บทนำเกี่ยวกับการทดสอบแบบไม่ทำลายของภาชนะรับแรงดัน เช่น ท่อเหล็กหม้อไอน้ำ

ภาชนะรับแรงดัน เช่น ท่อเหล็กสำหรับหม้อไอน้ำและชิ้นส่วนภาชนะรับแรงดัน มักมีข้อบกพร่องที่ตรวจจับได้ยาก เช่น การเชื่อมไม่สมบูรณ์ การแทรกซึมไม่ทั่วถึง การมีเศษตะกรัน รูพรุน รอยแตก ฯลฯ ในรอยเชื่อม การตรวจสอบแบบทำลายล้างกับหม้อไอน้ำหรือภาชนะรับแรงดันแต่ละชิ้นเพื่อทราบตำแหน่ง ขนาด และลักษณะของข้อบกพร่องเหล่านี้เป็นไปไม่ได้ ดังนั้นจึงต้องใช้วิธีการทดสอบแบบไม่ทำลายล้าง กล่าวคือ การใช้วิธีทางกายภาพในการตรวจสอบและวัดการเปลี่ยนแปลงในปริมาณทางกายภาพของชิ้นงานหรือโครงสร้างโดยไม่ทำลายโครงสร้าง เพื่ออนุมานโครงสร้างภายในและข้อบกพร่องของชิ้นงานหรือโครงสร้างนั้น

อุปกรณ์ทดสอบแบบไม่ทำลายสำหรับท่อเหล็ก
วัตถุประสงค์ของการทดสอบแบบไม่ทำลายคือ:
(1) ปรับปรุงกระบวนการผลิตและรับรองคุณภาพของผลิตภัณฑ์
(2) ในกระบวนการผลิตผลิตภัณฑ์ สามารถตรวจพบข้อบกพร่องล่วงหน้าเพื่อหลีกเลี่ยงการทิ้งผลิตภัณฑ์ ซึ่งจะช่วยประหยัดเวลาและค่าใช้จ่าย และลดต้นทุนการผลิตผลิตภัณฑ์
(3) ปรับปรุงความน่าเชื่อถือของผลิตภัณฑ์ รับรองความปลอดภัยของผลิตภัณฑ์ และหลีกเลี่ยงอุบัติเหตุ ใช้การทดสอบแบบไม่ทำลายกับทุกด้านของการออกแบบ การผลิต การติดตั้ง การใช้งาน และการบำรุงรักษาผลิตภัณฑ์ ผ่านการทดสอบหลายชุด เพื่อกำหนดคุณภาพของการออกแบบ วัตถุดิบ กระบวนการผลิต และการใช้งาน และค้นหาปัจจัยที่อาจก่อให้เกิดความเสียหาย จากนั้นจึงปรับปรุงแก้ไข เพื่อเพิ่มความน่าเชื่อถือของผลิตภัณฑ์

วิธีการทดสอบแบบไม่ทำลายที่ใช้กันทั่วไป ได้แก่ การทดสอบด้วยรังสีเอกซ์ การทดสอบด้วยคลื่นอัลตราโซนิค การทดสอบด้วยอนุภาคแม่เหล็ก การทดสอบด้วยสารแทรกซึม และการทดสอบด้วยกระแสไหลวน นอกจากนี้ยังมี การตรวจจับการรั่วไหล การทดสอบการปล่อยคลื่นเสียง การทดสอบความเค้น การตรวจสอบด้วยสายตา เป็นต้น

