Kiểm tra dòng xoáy so với kiểm tra siêu âm đối với ống thép không gỉ: lựa chọn phương pháp kiểm tra không phá hủy (NDT) phù hợp

Đối với ống thép không gỉ, kiểm tra dòng xoáy (ET) là lựa chọn nhanh và thực hiện trực tuyến để phát hiện các khuyết tật bề mặt và gần bề mặt như lỗ kim, nếp gấp và các vết nứt dọc ngắn. Kiểm tra siêu âm (UT) được sử dụng để xác minh độ dày thành ống và phát hiện các khuyết tật nằm dưới bề mặt hoặc dạng lớp. Sau đó, kiểm tra thủy tĩnh chứng minh khả năng chịu áp lực của đoạn ống hoàn chỉnh. Trên thực tế, bạn hiếm khi chỉ chọn một phương pháp duy nhất. Ví dụ, tiêu chuẩn ASTM A312 cho phép nhà sản xuất thực hiện kiểm tra điện không phá hủy (ET) hoặc kiểm tra thủy tĩnh trên từng đoạn ống; đồng thời, nhiều đơn hàng yêu cầu khắt khe còn yêu cầu cả hai phương pháp này kèm theo UT. Tại Công ty TNHH Thép Không Gỉ Chiết Giang Văn Cường, chúng tôi lựa chọn kỹ thuật phù hợp dựa trên dạng sản phẩm, tiêu chuẩn chấp nhận và mức độ rủi ro trong ứng dụng.

Nguyên lý hoạt động của kiểm tra dòng xoáy
Kiểm tra dòng xoáy (ET) cấp năng lượng cho một cuộn dây, từ đó tạo ra các dòng điện xoáy trong thành ống. Một khuyết tật làm gián đoạn hoặc biến dạng các dòng điện này sẽ làm thay đổi trở kháng của cuộn dây, và sự thay đổi này xuất hiện dưới dạng tín hiệu. Trường cảm ứng mạnh nhất tại bề mặt và suy giảm theo độ sâu do hiệu ứng da (skin effect), nên ET về bản chất là phương pháp kiểm tra bề mặt và gần bề mặt. Các mác thép austenit như 304/304L và 316/316L không nhiễm từ, do đó phương pháp ET dùng cuộn dây bao quanh hoạt động ổn định ở tốc độ dây chuyền cao. Điều này khiến ET phù hợp để kiểm tra trực tuyến 100% đối với ống có đường kính nhỏ và trung bình được sản xuất theo các tiêu chuẩn ASTM A249, A269 và A213.
Độ nhạy được thiết lập dựa trên các chuẩn tham chiếu nhân tạo. Chúng tôi chuẩn bị một ống hiệu chuẩn có các lỗ khoan hoặc rãnh khía và điều chỉnh thiết bị cho đến khi các bộ phản xạ này tạo ra tín hiệu rõ ràng, lặp lại được và vượt ngưỡng nhiễu nền. Các bộ phản xạ tham chiếu điển hình bao gồm một lỗ khoan xuyên suốt (thường là 0,8 mm hoặc theo bảng trong tiêu chuẩn) hoặc các rãnh dọc và ngang với độ sâu bằng một phần trăm xác định của độ dày thành ống. Bất kỳ chỉ thị nào bằng hoặc cao hơn mức tham chiếu sẽ dẫn đến việc loại bỏ chi tiết hoặc yêu cầu kiểm tra kỹ hơn. Phương pháp kiểm tra bằng dòng xoáy (ET) nhanh, khô và có độ lặp lại cao, nhưng không thể xác định kích thước đáng tin cậy đối với các khuyết tật nằm sâu dưới bề mặt, đồng thời gặp khó khăn khi kiểm tra vật liệu ferromagnetic hoặc vật liệu đã trải qua biến dạng dẻo lạnh mạnh, trừ khi áp dụng bão hòa từ.

