Thử nghiệm không phá hủy (NDT) là một tập hợp các kỹ thuật được sử dụng để đánh giá các đặc tính, tính toàn vẹn hoặc khuyết tật của vật liệu, thành phần hoặc hệ thống mà không gây ra bất kỳ thiệt hại hoặc thay đổi vĩnh viễn nào đối với nó. NDT cho phép kiểm tra, thử nghiệm và thu thập dữ liệu trong khi vẫn giữ được tình trạng ban đầu của đối tượng, làm cho nó trở nên quan trọng để duy trì sự an toàn, độ tin cậy và chất lượng trong nhiều ngành công nghiệp.

Những điểm chính về NDT:

• Mục đích: Để phát hiện các sai sót như vết nứt, ăn mòn, tạp chất, tách lớp, thiếu nhiệt hạch trong mối hàn và các khuyết tật khác có thể làm giảm hiệu suất hoặc độ an toàn của vật liệu, tất cả đều không có tác động phá hoại.

• Ứng dụng: Được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp như hàng không vũ trụ, ô tô, cơ sở hạ tầng dân dụng, dầu khí, sản xuất, y học (ví dụ: siêu âm, X-quang, MRI) và bảo tồn nghệ thuật.

• Các phương pháp phổ biến:

  Phương pháp	Sự miêu tả
  Kiểm tra trực quan (VT)	Kiểm tra bằng mắt thường hoặc các công cụ quang học như phóng đại hoặc máy ảnh. Cơ bản nhất và được sử dụng phổ biến.
  Kiểm tra siêu âm (UT)	Sử dụng sóng âm thanh để phát hiện các khuyết tật bên trong hoặc đo độ dày.
  Xét nghiệm X quang (RT)	Sử dụng bức xạ xuyên thấu (tia X, tia gamma) để xem cấu trúc bên trong.
  Kiểm tra hạt từ tính (MT)	Phát hiện các khuyết tật bề mặt và gần bề mặt trong vật liệu sắt từ bằng cách sử dụng từ trường và các hạt sắt mịn.
  Kiểm tra chất xâm nhập chất lỏng (PT)	Sử dụng chất lỏng thuốc nhuộm để tiết lộ các vết nứt hoặc lỗ chân lông trên bề mặt trong vật liệu không xốp.
  Kiểm tra dòng điện xoáy (ET)	Sử dụng cảm ứng điện từ để phát hiện các lỗ hổng bề mặt và dưới bề mặt trong vật liệu dẫn điện.

• Thuật ngữ: NDT đôi khi được gọi là Kiểm tra không phá hủy (NDE), Đánh giá không phá hủy (NDE) hoặc Kiểm tra không phá hủy (NDI), tất cả đều nhấn mạnh bản chất không gây hại của quá trình thử nghiệm.

• Lợi ích: Ngăn ngừa các hư hỏng và tai nạn tốn kém bằng cách phát hiện sớm lỗi, tiết kiệm thời gian và tiền bạc, đồng thời cho phép kiểm tra lặp lại cùng một thành phần mà không làm mất tính toàn vẹn.

Không giống như thử nghiệm phá hủy, cố ý làm hỏng vật liệu để phân tích các đặc tính của nó, NDT bảo quản vật thể, khiến nó không thể thiếu để đảm bảo chất lượng, giám sát an toàn và lập kế hoạch bảo trì trong cơ sở hạ tầng quan trọng và sản xuất.

Tóm lại, NDT là một bộ kỹ thuật kiểm tra không xâm lấn thiết yếu đảm bảo an toàn, chức năng và tuổi thọ của vật liệu và cấu trúc trong nhiều lĩnh vực kỹ thuật và y tế.

Tại sao các kỹ sư hàn phải xem xét PWHT trong dịch vụ xút, amin và cacbonat

Khi thiết kế và chế tạo thiết bị hàn dành cho dịch vụ ăn da, amin hoặc cacbonat, các kỹ sư hàn phải nhận ra tầm quan trọng quan trọng của xử lý nhiệt sau hàn (PWHT) để đảm bảo cả tính toàn vẹn và an toàn. Đây là lý do tại sao:

1. Nguy cơ nứt ăn mòn ứng suất

• Môi trường amin, ăn da và cacbonat đều được công nhận vì xu hướng gây nứt ăn mòn ứng suất (SCC) trong thép cacbon và các hợp kim nhạy cảm khác.

• Ứng suất dư từ hàn, đặc biệt là ở các mối nối có thành dày hoặc bị hạn chế, làm tăng đáng kể nguy cơ SCC, có thể dẫn đến hỏng hóc thảm khốc ngay cả sau vài năm.

2. Cơ chế và hiệu quả của PWHT

• PWHT là một quá trình được kiểm soát trong đó vật liệu hàn được làm nóng lại xuống dưới nhiệt độ biến đổi tới hạn thấp hơn và giữ trong một khoảng thời gian nhất định, giúp giảm ứng suất dư, làm tôi các vùng cứng và cải thiện cấu trúc vi mô.

• Bằng cách giảm ứng suất dư và ủ vùng ảnh hưởng nhiệt, PWHT làm giảm tính nhạy cảm với SCC, đứt gãy giòn và nứt do hydro gây ra.

• Trong dịch vụ xút và amin, các tiêu chuẩn công nghiệp khuyến nghị xử lý nhiệt đến khoảng 635±15 ° C (1.175±25 ° F) trong một giờ trên độ dày 25mm, với tối thiểu một giờ.

