Kiểm tra siêu âm thanh thép không gỉ: Khi nào cần kiểm tra siêu âm?

Giới thiệu

Kiểm tra siêu âm thanh thép không gỉKiểm tra siêu âm (UT) là bắt buộc khi đơn đặt hàng, đặc điểm kỹ thuật vật liệu, bản vẽ kỹ thuật hoặc kế hoạch chất lượng của người dùng cuối yêu cầu xác minh độ bền bên trong. Siêu âm thường được chỉ định cho các thanh có đường kính lớn, thanh rèn, trục quan trọng, các bộ phận van, thiết bị áp suất, các bộ phận hàng không vũ trụ, các bộ phận tuabin, ổ trục, khuôn mẫu và các ứng dụng khác mà các vết nứt bên trong, tạp chất, lỗ rỗng, co ngót hoặc khuyết tật liên kết có thể ảnh hưởng đến hiệu suất hoạt động.

Kiểm tra siêu âm (UT) không phải là bắt buộc đối với mọi thanh thép không gỉ được cung cấp theo tiêu chuẩn ASTM A276, ASTM A479 hoặc ASTM A564. Các tiêu chuẩn sản phẩm này kiểm soát các vấn đề như mác thép, kích thước, tình trạng và tính chất cơ học, nhưng người mua thường cần phải nêu rõ phương pháp siêu âm áp dụng, phạm vi kiểm tra, độ nhạy, tiêu chuẩn tham chiếu và cấp độ chấp nhận. Do đó, người mua nên tránh chỉ đặt hàng "đã kiểm tra UT" mà không xác định cách thức kiểm tra phải được thực hiện và những dấu hiệu nào được chấp nhận.

Kiểm tra siêu âm (UT) thanh thép không gỉ có thể phát hiện được gì?

Kiểm tra siêu âm sử dụng sóng âm tần số cao để đưa vào thanh thép không gỉ. Khi chùm sóng âm chạm đến ranh giới hoặc điểm gián đoạn, một phần năng lượng sẽ phản xạ trở lại đầu dò. Thiết bị hiển thị tín hiệu phản xạ để người vận hành có chuyên môn có thể đánh giá vị trí, biên độ và kích thước biểu kiến ​​của nó.

Siêu âm (UT) đặc biệt hữu ích vì nó có thể kiểm tra thể tích bên trong của một thanh mà không cần cắt rời. Tùy thuộc vào hình dạng thanh, điều kiện bề mặt, cấu trúc hạt và quy trình, việc kiểm tra có thể cho thấy:

• Các vết nứt bên trong hoặc các vết phản xạ giống như vết nứt.

• Các lỗ rỗng do co ngót và các điểm gián đoạn ở đường tâm.

• Các tạp chất phi kim loại hoặc cụm tạp chất.

• Các lỗ rỗng, độ xốp và sự thiếu liên kết cục bộ.

• Các lớp mỏng hoặc các chỗ gián đoạn kéo dài.

• Mất tín hiệu phản xạ từ thành sau bất thường cho thấy sự suy giảm tín hiệu hoặc thay đổi cấu trúc bên trong.

Siêu âm không trực tiếp xác định thành phần hóa học, độ cứng, điều kiện xử lý nhiệt hoặc khả năng chống ăn mòn. Nó cần được kết hợp với kiểm định vật liệu EN 10204 3.1, kiểm tra kích thước, xác minh thành phần hóa học và thử nghiệm cơ học khi ứng dụng yêu cầu.

