Giáo Trình Kiểm Tra Và Đánh Giá Chất Lượng Mối Hàn Theo Tiêu Chuẩn Quốc Tế

Giáo trình về kiểm tra và đánh giá chất lượng mối hàn theo tiêu chuẩn quốc tế nghề hàn trình độ cao đẳng, biên soạn theo chương trình đào tạo chuẩn, hệ thống hóa kiến thức từ cơ

• Tác giả: Trần Thanh Ngọc
• Trường học: Trường Cao Đẳng Dầu Khí
• Chuyên ngành: Hàn
• Đề tài: Giáo Trình Kiểm Tra Và Đánh Giá Chất Lượng Mối Hàn Theo Tiêu Chuẩn Quốc Tế
• Loại tài liệu: Giáo trình
• Năm xuất bản: 2020
• Địa điểm: Bà Rịa-Vũng Tàu

Mục lục chi tiết

• LỜI NÓI ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: KIỂM TRA MỐI HÀN BẰNG THỬ NGHIỆM CƠ KHÍ
• 2. CHƯƠNG 2: KIỂM TRA KHÔNG PHÁ HỦY
• 3. CHƯƠNG 3: ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG MỐI HÀN THEO TIÊU CHUẨN AWS
• 4. CHƯƠNG 4: ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG MỐI HÀN THEO TIÊU CHUẨN ASME
• 5. CHƯƠNG 5: ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG MỐI HÀN THEO TIÊU CHUẨN API
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về Giáo Trình Kiểm Tra Chất Lượng Mối Hàn

Giáo trình kiểm tra chất lượng mối hàn theo tiêu chuẩn quốc tế là tài liệu quan trọng trong việc đào tạo kỹ thuật viên hàn. Nội dung giáo trình cung cấp kiến thức về các phương pháp kiểm tra và đánh giá chất lượng mối hàn, từ đó giúp sinh viên nắm vững các tiêu chuẩn quốc tế. Việc áp dụng các tiêu chuẩn này không chỉ đảm bảo chất lượng sản phẩm mà còn nâng cao tính an toàn trong các công trình xây dựng.

1.1. Mục tiêu của giáo trình kiểm tra chất lượng mối hàn

Giáo trình nhằm trang bị cho sinh viên kiến thức và kỹ năng cần thiết để thực hiện kiểm tra chất lượng mối hàn theo tiêu chuẩn quốc tế. Sinh viên sẽ hiểu rõ quy trình kiểm tra và đánh giá chất lượng mối hàn, từ đó có thể áp dụng vào thực tế sản xuất.

1.2. Tầm quan trọng của kiểm tra chất lượng mối hàn

Kiểm tra chất lượng mối hàn là một bước quan trọng trong quy trình sản xuất. Nó giúp phát hiện sớm các khuyết tật, đảm bảo an toàn cho công trình và nâng cao độ bền của sản phẩm. Việc tuân thủ các tiêu chuẩn quốc tế trong kiểm tra chất lượng mối hàn là điều cần thiết.

II. Các Vấn Đề và Thách Thức Trong Kiểm Tra Chất Lượng Mối Hàn

Trong quá trình kiểm tra chất lượng mối hàn, có nhiều vấn đề và thách thức cần được giải quyết. Các khuyết tật trong mối hàn có thể ảnh hưởng đến độ bền và an toàn của sản phẩm. Việc phát hiện và khắc phục kịp thời các khuyết tật này là rất quan trọng.

2.1. Các loại khuyết tật thường gặp trong mối hàn

Khuyết tật trong mối hàn có thể bao gồm nứt, lỗ rỗng, và không đủ độ thẩm thấu. Những khuyết tật này có thể dẫn đến sự cố trong quá trình sử dụng sản phẩm. Việc nhận diện và phân loại các khuyết tật này là rất cần thiết.

2.2. Thách thức trong việc áp dụng tiêu chuẩn quốc tế

Việc áp dụng các tiêu chuẩn quốc tế trong kiểm tra chất lượng mối hàn đôi khi gặp khó khăn do sự khác biệt về công nghệ và quy trình sản xuất. Cần có sự đào tạo và cập nhật thường xuyên để đảm bảo nhân lực có đủ kiến thức và kỹ năng.

III. Phương Pháp Kiểm Tra Chất Lượng Mối Hàn Hiệu Quả

Có nhiều phương pháp kiểm tra chất lượng mối hàn được áp dụng hiện nay. Mỗi phương pháp có ưu điểm và nhược điểm riêng, phù hợp với từng loại mối hàn và yêu cầu cụ thể của sản phẩm.