3. Tiêu chuẩn, Quy tắc và Thực tiễn Ngành

• Các yêu cầu của PWHT thường được bắt buộc trong các quy tắc thiết bị áp suất (ASME Phần VIII, B31.3) khi mối hàn vượt quá độ dày quy định hoặc tiếp xúc với môi trường ăn mòn như vậy, bất kể độ dày.

• NACE SP0472 và API 945 đều nhấn mạnh PWHT cho bất kỳ dịch vụ ăn da hoặc thuốc ăn da nào, làm nổi bật vai trò của nó trong việc ngăn chặn nứt môi trường.

4. Cân nhắc đặc biệt cho từng dịch vụ

• Dịch vụ xút: Nguy cơ xút SCC tăng lên với ứng suất kéo dư. PWHT thường được khuyến nghị cho thép cacbon trong dung dịch ăn da, đặc biệt là khi vượt quá ngưỡng nồng độ và nhiệt độ. Trong một số trường hợp (ví dụ: <2% ăn da), PWHT có thể không được yêu cầu, nhưng trên đó, nó là cần thiết.

• Dịch vụ amin: PWHT thường được coi là phương pháp hiệu quả nhất để ngăn ngừa amin SCC. Nó là bắt buộc đối với dịch vụ giàu amin với CO₂, nhưng ngay cả trong amin nạc (không có CO₂), PWHT được khuyến nghị do các điều kiện không thể đoán trước và ô nhiễm có thể xảy ra.

• Dịch vụ cacbonat: Các cơ chế tương tự thúc đẩy nhu cầu về PWHT, vì ứng suất dư trong môi trường cacbonat cũng có thể thúc đẩy SCC.

5. Các khía cạnh thực tế và lời khuyên thực tế

• Các mã có thể thiết lập các yêu cầu tối thiểu — nhưng các điều kiện dịch vụ (đạp xe, ăn mòn, tải mỏi) có thể đảm bảo PWHT ngay cả khi không được yêu cầu nghiêm ngặt bởi quy tắc.

• Sự giám sát của kỹ sư thiết kế (ví dụ: bỏ qua PWHT trên một đường dây có vẻ rủi ro thấp) có thể dẫn đến hỏng hóc thiết bị sớm tốn kém và nguy hiểm.

Tóm lại: PWHT là một bước quan trọng mà các kỹ sư hàn phải xem xét đối với các cụm hàn trong các dịch vụ xút, amin và cacbonat. Nó không chỉ là nghĩa vụ tuân thủ quy tắc mà còn là một biện pháp bảo vệ tuyến đầu chống lại sự cố sớm và có thể thảm khốc do nứt ăn mòn ứng suất trong môi trường hóa học khắc nghiệt.

Thêm các khuyết điểm, hoặc khuyết tật, trong kim loại thực sự có thể làm cho chúng mạnh hơn bằng cách cản trở chuyển động của các trật khớp – khuyết tật cho phép các nguyên tử di chuyển và kim loại biến dạng. Những khuyết điểm này hoạt động như những rào cản cản trở chuyển động trật khớp, đây là cơ chế chính mà kim loại biến dạng dưới ứng suất. Bằng cách cản trở chuyển động này, kim loại chống biến dạng hiệu quả hơn, do đó tăng độ bền của nó.

Các nhà nghiên cứu đã chứng minh rằng việc cố tình đưa các lỗ hổng hoặc khuyết tật có kiểm soát trong hợp kim có thể tăng cường cả độ bền và độ dẻo (tính linh hoạt), vượt qua sự đánh đổi thông thường giữa hai loại. Ví dụ, các cơ chế như độ dẻo do biến đổi (TRIP) và độ dẻo do kết đôi (TWIP) tạo ra các khuyết tật vi cấu trúc có mục đích dưới ứng suất làm tăng sức mạnh trong khi vẫn duy trì tính linh hoạt. Cách tiếp cận này có các ứng dụng trong xây dựng, hàng không vũ trụ, tàu hải quân, v.v., nơi vật liệu cần phải vừa chắc chắn vừa có khả năng phục hồi.

Trong thép, việc thêm các nguyên tử nhỏ như carbon tạo ra các khuyết điểm ngăn chặn sự sai lệch vị trí, tăng đáng kể độ bền so với sắt nguyên chất. Ngoài ra, việc sửa đổi cấu trúc vi mô bằng cách tạo ra nhiều hạt nhỏ hoặc bằng cách thêm một số nguyên tố nhất định để tăng cường ranh giới hạt cũng tăng cường độ bền của kim loại bằng cách làm phức tạp các con đường trật khớp.

Tóm lại, bí quyết để làm cho kim loại cực kỳ mạnh thường nằm ở các khiếm khuyết kỹ thuật ngăn chặn chuyển động của trật khớp, ngăn ngừa biến dạng dễ dàng và tăng cường vật liệu mà không nhất thiết phải hy sinh tính linh hoạt hoặc độ dẻo.

Tham khảo các khái niệm chính:

• Chuyển động sai lệch vị trí: kim loại biến dạng theo cách chính.

• Các khiếm khuyết / khuyết tật cản trở sự trật khớp.

• Các khuyết tật được kiểm soát (ví dụ: TRIP/TWIP) cải thiện độ bền và độ dẻo.

• Các nguyên tố hợp kim (như cacbon trong thép) tạo ra các khuyết điểm tăng cường.

Lời giải thích này dựa trên nghiên cứu từ các nghiên cứu khoa học vật liệu, bao gồm những tiến bộ gần đây trong việc thiết kế các hợp kim siêu ổn định với các khuyết điểm được thiết kế để tăng cường độ bền và tính linh hoạt.