Các tiêu chuẩn áp dụng và phạm vi áp dụng

Tiêu chuẩn hoặc thông lệ	Phạm vi chung	Ghi chú của người mua
ASTM E2375	Các yêu cầu tối thiểu đối với việc kiểm tra siêu âm các sản phẩm rèn, bao gồm các sản phẩm được rèn, cán và gia công cơ khí.	Thích hợp khi người mua chỉ định cấp chất lượng siêu âm cho thanh hoặc các chi tiết rèn khác.
ASTM A388/A388M	Kiểm tra siêu âm xung dội tiếp xúc các sản phẩm rèn thép bằng kỹ thuật chùm tia thẳng và chùm tia góc.	Thường dùng cho các thanh rèn, trục và các cấu kiện rèn nặng khi được ghi trong đơn đặt hàng.
ASTM A745/A745M	Kiểm tra siêu âm các sản phẩm rèn từ thép austenit	Có thể được lựa chọn cho các thanh thép rèn austenit khi cấu trúc hạt và độ suy giảm đòi hỏi một quy trình phù hợp.
ASTM A484/A484M	Các yêu cầu chung đối với thanh, phôi, hình dạng và sản phẩm rèn bằng thép không gỉ	Hỗ trợ các yêu cầu của sản phẩm nhưng bản thân nó không định nghĩa một lớp chấp nhận UT hoàn chỉnh.
ASTM A276/A276M	Thanh và các hình dạng bằng thép không gỉ dùng trong gia đình.	Hãy nêu rõ UT khi cần kiểm tra nội bộ.
ASTM A479/A479M	Thanh và hình dạng thép không gỉ dùng cho nồi hơi áp suất và các ứng dụng liên quan đến bình chịu áp lực.	Việc áp dụng áp suất có thể biện minh cho việc kiểm tra siêu âm, nhưng phương pháp kiểm tra và các yêu cầu nghiệm thu cần được quy định rõ ràng.
Dòng EN 10228	Kiểm tra không phá hủy các sản phẩm rèn thép, với các phần khác nhau bao gồm các nhóm vật liệu và phương pháp kiểm tra.	Nêu rõ bộ phận áp dụng, cấp chất lượng, phạm vi quét và yêu cầu báo cáo.

Phiên bản hiện hành được yêu cầu trong hợp đồng cần được ghi rõ trên đơn đặt hàng. Việc chỉ sử dụng số hiệu tiêu chuẩn mà không ghi rõ phiên bản, cấp độ chấp nhận hoặc yêu cầu bổ sung có thể dẫn đến những hiểu sai khác nhau giữa người mua, nhà máy và công ty kiểm định.

Những loại thép không gỉ nào thường cần kiểm tra siêu âm?

Siêu âm (UT) có thể được áp dụng cho hầu hết các loại thép không gỉ rèn, nhưng độ khó kiểm tra và nhu cầu kinh doanh sẽ khác nhau. Các tiết diện lớn, cấu trúc hợp kim cao và hạt thô có thể làm tăng sự suy giảm âm thanh hoặc tạo ra tiếng ồn cấu trúc, vì vậy quy trình phải phù hợp với loại thép và điều kiện sản phẩm.

Nhóm lớp	Các cấp học phổ thông	Nguyên nhân điển hình của UT
Thép không gỉ Austenit	304L, 316L, 321, 347 và 310S	Các bộ phận chịu áp lực, thân van, trục, vòng rèn và các chi tiết gia công lớn.
Thép không gỉ Martensitic	410, 420, 431 và 440C	Vòng bi, khuôn mẫu, dụng cụ cắt gọt, các bộ phận van và các linh kiện chính xác có độ cứng cao.
Thép tôi cứng bằng kết tủa	17-4PH, 15-5PH, 13-8Mo và 17-7PH	Các bộ phận hàng không vũ trụ, trục, ốc vít chịu tải trọng cao và các linh kiện yêu cầu độ bền cao.
Thép không gỉ song pha	2205, 2507 và S32760	Dầu khí, ngoài khơi, trục bơm, thân van và thiết bị hóa chất áp suất cao.
Thép Austenit hợp kim cao	904L, S31254 và các loại thép chống ăn mòn đặc biệt.	Các linh kiện có giá trị lớn mà việc loại bỏ nội bộ sau khi gia công sẽ gây tốn kém.

Chỉ riêng mác thép không gỉ không quyết định việc kiểm tra siêu âm có bắt buộc hay không. Một thanh thép 304 thương mại đường kính 20 mm có thể không cần kiểm tra siêu âm, trong khi một trục rèn 304L đường kính 300 mm dùng cho thiết bị áp suất có thể yêu cầu kiểm tra toàn diện bằng phương pháp kiểm tra chùm tia thẳng và chùm tia góc.

Khi nào nên thực hiện siêu âm (UT)?

Ứng dụng hoặc Điều kiện	Khuyến nghị của UT	Lý do
Thanh rèn đường kính lớn	Rất nên dùng	Các khuyết tật bên trong quá trình rèn có thể không nhìn thấy được trên bề mặt.
Tuabin hoặc trục quay tốc độ cao	Thông thường được yêu cầu theo đặc tả dự án.	Các khuyết tật bên trong có thể phát triển dưới tác động của sự mỏi và tải trọng ly tâm.
Bộ phận van giữ áp suất	Được khuyến nghị hoặc theo yêu cầu hợp đồng	Lỗi bên trong có thể ảnh hưởng đến độ ổn định áp suất sau khi gia công.
Phôi ổ trục, khuôn hoặc dụng cụ cắt	Thích hợp cho vật liệu lớn hoặc cao cấp.	Các tạp chất hoặc lỗ rỗng bên trong có thể làm giảm độ đồng nhất về độ cứng và tuổi thọ mỏi.
Thanh tiện dụng cỡ nhỏ dùng cho gia công cơ khí thông thường	Thường là tùy chọn	Rủi ro về hậu quả dịch vụ và chất lượng nội bộ có thể tương đối thấp.
Thành phần hàng không vũ trụ hoặc y tế	Tuân thủ chính xác thông số kỹ thuật của nhà sản xuất thiết bị gốc (OEM) hoặc thông số kỹ thuật vật liệu.	Tần suất kiểm tra, độ nhạy và cấp độ chấp nhận thường được kiểm soát chặt chẽ.

