Kiểm tra siêu âm nhiệt độ cao

Mặc dù hầu hết các thiết bị dò khuyết tật và đo độ dày bằng siêu âm được thực hiện ở nhiệt độ môi trường bình thường, nhưng có nhiều trường hợp cần kiểm tra vật liệu ở nhiệt độ cao. Điều này thường xảy ra trong các ngành công nghiệp chế biến, hóa dầu, nơi mà các ống kim loại hoặc bồn chứa bằng kim loại phải được kiểm tra mà không phải dừng sản xuất để làm mát. Kiểm tra siêu âm nhiệt độ cao cũng bao gồm các tình huống khi sản xuất vật liệu nóng, chẳng hạn như ống nhựa dẻo hoặc nhựa dẻo nóng ngay sau khi chế tạo, hoặc kiểm tra kim loại thỏi hoặc đúc trước khi chúng nguội hoàn toàn. Các đầu dò siêu âm thông thường sẽ chịu được nhiệt độ lên đến khoảng 50oC hoặc 125oF. Ở nhiệt độ cao hơn, chúng sẽ bị hư hại vĩnh viễn do mất liên kết nội bộ khi giãn nở bởi nhiệt. Ở mục này, chúng tôi xin giới thiệu các thông tin tham khảo nhanh về việc lựa chọn đầu dò nhiệt độ cao và cáp nối, cũng như các yếu tố quan trọng liên quan đến việc sử dụng chúng. Bao gồm các thử nghiệm siêu âm thông thường của vật liệu ở nhiệt độ lên đến khoảng 500° C hoặc 930° F. Trong các ứng dụng kiểm tra nhiệt độ cao hơn, kỹ thuật kiểm tra siêu âm sóng dẫn hướng thường được sử dụng và sẽ không được đề cập đến trong tài liệu này.

Đầu dò cho kiểm tra siêu âm nhiệt độ cao

Đầu dò nhiệt độ cao Panametrics-NDT (Olympus) chia thành hai loại, đầu dò kép và đầu dò nêm trễ. Trong cả hai trường hợp, vật liệu nêm trễ (trong trường hợp đầu dò kép) đóng vai trò cách nhiệt giữa biến tử đầu dò đang hoạt động và bề mặt nóng cần kiểm tra. Đầu dò kép và đầu dò nêm trễ trễ có sẵn cho cả thiết bị đo chiều dày và các ứng dụng kiểm tra phát hiện khuyết tật. Như với tất cả các kỹ thuật kiểm tra siêu âm, đầu dò tốt nhất cho một ứng dụng cụ thể sẽ được xác định theo yêu cầu kiểm tra cụ thể, bao gồm vật liệu, dải độ dày, nhiệt độ, và trong trường hợp phát hiện khuyết tật có thêm loại và kích thước của các bất liên tục liên quan.

Kiểm tra đo chiều dày ở nhiệt độ cao

Ứng dụng phổ biến nhất khi kiểm tra ở nhiệt độ cao là công việc khảo sát ăn mòn, đo chiều dày kim loại còn lại của ống dẫn và ống nước nóng với các thiết bị siêu âm đò chiều dày ăn mòn như Model 38DL PLUS và 45MG. Hầu hết các đầu dò được thiết kế để sử dụng với các thiết bị chống ăn mòn của Olympus đều thích hợp cho việc sử dụng nhiệt độ cao. Các đầu dò thuộc dòng D790 thường được sử dụng trên các bề mặt nóng đến 500° C hoặc 930° F.

Đối với các ứng dụng đo chiều dày chính xác bằng cách sử dụng thiết bị đo chiều dày 38DL PLUS hoặc 45MG với phần mềm Single Element, chẳng hạn như chất dẻo nóng, bất kỳ đầu dò với nêm trễ trễ Microscan chuẩn trong dòng M200 (bao gồm đầu dò mặc định Gage M202, M206, M207 và M208) được trang bị miếng nêm trễ nhiệt độ cao. Các nêm trễ DLHT-1, -2, và -3 có thể được sử dụng trên bề mặt lên đến 260 ° C hoặc 500 ° F. Nêm DLHT-101, -201 và -301 có thể được sử dụng trên bề mặt lên đến 175 ° C hoặc 350 ° F.

