Kiểm tra không phá hủy (NDT): Tổng hợp các phương pháp ứng dụng cao

Một số phương pháp kiểm tra không phá hủy (NDT) khá đơn giản để thực hiện, trong khi những phương pháp khác yêu cầu kỹ thuật phức tạp hơn. Trong bài viết này, chúng tôi sẽ giới thiệu các kỹ thuật NDT phổ biến trong ngành. Nếu bạn đã quen thuộc với những phương pháp này, đây có thể là một tài liệu hữu ích để củng cố kiến thức. Nếu chưa, bạn sẽ có cơ hội tìm hiểu thêm về một số kỹ thuật kiểm tra quan trọng.

NDT là gì?

NDT (Non-Destructive Testing) hay kiểm tra không phá hủy là tập hợp các phương pháp kiểm tra giúp đánh giá và thu thập dữ liệu về vật liệu, hệ thống hoặc cấu kiện mà không làm thay đổi hay gây hư hại đến chúng.

Thuật ngữ NDT thường được sử dụng để chỉ toàn bộ lĩnh vực kiểm tra không phá hủy, bao gồm các phương pháp kiểm tra, thiết bị hỗ trợ và quy trình thực hiện.

Mục đích của kiểm tra không phá hủy (NDT)

Trong thực tế, kiểm tra không phá hủy được áp dụng nhằm đảm bảo an toàn và chất lượng cho các công trình, cơ sở hạ tầng và sản phẩm công nghiệp.

NDT giúp phát hiện các khuyết tật tiềm ẩn trong vật liệu như:

• Vết nứt, rỗ khí, ngậm xỉ, tách lớp trong mối hàn
• Kiểm tra ăn mòn kim loại
• Đánh giá độ cứng, độ dày vật liệu
• Kiểm tra độ ẩm bê tông, độ dày lớp sơn hoặc lớp mạ
• Định vị và đo kích thước cốt thép trong bê tông

Thông qua NDT, kỹ sư có thể đánh giá đặc tính vật liệu, cấu trúc hoặc hệ thống dựa trên các tiêu chí kỹ thuật mà không gây ảnh hưởng đến trạng thái ban đầu của chúng. Điều này có ý nghĩa quan trọng trong quá trình sản xuất cũng như đảm bảo độ bền của thiết bị trong suốt vòng đời sử dụng.

Các phương pháp kiểm tra không phá hủy (NDT) phổ biến

1. Kiểm tra trực quan (VT - Visual Testing)

Kiểm tra trực quan (VT) là phương pháp đơn giản nhất, cho phép kỹ thuật viên quan sát trực tiếp mẫu thử bằng mắt thường hoặc với sự hỗ trợ của kính lúp, kính hiển vi hoặc hệ thống đo quang học tự động.

VT giúp phát hiện các dấu hiệu hư hỏng như ăn mòn, vết nứt, sai lệch kích thước… Đây là phương pháp nền tảng, thường được thực hiện trước khi tiến hành các bước kiểm tra nâng cao khác.

2. Kiểm tra huỳnh quang tia X (XRF - X-Ray Fluorescence)

XRF là kỹ thuật phổ biến trong việc phân tích thành phần nguyên tố trong vật liệu. Phương pháp này sử dụng tia X để kích thích mẫu thử, từ đó đo lường tín hiệu huỳnh quang phát ra nhằm xác định thành phần hóa học của mẫu.

XRF đặc biệt nhạy với các kim loại, từ nhôm (Al) đến uranium (U), và thường được ứng dụng trong việc kiểm tra độ dày lớp mạ kim loại, đặc biệt là kim loại quý hiếm.

3. Kiểm tra siêu âm (UT - Ultrasonic Testing)

Kiểm tra siêu âm (UT) sử dụng sóng siêu âm tần số cao để phát hiện lỗ hổng hoặc khuyết tật bên trong vật liệu. Sóng siêu âm được truyền qua mẫu thử, và sự thay đổi trong phản hồi sóng giúp xác định các khuyết tật bên trong.

Một số kỹ thuật siêu âm tiên tiến bao gồm:

• Siêu âm mảng điều pha (PAUT - Phased Array Ultrasonic Testing): Sử dụng nhiều đầu dò nhỏ có thể phát xung độc lập, cho phép kiểm tra ở nhiều góc độ khác nhau.
• Siêu âm dải rộng (LRUT - Long Range Ultrasonic Testing): Phát hiện khuyết tật trên diện tích lớn từ một vị trí duy nhất, phù hợp để kiểm tra đường ống.

4. Kiểm tra dòng điện xoáy (ET - Eddy Current Testing)

Kiểm tra dòng điện xoáy (ET) được sử dụng để phát hiện vết nứt, ăn mòn và đo độ dày vật liệu. Phương pháp này hoạt động bằng cách tạo ra một dòng điện xoay chiều trong cuộn dây, sau đó quan sát sự thay đổi từ trường do vật liệu tác động lên dòng điện xoáy.

ET phù hợp để kiểm tra các vật liệu dẫn điện, bao gồm cả các vật liệu cách nhiệt.

5. Kiểm tra thẩm thấu chất lỏng (PT - Liquid Penetrant Testing)

PT sử dụng thuốc nhuộm huỳnh quang để phát hiện các vết nứt hoặc lỗi bề mặt trên vật liệu. Chất lỏng thẩm thấu vào các lỗ hổng siêu nhỏ nhờ hiện tượng mao dẫn, sau đó được loại bỏ và phát hiện nhờ ánh sáng UV.