Phương pháp kiểm tra UT

Kiểm tra bằng tia thẳng

Siêu âm chùm tia thẳng (Straight-beam UT) phát sóng âm chủ yếu vuông góc với bề mặt cần kiểm tra. Phương pháp này thường được sử dụng để kiểm tra thể tích bên trong của các thanh tròn, vuông và dẹt, cũng như để xác định các vật phản xạ có hướng song song với bề mặt quét. Các thanh có thể được quét từ bề mặt hình trụ, các đầu hoặc các mặt phẳng được gia công, tùy thuộc vào hình dạng và khả năng tiếp cận.

Kiểm tra chùm tia góc

Siêu âm góc (Angle-beam UT) phát ra âm thanh ở một góc nhất định và hữu ích trong việc phát hiện các khuyết tật mà hướng của chúng có thể không tạo ra phản xạ mạnh từ chùm tia thẳng. Phương pháp này có thể cần thiết đối với các trục, vòng hoặc các bộ phận được rèn, nơi mà các vết nứt ngang hoặc dọc là vấn đề cần quan tâm.

Kiểm tra tiếp xúc và ngâm

Phương pháp kiểm tra tiếp xúc đặt đầu dò lên bề mặt thanh bằng chất tiếp xúc. Phương pháp kiểm tra ngâm sử dụng nước hoặc môi trường thích hợp khác để truyền chùm tia âm thanh và có thể hỗ trợ quét tự động, tiếp xúc ổn định và độ phủ kiểm tra cao. Phương pháp được chọn phải được cho phép theo quy trình quản lý và phù hợp về mặt kỹ thuật với kích thước thanh và điều kiện bề mặt.

Tình trạng bề mặt và độ tin cậy của thử nghiệm

Bề mặt thanh phải cho phép truyền âm ổn định và chuyển động của đầu dò. Lớp gỉ dày, rãnh gia công sâu, vết rèn thô, độ cong hoặc hình dạng không đều có thể tạo ra tiếng ồn và làm giảm độ nhạy kiểm tra. Bề mặt được gọt vỏ, tiện hoặc mài thường cho khả năng tiếp xúc ổn định hơn so với bề mặt rèn thô.

Thép không gỉ austenit và thép không gỉ hợp kim cao có thể có các hạt thô hoặc định hướng theo một hướng nhất định, làm tán xạ âm thanh và tăng cường sự suy giảm tín hiệu. Người vận hành có thể cần điều chỉnh tần số đầu dò, khối tham chiếu, hướng quét và kỹ thuật đánh giá. Quy trình kiểm tra được chứng nhận cho thanh mactenit có cấu trúc hạt mịn không nên tự động áp dụng cho phôi austenit có cấu trúc hạt thô mà không cần xem xét lại.

Tiêu chí chấp nhận phải được xác định rõ ràng.

Cụm từ “UT đạt” sẽ không đầy đủ nếu không biết rõ cơ sở chấp nhận. Một đơn đặt hàng đúng quy cách cần xác định tiêu chuẩn áp dụng, cấp chất lượng siêu âm, gương phản xạ tham chiếu, phạm vi quét, mức độ chỉ thị cần báo cáo và tiêu chí từ chối.

Việc chấp nhận có thể dựa trên biên độ tín hiệu, kích thước phản xạ tương đương, mất tín hiệu dội về phía tường sau, chiều dài tín hiệu, số lượng tín hiệu hoặc sự kết hợp của các yếu tố này. Các quy tắc cụ thể phụ thuộc vào phương pháp thực hành được lựa chọn và yêu cầu kỹ thuật của khách hàng.

