Purpose: Nondestructive Testing – Kiểm tra không phá hủy

The purposes of Nondestructive Testing / Mục đích của việc kiểm tra không phá hủy. Source (ASNT)

Original: English

Since the 1920s, the art of testing without destroying the test object has developed from a laboratory curiosity to an indispensable tool of production. No longer is visual testing of materials, parts and complete products the principal means of determining adequate quality.

Nondestructive tests in great variety are in worldwide use to detect variations in structure, minute changes in surface finish, the presence of cracks or other physical discontinuities, to measure the thickness of materials and coatings and to determine other characteristics of industrial products. Scientists and
engineers of many countries have contributed greatly to nondestructive test development and applications.

The various nondestructive testing methods are covered in detail in the literature, but it is always wise to consider objectives before details. How is nondestructive testing useful? Why do thousands of industrial concerns buy the testing equipment, pay the subsequent operating costs of the testing and even reshape manufacturing processes to fit the needs and findings of nondestructive testing?

Modern nondestructive tests are used by manufacturers (1) to ensure product integrity and, in turn, reliability; (2) to avoid failures, prevent accidents and save human life; (3) to make a profit for the user; (4) to ensure customer satisfaction and maintain the manufacturer’s reputation; (5) to aid in better product design; (6) to control manufacturing processes; (7) to lower manufacturing costs; (8) to maintain uniform quality level; and (9) to ensure operational readiness. These reasons for widespread profitable use of nondestructive testing are sufficient in themselves, but parallel developments have contributed to its growth and acceptance.

Translated to Vietnamese

Từ những năm 1920, việc thử nghiệm mà không phá hủy mẫu vật được phát triển từ một sự tò mò phòng thí nghiệm sau đó trở thành một công cụ không thể thiếu trong sản xuất. Việc kiểm tra trực quan một vật liệu, bộ phận hay toàn bộ sản phẩm không còn là phương tiện chính để xác định chất lượng phù hợp của sản phẩm.

Các thử nghiệm không phá hủy rất đa dạng, được sử dụng trên toàn thế giới để phát hiện đa dạng về những sự thay đổi trong cấu trúc, thay đổi nhỏ trong hoàn thiện bề mặt, sự xuất hiện của các vết nứt và các bất liên tục vật lý khác, để đo đạc chiều dày của vật liệu và các lớp phủ và xác định các đặc trưng khác của các sản phẩm công nghiệp. Các nhà khoa học và các kỹ sư đến từ nhiều quốc gia đã đóng góp rất lớn cho sự phát triển và ứng dụng của thử nghiệm không phá hủy.

Các phương pháp kiểm tra không phá hủy khác nhau được đề cập chi tiết trong các tài liệu, nhưng chúng ta nên xem xét mục tiêu trước khi đi vào chi tiết. Tại sao thử nghiệm không phá hủy lại hữu ích? Tại sao hàng ngàn tổ chức công nghiệp mua thiết bị kiểm tra, trả chi phí vận hành tiếp theo cho việc thử nghiệm và thậm chí định hình lại quy trình sản xuất để phù hợp với nhu cầu và khả năng phát hiện của phương pháp thử nghiệm không phá hủy.

Các thử nghiệm không phá hủy hiện đại được sử dụng với các nhà sản xuất (1) để đảm bảo tính toàn vẹn cũng như sự đáng tin cậy; (2) để tránh sự hư hỏng, tránh các tai nạn và bảo vệ tính mạng con người; (3) để tạo ra lợi ích cho người sử dụng; (4) để đảm bảo sự hài lòng của khách hàng và duy trì danh tiếng của nhà sản xuất; (5) để hỗ trợ thiết kế sản phẩm tốt hơn; (6) để kiểm soát các quá trình sản xuất; (7) giảm chi phí sản xuất; (8) để duy trì mức chất lượng đồng nhất; và (9) để đảm bảo sự sẵn sàng cho vận hành. Những lý do này cho thấy sự sử dụng rộng rãi một cách có ích của kiểm tra không phá hủy là phù hợp; đồng thời, sự phát triển song song với lợi ích này đã góp phần vào sự phát triển và sự chấp nhận dành cho nó.