3.1. Kiểm tra không phá hủy NDT

Phương pháp kiểm tra không phá hủy giúp phát hiện các khuyết tật mà không làm hỏng mối hàn. Các kỹ thuật như siêu âm, chụp ảnh phóng xạ và từ tính thường được sử dụng trong kiểm tra không phá hủy.

3.2. Kiểm tra phá hủy

Kiểm tra phá hủy là phương pháp kiểm tra chất lượng mối hàn bằng cách thử nghiệm mẫu mối hàn cho đến khi hỏng. Phương pháp này giúp đánh giá chính xác độ bền và khả năng chịu tải của mối hàn.

IV. Ứng Dụng Thực Tiễn Của Kiểm Tra Chất Lượng Mối Hàn

Kiểm tra chất lượng mối hàn không chỉ là một bước trong quy trình sản xuất mà còn có ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Việc đảm bảo chất lượng mối hàn có thể giúp tiết kiệm chi phí và thời gian trong sản xuất.

4.1. Ứng dụng trong ngành công nghiệp dầu khí

Trong ngành công nghiệp dầu khí, chất lượng mối hàn là yếu tố quyết định đến an toàn và hiệu quả của các công trình. Việc kiểm tra chất lượng mối hàn giúp phát hiện sớm các vấn đề tiềm ẩn.

4.2. Ứng dụng trong xây dựng

Trong xây dựng, kiểm tra chất lượng mối hàn đảm bảo rằng các kết cấu chịu lực được thực hiện đúng tiêu chuẩn. Điều này giúp tăng cường độ bền và an toàn cho công trình.

V. Kết Luận và Tương Lai Của Kiểm Tra Chất Lượng Mối Hàn

Kiểm tra chất lượng mối hàn theo tiêu chuẩn quốc tế là một lĩnh vực đang phát triển mạnh mẽ. Với sự tiến bộ của công nghệ, các phương pháp kiểm tra ngày càng trở nên hiệu quả và chính xác hơn.

5.1. Xu hướng phát triển trong kiểm tra chất lượng

Xu hướng hiện nay là áp dụng công nghệ mới vào kiểm tra chất lượng mối hàn, như sử dụng trí tuệ nhân tạo và máy học để phân tích dữ liệu kiểm tra.

5.2. Tương lai của giáo trình kiểm tra chất lượng mối hàn

Giáo trình kiểm tra chất lượng mối hàn sẽ tiếp tục được cập nhật để phù hợp với các tiêu chuẩn quốc tế mới nhất, nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của thị trường lao động.

Nội dung chính

Giáo trình Kiểm tra và Đánh giá Chất lượng Mối hàn Theo Tiêu chuẩn Quốc tế

Tổng quan về giáo trình

Kiểm tra và đánh giá chất lượng mối hàn theo tiêu chuẩn quốc tế (Mã số môn học: HAN19MH02) là giáo trình mô đun chuyên môn ngành bắt buộc thuộc Chương trình đào tạo Cao đẳng nghề Hàn, do Khoa Cơ Khí Động Lực – Trường Cao đẳng Dầu khí (thuộc Tập đoàn Dầu khí Quốc gia Việt Nam) biên soạn và ban hành theo Quyết định số 196/QĐ-CĐDK ngày 25 tháng 03 năm 2020. Ban biên soạn giáo trình gồm Chủ biên Trần Thanh Ngọc cùng các tác giả Trần Nam An và An Đình Quân.

Trong cấu trúc chương trình đào tạo tổng thể gồm 98 tín chỉ (2500 giờ), mô đun HAN19MH02 có thời lượng 5 tín chỉ, tương đương 90 giờ định mức (bao gồm 56 giờ lý thuyết, 29 giờ thực hành, thí nghiệm, thảo luận, bài tập và 5 giờ kiểm tra). Môn học được bố trí giảng dạy sau các môn học kỹ thuật cơ sở (Vẽ kỹ thuật CK19MH01, Vật liệu cơ khí CK19MH04, Dung sai CK19MH05, An toàn – vệ sinh lao động ATMT19MH01) và tiếp nối trực tiếp sau hệ thống 13 mô đun chuyên môn nghề từ HAN19MĐ01 (Chế tạo phôi hàn) đến HAN19MĐ13 (Hàn ống) cùng mô đun Quy trình hàn (HAN19MH01).