การตรวจทางรังสีวิทยา
วิธีการใช้ความสามารถของรังสีในการทะลุผ่านโลหะและวัสดุอื่นๆ เพื่อตรวจสอบคุณภาพของรอยเชื่อมเรียกว่า การทดสอบด้วยรังสีเอกซ์ หลักการพื้นฐานของการทดสอบด้วยรังสีเอกซ์คือหลักการฉายภาพ เมื่อรังสีผ่านโลหะเชื่อม หากมีข้อบกพร่องในโลหะเชื่อม (เช่น รอยแตก เศษตะกรัน รูพรุน การเชื่อมไม่สมบูรณ์ ฯลฯ) รังสีจะลดทอนลงแตกต่างกันในโลหะและบริเวณที่มีข้อบกพร่อง และความไวของฟิล์มก็แตกต่างกันด้วย รังสีจะลดทอนลงอย่างรวดเร็วในโลหะ และลดลงช้าในบริเวณที่มีข้อบกพร่อง ดังนั้น ขนาด รูปร่าง และตำแหน่งของข้อบกพร่องในรอยเชื่อมสามารถกำหนดได้โดยการทดสอบด้วยรังสีเอกซ์ เนื่องจากการตรวจจับข้อบกพร่องด้วยรังสีเอกซ์นั้นอาศัยหลักการฉายภาพ วิธีนี้จึงมีความไวต่อข้อบกพร่องเชิงปริมาตร (เช่น เศษตะกรัน) มากกว่า และเนื่องจากวิธีนี้สามารถบันทึกและเก็บรักษาได้ อุตสาหกรรมหม้อไอน้ำและภาชนะรับแรงดันในประเทศของเราจึงมีความมั่นใจในวิธีการนี้มากกว่า ข้อบังคับเกี่ยวกับหม้อไอน้ำของประเทศผมระบุว่า รอยเชื่อมตามแนวยาวของถังหม้อไอน้ำ รอยตะเข็บตามแนวยาวของท่อส่ง และรอยตะเข็บของหัวหม้อไอน้ำที่มีแรงดันไอน้ำตั้งแต่ 0.1 MPa ขึ้นไปและน้อยกว่า 3.8 MPa จะต้องตรวจพบข้อบกพร่องด้วยรังสีเอกซ์ 100% ส่วนหม้อไอน้ำที่มีแรงดันไอน้ำตั้งแต่ 3.8 MPa ขึ้นไป จะต้องตรวจพบข้อบกพร่องด้วยคลื่นเสียงอัลตราโซนิค 100% บวกกับการตรวจพบข้อบกพร่องด้วยรังสีเอกซ์อย่างน้อย 25%

อุปกรณ์ตรวจจับตำหนิแบบไม่ทำลายสำหรับท่อเหล็ก
การตรวจหาข้อบกพร่องด้วยคลื่นอัลตราโซนิคเป็นวิธีการทดสอบแบบไม่ทำลายที่ใช้คุณสมบัติการสะท้อนของคลื่นเสียงเมื่อแพร่กระจายในตัวกลางและพบกับส่วนต่อประสานของตัวกลางที่แตกต่างกัน เนื่องจากความยืดหยุ่นของก๊าซ ของเหลว และของแข็งนั้นแตกต่างกันมาก ผลกระทบต่อการแพร่กระจายของคลื่นอัลตราโซนิคจึงแตกต่างกัน ดังนั้นจึงเกิดการสะท้อน การหักเห และการเปลี่ยนแปลงรูปคลื่นขึ้นที่ส่วนต่อประสานที่ไม่เป็นเนื้อเดียวกัน เมื่อคลื่นอัลตราโซนิคแพร่กระจายในรอยเชื่อม หากมีข้อบกพร่องในรอยเชื่อม ส่วนต่อประสานที่พบกับข้อบกพร่องจะสะท้อนและรับโดยหัววัด ทำให้เกิดรูปคลื่นบนหน้าจอ เพื่อให้สามารถตรวจสอบลักษณะ ตำแหน่ง และขนาดของข้อบกพร่องได้ การตรวจหาข้อบกพร่องด้วยคลื่นอัลตราโซนิคแบบดั้งเดิมไม่สามารถบันทึกและจัดเก็บผลการตรวจหาข้อบกพร่องได้ และการประเมินข้อบกพร่องนั้นขึ้นอยู่กับปัจจัยมนุษย์มากเกินไป ดังนั้นในปัจจุบัน ประเทศของฉันจึงใช้การตรวจหาข้อบกพร่องด้วยรังสีเอกซ์ในหม้อไอน้ำแรงดันต่ำ การตรวจหาข้อบกพร่องด้วยคลื่นอัลตราโซนิคมีความไวต่อข้อบกพร่องในพื้นที่ (เช่น รอยแตก การเจาะไม่สมบูรณ์ ฯลฯ) มากกว่า ดังนั้นการตรวจหาข้อบกพร่องด้วยคลื่นอัลตราโซนิคจึงมีข้อดีมากกว่าการตรวจหาข้อบกพร่องด้วยรังสีเอกซ์ในแผ่นเหล็กที่หนากว่า เมื่อเครื่องตรวจจับข้อบกพร่องด้วยคลื่นอัลตราโซนิคสามารถบันทึกและจัดเก็บผลลัพธ์ได้แล้ว ขอบเขตการใช้งานของการตรวจจับข้อบกพร่องด้วยคลื่นอัลตราโซนิคก็จะขยายวงกว้างออกไปอีก

