Hiện vật: Những cân nhắc chính trong kiểm soát và thử nghiệm chất lượng thép

Định nghĩa và khái niệm cơ bản

Một hiện vật trong bối cảnh của ngành công nghiệp thép đề cập đến một đặc điểm hoặc dị thường không mong muốn, không liên quan xuất hiện trong các sản phẩm thép hoặc kết quả thử nghiệm, không bắt nguồn từ cấu trúc vi mô hoặc thành phần vốn có của vật liệu. Những hiện vật này có thể biểu hiện trong các giai đoạn sản xuất, chế biến hoặc thử nghiệm và thường bị nhầm lẫn với các khuyết tật hoặc đặc điểm cấu trúc vi mô, có khả năng dẫn đến việc hiểu sai về chất lượng thép.

Về cơ bản, hiện vật là các tín hiệu, đặc điểm hoặc sự bất thường do các yếu tố bên ngoài như thiết bị thử nghiệm, chuẩn bị mẫu hoặc ảnh hưởng của môi trường gây ra chứ không phải do các đặc tính nội tại của thép. Sự hiện diện của chúng có thể che khuất hoặc bắt chước các khuyết tật thực sự, do đó làm phức tạp quá trình đánh giá và kiểm soát chất lượng.

Trong khuôn khổ rộng hơn của đảm bảo chất lượng thép, các hiện vật được coi là các biến số bên ngoài có thể làm giảm độ chính xác của thử nghiệm không phá hủy (NDT), phân tích kim loại học hoặc thử nghiệm cơ học. Việc nhận biết và phân biệt các hiện vật với các khuyết tật thực tế là rất quan trọng để đảm bảo đánh giá đáng tin cậy về tính toàn vẹn, hiệu suất và độ an toàn của thép.

Bản chất vật lý và nền tảng luyện kim

Biểu hiện vật lý

Ở cấp độ vĩ mô, các hiện vật thường xuất hiện dưới dạng các vết nông, đổi màu hoặc bất thường trên bề mặt thép, có thể giống như vết nứt, tạp chất hoặc khuyết tật bề mặt. Những thứ này có thể nhìn thấy bằng mắt thường hoặc phát hiện thông qua các kỹ thuật kiểm tra bề mặt như kiểm tra trực quan, thử nghiệm thuốc nhuộm thấm hoặc kính hiển vi quang học.

Về mặt vi mô, các hiện vật biểu hiện dưới dạng các đặc điểm không phải là một phần của cấu trúc vi mô của thép, chẳng hạn như vết xước bề mặt, vết đánh bóng hoặc cặn bẩn. Chúng cũng có thể xuất hiện dưới dạng tạp chất nhân tạo hoặc các điểm bất thường trên bề mặt không tương ứng với các pha luyện kim hoặc thành phần cấu trúc vi mô của thép.

Các đặc điểm đặc trưng bao gồm hình dạng, kích thước hoặc phân bố không nhất quán không phù hợp với các mô hình vi cấu trúc điển hình. Ví dụ, một điểm sáng, bóng do cặn đánh bóng hoặc vết xước nông do xử lý có thể bị nhầm là microvoid hoặc tạp chất.

Cơ chế luyện kim

Các hiện vật có nguồn gốc từ tương tác vật lý hoặc luyện kim trong quá trình chuẩn bị mẫu, thử nghiệm hoặc tiếp xúc với môi trường. Các cơ chế phổ biến bao gồm:

• Các hiện vật do chuẩn bị mẫu: Đánh bóng cơ học có thể tạo ra các vết xước, vết bẩn hoặc vùng biến dạng xuất hiện dưới dạng các đặc điểm nhân tạo dưới kính hiển vi. Mài hoặc đánh bóng không đúng cách có thể nhúng các hạt mài mòn hoặc gây biến dạng bề mặt.

