Kiểm tra PAUT và TOFD nhiệt độ cao với dòng nêm ULTEM & VESPEL (lên tới 350°C)

Trong các ngành công nghiệp nặng như lọc hóa dầu, hóa chất và nhiệt điện, việc kiểm tra không phá hủy các đường ống công nghệ, bình áp lực và bồn chứa khi thiết bị đang vận hành ở nhiệt độ cao (On-stream / In-service inspection) đóng vai trò sống còn. Việc phải dừng hệ thống và chờ thiết bị hạ nhiệt gây ra tổn thất chi phí lớn và kéo dài thời gian bảo dưỡng.

Để giải quyết triệt để thách thức này, Evident (trước đây là Olympus NDT) đã cho ra mắt hệ thống kiểm tra nhiệt độ cao toàn diện bao gồm: Bộ quét HSMT-Flex™ phiên bản chịu nhiệt độ cao, kết hợp cùng dòng nêm chịu nhiệt ULTEM (150°C) và VESPEL (350°C).

Bộ Quét Kiểm Tra Nhiệt Độ Cao HSMT-Flex™

Bộ quét HSMT-Flex™ là thiết bị định vị và dẫn hướng đầu dò siêu âm chuyên dụng cho các đường ống và bề mặt cong/phẳng ở nhiệt độ cực cao.

• Khả năng quét liên tục lên tới 350°C (662°F): Cấu hình cơ bản của HSMT-Flex cho phép di chuyển và thu thập dữ liệu siêu âm liên tục trực tiếp trên bề mặt thiết bị nóng.
• Tích hợp mô-đun ScanDeck™ (lên tới 300°C): Khi trang bị thêm mô-đun ScanDeck™, bộ quét cung cấp khả năng điều khiển, phản hồi vị trí và hiển thị trạng thái quét trực tiếp trên thân bộ quét một cách chính xác ở nhiệt độ tới 300°C.
• Thiết kế cơ khí chống chịu nhiệt vượt trội:
  • Bánh xe kim loại chịu nhiệt: Tiếp xúc trực tiếp với bề mặt kim loại nóng mà không bị mài mòn hay biến dạng dẻo.
  • Linh kiện chống bức xạ nhiệt: Bảo vệ hệ thống cơ cấu cơ khí và bộ mã hóa vòng quay (Encoder) khỏi tác động của nhiệt bức xạ từ đường ống.
  • Cáp tín hiệu và ống bọc chịu nhiệt: Lớp vỏ bọc bảo vệ chuyên dụng giúp cáp tín hiệu không bị hư hỏng khi vô tình va chạm ngắn hạn với bề mặt nóng.

Dòng nêm chịu nhiệt ULTEM & VESPEL

Các dòng nêm nêm chịu nhiệt mới được chế tạo từ các vật liệu polymer kỹ thuật cao, cung cấp khả năng chịu nhiệt, độ bền cơ học và độ cứng vượt trội:

• Dòng ULTEM: Thiết kế chuyên dụng cho các ứng dụng kiểm tra ở dải nhiệt độ lên tới 150°C.
• Dòng VESPEL: Khả năng chịu nhiệt vượt trội, mở rộng dải kiểm tra lên tới 350°C.

Biến đổi âm học khi kiểm tra ở nhiệt độ cao

Khi nhiệt độ môi trường và vật liệu tăng lên, các đặc tính vật lý âm học sẽ bị thay đổi. KTV cần nắm rõ các hiện tượng sau:

• Vận tốc âm giảm: Vận tốc truyền âm trong nêm và vật liệu kiểm tra giảm dần theo nhiệt độ. Điều này ảnh hưởng trực tiếp đến tính toán luật hội tụ (Focal Law) và làm dịch chuyển điểm đặt chùm âm (Index point) cũng như góc khúc xạ.
• Suy giảm tín hiệu (Attenuation) tăng: Nhiệt độ càng cao, mức độ suy giảm biên độ âm càng lớn, đòi hỏi phải bổ sung độ khuếch đại (Gain/dB).
• Dịch chuyển tần số âm nhẹ: Tần số trung tâm của chùm âm có xu hướng dịch chuyển nhẹ về mức thấp hơn.
• Tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu (SNR): Nếu được hiệu chuẩn chính xác, ảnh hưởng của nhiệt độ lên tỷ lệ SNR và độ chính xác đo kích thước khuyết tật là không đáng kể.

