5 cạm bẫy cần tránh khi thực hiện kiểm tra TFM

Siêu âm đã được sử dụng để kiểm tra không phá hủy trong khoảng một thế kỷ. Kiểm tra siêu âm (UT) sử dụng đầu dò đơn biến tử là một công nghệ tương đối đơn giản và vẫn được sử dụng cho tới ngày nay cho nhiều ứng dụng.

Theo thời gian, công nghệ cũng có các cải thiện cả về hiệu suất và năng suất kiểm tra, các cải tiến thực hiện bằng cách sử dụng đầu dò đa biến tử và phần mềm cũng như phần cứng điện tử mạnh mẽ hơn. Tiêu biểu như siêu âm mảng pha (PAUT) hiện là một kỹ thuật được chấp nhận và áp dụng rộng rãi, mặc dù nó đòi hỏi phải được đào tạo nhiều hơn so với UT thông thường.

Phương pháp lấy nét tổng thể (TFM) là một bước tiến nhảy vọt khác về độ phức tạp. Kỹ thuật cũng sử dụng đầu dò đa biến tử, nhưng dữ liệu cần thiết cho TFM được thu thập bằng cách sử dụng phương pháp thu thập ma trận đầy đủ (FMC). FMC phát và thu chùm tia siêu âm toàn diện hơn, mang lại khối lượng dữ liệu rất ấn tượng.

Hình ảnh TFM dựa vào việc xử lý lượng lớn dữ liệu FMC, vì vậy, nó là một kỹ thuật chậm, phù hợp hơn cho việc xác minh lại thông tin hay khi kiểm tra hướng mục tiêu. TFM đã được sử dụng một thời gian và có một số khuyến nghị nên làm và không nên với hy vọng xóa tan một số giả định về phương pháp NDT tương đối mới này.

1 Tránh giả sử rằng một chế độ phù hợp với tất cả

Nếu bạn làm quen với TFM từ nền tảng PAUT như tôi, có lẽ bạn đã rất quen thuộc với kỹ thuật xung-vọng (P/E). Các đường truyền âm khá dễ hiểu với P-E, trong quá trình kiểm tra, chùm âm phát xung từ đầu dò, truyền đến mặt phản xạ, phản xạ và quay trở lại đầu dò.

Với TFM, khái niệm về đường truyền âm không đơn giản như vậy. Để tạo ra hình ảnh TFM, các đường truyền âm được tái tạo tổng hợp bằng công cụ thu nhận sử dụng dữ liệu FMC. Bằng cách kết hợp các loại sóng khác nhau (dọc hoặc ngang) và các chân khác nhau của đường truyền sóng, thiết bị như OmniScan X3 cung cấp tới 10 tùy chọn cho các chế độ TFM (còn được gọi là bộ sóng) — ví dụ: TTT, TLT hoặc TTTT.

Để giải mã các tập hợp sóng TFM này, hãy biết rằng mỗi chữ cái đại diện cho một chặng của hành trình và phương thức lan truyền sóng âm — T cho ngang và L cho dọc. Các bộ sóng TFM có thể có thêm các đường truyền âm mà chúng ta không hay gặp trong P-E. Một số thiết bị như OmniScan X3 thậm chí còn có tùy chọn cho bộ sóng 5T (TT-TTT).

Với tất cả các tùy chọn này, làm thế nào để bạn chọn đúng bộ sóng (wave set) để kiểm tra? Dưới đây là một số yếu tố quan trọng cần xem xét:

• Loại khuyết tật
• Vị trí khuyết tật
• Độ cong hoặc hình dạng chi tiết kiểm tra

Những đặc điểm này, cả của khuyết tật và chi tiết kiểm tra, đều ảnh hưởng đến khả năng phát hiện của mỗi bộ sóng.

Để chứng minh điều này, xin cung cấp các ví dụ về các hình ảnh TFM khác nhau của vết nứt ID của mối hàn.

