Kiểm tra không phá hủy (NDT) là gì? Các kỹ thuật thông dụng

NDT là viết tắt của Non Destructive Testing hay Kiểm tra không phá hủy, Đánh giá không phá hủy. Nó đề cập đến một loạt các phương pháp kiểm tra cho phép người kiểm tra đánh giá và thu thập dữ liệu về vật liệu, hệ thống hoặc thành phần mà không cần thay đổi hay hư hại vật cần kiểm tra.

NDT cũng có thể được gọi đề cập dưới tên gọi NDE (kiểm tra hoặc đánh giá không phá hủy) hay NDI (kiểm tra không phá hủy)

Trong thực tế, NDT thường được sử dụng như một thuật ngữ chung để chỉ các phương pháp kiểm tra không phá hủy, công cụ kiểm tra, hoặc thậm chí toàn bộ lĩnh vực kiểm tra không phá hủy.

Đối với các ứng dụng trong thực tế, mục tiêu của NDT là đảm bảo rằng các công trình, cơ sở hạ tầng quan trọng, sản phẩm được duy trì đúng cách để tránh tai nạn cũng như đảm bảo chất lượng.

Trong khi các phương pháp NDT thường được sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp như kiểm tra các vị trí quan trọng trong lò hơi được sử dụng tại nhà máy lọc dầu, thì các phương pháp NDT thường bắt đầu trong y tế và sử dụng phổ biến nhất trong kiểm tra sức khỏe. Có thể thấy ví dụ một bà mẹ được siêu âm để kiểm tra sức khỏe của con mình cũng được coi là một trường hợp sử dụng NDT, cũng như chụp X-quang hoặc MRI để tìm hiểu thêm về chấn thương hay các chuẩn đoán khác.

Nhưng điều quan trọng cần lưu ý là NDT không nhất thiết phải sử dụng các công cụ đặc biệt hoặc bất kỳ công cụ nào như kiểm tra trực quan. Một số công cụ như thiết bị Video nội soi công nghiệp cũng giúp kiểm tra trực quan tốt hơn.

Khi các thanh tra viên ở các cơ sở công nghiệp xem xét bên ngoài bình áp lực bằng mắt thường cũng nằm trong công tác NDT, vì họ đang thu thập dữ liệu về trạng thái của lò hơi mà không làm hỏng nó. Mặt khác, sử dụng một công cụ tinh vi hơn như đầu dò siêu âm để tìm kiếm các khuyết tật trong vật liệu cũng được gọi là NDT.

Kiểm tra nội soi động cơ sử dụng thiết bị Quan sát hình ảnh từ xa

Bất kể trường hợp sử dụng cụ thể là gì, điểm chung cơ bản giữa tất cả các ví dụ này là việc thu thập dữ liệu theo cách không xâm phạm đến vật kiểm tra.

NDT là gì – Một cái nhìn chi tiết hơn

Bây giờ, hãy đi sâu vào và xem xét kỹ hơn một số chi tiết kỹ thuật của thế giới NDT.

Kiểm tra không phá hủy và kiểm tra phá hủy

Trước khi đi xa hơn, chúng ta nên làm rõ rằng có một số phương pháp được sử dụng để kiểm tra vật liệu làm thay đổi, hoặc thậm chí làm hỏng và phá huỷ vật liệu được thử nghiệm. Việc sử dụng các phương pháp này được gọi là Thử nghiệm phá hủy.

Trong Thử nghiệm phá hủy, một phần của vật liệu có thể được lấy đi để phân tích hoặc thay đổi theo cách nào đó tại vị trí kiểm tra.

Một số ví dụ về kiểm tra phá hủy như sau:

  • Cắt khắc macro: Kiểm tra cắt macro một phần nhỏ của vật liệu hàn bằng cách đánh bóng và khắc axit để quan sát.
  • Kiểm tra độ bền kéo: Đây là một kỹ thuật kiểm tra phá hủy sử dụng lực kéo có kiểm soát áp dụng cho vật liệu mẫu để xem nó phản ứng như thế nào. Lực kéo có thể được áp dụng để kiểm tra tải trọng hoặc điều kiện nhất định hoặc để kiểm tra điểm hư hỏng của vật liệu.
  • Thử nghiệm uốn cong 3 điểm: Thử nghiệm uốn cong 3 điểm kiểm tra độ cứng và độ mềm dẻo (hoặc độ dẻo) của vật liệu bằng cách lấy một mẫu vật liệu đó và uốn cong vật liệu đó theo ba điểm với một góc xác định.

