บทนำเกี่ยวกับการทดสอบแบบไม่ทำลายของภาชนะรับแรงดัน เช่น ท่อเหล็กของหม้อไอน้ำ

ภาชนะรับแรงดัน เช่น ท่อเหล็กหม้อไอน้ำและส่วนประกอบของภาชนะรับแรงดัน มักมีข้อบกพร่องที่ตรวจจับได้ยาก เช่น รอยเชื่อมขาด รอยเชื่อมขาด รอยเชื่อมตะกรัน รูพรุน รอยแตก ฯลฯ การตรวจสอบแบบทำลายหม้อไอน้ำหรือภาชนะรับแรงดันแต่ละแห่งเพื่อทราบตำแหน่ง ขนาด และลักษณะของข้อบกพร่องเหล่านี้เป็นไปไม่ได้ ดังนั้นจึงจำเป็นต้องใช้วิธีการทดสอบแบบไม่ทำลาย กล่าวคือ โดยไม่ทำลายโครงสร้าง จะใช้วิธีการทางกายภาพเพื่อตรวจสอบและวัดการเปลี่ยนแปลงปริมาณทางกายภาพของชิ้นงานหรือโครงสร้าง เพื่อประเมินโครงสร้างภายในและข้อบกพร่องของชิ้นงานหรือโครงสร้าง

อุปกรณ์ทดสอบแบบไม่ทำลายสำหรับท่อเหล็ก
วัตถุประสงค์ของการทดสอบแบบไม่ทำลายคือ:
(1) ปรับปรุงกระบวนการผลิตและรับรองคุณภาพผลิตภัณฑ์
(2) ในกระบวนการผลิตผลิตภัณฑ์ สามารถค้นพบข้อบกพร่องได้ล่วงหน้าเพื่อหลีกเลี่ยงการทิ้งผลิตภัณฑ์ จึงประหยัดเวลาและค่าใช้จ่าย และลดต้นทุนการผลิตผลิตภัณฑ์ได้
(3) ปรับปรุงความน่าเชื่อถือของผลิตภัณฑ์ รับรองความปลอดภัยของผลิตภัณฑ์ และหลีกเลี่ยงอุบัติเหตุ นำการทดสอบแบบไม่ทำลายไปใช้กับทุกแง่มุมของการออกแบบ การผลิต การติดตั้ง การใช้งาน และการบำรุงรักษาผลิตภัณฑ์ ผ่านชุดการทดสอบ เพื่อตรวจสอบคุณภาพของการออกแบบ วัตถุดิบ กระบวนการผลิต และการดำเนินงาน และค้นหาปัจจัยที่อาจทำให้เกิดความเสียหาย แล้วนำไปปรับปรุงเพื่อเพิ่มความน่าเชื่อถือของผลิตภัณฑ์

วิธีการทดสอบแบบไม่ทำลายที่นิยมใช้กันทั่วไป ได้แก่ การทดสอบด้วยรังสีเอกซ์ การทดสอบด้วยคลื่นเสียงความถี่สูง การทดสอบด้วยอนุภาคแม่เหล็ก การทดสอบด้วยสารแทรกซึม และการทดสอบด้วยกระแสเอ็ดดี้ นอกจากนี้ยังมีการตรวจจับการรั่วไหล การทดสอบการปล่อยคลื่นเสียง การทดสอบความเค้น การตรวจสอบด้วยสายตา และอื่นๆ อีกมากมาย

