Cách chọn đèn UV-A phù hợp với các ứng dụng kiểm tra NDT

Các yếu tố cần cần cân nhắc khi tìm mua đèn UV-A sử dụng trong kiểm tra chất thẩm thấu huỳnh quang hoặc kiểm tra hạt từ tính.

Với các miễn trừ theo quy định trong những năm gần đây cũng như những tiến bộ trong công nghệ sản xuất LED, nguồn sáng LED UV-A cường độ cao có các lựa chọn phù hợp cho công việc kiểm tra NDT.

Mặc dù tính linh hoạt là một trong những ưu điểm của công nghệ đèn UV LED, nhưng điều đó cũng có nghĩa là cần có nhiều thông tin hơn khi xác định hiệu suất của đèn ánh sáng UV có phù hợp cho thử nghiệm không phá hủy hay không. Để đèn có thể sử dụng trong việc kiểm tra thẩm thấu huỳnh quang hoặc kiểm tra hạt từ tính cần phải xem xét nhiều yếu tố.

1. Bước sóng cực đại và phổ phát xạ

Bước sóng cực đại là yếu tố quan trọng nhất khi chọn đèn LED để kiểm tra huỳnh quang.

Ở thời kỳ đầu khi chất thẩm thấu và vật liệu hạt từ tính được tạo ra, nguồn UV-A thường sử dụng đèn hơi thủy ngân, tạo ra một đỉnh UV-A duy nhất ở bước sóng 365,4 nm, vạch phát xạ của nguyên tố thủy ngân. Do đó, tất cả các chất thẩm thấu huỳnh quang và vật liệu hạt từ tính đều được điều chỉnh để phát huỳnh quang dưới tia UV-A ở bước sóng 365 nm.

Với đèn LED, bước sóng cực đại có thể thay đổi và phụ thuộc vào từng loại LED được sử dụng khi sản xuất đèn UV. Để đảm bảo rằng đèn LED UV-A tạo ra huỳnh quang khi chiếu vào chất thẩm thấu và vật liệu hạt từ tính, đèn LED phải có bước sóng cực đại trong phạm vi 360-370 nm.

Ngoài ra, phải xem xét phổ phát xạ UV-A vì mức phát xạ UV-A của đèn LED rộng hơn nhiều so với phổ phát xạ do hơi thủy ngân tạo ra. Ở đoạn cuối của dải quang phổ bao gồm bức xạ trong dải ánh sáng khả kiến ​​trên 400 nm có thể được quan sát dưới dạng ánh sáng chói màu tím đậm từ đèn. Việc kiểm tra bằng chất thẩm thấu huỳnh quang và hạt từ tính được thực hiện trong môi trường tối để tăng độ tương phản và việc có ánh sáng trong vùng nhìn thấy được sẽ làm giảm chất lượng kiểm tra. Để kiểm tra theo các tiêu chuẩn kỹ thuật hàng không như ASTM E3022, Nadcap AC7114 và Rolls-Royce RRES 90061, ánh sáng chói màu tím đậm này không được chấp nhận. Vì lý do đó, bất kỳ đèn nào được sử dụng để kiểm tra hàng không vũ trụ đều phải có bộ lọc UV-A để chặn ánh sáng nhìn thấy được.

2. Biên dạng chùm tia và khoảng cách làm việc

Với đèn LED, bạn không bị giới hạn ở một cấu hình duy nhất thực hiện tất cả các ứng dụng kiểm tra NDT. Đèn có thể được thiết kế cho các ứng dụng và mục đích sử dụng cụ thể.

Đèn được thiết kế để kiểm tra soi gần sẽ có điểm tập trung cường độ cao nhưng diện tích chùm tia nhỏ. Diện tích chùm tia của đèn LED UV-A đo xem bề mặt cao hơn mức bức xạ tối thiểu 1.000 µW/cm2 (giá trị tối thiểu) bao nhiêu lần. Để đạt được vùng chùm sáng rộng, cần có một dãy nhiều đèn LED.

Tuy nhiên, nếu sử dụng mảng quá gần bề mặt kiểm tra, sẽ tạo ra các điểm sáng và điểm mờ xen kẽ. Cần có sự cân bằng giữa khoảng cách làm việc và diện tích chùm tia.

Đèn có diện tích chùm tia nhỏ rất hữu ích để kiểm tra các khu vực chật hẹp như lỗ, mối hàn và bề mặt bên trong. Nhưng khi được sử dụng trên các đối tượng lớn, chùm tia nhỏ làm cho người kiểm tra chỉ tập trung vào một khu vực duy nhất và có thể dễ dàng bỏ qua các chỉ thị ngay bên ngoài khu vực chùm tia.

Đèn có diện tích chùm tia lớn sẽ cung cấp bức xạ UV-A cho khu vực cần kiểm tra rộng hơn, cho phép người kiểm tra nhanh chóng xác định và định vị các chị thị huỳnh quang ở khu vực rộng để kiểm tra kỹ hơn.

Khoảng cách làm việc của đèn LED UV-A là khoảng cách tối thiểu cần thiết để cung cấp phạm vi phủ của chùm sáng một cách đồng nhất.

Khi được đặt rất gần một bề mặt, các đèn LED riêng lẻ trong một dãy sẽ chiếu các chùm tia riêng biệt với các vùng mờ ở giữa. Phạm vi bao phủ không đồng đều như vậy làm giảm chất lượng kiểm tra và có thể dẫn đến bỏ sót các chỉ thị khuyết tật. Nhưng khi đèn được di chuyển ra khỏi bề mặt, các chùm tia từ từng đèn LED sẽ hợp nhất thành một chùm có ánh sáng đồng đều.

Việc kiểm tra chỉ được thực hiện khi đèn được đặt xa hơn khoảng cách làm việc tối thiểu.

3. Nguồn điện

Hoạt động ở điện áp thấp nên đèn LED UV-A có thể chạy bằng nguồn pin trong vài giờ, giúp đèn có tính di động cao và việc kiểm tra hiện trường trở nên nhanh chóng và đơn giản.

Tuy nhiên, một mối lo ngại với đèn chạy bằng pin là cường độ LED liên quan trực tiếp đến điện áp và dòng điện cung cấp. Khi sử dụng pin, điện áp và dòng điện giảm xuống, và với đèn LED UV-A, có thể dẫn đến cường độ bức xạ giảm dần theo thời gian và có thể giảm xuống dưới mức yêu cầu tối thiểu 1.000 µW/ cm2 .

Các model hiện đại kết hợp các mạch dòng điện không đổi để theo dõi năng lượng pin. Những đèn này sẽ tự động tắt nếu không thể duy trì cường độ tối thiểu 1.000 µW/cm 2. Việc nắm được loại pin và đường cong phát xạ đặc trưng của đèn là cần thiết khi kiểm tra NDT bằng đèn UV LED nguồn pin.

4. Yêu cầu chứng chỉ

Các ngành công nghiệp khác nhau có yêu cầu và dung sai kiểm tra khác nhau.

Ngành công nghiệp NDT cho hàng không vũ trụ, bao gồm kiểm tra chất thẩm thấu huỳnh quang và hạt từ tính yêu cầu thông số kỹ thuật cao về tất cả các khía cạnh của quy trình. Các yêu cầu kiểm tra NDT trong ngành hàng không vũ trụ đối với đèn LED UV-A được chỉ rõ trong ASTM E3022. Tiêu chuẩn này cung cấp yêu cầu chất lượng cơ bản để các nhà sản xuất đèn đáp ứng khi sử dụng khi kiểm tra bằng huỳnh quang.

Đèn LED UV-A được nhà sản xuất chứng nhận theo tiêu chuẩn ASTM E3022 có thể được chấp nhận sử dụng bởi tất cả các đơn vị OEM và đơn vị sản xuất hàng không vũ trụ chính, đồng thời đáp ứng các tiêu chí kiểm tra của Nadcap. Tuy nhiên, những yêu cầu này chỉ áp dụng cho đèn dùng để kiểm tra hàng không vũ trụ ở khâu cuối cùng. Đèn được sử dụng ở những nơi khác trong quy trình, chẳng hạn như trạm rửa thẩm thấu thường không yêu cầu chứng nhận đầy đủ của ASTM E3022.

Đối với các ngành công nghiệp phi hàng không vũ trụ như hàn, năng lượng, kiểm tra đường ống hoặc kiểm tra NDT ngoài hiện trường cần ít yêu cầu chứng nhận hơn. Các quy trình kiểm tra công nghiệp đòi hỏi khắt khe hơn thường được thực hiện trong những điều kiện kém lý tưởng, do đó cần có tia UV-A mạnh hơn để hiển thị các chỉ thị huỳnh quang. Tuy nhiên, nghiên cứu cho thấy cường độ UV-A ở mức trên 10.000 µW/cm 2 đo ở 15 inch / 38 cm có thể làm phai màu thuốc nhuộm và chất màu huỳnh quang.

Đèn LED dành cho các ứng dụng công nghiệp cần có chứng nhận tuân thủ của nhà sản xuất trong đó cường độ UV-A tối đa được quy định dưới 10.000 µW/ cm2 . Giấy chứng nhận cũng phải bao gồm thông số bước sóng cực đại trong phạm vi 360-370 nm để đảm bảo đèn có phổ phát xạ thích hợp để tạo ra huỳnh quang.

Đèn LED là một bước tiến có giá trị trong thử nghiệm không phá hủy do mang tới sự linh hoạt cao hơn trong thiết kế và ứng dụng cũng như cải thiện độ an toàn. Tuy nhiên, có nhiều yếu tố cần cân nhắc để chọn đèn LED UV-A phù hợp để sử dụng trong kiểm tra huỳnh quang. Các yếu tố như phổ phát xạ, diện tích chùm tia và nguồn điện phải được xem xét khi sử dụng đèn LED. Các yêu cầu về chứng nhận cũng được cân nhắc đối với ngành hàng không vũ trụ và các ngành công nghiệp có yêu cầu cao khác.

Bằng cách xem xét cẩn thận yêu cầu của quy trình trước khi mua đèn LED UV, các chuyên gia NDT có thể tự tin rằng họ đang có được công cụ phù hợp để giúp thực hiện việc kiểm tra chất thẩm thấu huỳnh quang và kiểm tra hạt từ tính nhanh hơn và hiệu quả hơn.