Tiêu chuẩn và Code trong NDT

Kỹ thuật NDT có thể được sử dụng rộng rãi trong tất cả các ngành công nghiệp khác nhau. Nhưng một số yêu cầu kiểm tra NDT quan trọng nhất liên quan đến các tài sản như nồi hơi và bình chịu áp lực, có thể vô cùng nguy hiểm nếu không được bảo dưỡng đúng cách.

Vì việc bảo trì đúng cách những tài sản này là rất quan trọng đối với sự an toàn của những người làm việc gần đó (hoặc thậm chí ở khoảng cách xa khi nói đến các nhà máy điện hạt nhân), hầu hết các quốc gia đều có luật yêu cầu các công ty phải tuân thủ các quy tắc và tiêu chuẩn kiểm tra cụ thể khi tiến hành kiểm tra.

Các tiêu chuẩn và quy phạm này thường yêu cầu việc kiểm tra phải được tiến hành định kỳ theo các hướng dẫn cụ thể. Đối với các tài sản có rủi ro lớn, các cuộc kiểm tra này phải được tiến hành bởi một người kiểm tra được chứng nhận và được sự chấp thuận của một tổ chức nhà nước. Dưới đây là danh sách các tổ chức được tuân thủ phổ biến nhất trên thế giới để đề ra các tiêu chuẩn và code liên quan đến công tác NDT:

  • API (Viện Dầu khí Hoa Kỳ)
  • ASME (Hiệp hội Kỹ sư Cơ khí Hoa Kỳ)
  • ASTM (Hiệp hội Vật liệu và Thử nghiệm Hoa Kỳ)
  • ASNT (Hiệp hội Kiểm tra Không phá hủy Hoa Kỳ)
  • COFREND (Ủy ban Nghiên cứu Thử nghiệm Không phá hủy của Pháp)
  • CSA Group (Hiệp hội Tiêu chuẩn Canada)
  • CGSB (Ban tiêu chuẩn chung của Canada)
  • VANDT (Hội kiểm tra không phá hủy Việt Nam)

Tham khảo thêm về tiêu chuẩn và các chỉ dẫn kỹ thuật trong kiểm tra NDT.

Lý do sử dụng NDT

Dưới đây là những lý do hàng đầu khiến NDT được nhiều công ty trên khắp thế giới sử dụng:

  • Tiết kiệm. Câu trả lời rõ ràng nhất cho câu hỏi này là NDT hấp dẫn hơn thử nghiệm phá hủy vì nó cho phép vật liệu hoặc đối tượng được kiểm tra được bảo tồn trong quá trình kiểm tra mà không bị hư hai gì, do đó tiết kiệm tiền và vật liệu.
  • Sự an toàn. NDT cũng hấp dẫn vì hầu như tất cả các kỹ thuật NDT (ngoại trừ thử nghiệm chụp ảnh phóng xạ) đều vô hại đối với con người.
  • Hiệu quả. Các phương pháp NDT cho phép đánh giá vật liệu một cách kỹ lưỡng và tương đối nhanh chóng, điều này có thể rất quan trọng để đảm bảo sự an toàn và hiệu suất liên tục trên công trường.
  • Sự chính xác. Các phương pháp NDT đã được chứng minh là chính xác và có thể dự đoán được, cả hai phẩm chất bạn muốn khi nói đến quy trình bảo trì nhằm đảm bảo sự an toàn của con người và tuổi thọ của thiết bị.

Thử nghiệm không phá hủy là yếu tố quan trọng của một cơ sở hoạt động an toàn. Kỹ thuật NDT và kết quả có thể lặp lại phụ thuộc vào các kỹ thuật viên được đào tạo chuyên sâu với kinh nghiệm và tính chính trực, các phương pháp NDT và việc giải thích kết quả được thực hiện bởi các chuyên gia được chứng nhận. Kỹ thuật viên không chỉ cần được chứng nhận theo một phương pháp NDT cụ thể, mà họ cũng cần biết cách vận hành thiết bị đang được sử dụng để thu thập và giải đoán dữ liệu. Hiểu được các khả năng và hạn chế của thiết bị và đưa ra quyết định chấp nhận hoặc đánh hỏng.

Jason Acerbi, Tổng giám đốc tại MFE Rentals
Công tác kiểm tra NDT bánh răng chịu tải lớn tại các cơ sở khai thác mỏ.

Một số phương pháp NDT được sử dụng phổ biến nhất

Có một số kỹ thuật được sử dụng trong NDT để thu thập các loại dữ liệu khác nhau, mỗi kỹ thuật yêu cầu loại công cụ, đào tạo và quá trình chuẩn bị riêng.