การตรวจจับข้อบกพร่องด้วยอนุภาคแม่เหล็ก
การตรวจจับตำหนิด้วยอนุภาคแม่เหล็กใช้สนามแม่เหล็กที่รั่วไหลซึ่งเกิดขึ้นที่จุดบกพร่องเพื่อดึงดูดผงแม่เหล็กให้ปรากฏให้เห็นตำหนิที่ยากต่อการสังเกตด้วยตาเปล่า ขั้นตอนแรกคือการใช้สนามแม่เหล็กภายนอกกับรอยเชื่อมที่ต้องการตรวจสอบเพื่อทำให้เกิดสนามแม่เหล็ก หลังจากที่รอยเชื่อมเป็นแม่เหล็กแล้ว จะทำการพ่นผงแม่เหล็กละเอียด (ขนาดอนุภาคเฉลี่ยของผงแม่เหล็กอยู่ที่ 5 ถึง 10 ไมโครเมตร) อย่างสม่ำเสมอลงบนพื้นผิวของรอยเชื่อม หากไม่มีตำหนิอยู่ใกล้พื้นผิวของรอยเชื่อมที่ต้องการตรวจสอบ ก็สามารถถือได้ว่าเป็นเนื้อเดียวกันโดยไม่มีการเปลี่ยนแปลงของค่าการซึมผ่านของแม่เหล็กหลังจากเป็นแม่เหล็ก และผงแม่เหล็กก็กระจายตัวอย่างสม่ำเสมอทั่วพื้นผิวของรอยเชื่อม แต่หากมีตำหนิอยู่ใกล้พื้นผิวของรอยเชื่อม ตำหนิเหล่านั้น (รอยแตก รูพรุน สิ่งเจือปนที่ไม่ใช่โลหะ) จะมีอากาศหรือสิ่งเจือปนที่ไม่ใช่โลหะอยู่ และค่าการซึมผ่านของแม่เหล็กจะต่ำกว่าโลหะเชื่อมมาก เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงของความต้านทานแม่เหล็ก จึงเกิดสนามแม่เหล็กที่รั่วไหลขึ้นที่จุดบกพร่องบนพื้นผิวหรือใกล้กับพื้นผิวของรอยเชื่อม ทำให้เกิดขั้วแม่เหล็กขนาดเล็กขึ้น ผงแม่เหล็กจะถูกดึงดูดโดยขั้วแม่เหล็กขนาดเล็ก และข้อบกพร่องจะปรากฏขึ้นเนื่องจากการสะสมของผงแม่เหล็กมากขึ้น ทำให้เกิดรูปแบบข้อบกพร่องที่สามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่า ข้อบกพร่องที่ผิวหรือใกล้ผิวของรอยเชื่อมจะสร้างสนามแม่เหล็กที่รั่วไหลเนื่องจากค่าการซึมผ่านของแม่เหล็กต่ำ เมื่อความเข้มของสนามแม่เหล็กที่รั่วไหลถึงระดับที่สามารถดูดซับผงแม่เหล็กได้ ข้อบกพร่องที่ผิวหรือใกล้ผิวของรอยเชื่อมก็จะสามารถสังเกตได้ ยิ่งความแรงของสนามแม่เหล็กที่ใช้มากเท่าใด ความเข้มของสนามแม่เหล็กที่รั่วไหลก็จะยิ่งมากขึ้น และความไวในการตรวจสอบด้วยอนุภาคแม่เหล็กก็จะยิ่งสูงขึ้น การตรวจสอบด้วยอนุภาคแม่เหล็กทำให้ตรวจจับข้อบกพร่องที่ผิวหรือใกล้ผิวได้ง่าย โดยเฉพาะรอยแตก แต่ระดับของการปรากฏของข้อบกพร่องนั้นเกี่ยวข้องกับตำแหน่งสัมพัทธ์ของข้อบกพร่องกับเส้นสนามแม่เหล็ก เมื่อข้อบกพร่องตั้งฉากกับเส้นสนามแม่เหล็ก จะมองเห็นได้ชัดเจนที่สุด และเมื่อข้อบกพร่องขนานกับเส้นสนามแม่เหล็ก จะมองเห็นได้ยาก การทดสอบด้วยอนุภาคแม่เหล็กถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการผลิต การติดตั้ง และการตรวจสอบภาชนะรับแรงดันหม้อไอน้ำ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการตรวจสอบถังทรงกลม นี่เป็นวิธีการตรวจสอบที่ขาดไม่ได้

