Các ứng dụng mới sử dụng kỹ thuật siêu âm hình ảnh kết hợp pha (PCI)

Sự ra đời của kỹ thuật siêu âm hình ảnh kết hợp pha (PCI) trên dòng OmniScan™ X3 64 đã cải thiện đáng kể khả năng hiển thị và mô tả đặc tính đối với một số khuyết tật khó phát hiện nhất bằng kỹ thuật siêu âm thông thường. Những tiến bộ về hình ảnh PCI mang lại những cải tiến không chỉ cho những trường hợp sử dụng có nhiều thách thức mà còn cho những trường hợp sử dụng phổ biến như kiểm tra mối hàn và định cỡ vết nứt.

Không giống như các công nghệ kiểm tra siêu âm hiện tại—bao gồm kỹ thuật siêu âm mảng pha (PA) thông thường và phương pháp lấy nét tổng thể (TFM)—việc xử lý tín hiệu của PCI không xem xét biên độ khi tạo hình ảnh TFM. Nó phát hiện các khuyết tật khi sử dụng thông tin pha của tín hiệu bằng cách đo độ kết hợp pha của các dữ liệu A-Scan cho từng điểm trong vùng TFM.

Những thách thức mà PCI thể hiện khả năng vượt trội

Vật liệu giảm âm và cấu trúc hạt thô

Dựa vào pha của tín hiệu thay vì biên độ có nghĩa là ngay cả trong các vật liệu có độ suy giảm cao hoặc nhiều nhiễu nền, sự kết hợp của tín hiệu vẫn có thể được đánh giá do có thể tìm thấy phân bố tần số ngay cả với biên độ tín hiệu thấp.

Trên thực tế, nhiễu nền càng nhiều thì PCI càng dễ dàng phân biệt giữa sự kết hợp pha của tín hiệu khuyết tật và sự thiếu hợp nhất về pha của các tín hiệu nhiễu hỗn loạn. Đây là lý do tại sao kết quả kiểm tra lại tốt hơn ở các vật liệu có hạt thô như thép austenit.

Phát hiện các khuyết tật nhỏ, đặc biệt là những khuyết tật gần bề mặt phản xạ lớn

Hãy so sánh hình ảnh TFM thông thường với hình ảnh ở chế độ PCI về các khuyết tật creeping:

Nhiễu nền phía sau và sóng phản xạ của tường phía sau trong hình ảnh TFM dựa trên biên độ (nền màu xanh) che khuất các tín hiệu do hư hại dạng creeping lại có thể nhìn thấy rõ ràng trong hình ảnh chế độ PCI (nền màu xám). Cả hai hình ảnh đều được thu được bằng cách sử dụng đầu dò Dual Linear Array™ (DLA) 64 biến tử, tần số 10 MHz với bộ sóng LL.

Vì biên độ không còn ảnh hưởng tới hình ảnh hiển thị, nên việc điều chỉnh độ khuếch đại và độ bão hòa tín hiệu cũng bị loại bỏ. Điều này giúp giảm thiểu các vấn đề như sóng phản xạ mạnh từ thành phía đối diện hoặc các vật phản xạ lớn hơn khác che khuất các khiếm khuyết nhỏ hơn ở gần chúng.

Dưới đây là 4 trường hợp thích hợp để sử dụng PCI phổ biến nhất:

1 Hư hại do hydro ở nhiệt độ cao (HTHA)

Tấn công hydro ở nhiệt độ cao (HTHA) là một cơ chế thiệt hại rất khó phát hiện bằng cách sử dụng các kỹ thuật biên độ, đặc biệt là ở giai đoạn đầu. Điều này là do nhiều yếu tố như hướng của khuyết tật, kích thước của khuyết tật và khoảng cách của chúng với thành phía sau.

Do PCI tạo ra hình ảnh TFM chỉ sử dụng thông tin pha từ các tín hiệu A-Scan cơ bản nên HTHA có thể được phát hiện ở các giai đoạn sơ khởi. Điều này là do phản ứng nhiễu xạ từ những bề mặt phản xạ nhỏ này có độ kết hợp cao so với những mặt phản xạ lớn như mặt vách phía sau. Hướng của khuyết tật cũng ít quan trọng hơn vì những lý do tương tự. Vì mỗi “cạnh” nhỏ trong khuyết tật phát ra tín hiệu nhiễu xạ nên có thể dễ dàng nhìn thấy hướng khuyết tật.

PCI đã cho thấy khả năng cung cấp hình ảnh HTHA giai đoạn đầu tốt hơn so với các kỹ thuật dựa trên biên độ.

2 Thiệt hại do hydro sunfua (H2S) ở môi trường ẩm

Vết nứt do hydro gây ra do phồng rộp từ môi trường giàu hydro sunfua (H2S) tạo ra một thách thức thú vị cho việc kiểm tra siêu âm dựa trên biên độ. Có thể dễ dàng nhìn thấy các vết phồng rộp bằng cách kiểm tra với đầu dò PAUT 0 độ với TFM thông thường nhưng việc xác định xem vết phồng rộp có kết nối với bề mặt hay không có thể khó hơn. Điều này là do âm thanh không thể tiếp cận các kết nối bề mặt hoặc biên độ không đủ để xác định mức độ phồng rộp.

