Tiêu chuẩn Quốc gia TCVN 5875:1995 ISO 3777:1976 Kiểm tra bằng cách chụp bằng tia bức xạ các mối hàn điểm bằng điện cho nhôm và các hợp kim nhôm-Kiến nghị kỹ thuật thực hành

TCVN 5875:1995

ISO 3777:1976

KIỂM TRA BẰNG CÁCH CHỤP BẰNG TIA BỨC XẠ CÁC MỐI HÀN ĐIỂM BẰNG ĐIỆN CHO NHÔM VÀ CÁC HỢP KIM NHÔM - KIẾN NGHỊ KỸ THUẬT THỰC HÀNH

Radiographic inspection of resistance spot welds for alumium and its alloys - Recommended practice

Lời nói đầu

TCVN 5875:1995 hoàn toàn tương đương với ISO 3777:1976.

TCVN 5875:1995 do Ban kỹ thuật tiêu chuẩn TCVN/TC 135 Thử không phá hủy biên soạn, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng đề nghị, Bộ Khoa học, Công nghệ và Môi trường (nay là Bộ Khoa học và Công nghệ) ban hành.

Tiêu chuẩn này được chuyển đổi năm 2008 từ Tiêu chuẩn Việt Nam cùng số hiệu thành Tiêu chuẩn Quốc gia theo quy định tại khoản 1 Điều 69 của Luật Tiêu chuẩn và Quy chuẩn kỹ thuật và điểm a khoản 1 Điều 6 Nghị định số 127/2007/NĐ-CP ngày 1/8/2007 của Chính phủ quy định chi tiết thi hành một số điều của Luật Tiêu chuẩn và Quy chuẩn kỹ thuật.

Lời giới thiệu

Vì đã có các tiêu chuẩn cho việc khảo sát bằng cách chụp bằng tia bức xạ các chỗ nối bằng hàn nóng chảy trên thép và nhôm (ISO/R 947, ISO/R 1106 và ISO 2437), nên có thể cũng nghĩ rằng sẽ không cần chuẩn bị các tài liệu tương tự cho việc khảo sát các mối hàn bằng điện trên nhôm và hợp kim nhôm.

Trong thực tế khi so sánh các chỗ nối đó với các chỗ nối hàn nóng chảy có thể có các sự khác nhau sau đây:

- không có sự tăng cường;

- mặt của chỗ nối chạy song song với các mặt của các thành phần được hàn;

- dạng đặc biệt của miền kim loại được hàn;

- những sai hỏng có thể khác với các sai hỏng thấy trong hàn nóng chảy;

- độ dày tổng cộng nhỏ (nói chung dưới 6 mm).

Ngoài ra, người ta thấy rằng sự hàn điểm bằng điện, trong những điều kiện rất tốt, áp dụng được cho các hợp kim được xử lý nhiệt, đặc biệt là các hợp kim đồng. Với chúng, nối bằng hàn nóng chảy không thích hợp.

Những kiến nghị được đề cập đến không nên được xem xét như là các tiêu chuẩn được thừa nhận cho hàn, chúng chỉ liên quan đến kỹ thuật chụp bằng tia được dùng đến.

KIỂM TRA BẰNG CÁCH CHỤP BẰNG TIA BỨC XẠ CÁC MỐI HÀN ĐIỂM BẰNG ĐIỆN CHO NHÔM VÀ CÁC HỢP KIM NHÔM - KIẾN NGHỊ KỸ THUẬT THỰC HÀNH

Radiographic inspection of resistance spot welds for alumium and its alloys - Recommended practice

1. Phạm vi áp dụng

Tiêu chuẩn này quy định những nguyên tắc chung cho kỹ thuật chụp ảnh bằng tia với vật cho phép thu những kết quả tốt đồng thời đề ra một số quy tắc dựa trên thực hành nói chung được chấp nhận và lý thuyết cơ bản của vấn đề.

