Xói mòn và ăn mòn có thể làm giảm dần chiều dày vật liệu của đường ống, bồn chứa, nồi hơi, thiết bị áp lực và nhiều kết cấu công nghiệp khác. Máy đo chiều dày siêu âm là cơ sở để nhận biết khu vực bị suy giảm, lập kế hoạch kiểm tra và hỗ trợ quyết định bảo trì. Trong nhiều trường hợp chỉ tiếp cận được một mặt của chi tiết, phương pháp đo siêu âm không phá hủy là lựa chọn phù hợp để đánh giá thành vật mà không cần cắt mẫu.
Phân biệt xói mòn và ăn mòn trong kiểm tra chiều dày
Xói mòn là quá trình lớp phủ bảo vệ hoặc vật liệu nền bị mài mòn do tương tác cơ học lặp lại. Các nguyên nhân điển hình gồm va đập của hạt lỏng hoặc rắn, ma sát tương đối giữa các bề mặt, dòng chảy tốc độ cao và hiện tượng xâm thực.
Ăn mòn là sự suy giảm vật liệu và tính chất vật liệu do tác động hóa học. Với kim loại, sự xuống cấp này thường liên quan đến quá trình oxy hóa. Hai cơ chế có thể cùng xuất hiện: xói mòn làm hư hại lớp bảo vệ, từ đó làm tăng khả năng vật liệu nền bị ăn mòn.
Mục tiêu chính của đo xói mòn và ăn mòn là xác định chiều dày còn lại của vật liệu nền. Khi cần đánh giá trên diện tích lớn, quy trình còn cần lấy mẫu nhanh, ghi nhận dữ liệu và xác định được giá trị thấp nhất, cao nhất tại vùng khảo sát.
Những thách thức khi đo chiều dày còn lại
Độ nhám bề mặt, rỉ sét, cáu cặn và hình dạng cong của ống hoặc bồn có thể ảnh hưởng đến thao tác đo. Trước khi đo trên bề mặt thô, nên làm sạch các tạp chất như rỉ hoặc vảy cán. Chất tiếp âm có thể giúp giảm ảnh hưởng của bề mặt và hạn chế mài mòn đầu dò khi quét.
Với bề mặt cong, hướng đặt đầu dò rất quan trọng. PosiTector UTG C1 cho kết quả tốt nhất trên bề mặt có bán kính lớn hơn 50 mm. Khi đo bán kính nhỏ hơn, có thể đặt đầu dò sao cho đường phân chia trên bề mặt đầu dò vuông góc với đường cong.
Bên cạnh vật liệu nền, chiều dày lớp phủ bảo vệ cũng là thông tin cần theo dõi. Việc tách bạch hai hạng mục này giúp người vận hành hiểu rõ lớp phủ còn bao nhiêu và thành vật liệu bên dưới đã suy giảm đến mức nào.
Máy đo chiều dày vật liệu bằng siêu âm
Máy đo chiều dày siêu âm sử dụng sóng siêu âm để xác định chiều dày vật liệu. Phương pháp này có thể áp dụng cho vật liệu kim loại như thép, gang, nhôm; đồng thời phù hợp với một số vật liệu phi kim như gốm, nhựa và thủy tinh, miễn là vật liệu dẫn truyền sóng siêu âm tốt và có hai bề mặt tương đối song song.
PosiTector UTG C1 là thiết bị đo không phá hủy chiều dày nền thép trong phạm vi 1 đến 125 mm. Thiết bị có các vận tốc âm thanh cài đặt trước cho một số vật liệu phổ biến, gồm thép 1018, thép không gỉ, gang, nhôm và nhựa. Người dùng cũng có thể điều chỉnh theo chiều dày hoặc vận tốc âm thanh đã biết. Dải vận tốc âm thanh được nêu là 1.250 đến 10.000 m/s.
Đối với các điểm có nguy cơ mòn cục bộ, chẳng hạn khu vực làm việc của cánh chân vịt, nên bố trí các điểm đo theo vùng thay vì chỉ đo một vị trí. Cách tiếp cận này giúp so sánh chiều dày giữa các khu vực và nhận biết những nơi cần được theo dõi sát hơn.
Quét và ghi nhận dữ liệu đo
Khi có nhiều điểm cần kiểm tra, chế độ quét giúp thu thập số đọc trong lúc kéo đầu dò trên vùng đo. Theo thông tin nguồn, Scan Mode của PosiTector UTG có thể lấy 20 số đọc mỗi giây, hiển thị tổng số đọc cùng giá trị cao nhất và thấp nhất. Dữ liệu cũng có thể được lưu và tải về phần mềm PosiSoft tùy chọn.
Việc lưu dữ liệu theo vị trí và theo các kỳ kiểm tra giúp tạo cơ sở so sánh xu hướng chiều dày. Tuy nhiên, kết quả cần được diễn giải trong bối cảnh vật liệu, bề mặt đo, vị trí đầu dò và điều kiện kiểm tra để duy trì tính nhất quán giữa các lần khảo sát.
Đo chiều dày lớp phủ bảo vệ trên kim loại
Máy đo chiều dày lớp phủ là hạng mục bổ sung cho đo thành vật. Dòng PosiTector 6000 được dùng để đo không phá hủy chiều dày lớp phủ bảo vệ trên nền kim loại. Với nền không từ tính như nhôm, dòng đầu dò N sử dụng nguyên lý dòng điện xoáy từ trường cảm ứng. Với nền từ tính như thép, dòng đầu dò F dựa trên thay đổi mật độ từ thông khi đầu dò từ tiến gần bề mặt.
Việc lựa chọn thiết bị và đầu dò cần căn cứ vào tổ hợp lớp phủ và vật liệu nền cũng như dải chiều dày cần đo. Không nên suy luận kết quả đo lớp phủ là chiều dày còn lại của vật liệu nền, vì đây là hai phép đo phục vụ hai mục tiêu khác nhau.
Ứng dụng và giá trị của kiểm tra không phá hủy
Máy đo chiều dày siêu âm có thể được áp dụng cho đường ống, bình áp lực, bồn chứa, nồi hơi và các thiết bị có nguy cơ xói mòn hoặc ăn mòn. Môi trường biển đặc biệt khắc nghiệt do ảnh hưởng của nước biển, độ ẩm, gió, nhiệt độ, chất ô nhiễm trong không khí và sinh vật. Tàu thuyền, bến cảng, đường ống, công trình ngoài khơi và nhà máy khử mặn đều có thể chịu các mức độ tác động khác nhau.
Ngoài theo dõi suy giảm chiều dày, máy kiểm tra ăn mòn còn được sử dụng trong các công việc kiểm tra chiều dày thành, phát hiện vết nứt, khuyết tật và rỗ; kiểm tra bong tách vật liệu composite; đánh giá mối hàn hoặc mối ghép hàn vảy. Các nhóm thường sử dụng gồm kiểm định viên, khảo sát viên, bộ phận bảo trì và đơn vị phục hồi vật liệu.
Để quy trình đo xói mòn và ăn mòn có giá trị, cần xác định rõ khu vực trọng yếu, chuẩn bị bề mặt phù hợp, chọn đầu dò và nguyên lý đo tương ứng, đồng thời ghi nhận kết quả một cách nhất quán. Đây là nền tảng để theo dõi tình trạng thiết bị qua thời gian và ưu tiên các khu vực cần kiểm tra tiếp theo.
