Phần 1: 4 loại mòn và dấu hiệu nhận diện trên bề mặt

Bề mặt sau khi hư hỏng thường giữ lại những dấu hiệu về cách vật liệu đã mất đi, hướng tác động của dòng liệu và khả năng nhiều cơ chế đang cùng xuất hiện tại một vị trí. Vì vậy, đọc vết không chỉ là nhìn xem bề mặt mòn nhiều hay ít, mà là tìm cơ sở để xác định loại mòn đang chi phối trước khi chuyển sang bước đo đạc và lựa chọn vật liệu.

Ngoài hiện trường, dấu vết hiếm khi xuất hiện thành những mẫu hoàn toàn tách biệt. Một bề mặt có thể vừa có rãnh cào, vừa có vùng lõm do va đập hoặc xuất hiện rỗ do môi trường hóa học. Vì vậy, cần đọc đồng thời hình dạng vết, vị trí xuất hiện, hướng dòng liệu và điều kiện vận hành.

1. Bốn loại mòn để lại những dấu hiệu khác nhau trên bề mặt

Theo khung phân loại DIN 50320, mòn được chia thành 4 cơ chế chính. Các cơ chế có thể xuất hiện riêng lẻ hoặc đồng thời trên cùng một bề mặt.

Co nhung loai mai mon nao — 4 kiểu mòn thường gặp

Loại mòn	Cơ chế xảy ra tại bề mặt	Dấu hiệu cần chú ý
Mòn do cơ học (abrasive)	Hạt cứng cắt, cào hoặc tác động lên bề mặt	Rãnh, vệt xước, vùng mất vật liệu theo hướng dòng
Mòn do dính (adhesive)	Hai bề mặt tiếp xúc, dính cục bộ rồi tách ra và mang theo vật liệu	Tróc dính, xước thô, vật liệu chuyển sang bề mặt đối tiếp
Mòn do hóa chất (corrosive)	Phản ứng hóa học hoặc điện hóa làm suy yếu lớp bề mặt	Rỗ, tróc vảy, vùng ăn mòn không theo hướng dòng
Mòn do mỏi (fatigue)	Tải lặp lại tạo nứt dưới hoặc trên bề mặt rồi làm vật liệu bong ra	Lõm, nứt chân chim, bong tróc từng mảng

Cần phân biệt rõ như sau: mòn là khái niệm bao quát, còn mài mòn cơ học chỉ là một trong bốn loại.

Va đập cũng không nên được tách thành một “loại mòn thứ năm”. Va đập là dạng tác động có thể tạo ứng suất lặp lại và dẫn tới mòn do mỏi. Tương tự, xói mòn được xem trong nhóm mòn cơ học khi dòng khí hoặc chất lỏng mang hạt tác động lên bề mặt.

Phân loại chỉ là bước đầu. Ngoài hiện trường, giá trị thực tế nằm ở việc đọc đúng dấu vết và đặt chúng vào điều kiện làm việc của vị trí.

So do he mai mon theo tieu chuan DIN 50320 — Sơ đồ hệ mài mòn theo tiêu chuẩn DIN 50320

2. Ba dạng tác động của mòn cơ học

Trong bốn loại mòn, mòn cơ học xuất hiện dưới nhiều hình thức khác nhau. Ba dạng thường gặp gồm cào, nghiền và dòng mang hạt.

Dạng tác động	Điều kiện xảy ra	Dấu vết thường thấy
Cào	Hạt bị giữ giữa các bề mặt và trượt theo một hướng	Vệt song song, tương đối sâu và có hướng rõ
Nghiền	Hạt lăn hoặc bị ép giữa các bề mặt	Nhiều hố nhỏ, bề mặt không có hướng xước rõ
Dòng mang hạt	Hạt di chuyển theo dòng và liên tục tác động lên bề mặt	Hình dạng vết thay đổi theo hướng và góc tới của dòng

Với dòng mang hạt, góc tới ảnh hưởng trực tiếp tới hình dạng dấu vết. Khi dòng đi gần song song với bề mặt, vết thường dài và nông hơn. Khi dòng đập gần vuông góc, vùng tác động có xu hướng lõm và tập trung hơn.

Vì vậy, chỉ nhìn hình dạng vết chưa đủ. Cần đặt dấu vết cạnh hướng dòng liệu thực tế để hiểu cơ chế tác động.

3. Đọc vết phải bắt đầu từ đúng vị trí

Không nên chọn vị trí đọc vết chỉ vì dễ đứng hoặc dễ đưa dụng cụ vào.

Điểm ưu tiên là khu vực xuống cấp nhanh nhất trên cùng một chi tiết. Có thể xác định vùng này bằng cách so sánh độ dày còn lại tại một số điểm rồi tập trung đọc dấu vết ở vùng mỏng nhất.

Lý do rất đơn giản: cơ chế đang chi phối thường thể hiện rõ nhất tại nơi vật liệu mất nhanh nhất. Nếu đọc ở một vùng ít chịu tác động, dấu vết có thể mờ hoặc phản ánh một cơ chế phụ thay vì nguyên nhân chính.