Đánh giá hiệu năng thực tế theo các mức nhiệt độ

Mức nhiệt 150°C – 160°C (Quét quạt PAUT Sectorial Scan)

• Khả năng phát hiện: Đạt độ phân giải và khả năng phát hiện khuyết tật rất tốt khi sử dụng cả nêm ULTEM và VESPEL.
• Đặc tính tín hiệu: Yêu cầu tăng biên độ dB so với ở nhiệt độ môi trường, ảnh hưởng tới SNR rất nhỏ.
• Độ chính xác: Sai số xác định độ sâu và chiều cao khuyết tật chênh lệch không đáng kể (< 0.5 mm).

Mức nhiệt 200°C (Kiểm tra TOFD với Nêm 45L VESPEL)

• Khả năng phát hiện: Đạt chất lượng hình ảnh và độ phân giải hiển thị rõ ràng.
• Quản lý nhiễu: Tín hiệu nhiễu do nhiệt độ có thể kiểm soát hiệu quả bằng tính năng cộng dồn trung bình (Averaging) trên thiết bị.
• Độ chính xác: Chênh lệch kích thước đo sâu so với nhiệt độ phòng < 0.7 mm.

Mức nhiệt 300°C (Khảo sát ăn mòn Corrosion Mapping & Mất kim loại)

• Khả năng vận hành: Kiểm tra hoàn toàn khả thi đối với các đường quét ngắn (short scans) khi kết hợp nêm VESPEL cùng bộ mã hóa bánh xe từ tính mini (Mini wheel encoder).
• Nhiễu nền & Tín hiệu: Mức độ suy giảm âm cao yêu cầu tăng Gain. Tín hiệu nhiễu nền (grass noise) gia tăng; việc áp dụng bộ lọc (Filter) cần cẩn trọng để tránh làm mất các chỉ thị nhỏ.
• Đánh giá khuyết tật: Hoạt động tốt cho việc khảo sát tổng quan mức độ mất kim loại (metal loss screening). Tuy nhiên, các chỉ thị lỗ đáy bằng nhỏ kích thước 1 mm (1mm FBH) sẽ khó phát hiện hơn do nhiễu nền.

4. Khuyến nghị kỹ thuật & Quy trình vận hành an toàn

Để đảm bảo kết quả chính xác và kéo dài tuổi thọ thiết bị, các kỹ thuật viên cần tuân thủ các quy tắc sau:

1. Chu kỳ kiểm tra ngắn (Short inspection cycle): Giữ thời gian tiếp xúc của nêm/đầu dò trên bề mặt nóng ở mức ngắn nhất có thể, cho phép đầu dò có đủ thời gian hạ nhiệt giữa các lượt quét.
2. Bảo vệ thiết bị: Dây cáp tín hiệu của đầu dò bắt buộc phải được bọc hoặc giữ cách ly, tránh tiếp xúc trực tiếp với bề mặt kim loại nóng.
3. Giới hạn tần số đầu dò: Khuyến cáo không sử dụng đầu dò có tần số lớn hơn 5 MHz khi kiểm tra ở nhiệt độ cao.
4. Chất tiếp âm & Chuẩn bị bề mặt: Sử dụng chất tiếp âm chịu nhiệt chuyên dụng chất lượng cao và làm sạch bề mặt kiểm tra để đảm bảo tiếp xúc ổn định.
5. Thực hiện hiệu chuẩn (Validation): Bắt buộc tiến hành xác minh/hiệu chuẩn thực tế trên mẫu chuẩn ở đúng nhiệt độ làm việc trước mỗi lần kiểm tra để thiết lập đúng vận tốc âm và góc khúc xạ.

Kết luận: Sự kết hợp giữa các thiết bị PAUT/TOFD tiên tiến (như dòng OmniScan X4), bộ quét HSMT-FLEX chịu nhiệt độ cùng nêm chịu nhiệt ULTEM (đến 150°C) và VESPEL (đến 350°C) cung cấp giải pháp NDT đáng tin cậy, giúp đánh giá chính xác tình trạng bề mặt và ăn mòn kim loại mà không cần ngưng hoạt động của hệ thống.