Kiểm tra nội soi kết hợp với phương pháp thẩm thấu huỳnh quang

Tóm lược

Kiểm tra bằng hình ảnh kết hợp với ánh sáng cực tím (UV) dựa trên nguyên lý huỳnh quang. Vật liệu huỳnh quang phát sáng trong phổ khả kiến, nhưng nó đòi hỏi ánh sáng với bước sóng tần số cao hơn để cung cấp đủ năng lượng. Kiểm tra viên sử dụng ánh sáng cực tím, không nhìn thấy được bằng mắt thường, nhưng lại có thể với các chip CCD kỹ thuật số được sử dụng trong các thiết bị nội soi công nghiệp. Lựa chọn bộ lọc tia cực tím phù hợp là một phần quan trọng trong quá trình sử dụng vật liệu huỳnh quang để làm nổi bật những vết nứt tế vi.

Giới thiệu

Kiểm tra nội soi kết hợp với phương pháp thẩm thấu bằng huỳnh quang cho phép người sử dụng phát hiện các vết nứt tế vi trong vật liệu đang được kiểm tra. Bề mặt cần kiểm tra được phun chất thẩm thấu lỏng huỳnh quang. Thông qua hoạt động mao dẫn, chất thẩm thấu thâm nhập vào những vết nứt tế vi. Bề mặt sau đó được làm sạch bởi chất làm sạch. Một nguồn ánh sáng cực tím (UV) được sử dụng để soi lên trên khu vực cần kiểm tra bằng hình ảnh. Các chất thẩm thấu huỳnh quang phát sáng dưới ánh sáng cực tím. Khi được sử dụng kết hợp với máy nội soi Olympus sẽ cho phép người dùng tìm thấy các vết nứt nhỏ mà mắt người không nhìn thấy được.

Giải pháp

Một số điểm cần lưu ý khi kiểm tra những vết nứt bằng thuốc nhuộm huỳnh quang bao gồm:

Nhiều ứng dụng yêu cầu kiểm tra các vết nứt quá nhỏ hoặc mỏng khó quan sát trong điều kiện thông thường.
Nước, có sức căng bề mặt cao, sẽ xâm nhập một cách tự nhiên vào những vết nứt nhỏ này.
Ứng dụng hiện tượng mao dẫn, chất thẩm thấu huỳnh quang cũng có thể xâm nhập vào các vết nứt này.
Nguồn ánh sáng cực tím sẽ làm cho chất thẩm thấu huỳnh quang trong các vết nứt phát sáng.
Bộ lọc tia cực tím giúp kiểm soát loại ánh sáng thu về chip CCD, cho phép hiển thị hình ảnh kiểm tra dễ quan sát hơn.

Các ứng dụng

Các ứng dụng nhiệt độ cao được áp dụng trực tiếp vào kim loại, chẳng hạn như hàn và rèn, có thể gây ra dão mỏi đủ để tạo ra các vết nứt rất nhỏ. Rất khó để có thể nhìn thấy những vết nứt này bằng mắt người. Trong khi chiều dài của chúng có thể thay đổi, độ rộng của vết nứt gần như luôn luôn rất mỏng. Mức áp suất tĩnh liên tục cao có thể gây ra các vết nứt trong các khu vực như:

Phần nối giữa hai bộ phận lớn, riêng biệt
Bên cạnh một lỗ trong một bộ phận (tức là lỗ tạo ra một phần ngắn hơn của cấu trúc trong khi chịu nhiều lực hơn)
Đầu và ren của bu lông

Thẩm thấu huỳnh quang

Sau đây là các bước được sử dụng phổ biến khi áp dụng chất thẩm thấu huỳnh quang vào một bộ phận để tìm các vết nứt nhỏ. Những phương pháp này có thể khác nhau dựa trên ứng dụng.

Người sử dụng phun dung dịch huỳnh quang và để ngấm khoảng 10 phút. Điều này cho phép chất lỏng, thông qua hoạt động mao dẫn, ngấm vào tất cả các vết nứt nhỏ.
Vật liệu được rửa sạch nhanh sau đó sấy khô. Điều này được thực hiện đủ nhanh để chất thẩm thấu trong các vết nứt không bị xáo trộn hoặc trôi ra.
Đôi khi, chất hiện sẽ được sử dụng giúp dễ phát hiện chất thẩm thấu huỳnh quang hơn.
Chi tiết cần kiểm tra sẽ được rửa lại nếu cần.

Theo tiêu chuẩn AST17 của AST17, mục 6.6.1.1 về kiểm tra thẩm thấu huỳnh quang, (https://www.astm.org/Standards/E1417.htm), cường độ của ánh sáng cực tím tối thiểu là 1000 μW / cm2 tại khoảng cách quan sát đang được sử dụng.