Increased Demand on Machines

In the interest of greater speed and rising costs of materials, the design engineer is often under pressure to reduce weight. This can sometimes be done by substituting aluminum alloys, magnesium alloys or composite materials for steel or iron, but such light parts may not be the same size or design as those they replace.
The tendency is also to reduce the size. These pressures on the designer have subjected parts of all sorts to increased stress levels. Even such commonplace objects as sewing machines, sauce pans and luggage are also lighter and more heavily loaded than ever before. The stress to be supported is seldom static. It often fluctuates and reverses at low or high frequencies. Frequency of stress reversals increases with the speeds of modern machines and thus parts tend to fatigue and fail more rapidly.

Another cause of increased stress on modern products is a reduction in the safety factor. An engineer designs with certain known loads in mind. On the supposition that materials and workmanship are never perfect, a safety factor of 2, 3, 5 or 10 is applied. However, because of other considerations, a lower factor is often used that depends on the importance of lighter weight or reduced cost or risk to consumer.

New demands on machinery have also stimulated the development and use of new materials whose operating characteristics and performance are not completely known. These new materials create greater and potentially dangerous problems. As an example, an aircraft part was built from an alloy whose work hardening, notch resistance and fatigue life were not well known. After relatively short periods of service some of these aircraft suffered disastrous failures.
Sufficient and proper nondestructive tests could have saved many lives.

As technology improves and as service requirements increase, machines are subjected to greater variations and to wider extremes of all kinds of stress, creating an increasing demand for stronger or more damage tolerant materials.

Yêu cầu ngày càng tăng đối với máy móc

Với yêu cầu tốc độ tăng lên và sự tăng lên của giá thành vật liệu, kỹ sư thiết kế thường phải chịu nhiều áp lực với việc giảm khối lượng sản phẩm. Việc này có thể được thực hiện bằng cách thay thế bằng hợp kim nhôm, hợp kim magiê hoặc vật liệu composite thay vì sắt hoặc thép, nhưng những bộ phận nhẹ này có thế có cũng kích thước hoặc thiết kế với những cái bị thay thế. Xu hướng cũng là giảm kích thước. Những áp lực trong thiết kê này làm các bộ phận khác tăng mức độ ứng suất. Kể cả các đồ vật thông thường như máy may, chảo và vali hành lý cũng nhẹ hơn và phải chịu tải lơn hơn bao giờ hết. Ứng suất cần phải chống lại rất hiếm khi là ứng suất tĩnh. Nó thường dao động và thay đổi chiều ở một tần số thấp hoặc cao. Tần số đảo chiều của ứng suất tăng với tốc độ của máy móc hiện đại và do đó các bộ phận thường nhanh mỏi và hư hỏng hơn.

Một nguyên nhân khác của tình trạng gia tăng ứng suất trên một sản phẩm hiện đại là sự giảm hệ số an toàn. Một kỹ sư thiết kế với một tải trọng biết trước. Khi mà vật liệu và tay nghề không bao giờ là hoàn hảo, một hệ số an toàn là 2, 3, 5 hoặc 10 được áp dụng. Tuy nhiên, bởi vì những cân nhắc khác, một hệ số an toàn thấp hơn thường được sử dụng tùy vào tầm quan trọng của trọng lượng nhẹ hơn hoặc giảm chi phí hay rủi ro cho người sử dụng.

Các nhu cầu mới về máy mọc cũng đã kích thích sự phát triển và sử dụng của các vật liệu mới mà có đặc tính vận hành và hiệu suất chưa được hiểu rõ hoàn toàn. Những vật liệu mới này tạo ra nhiều vấn đề tiềm tàng và nguy hiểm hơn. Lấy một ví dụ, một bộ phận máy bay được tạo thành từ hợp kim mà các đặc tính của nó như sự gia cứng, chống xước và thời gian mỏi chưa được hiểu biết nhiều. Sau một thời gian ngắn phục vụ, một số máy bay đã chịu những hư hỏng nghiêm trọng. Các thử nghiệm không phá hủy phù hợp và đầy đủ có thể cứu rất nhiều mạng người.

