Hiểu về Kiểm tra không phá hủy (NDT)
Kiểm tra không phá hủy (NDT) — còn được gọi là Kiểm tra Không Phá Hủy (NDE) hoặc Kiểm tra Không Phá Hủy (NDI) — là một họ rộng lớn các kỹ thuật phân tích được sử dụng trên khoa học và công nghiệp để đánh giá các tính chất của vật liệu, thành phần hoặc hệ thống mà không gây thiệt hại. Đặc điểm xác định là trong tên gọi: mục được kiểm tra vẫn hoàn toàn có thể sử dụng được sau khi kiểm tra. Trong công tác bảo dưỡng và độ tin cậy, NDT bao gồm giám sát tình trạng công nghệ đánh giá máy móc từ “bên ngoài” — trong quá trình vận hành hoặc một thời gian ngừng hoạt động ngắn — mà không cần tháo rời, và Phân tích rung động là một trong những phương pháp nổi bật và mạnh mẽ nhất.
1. Định nghĩa: Kiểm tra không phá hủy là gì?
Vì không có gì bị cắt mở, tiêu thụ hoặc phá hủy, cùng một thành phần có thể được kiểm tra nhiều lần trong vòng đời của nó và trả lại để phục vụ mỗi lần. Đó là tính chất làm cho NDT trở thành nền tảng thực tế của bất kỳ chiến lược độ tin cậy hiện đại nào: nó cho phép các kỹ sư thu thập bằng chứng về tính toàn vẹn của tài sản mà không phải loại bỏ nó khỏi sản xuất hoặc hy sinh bộ phận để tìm hiểu xem nó có bền hay không.
2. Mục tiêu của NDT trong bảo trì
Mục đích chính của NDT trong chương trình bảo trì và độ tin cậy là phát hiện và mô tả các khiếm khuyết, lỗi và suy thoái trong máy móc và kết cấu ở giai đoạn sớm nhất có thể. Phát hiện sớm cho phép công việc được lên kế hoạch và thực hiện một cách chủ động, ngăn chặn những sự cố thảm họa và giảm thiểu thời gian ngừng hoạt động. NDT do đó là khoa học nền tảng đằng sau Bảo trì dựa trên tình trạng (CBM) và, nói rộng hơn, bảo trì dự đoán — kỷ luật sửa chữa máy dựa trên bằng chứng của tình trạng đo lường của nó thay vì theo lịch cố định. Các kết quả thu được được đưa trực tiếp vào phân tích xu hướng và, cuối cùng, một ước tính thời gian sử dụng còn lại.
3. Các phương pháp NDT phổ biến trong bảo trì nhà máy
Mặc dù tồn tại hàng chục phương pháp NDT, một nhóm cốt lõi được sử dụng thường xuyên để đánh giá sức khỏe của tài sản nhà máy. Chúng thường được nhóm lại với nhau dưới dạng các công nghệ giám sát tình trạng:
- Phân tích rung động: đo lường và diễn giải các chữ ký rung động của máy móc quay để phát hiện các lỗi cơ khí như mất cân bằng, sự không thẳng hàng, khuyết tật ổ trục và sự cố hộp số.
- Phân tích dầu (tribology): phân tích dầu bôi trơn trong phòng thí nghiệm để đánh giá sức khỏe của cả dầu lẫn máy bằng cách xác định các hạt mài mòn, chất ô nhiễm và thay đổi hóa học.
- Nhiễu xạ nhiệt (phân tích hồng ngoại): sử dụng camera nhiệt để phát hiện các bất thường về nhiệt độ báo hiệu các lỗi điện, vấn đề bôi trơn và các vấn đề khác.
- Phân tích siêu âm: phát hiện âm thanh tần số cao để tìm rò rỉ nén khí, sự cố điện và các vấn đề bôi trơn, và có liên quan chặt chẽ đến phát xạ âm thanh theo dõi sóng ứng suất.
- Phân tích mạch động cơ (MCA): một phương pháp kiểm tra điện được sử dụng để đánh giá sức khỏe của cuộn dây và cách điện của động cơ’s.