Huỳnh quang

Huỳnh quang là một loại phát quang khác với sự phản chiếu. Phản chiếu xảy ra khi ánh sáng chiếu tới một bề mặt. Ánh sáng đó bị dội lên và đi theo một hướng khác. Trong ánh sáng phản chiếu, ánh sáng có rất ít tương tác với bề mặt bị chiếu tới. Huỳnh quang là hiện tượng khi ánh sáng của năng lượng cao hơn chiếu tới một bề mặt. Vật liệu trong bề mặt đó hấp thụ năng lượng của ánh sáng. Điều này làm cho các electron trong các nguyên tử của chất huỳnh quang trở nên hoạt động hơn và không ổn định. Để trờ về vị trí ổn định, các electron giải phóng một phần năng lượng của chúng bằng cách phát ra ánh sáng. Ánh sáng phát ra luôn ở mức năng lượng thấp hơn ánh sáng đầu tiên chiếu tới vật liệu. Trong kiểm tra thẩm thấu huỳnh quang, một máy nội soi kỹ thuật số với nguồn ánh sáng cực tím được sử dụng. Máy nội soi kỹ thuật số sẽ được sử dụng luồn tới khu vực cần kiểm tra. Tính năng quay đầu dấy soi TrueFeel của máy nội soi Olympus giúp dễ dàng điều khiển và rẽ hướng dây soi đến khu vực cần kiểm tra. Điều này rất quan trọng vì nguồn ánh sáng bên ngoài có thể được sử dụng. Máy nội soi kỹ thuật số sau đó sẽ làm nhiệm vụ mang theo ống dẫn sáng mặc dù nó có thể rất nhỏ. Tiếp theo, ánh sáng cực tím chiếu lên trên bề mặt của khu vực đã được xử lý bằng chất thẩm thấu huỳnh quang, và sẽ phát sáng tại những nơi có chất thẩm thấu. Tiêu chuẩn công nghiệp cho ánh sáng cực tím là bước sóng 365 nm. Chất thẩm thấu huỳnh quang được sử dụng phổ biến nhất phát ra ánh sáng với bước sóng 550 nm. Chất thẩm thấu huỳnh quang hấp thụ năng lượng ánh sáng 365 nm sau đó phát ra ánh sáng năng lượng thấp hơn 550 nm. Ánh sáng tia cực tím thường được gọi là “ánh sáng đen” vì chúng ta không thể nhìn thấy nó. Tuy nhiên, chúng ta có thể thấy ánh sáng huỳnh quang trong phạm vi 550 nm; Nó xuất hiện như một màu vàng-xanh lá cây. Ánh sáng tia cực tím được phản chiếu từ vật liệu nhưng chúng ta không nhìn thấy nó. Đó là lý do tại sao huỳnh quang dường như sáng hơn; Chúng ta không thấy ánh sáng cực tím phản xạ xung quanh sự phát huỳnh quang.

Phổ ánh sáng của anh sáng nhìn thấy được và tia cực tím

Các chip CCD, được sử dụng trong máy nội soi kỹ thuật số, có thể phát hiện ánh sáng cực tím. Chúng thu nhận những vết nứt được làm nổi bật bởi chất thẩm thấu huỳnh quang và phần phản xạ UV. Mỗi hệ thống CCD thu ảnh kỹ thuật số đều có tính năng tự động giúp làm giảm độ sáng của toàn bộ hình ảnh nếu hình ảnh quá sáng. Khi con chip có thể nhìn thấy phần phản xạ UV, hình ảnh thu về sẽ bị tối đi vì phần phản xạ tia UV đang buộc hệ thống xử lý hình ảnh giảm độ sáng. Khi một bộ lọc UV được đặt ở phía trước của chip CCD, phản xạ UV sẽ không xuất hiện trên ảnh, chỉ có vết nứt huỳnh quang. Vì vậy, chip CCD sẽ tương tác chặt chẽ hơn với mắt người và cho phép vết nứt xuất hiện sáng rõ hơn.

Các sản phẩm ứng dụng

Olympus đưa ra ba giải pháp nguồn ánh sáng tia cực tím khác nhau để sử dụng với phương pháp thẩm thấu huỳnh quang. Hai yếu tố đặt lên hàng đầu là độ sáng và khả năng cơ động.

ALS-UV3000

ALS-UV3000 là nguồn ánh sáng tia cực tím sáng nhất. Nó đòi hỏi việc sử dụng một dây dẫn sáng đặc biệt có đường kính nhỏ để phù hợp trong các khu vực nhỏ hơn. Nguồn sáng này là loại để bàn và phải được cắm vào nguồn điện xoay chiều. Chúng tôi khuyên nên thêm một bộ lọc UV vào đầu soi quang học.

Nguồn sáng PRIZ UV

Nguồn sáng UV PRIZ UV là nguồn sáng phổ biến nhất của chúng tôi trong các nguồn sáng UV. Nó vẫn duy trì được độ sáng cần thiết mà vẫn có thể dễ dàng mang theo người. Nó hoạt động nhờ hai pin 9 V. Dây dẫn sáng đi kèm có đường kính chỉ 0,5 mm, khiến cho nó dễ dàng thêm vào bất kỳ yêu cầu kiểm tra nào. Chúng tôi khuyên nên thêm một bộ lọc UV vào đầu soi quang học.

Đầu soi quang học UV

Đầu soi quang học UV là lựa chọn cơ động nhất. Được sử dụng cho dòng máy nội soi IV8 (loại đường kính 6.0 mm hoặc 4.0 mm). Trong khi đầu soi quang học tiêu chuẩn tích hợp đèn LED tạo ra ánh sáng trắng, thì các đầu soi quang học UV này được tích hợp ánh sáng cực tím. Chúng có một bộ lọc UV được cài đặt trong hệ thống ống kính nên không cần thêm bộ lọc bổ sung.

Bộ lọc UV

Các bộ lọc UV được cắt sẵn sẵn có cho các tùy chọn ALS-UV3000 và UV LED. Chúng có thể dễ dàng được thêm vào bên trong các đầu soi quang học.

Kết luận

Những ứng suất có thể gây ra những vết nứt rất nhỏ mà rất khó nhìn thấy. Sử dụng ánh sáng cực tím trên bề mặt được xử lý trước bằng chất thẩm thấu huỳnh quang cho phép các điều tra viên dễ dàng phát hiện các vết nứt. Nhấp vào liên kết dưới đây để tìm đại diện của chúng tôi tại từng quốc gia và hỏi họ về các giải pháp kiểm tra thẩm thấu huỳnh quang UV của Olympus.

Phụ lục

Tiêu chuẩn áp dụng cho kiểm tra thẩm thấu:

ASTM E1417 / E1417M – 16 – Standard Practice for Liquid Penetrant Testing