Thử nghiệm siêu âm đối với thép tấm, thép thanh và rèn

Cách thức hoạt động

Một đầu dò phát các xung âm thanh tần số cao ngắn vào thép thông qua một chất tiếp âm (thường là nước hoặc gel). Các xung phản xạ từ mặt sau của sản phẩm — và từ bất cứ thứ gì bên trong làm gián đoạn kim loại: một vết phân lớp, một cụm tạp chất, một vết nứt, một lỗ rỗng. Bằng cách đo thời gian và kích thước của các tiếng vang, người vận hành lập bản đồ vị trí của các bất liên tục và diện tích phản xạ của chúng lớn đến mức nào.

UT phát hiện những gì

• Trong tấm: phân lớp (tách lớp phẳng song song với bề mặt), cụm tạp chất và vết nứt bên trong — hầu hết chúng di truyền từ tấm slab và không nhìn thấy được trên cả hai mặt.
• Trong thanh và vật rèn: vết nứt bên trong, vết bong dạng vảy, độ xốp, tạp chất lớn và các vùng trung tâm bị thiên tích.
• Trong mối hàn (một lĩnh vực riêng với các tiêu chuẩn riêng): không ngấu, xỉ và vết nứt.

UT trả lời câu hỏi mà các phương pháp bề mặt không thể: liệu bên trong của tiết diện có đủ lành lặn cho điều kiện làm việc hay không — rất quan trọng khi một tấm sẽ được cắt thành một bộ phận chịu áp lực, hoặc một thanh được gia công thành một trục chịu ứng suất cao.

Tiêu chuẩn và cấp chất lượng

Việc chấp nhận được tổ chức theo các cấp, với các cấp cao hơn áp đặt các khuyết tật cho phép nhỏ hơn và việc quét đầy đủ hơn:

• EN 10160 bao gồm các sản phẩm phẳng (tấm và tấm rộng phẳng). Nó quy định các cấp chất lượng thân S0 đến S3 và các cấp cạnh E0 đến E4: S0/E0 là khoan dung nhất, S3/E4 là nghiêm ngặt nhất.
• EN 10308 bao gồm thép thanh.
• EN 10228-3 và -4 bao gồm vật rèn (tương ứng là ferritic/martensitic và austenitic), cũng với các cấp chất lượng được phân cấp.
• Các đối tác ASTM phổ biến là A578 cho tấm và A388 cho vật rèn.

Một đơn đặt hàng chỉ ghi đơn giản "UT tested" mà không nêu tiêu chuẩn và cấp sẽ để cả phạm vi quét và giới hạn chấp nhận không được xác định — nguyên nhân phổ biến nhất gây tranh chấp về UT.

Nơi UT đạt đến giới hạn của nó

• Vùng chết. Vài milimét đầu tiên dưới đầu dò rất khó đánh giá; các khuyết tật gần bề mặt cần một kỹ thuật thứ hai hoặc một đầu dò hai tinh thể.
• Hướng khuyết tật. Một khuyết tật dạng phẳng phản xạ tốt nhất khi nó gần vuông góc với chùm âm. Thử nghiệm chùm thẳng trên tấm phát hiện phân lớp tốt nhưng có thể bỏ sót các vết nứt có góc dốc; đầu dò chùm góc bao phủ các hướng khác.
• Hạt thô. Cấu trúc đúc và thép không gỉ austenitic tán xạ và hấp thụ âm thanh, làm giảm độ xuyên thấu và độ nhạy. UT đối với vật liệu hạt thô cần các quy trình được điều chỉnh riêng và tần số thấp hơn.
• Định cỡ chỉ là gần đúng. Các quy tắc chấp nhận dựa trên biên độ tiếng vang và phạm vi chỉ thị so sánh với các vật phản xạ tham chiếu, không phải trên phép đo trực tiếp khuyết tật thực. Hai tiêu chuẩn có thể đánh giá cùng một chỉ thị theo cách khác nhau.
• Hình học và bề mặt. Các tiết diện mỏng, hình dạng phức tạp và bề mặt thô hoặc có vảy đều hạn chế phạm vi bao phủ; tiêu chuẩn quy định bao nhiêu thể tích phải được quét để một cấp có thể được tuyên bố.

Quy định UT một cách tốt

Nêu tiêu chuẩn và cấp, tuyên bố việc quét là 100% hay theo lưới, và thỏa thuận trước cách xử lý các chỉ thị ở ranh giới chấp nhận. Điều đó biến "UT tested" từ một khẩu hiệu thành một yêu cầu có thể kiểm chứng được.