2. Lĩnh vực áp dụng

Tiêu chuẩn này áp dụng cho những mối nối phủ được thực hiện trên nhôm và hợp kim nhôm. Nó được dựa trên các kỹ thuật chụp ảnh bằng tia bức xạ đã và đang được dùng thành công trong công nghiệp để kiểm tra các mối hàn điểm bằng điện trên các hợp kim nhẹ có độ dày tổng cộng nhỏ.

3. Tiêu chuẩn trích dẫn

ISO/1027, Bộ chỉ thị chất lượng ảnh của ảnh chụp bằng tia bức xạ. Những nguyên tắc và chỉ định.

ISO 2504, Chụp ảnh bằng tia và các mối hàn và các điều kiện quan sát cho phim. Sử dụng các mẫu được giới thiệu của bộ chỉ thị chất lượng hình ảnh (I.Q.I).

4. Tổng quát

4.1. Bảo vệ

Bất kỳ bộ phận nào của cơ thể con người bị chiếu xạ đều có thể bị tổn thương nặng. Do đó điều chủ yếu là, ở đâu dùng đến thiết bị tia X, cần phòng ngừa đầy đủ để bảo vệ người chụp tia X và những người khác ở xung quanh.

Những phòng ngừa về an toàn đối với tia X và bức xạ gamma được chỉ rõ trong các hướng dẫn của Ủy ban Quốc tế về An toàn phóng xạ.

4.2. Chuẩn bị bề mặt

Nói chung, sự chuẩn bị bề mặt là không cần thiết khi chụp các mối hàn điểm bằng tia X.

4.3. Định vị mối hàn trên ảnh tia X

Các vật đánh dấu, thường dưới dạng các mũi tên chì hoặc các ký hiệu khác, cần được đặt dọc theo cả hai phía của chỗ hàn sao cho vị trí của nó có thể nhận ra ở trên ảnh.

4.4. Chỉ định các ảnh chụp bằng tia X

Các chữ bằng chì cần được gắn vào mỗi phần của chỗ hàn cần chụp, ảnh của các chữ đó cần xuất hiện trên ảnh tia X để đảm bảo cho sự nhận biết chính xác phần cần chụp.

4.5. Đánh dấu các phần cần chụp

Vì bản chất của vật liệu và các điều kiện làm việc của nó thường không cho phép đóng dấu các phần cần hàn, các cách định vị khác,…như các dấu sơn và các phác họa cẩn thận cần được dùng đến.

4.6. Sự chồng mép của các phim

Khi chụp bằng tia X một đoạn dài liên tục của các mối hàn điểm các bức ảnh riêng lẻ cần được chồng mép lên nhau đủ để đảm bảo không có các phần nào của độ dài đó không được khảo sát1)

4.7. Bộ chỉ thị chất lượng ảnh (I.Q.I)2)

Một bộ chỉ thị chất lượng ảnh thuộc một loại được sự đồng ý giữa các bên ký hợp đồng cần được đặt ở một hoặc cả hai đầu của mỗi phần cần chụp. Nên đặt ở trên mặt đối diện với nguồn bức xạ. Chỉ ở đâu mà mặt đó không tiếp cận được thì chỉ thị chất lượng ảnh cần được đặt về phía của phim; trong trường hợp đó, vị trí của nó cần được nói trong bản báo cáo vì khi đó sự biểu thị của I.Q.I không có cùng ý nghĩa (về những chi tiết liên quan đến I.Q.I, hãy xem khoản 6).

Độ nhạy tối thiểu đòi hỏi ở I.Q.I cần được sự đồng ý giữa các bên ký hợp đồng. Các giá trị đó chỉ cho một chỉ dẫn về phẩm chất của kỹ thuật đã được dùng.

