Các phương pháp kiểm tra mối hàn hiệu quả nhất hiện nay

Trong quá trình làm việc, một số mối hàn quan trọng đòi hỏi phải được kiểm tra kỹ lưỡng, đặc biệt là những mối hàn tại các lò hơi, lò nhiệt hay các đường ống dẫn khí, dầu. Việc áp dụng các phương pháp kiểm tra mối hàn không chỉ là bước cần thiết mà còn mang tính quyết định đối với độ an toàn và hiệu suất của thiết bị, máy móc, và vật tư. Để hiểu rõ hơn về quy trình này, Nam Vượng xin mời bạn đọc tham khảo thêm nội dung dưới đây.

Các phương pháp kiểm tra mối hàn không phá huỷ

Các phương pháp kiểm tra mối hàn không phá hủy (Non-destructive Testing – NDT) là một kỹ thuật sử dụng các nguyên lý vật lý để đánh giá chất lượng cả bề mặt lẫn cấu trúc bên trong của vật liệu mà không làm ảnh hưởng đến tính năng hay khả năng sử dụng của chúng. 

Kiểm tra bằng mắt thường

Đây là phương pháp đơn giản và phổ biến nhất, thường được thợ hàn áp dụng rộng rãi. Quá trình này bắt đầu bằng việc loại bỏ lớp gỉ và làm sạch bề mặt mối hàn, sau đó dùng mắt thường để quan sát và phát hiện các khuyết tật.
Phương pháp kiểm tra bằng mắt thường thường được thực hiện trong ba giai đoạn:

• Trước khi hàn
• Trong khi hàn
• Sau khi hàn

Mặc dù kiểm tra sau hàn rất dễ thực hiện và nhanh chóng, nhưng nó chỉ có thể phát hiện các khuyết tật lớn trên bề mặt. Hiệu quả kiểm tra phụ thuộc nhiều vào kinh nghiệm và khả năng quan sát của người thợ.

Kiểm tra bằng kính phóng đại

Phương pháp này sử dụng kính phóng đại để quan sát các chi tiết mối hàn rõ ràng hơn, giúp phát hiện các khuyết tật nhỏ mà mắt thường có thể bỏ qua.

Ưu điểm của phương pháp này là dụng cụ đơn giản, dễ sử dụng và có khả năng phát hiện các khuyết tật nhỏ trên bề mặt mối hàn. Tuy nhiên, nó chỉ giới hạn ở việc kiểm tra bề mặt bên ngoài và dễ bỏ sót các khuyết tật bên trong.

Kiểm tra bằng chiếu xạ (Tia X và Gamma)

Phương pháp kiểm tra bằng chiếu xạ sử dụng tia X hoặc tia Gamma để xuyên qua toàn bộ độ dày của mẫu hàn, từ đó phát hiện các khuyết tật bên trong.

Nguyên tắc hoạt động là khi tia bức xạ gặp khuyết tật, một phần năng lượng sẽ bị hấp thụ, còn phần bức xạ còn lại sẽ tạo ra hình ảnh bóng thể hiện trên phim hoặc thiết bị hiển thị. Phương pháp này có thể phát hiện các khuyết tật như rỗ khí, nứt, cháy cạnh, hàn không thấu, và nhiều vấn đề khác.

Ưu điểm của chiếu xạ là khả năng áp dụng cho nhiều loại vật liệu khác nhau và độ chính xác cao, đồng thời có thể lưu trữ hình ảnh và hồ sơ lâu dài. Tuy nhiên, phương pháp này phức tạp, đòi hỏi thiết bị lớn, nặng và cần phải được cấp phép sử dụng do liên quan đến tia phóng xạ, kèm theo yêu cầu cao về an toàn kỹ thuật.

Kiểm tra bằng phương pháp siêu âm

Sử dụng thiết bị siêu âm để kiểm tra chất lượng mối hàn là một trong các phương pháp kiểm tra mối hàn phổ biến tại Việt Nam. Sóng siêu âm được phát ra từ đầu phát và truyền qua mối hàn. Khi gặp khuyết tật hoặc bất thường trong cấu trúc, sóng sẽ phản xạ lại, giúp chúng ta xác định được vấn đề thông qua thiết bị thu và hiển thị.

Ưu điểm của phương pháp này là khả năng phát hiện các khuyết tật mà mắt thường không thể nhận biết như nứt, rỗ khí, hàn không ngấu, và các bất thường nhỏ trong vùng ảnh hưởng nhiệt. Tuy nhiên, phương pháp này đòi hỏi phải có thiết bị hiện đại và cần người thợ có kỹ năng chuyên môn để vận hành.