• Thiết bị kiểm tra hiện tượng nhiễu: Hiệu chuẩn không lý tưởng hoặc trục trặc của các thiết bị kiểm tra, chẳng hạn như đầu dò siêu âm hoặc nguồn chụp X-quang, có thể tạo ra tín hiệu sai hoặc tiếng ồn được hiểu là lỗi.

• Ô nhiễm môi trường: Ô nhiễm bề mặt từ dầu, mỡ, bụi hoặc cặn bã trong quá trình xử lý có thể tạo ra các hiện vật gây trở ngại cho việc phân tích bề mặt hoặc cấu trúc vi mô.

• Quá trình oxy hóa hoặc ăn mòn bề mặt: Tiếp xúc với môi trường ẩm ướt hoặc ăn mòn có thể tạo ra lớp màng bề mặt hoặc sản phẩm ăn mòn mô phỏng các tạp chất hoặc đặc điểm cấu trúc vi mô.

Sự hình thành các hiện vật chịu ảnh hưởng lớn bởi thành phần thép và điều kiện gia công. Ví dụ, hàm lượng lưu huỳnh hoặc phốt pho cao có thể thúc đẩy quá trình khử cacbon hoặc oxy hóa bề mặt, dẫn đến hiện vật trong quá trình thử nghiệm. Tương tự như vậy, xử lý nhiệt không đúng cách có thể gây ra các lớp khử cacbon bề mặt xuất hiện dưới dạng hiện vật trong ảnh chụp vi mô.

Hệ thống phân loại

Các hiện vật được phân loại dựa trên nguồn gốc, hình thức và tác động của chúng khi thử nghiệm hoặc kiểm tra:

• Các hiện vật chuẩn bị: Kết quả từ quá trình xử lý mẫu, đánh bóng hoặc khắc. Ví dụ bao gồm vết xước, vết bẩn hoặc cặn nhúng.

• Kiểm tra hiện tượng nhiễu: Được tạo ra bởi thiết bị hoặc kỹ thuật đo lường, chẳng hạn như nhiễu siêu âm, tín hiệu sai khi chụp X-quang hoặc nhiễu từ.

• Hiện tượng môi trường: Do ô nhiễm bề mặt, ăn mòn hoặc oxy hóa.

Mức độ nghiêm trọng thường được phân loại như sau:

• Các hiện tượng bất thường nhỏ: Các đặc điểm bề ngoài hoặc dễ phân biệt không ảnh hưởng đến việc giải thích cấu trúc vi mô hoặc kết quả thử nghiệm.

• Các hiện tượng bất thường chính: Các tính năng có thể bị nhầm lẫn với lỗi thực sự, có khả năng dẫn đến quyết định chấp nhận hoặc từ chối không chính xác.

Việc giải thích dựa trên việc hiểu bản chất của hiện vật, với các tiêu chuẩn cung cấp hướng dẫn về mức độ chấp nhận được hoặc nhu cầu lấy mẫu lại hoặc thử nghiệm lại.

Phương pháp phát hiện và đo lường

Kỹ thuật phát hiện chính

Việc phát hiện hiện vật liên quan đến sự kết hợp các phương pháp trực quan, kính hiển vi và dụng cụ:

• Kiểm tra bằng mắt thường: Bước đầu tiên bao gồm việc kiểm tra bề mặt thép hoặc cấu trúc vi mô bằng mắt thường hoặc thiết bị quang học có độ phóng đại thấp để xác định các bất thường bề mặt như vết xước, đổi màu hoặc cặn.

• Kính hiển vi quang học: Kiểm tra độ phóng đại cao cho thấy các đặc điểm bề mặt, vết đánh bóng hoặc ô nhiễm có thể là hiện vật. Chuẩn bị mẫu đúng cách, bao gồm đánh bóng và khắc, giúp tăng cường khả năng phát hiện.

• Kính hiển vi điện tử quét (SEM): Cung cấp hình ảnh bề mặt chi tiết ở độ phân giải cao, cho phép phân biệt giữa các đặc điểm cấu trúc vi mô thực sự và các hiện vật như vết xước do đánh bóng hoặc nhiễm bẩn.

• Kiểm tra siêu âm (UT): Phát hiện các bất thường bên trong; các hiện tượng lạ có thể xuất hiện dưới dạng tiếng vang hoặc tiếng ồn giả, có thể phân biệt được thông qua phân tích tín hiệu và hiệu chuẩn.

• Kiểm tra chụp X-quang (RT): Xác định các đặc điểm bên trong; hiện tượng lạ có thể biểu hiện là chỉ dẫn sai do vấn đề về thiết bị hoặc xử lý.

• Kỹ thuật phân tích bề mặt: Các phương pháp như Phổ tia X phân tán năng lượng (EDS) hoặc Phổ điện tử Auger (AES) có thể xác định các chất gây ô nhiễm bề mặt hoặc cặn bã góp phần tạo nên hiện tượng lạ.

Tiêu chuẩn và thủ tục thử nghiệm

Các tiêu chuẩn quốc tế có liên quan bao gồm:

• ASTM E3/E3M: Hướng dẫn tiêu chuẩn để chuẩn bị mẫu kim loại học.

• ISO 26203: Vật liệu kim loại — Kiểm tra bằng kính hiển vi.

• EN 10294: Sản phẩm thép — Chất lượng bề mặt và kiểm tra.

Các thủ tục tiêu chuẩn bao gồm:

1. Chọn mẫu: Chọn các mẫu đại diện, tránh các khu vực có dấu hiệu ô nhiễm hoặc hư hỏng rõ ràng.

2. Chuẩn bị bề mặt: Mài, đánh bóng và khắc đúng cách để giảm thiểu hiện tượng tạo tác khi chuẩn bị.

3. Kiểm tra: Sử dụng kính hiển vi quang học hoặc SEM để kiểm tra cấu trúc vi mô, đặc điểm bề mặt và các hiện vật tiềm ẩn.

4. Hiệu chuẩn: Hiệu chuẩn thường xuyên thiết bị kiểm tra để tránh tín hiệu sai.

5. Tài liệu: Ghi lại các quan sát, bao gồm loại hiện vật, vị trí và mức độ nghiêm trọng.

Các thông số quan trọng bao gồm áp suất đánh bóng, loại vật liệu mài mòn, thành phần chất khắc và điều kiện chụp ảnh, tất cả đều ảnh hưởng đến quá trình hình thành và phát hiện hiện vật.

Yêu cầu mẫu

Các mẫu phải được chuẩn bị theo các quy trình chuẩn hóa để giảm thiểu hiện tượng nhiễu:

• Xử lý bề mặt: Sử dụng vật liệu mài mòn và kỹ thuật đánh bóng thích hợp để tránh trầy xước hoặc vết bẩn.

• Khắc axit: Chọn chất khắc phù hợp để làm lộ cấu trúc vi mô mà không khắc quá mức hoặc tạo ra hiện tượng lạ.

• Kích thước và vị trí lấy mẫu: Đảm bảo các mẫu có tính đại diện và không bị hư hỏng hoặc nhiễm bẩn khi xử lý.

Việc lựa chọn mẫu ảnh hưởng đến tính hợp lệ của thử nghiệm; cần tránh những khu vực có dấu hiệu ô nhiễm hoặc hư hỏng rõ ràng để tránh hiểu sai.

Độ chính xác đo lường

Độ chính xác của phép đo phụ thuộc vào hiệu chuẩn thiết bị, trình độ chuyên môn của người vận hành và chất lượng mẫu. Độ lặp lại đạt được thông qua các quy trình chuẩn hóa và môi trường được kiểm soát.

Các nguồn lỗi bao gồm:

• Sự thay đổi của người vận hành: Sự khác biệt trong việc chuẩn bị hoặc diễn giải mẫu.

• Hiệu chuẩn dụng cụ: Sự trôi hoặc sai lệch ảnh hưởng đến phép đo.

• Yếu tố môi trường: Nhiệt độ, độ ẩm hoặc độ rung ảnh hưởng đến hiệu suất của thiết bị.

Để đảm bảo chất lượng đo lường:

• Hiệu chuẩn và bảo trì thiết bị thường xuyên.

• Sử dụng mẫu kiểm soát và tiêu chuẩn tham chiếu.

• Đào tạo người vận hành theo các quy trình chuẩn hóa.

Định lượng và Phân tích dữ liệu

Đơn vị đo lường và thang đo

Các hiện vật được định lượng bằng nhiều số liệu khác nhau:

• Kích thước: Được đo bằng micrômét (μm) hoặc milimét (mm), biểu thị kích thước tối đa của hiện vật.

• Tỷ lệ diện tích hoặc thể tích: Tỷ lệ phần trăm diện tích bề mặt hoặc thể tích bị chiếm giữ bởi các hiện vật, được thể hiện dưới dạng tỷ lệ hoặc phần trăm.

• Xếp hạng mức độ nghiêm trọng: Các thang đo định tính như nhỏ, trung bình hoặc nghiêm trọng, dựa trên quy mô, số lượng và tác động.

Về mặt toán học, phân số diện tích (AF) có thể được tính như sau:

[ AF = \frac{\text{Diện tích hiện vật}} {\text{Tổng diện tích được kiểm tra}} \times 100\% ]

Hệ số chuyển đổi thường không cần thiết trừ khi chuyển đổi giữa các đơn vị đo lường.

Giải thích dữ liệu

Kết quả thử nghiệm được giải thích dựa trên ngưỡng đã thiết lập:

• Mức độ chấp nhận được: Các hiện vật có kích thước hoặc diện tích dưới một mức nhất định được coi là có thể chấp nhận được, miễn là chúng không ảnh hưởng đến cấu trúc vi mô hoặc thử nghiệm.

• Tiêu chí từ chối: Các hiện vật vượt quá ngưỡng về kích thước hoặc mức độ nghiêm trọng, hoặc có thể bị nhầm là lỗi, cần phải từ chối hoặc xử lý lại.

Mối tương quan giữa hiện vật và tính chất vật liệu được thiết lập thông qua dữ liệu thực nghiệm, trong đó hiện vật lớn hơn hoặc nhiều hơn thường chỉ ra vấn đề xử lý hoặc ô nhiễm.

Phân tích thống kê

Phân tích nhiều phép đo bao gồm:

• Thống kê mô tả: Trung bình, trung vị, độ lệch chuẩn để tóm tắt quy mô và phân phối hiện vật.

• Khoảng tin cậy: Để ước tính phạm vi mà các tham số hiện vật thực sự nằm trong một xác suất nhất định.

• Kiểm định giả thuyết: Để xác định xem sự khác biệt giữa các lô hoặc điều kiện chế biến có ý nghĩa thống kê hay không.

Kế hoạch lấy mẫu phải tuân theo các tiêu chuẩn như ASTM E2767, đảm bảo dữ liệu mang tính đại diện và đủ để đưa ra kết luận đáng tin cậy.

Tác động đến tính chất và hiệu suất của vật liệu

Tài sản bị ảnh hưởng	Mức độ tác động	Rủi ro thất bại	Ngưỡng quan trọng
Độ bền kéo	Vừa phải	Vừa phải	Tăng 10% kích thước hoặc diện tích hiện vật trên bề mặt
Cuộc sống mệt mỏi	Có ý nghĩa	Cao	Có vết xước bề mặt sâu hoặc rộng >50 μm
Chống ăn mòn	Cao	Cao	Nhiễm bẩn bề mặt hoặc độ xốp vượt quá 2% diện tích bề mặt
Chất lượng hoàn thiện bề mặt	Nghiêm trọng	Rất cao	Các vết xước hoặc cặn bẩn trên bề mặt có thể nhìn thấy ảnh hưởng đến vẻ ngoài

Các hiện vật có thể làm giảm đáng kể hiệu suất của các thành phần thép. Ví dụ, các vết xước hoặc ô nhiễm bề mặt có thể là điểm khởi đầu cho các vết nứt do mỏi hoặc ăn mòn. Mức độ nghiêm trọng của tác động tương quan với kích thước, sự phân bố và bản chất của hiện vật.

Các hiện vật cấu trúc vi mô có thể che khuất các đặc điểm thực sự, dẫn đến đánh giá không chính xác về kích thước hạt hoặc phân bố pha. Do đó, sự hiện diện của các hiện vật có thể dẫn đến hỏng hóc sớm, giảm tuổi thọ hoặc nguy cơ an toàn.

Mối quan hệ giữa mức độ nghiêm trọng của hiện vật và hiệu suất dịch vụ nhấn mạnh tầm quan trọng của việc chuẩn bị, thử nghiệm và giải thích mẫu tỉ mỉ để đảm bảo độ tin cậy của thép.

Nguyên nhân và các yếu tố ảnh hưởng

Nguyên nhân liên quan đến quá trình

Các quy trình sản xuất ảnh hưởng đến sự hình thành hiện vật:

• Cán nóng và rèn: Quá trình khử cacbon bề mặt hoặc hình thành cặn có thể tạo ra các hiện vật trong quá trình phân tích cấu trúc vi mô.

• Làm mát và tôi: Làm mát nhanh có thể gây ra ứng suất bề mặt hoặc các vết nứt nhỏ bị nhầm là khuyết tật.

• Xử lý bề mặt: Mài, đánh bóng hoặc phun bi có thể gây ra vết xước hoặc bám các hạt mài mòn, tạo ra hiện tượng lạ.

• Quy trình vệ sinh: Vệ sinh không đầy đủ có thể để lại cặn bã trông giống như hiện tượng nhiễm bẩn.

Các điểm kiểm soát quan trọng bao gồm duy trì các thông số quy trình thích hợp, sử dụng các kỹ thuật hoàn thiện bề mặt phù hợp và đảm bảo môi trường sạch sẽ trong quá trình xử lý mẫu.

Yếu tố thành phần vật liệu

Thành phần hóa học ảnh hưởng đến khả năng mắc bệnh:

• Hàm lượng lưu huỳnh hoặc phốt pho cao: Thúc đẩy quá trình khử cacbon hoặc oxy hóa bề mặt, dẫn đến hiện tượng nhiễu trong quá trình khắc hoặc phân tích cấu trúc vi mô.

• Nguyên tố hợp kim: Các nguyên tố như crom hoặc niken có thể ảnh hưởng đến phản ứng bề mặt, ảnh hưởng đến quá trình hình thành hiện vật.

• Tạp chất: Các tạp chất hoặc thành phần còn lại không phải kim loại có thể bị nhầm lẫn với các đặc điểm cấu trúc vi mô nếu không được phân biệt đúng cách.

Các thành phần được tối ưu hóa để giảm thiểu ô nhiễm và hợp kim được kiểm soát sẽ làm giảm sự hình thành hiện tượng giả tạo và cải thiện độ tin cậy của thử nghiệm.

Ảnh hưởng của môi trường

Các yếu tố môi trường trong quá trình xử lý và thử nghiệm bao gồm:

• Độ ẩm và nhiệt độ: Thúc đẩy quá trình oxy hóa hoặc ăn mòn, gây ra hiện tượng lạ trên bề mặt.

• Tiếp xúc với chất gây ô nhiễm: Bụi, dầu hoặc cặn bã từ quá trình xử lý có thể tạo ra hiện tượng lạ trong quá trình kiểm tra cấu trúc vi mô.

• Tác động theo thời gian: Lưu trữ kéo dài hoặc thử nghiệm chậm trễ có thể dẫn đến quá trình oxy hóa hoặc nhiễm bẩn bề mặt, làm tăng tỷ lệ hiện tượng nhiễu.

Kiểm soát các điều kiện môi trường và thử nghiệm kịp thời là điều cần thiết để giảm thiểu hiện tượng bất thường.

Tác động của lịch sử luyện kim

Các bước xử lý trước đó ảnh hưởng đến quá trình phát triển hiện vật:

• Xử lý nhiệt: Tôi luyện hoặc ủ có thể gây ra hiện tượng thoát cacbon bề mặt hoặc hình thành lớp oxit, xuất hiện dưới dạng các hiện vật.

• Sự tiến hóa của cấu trúc vi mô: Sự phát triển của hạt, chuyển đổi pha hoặc ứng suất dư có thể ảnh hưởng đến các đặc điểm bề mặt và khả năng xuất hiện hiện tượng lạ.

• Hư hỏng tích lũy: Quá trình xử lý hoặc nấu chảy lại nhiều lần có thể tạo ra tạp chất hoặc bề mặt không đồng đều, biểu hiện dưới dạng hiện vật.

Hiểu biết về lịch sử luyện kim giúp dự đoán và kiểm soát quá trình hình thành hiện vật.

Chiến lược phòng ngừa và giảm thiểu

Biện pháp kiểm soát quy trình

Các biện pháp phòng ngừa bao gồm:

• Các thông số xử lý được tối ưu hóa: Duy trì nhiệt độ, tốc độ biến dạng và tốc độ làm mát thích hợp để giảm thiểu các khuyết tật bề mặt.

• Hoàn thiện bề mặt: Sử dụng quy trình mài và đánh bóng có kiểm soát với chất mài mòn phù hợp để tránh trầy xước hoặc bám các hạt.

• Môi trường sạch: Đảm bảo điều kiện khô ráo, không bụi trong quá trình xử lý và thử nghiệm để ngăn ngừa ô nhiễm.

• Hiệu chuẩn thiết bị thường xuyên: Để tránh tín hiệu sai hoặc lỗi đo lường trong quá trình thử nghiệm.

Các kỹ thuật giám sát như kiểm tra quy trình, kiểm tra trực tiếp và cảm biến thời gian thực giúp duy trì tính ổn định của quy trình và ngăn ngừa hình thành hiện tượng bất thường.

Phương pháp thiết kế vật liệu

Các chiến lược thiết kế bao gồm:

• Tối ưu hóa hợp kim: Lựa chọn thành phần có khả năng giảm quá trình oxy hóa hoặc khử cacbon bề mặt.

• Kỹ thuật vi cấu trúc: Kiểm soát kích thước hạt, phân bố pha và hàm lượng tạp chất để giảm thiểu tình trạng bề mặt không đồng đều.

• Tối ưu hóa xử lý nhiệt: Áp dụng xử lý nhiệt phù hợp để ổn định cấu trúc vi mô và giảm khuyết tật bề mặt.

• Lớp phủ bề mặt: Sử dụng lớp phủ hoặc phương pháp xử lý bảo vệ để ngăn ngừa quá trình oxy hóa và nhiễm bẩn trong quá trình xử lý.

Những cách tiếp cận này giúp tăng cường khả năng chống lại hiện tượng tạo thành vật lạ của thép và cải thiện độ chính xác của thử nghiệm.

Kỹ thuật khắc phục

Nếu phát hiện hiện vật trước khi giao hàng:

• Phục hồi bề mặt: Đánh bóng lại hoặc khắc lại để loại bỏ các hiện vật bề mặt.

• Quy trình vệ sinh: Làm sạch bằng sóng siêu âm, làm sạch bằng hóa chất hoặc phun cát để loại bỏ cặn bẩn.

• Kiểm tra lại: Xác nhận không có hiện tượng bất thường sau khi khắc phục để đảm bảo tuân thủ.

Tiêu chí chấp nhận phải được xác định rõ ràng và các sản phẩm được khắc phục phải đáp ứng các tiêu chuẩn đã chỉ định để đảm bảo tính toàn vẹn về hiệu suất.

Hệ thống đảm bảo chất lượng

Việc triển khai các hệ thống QA mạnh mẽ bao gồm:

• Quy trình vận hành chuẩn (SOP): Để chuẩn bị mẫu, thử nghiệm và giải thích nhằm giảm thiểu hiện tượng nhiễu.

• Điểm kiểm tra: Kiểm tra trực quan và bằng dụng cụ thường xuyên trong quá trình sản xuất và thử nghiệm.

• Tài liệu: Lưu giữ hồ sơ chi tiết về quy trình, kết quả thử nghiệm và hành động khắc phục.

• Đào tạo: Đảm bảo nhân viên có kỹ năng xử lý mẫu, kỹ thuật thử nghiệm và nhận dạng hiện vật.

Việc tuân thủ các tiêu chuẩn công nghiệp như thông số kỹ thuật ASTM, ISO và EN đảm bảo tính nhất quán và độ tin cậy trong quản lý hiện vật.

Ý nghĩa công nghiệp và các nghiên cứu điển hình

Tác động kinh tế

Các hiện vật có thể dẫn đến:

• Tỷ lệ loại bỏ tăng: Do hiểu sai là lỗi, dẫn đến lãng phí vật liệu.

• Chi phí kiểm tra và xử lý lại bổ sung: Để xác định và loại bỏ các hiện vật.

• Khiếu nại bảo hành và trách nhiệm pháp lý: Nếu hiện vật gây ra lỗi trong quá trình sử dụng, dẫn đến việc sửa chữa hoặc thay thế tốn kém.

• Sự chậm trễ trong sản xuất: Do phải lấy mẫu lại hoặc xử lý lại, ảnh hưởng đến lịch trình giao hàng.

Quản lý hiện vật hiệu quả giúp giảm chi phí và nâng cao độ tin cậy của sản phẩm.

Các ngành công nghiệp bị ảnh hưởng nhiều nhất

Các lĩnh vực quan trọng bao gồm:

• Hàng không vũ trụ và ô tô: Yêu cầu chất lượng bề mặt cao và tính toàn vẹn của cấu trúc vi mô; các hiện vật có thể gây ảnh hưởng đến sự an toàn và hiệu suất.

• Bình chịu áp suất và đường ống: Các khiếm khuyết hoặc hiện tượng lạ trên bề mặt có thể gây ra hiện tượng ăn mòn hoặc hỏng hóc do mỏi.

• Thép kết cấu: Sự không đồng đều của bề mặt có thể ảnh hưởng đến khả năng hàn và khả năng chịu tải.

• Thép điện: Sự ô nhiễm bề mặt hoặc hiện tượng lạ có thể làm giảm tính chất từ ​​tính.

Những ngành công nghiệp này đòi hỏi phải kiểm soát chặt chẽ các hiện vật để đáp ứng các tiêu chuẩn về an toàn và hiệu suất.

Ví dụ về nghiên cứu tình huống

Nghiên cứu tình huống 1: Một nhà sản xuất thép đã quan sát thấy các lỗi mỏi bất ngờ trong các thành phần thép cường độ cao. Phân tích vi cấu trúc cho thấy các vết xước đánh bóng bề mặt, ban đầu bị nhầm lẫn với các tạp chất. Cuộc điều tra đã truy tìm các hiện vật này là do quy trình đánh bóng không đúng cách. Các hành động khắc phục bao gồm đào tạo lại quy trình và hiệu chuẩn thiết bị, dẫn đến cải thiện chất lượng bề mặt và giảm tỷ lệ hỏng hóc.

Nghiên cứu tình huống 2: Kiểm tra thép đường ống đã xác định được các chỉ dẫn sai trong các thử nghiệm chụp X-quang do ô nhiễm bề mặt. Các quy trình vệ sinh đã được tăng cường và thiết bị thử nghiệm đã được hiệu chuẩn lại. Các thử nghiệm tiếp theo đã xác nhận không có hiện vật, ngăn ngừa việc từ chối không cần thiết và đảm bảo tính toàn vẹn của đường ống.

Bài học kinh nghiệm

• Việc chuẩn bị và xử lý mẫu đúng cách là rất quan trọng để ngăn ngừa hiện tượng nhiễu.

• Việc phân biệt giữa lỗi thực sự và lỗi giả đòi hỏi kinh nghiệm và thiết bị phù hợp.

• Các quy trình chuẩn hóa và đào tạo nghiêm ngặt giúp cải thiện độ chính xác của việc phát hiện.

• Việc theo dõi quá trình liên tục và hiệu chuẩn thiết bị là điều cần thiết để có thử nghiệm đáng tin cậy.

• Sự hợp tác giữa các nhóm sản xuất, thử nghiệm và chất lượng giúp tăng cường quản lý hiện vật và chất lượng sản phẩm tổng thể.

Các điều khoản và tiêu chuẩn liên quan

Các lỗi hoặc thử nghiệm liên quan

• Tạp chất: Các hạt phi kim loại được nhúng trong thép, thường là lỗi thực sự chứ không phải là hiện tượng giả tạo.

• Ô nhiễm bề mặt: Các chất cặn bã hoặc chất còn sót lại có thể bị nhầm là khuyết tật hoặc hiện tượng lạ trên bề mặt.

• Microvoid: Các lỗ rỗng hoặc độ xốp thực sự bên trong, có thể phân biệt được với các hiện vật trên bề mặt.

• Hiện tượng khắc axit: Các đặc điểm xuất hiện trong quá trình khắc hóa học, chẳng hạn như khắc quá mức hoặc dư lượng thuốc khắc.

Các xét nghiệm bổ sung bao gồm kiểm tra siêu âm, chụp X-quang và kim loại học, mỗi xét nghiệm đều có những cân nhắc cụ thể về hiện vật.

Tiêu chuẩn và thông số kỹ thuật chính

• ASTM E3/E3M: Hướng dẫn chuẩn bị mẫu kim loại học, nhấn mạnh vào việc giảm thiểu hiện tượng nhiễu trong quá trình chuẩn bị.

• ISO 26203: Tiêu chuẩn kiểm tra vi mô đối với vật liệu kim loại.

• EN 10294: Tiêu chuẩn kiểm tra và chất lượng bề mặt cho sản phẩm thép.

• ASTM E1444/E1444M: Tiêu chuẩn thực hành để kiểm tra cấu trúc vi mô của thép.

Tiêu chuẩn khu vực có thể khác nhau, nhưng các nguyên tắc về nhận dạng và quản lý hiện vật đều được nhấn mạnh trên toàn thế giới.

Công nghệ mới nổi

Những tiến bộ bao gồm:

• Phân tích hình ảnh tự động: Sử dụng AI và máy học để phân biệt hiện tượng nhiễu với lỗi thực sự.

• Kiểm tra bề mặt không tiếp xúc: Các kỹ thuật như quét laser và đo độ cong 3D giúp giảm hiện tượng nhiễu do xử lý.

• Giám sát tại chỗ: Cảm biến quy trình thời gian thực để phát hiện ô nhiễm hoặc bất thường trên bề mặt trong quá trình sản xuất.

• Xử lý bề mặt nâng cao: Phát triển lớp phủ và phương pháp xử lý giúp ngăn ngừa quá trình oxy hóa hoặc nhiễm bẩn, giảm sự hình thành hiện tượng lạ.

Những phát triển trong tương lai nhằm mục đích cải thiện độ nhạy phát hiện, giảm kết quả dương tính giả và hợp lý hóa quy trình kiểm soát chất lượng.

---

Bài viết toàn diện này cung cấp hiểu biết chi tiết về khái niệm hiện vật trong ngành thép, bao gồm định nghĩa, cơ sở vật lý và luyện kim, phương pháp phát hiện, tác động đến tính chất, nguyên nhân, phòng ngừa và sự liên quan đến ngành. Quản lý đúng hiện vật là điều cần thiết để đảm bảo chất lượng, an toàn và hiệu suất của thép trong nhiều ứng dụng khác nhau.