การตรวจจับข้อบกพร่องแบบทะลุทะลวง
การทดสอบด้วยสารแทรกซึมของเหลวเป็นวิธีการตรวจสอบข้อบกพร่องที่ผิวหน้าหรือใกล้ผิวหน้าของรอยเชื่อม วิธีนี้ไม่จำกัดด้วยคุณสมบัติแม่เหล็กของวัสดุ และสามารถใช้ได้กับวัสดุโลหะและอโลหะต่างๆ รวมถึงวัสดุแม่เหล็กและไม่เป็นแม่เหล็ก การทดสอบด้วยสารแทรกซึมของเหลวอาศัยหลักการของความสามารถในการเปียกของของเหลวบนของแข็งและปรากฏการณ์แรงดึงผิวในทางฟิสิกส์ เมื่อทำการทดสอบด้วยสารแทรกซึมของเหลว ขั้นแรกให้จุ่มผิวหน้าของรอยเชื่อมที่จะตรวจสอบลงในสารแทรกซึมที่มีความสามารถในการแทรกซึมสูง เนื่องจากความสามารถในการเปียกและปรากฏการณ์แรงดึงผิวของของเหลว สารแทรกซึมจะแทรกซึมเข้าไปในข้อบกพร่องบนผิวหน้าของรอยเชื่อม จากนั้นจึงทำความสะอาดสารแทรกซึมบนผิวหน้าด้านนอกของรอยเชื่อม แล้วจึงเคลือบด้วยสารพัฒนาสีขาวที่มีแรงดึงดูดและแรงดูดซับสูง เพื่อดูดซับสารแทรกซึมที่แทรกซึมเข้าไปในรอยแตกบนผิวหน้าของรอยเชื่อม และจะปรากฏลวดลายที่ชัดเจนซึ่งสะท้อนถึงรูปร่างและตำแหน่งของข้อบกพร่องบนสารเคลือบสีขาว การทดสอบการแทรกซึมของเหลวสามารถแบ่งออกเป็นวิธีแสดงผลสีและวิธีการแสดงผลเรืองแสงตามวิธีการแสดงผลข้อบกพร่องที่แตกต่างกัน

