giân khoan Bảng 1.1: Giả trị tốc độ âm của một sã vật liệu SÓNG NÉN SÓNG TRƯỢT VAT LIEU Vis) |A@mm) VỢm) |A@mm} Không khi 330 0.185 NA NIA Nhôm 6300 3.35 2260 113 Thuy tinh 5800 29 NA WIA Gang đúc xám A600, 23 2160 10 Gang đúc xâm 5600 28 3000 15 (đã cầu hoá) Magnesium 5740 287 3080 154 Dâu Motor 1440 072 NA NA Nickel 5630 2815 2960 148 Tlexiglas (perspex) 2740 137 NA NYA Sir (porcelain) 5450 2725 3350 1675 Thép den (mild) 3960 298 3240 162 Thép khong gi (slainless) 5740 287 3130 1565 Titanium 5990 2.995 3120 156 Nước 1480 074 MA NA Trang 9 Nghiên của cức yếm tô Anh tông đầu si &Ù kim si đhâng thiết bị tiêu con OF YMPUS- NODTEC 200011+ để khả tra chất lượng mỗi hẻm cầu kiên giân khoan Các sông nén (Các sóng đọc bay chùm thẳng) Sự dịch chuyển của các hạt 14 song song với hướng lan truyền. Các sỏng, nén có thể vượt qua các khoảng cách rất xa trong các chất rắn, lỏng và khi.

Chúng được sử dụng trong kiếm tra không phả hủy để kiểm tra các sản phẩm kim loại, sắm và bê tông, Việc sử dụng một dạng đặc biệt của sóng nén là sóng “Creeping”. Các sóng “Creeprng” đon thuần chỉ là các sỏng nén được phát ra theo cách thức nào đó để lan tryên rất gần và hẳn như song song voi bé mat kiém tra. Các sảng, Creeping hién nay được sử đụng rông rãi để kiểm tra các huyết tật ngấu gần bẻ mil trơng các mỗi hàn khe hớ hẹp TNếu các sóng nén được truyền vào trong vật liệu tâm mỏng thí hiện lượng, cộng hưởng niạnh sẽ xuất hiện khi độ đải của tắm bằng một nửa bước sóng, Hiện tượng này được ứng dụng để đo rất chính xác độ đây của các tắm mông, Tlinh 1.2: Dich chuyén phdn the trong sông nón Cúc sông trượt Dịch chuyển phân tử trong sóng trượi là ngang với sự lan truyền sóng. Các sóng trượt chỉ có trong các vật liệu cỏ các thông số đản hỏi đồng nhất, lá bao g6m hau hét nhưng không, phải là tất cả các kim loại và hợp kin.

Tốc độ của sóng trượt trong chat rin cho trước bắt ký là nhỏ hơn tốc độ của sóng nén trong, vùng vật liệu Trang 6 Nghiên của cức yếm tô Anh tông đầu si &Ù kim si đhâng thiết bị tiêu con OF YMPUS- NODTEC 200011+ để khả tra chất lượng mỗi hẻm cầu kiên giân khoan CHƯƠNG 1: ĐẠI CƯƠNG VỀ SÓNG SIEU AM 1.1 GIỚI THIỆU CÁC ĐẶC TRƯNG CỦA SÓNG ÂM.1 Định nghĩa sóng âm. Séng âm là đao động cơ học lan truyền trong các chải rắn, lỏng và khi ở dạng sóng. Thổ âm dưới đây chỉ ra các tân số siêu âm liêu biểu được sử dựng trong hệ thống kiểm tra thương mại. Hình 1 là biểu diễn phả âm.

Âm Kiếm tra các vật đúc và rèn [ Kiếm tra mỗi hàn Kiểm tra độ dây Kiểm tra độ dây của vật liệu mỏng 108 2g„ ĐSMHz|TMHS 5|2MHz = |SMHz | 10MHz Tình 1.12 Bản chất của các sông âm ; - - Nếu trong một môi trường có sóng ẩm lan truyền là yên fĩnh vá đồng nhất thì các sóng âm sẽ truyền theo đường thẳng. Tốc đô sỏng là hãng số đối với một vật liệu bắt kỹ cho trước vá ở nhiệt độ xác định cho trước. Tác động của nhiệt độ lên tắc độ sóng âm là không đảng kể trang dai nhiệt độ lừ —109 tới 80ÊC. Sự thay đối của nhiệt độ có ảnh hướng mạnh hơn đổi với tốc độ âm trong cáo chất dẻo ( như Porspex), các chất lỏng và các chất khi.

