Phương pháp kiểm tra chất lượng liên kết hàn nhằm mục đích kiểm tra các tính chất cơ học, hoá học, kim loại học và xác định các khuyết tật.
Ngoài ra việc kiểm tra chất lượng mối hàn còn được dùng để phân loại các quy trình hàn và trình độ tay nghề thợ hàn. Các phương pháp kiểm tra chất lượng mối hàn được chia thành hai phương pháp chính đó là phương pháp phá hủy và không phá hủy.
1. Kiểm tra chất lượng mối hàn bằng phương pháp phá hủy
Phương pháp kiểm tra chất lượng mối hàn
Kiểm tra cơ tính của mối hàn
Mục đích của việc kiểm tra này là so sánh cơ tính của liên kết hàn với cơ tính của kim loại cơ bản. Qua đó để đánh giá trình độ tay nghề của người thợ hàn một cách chính xác hơn.
Căn cứ vào yêu cầu kỹ thuật, khả năng thiết bị kiểm tra, quy trình hàn được áp dụng mà dùng một hoặc nhiều các phương pháp kiểm tra sau:
- Kiểm tra thử kéo
- Kiểm tra thử uốn
- Kiểm tra độ dai va đập
Để thử kéo, thử uốn hoặc các phương pháp thử độ dai va đập… Các mẫu được cắt ra từ phần kim loại đắp của liên kết hàn. Được gia công cơ khí để đạt được hình dạng và kích thước theo các tiêu chuẩn được áp dụng…Các mẫu thử kiểm tra với tác dụng của tải trọng tĩnh hoặc tải trọng động.
Kiểm tra cấu trúc của liên kết hàn
Gồm có hai dạng là: Kiểm tra thô và kiểm tra tế vi
+ Kiểm tra thô
- Kiểm tra thô được tiến hành trực tiếp với các mẫu thử kim loại hoặc các mặt gãy của chúng. Các mẫu thử được cắt ra từ liên kết hàn, mài bóng và tẩy sạch bằng dung dịch axit nitric 25%. Dùng kính lúp hoặc mắt thường để phát hiện khuyết tật của liên kết hàn. Có thể khoan lấy mẫu ngay trên kim loại đắp để nghiên cứu. Mũi khoan lấy mẫu có đường kính rộng hơn chiều rộng của mối hàn 3mm để lấy cả phần kim loại cơ bản và kim loại mối hàn.
+ Kiểm tra câu trúc tế vi
- Kiểm tra cấu trúc tế vi được tiến hành dưới loại kính lúp có độ phóng đại lớn (100-500 lần). Nhờ vậy có thể xác định được dễ dàng và chính xác chất lượng kim loại của liên kết hàn.
2. Kiểm tra chất lượng mối hàn bằng phương pháp không phá hủy
Kiểm tra bằng mắt thường
+ Kiểm tra trước khi hàn
- Kiểm tra bản vẽ, các tiêu chuẩn đặt ra cho liên kết hàn
- Kiểm tra chứng chỉ vật liệu được sử dụng có đủ và phù hợp với yêu cầu không.
- Kiểm tra gia công gá lắp, khe hở và mép vát có đúng với thiết kế không.
- Kiểm tra độ sạch của liên kết hàn
+ Kiểm tra trong khi hàn
- Kiểm tra các thông số của quy trình hàn.
- Loại vật liệu hàn tiêu hao.
- Nhiệt độ nung nóng trước khi hàn (nếu được yêu cầu).
- Vị trí hàn và chất lượng bề mặt vật hàn.
- Trình tự hàn.
- Xử lý các mối hàn đính và vệ sinh giữa các lớp hàn.
- Kích thước liên kết hàn.
- Nhiệt độ và thời gian xử lý nhiệt sau khi hàn.
+ Kiểm tra sau khi hàn
- Làm sạch bề mặt liên kết hàn (bề mặt mối hàn và vùng kim loại cơ bản)
- Quan sát kỹ bằng mắt thường hoặc bằng kính lúp
- Kiểm tra kích thước của mối hàn so với bản vẽ thiết kế.
Kiểm tra bằng dung dịch chỉ thị màu
Đây là phương pháp sử dụng các dung dịch để thẩm thấu vào các vết nứt, rỗ khí nhỏ của liên kết hàn mà không thể quan sát được bằng mắt thường. Sau đó dùng các chất hiển thị màu phát hiện ra vị trí mà dung dịch thẩm thấu còn nằm lại ở các vết nứt cũng như rỗ khí.
Cần lưu ý là : Phương pháp này chỉ phát hiện được các khuyết tật mở ra trên bề mặt vật liệu cần kiểm tra. Thông thường sử dụng 3 loại dung dịch và được tiến hành theo các bước sau:
- Dùng dung dịch làm sạch để tẩy sạch bề mặt mối hàn.
- Phun dung dịch thẩm thấu lên bề mặt mối hàn.
- Sau khi đủ thời gian để dung dịch thẩm thấu vào các vết nứt, rỗ khí, thì lau sạch bề mặt mối hàn.
- Dùng dung dịch hiển thị màu phun lên vùng mối hàn vừa thực hiện các bước trên để phát hiện khuyết tật.
Phương pháp này có tính ưu việt là đơn giản, dễ thực hiện. Phát hiện được cả các khuyết tật nhỏ không quan sát được bằng mắt thường một cách nhanh chóng. Tuy nhiên nó không phát hiện được những khuyết tật nằm bên trong của liên kết hàn và chiều sâu của khuyết tật.