Kiểm tra mối hàn bằng phương pháp thẩm thấu

Phương pháp thẩm thấu sử dụng một loại chất lỏng đặc biệt có khả năng thấm sâu vào bề mặt vật liệu để kiểm tra các khuyết tật. Chất lỏng này thường có màu sắc nổi bật, giúp dễ dàng nhận biết các vết nứt hoặc khe hở nhỏ mà mắt thường không thể nhìn thấy. Sau khi phun chất thẩm thấu, chúng sẽ len vào các khe nứt, và với sự hỗ trợ của chất hiển thị màu, các khuyết tật này sẽ hiện rõ trên bề mặt.

Phương pháp này có khả năng phát hiện các vết nứt cực nhỏ, đem lại hiệu quả cao khi kiểm tra bề mặt mối hàn.

Cách thực hiện

• Bước 1: Vệ sinh kỹ bề mặt mối hàn bằng cách mài nhẵn và lau sạch.
• Bước 2: Phun chất thẩm thấu lên bề mặt mối hàn.
• Bước 3: Sau 5-10 phút, lau sạch chất thẩm thấu bằng khăn ẩm hoặc giấy hút.
• Bước 4: Phun dung dịch hiển thị màu lên bề mặt mối hàn. Sau vài phút, các khuyết tật sẽ hiện rõ, giúp dễ dàng quan sát.

Ưu và nhược điểm

• Ưu điểm: Phương pháp này đơn giản, tiết kiệm thời gian và chi phí, đồng thời phát hiện được các khuyết tật nhỏ mà mắt thường không thấy.
• Nhược điểm: Chỉ có thể phát hiện các lỗi bề mặt và phụ thuộc vào loại hóa chất sử dụng. Các khuyết tật bên trong mối hàn sẽ khó phát hiện hơn.
  Một số hóa chất thường dùng: MegaCheck Nabakem, SM-15 Nabakem, FM-25…

Kiểm tra mối hàn bằng phương pháp từ tính (MT)

Kiểm tra mối hàn bằng phương pháp từ tính (MT) là một trong các phương pháp kiểm tra mối hàn không phá hủy, sử dụng bột từ để phát hiện các khuyết tật bề mặt. Khi vật liệu được nhiễm từ, các khuyết tật sẽ làm thay đổi dòng từ, tạo ra sự tập trung của bột từ tại các vị trí đó, giúp chúng ta dễ dàng quan sát và phát hiện. Phương pháp này rất hiệu quả để tìm ra các vết rạn nứt nhỏ, nóng chảy không đủ, hoặc rỗ khí bên dưới bề mặt mối hàn.

Các khuyết tật mối hàn có thể phát hiện:

• Rạn nứt trên bề mặt và vùng ảnh hưởng nhiệt
• Hàn không đủ nóng chảy
• Các khuyết tật dưới bề mặt, có thể phát hiện ở độ sâu tối thiểu 10mm và khe hở từ 0,2 – 1mm
• Rỗ xốp, bọt khí, và sự không đồng đều trong quá trình hàn.

Cách thực hiện:

• Bước 1: Vệ sinh sạch sẽ bề mặt kiểm tra.
• Bước 2: Sử dụng gông từ để nhiễm từ vật liệu cần kiểm tra.
• Bước 3: Phun bột từ lên bề mặt vật liệu.
• Bước 4: Quan sát các khuyết tật trên bề mặt bằng mắt thường.

Ưu và nhược điểm

• Ưu điểm: Đây là phương pháp đơn giản, nhanh chóng, và chi phí thấp. Nó có thể phát hiện các khuyết tật bề mặt và dưới bề mặt đến độ sâu 1mm.
• Nhược điểm: Giới hạn trong việc phát hiện các khuyết tật sâu hơn 1mm, và đòi hỏi thiết bị chuyên dụng cùng điều kiện thực hiện nhất định.

Điều kiện trước khi sử dụng phương pháp từ tính:

• Vật liệu cần kiểm tra phải có tính từ tính (độ từ thẩm > 300).
• Bề mặt cần được làm sạch hoàn toàn, không dầu, mỡ, hay gỉ sét.
• Nhiệt độ kiểm tra có thể lên đến 300°C, và các lớp phủ không được quá dày (tối đa 150mm).

Kiểm tra độ kín của liên kết hàn

Kiểm tra độ kín bằng áp lực khí

Để kiểm tra độ kín mối hàn bằng áp lực khí, đầu tiên cần bịt kín hoàn toàn các đầu hở của liên kết. Tiếp theo, khí (có thể là không khí hoặc khí trơ) được bơm vào hệ thống cho đến khi đạt được áp suất yêu cầu. 