Một số kỹ thuật này có thể cho phép kiểm tra thể tích toàn bộ của một vật thể, trong khi những kỹ thuật khác chỉ cho phép kiểm tra trên bề mặt. Theo cách tương tự, một số phương pháp NDT sẽ có mức độ phát hiện khác nhau tùy thuộc vào loại vật liệu mà chúng được sử dụng và một số kỹ thuật (chẳng hạn như Kiểm tra hạt từ) sẽ chỉ hoạt động trên các vật liệu cụ thể (những vật liệu có thể nhiễm từ).

Tám kỹ thuật NDT được sử dụng phổ biến nhất như sau

  • NDT trực quan (VT, RVI)
  • Siêu âm (UT, PAUT, TOFD, TFM, FMC)
  • Chụp ảnh phóng xạ (RT, CR, DR)
  • Kiểm tra dòng điện xoáy (ET, ECA)
  • Hạt từ tính NDT (MT)
  • Phát xạ âm thanh (AE)
  • Thẩm thấu chất lỏng (PT)
  • Kiểm tra rò rỉ (LT)

Kiểm tra trực quan (VT, RVI)

Kiểm tra trực quan là hành động thu thập dữ liệu trực quan về trạng thái của vật liệu. Kiểm tra trực quan là cách cơ bản nhất để kiểm tra một vật liệu hoặc đối tượng mà không làm thay đổi nó theo bất kỳ cách nào.

Kiểm tra trực quan có thể được thực hiện bằng mắt thường, bởi các thanh tra viên xem xét trực quan một vật liệu hoặc tài sản. Đối với Kiểm tra Hình ảnh trong nhà, các kiểm tra viên sử dụng đèn pin để kiểm tra các đối tượng nằm sâu bên trong. Kiểm tra bằng hình ảnh cũng có thể được thực hiện bằng công cụ RVI (Kiểm tra bằng hình ảnh từ xa), như máy ảnh hay thiết bị nội soi.

Sử dụng thiết bị nội soi trong kiểm tra động cơ ô tô
Sử dụng thiết bị nội soi trong kiểm tra động cơ ô tô

Siêu âm (UT, PAUT, TOFD, TFM/FMC)

Kiểm tra không phá hủy bằng siêu âm là quá trình truyền sóng âm tần số cao vào vật liệu để xác định những thay đổi trong đặc tính của vật liệu.

Nói chung, Kiểm tra siêu âm sử dụng sóng âm thanh để phát hiện các khuyết tật hoặc bất liên tục bên dưới bề mặt của vật liệu.

Một trong những phương pháp kiểm tra siêu âm phổ biến nhất là sử dụng kỹ thuật Xung-Vọng. Với kỹ thuật này, các giám định viên đưa sóng âm vào vật liệu và đo tiếng vang (hoặc phản xạ âm thanh) tạo ra bởi các điểm bất liên tục trong vật liệu khi chúng quay trở lại máy thu. Một số kỹ thuật kiểm tra siêu âm khác nhau như:

  • Kiểm tra siêu âm Mảng pha (PAUT)
  • Kiểm tra siêu âm tự động (AUT)
  • Kiểm tra siêu âm Nhiễu xạ thời gian bay (TOFD)
  • Kiểm tra siêu âm Lấy dữ liệu toàn mảng, hội tụ toàn phần (FMC/TFM)
TFM Pulse-Echo (TT)
TFM Pulse-Echo (TT) phát hiện khuyết tật không ngấu vách của mối hàn

Chụp ảnh phóng xạ (RT, CR, DR)

Kiểm tra không phá hủy bằng chụp ảnh phóng xạ là hành động sử dụng bức xạ gamma hoặc Tia-X trên vật liệu để xác định sự không hoàn hảo hay bất liên tục.

Thử nghiệm chụp ảnh phóng xạ hướng bức xạ từ đồng vị phóng xạ hoặc máy phát tia X xuyên qua vật liệu được thử nghiệm và ghi nhận lên phim hoặc các cảm biến khác. Các kết quả cho thấy các vùng cơ bản của vật liệu được kiểm tra cũng như tình trạng hiện tại.

Thử nghiệm chụp ảnh phóng xạ có thể phát hiện ra các khiếm khuyết của vật liệu khó có thể phát hiện bằng mắt thường, chẳng hạn như sự thay đổi mật độ hay các vết nứt mảnh.

Các ứng dụng kiểm tra chụp ảnh phóng xạ
Các ứng dụng kiểm tra chụp ảnh phóng xạ

Kiểm tra dòng điện xoáy (ET, ECA)

Thử nghiệm không phá hủy kiểm tra dòng điện xoáy là một loại thử nghiệm điện từ sử dụng phép đo cường độ của dòng điện (còn gọi là dòng điện xoáy) trong từ trường xung quanh vật liệu để đưa ra phán đoán về tình trạng vật liệu, có thể bao gồm các vị trí của khuyết tật.

