Trả lời trực tiếp: Kiểm tra siêu âm (UT — Ultrasonic Testing) phát sóng âm tần số cao (thường 1–5 MHz, riêng kiểm tra mối hàn phổ biến ở dải 2,5–5 MHz) vào vật liệu qua đầu dò; sóng phản xạ lại khi gặp mặt phân giới (đáy vật liệu hoặc khuyết tật bên trong), thời gian và biên độ phản xạ cho biết vị trí và kích thước tương đối của khuyết tật. UT phát hiện được khuyết tật SÂU bên trong (rỗ khí, nứt, chưa ngấu) mà kiểm tra ngoại quan hay PT/MT không thấy được.
Nội dung thuộc cụm Kiểm tra không phá hủy của cokhi.net — xem tổng quan 4 phương pháp và cách chọn tại NDT là gì, chọn phương pháp nào →.
Sóng siêu âm phát hiện khuyết tật bằng cách nào?
Đầu dò UT phát xung sóng âm tần số cao qua couplant (chất tiếp âm — gel hoặc dầu bôi giữa đầu dò và bề mặt để loại bỏ lớp không khí cản trở truyền âm) vào vật liệu. Sóng truyền thẳng cho tới khi gặp mặt phân giới có trở kháng âm khác — đó có thể là đáy vật liệu (phản xạ đáy) hoặc một khuyết tật bên trong (phản xạ sớm hơn, tại độ sâu nhỏ hơn đáy). Thiết bị đo thời gian từ lúc phát xung tới lúc nhận phản xạ, quy đổi ra khoảng cách (biết trước vận tốc âm trong vật liệu); biên độ tín hiệu phản xạ phản ánh kích thước tương đối của mặt phân giới gây phản xạ.
Kết quả hiển thị phổ biến nhất là dạng A-scan — biểu đồ biên độ theo thời gian/khoảng cách — đòi hỏi người vận hành có kinh nghiệm để phân biệt tín hiệu khuyết tật thật với nhiễu hoặc phản xạ hình học (góc cạnh, thay đổi tiết diện).
Tần số nào phù hợp cho vật liệu/tình huống nào?
Tần số làm việc thực tế của UT trải rộng khoảng 0,1–15 MHz (một số ứng dụng đặc biệt tới 50 MHz), nhưng kiểm tra mối hàn công nghiệp thường tập trung ở 2,5–5 MHz. Nguyên tắc chọn tần số: tần số THẤP hơn (khoảng 1–2 MHz) xuyên sâu hơn nhưng độ phân giải kém — phù hợp vật liệu dày hoặc suy giảm âm mạnh; tần số CAO hơn (5–10 MHz) cho độ phân giải tốt hơn để phát hiện khuyết tật nhỏ gần bề mặt, nhưng xuyên sâu kém hơn — phù hợp vật liệu mỏng, cần độ nhạy cao.
UT phát hiện được khuyết tật gì, bỏ sót gì?
| Loại khuyết tật | UT phát hiện tốt? | Ghi chú |
|---|---|---|
| Rỗ khí (porosity) | Có | Phản xạ rõ do khác trở kháng âm với kim loại nền |
| Nứt (crack) | Có, đặc biệt nứt định hướng vuông góc chùm sóng | Nứt song song hướng chùm sóng khó phát hiện hơn — cần thay đổi góc quét |
| Chưa ngấu (lack of fusion) | Có | Là ứng dụng UT được dùng phổ biến nhất trong kiểm tra hàn kết cấu thép |
| Khuyết tật rất gần bề mặt (near-surface) | Hạn chế | Vùng "chết" gần bề mặt do thời gian trễ đầu dò — cần kỹ thuật/đầu dò chuyên biệt |
FAQ
Vì sao cần couplant khi kiểm tra UT? Vì sóng siêu âm gần như không truyền được qua lớp không khí mỏng giữa đầu dò và bề mặt vật liệu (chênh lệch trở kháng âm quá lớn) — couplant (gel/dầu) lấp đầy khoảng trống đó, đảm bảo sóng truyền vào vật liệu hiệu quả thay vì phản xạ ngược ngay tại bề mặt.
UT có phát hiện được mọi hướng nứt như nhau không? Không — UT nhạy nhất với khuyết tật có bề mặt phản xạ VUÔNG GÓC với hướng truyền sóng; nứt song song với chùm sóng phản xạ rất yếu hoặc không phản xạ về đầu dò, dễ bị bỏ sót nếu chỉ quét theo một góc duy nhất — kỹ thuật viên có kinh nghiệm sẽ quét theo nhiều góc khi nghi ngờ hướng khuyết tật.
Đọc kết quả UT có cần thiết bị đắt tiền không? Thiết bị UT xách tay dùng được ở hiện trường, không cần vùng cấm an toàn như RT — nhưng độ tin cậy kết quả phụ thuộc nhiều vào kỹ năng người vận hành diễn giải tín hiệu A-scan, khác với RT cho ảnh trực quan dễ đọc hơn.
Thuật ngữ
- Couplant (chất tiếp âm): gel hoặc dầu bôi giữa đầu dò và bề mặt kiểm để loại bỏ lớp không khí, giúp sóng âm truyền hiệu quả vào vật liệu.
- A-scan: dạng hiển thị tín hiệu UT phổ biến nhất — biểu đồ biên độ phản xạ theo thời gian/khoảng cách, cần người đọc có kinh nghiệm diễn giải.
- Trở kháng âm (acoustic impedance): đại lượng đặc trưng vật liệu quyết định mức độ phản xạ sóng âm tại mặt phân giới — chênh lệch trở kháng càng lớn (như kim loại/không khí), phản xạ càng mạnh.
- Vùng chết (dead zone): vùng gần bề mặt mà đầu dò UT khó phát hiện khuyết tật chính xác do tín hiệu phát/thu còn chồng lấn thời gian.
Nguồn tham khảo
- ASNT, Ultrasonic Testing (UT): https://www.asnt.org/what-is-nondestructive-testing/methods/ultrasonic-testing
- OnestopNDT, Ultrasonic Testing For Weld and Steel: https://www.onestopndt.com/ndt-articles/ultrasonic-testing-for-steel-and-welds
Xem thêm
NDT là gì — 4 phương pháp cơ bản → · Chụp bức xạ (RT): so sánh với UT → · Thẩm thấu chất lỏng (PT): kiểm tra bề mặt → · Chứng chỉ nhân sự NDT → · Checklist kiểm tra chất lượng mối hàn →