วิธีการตรวจจับข้อบกพร่องของสี
วิธีการตรวจจับข้อบกพร่องด้วยการเรืองแสงใช้สีย้อมเพื่อแสดงข้อบกพร่อง สีย้อมที่ละลายในสารแทรกซึมควรมีสีสดใสและมองเห็นได้ชัดเจน ส่วนวิธีการตรวจจับข้อบกพร่องด้วยการเรืองแสงนั้นใช้การเรืองแสงของสารเรืองแสงเพื่อแสดงข้อบกพร่อง ในการตรวจจับข้อบกพร่อง สารเรืองแสงที่ดูดซับอยู่ในข้อบกพร่องจะถูกฉายรังสีอัลตราไวโอเลตและเข้าสู่สถานะกระตุ้นเนื่องจากการดูดซับพลังงานแสง เข้าสู่สถานะไม่เสถียร จากนั้นจะกลับจากสถานะไม่เสถียรนี้ไปยังสถานะเสถียร ลดพลังงานศักย์ และปล่อยโฟตอนออกมา นั่นคือ ปล่อยแสงเรืองแสงออกมา

การตรวจจับข้อบกพร่องปัจจุบันของ Eddy
วิธีการตรวจจับความบกพร่องของชิ้นงานด้วยกระแสไหลวนนั้น ใช้ขดลวดกระตุ้นเพื่อสร้างกระแสไหลวนในชิ้นงานที่เป็นตัวนำ และวัดการเปลี่ยนแปลงของกระแสไหลวนของวัตถุที่กำลังตรวจสอบผ่านขดลวดตรวจจับ ขดลวดตรวจจับของวิธีการตรวจจับความบกพร่องด้วยกระแสไหลวนสามารถแบ่งออกได้เป็นสามประเภทตามรูปร่าง ได้แก่ ขดลวดแบบทะลุ ขดลวดแบบโพรบ และขดลวดแบบสอด ขดลวดแบบทะลุใช้สำหรับตรวจจับสายไฟ แท่ง และท่อ โดยมีเส้นผ่านศูนย์กลางภายในพอดีกับแท่งและท่อทรงกลม ขดลวดแบบโพรบจะวางบนพื้นผิวของชิ้นงานเพื่อตรวจจับเฉพาะจุด ขดลวดแบบสอดหรือที่เรียกว่าโพรบภายใน จะวางไว้ภายในท่อและรูเพื่อตรวจจับผนังด้านใน

อุปกรณ์ทดสอบแบบไม่ทำลายสำหรับชิ้นส่วนเสริมของภาชนะรับแรงดัน
การทดสอบด้วยกระแสไหลวนเหมาะสำหรับชิ้นงานที่ทำจากวัสดุที่เป็นตัวนำไฟฟ้า เช่น เหล็ก โลหะที่ไม่ใช่เหล็ก และกราไฟต์ แต่ไม่เหมาะสำหรับวัสดุที่ไม่เป็นตัวนำไฟฟ้า เช่น แก้วและเรซินสังเคราะห์

ข้อดีของมันคือ:
(1) เนื่องจากผลการทดสอบสามารถส่งออกเป็นสัญญาณไฟฟ้าได้โดยตรง จึงสามารถทำการทดสอบอัตโนมัติได้
(2) เนื่องจากใช้วิธีแบบไม่สัมผัส (หัววัดไม่สัมผัสกับชิ้นงานที่กำลังทดสอบโดยตรง) ความเร็วในการตรวจจับจึงเร็วมาก
(3) เหมาะสำหรับการตรวจจับข้อบกพร่องบนพื้นผิวหรือใกล้พื้นผิว
(4) มีการใช้งานที่หลากหลาย นอกจากการตรวจจับข้อบกพร่องแล้ว ยังสามารถตรวจจับการเปลี่ยนแปลงของวัสดุ ขนาด รูปร่าง ฯลฯ ได้อีกด้วย

