Thiết kế thiết bị tự hành kiểm tra chất lượng ống bằng siêu âm

LỜI CẢM ƠN

TÓM TẮT

ABSTRACT

LỜI CAM KẾT

DANH MỤC CÁC HÌNH

DANH MỤC BẢNG BIỂU

1. CHƢƠNG 1: GIỚI THIỆU

1.1. Tính cấp thiết của đề tài

1.2. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

1.2.1. Ý nghĩa khoa học

1.2.2. Ý nghĩa thực tiễn

1.3. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài

1.4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

1.4.1. Đối tượng nghiên cứu của đề tài

1.4.2. Phạm vi nghiên cứu

1.5. Phương pháp nghiên cứu

1.5.1. Cơ sở phương pháp luận

1.5.2. Các phương pháp nghiên cứu cụ thể

1.6. Kết cấu của luận văn

2. CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN

2.1. Phân loại ống thép theo công nghệ

2.2. Ống thép hàn

2.3. Ống thép tròn đen

2.4. Ống thép mạ kẽm

2.5. Các loại mối hàn ống

2.6. Khuyết tật mối hàn

2.7. Lẹm chân và chảy loang

2.8. Khuyết tật về hình dạng

2.9. Khuyết tật ăn mòn kim loại

2.9.1. Cấu tạo của kim loại và ảnh hưởng của nó đến quá trình ăn mòn

2.9.2. Sự ăn mòn kim loại

2.10. Thiết bị kiểm tra khuyết tật hiện tại

2.11. Các tồn tại và định hướng nghiên cứu:

3. CHƢƠNG 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

3.1. Kiểm tra phá hủy

3.1.1. Kiểm tra thử kéo kim loại đắp

3.1.2. Kiểm tra thử độ dai va đập

3.1.3. Kiểm tra thử độ cứng

3.1.4. Kiểm tra thử phá gãy mối hàn

3.2. Kiểm tra không phá hủy (NDT)Non-Destructive-Testing

3.2.1. Kiểm tra bằng thị giác và quang học

3.2.2. Kiểm tra bằng chất lỏng thẩm thấu (Penetrant Testing - PT)

3.2.3. Phương pháp kiểm tra bằng chụp ảnh phóng xạ

3.2.4. Kiểm tra bằng bột từ

3.2.5. Kiểm tra bằng truyền âm

3.2.6. Phương pháp kiểm tra bằng dòng điện xoáy

3.2.7. Kiểm tra bằng siêu âm

3.2.8. Siêu âm Phased Array (PA)

4. CHƢƠNG 4: YÊU CẦU VÀ PHƢƠNG ÁN THIẾT KẾ

4.1. Phân tích đối tượng thiết kế

4.1.1. Thiết bị kiểm tra mòn

4.1.2. Thiết bị kiểm tra mối hàn nối ống

4.2. Phương án chọn lựa thiết kế cho cơ cấu kẹp và dẫn động

4.2.1. Phương án thiết kế cho cơ cấu kẹp

4.2.2. Phương án chuyển động dọc ống

4.3. Phương án thiết kế cụm chi tiết chuyển động tròn quanh ống

4.4. So sánh và lựa chọn phương án chuyển động tròn quanh ống

4.5. Phương án chọn lựa thiết kế cho cơ cấu đo mối hàn đường ống

4.5.1. Phân tích kẹp, lực áp đầu dò vào ống

4.5.2. Phương án thiết kế cụm mang đầu dò siêu âm kiểm tra đường hàn

4.6. Phương án thiết kế cụm mang đầu dò siêu âm kiểm tra mòn

4.7. Thiết kế cơ cấu điều chỉnh cụm đầu dò

4.8. Thiết kế cơ cấu cụm bánh xe từ

4.9. Thiết kế hộp động cơ

4.10. Lựa chọn phương án thiết kế khung sườn

4.10.1. Phương án 1: Sử dụng bộ kẹp kết hợp bánh xe từ

4.10.2. Phương án 2: Sử dụng 2 bộ kẹp ở 2 đầu

4.11. Phương án chọn lựa thiết kế đo mối hàn vòng ống

4.11.1. Xác định sai lệch của đầu dò so với mối hàn

4.11.2. Phân tích lựa chọn thiết bị phản hồi vị trí:

4.12. Thiết kế thiết bị đo mối hàn vòng ống

4.13. Phương án tháo lắp vòng định vị

4.13.1. Cấu tạo chốt tháo lắp nhanh (locking pin)