Sau đó, dung dịch nước xà phòng (thường pha theo tỷ lệ 100g xà phòng trên 1 lít nước) được bôi đều lên bề mặt ngoài của mối hàn. Quan sát kỹ, nếu có chỗ rò rỉ, bong bóng xà phòng sẽ xuất hiện, giúp dễ dàng nhận diện vị trí lỗi.

Kiểm tra bằng áp lực nước

Phương pháp này yêu cầu bơm nước vào kết cấu hàn, sau đó tăng áp suất nước lên mức cao hơn áp suất làm việc thông thường từ 1.5 đến 2 lần. Giữ áp suất này trong vòng 5-6 phút để kiểm tra tính bền vững. 

Sau đó, giảm áp suất về mức làm việc tiêu chuẩn, rồi nhẹ nhàng gõ xung quanh khu vực mối hàn (trong phạm vi 15-20mm). Quan sát xem có xuất hiện bất kỳ dấu hiệu rò rỉ nước nào không. Đối với các cấu trúc hở như thùng chứa, chỉ cần bơm nước vào và quan sát trong 2-24 giờ để phát hiện tình trạng rò rỉ.

Kiểm tra bằng phương pháp tạo chân không

Phương pháp này đòi hỏi các dụng cụ chuyên dụng như máy bơm hút chân không, hộp chân không, ống dẫn khí và dung dịch xà phòng.

Quy trình thực hiện:

• Phủ dung dịch xà phòng lên bề mặt cần kiểm tra.
• Đặt hộp chân không lên bề mặt sao cho đảm bảo kín ở các viền xung quanh buồng.
• Sử dụng máy bơm để hút chân không, tạo ra chênh lệch áp suất giữa bên trong và bên ngoài hộp.
• Nếu có khuyết tật, không khí sẽ bị hút qua các lỗ rò và tạo ra bọt khí xà phòng bên trong hộp chân không. Quan sát vị trí xuất hiện bọt khí để xác định khuyết tật.

Các phương pháp kiểm tra mối hàn phá huỷ

Các phương pháp kiểm tra mối hàn phá hủy là kỹ thuật sử dụng các tác động cơ học hoặc hóa học để xác định các tính chất cơ học và độ bền của mối hàn, cũng như phát hiện các khuyết tật ẩn bên trong liên kết.

Kiểm tra cơ tính của mối hàn

Phương pháp kiểm tra cơ tính của mối hàn tập trung vào việc so sánh tính chất cơ học của mối hàn với kim loại cơ bản. Tùy thuộc vào yêu cầu kỹ thuật, quy trình hàn và khả năng thiết bị, các tác động cơ học sẽ được áp dụng như:

• Kiểm tra kéo
• Kiểm tra uốn
• Thử độ dai va đập

Các mẫu kiểm tra được lấy từ phần kim loại đắp của liên kết hàn, sau đó gia công cơ khí để đạt đúng hình dạng và kích thước theo các tiêu chuẩn kỹ thuật. Sau khi hoàn tất gia công, mẫu thử được đưa vào quá trình kiểm tra với các loại tải trọng, bao gồm tải trọng tĩnh và tải trọng động, để đánh giá tính chất và độ bền của mối hàn.

Kiểm tra cấu trúc của mối hàn

Có hai phương pháp chính để kiểm tra cấu trúc của mối hàn: kiểm tra cấu trúc thô và kiểm tra cấu trúc tế vi.

• Kiểm tra cấu trúc thô: Các mẫu thử được cắt từ mối hàn, mài bóng và làm sạch bằng dung dịch axit nitric 25%. Sau đó, các khuyết tật trên bề mặt mối hàn được quan sát bằng kính lúp hoặc trực tiếp bằng mắt thường.
• Kiểm tra cấu trúc tế vi: Sử dụng kính lúp có độ phóng đại từ 100 đến 500 lần, phương pháp này cho phép quan sát chi tiết cấu trúc vi mô của kim loại mối hàn. Qua đó, các đặc điểm của vật liệu và chất lượng liên kết được xác định một cách rõ ràng và chính xác.

Trên đây là các phương pháp kiểm tra mối hàn phổ biến mà bạn có thể tham khảo áp dụng. Hy vọng những thông tin trên của Nam Vượng sẽ giúp ích được cho bạn trong việc xác định lỗi mối hàn và cải thiện chất lượng hiệu quả.