การตรวจเอกซเรย์
วิธีการใช้รังสีในการทะลุผ่านโลหะและวัสดุอื่นๆ เพื่อตรวจสอบคุณภาพของรอยเชื่อมเรียกว่าการทดสอบด้วยรังสีเอกซ์ หลักการพื้นฐานของการทดสอบด้วยรังสีเอกซ์คือหลักการฉายภาพ เมื่อรังสีผ่านโลหะเชื่อม หากมีข้อบกพร่องในโลหะเชื่อม (เช่น รอยแตก เศษตะกรัน รูพรุน การทะลุผ่านไม่สมบูรณ์ ฯลฯ) รังสีจะลดทอนลงในโลหะต่างกัน และข้อบกพร่องและความไวต่อฟิล์มก็จะแตกต่างกันด้วย รังสีจะลดทอนลงในโลหะอย่างรวดเร็วและในข้อบกพร่อง ดังนั้น ขนาด รูปร่าง และตำแหน่งของข้อบกพร่องในรอยเชื่อมจึงสามารถกำหนดได้ด้วยการทดสอบด้วยรังสีเอกซ์ เนื่องจากการตรวจจับข้อบกพร่องด้วยรังสีเอกซ์ใช้หลักการฉายภาพ วิธีการนี้จึงมีความไวต่อข้อบกพร่องเชิงปริมาตร (เช่น เศษตะกรัน) มากขึ้น และเนื่องจากวิธีการนี้สามารถบันทึกและเก็บรักษาได้ ทำให้ภาชนะความดันในหม้อไอน้ำในประเทศของผมมีความเชื่อมั่นในวิธีการนี้มากขึ้น กฎระเบียบหม้อไอน้ำของประเทศของฉันกำหนดว่ารอยเชื่อมตามยาวตามแนวเส้นรอบวงของถังหม้อไอน้ำ ตะเข็บตามยาวของส่วนหัว และตะเข็บรอยต่อของส่วนหัวที่มีแรงดันไอน้ำที่กำหนดมากกว่าหรือเท่ากับ 0.1MPa และน้อยกว่า 3.8MPa จะต้องสามารถตรวจจับข้อบกพร่องด้วยรังสีเอกซ์ได้ 100% หม้อไอน้ำที่มีแรงดันมากกว่าหรือเท่ากับ 3.8MPa จะต้องสามารถตรวจจับข้อบกพร่องด้วยอัลตราโซนิกได้ 100% บวกกับการตรวจจับข้อบกพร่องด้วยรังสีเอกซ์อย่างน้อย 25%

อุปกรณ์ตรวจจับข้อบกพร่องแบบไม่ทำลายสำหรับท่อเหล็ก
การตรวจจับข้อบกพร่องด้วยคลื่นเสียงอัลตราโซนิกเป็นวิธีการทดสอบแบบไม่ทำลายที่ใช้คุณสมบัติการสะท้อนของคลื่นเสียงเมื่อคลื่นเสียงเคลื่อนที่ผ่านตัวกลางและสัมผัสกับจุดเชื่อมต่อที่แตกต่างกัน เนื่องจากความยืดหยุ่นของตัวกลางที่เป็นก๊าซ ของเหลว และของแข็งมีความแตกต่างกันมาก อิทธิพลต่อการแพร่กระจายของคลื่นเสียงอัลตราโซนิกจึงแตกต่างกัน การสะท้อน การหักเห และการแปลงรูปคลื่นจะเกิดขึ้นบนจุดเชื่อมต่อที่ต่างกัน เมื่อคลื่นเสียงอัลตราโซนิกแพร่กระจายในรอยเชื่อม หากมีข้อบกพร่องในรอยเชื่อม จุดเชื่อมต่อที่พบข้อบกพร่องจะถูกสะท้อนและรับโดยหัววัด ทำให้เกิดรูปคลื่นบนหน้าจอ เพื่อให้สามารถประเมินลักษณะ ตำแหน่ง และขนาดของข้อบกพร่องได้ การตรวจจับข้อบกพร่องด้วยคลื่นเสียงอัลตราโซนิกแบบดั้งเดิมไม่สามารถบันทึกและบันทึกผลการตรวจจับข้อบกพร่องได้ และการประเมินข้อบกพร่องจึงขึ้นอยู่กับปัจจัยของมนุษย์มากเกินไป ดังนั้น ปัจจุบันประเทศของผมจึงใช้การตรวจจับข้อบกพร่องด้วยรังสีเอกซ์ในหม้อไอน้ำความดันต่ำ การตรวจจับข้อบกพร่องด้วยคลื่นเสียงอัลตราโซนิกมีความไวต่อข้อบกพร่องเฉพาะจุด (เช่น รอยแตก การเจาะทะลุที่ไม่สมบูรณ์ ฯลฯ) มากกว่า ดังนั้น การตรวจจับข้อบกพร่องด้วยคลื่นเสียงอัลตราโซนิกจึงมีข้อได้เปรียบมากกว่าการตรวจจับข้อบกพร่องด้วยรังสีเอกซ์ในแผ่นโลหะที่มีความหนา เมื่อเครื่องตรวจจับข้อบกพร่องด้วยอัลตราโซนิกสามารถบันทึกและบันทึกผลลัพธ์ได้แล้ว ขอบเขตการใช้งานของการตรวจจับข้อบกพร่องด้วยอัลตราโซนิกก็จะขยายออกไปอีก