การทดสอบการปล่อยคลื่นเสียง
วิธีการใช้หัววัดเพื่อตรวจจับคลื่นเสียงที่ปล่อยออกมาจากของแข็งเนื่องจากการเสียรูปหรือการเริ่มต้นและการพัฒนาของรอยแตกภายใต้การกระทำของแรงเค้นภายนอก เพื่ออนุมานตำแหน่งและขนาดของข้อบกพร่อง

วิธีการตรวจจับข้อบกพร่องด้วยคลื่นอัลตราโซนิค
สัญญาณอัลตราโซนิกที่ปล่อยออกมาจากหัววัดจะสะท้อนและรับกลับมาหลังจากพบกับข้อบกพร่อง บทบาทของข้อบกพร่องในกระบวนการนี้คือการสะท้อนสัญญาณอัลตราโซนิกอย่าง passively เท่านั้น ในขณะที่การตรวจจับการปล่อยคลื่นเสียงช่วยให้วัตถุที่ต้องการทดสอบ (ข้อบกพร่อง) มีส่วนร่วมในกระบวนการตรวจจับอย่าง actively การปล่อยคลื่นเสียงเกิดขึ้นเฉพาะเมื่อข้อบกพร่องเกิดขึ้นและพัฒนาขึ้น ดังนั้นการตรวจจับการปล่อยคลื่นเสียงจึงเป็นวิธีการทดสอบแบบไม่ทำลายแบบไดนามิก ตามลักษณะของคลื่นเสียงที่ปล่อยออกมาและสภาวะภายนอกที่ทำให้เกิดการปล่อยคลื่นเสียง สามารถตรวจสอบตำแหน่งของเสียง (ตำแหน่งของข้อบกพร่อง) และลักษณะโครงสร้างจุลภาคของแหล่งกำเนิดคลื่นเสียงได้ วิธีการตรวจจับนี้ไม่เพียงแต่ช่วยให้เข้าใจสถานะปัจจุบันของข้อบกพร่องเท่านั้น แต่ยังช่วยให้เข้าใจกระบวนการก่อตัวของข้อบกพร่องและแนวโน้มการพัฒนาและการเพิ่มขึ้นภายใต้สภาวะการใช้งานจริงอีกด้วย

การตรวจจับการปล่อยคลื่นเสียงสามารถแบ่งออกได้เป็น การตรวจจับแบบช่องสัญญาณเดียว การตรวจจับแบบสองช่องสัญญาณ และการตรวจจับแบบหลายช่องสัญญาณ ตามจำนวนหัววัดตรวจจับ การตรวจจับแบบช่องสัญญาณเดียวสามารถตรวจจับได้เพียงว่ามีข้อบกพร่องในวัตถุที่ต้องการทดสอบหรือไม่ แต่ไม่สามารถระบุตำแหน่งของข้อบกพร่องได้ ในขณะที่การตรวจจับแบบสองช่องสัญญาณสามารถระบุตำแหน่งเชิงเส้นได้เท่านั้น และโดยทั่วไปจะใช้สำหรับการตรวจจับรอยเชื่อมที่มีเงื่อนไขที่ทราบแล้ว การตรวจจับแบบหลายช่องสัญญาณโดยทั่วไปคือการตรวจจับการปล่อยคลื่นเสียงแบบ 4 ช่องสัญญาณ 8 ช่องสัญญาณ 16 ช่องสัญญาณ และ 32 ช่องสัญญาณ ซึ่งส่วนใหญ่ใช้สำหรับการตรวจจับการปล่อยคลื่นเสียงของชิ้นส่วนขนาดใหญ่ สามารถตรวจจับการมีอยู่ของแหล่งกำเนิดคลื่นเสียงได้ไม่เพียงเท่านั้น แต่ยังสามารถระบุตำแหน่งของแหล่งกำเนิดคลื่นเสียงได้อีกด้วย