Ví dụ đầu tiên cho thấy phản hồi tín hiệu trên màn hình OmniScan X3 khi sử dụng bộ sóng TTTT ở chế độ xung dội (tương tự như kiểm tra chân thứ hai PAUT).

Tín hiệu không phải là tối ưu và có khả năng chỉ thị vết nứt có thể bị bỏ qua. Bây giờ, nếu chúng ta chuyển sang bộ sóng TTT được đặt ở chế độ tandem trên cùng một vết nứt ID, đột nhiên chỉ thị “nổi bật” trên màn hình!

Trong trường hợp này, sóng âm dội lại từ thành vật liệu phía sau trước khi chạm vào mặt phản xạ vết nứt ID vuông góc tối ưu hơn nhiều, vì vậy sóng TTT cho hình ảnh rất đẹp! (Cũng giống như với UT thông thường, muốn góc tới mặt phản xạ càng gần 90° càng tốt.)

Đối với crack ID, hai chế độ TFM khác nhau này cung cấp các kết quả phát hiện hoàn toàn khác nhau. Điều này cũng đúng đối với các vật phản xạ khác nhau ở các độ sâu khác nhau và theo các hướng khác nhau. Một chế độ đơn giản là không đủ để bao quát tất cả các tình huống.

Nhắc lại lần nữa, nếu bạn có nền tảng PAUT, có thể hình thành thói quen ước tính vận tốc sóng âm trong vật liệu. Giá trị vận tốc tiêu chuẩn trong vật liệu thép CS 0,2320 in./µ giây hoặc 5890 m/giây có thể được sử dụng nếu bạn không rõ về vật liệu đang kiểm tra. Tuy nhiên, với TFM, đặc biệt là khi sử dụng chế độ self tandem như TTT, chúng ta cần giá trị chính xác và không thể mạo hiểm phỏng đoán.

Mẹo bổ sung: Đảm bảo các thông số vận tốc và độ dày của bạn là chính xác

Hãy xem sự khác biệt giữa 2,5 m/s tạo ra khi phát hiện một vết nứt ID bằng cách sử dụng bộ sóng TTT.

Chênh lệch 5% về giá trị vận tốc cho half-skip (TTT) dẫn đến mất hoàn toàn tín hiệu. Nhu cầu về độ chính xác cũng áp dụng cho độ dày và hình học của chi tiết kiểm tra. Nếu độ dày đầu vào và giá trị hình học không chính xác, tín hiệu không khớp với mô hình tính toán, dẫn đến tính toán không chính xác.

2 Đảm bảo sử dụng đầu dò thích hợp với vùng lấy nét trong TFM

Phương pháp lấy nét tổng thể (TFM) cũng nổi tiếng với khả năng lấy nét đồng đều trong toàn bộ vùng TFM. Tuy nhiên, điều này không hoàn toàn đúng. TFM tuân theo các định luật vật lý tương tự như PAUT và UT thông thường. Hiệu suất hình ảnh TFM của thiết bị của bạn phụ thuộc vào khả năng của đầu dò.

Cũng giống như trong PA và UT, các đặc tính vật lý của một đầu dò như kích thước và tần số biến tử có vai trò trong các đặc tính chùm âm (ví dụ: chiều dài trường gần, đường kính chùm, góc mở chùm âm, v.v.), cũng có tác động đến việc hội tụ của hình ảnh TFM. Xem hình ảnh TFM của các lỗ khoan cạnh xếp chồng lên nhau (SDH) bên dưới, được thu thập bằng cách sử dụng ba đầu dò khác nhau:

Tìm hiểu thêm về lựa chọn đầu dò tác động đối với TFM trong bài đăng “Đầu dò nào phù hợp cho kiểm tra TFM?“

3 Đừng đánh giá thấp tầm quan trọng của độ trung thực của biên độ

Độ trung thực biên độ là gì và tại sao thuật ngữ này lại hay được nhắc đến khi kiểm tra TFM?