Trong các ứng dụng đòi hỏi phải có đầu dò tần số thấp để tăng khả năng đâm xuyên, đầu dò Videocan và các nêm trễ thích hợp với nhiệt độ cao cũng có thể được sử dụng với các thiết bị đo độ dày 38DL PLUS và 45MG kết hợp với phần mềm HP (đâm xuyên cao). Các thiết lập đầu dò tùy chỉnh có thể được yêu cầu. Các nêm trễ trễ tiêu chuẩn có thể được sử dụng khi tiếp xúc với các bề mặt nóng đến 480°C hoặc 900°F.

Phát hiện khuyết tật và kiểm tra mối hàn ở nhiệt độ cao

Giống như trong các ứng dụng đo chiều dày, kiểm tra phát hiện khuyết tật ở nhiệt độ cao thường sử dụng bộ cảm biến kép hoặc các đầu dò có nêm trễ. Tất cả các thiết bị phát hiện khuyết tật Panametrics-NDT chuẩn đều có khả năng chịu nhiệt độ cao. Đầu dò dạng Fingertip, Flush Case và Extended Range dual có tần số 5 MHz hoặc thấp hơn có thể được sử dụng đến khoảng 425 ° C hoặc 800 ° F, và các đầu dò kép tần số cao hơn (7.5 và 10 MHz) có thể được sử dụng đến khoảng 175 ° C hoặc 350 ° F.

Để có danh sách đầy đủ các đầu dò, tham khảo thêm đầu dò biến tử kép. Tất cả các đầu dò nêm rời dòng Videoscan có thể được sử dụng với các nêm trễ thích hợp với nhiệt độ cao trong các ứng dụng phát hiện khuyết tật. Các nêm trễ có thể sử dụng khi tiếp xúc với các bề mặt nóng đến 480 ° C hoặc 900 ° F.

Các ứng dụng liên quan đến vật liệu mỏng thường được sử dụng với các đầu dò nêm trễ trong dòng sản phẩm V200 (thường là V202, V206, V207, và V208), trong đó có thể được trang bị nêm trễ nhiệt độ cao. Các nêm trễ DLHT-1, -2, và -3 có thể được sử dụng trên bề mặt lên đến 260 ° C hoặc 500 ° F. Nêm DLHT-101, -201 và -301 có thể được sử dụng trên bề mặt lên đến 175 ° C hoặc 350 ° F.

Chúng tôi cũng cung cấp nêm nhiệt độ cao đặc biệt để sử dụng với đầu dò góc để kiểm tra siêu âm khuyết tật mối hàn, dòng ABWHT để sử dụng ở nhiệt độ đến 260 ° C hoặc 500 ° F và dòng ABWVHT để sử dụng đến 480°C hoặc 900°F.

Để tìm hiểu về kiểm tra siêu âm khuyết tật mối hàn ở nhiệt độ cao bằng Phased Array, xin tham khảo tại đây.

Chất tiếp âm nhiệt độ cao

Hầu hết các chất tiếp âm siêu âm phổ biến như propylene glycol, glycerin và gel siêu âm sẽ nhanh chóng bốc hơi nếu sử dụng trên các bề mặt nóng hơn khoảng 100°C hoặc 200°F. Vì vậy, kiểm tra bằng siêu âm ở nhiệt độ cao đòi hỏi phải có các chất tiếp âm đặc biệt, không sôi, cháy, hoặc thải ra khói độc hại. Điều quan trọng là phải biết phạm vi nhiệt độ được chỉ định cho việc sử dụng của chúng và chỉ sử dụng chúng trong phạm vi đó. Hiệu suất hoạt động kém và / hoặc nguy cơ an toàn có thể là kết quả của việc sử dụng chất tiếp âm với nhiệt độ cao vượt quá phạm vi dự kiến.