Về mục tiêu học tập (learning outcomes), giáo trình hướng đến việc trang bị cho người học ba nhóm chuẩn đầu ra cụ thể:

• Chuẩn đầu ra kiến thức (A1–A3): Nắm vững quy trình chuẩn bị mẫu thử trong kiểm tra phá hủy; mô tả chính xác các phương pháp kiểm tra cơ tính phá hủy mối hàn (DT); mô tả đúng nguyên lý và quy trình các phương pháp kiểm tra không phá hủy (NDT).
• Chuẩn đầu ra kỹ năng (B1–B2): Đánh giá chính xác chất lượng mối hàn sau kiểm tra dựa trên các bộ tiêu chuẩn kỹ thuật quốc tế chuyên ngành; giải thích và tuân thủ các quy định an toàn kỹ thuật trong quá trình kiểm định.
• Chuẩn đầu ra năng lực tự chủ và trách nhiệm (C1): Tuân thủ quy định an toàn lao động và vệ sinh công nghiệp; duy trì tính cẩn thận, chính xác, trung thực trong quá trình đo đạc cơ tính và giải đoán kết quả khuyết tật.

Giáo trình được tiếp cận theo hướng tích hợp lý thuyết kiểm định cơ - lý với việc tra cứu và áp dụng trực tiếp các tiêu chuẩn chế tạo công nghiệp quốc tế (AWS, ASME, API), cung cấp hệ thống sơ đồ thiết bị, công thức tính toán và biểu mẫu báo cáo kết quả thực tế.

---

Nội dung kiến thức cốt lõi

Các chương và chủ đề chính

Giáo trình được cấu trúc thành 5 chương trọng tâm với trình tự phát triển nội dung logic từ thực nghiệm cơ tính, công nghệ dò tìm khuyết tật đến nghiệm thu chất lượng theo quy chuẩn quốc tế:

1. Chương 1: Kiểm tra mối hàn bằng thử nghiệm cơ khí

   • Mục đích và chuẩn bị mẫu thử: Trình bày phương pháp gia công cơ (tiện, phay, bào, mài) để tạo mẫu thử kéo ngang mối hàn, mẫu thử kim loại đắp, mẫu uốn và mẫu va đập theo kích thước tiêu chuẩn (Bảng 1.1, 1.2, 1.3).
   • Kỹ thuật thử kéo: Khảo sát đường cong ứng suất – biến dạng, xác định giới hạn bền kéo theo công thức $R_m = \frac{F}{A}$ (với $F$ là lực kéo tối đa, $A$ là tiết diện ban đầu), độ giãn dài tương đối $A = \frac{(L - L_0) \times 100}{L_0}$, và tiêu chí chấp nhận theo độ bền kim loại cơ bản.
   • Kỹ thuật thử uốn: Phân loại uốn mặt, uốn đáy, uốn theo khuôn định hình ($180^\circ$) và uốn tự do ($120^\circ$) để kiểm tra độ dẻo và tính lành lặn của vùng ảnh hưởng nhiệt.
   • Kỹ thuật thử độ dai va đập Charpy: Quy định kích thước mẫu chuẩn $10 \times 8\text{ mm}$ (hoặc tiết diện rút gọn $10 \times 7.5\text{ mm}$, $10 \times 5\text{ mm}$), thử nghiệm trên máy búa lắc ở nhiệt độ thiết kế nhằm xác định năng lượng hấp thụ ($J$).
   • Kiểm tra độ cứng: Phân tích nguyên lý và thang đo trên 3 phương pháp: Brinell ($HB = \frac{P}{F}$ trên máy TW-2, Diatestor), Rockwell (thang HRA, HRB, HRC sử dụng mũi côn kim cương hoặc bi thép trên máy TK-2) và Vickers (thang HV sử dụng đầu đâm kim cương hình tứ diện).

2. Chương 2: Kiểm tra không phá hủy mối hàn (NDT)

   • Kiểm tra siêu âm (Ultrasonic Testing - UT): Bản chất sóng âm trong dải tần số 0.5–25 MHz; các dạng sóng dọc, sóng ngang, sóng bề mặt (Rayleigh), sóng bản mỏng (Lamb); vận tốc sóng âm trong thép ($5920\text{ m/s}$ với sóng dọc, $3250\text{ m/s}$ với sóng ngang); định luật khúc xạ Snell; hiện tượng áp điện và từ giảo; vận hành máy siêu âm Krautkramer USM 35X, máy đo chiều dày DM4; các kỹ thuật hiển thị A-scan, B-scan, C-scan cùng các phương pháp nâng cao như Phased Array, TOFD, IRIS.
   • Kiểm tra chụp ảnh phóng xạ (Radiographic Testing - RT): Nguyên lý đâm xuyên của bức xạ tia X (máy phát Seiferteres CO42 MF3) và đồng vị phóng xạ Gamma (nguồn Ir-192); sử dụng chỉ thị chất lượng hình ảnh IQI dạng lỗ và dạng dây; các kỹ thuật chụp đơn tường đơn ảnh, hai tường một ảnh, hai tường hai ảnh.
   • Kiểm tra từ tính (Magnetic Particle Testing - MT): Nguyên lý tạo từ trường rò; quy tắc bàn tay phải; kỹ thuật từ hóa bằng gông từ (Yoke), que châm (Prods), cuộn dây; phân loại hạt từ khô, hạt từ ướt huỳnh quang dưới nguồn sáng đèn thủy ngân cao áp.
   • Kiểm tra thẩm thấu (Penetrant Testing - PT): Hiện tượng mao dẫn; quy trình kiểm tra 6 bước gồm làm sạch ban đầu, thẩm thấu, làm sạch chất thừa, phun chất hiện hình, đánh giá chỉ thị và làm sạch kết thúc.
   • Kiểm tra quan sát ngoại dạng (Visual Testing - VT): Góc nhìn, khoảng cách quan sát, sử dụng dưỡng đo mối hàn, dưỡng kiểm tra độ lệch mép và khe hở đáy.

3. Chương 3: Đánh giá chất lượng mối hàn theo tiêu chuẩn AWS

   • Phạm vi áp dụng của tiêu chuẩn AWS D1.1 (Kết cấu thép hàn).
   • Tiêu chuẩn chấp nhận khuyết tật khi kiểm tra ngoại dạng (VT).
   • Bảng tiêu chuẩn đánh giá kiểm tra phóng xạ RT cho kết cấu không phải dạng ống chịu tải trọng tĩnh (Bảng 3.1), chịu ứng suất kéo (Bảng 3.2), chịu ứng suất nén (Bảng 3.3), và mối hàn dạng ống (Bảng 3.4, 3.5, 3.6).

4. Chương 4: Đánh giá chất lượng mối hàn theo tiêu chuẩn ASME

   • Tiêu chuẩn nghiệm thu kiểm tra ngoại dạng VT và kiểm tra phóng xạ RT theo quy định của ASME Section IX (Welding and Brazing Qualifications).
   • Bảng quy định kích thước khuyết tật tròn và chỉ thị không liên quan theo ASME Section I (Bảng 4.1), ASME Section VIII (Bảng 4.2), và tiêu chuẩn chấp nhận RT theo hệ thống đường ống áp lực ASME B31 (Bảng 4.3, 4.4).

5. Chương 5: Đánh giá chất lượng mối hàn theo tiêu chuẩn API

   • Tiêu chuẩn chấp nhận chất lượng mối hàn cho hệ thống đường ống dẫn dầu khí theo API 1104 (Bảng 5.1 về kích thước lớn nhất cho phép của khuyết tật cháy cạnh).
   • Tiêu chuẩn đánh giá và nghiệm thu mối hàn bồn bể chứa nhiên liệu dạng trụ đứng theo tiêu chuẩn API 650.

Kiến thức nền tảng được xây dựng

• Cơ học vật liệu kim loại: Quá trình chuyển biến cơ tính dưới tải trọng tĩnh và tải trọng va đập; cơ chế phá hủy dẻo và phá hủy giòn; hiện tượng suy giảm độ bền tại vùng ảnh hưởng nhiệt (HAZ).
• Vật lý sóng âm và quang học bức xạ: Các phương trình truyền sóng cơ học trong môi trường dị hướng; định luật biến đổi âm trở ($Z = \rho \cdot v$); quy luật suy giảm năng lượng bức xạ gamma/tia X qua chiều dày kim loại.
• Điện từ học và hiện tượng mao dẫn: Phân bố đường sức từ trong vật liệu sắt từ dưới tác dụng của dòng điện; cơ chế thấm ướt bề mặt và mao dẫn của chất chỉ thị màu/huỳnh quang.
• Khung quy chuẩn chất lượng kỹ thuật: Cấu trúc xây dựng và phê chuẩn quy trình hàn (WPS/PQR), phân loại khuyết tật (nứt, không ngấu, rỗ khí, lẫn xỉ, cháy cạnh) và giới hạn chấp nhận theo từng mục đích công nghiệp.

Kỹ năng phát triển

• Kỹ năng kỹ thuật (Technical skills): Gia công và chuẩn bị mẫu cơ tính đúng thông số kỹ thuật; vận hành máy kiểm tra độ cứng (Brinell, Rockwell, Vickers); thao tác chuẩn định máy siêu âm khuyết tật USM 35X và máy đo chiều dày DM4; lắp đặt nguồn chụp phóng xạ, gông từ Yoke và thuốc thẩm thấu PT theo quy trình chuẩn.
• Kỹ năng phân tích (Analytical skills): Phân tích đồ thị ứng suất – biến dạng; giải đoán xung phản xạ A-scan; nhận diện và phân loại khuyết tật trên phim chụp phóng xạ RT; phân biệt chỉ thị thật và chỉ thị giả trong kiểm tra hạt từ và thẩm thấu.
• Năng lực ứng dụng tiêu chuẩn (Practical competencies): Tra cứu, so chiếu kích thước bất liên tục đo được với các bảng tiêu chuẩn giới hạn trong AWS D1.1, ASME Section I/VIII/B31, API 1104/650; lập biên bản nghiệm thu và báo cáo kết quả kiểm định kỹ thuật theo mẫu chuẩn ASME.

---

Phương pháp giảng dạy và học tập

Giáo trình xây dựng phương pháp giảng dạy dựa trên mô hình kết hợp giữa thuyết trình lý thuyết chuyên ngành, trực quan hóa qua sơ đồ/mô hình và thực hành trực tiếp tại phòng học chuyên môn hóa cùng xưởng cơ tính:

• Phân bổ thời lượng giảng dạy: Tổng quỹ thời gian 90 giờ được chia thành 56 giờ giảng lý thuyết (chiếm 62.2%), 29 giờ thực hành, thảo luận và làm bài tập (chiếm 32.2%), cùng 5 giờ kiểm tra đánh giá định kỳ (chiếm 5.6%).
• Tổ chức bài tập và thảo luận: Người học được phân chia thành các nhóm nhỏ (2–4 học viên), được cấp phát quy trình hàn tiêu chuẩn và số liệu kiểm tra để thảo luận, tính toán cơ tính và đánh giá mức độ khuyết tật.
• Thực hành thực nghiệm: Học viên thực hiện thao tác đo độ cứng trên các máy chuyên dùng (TK-2, TW-2, Diatestor); chuẩn bị mẫu thử uốn, kéo, va đập; vận hành gông từ Yoke, chất thẩm thấu và thiết bị siêu âm USM 35X trên các mối hàn mẫu (test coupon).
• Phương pháp và hình thức đánh giá:
  • Đánh giá thường xuyên (Trọng số 40%): Bao gồm 01 bài kiểm tra thường xuyên (sau 12 giờ giảng dạy, đánh giá chuẩn đầu ra A1–A3, B1–B2, C1) và 01 bài kiểm tra định kỳ (sau 55 giờ giảng dạy, đánh giá chuẩn đầu ra A3, B3, C3). Hình thức thực hiện: Tự luận hoặc trắc nghiệm, tổ chức tập trung hoặc theo nhóm.
  • Đánh giá kết thúc môn học (Trọng số 60%): Tổ chức thi tập trung sau 90 giờ bằng hình thức tự luận hoặc trắc nghiệm, đánh giá tổng hợp toàn bộ các chuẩn đầu ra A1–A3, B1–B2, C1–C3.
  • Quy chuẩn tính điểm: Chấm theo thang điểm 10 (làm tròn đến một chữ số thập phân), tính điểm tổng hợp theo trọng số và quy đổi sang điểm chữ, thang điểm 4 theo Thông tư số 09/2017/TT-BLĐTBXH của Bộ Lao động – Thương binh và Xã hội.
• Hướng dẫn tự học đối với người học: Sinh viên có trách nhiệm nghiên cứu trước giáo trình và tài liệu tham khảo trước giờ lên lớp; tham gia tối thiểu 70% số giờ học lý thuyết trên lớp (nếu vắng trên 31% số tiết bắt buộc phải học lại mô đun mới đủ điều kiện dự thi).