Nguyên lý hoạt động của phương pháp kiểm tra siêu âm
Kiểm tra siêu âm gửi sóng âm tần số cao, thường từ 2–15 MHz, vào thành vật liệu thông qua chất ghép nối. Các phản xạ từ mặt đối diện của thành cho biết độ dày, trong khi các tiếng vang từ các khuyết tật bên trong cho biết vị trí của chúng. Kiểm tra siêu âm sóng cắt theo góc nghiêng phát hiện các vết nứt dọc và ngang, các lớp tách (laminations) và các tạp chất lẫn vào; khác với kiểm tra dòng xoáy (ET), phương pháp này có thể ước lượng độ sâu xâm nhập của khuyết tật cũng như chiều dài lan truyền của nó xuyên qua thành vật liệu. Đối với ống không hàn có thành dày và đối với thép không gỉ duplex 2205 hoặc super duplex 2507, kiểm tra siêu âm thường là phương pháp thể tích chủ yếu, bởi vì độ nguyên vẹn của thành và tính đồng nhất ở vùng dưới bề mặt mới là yếu tố quyết định tuổi thọ sử dụng.
Kiểm tra siêu âm cũng đảm bảo kiểm soát kích thước. Việc giám sát liên tục độ dày thành bằng siêu âm trong quá trình sản xuất giúp phát hiện sớm độ lệch tâm và sự mỏng cục bộ trước khi bất kỳ đoạn ống nào rời khỏi nhà máy. Vì kiểm tra siêu âm yêu cầu chất ghép nối và bề mặt đủ tốt, đồng thời do cấu trúc hạt trong vật liệu đúc thô hoặc vật liệu đã qua gia công mạnh làm tán xạ sóng âm, nên bạn phải xác nhận hiệu lực của kỹ thuật này trên các mẫu đại diện trước tiên.

Thử nghiệm thủy tĩnh và lựa chọn theo tiêu chuẩn ASTM A312
Thử nghiệm thủy tĩnh làm đầy mỗi đoạn ống bằng nước và tăng áp suất, giữ áp suất trong thời gian tối thiểu (thông thường ít nhất năm giây theo tiêu chuẩn A312), trong khi người vận hành quan sát rò rỉ hoặc sự sụt giảm áp suất. Thử nghiệm này xác nhận ranh giới chịu áp suất đạt hay không đạt yêu cầu; nó không phát hiện các khuyết tật. Theo ASTM A312, nhà sản xuất được phép thay thế thử nghiệm thủy tĩnh bằng thử nghiệm điện phi phá hủy, hoặc thực hiện cả hai phương pháp, nhưng chứng chỉ phải nêu rõ phương pháp nào đã được áp dụng. Khi khách hàng yêu cầu bằng chứng về khả năng kín khí/kín nước và kiểm tra phát hiện khuyết tật, chúng tôi kết hợp thử nghiệm thủy tĩnh với ET hoặc UT và ghi lại mọi thông số trên chứng chỉ thử nghiệm vật liệu EN 10204 loại 3.1 hoặc 3.2.

Phạm vi áp dụng theo dạng sản phẩm
Ống hàn đường kính nhỏ, thành mỏng và ống chính xác phù hợp với kiểm tra bằng dòng xoáy (ET) trực tuyến tốc độ cao, thường kết hợp với thử nghiệm chứng minh thủy tĩnh. Đối với ống mao dẫn — nơi độ nguyên vẹn bề mặt là yếu tố quyết định — việc kiểm tra phải bao gồm ET kèm theo kiểm tra thị giác và kiểm tra kích thước. Ống liền khối thành dày chủ yếu dựa vào kiểm tra bằng siêu âm (UT) để đảm bảo độ toàn vẹn thể tích. Các mối hàn trên ống hàn sản xuất theo tiêu chuẩn A249 hoặc A928 thường được kiểm tra bằng UT hoặc chụp X-quang nhằm đánh giá đường nối chảy, đồng thời thực hiện quét bề mặt bằng ET. Các sản phẩm duplex và super duplex destined cho môi trường chứa clorua thường được kiểm tra bằng UT để xác nhận độ nguyên vẹn của thành ống, vì nguy cơ ăn mòn điểm (pitting) và ăn mòn ứng suất (stress-corrosion) khiến các khuyết tật ẩn trở nên tốn kém.