Khi mà công nghệ càng được cải tiến và yêu cầu vận hành tăng lên, các máy móc sẽ phải chịu những sự thay đổi lớn hơn để có thể chịu được nhiều loại ứng suất khác phức tạp hơn, việc này tạo ra một nhu cầu ngày càng tăng để các vật liệu phải khỏe hơn và chịu được những thiệt hại cao hơn.

Engineering Demands for Sounder Materials

Another justification for nondestructive tests is the designer’s demand for sounder materials. As size and weight decrease and the factor of safety is lowered, more and more emphasis is placed on better raw material control and higher quality of materials, manufacturing processes and workmanship. An interesting fact is that a producer of raw material or of a finished product sometimes does not improve quality or performance until that improvement is demanded by the customer. The pressure of the customer is transferred to implementation of improved design or manufacturing. Nondestructive testing is frequently called on to deliver this new quality level.

Public Demands for Greater Safety

The demands and expectations of the public for greater safety are apparent everywhere. Review the record of the courts in granting higher and higher
awards to injured persons. Consider the outcry for greater automobile safety, as evidenced by the required auto safety belts and the demand for air bags, blowout-proof tires and antilock braking systems. The publicly supported activities of the National Safety Council, Underwriters Laboratories, the Occupational Safety and Health Administration and the Federal Aviation Administration in the United States, as well as the work of similar agencies abroad, are only a few of the ways in which this demand for safety is expressed. It has been expressed directly by passengers who cancel reservations following a serious aircraft accident. This demand for personal safety has been another strong force in the development of nondestructive tests.

Các nhu cầu về kỹ thuật cho vật liệu tốt hơn

Một lý do khác cho các thử nghiệm không phá hủy là nhu cầu của nhà thiết kế với vật liệu tốt hơn. Khi mà kích thước và trọng lượng giảm đi và hệ số an toàn giảm xuống, càng ngày chúng ta càng chú trọng hơn tới việc kiếm soát nguyên liệu thô tốt hơn và chất lượng vật liệu, các quá trình sản xuất và tay nghề cao hơn. Một thực tế thú vị là một nhà sản xuất nguyên liệu thô hoặc một sản phẩm hoàn thiện thường không tăng chất lượng hoặc hiệu suất cho tới khi sự cải thiện được yêu cầu bởi khách hàng. Áp lực của khách hàng thường được chuyển sang việc cải tạo thiết kế hoặc sản xuất. Thử nghiệm không phá hủy thường được yêu cầu để đưa ra mức chất lượng mới này.

Nhu cầu của cộng đồng với độ an toàn cao hơn

Yêu cầu và kỳ vọng của công chúng về sự an toàn cao hơn là rõ ràng ở khắp mọi nơi. Xem lại các hồ sơ từ tòa án cho thấy mức bồi thường cho những người bị thương càng ngày càng cao. Xem xét sự phản đối kịch liệt để đảm bảo an toàn cho ô tô, bằng chứng là dây an toàn bắt buộc và yêu cầu cho túi khí, lốp chống nổ và hệ thống phanh chống bó cứng. Các hoạt động công khai của các Hội Đồng An Toàn Quốc Gia, Phòng Thí Nghiệm, Cơ quan quản lý An toàn và Sức khỏe nghề nghiệp và Cục Hàng Không Mỹ, cũng tương tự như ở các nước khác, chỉ là một vài trong những cách thức mà nhu cầu cho sự an toàn này được thể hiện. Nó được thể hiện rõ ràng một cách trực tiếp bởi những hành khách đã hủy đặt chỗ các chuyến bay của hãng hàng không có tai nạn nghiêm trọng. Nhu cầu cho sự an toàn cá nhân là một động lực mạnh mẽ trong sự phát triển của các thử nghiệm không phá hủy.

Rising Costs of Failure

Aside from awards to the injured or to estates of the deceased and aside from costs to the public (e.g. evacuation due to chemical leaks), consider briefly other factors in the rising costs of mechanical failure. These costs are increasing for many reasons. Some important ones are (1) greater costs of materials and labor;(2) greater costs of complex parts; (3) greater costs due to the complexity of assemblies; (4) greater probability that failure of one part will cause failure of others because of overloads; (5) trend to
lower factors of safety; (6) probability that the failure of one part will damage other parts of high value; and (7) part failure in an automatic production machine,
shutting down an entire high speed, integrated, production line. When production was carried out on many separate machines, the broken one could be bypassed until repaired. Today, one machine is tied into the production of several others. Loss of such production is one of the greatest losses resulting from part failure.