Phương pháp này đơn giản, chi phí thấp nhưng chỉ áp dụng cho các khuyết tật trên bề mặt.

6. Kiểm tra hạt từ tính (MT - Magnetic Particle Testing)

MT được sử dụng để phát hiện khuyết tật trên và gần bề mặt của vật liệu sắt từ như sắt, niken và coban. Phương pháp này sử dụng từ trường để làm lộ ra các khuyết tật bằng cách quan sát sự tập trung của hạt từ tính.

MT có ưu điểm là nhanh chóng, không yêu cầu chuẩn bị bề mặt quá kỹ lưỡng.

7. Kiểm tra nội soi - Quan sát từ xa (RVI - Remote Visual Inspection)

RVI sử dụng camera nội soi, video scope hoặc thiết bị quan sát điều khiển từ xa để kiểm tra các khu vực khó tiếp cận như đường ống nhỏ, tuabin phản lực hoặc không gian nguy hiểm.

Kỹ thuật này giúp giảm thiểu rủi ro cho người kiểm tra trong các môi trường khắc nghiệt.

8. Kiểm tra chụp ảnh phóng xạ (RT - Radiographic Testing)

RT chính là sử dụng tia X hoặc tia gamma mục đích giúp kiểm tra cấu trúc bên trong của vật liệu. Mẫu thử được đặt giữa nguồn bức xạ và phim/quét kỹ thuật số, từ đó tạo ra hình ảnh thể hiện các khuyết tật bên trong.

Các phương pháp hình ảnh RT phổ biến gồm:

• Chụp X-quang phim (2D)
• Chụp X-quang thời gian thực (RTR)
• Chụp X-quang kỹ thuật số (DR)
• Chụp X-quang điện toán (CR)

9. Kiểm tra rò rỉ từ thông (MFL - Magnetic Flux Leakage)

MFL sử dụng nam châm cực mạnh để tạo ra từ trường trong cấu trúc thép như đường ống, bể chứa, cáp thép. Khi có khuyết tật (ăn mòn, rỗ, xói mòn), từ trường bị biến đổi, giúp cảm biến phát hiện sự suy giảm vật liệu.

Phương pháp này nhanh, nhạy và có thể thực hiện ngay cả khi thiết bị đang hoạt động.

10. Phát xạ âm (AE)

Phát xạ âm (Acoustic Emission Testing - AE) là phương pháp sử dụng sóng đàn hồi sinh ra từ sự thay đổi ứng suất đột ngột trong vật liệu. Khi một cấu trúc chịu tác động từ bên ngoài (thay đổi áp suất, tải trọng hoặc nhiệt độ), các nguồn cục bộ sẽ giải phóng năng lượng dưới dạng sóng ứng suất. Những sóng này lan truyền đến bề mặt vật liệu và được các cảm biến ghi lại.

Với thiết bị và thiết lập phù hợp, phương pháp này có thể phát hiện chuyển động ở mức picometers (10⁻¹² m).

Phân tích tín hiệu AE giúp xác định nguồn gốc và mức độ nghiêm trọng của các bất liên tục trong vật liệu. Nhờ tính linh hoạt, Thử nghiệm phát xạ âm (AET) được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp, bao gồm:

• Đánh giá tính toàn vẹn của cấu trúc
• Phát hiện khuyết tật
• Kiểm tra rò rỉ
• Giám sát chất lượng mối hàn

Ngoài ra, phương pháp này còn là một công cụ quan trọng trong nghiên cứu khoa học.

11. Radar xuyên đất (GPR)

Radar xuyên đất (Ground-penetrating radar - GPR) là một phương pháp địa vật lý thăm dò sử dụng sóng điện từ. Khi sóng được phát xuống môi trường đất đá, nếu gặp ranh giới của các lớp có hằng số điện môi khác nhau, một phần sóng sẽ bị phản xạ trở lại.

Dữ liệu thu nhận được từ các điểm quan sát sẽ được phân tích để xác định đặc điểm địa chất bên dưới.

Phương pháp GPR có hai chế độ:

• Radar quét – Thu sóng phản xạ
• Radar chiếu – Thu sóng truyền qua

Ứng dụng phổ biến của GPR:

• Tìm kiếm khoáng sản, nước ngầm
• Điều tra địa chất môi trường và tai biến tự nhiên (hố sụt, lở đất, đứt gãy địa chất)
• Tìm kiếm vật chưa nổ (UXO), khảo cổ học
• Kiểm tra công trình không phá hủy (tìm tổ mối, lỗ hổng trong nền đường, kết cấu công trình, v.v.)
• Tại Việt Nam, phương pháp này được quy chuẩn trong TCVN 9426:2012. 

So sánh các phương pháp kiểm tra không phá hủy (NDT)

Câu hỏi thường gặp: NDT - Kiểm tra không phá hủy là gì?

NDT (Non-Destructive Testing) là tập hợp các phương pháp kiểm tra nhằm đánh giá tình trạng vật liệu, hệ thống hoặc linh kiện mà không làm thay đổi hay gây hư hại đối tượng cần kiểm tra.

Các phương pháp NDT giúp kiểm tra chất lượng và đảm bảo độ an toàn của vật liệu, đặc biệt trong các ngành công nghiệp như hàng không, dầu khí, xây dựng và sản xuất.

Các phương pháp NDT đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo an toàn và chất lượng trong sản xuất và vận hành công nghiệp. Tùy vào yêu cầu kiểm tra và loại vật liệu, kỹ sư có thể lựa chọn phương pháp phù hợp nhất để phát hiện mà không gây hư hỏng sản phẩm.