Để tiến hành Kiểm tra dòng điện xoáy, các thanh tra viên kiểm tra cường độ của dòng điện xoáy trong từ trường xung quanh vật liệu dẫn điện để xác định sự gián đoạn gây ra bởi các khuyết tật hoặc không hoàn hảo trong vật liệu.

Kiểm tra nứt và ăn mòn SCC trên đường ống sử dụng Dòng điện xoáy mảng pha với thiết bị OmniScan ECA
Kiểm tra nứt và ăn mòn SCC trên đường ống sử dụng Dòng điện xoáy mảng pha với thiết bị OmniScan ECA

Hạt từ tính NDT (MT)

Kiểm tra không phá hủy bằng phương pháp Hạt từ tính là hành động xác định sự không hoàn hảo trong vật liệu bằng cách kiểm tra sự gián đoạn trong từ trường trên bề mặt vật liệu.

Để Kiểm tra hạt từ tính, đầu tiên người kiểm tra sẽ tạo ra từ trường trong vật liệu rất dễ bị nhiễm từ. Sau khi tạo ra từ trường, bề mặt của vật liệu sẽ được phủ bởi các hạt sắt mịn và sự sắp xếp của các hạt này cho thấy sự gián đoạn hay liên tục của đường sức từ. Những gián đoạn này tạo ra các chỉ thị trực quan cho các vị trí có sự không hoàn hảo trong vật liệu.

Gông từ xách tay Handy HANDY MAGNA MP-A2L YOKE
Gông từ xách tay HANDY MAGNA MP-A2L sử dụng để tạo từ tính.

Kiểm tra Phát xạ âm thanh (AE)

Kiểm tra không phá hủy phát xạ âm là hành động sử dụng phát xạ âm để xác định các khuyết tật và không hoàn hảo có thể có trong vật liệu.

Các thanh tra viên tiến hành Thử nghiệm Phát xạ Âm kiểm tra các vật liệu để đo sự bùng phát năng lượng âm thanh, còn được gọi là sự phát xạ âm thanh, gây ra bởi các khuyết tật trong vật liệu. Có thể kiểm tra cường độ, vị trí và thời gian đến để tiết lộ thông tin về các khuyết tật có thể có trong vật liệu.

Kỹ thuật kiểm tra phát xạ xung âm sử dụng trong kiểm tra ống trao đổi nhiệt

Thẩm thấu chất lỏng (PT)

Thử nghiệm không phá hủy Thẩm thấu chất lỏng đề cập đến quá trình sử dụng chất lỏng để phủ lên vật liệu và sau đó tìm kiếm các vết nứt có chất lỏng thẩm thấu vào để xác định các điểm không hoàn hảo trong vật liệu.

Các nhân viên kiểm tra tiến hành Thử nghiệm thẩm thấu chất lỏng trước tiên sẽ phủ lên vật liệu được thử nghiệm bằng dung dịch có chứa chất nhuộm màu có thể nhìn thấy bằng mắt thường hoặc huỳnh quang. Sau đó, người kiểm tra sẽ loại bỏ bất kỳ dung dịch thừa nào khỏi bề mặt vật liệu trong khi vẫn để dung dịch nằm trong các khuyết tật ăn với bề mặt ngoài. Sau đó, các giám định viên sử dụng thuốc hiện để trích xuất và hiện dung dịch đã thẩm thấu ra khỏi khuyết tật. Các chỉ thị này sau đó có thể sử dụng mắt thường hay sử dụng tia cực tím (đối với thuốc nhuộm huỳnh quang) để phát hiện các khuyết tật. Đối với thuốc nhuộm thông thường, màu sắc thể hiện sự tương phản giữa chất thẩm thấu và chất tạo màu hay còn gọi là thẩm thấu màu.

Loại bỏ lớp sơn khi kiểm tra thẩm thấu
Loại bỏ lớp sơn khi kiểm tra thẩm thấu

Kiểm tra rò rỉ (LT)

Kiểm tra không phá hủy rò rỉ đề cập đến quá trình nghiên cứu rò rỉ trong một bồn chứa hoặc cấu trúc để xác định các khuyết tật gây ra sự rò rỉ.

Người kiểm tra có thể phát hiện rò rỉ bên trong bình bằng cách sử dụng các phép đo được thực hiện bằng áp kế, các phép thử bọt xà phòng hoặc thiết bị nghe điện tử.