Sau khi chọn đúng vị trí, cần xác định hướng của dấu vết. Hướng vết cần được so với hướng dòng liệu**.**

Một số dấu hiệu ban đầu có thể sử dụng để khoanh vùng:

vệt có hướng rõ và tương đối song song thường gợi ý mòn cơ học
vệt nghiêng theo một hướng nhất định có thể liên quan đến dòng mang hạt
bề mặt không có hướng rõ cần xem thêm khả năng mòn do hóa chất hoặc mòn do mỏi

Hướng vết nên được ghi lại cùng hướng dòng liệu thực tế trên ảnh hoặc sơ đồ vị trí. Hai thông tin này giúp kiểm tra xem dấu vết có phù hợp với hướng tác động đang giả định hay không.

Không nên chỉ dựa trên bản vẽ thiết kế để xác định hướng dòng. Sau các lần sửa đổi hoặc cải tạo, dòng thực tế có thể khác so với cấu hình ban đầu.

4. Bề mặt đã sửa chữa vẫn có thể đọc được nhưng dữ liệu không còn đầy đủ

Một vị trí đã được hàn vá, mài hoặc sửa chữa thường mất phần dấu vết ban đầu. Tuy nhiên, vẫn có ba nhóm thông tin có thể sử dụng:

Thông tin còn có thể đọc	Ý nghĩa
Vết mới hình thành trên lớp vá	Cho biết cơ chế vẫn đang tiếp tục sau lần sửa chữa
Vùng tiếp giáp giữa lớp vá và vật liệu nền	Cho thấy khu vực có thể tiếp tục xuống cấp
Hình dạng vùng đã vá	Phản ánh phạm vi hư hỏng của lần trước

Hình dạng vùng vá đặc biệt hữu ích vì nó cho biết vị trí nào từng phải can thiệp và phạm vi hư hỏng trước đó rộng đến đâu.

Vì vậy, nếu có thể, cần chụp và ghi nhận vùng sửa chữa trước khi tiếp tục mài hoặc vá lại, bởi sau mỗi lần can thiệp, một phần thông tin của bề mặt cũ sẽ mất đi.

5. Không phải mọi dấu vết trên bề mặt đều là dấu hiệu mòn

Một lỗi dễ gặp khi đọc bề mặt là nhầm dấu gia công với dấu hình thành trong quá trình vận hành.

Dấu quan sát được	Có thể là dấu gia công khi
Các vệt song song rất đều, khoảng cách gần như không đổi	Là vết mài hoặc vết cắt
Vệt chỉ xuất hiện dọc một dải hẹp ở mép	Liên quan đến quá trình cắt hoặc tạo mép
Gợn sóng tập trung quanh vùng hàn	Là dấu từ quá trình hàn

Một cách kiểm tra là quan sát mức thay đổi của dấu vết theo vùng chịu tác động.

Dấu do mòn thường thay đổi cường độ theo hướng dòng hoặc theo mức tác động của vật liệu. Dấu gia công lại có xu hướng đều hơn và gắn với cách bề mặt được tạo ra trước khi đưa vào vận hành.

6. Khi nhiều dấu vết cùng xuất hiện, cần tìm cơ chế đang chi phối

Ngoài hiện trường, một vị trí có thể xuất hiện đồng thời nhiều cơ chế. Mục tiêu không phải lúc nào cũng là tách từng dấu vết thành bốn nhóm riêng biệt, mà là xác định cơ chế nào đang quyết định tốc độ xuống cấp.

Một số dấu hiệu có thể dùng để khoanh vùng:

Dấu hiệu nổi bật	Cơ chế cần ưu tiên kiểm tra
Mất vật liệu trên diện rộng, tương đối đều và có hướng rõ	Mòn cơ học
Lõm cục bộ kèm nứt xung quanh	Mòn do mỏi
Rỗ lan rộng, kể cả ở vùng không chịu dòng đập trực tiếp	Mòn do hóa chất

Trường hợp cần thận trọng hơn là khi hai cơ chế hỗ trợ lẫn nhau.

Ví dụ, môi trường hóa học làm suy yếu lớp bề mặt, sau đó dòng hạt tiếp tục cuốn lớp đã suy yếu đi. Khi lớp mới lộ ra, quá trình lại lặp lại. Nếu chỉ xử lý phần tác động cơ học mà bỏ qua môi trường hóa học, tốc độ xuống cấp có thể vẫn cao.

Trong trường hợp này, kết luận cần nêu rõ cơ chế chính và yếu tố đang thúc đẩy cơ chế đó, thay vì chỉ chọn một tên gọi duy nhất.

7. Dấu vết quan sát được cần chuyển thành dữ liệu

Một nhận xét như “vết cào khá sâu” hoặc “mòn mạnh ở mép” khó sử dụng lại nếu không được ghi theo cùng một cách.

Tối thiểu cần giữ bốn thông tin:

hướng vết so với hướng dòng liệu
độ sâu hoặc mức mất vật liệu tại vùng quan sát
phạm vi phân bố, gồm toàn bộ bề mặt hay chỉ tập trung ở một khu vực
ảnh có thước tham chiếu trong cùng khung hình

Ảnh không có thước vẫn có giá trị minh họa, nhưng khó dùng để đối chiếu kích thước dấu vết giữa các thời điểm.