Yêu cầu đặt hàng	Những gì cần được định nghĩa
Tiêu chuẩn UT	ASTM E2375, ASTM A388/A388M, ASTM A745/A745M, EN 10228 hoặc quy trình của khách hàng.
Lớp Chấp nhận	Mức chất lượng yêu cầu hoặc mức độ từ chối cụ thể của dự án.
Phạm vi quét	Toàn bộ thể tích, các vùng được chọn, các đầu mút, bề mặt hình trụ hoặc nhiều hướng khác nhau.
Giai đoạn kiểm tra	Ở dạng thô, đã qua xử lý nhiệt, gia công sơ bộ, bóc vỏ, tiện hoặc gia công hoàn thiện.
Yêu cầu báo cáo	Kết quả từng thanh riêng lẻ, bản đồ chỉ dẫn, hồ sơ hiệu chuẩn và chứng nhận của người vận hành.

Danh sách kiểm tra chứng chỉ và báo cáo UT

✅ Tên khách hàng, số đơn đặt hàng và mã sản phẩm.

✅ Loại thép không gỉ và tiêu chuẩn sản phẩm áp dụng.

✅ Kích thước, số lượng và tình trạng bề mặt của thanh kim loại.

✅ Số lô, số mẻ và mã số nhận dạng từng sản phẩm (nếu cần).

✅ Tiêu chuẩn và sửa đổi quy chuẩn kiểm tra siêu âm.

✅ Phương pháp chiếu tia thẳng, chiếu tia xiên, tiếp xúc hoặc nhúng.

✅ Loại đầu dò, tần số và hướng quét.

✅ Xác định khối chuẩn hoặc khối tham chiếu.

✅ Phạm vi kiểm tra và các khu vực chưa được kiểm tra.

✅ Tiêu chí xét tuyển và từ chối.

✅ Kết quả thực tế cho mỗi lần nấu, mẻ hoặc thanh.

✅ Tên người vận hành, trình độ chuyên môn, ngày tháng và chữ ký.

✅ Mối liên hệ rõ ràng giữa báo cáo UT và tiêu chuẩn EN 10204 3.1 MTC.

Ví dụ về thông số kỹ thuật mua hàng

Tiêu chuẩn thực tế và mức độ chấp nhận cần được người dùng cuối hoặc kỹ sư thiết kế phê duyệt. Nhà cung cấp không nên lựa chọn cấp chất lượng mà không hiểu rõ ứng dụng của linh kiện và các yêu cầu của hợp đồng.

Những lỗi thường gặp khi mua hàng

Chỉ cần viết “UT required”:Điều này không xác định phương pháp thử nghiệm, độ nhạy, phạm vi hoặc tiêu chí chấp nhận và có thể dẫn đến một cuộc kiểm tra cơ bản không đáp ứng được yêu cầu của người dùng cuối.

Giả sử tiêu chuẩn ASTM A276 bao gồm kiểm tra siêu âm toàn thể tích:Tiêu chuẩn ASTM A276 chủ yếu quy định về thanh và hình dạng thép không gỉ. Kiểm tra siêu âm (UT) nên được bổ sung như một yêu cầu cụ thể khi cần thiết.

Sử dụng một tiêu chuẩn rèn cho mỗi thanh thép cán:Tiêu chuẩn ASTM A388/A388M dùng cho các sản phẩm rèn thép. Các thanh thép cán hoặc rèn có thể yêu cầu tiêu chuẩn ASTM E2375 hoặc quy trình được phê duyệt khác.

Bỏ qua bề mặt thanh:Lớp vảy dày và các vết rèn thô ráp có thể làm giảm khả năng kết nối và độ nhạy. Cần thống nhất giai đoạn kiểm tra và quy trình chuẩn bị bề mặt cần thiết.

Chấp nhận một báo cáo cho các lượt thi đấu hỗn hợp:Mỗi kết quả phải được liên kết với mẻ nấu, lô sản phẩm hoặc thanh riêng lẻ chính xác theo kế hoạch lấy mẫu đã đặt hàng.

Giả sử kiểm tra siêu âm (UT) chứng minh được loại thép không gỉ:UT đánh giá tính hợp lệ nội bộ. Việc xác minh điểm số yêu cầu xem xét của MTC, kiểm tra hóa học hoặc PMI.

Bỏ qua các khu vực chưa được kiểm tra:Hình dạng đầu dò, đầu thanh, độ cong và các vùng chết gần bề mặt có thể hạn chế phạm vi bao phủ. Những hạn chế này cần được ghi lại và đánh giá về mặt kỹ thuật.

Câu hỏi thường gặp

Kiểm tra siêu âm (UT) có bắt buộc đối với thanh thép không gỉ ASTM A276 không?