4.13.2. Phương án 1: Dùng bu lông để tháo lắp

4.13.3. Phươngán 2: Dùng 04 chốt tháo lắp nhanh

4.13.4. Phương án 3: Dùng chốt định vị kết hợp với 01 chốt tháo lắp nhanh

4.13.5. So sánh các phương án và lựa chọn

5. CHƢƠNG 5: CHẾ TẠO THIẾT BỊ

5.1. Chế tạo bộ kẹp

5.2. Chế tạo cụm chi tiết chuyển động tròn quanh ống

5.3. Chế tạo cơ cấu chuyển động dọc ống

5.4. Chế tạo cơ cấu mang đầu dò

5.5. Chế tạo cơ cấu cụm bánh xe từ

5.6. Chế tạo cơ cấu điều chỉnh cụm đầu dò

5.7. Chế tạo hộp động cơ

5.8. Thiết bị đo mối hàn vòng ống

5.8.2. Quy trình kiểm tra, đánh giá thực nghiệm

5.9. Thiết bị đo sử dụng cụm bánh xe từ

6. CHƢƠNG 6: KIỂM TRA VÀ ĐÁNH GIÁ THIẾT BỊ

6.1. Chuẩn bị thiết bị đo

6.1.1. Bộ quét và thiết bị

6.1.2. Đầu dò và nêm

6.1.3. Chất tiếp âm

6.2. Chuẩn bị bề mặt đo

6.3. Kiểm tra và vận hành thiết bị

6.3.1. Vùng kiểm tra

6.3.2. Kim loại cơ bản

6.3.5. Kiểm tra với đầu dò PA

6.3.6. Kiểm tra thiết bị

6.3.8. Tiêu chuẩn chấp nhận

6.3.9. Xuất hình ảnh báo cáo

6.4. Thực nghiệm xác định lực của lò xo

6.5. Thực nghiệm xác định sai số vòng của đầu dò

6.3. Thực nghiệm xác định sai số dọc trục

6.5. Thực nghiệm đo với Omni Scan và đầu dò

6.5.1. Thử nghiệm với mối hàn vòng ống

7. CHƢƠNG 7 KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ

TÀI LIỆU THAM KHẢO

7.1. Kết cấu tổng thể của cơ cấu

7.2. Tính toán cơ khí

7.2.1. Tính toán bộ truyền bánh răng

7.2.2. Tính toán bộ truyền đai

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

I. Tổng quan về thiết kế thiết bị tự hành kiểm tra chất lượng ống bằng siêu âm

Thiết kế thiết bị tự hành kiểm tra chất lượng ống bằng siêu âm đang trở thành một trong những giải pháp quan trọng trong ngành công nghiệp hiện đại. Với sự phát triển của công nghệ, việc ứng dụng công nghệ siêu âm vào kiểm tra chất lượng ống không chỉ giúp tiết kiệm thời gian mà còn nâng cao độ chính xác trong việc phát hiện các khuyết tật. Thiết bị này có khả năng tự động hóa quy trình kiểm tra, giảm thiểu sự can thiệp của con người và đảm bảo an toàn trong quá trình vận hành.

1.1. Lịch sử phát triển của công nghệ siêu âm trong kiểm tra

Công nghệ siêu âm đã được phát triển từ thế kỷ 19 và đã có nhiều ứng dụng trong các lĩnh vực khác nhau. Ngành khoa học này đã trở thành nền tảng cho các kỹ thuật kiểm tra hiện đại, đặc biệt là trong việc phát hiện các khuyết tật trong kết cấu ống.

1.2. Tầm quan trọng của kiểm tra chất lượng ống

Kiểm tra chất lượng ống là một yếu tố quan trọng trong việc đảm bảo an toàn cho các hệ thống dẫn chất lỏng. Việc phát hiện sớm các khuyết tật giúp ngăn ngừa các sự cố nghiêm trọng và bảo vệ môi trường.

II. Vấn đề và thách thức trong kiểm tra chất lượng ống

Mặc dù công nghệ siêu âm mang lại nhiều lợi ích, nhưng vẫn tồn tại nhiều thách thức trong việc áp dụng nó vào thực tiễn. Các thiết bị kiểm tra hiện tại chủ yếu được nhập khẩu, dẫn đến chi phí cao và khó khăn trong việc bảo trì. Hơn nữa, việc thiếu các nghiên cứu trong nước về ứng dụng siêu âm cũng là một rào cản lớn.