การตรวจจับข้อบกพร่องของอนุภาคแม่เหล็ก
การตรวจจับข้อบกพร่องด้วยอนุภาคแม่เหล็กใช้สนามแม่เหล็กรั่วไหลที่เกิดขึ้นบริเวณข้อบกพร่องเพื่อดึงดูดผงแม่เหล็ก เพื่อแสดงข้อบกพร่องที่ยากต่อการสังเกตด้วยตาเปล่า การตรวจจับข้อบกพร่องด้วยอนุภาคแม่เหล็กจะใช้สนามแม่เหล็กภายนอกกับรอยเชื่อมที่จะตรวจสอบการทำให้เกิดแม่เหล็กก่อน หลังจากการเชื่อมถูกทำให้เป็นแม่เหล็กแล้ว ผงแม่เหล็กละเอียด (ขนาดอนุภาคเฉลี่ยของผงแม่เหล็กคือ 5-10 ไมโครเมตร) จะถูกพ่นลงบนพื้นผิวของรอยเชื่อมอย่างสม่ำเสมอ หากไม่มีข้อบกพร่องใกล้กับพื้นผิวของรอยเชื่อมที่จะตรวจสอบ ถือว่ามีเนื้อเดียวกันโดยไม่มีการเปลี่ยนแปลงค่าการซึมผ่านของแม่เหล็กหลังจากการทำให้เป็นแม่เหล็ก และผงแม่เหล็กจะกระจายตัวอย่างสม่ำเสมอบนพื้นผิวของรอยเชื่อม เมื่อมีข้อบกพร่องใกล้กับพื้นผิวของรอยเชื่อม ข้อบกพร่อง (รอยแตก รูพรุน ตะกรันที่ไม่ใช่โลหะ) จะมีอากาศหรืออโลหะปะปนอยู่ และค่าการซึมผ่านของแม่เหล็กจะต่ำกว่าโลหะเชื่อมมาก เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงของความต้านทานแม่เหล็ก สนามแม่เหล็กรั่วไหลจึงถูกสร้างขึ้นที่ข้อบกพร่องบนพื้นผิวหรือใกล้พื้นผิวของรอยเชื่อม ทำให้เกิดขั้วแม่เหล็กขนาดเล็ก ผงแม่เหล็กจะถูกดึงดูดโดยขั้วแม่เหล็กขนาดเล็ก และรอยตำหนิจะปรากฏขึ้นเนื่องจากการสะสมของผงแม่เหล็กมากขึ้น ก่อให้เกิดรูปแบบรอยตำหนิที่สามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่า รอยตำหนิบนพื้นผิวหรือใกล้พื้นผิวของรอยเชื่อมก่อให้เกิดสนามแม่เหล็กรั่วเนื่องจากค่าการซึมผ่านของแม่เหล็กต่ำ เมื่อความเข้มของสนามแม่เหล็กรั่วถึงระดับที่สามารถดูดซับผงแม่เหล็กได้ จะสามารถสังเกตเห็นรอยตำหนิบนพื้นผิวหรือใกล้พื้นผิวของรอยเชื่อมได้ ยิ่งความเข้มของสนามแม่เหล็กที่ใช้มากเท่าใด ความเข้มของสนามแม่เหล็กรั่วที่เกิดขึ้นก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น และความไวในการตรวจสอบอนุภาคแม่เหล็กก็จะสูงขึ้น การตรวจสอบอนุภาคแม่เหล็กทำให้สามารถตรวจจับรอยตำหนิบนพื้นผิวหรือใกล้พื้นผิวได้ง่าย โดยเฉพาะรอยแตกร้าว แต่ระดับของรอยตำหนิจะขึ้นอยู่กับตำแหน่งสัมพัทธ์ของรอยตำหนิกับเส้นสนามแม่เหล็ก เมื่อรอยตำหนิตั้งฉากกับเส้นสนามแม่เหล็กจะมองเห็นได้ชัดเจนที่สุด และเมื่อรอยตำหนิขนานกับเส้นสนามแม่เหล็กจะมองเห็นได้ยาก การทดสอบด้วยอนุภาคแม่เหล็กถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการผลิต การติดตั้ง และการตรวจสอบภาชนะแรงดันหม้อไอน้ำ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการตรวจสอบถังทรงกลม เป็นวิธีการตรวจสอบที่ขาดไม่ได้