Trang 4 Nghiên của cức yếm tô Anh tông đầu si &Ù kim si đhâng thiết bị tiêu con OF YMPUS- NODTEC 200011+ để khả tra chất lượng mỗi hẻm cầu kiên giân khoan Các sông nén (Các sóng đọc bay chùm thẳng) Sự dịch chuyển của các hạt 14 song song với hướng lan truyền. Các sỏng, nén có thể vượt qua các khoảng cách rất xa trong các chất rắn, lỏng và khi. Chúng được sử dụng trong kiếm tra không phả hủy để kiểm tra các sản phẩm kim loại, sắm và bê tông, Việc sử dụng một dạng đặc biệt của sóng nén là sóng “Creeping”. Các sóng “Creeprng” đon thuần chỉ là các sỏng nén được phát ra theo cách thức nào đó để lan tryên rất gần và hẳn như song song voi bé mat kiém tra.

Các sảng, Creeping hién nay được sử đụng rông rãi để kiểm tra các huyết tật ngấu gần bẻ mil trơng các mỗi hàn khe hớ hẹp TNếu các sóng nén được truyền vào trong vật liệu tâm mỏng thí hiện lượng, cộng hưởng niạnh sẽ xuất hiện khi độ đải của tắm bằng một nửa bước sóng, Hiện tượng này được ứng dụng để đo rất chính xác độ đây của các tắm mông, Tlinh 1.2: Dich chuyén phdn the trong sông nón Cúc sông trượt Dịch chuyển phân tử trong sóng trượi là ngang với sự lan truyền sóng. Các sóng trượt chỉ có trong các vật liệu cỏ các thông số đản hỏi đồng nhất, lá bao g6m hau hét nhưng không, phải là tất cả các kim loại và hợp kin. Tốc độ của sóng trượt trong chat rin cho trước bắt ký là nhỏ hơn tốc độ của sóng nén trong, vùng vật liệu Trang 6 Nghiên của cức yếm tô Anh tông đầu si &Ù kim si đhâng thiết bị tiêu con OF YMPUS- NODTEC 200011+ để khả tra chất lượng mỗi hẻm cầu kiên giân khoan CHƯƠNG 1: ĐẠI CƯƠNG VỀ SÓNG SIEU AM 1.1 GIỚI THIỆU CÁC ĐẶC TRƯNG CỦA SÓNG ÂM.1 Định nghĩa sóng âm. Séng âm là đao động cơ học lan truyền trong các chải rắn, lỏng và khi ở dạng sóng.

Thổ âm dưới đây chỉ ra các tân số siêu âm liêu biểu được sử dựng trong hệ thống kiểm tra thương mại. Hình 1 là biểu diễn phả âm. Âm Kiếm tra các vật đúc và rèn [ Kiếm tra mỗi hàn Kiểm tra độ dây Kiểm tra độ dây của vật liệu mỏng 108 2g„ ĐSMHz|TMHS 5|2MHz = |SMHz | 10MHz Tình 1.12 Bản chất của các sông âm ; - - Nếu trong một môi trường có sóng ẩm lan truyền là yên fĩnh vá đồng nhất thì các sóng âm sẽ truyền theo đường thẳng. Tốc đô sỏng là hãng số đối với một vật liệu bắt kỹ cho trước vá ở nhiệt độ xác định cho trước.

Tác động của nhiệt độ lên tắc độ sóng âm là không đảng kể trang dai nhiệt độ lừ —109 tới 80ÊC. Sự thay đối của nhiệt độ có ảnh hướng mạnh hơn đổi với tốc độ âm trong cáo chất dẻo ( như Porspex), các chất lỏng và các chất khi. Trang 4 Nghiên của cức yếm tô Anh tông đầu si &Ù kim si đhâng thiết bị tiêu con OF YMPUS- NODTEC 200011+ để khả tra chất lượng mỗi hẻm cầu kiên giân khoan Các sông nén (Các sóng đọc bay chùm thẳng) Sự dịch chuyển của các hạt 14 song song với hướng lan truyền. Các sỏng, nén có thể vượt qua các khoảng cách rất xa trong các chất rắn, lỏng và khi.