Kiểm tra bằng từ tính
Dùng bột sắt từ rắc trong trường của nam châm tự nhiên hay điện từ thì nó sẽ phân bố theo quy luật của các đường sức từ. Quy luật này trước tiên phụ thuộc vào sự đồng nhất của cấu trúc sắt từ. Nếu như trên đường đi các đường sức từ gặp phải các vết nứt, khe hở…Thì quy luật phân bố của các đường sức từ thay đổi so với những khu vực khác do có sự khác nhau về độ thẩm từ. Khi gặp các khuyết tật các đường sức từ tản ra bao xung quanh lấy các khuyết tật đó.
Dựa vào nguyên lý đó người ta tiến hành kiểm tra bằng cách rắc bột sắt lên bề mặt mối hàn. Sau đó đặt kết cấu hàn vào trong một từ trường rồi nhìn vào sự phân bố các đường sức từ để có thể phát hiện và phân biệt được khuyết tật. Phương pháp này chỉ áp dụng đối với các vật liệu từ tính. Nó cho phép phát hiện các khuyết tật nứt bề mặt có kích thước rất nhỏ, các khuyết tật ở phía dưới bề mặt liên kết hàn như:
- Nứt ở vùng ảnh hưởng nhiệt
- Hàn không ngấu
- Nứt phía dưới bề mặt
- Rỗ khí, lẫn xỉ.
Kiểm tra bằng tia phóng xạ (Rơn-ghen và gamma)
Tia X và tia Gamma là sóng điện từ có bước sóng rất ngắn. Tần số dao động và năng lượng rất cao có thể đi xuyên qua khối kim loại dày. Một phần bức xạ tia X và tia gamma bị hấp thụ. Một phần sẽ đi qua mẫu kiểm tra, lượng hấp thụ và lượng đi qua được xác định theo chiều dày của mẫu. Khi có khuyết tật bên trong, chiều dày hấp thục bức xạ sẽ giảm. Điều này tạo phần khác biệt trong phần hấp thụ, được ghi lại trên phim ở dạng hình ảnh bóng gọi là ảnh bức xạ. Giải đoán phim sẽ cho phép phát hiện các khuyết tật bên trong vật hàn một cách chính xác.
Phương pháp kiểm tra chất lượng mối hàn này cho phép phát hiện được tất cả các loại khuyết tật trừ các vết nứt vi nhỏ.
Kiểm tra bằng siêu âm
Sóng siêu âm là dạng sóng âm thanh dao động đàn hồi trong môi trường vật chất nhất định. Khi truyền qua biên giới giữa các môi trường vật chất khác nhau sóng siêu âm sẽ bị khúc xạ hay phản trở lại. Dựa vào đặc tính đó, người ta đã chế tạo được các loại máy dò siêu âm để phát hiện các khuyết tật nằm sâu trong lòng kim loại.
Phương pháp này cho phép phát hiện các vết nứt, hàn không ngấu, rỗ khí, kẹt xỉ,…Và cả những thay đổi rất nhỏ ở vùng ảnh hưởng nhiệt của liên kết hàn. Quan sát trên màn ảnh của máy bằng những xung hiển thị có thể cho phép biết được chính xác vị trí của các khuyết tật.
Phương pháp kiểm tra độ kín của liên kết hàn
+ Kiểm tra độ kín bằng áp lực khí:
- Trước lúc kiểm tra cần bịt kín, sau đó bơm khí vào (không khí hoặc khí trơ) đến một áp suất nhất định nào đó. Sau đó bôi nước xà phòng lên mặt ngoài mối hàn và quan sát (100 gam xà phòng trên một lít nước). Những chỗ bị rò rỉ sẽ được phát hiện theo các vị trí mà bong bóng xà phòng nổi lên.
+ Kiểm tra bằng áp lực nước:
- Để kiểm tra người ta bơm nước vào kết cấu cần kiểm tra, tạo một áp suất dư cao hơn áp suất làm việc 1,5 đến 2 lần và giữ áp suất đó trong vòng 5 – 6 phút. Giai đoạn tiếp theo là hạ áp xuống đến áp suất làm việc rồi dùng búa gõ nhẹ vùng xung quanh mối hàn (rộng 15 – 20mm)và quan sát xem nước có rò rỉ ra không. Đối với những kết cấu hở như bồn chứa, thùng,…Chỉ cần thử bằng cách bơm nước vào và giữ trong vòng 2 – 24 giờ và quan sát xem nước có bị rò rỉ ra không.
+ Kiểm tra bằng phương pháp tạo chân không:
Chỉ áp dụng trong điều kiện không tiến hành được bằng các phương pháp thử kín trên (ví dụ như: đáy bồn, bể…)
- Trước tiên bôi nước xà phòng lên mối hàn cần kiểm tra. Đặt buồng chân không trực tiếp lên vùng mối hàn cần kiểm tra. Tại các viền xung quanh buồng chân không có gioăng cao su để tạo độ kín cần thiết với vật liệu kiểm tra, độ chân không được tạo ra nhờ có bơm chân không đặt ở phía ngoài. Do có sự chênh lệch lớn về áp suất, không khí sẽ chui vào buồng chân không qua các khuyết tật, nắp đậy được thiết kế trong suốt. Qua đó ta có thể quan sát vị trí các khuyết tật theo các bong bóng xà phòng.