Nghiệm thu mối hàn màng HDPE bằng phương pháp kiểm tra tia lửa điện (spark testing) theo tiêu chuẩn ASTM D6365

Nghiệm thu mối hàn màng HDPE bằng phương pháp kiểm tra tia lửa điện (spark testing) là một phương pháp không phá hủy (nondestructive testing) được sử dụng để phát hiện các lỗ thủng, khe hở, hoặc khuyết tật tại mối hàn, đặc biệt ở những khu vực khó tiếp cận như mối hàn tại ống xuyên (pipe penetrations) hoặc các góc hẹp. Phương pháp này được quy định trong tiêu chuẩn ASTM D6365 (Standard Practice for the Nondestructive Testing of Geomembrane Seams using the Spark Test). Tiêu chuẩn này áp dụng cho các mối hàn màng HDPE có độ dày từ 0.5mm đến 3mm, thường được sử dụng trong các công trình chống thấm như bãi chôn lấp, hồ chứa, hoặc hệ thống xử lý nước thải.

Quy trình kiểm tra tia lửa điện theo ASTM D6365

1. Chuẩn bị:
   • Đặt một dây dẫn điện (thường là dây đồng) vào mối hàn hoặc ngay dưới mép tấm màng trên cùng trước hoặc trong quá trình hàn.
   • Dây dẫn phải được nối đất (grounded) hoặc kết nối trực tiếp với cực âm của nguồn điện (theo phương pháp DC - dòng điện một chiều).
   • Đảm bảo khu vực mối hàn sạch sẽ, không có bụi bẩn, nước, hoặc tạp chất có thể ảnh hưởng đến kết quả kiểm tra.
2. Thực hiện kiểm tra:
   • Sử dụng thiết bị kiểm tra tia lửa điện (spark tester) với điện áp được điều chỉnh phù hợp theo độ dày màng và chiều dài đường dẫn khí (air path length) cần kiểm tra.
   • Di chuyển đầu dò (probe) của thiết bị dọc theo mối hàn. Nếu có khuyết tật (lỗ thủng, khe hở), tia lửa điện sẽ phóng qua khuyết tật và tạo ra tín hiệu (tia lửa hoặc âm báo).
3. Tiêu chí chấp nhận:
   • Nếu không có tia lửa xuất hiện, mối hàn đạt yêu cầu.
   • Nếu có tia lửa, điều đó cho thấy có khuyết tật tại mối hàn. Khu vực này cần được đánh dấu, sửa chữa (bằng hàn đùn hoặc vá), và kiểm tra lại.
4. Điện áp kiểm tra:
   • ASTM D6365 yêu cầu điện áp kiểm tra phải được điều chỉnh để phát hiện khuyết tật mà không làm hỏng màng. Điện áp quá cao có thể gây ra hiện tượng "false positive" (tín hiệu sai) hoặc thậm chí làm thủng màng.
   • Điện áp phụ thuộc vào độ dày màng và chiều dài đường dẫn khí. Theo ASTM D6365, HDPE có hằng số điện môi (dielectric constant) khoảng 600 V/mil (1 mil = 0.0254 mm). Do đó, điện áp tối đa để tránh làm hỏng màng được tính như sau:
     • 1 mil = 600 V → 1 mm = 600 V / 0.0254 = 23,622 V/mm.
     • Tuy nhiên, điện áp kiểm tra thực tế thường thấp hơn nhiều để đảm bảo an toàn và chỉ phát hiện khuyết tật.

Bảng điện áp kiểm tra tia lửa điện theo ASTM D6365.

Dựa trên tiêu chuẩn ASTM D6365 và thông lệ chung, dưới đây là bảng điện áp kiểm tra tia lửa điện tham khảo cho các độ dày màng HDPE (0.5mm, 0.75mm, 1mm, 1.5mm, 2mm, 2.5mm, 3mm). Các giá trị điện áp được trình bày theo đơn vị kV (kilovolt), cùng với áp suất tương đương nếu quy đổi sang các đơn vị MPa, bar, psi, và kN/m² (dựa trên mối quan hệ vật lý giữa điện áp và áp suất Kênh khí trong kiểm tra tia lửa).

Ghi chú

• Điện áp kiểm tra:
  • Các giá trị điện áp (kV) trong bảng được tham khảo từ thông lệ chung và ASTM D6365, dựa trên độ dày màng và chiều dài đường dẫn khí tối đa (leak path length) cần kiểm tra.
  • Điện áp phải được điều chỉnh để không vượt quá ngưỡng gây thủng màng (theo hằng số điện môi 600 V/mil).
• Áp suất tương đương:
  • Áp suất tương đương (MPa, bar, psi, kN/m²) được quy đổi mang tính tham khảo, dựa trên mối quan hệ vật lý giữa điện áp và áp suất khí trong kiểm tra tia lửa. Trong thực tế, phương pháp này không đo áp suất trực tiếp mà tập trung vào điện áp.
• Phương pháp kiểm tra:
  • Sử dụng thiết bị spark tester với đầu dò (probe) di chuyển dọc theo mối hàn.
  • Dây dẫn (conductive wire) phải được đặt ở vị trí tối ưu (thường ngay dưới mép tấm màng trên cùng) để đảm bảo phát hiện chính xác.
• Điều kiện kiểm tra:
  • Khu vực mối hàn phải khô ráo, sạch sẽ, không có nước hoặc tạp chất.
  • Phương pháp này chỉ được sử dụng ở những khu vực không có nguy cơ cháy nổ do tia lửa điện (ASTM D6365 nhấn mạnh điều này)

Lưu ý bổ sung

• Ứng dụng thực tế:
  • Phương pháp kiểm tra tia lửa điện đặc biệt hữu ích cho các mối hàn tại vị trí khó tiếp cận, như mối hàn quanh ống xuyên hoặc trong các góc hẹp, nơi không thể sử dụng hộp chân không Vacuum Plate 300, Vacuum Box
• Kết hợp phương pháp:
  • Nên kết hợp kiểm tra tia lửa điện với các phương pháp không phá hủy khác như kiểm tra chân không (ASTM D5641) hoặc kiểm tra kênh khí (ASTM D5820) để đảm bảo chất lượng mối hàn toàn diện.
• Sửa chữa:
  • Nếu phát hiện khuyết tật (tia lửa xuất hiện), khu vực đó cần được sửa chữa bằng hàn đùn hoặc vá, sau đó kiểm tra lại.
• Hạn chế:
  • Điện áp kiểm tra cần được điều chỉnh cẩn thận. Nếu quá cao, có thể gây ra tín hiệu sai (false positive) hoặc làm hỏng màng.
  • Phương pháp này không áp dụng cho màng HDPE có lớp phủ dẫn điện (conductive-backed geomembrane) trừ khi được thiết kế đặc biệt.