Ở nhiệt độ rất cao, thậm chí các chất tiếp âm chuyên dụng vẫn phải được sử dụng và thao tác nhanh chóng vì chúng sẽ bị khô và không còn truyền năng lượng siêu âm nữa. Phần chất tiếp âm khô cần được lấy ra khỏi bề mặt thử nghiệm và đầu dò trước khi đo lần tiếp theo. Lưu ý rằng chất tiếp âm thông thường không có khả năng truyền âm ở nhiệt độ cao vì chúng sẽ bị hóa lỏng và mất đi độ nhớt cần thiết cho việc truyền sóng cắt.

Chúng tôi cung cấp hai loại chất tiếp âm nhiệt độ cao:

Lưu ý rằng các chất tiếp âm này không nên được sử dụng ở những nơi không được thông gió do khả năng tự bốc hơi thấp và gây ra khó thở. Để có danh sách đầy đủ về các chất tiếp âm có sẵn của Olympus, cùng với các ghi chú khác trên mỗi sản phẩm, vui lòng tham khảo Chất tiếp âm.

Các điều chỉnh kỹ thuật khi kiểm tra siêu âm ở nhiệt độ cao

Kỹ thuật đo theo chu kỳ làm việc

Tất cả các đầu dò tiêu chuẩn nhiệt độ cao được thiết kế với một chu kỳ làm việc. Mặc dù nêm trễ ngăn cách bên trong đầu dò, việc tiếp xúc lâu dài với bề mặt rất nóng sẽ gây ra sự tích tụ nhiệt đáng kể, và cuối cùng sẽ gây hư hỏng vĩnh viễn cho đầu dò nếu nhiệt độ bên trong trở nên nóng. Đối với hầu hết các đầu dò kép và các đầu dò nêm trễ, chu kỳ làm việc đề nghị cho nhiệt độ bề mặt từ khoảng 90 ° C đến 425 ° C (200 ° F đến 800 ° F) không nhiều hơn mười giây tiếp xúc với bề mặt nóng (năm giây được khuyến khích), tiếp theo là tối thiểu một phút làm mát không khí.

Lưu ý rằng đây chỉ là hướng dẫn; tỷ số thời gian tiếp xúc đến thời gian làm mát trở nên quan trọng hơn khi nhiệt độ càng tăng cao. Theo nguyên tắc chung, nếu vỏ bên ngoài của đầu dò trở nên quá nóng để chạm vào sử dụng ngón tay trần thì nhiệt độ bên trong của đầu dò đạt đến nhiệt độ gây tổn hại và đầu dò phải được làm mát xuống trước khi tiếp tục thử nghiệm.

Một số người dùng đã sử dụng nước làm mát để đẩy nhanh quá trình làm lạnh, tuy nhiên Olympus không đưa ra hướng dẫn chính thức để làm mát bằng nước và sự phù hợp của nó phải được xác định bởi bản thân người kiểm tra.

Máy dò khuyết tật dòng EPOCH của Olympus và tất cả các thiết bị đo chiều dày siêu âm có chức năng đóng băng có thể được sử dụng để đóng băng các dạng sóng hiển thị và đọc. Chức năng đóng băng là rất hữu ích trong đo nhiệt độ cao vì nó cho phép người vận hành đo nhanh và đọc kết quả nhanh chóng và giảm thiểu thời gian tiếp xúc với bề mặt nóng. Với thiết bị đo, nên sử dụng tần số quét cao nhằm giúp giảm thiểu thời gian tiếp xúc.

Kỹ thuật sử dụng chất tiếp âm

Việc kết hợp các yêu cầu đo theo chu kỳ của đầu dò và chất tiếp âm có thể bị đun sôi ở cuối dải nhiệt độ đòi hỏi phải làm việc nhanh chóng. Kỹ thuật khuyến nghị là áp dụng một giọt couplant vào mặt của đầu dò trước và sau đó ấn đầu dò vào bề mặt kiểm tra mà không cần xoay là lay đầu dò (có thể gây ra sự biến đổi của đầu dò). Bất kỳ dư lượng chất tiếp âm khô nào cần được lấy ra và lau sạch từ đầu dò giữa các phép đo.

