Kiểm tra không phá hủy (Non destructive testing-NDT), hoặc đánh giá không phá hủy (Non destructive evaluation-NDE) là việc sử dụng các phương pháp vật lý để kiểm tra tình trạng, phát hiện các khuyết tật hoặc bất thường bên trong hoặc ở bề mặt của đối tượng được kiểm tra mà không làm tổn hại đến trạng thái vật lý hoặc trình trạng hoạt động của chúng.

Các phương pháp NDT truyền thống (Conventional NDT) trong công nghiệp hoặc NDT cơ bản như siêu âm (Ultrasonic Testing - UT), chụp ảnh phóng xạ (Radiography Testing - RT), hạt từ (Magnetic Particle Testing - MPT)… thường được sử dụng để phát hiện các khuyết tật như vết nứt, rỗ khí, ngậm xỉ, tách lớp, không ngấu, không thấu trong các mối hàn, kiểm tra ăn mòn của kim loại, tách lớp của vật liệu composite, đo độ cứng của vật liệu, kiểm tra độ ẩm của bê tông, đo bề dày vật liệu, xác định kích thước và định vị cốt thép trong bê tông… Với sự phát triển của khoa học công nghệ, các phương pháp NDT tiên tiến (Advanced NDT) ra đời dựa trên nền tảng của các kỹ thuật NDT truyền thống như siêu âm dải rộng (Long range Ultrasonic Testing - LRUT), siêu âm mảng (Phase array UTPAUT), chụp ảnh phóng xạ số (Digital RT - DR) giúp giải quyết những vấn đề mà các phương pháp NDT truyền thống không thực hiện được.

NDT nói chung được sử dụng trong rất nhiều lĩnh vực của sản xuất công nghiệp và đời sống con người như hàng không (kiểm tra cánh máy bay), xây dựng, đóng tàu, lắp đặt đường ống công nghiệp (kiểm tra mối hàn), kiểm tra an ninh, y tế… Kỹ thuật nguồn bức xạ là kỹ thuật được sử dụng phổ biến nhất trong hầu hết các lĩnh vực vừa kể trên với phương pháp RT chụp ảnh mối hàn; máy soi kiểm tra an ninh; máy chụp cắt lớp điện toán (CT) trong chẩn đoán y tế. Nguyên lý của kỹ thuật nguồn bức xạ trong NDT là dùng tia X hoặc tia phóng xạ gamma truyền qua đối tượng chụp, cường độ của chùm tia ghi nhận được trên một tấm phim (NDT cơ bản) hoặc trên một mảng đầu dò (NDT tiên tiến, máy CT, máy soi an ninh) phụ thuộc vào mật độ, độ dày của đối tượng mà nó truyền qua, từ đó thu được các hình ảnh rất rõ ràng, có độ chính xác cao, giúp người sử dụng nhận biết được tình trạng vật lý của đối tượng chụp, xác định được nhiều 18 loại khuyết tật (nếu có) của đối tượng đó. Với trình độ hiện nay, phương pháp RT có thể kiểm tra được mối hàn thép dày đến 3 inch (75mm) với nguồn Ir-192 hoạt độ cỡ 100Ci, máy soi an ninh sử dụng máy gia tốc từ 6 - 9MeV có thể kiểm tra các công ten nơ hàng có kích thước đến 2.5 m.

Lĩnh vực dầu khí với công tác vận chuyển và chế biến đã sử dụng các kỹ thuật NDT một cách bắt buộc trong quá trình xây dựng công trình và dây chuyền công nghệ. Trong quá trình vận hành, các công trình dầu khí luôn áp dụng các tiêu chuẩn rất cao về an toàn. Các phương pháp NDT cơ bản cũng đã đáp ứng được một phần khá lớn nhu cầu về kiểm tra, kiểm định về độ bền vững của các hệ thống đường ống, thiết bị trong phạm vi khả năng của phương pháp. Các phương pháp NDT không quy chuẩn như soi gamma, tán xạ nơ tron cũng đã giải quyết được một số bài toán kiểm tra bên trong đối tượng lớn như tháp chưng cất, bình gia nhiệt.

Đề tài “Nghiên cứu phương pháp chụp cắt lớp điện toán thế hệ thứ tư khảo sát tháp công nghiệp có kích thước <2m” do Trung tâm Ứng dụng kỹ thuật hạt nhân trong công nghiệp thuộc Viện năng lượng nguyên tử Việt Nam cùng phối hợp với Chủ nhiệm đề tài ThS. Trần Thanh Minh thực hiện với những mục tiêu sau:

- Điều khiển chuyển động hệ đo: Phần điều khiển chuyển động hệ đo và thu nhận số liệu gamma truyền qua được kế thừa lớn từ đề tài CT thế hệ thứ 3. Trong đề tài này chúng tôi thiết kế hệ điều khiển mới dựa trên nguyên lý vận hành của hệ thống điều khiển đã có trước đó. Sau khi hoàn tất chế tạo, chúng tôi sẽ tiến hành khảo sát thiết lập các thông số điều khiển phù hợp với cấu hình mới. Đối với hệ thống thu nhận số liệu gamma, chúng tôi sẽ sử dụng hệ đo gamma gồm 12 khối đơn kênh kết nối 8 đầu dò NaI kích thước 2 inch.

- Hệ thống cơ khí: Trên cơ sở nguyên lý vận hành cấu hình CT thế hệ thứ 3, chúng tôi sẽ phát triển cấu hình hệ đo thế hệ thứ 4 có kích thước lớn cho việc khảo sát vật thể có kích thước lớn đến 2m. Ở đây việc kế thừa thế hệ trước ở phần thiết kế gantry trên 3 lớp bao gồm: lớp đế, lớp giữ và xoay nguồn phóng xạ, lớp giữ và xoay đầu dò. Mục đích của thiết kế này nhằm tăng độ bao phủ của đầu dò quanh vật thể để tăng độ phân giải hình ảnh trong khi sử dụng số lượng đầu dò giới hạn.

- Phần mềm dựng ảnh: Để phát triển phần mềm dựng ảnh CT cần nghiên cứu hai vấn đề chính: hình học và các thuật toán dựng ảnh. Trong việc xây dựng cấu hình CT thế hệ thứ tư, chúng tôi cần nghiên cứu phát triển phần mềm trên cấu hình hình học cho cấu hình CT thế hệ thứ tư. Bên cạnh đó, các thuật toán dựng ảnh như đã ứng dụng trên các cấu hình trước cũng cần nghiên cứu, hiệu chỉnh để tăng chất lượng và hiệu quả hơn

Đề tài đã tổ chức nghiên cứu phương pháp, tính toán và xây dựng hình học dựng ảnh thế hệ thứ tư, đã thiết kế chế tạo được mẫu thiết bị, xây dựng phần mềm tái tạo ảnh… phù hợp với yêu cầu, mục tiêu của đề tài. Kết quả đạt được cụ thể như sau:

Đã tiến hành mô phỏng cấu hình CT thế hệ thứ 4 trên code mô phỏng MCNP và CT Sim. Các kết quả mô phỏng giúp đánh giá khả năng phát triển phương pháp cho khảo sát vật thể kích thước lớn. Ngoài ra, kết quả mô phỏng còn được sử dụng để thiết kế độ mở của chuẩn trực nguồn và đầu dò và đánh giá phần mềm dựng ảnh trước khi xây dựng cấu hình vật lý.

Đề tài đã phát triển phần mềm điều khiển chuyển động và thu nhận số liệu gamma tự động. Tất cả các thông số như: thời gian đo, cao thế, bước dịch chuyển của hệ thống… có thể được thiết lập và theo dõi trên phần mềm này.

Để tài đã tiến hành khảo sát trên các đối tượng: mẫu thí nghiệm lớp cách nhiệt bên trong đường ống tái sinh xúc tác, mẫu đệm và mẫu khử sương bên trong tháp xử lý. Kết quả khảo sát cho thấy thiết bị có thể cho hình ảnh các vị trí vỡ có kích thước ≥ 5 cm đối với lớp cách nhiệt và ≥ 6 cm đối với lớp khử sương. Kết quả này hoàn toàn đạt yêu cầu thuyết minh đề tài và được thực tế sản xuất chấp nhận.

Có thể tìm đọc báo cáo kết quả nghiên cứu (mã số 17126/2019) tại Cục Thông tin khoa học và công nghệ quốc gia.

Đ.T.V (NASATI)