Kiểm tra siêu âm (UT) không bắt buộc đối với mọi thanh ASTM A276. Nó cần được chỉ định khi đơn đặt hàng, thông số kỹ thuật kỹ thuật hoặc rủi ro sử dụng cuối cùng yêu cầu kiểm tra bên trong. Phương pháp kiểm tra siêu âm áp dụng và cấp độ chấp nhận cũng cần được nêu rõ.

Tiêu chuẩn siêu âm nào được sử dụng cho thanh tròn thép không gỉ?

Tiêu chuẩn ASTM E2375 có thể được sử dụng cho các sản phẩm rèn như thanh cán, rèn hoặc gia công. Tiêu chuẩn ASTM A388/A388M thường được sử dụng cho các sản phẩm rèn thép, trong khi ASTM A745/A745M có thể áp dụng cho các sản phẩm rèn thép austenit. Tiêu chuẩn phù hợp phụ thuộc vào quy trình sản xuất và yêu cầu kỹ thuật của khách hàng.

Liệu phương pháp siêu âm (UT) có thể phát hiện tất cả các khuyết tật trong thanh thép không gỉ không?

Không có phương pháp kiểm tra không phá hủy nào có thể phát hiện mọi khuyết tật có thể xảy ra. Độ nhạy của siêu âm phụ thuộc vào kích thước, hướng, độ sâu của khuyết tật, tình trạng bề mặt, cấu trúc hạt, lựa chọn đầu dò và phạm vi quét. Các khuyết tật xuyên thấu bề mặt cũng có thể cần đến phương pháp kiểm tra bằng chất thẩm thấu lỏng.

Liệu chứng chỉ MTC bằng thép không gỉ có bao gồm kết quả siêu âm (UT) không?

Giấy chứng nhận kiểm định vật liệu (MTC) có thể ghi rằng đã thực hiện kiểm tra siêu âm (UT), nhưng thường cần một báo cáo UT riêng để thể hiện tiêu chuẩn, cấp độ chấp nhận, hiệu chuẩn, phạm vi kiểm tra, người vận hành và kết quả thực tế. Cả hai tài liệu đều phải có mã số lô sản xuất trùng khớp.

Liệu mọi quán bar có nên nhận được 100% UT không?

Tần suất kiểm tra cần thiết phụ thuộc vào đặc điểm kỹ thuật và mức độ rủi ro của dự án. Các trục quan trọng, các bộ phận chịu áp lực và vật liệu hàng không vũ trụ có thể yêu cầu kiểm tra từng thanh riêng lẻ, trong khi vật liệu thương mại có thể được kiểm tra theo mẻ, lô hoặc lấy mẫu thống kê khi được cho phép.

Các sản phẩm thanh thép không gỉ liên quan

Sản phẩm hoặc hướng dẫn liên quan	Mức độ liên quan đến mua sắm
Thanh tròn bằng thép không gỉ	Các thanh tròn có cấu tạo từ thép Austenit, Martensit, song pha và thép tôi cứng bằng kết tủa, với các yêu cầu kiểm tra tùy chỉnh.
Thanh thép không gỉ mài không tâm	Các thanh thép được mài chính xác với đường kính, độ thẳng, chất lượng bề mặt được kiểm soát và tùy chọn kiểm tra siêu âm (UT).
Thanh tròn thép không gỉ 316	Thanh tròn chống ăn mòn, có sẵn dịch vụ kiểm tra kích thước, cơ học, hóa học và không phá hủy.
Thanh thép không gỉ 904L	Thanh hợp kim cao cấp dùng trong xử lý hóa chất và các bộ phận chống ăn mòn, nơi có thể yêu cầu kiểm tra chất lượng bên trong.
Kiểm tra siêu âm để phát hiện khuyết tật bên trong	Hướng dẫn bổ sung về cách kiểm tra siêu âm xác định các vết nứt, lỗ rỗng, độ xốp và tạp chất trong các sản phẩm kim loại.

Phần kết luận

Kiểm tra siêu âm (UT) đối với thanh thép không gỉ là vô cùng quan trọng đối với các tiết diện lớn, sản phẩm rèn và các bộ phận chịu áp suất cao, quay, mỏi hoặc các điều kiện vận hành khắc nghiệt. Việc kiểm tra này không bắt buộc đối với mọi thanh thép không gỉ, và chỉ đơn giản ghi "đã đạt kiểm tra UT" là chưa đủ để được chấp thuận về mặt kỹ thuật. Người mua cần xác định tiêu chuẩn kiểm tra, cấp chất lượng, phạm vi quét, điều kiện bề mặt, giai đoạn thử nghiệm, định dạng báo cáo và yêu cầu truy xuất nguồn gốc trước khi đặt hàng.