การตรวจจับข้อบกพร่องแบบเจาะลึก
การทดสอบด้วยน้ำยาซึมผ่านของเหลว (Liquid Penetrant Testing) เป็นวิธีการตรวจสอบรอยเชื่อมที่ผิวหรือบริเวณใกล้ผิว วิธีนี้ไม่จำกัดเฉพาะคุณสมบัติแม่เหล็กของวัสดุ และสามารถใช้ได้กับวัสดุโลหะและอโลหะหลากหลายชนิด ทั้งวัสดุแม่เหล็กและไม่ใช่แม่เหล็ก การทดสอบด้วยน้ำยาซึมผ่านของเหลวอาศัยความสามารถในการทำให้ของเหลวซึมผ่านของแข็งและปรากฏการณ์แคปิลลารีในฟิสิกส์ เมื่อทำการทดสอบด้วยน้ำยาซึมผ่านของเหลว จะต้องจุ่มพื้นผิวของรอยเชื่อมที่ต้องการตรวจสอบลงในน้ำยาซึมผ่านที่มีความสามารถในการทำให้ของเหลวซึมผ่านสูงก่อน เนื่องจากความสามารถในการทำให้ของเหลวซึมผ่านและปรากฏการณ์แคปิลลารีของของเหลว น้ำยาซึมผ่านจึงซึมผ่านรอยเชื่อมได้ จากนั้นจึงทำความสะอาดน้ำยาซึมผ่านบนพื้นผิวด้านนอกของรอยเชื่อม แล้วจึงทาชั้นดีเวลลอปเปอร์สีขาวที่มีความสามารถในการดูดซับและยึดเกาะสูง เพื่อดูดซับน้ำยาซึมผ่านที่ซึมผ่านรอยแตกบนพื้นผิวรอยเชื่อม และจะปรากฏลวดลายที่ชัดเจนซึ่งสะท้อนรูปร่างและตำแหน่งของรอยเชื่อมบนผิวเคลือบสีขาว การทดสอบด้วยสารซึมผ่านของเหลวสามารถแบ่งออกได้เป็นวิธีการแสดงสีและวิธีเรืองแสงตามวิธีการแสดงข้อบกพร่องที่แตกต่างกัน

วิธีการตรวจจับข้อบกพร่องของสี
ใช้สีย้อมเพื่อแสดงข้อบกพร่อง สีย้อมที่ละลายในสารแทรกซึมควรมีสีที่สดใสและมองเห็นได้ วิธีการตรวจจับข้อบกพร่องด้วยการเรืองแสงใช้การเรืองแสงของสารเรืองแสงเพื่อแสดงข้อบกพร่อง ในการตรวจจับข้อบกพร่อง สารเรืองแสงที่ถูกดูดซับในข้อบกพร่องจะถูกฉายรังสีอัลตราไวโอเลตและเข้าสู่สถานะกระตุ้นเนื่องจากการดูดซับพลังงานแสง เข้าสู่สถานะไม่เสถียร สารเรืองแสงจะกลับคืนสู่สถานะเสถียร ลดพลังงานศักย์ และปล่อยโฟตอนออกมา ซึ่งก็คือการเปล่งแสงเรืองแสงนั่นเอง

การตรวจจับข้อบกพร่องปัจจุบันของเอ็ดดี้
เป็นวิธีการตรวจจับข้อบกพร่องของชิ้นงานที่ใช้ขดลวดกระตุ้นเพื่อสร้างกระแสเอ็ดดี้ในชิ้นงานนำไฟฟ้า และวัดการเปลี่ยนแปลงของกระแสเอ็ดดี้ของวัตถุที่กำลังตรวจสอบผ่านขดลวดตรวจจับ ขดลวดตรวจจับของการตรวจจับข้อบกพร่องด้วยกระแสเอ็ดดี้สามารถแบ่งออกเป็นสามประเภทตามรูปร่าง ได้แก่ ขดลวดแบบทะลุ ขดลวดแบบหัววัด และขดลวดแบบสอด ขดลวดแบบทะลุใช้สำหรับตรวจจับสายไฟ แท่งเหล็ก และท่อ โดยเส้นผ่านศูนย์กลางภายในของขดลวดจะพอดีกับแท่งเหล็กและท่อกลม ขดลวดแบบหัววัดจะถูกวางไว้บนพื้นผิวของชิ้นงานเพื่อการตรวจจับเฉพาะจุด ขดลวดแบบสอดเรียกอีกอย่างว่าหัววัดภายใน ซึ่งจะถูกวางไว้ภายในท่อและรูสำหรับการตรวจจับผนังด้านใน

อุปกรณ์ทดสอบแบบไม่ทำลายสำหรับอุปกรณ์ภาชนะรับแรงดัน
การทดสอบกระแสวนเหมาะสำหรับชิ้นงานที่ทำจากวัสดุตัวนำ เช่น เหล็ก โลหะที่ไม่มีธาตุเหล็ก และกราไฟต์ แต่ไม่เหมาะสำหรับวัสดุที่ไม่ตัวนำ เช่น แก้วและเรซินสังเคราะห์

ข้อดีของมันคือ:
(1) เนื่องจากผลการทดสอบสามารถส่งออกโดยตรงเป็นสัญญาณไฟฟ้า จึงสามารถดำเนินการทดสอบอัตโนมัติได้
(2) เนื่องจากใช้วิธีแบบไม่สัมผัส (หัววัดไม่สัมผัสชิ้นงานที่กำลังทดสอบโดยตรง) ความเร็วในการตรวจจับจึงรวดเร็วมาก
(3) เหมาะสำหรับการตรวจจับข้อบกพร่องบนพื้นผิวหรือใกล้พื้นผิว
(4) มีการใช้งานที่หลากหลาย นอกจากการตรวจจับข้อบกพร่องแล้ว ยังสามารถตรวจจับการเปลี่ยนแปลงของวัสดุ ขนาด รูปร่าง ฯลฯ ได้อีกด้วย

การทดสอบการปล่อยเสียงอะคูสติก
วิธีการใช้หัววัดเพื่อตรวจจับคลื่นเสียงที่ปล่อยออกมาจากของแข็งอันเนื่องมาจากการเสียรูปหรือการเกิดรอยแตกร้าวและการพัฒนาภายใต้การกระทำของแรงภายนอกเพื่ออนุมานตำแหน่งและขนาดของข้อบกพร่อง

วิธีการตรวจจับข้อบกพร่องด้วยอัลตราโซนิก
สัญญาณอัลตราโซนิกที่ปล่อยออกมาจากหัววัดจะถูกสะท้อนและรับกลับหลังจากพบข้อบกพร่อง บทบาทของข้อบกพร่องในกระบวนการนี้คือการสะท้อนสัญญาณอัลตราโซนิกแบบพาสซีฟ ในขณะที่การตรวจจับการปล่อยคลื่นเสียงช่วยให้วัตถุที่ถูกทดสอบ (ข้อบกพร่อง) สามารถมีส่วนร่วมในกระบวนการตรวจจับได้ การปล่อยคลื่นเสียงจะเกิดขึ้นเฉพาะเมื่อเกิดและพัฒนาขึ้น ดังนั้นการตรวจจับการปล่อยคลื่นเสียงจึงเป็นวิธีการทดสอบแบบไม่ทำลายแบบไดนามิก สามารถตรวจสอบตำแหน่งของเสียง (ตำแหน่งของข้อบกพร่อง) และลักษณะโครงสร้างจุลภาคของแหล่งกำเนิดคลื่นเสียงได้โดยพิจารณาจากลักษณะของคลื่นเสียงที่ปล่อยออกมาและสภาวะภายนอกที่ทำให้เกิดการปล่อยคลื่นเสียง วิธีการตรวจจับนี้ไม่เพียงแต่สามารถเข้าใจสถานะปัจจุบันของข้อบกพร่องเท่านั้น แต่ยังเข้าใจกระบวนการเกิดของข้อบกพร่อง แนวโน้มการพัฒนาและการขยายตัวภายใต้สภาพการใช้งานจริงอีกด้วย

การตรวจจับการแผ่คลื่นเสียงสามารถแบ่งตามจำนวนหัววัดได้เป็นการตรวจจับแบบช่องสัญญาณเดียว การตรวจจับแบบช่องสัญญาณคู่ และการตรวจจับแบบหลายช่องสัญญาณ การตรวจจับแบบช่องสัญญาณเดียวสามารถตรวจจับได้เฉพาะว่ามีข้อบกพร่องในวัตถุที่จะทดสอบหรือไม่ แต่ไม่สามารถระบุตำแหน่งของข้อบกพร่องได้ ในขณะที่การตรวจจับแบบช่องสัญญาณคู่สามารถตรวจจับได้เฉพาะตำแหน่งเชิงเส้น และโดยทั่วไปใช้สำหรับการตรวจจับรอยเชื่อมที่ทราบเงื่อนไขแล้ว การตรวจจับแบบหลายช่องสัญญาณโดยทั่วไปประกอบด้วยการตรวจจับการแผ่คลื่นเสียง 4 ช่องสัญญาณ 8 ช่องสัญญาณ 16 ช่องสัญญาณ และ 32 ช่องสัญญาณ ซึ่งส่วนใหญ่ใช้สำหรับการตรวจจับการแผ่คลื่นเสียงของชิ้นส่วนขนาดใหญ่ ไม่เพียงแต่สามารถตรวจจับแหล่งกำเนิดคลื่นเสียงได้เท่านั้น แต่ยังระบุตำแหน่งแหล่งกำเนิดคลื่นเสียงได้อีกด้วย