Không có công nghệ nào nhìn thấy mọi thứ, đó là lý do tại sao các chương trình mạnh mẽ sử dụng nhiều công nghệ xếp chồng. ISO 17359 cung cấp khung công việc chung để lựa chọn và kết hợp các kỹ thuật giám sát tình trạng, và có thể được hướng dẫn trong thực tế bằng Bộ chọn Phương pháp Giám sát Tình trạng ISO 17359.
4. NDT để phát hiện khuyết tật trong vật liệu
Ngoài việc theo dõi tình trạng của máy móc đang hoạt động, NDT còn bao gồm một bộ kỹ thuật tập trung vào việc tìm kiếm các lỗi vật lý trong các thành phần tĩnh, mối hàn và vật liệu:
- Kiểm tra trực quan (VT): phương pháp cơ bản nhất — kiểm tra trực quan trực tiếp một thành phần, đôi khi được hỗ trợ bởi ống nội soi hoặc kính phóng đại.
- Kiểm tra thẩm thấu chất lỏng (PT): một cách rẻ tiền để xác định vị trí các khiếm khuyết bằng cách phá vỡ bề mặt trong các vật liệu không xốp. Một nhuộm được áp dụng lên bề mặt và thấm vào bất kỳ vết nứt nào, sau đó được tiết lộ dưới ánh sáng tia cực tím.
- Kiểm tra hạt từ tính (MT): được sử dụng để tìm các khiếm khuyết bề mặt và gần bề mặt trong các vật liệu feromagnetic. Bộ phận được từ hóa và áp dụng các hạt sắt mịn; chúng tập trung tại trường rò rỉ từ thông hình thành trên bất kỳ vết nứt hoặc khiếm khuyết nào.
- Kiểm tra X-quang (RT): sử dụng tia X hoặc tia gamma để nhìn bên trong vật liệu. Bức xạ xuyên qua vật thể lên phim hoặc bộ cảm biến kỹ thuật số; các khoảng trống, vết nứt hoặc thay đổi mật độ xuất hiện trong hình ảnh, giống như tia X y tế.
- Kiểm tra siêu âm (UT): phát sóng âm tần số cao vào vật liệu thông qua đầu dò. Âm thanh phản xạ từ các đặc trưng bên trong — bức tường phía sau hoặc một vết hỏng — và bằng cách tính thời gian của các âm vang quay lại, người kiểm tra có thể đo chiều dày thành và phát hiện, xác định vị trí và xác định kích thước của các khiếm khuyết bên trong. Đường dẫn tia và độ dài trường gần có thể được tính toán với Máy tính Đường dẫn tia UT và trường gần.
Việc chọn phương pháp phát hiện khiếm khuyết phù hợp và chứng chỉ nhân sự mà nó yêu cầu, bản thân nó cũng được chuẩn hóa; một Bộ chọn Phương pháp NDT (ISO 9712) giúp phù hợp kỹ thuật với loại khiếm khuyết và vật liệu.
5. Vị trí của Phân tích Rung động
Đối với thiết bị quay, phân tích rung động thường là phương pháp NDT đầu tiên và có thông tin nhất, bởi vì nó báo cáo về tình trạng động của máy trong khi nó chạy. Các lỗi lộ ra như các đỉnh đặc trưng trong phổ rung động, và mức độ nghiêm trọng được đánh giá theo các tiêu chuẩn như Tiêu chuẩn ISO 20816 (kế thừa hiện đại của ISO 10816). Khi phổ hiển thị thành phần một lần mỗi vòng quay chiếm ưu thế, biện pháp khắc phục không phá hủy thường là cân bằng hiện trường — thực hiện mà không cần tháo rô-tơ. Một bộ phân tích hai kênh di động như Balanset-1A đo biên độ 1× và pha trong các ổ trục riêng của máy và tính toán trọng lượng hiệu chỉnh ngay tại chỗ, biến đổi phép đo NDT chẩn đoán trực tiếp thành sửa chữa không phá hủy.
Tất cả các phương pháp này chia sẻ một mục tiêu duy nhất: cung cấp thông tin quan trọng về tình trạng và tính toàn vẹn của một tài sản mà không làm hỏng nó, để có thể đưa ra các quyết định sáng suốt về bảo trì, sửa chữa và thay thế.