Độ trung thực biên độ (AF) là phép đo (tính bằng dB) của biến thiên biên độ tối đa của một chỉ thị do độ phân giải lưới TFM gây ra. Đơn giản là giá trị này xác định mức độ thô của lưới điểm ảnh cần đạt được trước khi chất lượng hình ảnh trở nên quá thô để có thể nhìn thấy rõ các bất liên tục. Bằng cách điều chỉnh AF, bạn đang cố gắng đảm bảo rằng kích thước của pixel phù hợp với kích thước của bước sóng. Tỷ lệ kích thước của một pixel so với bước sóng của chùm tia siêu âm là rất quan trọng. Giống như khi tần số số hóa quá thấp trong PAUT, bạn có thể bỏ lỡ đỉnh của tín hiệu, trong TFM, pixel quá lớn có thể làm cho hình ảnh không thể hiện biên độ đỉnh của chỉ thị.

Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến độ trung thực biên độ: tần số và băng thông của đầu dò, vận tốc vật liệu, độ phân giải lưới, xử lý đường bao được áp dụng, v.v. Các tiêu chuẩn kiểm tra liên quan tới TFM (chẳng hạn như ASME) thường khuyến nghị độ trung thực của biên độ không vượt quá 2 decibel (dB).

Làm thế nào để bạn biết liệu AF của bạn đã vượt quá mức tối ưu hay chưa? Với OmniScan X3, chỉ cần nhìn vào chỉ số AF được tính toán tự động. Hơn nữa, tính năng đường bao TFM của OmniScan X3 cho phép tốc độ thu nhận nhanh hơn TFM tiêu chuẩn, đồng thời duy trì độ trung thực biên độ (AF) tối ưu, vì vậy hãy bật cài đặt Envelop khi cần chọn đúng AF tối ưu!

4 Tận dụng lợi thế của các công cụ mô phỏng đường dẫn sóng

Sử dụng tất cả các công cụ phần mềm theo ý của bạn để dự đoán kết quả và lên kế hoạch kiểm tra TFM.

Trước khi bắt đầu kiểm tra TFM, hãy xác minh phạm vi phủ sóng và độ nhạy có thể đạt được với đầu dò, nêm và dạng sóng nhất định bằng cách sử dụng công cụ mô phỏng Bản đồ ảnh hưởng âm học (AIM). Công cụ AIM cũng tính đến loại khuyết tật được nhắm mục tiêu và độ lệch góc tới của đầu dò. Sử dụng AIM để kiểm tra từng bộ sóng trên các mặt phản xạ khác nhau cho đến khi bạn tìm thấy bộ sóng tối ưu nhất.

Màu sắc của bản đồ biên độ AIM cung cấp dấu hiệu rõ ràng về phạm vi phủ sóng mà bộ sóng TFM sẽ cung cấp trong vùng cần quan tâm (ROI).

Các vùng màu đỏ có nghĩa là phản hồi siêu âm rất tốt và thay đổi trong khoảng 0 dB đến −3 dB đối với biên độ tối đa. Vùng màu cam thay đổi từ 3 dB đến −6dB so với biên độ tối đa. Các vùng màu vàng từ −6dB đến −9dB, v.v.

5 Sử dụng nhiều chế độ sóng để tối ưu phạm vi kiểm tra

Cuối cùng, nhưng không kém phần quan trọng, một công cụ cho phép bạn sử dụng nhiều chế độ sóng cùng lúc! Ví dụ: bạn có thể hiển thị kết quả từ tối đa bốn chế độ TFM đồng thời trên màn hình OmniScan X3. Sử dụng tính năng này giúp đảm bảo bạn không bỏ sót bất kỳ khuyết tật nào!

Nếu bạn muốn biết thêm, hãy xem những Câu hỏi Thường gặp về TFM.

Thiết bị liên quan