Những kết nối bề mặt này có thể dễ dàng được nhìn thấy bằng PCI vì ngay cả khi tín hiệu trả về biên độ yếu. Thông tin về pha vẫn có thể được đánh giá mặc dù tín hiệu có biên độ thấp.

3 Nứt do ăn mòn dưới ứng suất (SCC)

Độ nhạy tăng lên của PCI đối với các khuyết tật dọc so với TFM thông thường đặc biệt hiệu quả trong việc phát hiện và định cỡ vết nứt do ăn mòn ứng suất (SCC). Với TFM thông thường, các khuyết tật dọc thường khó hình dung và cần có các bộ sóng dạng tandem song song. Nếu khiếm khuyết được thể hiện bằng các tập sóng song song, thường thì phần trên và phần dưới được chia thành hai nhóm, khiến việc mô tả đặc điểm của khuyết tật trở nên khó khăn hơn. Vấn đề này là do sự định hướng của những khuyết tật này dẫn đến phản ứng biên độ yếu và không nhất quán.

Mặt khác, PCI phát hiện một cách đáng tin cậy những khiếm khuyết dọc không đều này và hiển thị nổi bật rõ ràng trên màn hình. Hơn nữa, kết quả tốt nhất thường đạt được với các chế độ TT và TT-TT. Điều này là do nhiễu xạ đầu tip do các vết nứt sắc nét có biên độ thấp nhưng phản ứng pha kết hợp cao. Những nhiễu xạ đầu tip này cho phép bạn dễ dàng xác định hình dạng và hướng của vết nứt, đồng thời bạn có thể sử dụng các đỉnh nhọn để xác định kích thước chính xác cho chúng.

Với PCI, có thể sử dụng ít nhóm hơn để có hình ảnh chất lượng tốt hơn trong các tình huống có khuyết tật SCC. Việc sử dụng ít nhóm hơn sẽ cải thiện hiệu quả thiết lập và thu thập dữ liệu của bạn, đồng thời giúp việc học cách sử dụng PCI dễ dàng hơn nhiều, đặc biệt đối với những người kiểm tra UT ít kinh nghiệm.

4 Kiểm tra mối hàn

PCI có thể rất hiệu quả trong việc kiểm tra mối hàn vì nó kết hợp các ưu điểm của tín hiệu phản xạ—như siêu âm mảng pha (PA)—và thông tin pha nhiễu xạ đầu tip—như TOFD. Một ưu điểm khác của PCI là cần ít nhóm hơn cho cùng phạm vi quét.

Đối với một số loại khuyết tật, PCI có thể hỗ trợ việc mô tả đặc điểm của chúng:

• Định cỡ dễ dàng hơn.
• Hình ảnh của các khuyết tật gần với đặc tính thực sự của chúng hơn.
• Các khiếm khuyết ít bị chia giữa các nhóm khác nhau hơn.

Không ngấu vách

Mặc dù có thể dễ dàng nhận thấy các khuyết tật thiếu ngấu (LOF) bằng cách sử dụng các kỹ thuật dựa trên biên độ, nhưng chúng thường gây ra thách thức khi định cỡ. Không ít trường hợp tín hiệu do thiếu ngấu bị bão hòa, khiến cho việc định cỡ gặp khó khăn. Vì tín hiệu PCI không thể bão hòa nên với PCI, bạn sẽ không gặp phải vấn đề tương tự. Việc xác định kích thước thiếu ngấu cũng nhanh hơn và dễ dàng hơn vì các đầu tip tạo ra nhiễu xạ có thể được sử dụng làm điểm tham chiếu cho việc định cỡ mà không cần phải thay đổi mức tăng hoặc tìm mức giảm 6 dB.

Rỗ khí, ngậm xỉ

Rỗ khí, ngậm xỉ thường khó phát hiện bằng các kỹ thuật dựa trên biên độ vì đáp ứng biên độ tương tự như nhiễu nền. Vì PCI nhạy hơn với các khuyết tật nhỏ nên các khuyết tật dạng này không chỉ được nhìn thấy rõ mà bạn còn có thể phân biệt và xác định từng khiểm khuyết riêng lẻ.

Nứt

Vì những lý do tương tự như SCC, PCI là một công cụ tuyệt vời để xác định và xác định kích thước các vết nứt khi kiểm tra mối hàn.

Đây chỉ là một vài ví dụ về các ứng dụng mà PCI đã mang lại kết quả tốt hơn so với các kỹ thuật dựa trên biên độ, nhưng ưu điểm của nó có thể được mở rộng sang các hoạt động kiểm tra khác liên quan đến vật liệu nhiều nhiễu hoặc suy giảm âm cao với các khiếm khuyết nhỏ.

Muốn biết PCI có thể cải thiện quy trình kiểm tra của mình như thế nào, hãy liên hệ với VISCO để demo hoặc một số bài đăng của chúng tôi.

Người dùng sỏ hữu OmniScan X3 64 hiện tại có thể cập nhật lên phần mềm MXU 5.10 để bắt đầu sử dụng PCI ngay!