5. Hướng dẫn kỹ thuật chụp ảnh bằng tia X

5.1. Vị trí tương đối của phim và nguồn bức xạ

Tùy điều kiện và khả năng tiếp cận được với các chi tiết, có thể dùng các phương pháp sau:

5.1.1. Các chi tiết dạng phẳng

Trong trường hợp này không có gì khó khăn, cả hai phía của chi tiết bao giờ cũng có thể tiếp cận được phương pháp minh họa ở Hình 1 có thể dùng được.

5.1.2. Các chi tiết có dạng trụ: a) mối hàn dọc và b) mối hàn ngang (Hình 2).

5.1.2.1. Phim ở trong, nguồn ở ngoài (Hình 3)

Nguồn tia X được đặt ở bên ngoài, trục của chùm tia vuông góc với mặt phẳng tiếp tuyến với chu vi ở điểm mà trục đi qua chi tiết.

Phim được đặt ở phía trong sát với thành, tâm của nó nằm trên trục của chùm tia bức xạ.

Khi khảo sát các mối hàn với độ dài liên tục, kỹ thuật này chỉ có thể ứng dụng được cho các vật rỗng đủ rộng để có thể đặt phim đúng vị trí và chỉ ở đâu mà các điều kiện được đưa ra trong 5.7 có thể quan sát được.

5.1.2.2. Phim ở ngoài, nguồn ở trong (Hình 4)

Nguồn tia X được đặt ở bên trong và trong trường hợp với độ dài liên tục của các mối hàn ngang (b) được đặt ưu tiên với tiêu điểm nằm ở tâm của vật rỗng. Phim nằm ngoài, tâm của nó nằm trên trục của chùm tia.

Khi ứng dụng kỹ thuật đã có kết quả tốt nhất với các mối hàn tròn trên các vật trụ rỗng, vì các phần khác nhau của phim đều ở cùng một khoảng cách đến nguồn, nhờ đó cho phép thu được mật độ đồng đều. Tuy nhiên, với kỹ thuật này, cần dùng một thiết bị đặc biệt (một ống với một anôt dạng thanh) hoặc sản phẩm hàn phải có đường kính đủ lớn để có thể đặt nguồn vào trong đó.

5.1.2.3. Phim và nguồn ở ngoài (Hình 5)

Nguồn được đặt ở ngoài và với các mối hàn ngang, trục của chùm tia nghiêng đối với mặt chứa mối hàn. Tùy thuộc vào khoảng cách nguồn - phim đã chọn và các kích thước của vật rỗng, với kỹ thuật này được dùng cho các mối hàn tròn có thể thu được hoặc là hai ảnh (nguồn S) hoặc một ảnh duy nhất (nguồn S’ hoặc S”).

Phim bao giờ cũng cần đặt ở trên mặt đối diện với mặt có nguồn bức xạ chiếu vào.

Phương pháp này chỉ nên dùng cho các vật rỗng có phần bên trong không tiếp cận được. Nói chung các vị trí S’ và S” đều được dùng, vị trí S (thành kép, ảnh kép) ít được dùng và chỉ với các mặt đủ gần nhau để tránh sự cần thiết phải có một khoảng cách từ nguồn đến phim quá lớn để thu được độ không sắc nét hình học yêu cầu (xem 5.4).

CHÚ Ý: Khó khăn có thể xuất hiện do bức xạ có thể xuyên qua ba hoặc bốn lần chiều dày danh định của kim loại làm sản phẩm.

5.2. Phim và màn3)

Không được phép sử dụng màn muối và các phim cần thuộc dạng trực tiếp có hạt mịn hoặc siêu mịn.

Khi thế của máy phát tia X nói chung thấp hơn 100 kV, có thể không cần màn chì và màn chắn trước vì nếu bề dày của nó lớn hơn 0,02 mm, chắn phần lớn bức xạ truyền qua chi tiết, nhưng có tác dụng lọc bức xạ tán xạ không kết hợp.

Dưới các điều kiện đó, các người vận hành máy nên dùng một màn chắn chì ở sau (có độ dày lớn hơn hoặc bằng 0,2 mm) để giảm các hiệu ứng của bức xạ tán xạ bởi các vật nằm ở sau hộp đựng phim.

CHÚ Ý: Trong một số trường hợp một màn chì ở mặt trước dày 0,02 đến 0,05 mm cho các phim được chụp với thế giữa 50 và 100 kV có thể làm tăng chất lượng của ảnh nhờ lọc bức xạ tán xạ không kết hợp. Với các thế thấp hơn 50 kV, màn ở trước không có tầm quan trọng trong thực tế lắm, một mặt do vai trò lọc của nó trở nên không đáng kể vì bức xạ tán xạ là đặc biệt kết hợp và mặt khác vì cần có thời gian chiếu xạ rất dài.

Khi chưa có các tiêu chuẩn quốc gia, “phim có hạt mịn” có nghĩa là phim có độ rõ nét đủ để phát hiện các khuyết tật rất nhỏ.

5.3. Các hộp đựng phim

Vì việc hàn điểm bằng điện trở trên các hợp kim nhẹ chỉ dùng được cho các độ dày tương đối nhỏ và các thành của hộp đựng phim bằng kim loại hấp thụ khá mạnh, nói chung phim nên được dùng trong giấy bọc của nó hoặc được chuộng hơn là trong một vỏ bọc không cho ảnh ký sinh.

Tuy nhiên, khi các màn chắn chì được dùng (các sản phẩm gia công tương đối dày và có thể cao trong miền 100 kV hoặc cao hơn) các hộp đựng phim cứng có thể được dùng để đảm bảo cho sự tiếp xúc tốt giữa các phim và màn chắn.

Với các mặt cong, do có khó khăn để đạt được các hộp đựng phim có độ cong mong muốn, được chuộng hơn là dùng các hộp đựng dẻo, dễ uốn.

Trong điều kiện thích hợp và được sự đồng ý giữa các bên ký hợp đồng, có thể dùng các phim có độ dài lớn trong các bao gói thương mại với các màn chắn kim loại có tăng quang.

5.4. Khoảng cách tiêu điểm-phim

Khoảng cách giữa tiêu điểm và phim (f) phụ thuộc vào kích thước (d) của vết tiêu, khoảng cách từ phim đến sản phẩm hàn (b)4) và độ không sắc nét hình học chấp nhận được (u).

Ba thừa số đó liên hệ với nhau bởi biểu thức: 5)

Khoảng cách từ phim đến phần được hàn (b) càng nhỏ càng tốt, phim được giữ tiếp xúc sát với thành. Trong các điều kiện đó, khoảng cách (b) thực tế bằng chiều dày của chỗ hàn cần kiểm tra.

Tuy nhiên, trong trường hợp khi vị trí của nguồn và phần được hàn được chỉ ở Hình 5 và được mô tả ở 5.1.2.3, vị trí dẫn đến sự tạo thành hai ảnh, khoảng cách (b) trong công thức phải là đường kính ngoài của ống chứ không phải là chiều dày của thành, nếu có ý định dùng hai ảnh.

Khoảng cách ngắn nhất từ tiêu điểm đến phim (fmin) cần được xác định trên cơ sở của giá trị 0,25 mm cho độ không sắc nét hình học (U).

Dưới các điều kiện đó, một tiêu điểm 2 mm² ´ 2 mm² thông thường được xem là đủ.

5.5. Sự định hướng của chùm tia

Thông thường, trục của chùm tia bức xạ được chiếu trực tiếp vào phần giữa chi tiết và vuông góc với mặt ở điểm đó.

Khi dùng kỹ thuật thành kép và ảnh kép, độ nghiêng cua chùm (hình ) nên vừa đủ để tránh sự chồng chất của hai ảnh.

Độ nghiêng của trục chùm tia phụ thuộc vào đường kính và độ dày của vật hình trụ và vào đường kính của các mối hàn điểm.

5.6. Che chắn bức xạ tán xạ

Phim cần được chắn khỏi bức xạ tán xạ bởi một lớp chì đủ dày, ít nhất là 1,5 mm đặt ở sau tổ hợp phim - màn chắn.

Ngoài ra, để giảm ảnh hưởng của bức xạ tán xạ bởi phần được hàn cần thực hiện việc che đậy để giới hạn miền được chiếu xạ vào phần cần khảo sát.

5.7. Kích thước của vùng kiểm tra

Vùng kiểm tra lớn nhất cho mỗi lần chụp cần chọn sao cho chiều dày của vật liệu ở các ranh giới của miền chụp, đo theo chiều của chùm tia, không đưa đến các giá trị của mật độ trên phim, ngoài các giới hạn có thể chấp nhận được nói trong 5.8.

5.8. Mật độ của ảnh chụp bằng tia X

Các điều kiện chiếu xạ phải như thế nào để cho mật độ ảnh hưởng trong miền khảo sát, có tính đến mật độ của phim, vượt quá 2. Một giá trị cực đại không được cố định vì nó phụ thuộc vào năng lực của người xem ảnh.

Để tránh mật độ của phim quá cao xuất hiện trong quá trình giá hóa của phim, do thời gian hiện hình hoặc nhiệt độ, mật độ vết mờ cần được thỉnh thoảng kiểm tra trên một mẫu chiếu xạ được lấy từ các phim được dùng và được xử lý với các điều kiện như các ảnh chụp. Mật độ của phim cực đại không nên quá 0,2.

5.9. Điện thế nuôi ống tia X

Để tăng cường độ tương phản, thế của ống cần thấp, nếu có thể như một căn cứ, thế cần được chọn sao cho để cho mật độ thích hợp với sự chiếu xạ không ít hơn 15 phút với khoảng cách từ catốt đến phim vào khoảng 760 mm.

Vì việc chọn thế của ống là một thừa số cần xác định, được chuộng hơn là các máy phát có thể thay đổi được một cách liên tục. Tuy nhiên, các máy phát với thế thay đổi được theo từng bậc cũng được chấp nhận, miễn là các sự thay đổi của thế giữa hai bậc liên tiếp thấp hơn 10 % so với thế mong muốn.

Muốn có thời gian chiếu xạ ngắn nhất có thể được mặc dù dùng thế thấp, cần có dòng tương đối cao (10 đến 20 mA). Ngoài ra, vì cùng lý do để tránh mất mát độ tương phản do lọc quá nhiều chùm tia X, chiều của lớp cho giá trị hấp thụ một nửa được dùng đến không nên vượt quá 0,2 lần chiều dày được khảo sát. Điều đó có nghĩa là, nói chung, với các độ dày nhỏ hơn 5 mm, nên dùng các ống tia X có các cửa sổ làm bằng beryllium.

5.10. Quá trình xử lý

Các phim nên được xử lý theo các đề nghị của các nhà sản xuất phim. Cần chú ý đặc biệt đến nhiệt độ và thời gian hiện hình. Các ảnh tia cần không có các sai hỏng do quá trình xử lý hoặc do các nguyên nhân khác, có thể cản trở việc đoán nhận ảnh.

5.11. Quan sát6)

Các ảnh được xem xét trong một phòng tối trên một màn tán xạ ánh sáng, phần được chiếu sáng của màn cần được che đến mức tối thiểu cần cho việc quan sát từng mối hàn điểm một trên ảnh tia. Độ sáng của màn cần điều chỉnh được sao cho có thể đọc tốt các ảnh.

Có thể dùng kính lúp (hoặc phóng to ảnh 10 max) khi xem một số ảnh có nghi ngờ.

5.12. Tính sử dụng được của các dữ liệu kỹ thuật

Với mỗi ảnh tia, hoặc một tập các ảnh, cần có thông tin liên quan đến kỹ thuật chụp đã được sử dụng (loại của thiết bị tia, loại phim và màn chắn, khoảng cách từ nguồn đến phim, thế, dòng của ống, thời gian chụp, hệ thống đánh dấu) và về mọi tình huống đặc biệt khác cho phép hiểu được tốt hơn các kết quả.

6. Bộ chỉ thị chất lượng ảnh tia X (I.Q.I)

6.1. Các trường hợp thông thường: nhôm và các hợp kim nhôm

Để có một kiểm tra khách quan về tính đúng đắn của kỹ thuật chụp ảnh bằng tia X được dùng (có thể ảnh hưởng đến độ nhạy của phép thử) trên mỗi ảnh tia X nên ghi lại ảnh của một chỉ thị chất lượng ảnh dụng cụ đó, được làm bằng một vật liệu như vật liệu cần khảo sát hoặc bằng vật liệu với hệ số hấp thụ tương tự 7), được đặt ở phía của mẫu hướng đến nguồn bức xạ. Các giá trị tính được từ ảnh của I.Q.I cần được xem xét chỉ như một biểu thị cho độ nhạy thu được, chúng không cho liên hệ trực tiếp với kích thước của sai hỏng nhỏ nhất của mối hàn như có thể thu được từ ảnh tia X. Mặc dù hiện nay người ta dùng nhiều loại I.Q.I khác nhau, trong tương lai các loại đó nên rút về hai loại:

a) loại dây, với đường kính theo cấp số nhân;

b) loại mềm bậc thang, mỗi bậc có một lỗ với đường kính bằng chiều dày của bậc tương ứng, các kích thước theo cấp số nhân.

Các loại đó, được dùng tốt cho việc kiểm tra các mối hàn trên mép, cũng có thể dùng cho các mối hàn trên các hợp kim nhẹ.

Tuy nhiên, vì các I.Q.I thông thường có đường kính nhỏ nhất bằng 0,10 mm trong trường hợp dây và bằng 0,125 mm trong trường hợp lỗ, chúng có thể không bao gồm tất cả độ nhạy mong muốn trong lĩnh vực vật liệu mỏng. Tuy vậy, việc dùng chúng vẫn được giới thiệu mạnh mẽ.

6.2. Các trường hợp đặc biệt: Các hợp kim chứa các yếu tố hấp thụ khác nhau

Khi chụp các mối hàn điểm trên các hợp kim nhôm chứa các yếu tố nặng (đồng, kẽm), các hợp kim này rất phổ biến, ảnh chụp bằng tia X cho thêm các vòng tròn đậm và nhạt, gây nên bởi hiện tượng phân chia.

Các vòng đó, đôi khi được gọi sai là vân giao thoa, có thể cho biết giới hạn miền kim loại được hàn và cho một ý niệm về chất lượng của ảnh chụp bằng tia X và đồng thời chất lượng của mối hàn.

CHÚ Ý: Hai hiện tượng có thể xuất hiện:

a) Sự có mặt của các vòng tròn liên tục với đường kính bình thường. Các vòng như vậy xuất hiện trên một ảnh chụp trong những điều kiện tốt và với mối hàn là có thể chấp nhận được nếu không phát hiện khuyết tật. Tuy nhiên, cần nhấn mạnh rằng sự có mặt của các vòng chứng tỏ cho sự tồn tại của một vật chắn chỉ là một sự đảm bảo cho sự nóng chảy trong trường hợp ghép hai độ dày. ở đâu có ba chiều dày được xét đến, các vòng xác định dạng của vùng kim loại được hàn mà không chỉ ra trực tiếp ba chiều dày đó đ-a cả vào trong miền đó hay không.

b) Sự không có các vòng tròn liên tục với đường kính bình thường. Các vòng như vậy không có khi một ảnh chụp bằng tia X hoặc mối hàn có chất lượng kém. Một quyết định cần được dựa trên một ảnh khác chụp cùng một miền dưới các điều kiện có thể cho độ nhạy tốt hơn.

Hình 5