B xây dựng kế hoạch kiểm tra có thể bảo vệ được
Một kế hoạch kiểm tra âm thanh bắt đầu từ tiêu chuẩn điều khiển và lớp chấp nhận, sau đó áp dụng các phương pháp sao cho từng dạng thất bại đều được bao quát: ET để phát hiện khuyết tật bề mặt, UT để đánh giá khuyết tật thể tích và độ dày, thử nghiệm thủy tĩnh để kiểm tra độ kín áp lực. Các tiêu chuẩn tham chiếu phải có khả năng truy xuất nguồn gốc, và hiệu chuẩn thiết bị phải được xác minh vào đầu mỗi ca làm việc cũng như sau bất kỳ lần gián đoạn nào. Nhân sự phải được chứng nhận theo một chương trình được công nhận, và kết quả phải được lưu trữ kèm theo số lô nóng và số chiều dài tương ứng.
Wenqiang vận hành phòng thí nghiệm nội bộ thực hiện định danh vật liệu dương tính, kiểm tra hóa học và cơ học, thử nghiệm thủy tĩnh và kiểm tra không phá hủy (NDT), do đó việc kiểm tra không được thuê ngoài hay thực hiện một cách tùy tiện. Hãy nêu rõ phương pháp trên đơn đặt hàng: ghi rõ bộ phản xạ tham chiếu, mức độ chấp nhận và yêu cầu sử dụng ET, UT, thử nghiệm thủy tĩnh hoặc tổ hợp các phương pháp này. Sự rõ ràng như vậy sẽ ngăn ngừa tranh cãi thông thường, khi một giấy chứng nhận chỉ ghi chung chung là "kiểm tra điện không phá hủy" mà không nêu rõ độ nhạy.

Hướng dẫn thực tế
Chọn ET khi tốc độ, kiểm tra khuyết tật bề mặt và độ bao phủ 100% trên ống thành mỏng là yếu tố quan trọng nhất. Chọn UT khi việc xác minh độ dày thành ống, độ đồng nhất bên trong vật liệu hoặc kiểm tra mối hàn quyết định việc chấp nhận sản phẩm. Giữ nguyên phép thử thủy tĩnh ở bất kỳ ứng dụng nào yêu cầu bằng chứng được ghi chép về khả năng chịu áp lực. Đối với các đường ống duplex quan trọng hoặc đường ống áp suất cao, đặc tả an toàn nhất kết hợp một phương pháp kiểm tra bề mặt, một phương pháp kiểm tra thể tích và một phép thử chứng minh, mỗi phương pháp đều gắn với mức độ chấp nhận được quy định rõ ràng trong tài liệu và được ghi nhận trên giấy chứng nhận loại 3.1 hoặc 3.2. Hãy lựa chọn phương pháp phù hợp với cơ chế thất bại cụ thể thay vì theo thói quen — khi đó, việc kiểm tra thực sự phát huy giá trị của nó.

Các câu hỏi thường gặp
Câu hỏi: Liệu kiểm tra dòng xoáy (eddy current testing) có thể thay thế phép thử thủy tĩnh theo tiêu chuẩn ASTM A312 không?
Trả lời: Có. Tiêu chuẩn A312 cho phép nhà sản xuất thực hiện một phép thử điện phi phá hủy như kiểm tra dòng xoáy thay cho phép thử thủy tĩnh; tuy nhiên, giấy chứng nhận phải nêu rõ phép thử nào đã được thực hiện, và nhiều khách hàng yêu cầu cả hai phép thử để tăng thêm độ tin cậy.
Câu hỏi: Vì sao kiểm tra siêu âm được ưa chuộng đối với ống thành dày và ống duplex?
Câu trả lời: Kiểm tra siêu âm (UT) khảo sát toàn bộ thể tích thành ống, xác minh độ dày và phát hiện các khuyết tật dưới bề mặt cũng như khuyết tật lớp (laminar flaws), những khuyết tật mà phương pháp dòng xoáy (eddy current) không thể định lượng một cách đáng tin cậy — điều này đặc biệt quan trọng khi độ nguyên vẹn của thành ống quyết định tuổi thọ sử dụng.

Để đặt mua ống thép không gỉ đã được kiểm tra NDT và có đầy đủ chứng từ EN 10204 3.1/3.2, vui lòng liên hệ Công ty TNHH Thép Không Gỉ Chiết Giang Văn Cường tại số +86 577 8922 2595. https://www.chinawqsteel.com/