Điểm quan trọng không phải chụp thật nhiều ảnh mà là tạo được ảnh có thể sử dụng lại khi kiểm tra lần sau.

8. Nứt cần được phân biệt theo vị trí và hình dạng

Từ “nứt” có thể mô tả nhiều hiện tượng hoàn toàn khác nhau. Nếu chỉ ghi “có nứt”, thông tin chưa đủ để xác định hướng kiểm tra.

Dạng nứt quan sát được	Vị trí thường thấy	Hướng đánh giá
Nứt chân chim quanh vùng lõm	Bề mặt kim loại đang chịu tác động	Xem xét mòn do mỏi liên quan đến va đập
Nứt dạng mạng lưới trên lớp lót	Gốm hoặc vật liệu phi kim	Kiểm tra tác động của sốc nhiệt
Vết nứt nhỏ, đều, cắt ngang đường hàn	Lớp phủ cứng	Có thể là đặc trưng giải phóng ứng suất của lớp phủ
Nứt chạy xuống kim loại nền	Vùng hàn đắp hoặc mối hàn	Kiểm tra quá trình hàn và điều kiện nhiệt
Nứt xuất hiện muộn tại góc cắt hoặc tấm lưu kho	Góc sắc, vị trí uốn hoặc mép cắt	Kiểm tra khả năng nứt chậm

Đặc biệt, các vết nứt nhỏ, đều trên lớp phủ cứng không nên mặc định được coi là khuyết tật. Cần xem vết nứt dừng trong lớp phủ hay đã phát triển xuống vật liệu nền.

Ngược lại, khi vết nứt chạy xuống nền hoặc lớp vật liệu bong thành mảng, vấn đề không còn chỉ là dấu hiệu bề mặt mà cần kiểm tra lại cách chế tạo hoặc liên kết.

9. Độ cứng hạt phải được đo trên đúng dòng liệu đang gây mòn

Khi cần đánh giá hạt gây mòn, có thể sử dụng bộ bút thử thang Mohs để khảo sát độ cứng tương đối tại hiện trường.

Điểm quan trọng hơn bản thân dụng cụ là mẫu được lấy ở đâu.

Mẫu cần lấy từ dòng liệu đang trực tiếp tác động lên vị trí. Không nên thay bằng mẫu ở đống chứa hoặc mẫu đã qua một công đoạn khác nếu điều kiện hạt tại đó không còn giống với dòng gây mòn.

Dòng liệu cũng có thể không đồng nhất. Vì vậy, nên ghi nhận dải độ cứng quan sát được, thay vì mặc định toàn bộ dòng chỉ có một giá trị.

Các yếu tố như cỡ hạt, độ cứng, nồng độ hạt rắn, vận tốc và góc tới được đo chi tiết hơn trong cụm kiến thức Khảo sát, đo lường và chẩn đoán hiện trường.

10. Trách nhiệm của các bộ phận

Đọc dấu vết cần kết hợp thông tin từ người trực tiếp quan sát bề mặt và người nắm điều kiện vận hành.

Nội dung công việc	Người hoặc bộ phận phụ trách
Quan sát và ghi nhận dấu vết tại vị trí	Kỹ sư khảo sát
Xác nhận hướng dòng liệu thực tế	Bộ phận vận hành
Đo độ cứng của hạt	Kỹ sư khảo sát
Đánh giá cơ chế mòn đang chi phối	Kỹ sư vật liệu
Xác định có cần bổ sung phép đo hay không	Các bên kỹ thuật liên quan phối hợp với vận hành

Hướng dòng liệu cần được xác nhận theo trạng thái làm việc thực tế, không chỉ dựa vào bản vẽ. Sau các lần cải tạo, thay đổi thiết bị hoặc điều chỉnh vận hành, điều kiện thực tế có thể khác so với thiết kế ban đầu.

11. Lưu ý khi áp dụng kiến thức

Một, đọc vết giúp khoanh vùng cơ chế mòn, nhưng chưa trực tiếp quyết định nhóm vật liệu phải sử dụng. Việc lựa chọn cần thêm dữ liệu về điều kiện làm việc tại vị trí.

Hai, với bề mặt đã vá, mài hoặc sửa chữa, dấu vết quan sát được chỉ phản ánh phần thông tin còn lại sau can thiệp. Không nên coi chúng tương đương với bề mặt nguyên trạng trước khi sửa.

Ba, kết quả thử trong phòng thí nghiệm chỉ cho phép so sánh trong điều kiện thử tương ứng. Không nên quy trực tiếp thành tuổi thọ ngoài hiện trường.

Đọc vết có giá trị khi dấu hiệu trên bề mặt được đặt cạnh hướng dòng liệu, vị trí hư hỏng và điều kiện vận hành. Mục tiêu không phải chỉ gọi tên một loại mòn, mà là xác định cơ chế đang chi phối để biết cần đo gì tiếp theo trước khi lựa chọn nhóm vật liệu.