Applications of Nondestructive Testing

Nondestructive testing is a branch of the materials sciences that is concerned with all aspects of the uniformity, quality and serviceability of materials and structures.

The science of nondestructive testing incorporates all the technology for detection and measurement of significant properties, including discontinuities, in items ranging from research specimens to finished hardware and products in service.

By definition, nondestructive testing methods are means for inspecting materials and structures without disruption or impairment of serviceability. Nondestructive testing makes it possible for internal properties or hidden discontinuities to be revealed or inferred by appropriate methods.

Nondestructive testing is becoming increasingly vital in the effective conduct of research, development, design and manufacturing programs. Only with appropriate nondestructive testing methods can the benefits of advanced materials science be fully realized. The information required for appreciating the broad scope of nondestructive testing is available in many publications and reports.

Chi phí tăng từ những hư hỏng

Bên cạnh sự bồi thường cho nhưng người bị thương hoặc bồi hoàn di sản cho những người đã mất và bên cạnh những chi phí cho cộng đồng (Ví dụ: Sơ tán do rò rỉ hóa chất), xem xét một cách ngắn gọn sự tăng giá của các hư hỏng từ máy móc. Những chi phí này đang tăng lên với nhiều nguyên nhân. Một số lý do quan trọng là (1) chi phí vật tư và nhân công tăng lên; (2) chi phí cho các bộ phận phức tạp tăng lên; (3) chi phí cao hơn do sự phức tạp trong lắp ráp; (4) khả năng cao khi sự hỏng hóc của một bộ phận có thể khiến một bộ phận khác hư hỏng do quá tải; (5) xu hướng giảm hệ số an toàn; (6) khả năng sự hỏng hóc của một bộ phận sẽ làm hư hại bộ phận khác có giá trị cao hơn; và (7) hư hỏng bộ phận trong một sản phẩm máy móc tự động có thể làm ngừng toàn bộ các dây chuyền sản xuất tích hợp có tốc độ cao. Khi một sản phẩm thực hiện nhiều công đoạn bởi các máy móc tách biệt, máy bị hỏng sẽ bị bỏ qua cho tới khi sửa chữa. Ngày nay, một máy sẽ đảm nhận công đoạn sản xuất cho nhiều sản phẩm. Mất mát một công cụ sản xuất như vậy sẽ là một sự thua lỗ,mất mát lớn từ việc hư hỏng các bộ phận.

Ứng dụng của thử nghiệm không phá hủy

Thử nghiệm không phá hủy là một nhánh của khoa học vật liệu mà mà liên quan tới tất cả các khía cạnh của tính đồng nhất, chất lượng và khả năng sử dụng của vật liệu hoặc cấu trúc.

Khoa học thử nghiệm không phá hủy kết hợp tất cả các công nghệ để phát hiện và đo lường các thuộc tính quan trọng bao gồm cả tính không liên tục, từ các mẫu vật nghiên cứu tới phần cứng hoàn hiện và sản phẩm đang được sử dụng.

Theo định nghĩa, các phương pháp thử nghiệm không phá hủy có nghĩa là kiểm tra vật liệu và cấu trúc mà không làm gián đoạn hoặc suy giảm khả năng sử dụng được. Thử nghiệm không phá hủy giúp làm lộ ra các đặc tính bên trong hoặc các bất liên tục ẩn đi hoặc được suy ra bằng các phương pháp thích hơp.

Thử nghiệm không phá hủy ngày càng trở nên quan trọng trong việc thực hiện các nghiên cứu hiệu quả, phát triển, thiết kế và quy trình sản xuất. Chỉ với những phương pháp thử nghiệm không phá hủy phù hợp có thể nhận ra được hoàn toàn những lợi ích trong khoa học vật liệu tiên tiến. Những thông tin cần thiết để đánh giá phạm vi sử dụng rộng rãi của thử nghiệm không phá hủy có sẵn trong nhiều ấn phẩm và báo cáo.

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out /  Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out /  Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out /  Change )

Connecting to %s

%d bloggers like this: