Các Chế Độ Kiểm Tra Trên Thiết Bị TFM A1550 IntroVisor & A1525 Solo

Giới thiệu chung về công nghệ và kỹ thuật

Hiện nay, việc sử dụng thiết bị với công nghệ TFM đang khá phổ biến trong một vài ứng dụng đặc biệt mà các kỹ thuật khác còn hạn chế. Thuật toán TFM xử lý dựa trên các dữ liệu được thu thập bởi FMC hoặc SAFT để sắp xếp các dữ liệu A-Scan thành các tập hợp sóng. Các tập hợp sóng đặc trưng bởi đường truyền của sóng âm từ một biến tử phát tới điểm thu nhận ảnh và trở về các biến tử nhận còn lại. Vậy, FCM/SAFT/TFM là gì?

FMC – Full Matrix Capture

Thu Thập Dữ Liệu Ma Trận Đầy Đủ là một kỹ thuật thu thập tất cả các dữ liệu sóng âm có thể có trong một đầu dò mảng pha. Nói cách khác để dễ hình dung hơn “Trong một đầu dò mảng pha sẽ có nhiều biến tử, mỗi biến tử được kích hoạt phát riêng lẻ và tất cả các biến tử khác ở chế độ thu thập các tín hiệu phản hồi”. Cách thu dữ liệu này tạo ra một ma trận A-Scan cơ bản trong đó mọi pixel trong vùng quan tâm trở thành một điểm hội tụ. Không giống như siêu âm mảng pha, FMC không sử dụng cách kích hoạt biến tử trễ về thời gian để lái hay hội tụ chùm âm. Hiệu suất hội tụ của FMC cũng chỉ hoạt động tại vùng quan tâm ROI – Region of Interest nằm trong vùng trường gần.

SAFT – Synthetic Aperture Focusing Technique 

Kỹ Thuật Hội Tụ Khẩu Độ Tổng Hợp sử dụng thuật toán truyền ngược một tập hợp tất cả các A-Scan được đo lường và lưu trữ dưới dạng kỹ thuật số, thuật toán này với lợi thế nhất định là khả năng xử lý nhanh và cho phép thực hiện ngay lập tức các quy trình xử lý độ phân giải cao cũng như các hiệu ứng chuyển đổi giữa các chế độ kiểm tra. Kỹ thuật SAFT giúp cải thiện độ phân giải không gian pixel trong một vùng hội tụ rộng và ngăn chặn hiệu ứng tán xạ ngược từ cấu trúc vật liệu hạt thô giúp cải thiện độ tương phản trong các ảnh thu được. Hiệu suất hội tụ của SAFT hoạt động tại vùng quan tâm ROI – Region of Interest nằm trong vùng trường xa.

TFM – Total Focusing Method

Phương Pháp Xử Lý Lấy Nét Tổng Thể là một kỹ thuật sắp xếp các dữ liệu A-Scan để tái thiết thành hình ảnh, quá trình được thực hiện độc lập với FMC và SAFT. Điều đó có nghĩa rằng “nó sẽ lấy dữ liệu waveform từ FMC hoặc SAFT thu được để xử lý khớp hình ảnh vào các lưới ảnh và dựng thành hình ảnh mặt cắt theo thời gian thực (B-Scan)”. 

Với dòng thiết bị siêu âm phát hiện khuyết tật TFM A1550 IntroVisor và A1525 Solo cho kiểm tra kim loại, nhựa, composite và khác được triển khai công nghệ SAFT giúp tối ưu hóa hơn trong việc phát hiện và cải thiện đo lường kích thước khuyết tật, đồng thời tái thiết nhanh và trực quan hóa cấu trúc các bất liên tục bên trong chi tiết kiểm tra dưới dạng hình ảnh mặt cắt theo thời gian thực (B-Scan) bằng cách thực hiện chuyển đổi nhanh giữa 05 chế độ kiểm tra. Dòng TFM A1040 Mira 3D và A1040 Mira 3D Pro cho kiểm tra bê tông được triển khai công nghệ FMC với hình ảnh 3D tại mọi vị trí của thiết bị đang kiểm tra theo thời gian thực và sử dụng bộ đầu dò khô công nghệ cảm biến ít tạp âm Low-Noise giúp tối ưu hóa độ nhạy, độ phân giải vùng trường gần và độ sâu thâm nhập tuyệt vời. Bên dưới là 02 video mô tả về các công nghệ và kỹ thuật này. 

TFM sử dụng Multi-SAFT trên A1550 IntroVisor & A1525 Solo

Các thiết bị TFM/FMC thường có khoảng 8 đến trên 15 Chế độ/Phương thức truyền – Modes/Paths và nó sẽ phải được lựa chọn loại thích hợp nhất trong quá trình thu thập hoặc phân tích dữ liệu kiểm tra, bởi vì FMC như đã nói bên trên “nó là một kỹ thuật Thu Thập Dữ Liệu Ma Trận Đầy Đủ” được hiểu nôm na là “một đầu dò bao gồm nhiều biến tử sẽ phóng một chùm sóng âm không hội tụ vào chi tiết kiểm tra và thu thập tất cả các A-Scan nhận được để tạo thành tập hợp dữ liệu Waveform”, sau đó một thuật toán trên TFM sẽ sử dụng dữ liệu này để tái thiết hình ảnh theo Chế độ/Phương thức truyền đã được chọn phù hợp trước đó và cung cấp ảnh theo mặt cắt B-Scan trực quan hóa. Việc lựa chọn Chế độ/Phương thức truyền phù hợp trước khi kiểm tra là một thách thức khá lớn đối với một Thanh Tra Viên bởi vì “bạn không thể biết rõ ràng loại khuyết tật và vị trí nó sẽ xuất hiện ở đâu trong chi tiết kiểm tra” → ĐÂY LÀ NHƯỢC ĐIỂM CỦA TFM/FMC. Để khắc phục nhược điểm này, một vài thiết bị sẽ cung cấp nhiều kênh Chế độ/Phương thức truyền hiển thị cùng lúc trên màn hình hoặc chế độ quét Live TFM hoặc kết hợp TFM với nhiều kỹ thuật khác cùng lúc → CẦN NHIỀU CÔNG ĐOẠN THIẾT LẬP TRƯỚC VÀ SAU KIỂM TRA, RỐI DỮ LIỆU KHI PHÂN TÍCH, ĐẨY GIÁ THÀNH THIẾT BỊ LÊN CAO . NHƯNG NÓ SẼ CUNG CẤP CÁC KẾT QUẢ TỐT VÀ CHÍNH XÁC HƠN .

Với thiết bị siêu âm phát hiện khuyết tật TFM dòng A1550 IntroVisor và A1550 Solo của ACS Group/Germany được triển khai và sử dụng công nghệ Multi-SAFT sẽ giúp các Thanh Tra Viên giải quyết được một số nhược điểm của FMC:

1. Giúp cải thiện độ phân giải không gian pixel trong một vùng hội tụ rộng.
2. Ngăn chặn hiệu ứng tán xạ ngược từ cấu trúc vật liệu hạt thô giúp cải thiện độ tương phản trong các ảnh thu được.
3. Cung cấp thông tin các giá trị góc khúc xạ và đường truyền âm tại vị trí có tín hiệu tối đa (có thể tùy chọn vị trí khác theo mong muốn) từ bất liên tục.
4. Dễ dàng và nhanh chóng chuyển đổi từ chế độ chụp cắt lớp TFM/SAFT sang chế độ siêu âm thông thường đáp ứng các tiêu chí DAC, TCG và DGS.
5. Cho phép thực hiện ngay lập tức các quy trình xử lý độ phân giải cao cũng như các hiệu ứng chuyển đổi giữa các Chế độ/Phương thức truyền – Modes/Paths.
6. Phát hiện được hầu hết các loại khuyết tật và vị trí của chúng trong chi chi tiết kiểm tra trong một lần dò quét.
7. Khả năng kiểm tra được nhiều loại vật liệu khác nhau như thép carbon, thép không gỉ (ngay cả thép không gỉ austenitic dạng đúc), nhựa, composite…
8. Chi phí đầu tư cho đầu vào khá hợp lý, và thời gian bảo hành gói sản phẩm lên đến 24 tháng.

Thử nghiệm các chế độ kiểm tra trên mẫu

SaigonIC chúng tôi sẽ sử dụng thiết bị A1550 IntroVisor cùng với một khối mẫu Carbon Steel dày 46 mm với các vết khía cắt đáy bằng & lỗ khoan bên, và các mẫu mối hàn Carbon Steel và Carbon/Stainless Steel dày 9.8 mm để thực hiện việc thử nghiệm mô tả cho các chế độ kiểm tra có trên thiết bị A1550 IntroVisor và A1525 Solo.

Surface Reflector Mode phù hợp cho phát hiện các khuyết tật trên hoặc gần bề mặt chi tiết kiểm tra cho cả hai phía nếu chúng song song và có chiều dày mỏng hơn 10 mm. Theo hình ảnh minh họa cho việc thử nghiệm, đầu dò PA sóng ngang không di chuyển nhưng vẫn phát hiện được đầy đủ 05 vết khía cắt ngay tại về mặt khối mẫu bởi phương thức lan truyền bề mặt 90°.

Plate Mode phù hợp cho phát hiện các khuyết tật bên trong chi tiết kiểm tra có hai bề mặt song song và chiều dày khoảng từ 10 đến 100 mm. Theo hình ảnh minh họa cho việc thử nghiệm, đầu dò PA sóng ngang sẽ di chuyển xa dần các lỗ khoan để phát hiện được đầy đủ chúng bởi phương thức lan truyền trực tiếp và hoặc gián tiếp, người dùng có thể xác định được góc khúc xạ và khoảng cách đường truyền âm thực tại hình ảnh của chỉ thị được chọn.

Unknown Thickness Mode hoạt động với một thuật toán tái tạo hình ảnh chính xác sử dụng các phản xạ tại ranh giới đối diện của đối tượng được kiểm tra, nó phù hợp cho phát hiện các khuyết tật bên trong chi tiết kiểm tra có hình dạng không đều và phức tạp, không có chiều dày nhất định hoặc có bề mặt đáy thô (VD như các mối hàn nối T-K-Y, Node, Nozzle…). Theo hình ảnh minh họa cho việc thử nghiệm, đầu dò PA sóng ngang sẽ di chuyển dò quét tại cả hai bề mặt của khối mẫu bởi phương thức lan truyền trực tiếp, và có thể phát hiện hầu hết các khuyết tật ngoại trừ các vết cắt khía nằm bên trên.

Vertical Reflector Mode được thiết kế để tìm kiếm phát hiện và xác định chiều cao các khuyết tật phẳng có khuynh hướng nằm dọc (thông thường là các khuyết tật nứt và không thấu hoặc không ngấu vách) với chi tiết có chiều dày dưới 100 mm. Theo hình ảnh minh họa cho việc thử nghiệm, đầu dò PA sóng ngang sẽ di chuyển xa dần các vết cắt khía để phát hiện được đầy đủ chúng bởi phương thức lan truyền trực tiếp và hoặc gián tiếp.

Multi-SAFT Mode với công nghệ đa thuật toán giúp cải thiện độ phân giải không gian pixel trong một vùng hội tụ rộng và ngăn chặn hiệu ứng tán xạ ngược từ cấu trúc vật liệu hạt thô nên cho phép phát hiện hầu hết tất cả các khuyết tật nằm ngay BỀ MẶT CẢ 2 PHÍA và TOÀN BỘ BÊN TRONG chi tiết kiểm tra, đồng thời nó có thể kiểm tra được các vật liệu Carbon Steel, Stainless Steel và kể cả mối hàn đa vật liệu Carbon Steel/Stainless Steel với chiều dày khoảng dưới 100 mm. Theo hình ảnh minh họa cho việc thử nghiệm, đầu dò PA sóng ngang sẽ di chuyển dò quét tại cả hai bề mặt của khối mẫu bởi phương thức lan truyền trực tiếp và hoặc gián tiếp, và có thể phát hiện hầu hết các vết cắt khía và lỗ khoan bên.

Theo hình ảnh minh họa cho việc thử nghiệm, đầu dò PA sóng ngang sẽ di chuyển quét dọc theo chiều dài mối hàn. Tại mỗi khuyết tật, chúng tôi sẽ sử dụng từng chế độ phương thức truyền để khảo sát và kết quả hầu như đều phát hiện được khuyết tật.

Các thiết bị TFM/FMC có thể bị hạn chế đối với các chi tiết là vật liệu thép không gỉ hoặc đa vật liệu, nhưng với TFM/SAFT trên A1550 IntroVisor hoặc A1525 Solo có thể dễ dàng kiểm tra chất lượng cho các mối hàn nối là vật liệu thép không gỉ hoặc đa vật liệu.

Nguồn các video tham khảo thêm thiết bị TFM/SAFT

Kiểm tra phát hiện khuyết tật nứt cạnh – Toe Crack

Kiểm tra mối hàn vật liệu thép không gỉ – Stainless Steel

Kiểm tra phát hiện khuyết tật không ngấu vách bên – LOSWF

Kiểm tra mối hàn vật liệu nhôm với kiểu nối dạng T – T Joint

Thử nghiệm đầu dò PA sóng dọc trên khối mẫu vết cắt khía và lỗ khoan bên

Thử nghiệm đầu dò PA sóng ngang trên khối mẫu vết cắt khía và lỗ khoan bên

Phân tích dữ liệu kiểm tra mẫu CS/SS trên thiết bị và phần mềm IntroView Metal

Cách xác định nhanh khuyết tật tai hiện trường với dữ liệu kiểm tra có trên thiết bị