2.1. Chi phí cao và sự phụ thuộc vào thiết bị nhập khẩu

Chi phí đầu tư cho các thiết bị kiểm tra siêu âm hiện tại rất cao, điều này gây khó khăn cho nhiều doanh nghiệp trong việc áp dụng công nghệ này. Hầu hết các thiết bị đều phải nhập khẩu từ nước ngoài.

2.2. Thiếu nghiên cứu và phát triển trong nước

Việc thiếu các nghiên cứu và phát triển trong nước về ứng dụng công nghệ siêu âm đã làm giảm khả năng cạnh tranh của các sản phẩm trong nước so với các sản phẩm nhập khẩu.

III. Phương pháp thiết kế thiết bị tự hành kiểm tra chất lượng ống

Để giải quyết các vấn đề hiện tại, việc thiết kế một thiết bị tự hành kiểm tra chất lượng ống bằng siêu âm là cần thiết. Thiết bị này sẽ được trang bị các cảm biến siêu âm hiện đại, cho phép kiểm tra một cách nhanh chóng và chính xác. Phương pháp thiết kế sẽ tập trung vào việc tối ưu hóa cấu trúc và chức năng của thiết bị.

3.1. Nguyên lý hoạt động của thiết bị kiểm tra

Thiết bị sẽ sử dụng cảm biến siêu âm để phát hiện các khuyết tật trong ống. Nguyên lý hoạt động dựa trên việc phát hiện sóng siêu âm phản xạ từ các khuyết tật trong vật liệu.

3.2. Các yếu tố cần xem xét trong thiết kế

Các yếu tố như độ bền, khả năng di chuyển và độ chính xác của thiết bị cần được xem xét kỹ lưỡng trong quá trình thiết kế để đảm bảo hiệu quả kiểm tra.

IV. Ứng dụng thực tiễn của thiết bị kiểm tra siêu âm

Thiết bị tự hành kiểm tra chất lượng ống bằng siêu âm có thể được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau như dầu khí, xây dựng và sản xuất. Việc sử dụng thiết bị này không chỉ giúp nâng cao hiệu quả kiểm tra mà còn giảm thiểu rủi ro cho người lao động.

4.1. Ứng dụng trong ngành dầu khí

Trong ngành dầu khí, việc kiểm tra chất lượng ống là rất quan trọng để đảm bảo an toàn cho các hệ thống dẫn chất lỏng. Thiết bị siêu âm sẽ giúp phát hiện sớm các khuyết tật, từ đó ngăn ngừa các sự cố nghiêm trọng.

4.2. Ứng dụng trong xây dựng

Trong xây dựng, thiết bị kiểm tra siêu âm có thể được sử dụng để kiểm tra chất lượng các kết cấu thép, đảm bảo an toàn cho các công trình.

V. Kết luận và tương lai của thiết bị kiểm tra siêu âm

Thiết bị tự hành kiểm tra chất lượng ống bằng siêu âm hứa hẹn sẽ mang lại nhiều lợi ích cho ngành công nghiệp. Với sự phát triển không ngừng của công nghệ, việc ứng dụng thiết bị này sẽ ngày càng trở nên phổ biến và cần thiết. Tương lai của thiết bị kiểm tra siêu âm sẽ phụ thuộc vào việc phát triển các công nghệ mới và cải tiến quy trình kiểm tra.

5.1. Triển vọng phát triển công nghệ siêu âm

Công nghệ siêu âm sẽ tiếp tục phát triển với nhiều ứng dụng mới, giúp nâng cao hiệu quả kiểm tra và giảm thiểu rủi ro cho người lao động.

5.2. Tầm quan trọng của nghiên cứu và phát triển trong nước

Việc đầu tư vào nghiên cứu và phát triển trong nước sẽ giúp nâng cao khả năng cạnh tranh của các sản phẩm và thiết bị kiểm tra, từ đó thúc đẩy sự phát triển của ngành công nghiệp.

Nghiên cứu thiết kế thiết bị tự hành kiểm tra chất lượng ống sử dụng kỹ thuật siêu âm