Kỹ thuật tăng độ khuếch đại

Các thiết bị như 38DL PLUS và 45MG có chức năng điều chỉnh tăng cường, cũng giống như tất cả các thiết bị dòng EPOCH. Do mức độ suy giảm cao hơn khi đo ở nhiệt độ cao nên thường độ khuếch đại cần điều chỉnh tăng trước khi thực hiện phép đo.

Điều chỉnh vận tốc phù hợp với nhiệt độ

Vận tốc âm thanh trong tất cả các vật liệu thay đổi theo nhiệt độ, chậm lại khi vật liệu nóng lên. Đo độ dày chính xác của vật liệu nóng luôn đòi hỏi phải hiệu chuẩn lại vận tốc. Trong thép, sự thay đổi vận tốc này xấp xỉ 1% trên mỗi 55 ° C hoặc 100 ° F. (Giá trị chính xác khác nhau tùy thuộc vào hợp kim). Trong nhựa và các vật liệu polyme khác, sự thay đổi này lớn hơn nhiều, và có thể lên tới 50% mỗi khi nhiệt độ thay đổi 55 ° C hoặc 100 ° F khi tiếp cận nhiệt độ nóng chảy. Nếu sơ đồ nhiệt độ / vận tố sóng trong vật liệu không có sẵn, thì cần phải hiệu chuẩn vận tốc trên một mẫu vật liệu thử ở nhiệt độ thử thực tế. Các thiết bị siêu âm như 38DLP có sẵn tính năng hỗ trợ tự động bù nhiệt độ khi đo độ dày để cho kết quả luôn chính xác.

Zero Re-calibration

Khi thực hiện đo chiều dày bằng đầu dò kép, hãy nhớ rằng giá trị bù không cho một đầu dò sẽ thay đổi khi nó nóng lên do sự thay đổi trong thời gian vận chuyển qua nêm trễ. Do đó, việc hiệu chuẩn định kỳ là cần thiết để duy trì độ chính xác của phép đo. Với máy đo độ ăn mòn của Olympus, điều này có thể được thực hiện nhanh chóng và dễ dàng thông qua chức năng tự động cân bằng điểm không; chỉ cần bấm phím 2 chức năng DO và ZERO.

Sự tiêu tán sóng âm tăng khi nhiệt độ tăng

Sự suy giảm âm thanh trong tất cả các vật liệu tăng lên khi nhiệt độ tăng, xảy ra nhiều hơn trong chất dẻo so với kim loại hoặc gốm sứ. Trong các hợp kim thép cacbon hạt mịn điển hình, suy giảm ở tần số 5 MHz ở nhiệt độ phòng khoảng 2 dB với chiều dài 100 mm (tương đương với đường đi vòng 50 mm mỗi chiều). Tại 500 ° C hoặc 930 ° C, độ suy giảm tăng lên khoảng 15 dB trên 100 mm đường truyền âm. Hiệu ứng này có thể yêu cần cần tăng độ nhạy cụ thể khi kiểm tra các vật liệu dày ở nhiệt độ cao và cũng có thể yêu cầu điều chỉnh các đường cong DAC hoặc TVG đã được thiết lập ở nhiệt độ phòng. Nhiệt độ / hiệu ứng suy giảm trong polyme phụ thuộc rất lớn vào vật liệu, nhưng sẽ thường cao hơn nhiều lần so với thép. Đặc biệt, các nêm trễ nhiệt độ cao đã bị nóng lên có thể gây ra sự suy giảm đáng kể khi kiểm tra.

Sự thay đổi góc phát của chùm âm

Với bất kỳ nêm nhiệt độ cao nào, vận tốc âm thanh trong vật liệu nêm sẽ giảm khi nó nóng lên và do đó góc phát chùm âm trong kim loại sẽ tăng lên khi nêm nóng lên. Nếu điều này là vấn đề khi thử nghiệm, góc khúc xạ phải được kiểm tra ở nhiệt độ hoạt động thực tế. Về mặt thực tế, các biến đổi nhiệt trong quá trình kiểm tra thường làm cho việc xác định chính xác góc nghiêng tương đối khó khăn.

Thiết bị kiểm tra siêu âm nhiệt độ cao