---

Điểm nổi bật và cập nhật

• Tính cập nhật về hệ thống tiêu chuẩn quốc tế: Giáo trình cập nhật và hệ thống hóa trực tiếp các phiên bản tiêu chuẩn kiểm định chuyên ngành hàn gồm: AWS D1.1 (Hiệp hội Hàn Hoa Kỳ - phiên bản kết cấu thép), ASME Section IX (Hiệp hội Kỹ sư Cơ khí Hoa Kỳ - 2007/2019), ASME Section I (Lò hơi), ASME Section VIII (Bình áp lực), ASME B31 (Hệ thống đường ống áp lực), API 1104 (Viện Dầu mỏ Hoa Kỳ - đường ống dẫn dầu khí) và API 650 (Bể chứa dầu khí).
• Tích hợp các công nghệ kiểm tra không phá hủy hiện đại: Bên cạnh các phương pháp truyền thống, nội dung giáo trình giới thiệu nguyên lý vận hành của các công nghệ kiểm tra NDT tiên tiến: Siêu âm mảng pha (Phased Array), Siêu âm nhiễu xạ thời gian truyền (TOFD), Kỹ thuật kiểm tra siêu âm xoay đầu dò nội suy (IRIS) và nguồn phát tia X công nghiệp Seiferteres CO42 MF3.
• Gắn kết thực tiễn ngành dầu khí và chế tạo: Cấu trúc tài liệu được thiết kế bám sát yêu cầu kỹ thuật và quy trình kiểm soát chất lượng tại các công trình dầu khí, hệ thống đường ống công nghiệp và giàn khoan ngoài khơi.
• Chuẩn hóa biểu mẫu báo cáo kỹ thuật: Cung cấp đầy đủ các biểu mẫu báo cáo kết quả kiểm tra độ kéo, uốn, va đập, độ cứng theo đúng chuẩn ASME, hỗ trợ người học tiếp cận trực tiếp với hồ sơ nghiệm thu thực tế trong sản xuất.

---

Đối tượng sử dụng giáo trình

• Sinh viên và học viên: Tài liệu giảng dạy chính khóa dành cho sinh viên hệ Cao đẳng nghề Hàn thuộc Trường Cao đẳng Dầu khí và các cơ sở giáo dục nghề nghiệp đào tạo ngành kỹ thuật hàn; tài liệu tham khảo cho học viên theo học các chứng chỉ kiểm tra không phá hủy (NDT Level I, Level II) và giám sát chất lượng hàn (QA/QC hàn).
• Điều kiện tiên quyết (Prerequisites): Người học cần hoàn thành khối kiến thức cơ sở gồm Vẽ kỹ thuật (CK19MH01), Dung sai (CK19MH05), Vật liệu cơ khí (CK19MH04), An toàn – vệ sinh lao động (ATMT19MH01) và các mô đun kỹ năng thực hành hàn từ HAN19MĐ01 đến HAN19MĐ13 cùng mô đun Quy trình hàn (HAN19MH01).
• Giảng viên chuyên ngành: Sử dụng làm căn cứ thiết kế đề cương chi tiết, bài giảng lý thuyết, giáo án thực hành cơ tính, xây dựng phiếu học tập và ngân hàng đề thi đánh giá theo năng lực thực hiện.
• Cán bộ kỹ thuật và kỹ sư công trường: Sử dụng làm tài liệu tra cứu nhanh tại xưởng sản xuất, phục vụ công tác giám sát, kiểm định, đánh giá nghiệm thu liên kết hàn tại các nhà máy đóng tàu, cơ khí chế tạo, lắp máy và xây lắp dầu khí.

---

Câu hỏi thường gặp

1. Giáo trình này phù hợp với ai?

Tài liệu được biên soạn cho sinh viên hệ Cao đẳng nghề Hàn, kỹ thuật viên NDT, giám sát viên kiểm soát chất lượng (QC Welding) và kỹ sư chế tạo cơ khí công nghiệp.

2. Cần kiến thức nền nào để học mô đun này?

Người học cần hoàn thành các môn học cơ sở về đọc bản vẽ kỹ thuật cơ khí, dung sai đo lường, tính chất cơ lý của vật liệu kim loại và nắm vững kỹ thuật hàn cơ bản của các phương pháp hàn SMAW, GTAW, GMAW, FCAW, SAW.

3. Điểm khác biệt của giáo trình này so với các tài liệu hàn thông thường là gì?

Giáo trình kết hợp toàn diện giữa hai mảng kiểm tra phá hủy (DT) và không phá hủy (NDT), đồng thời trích xuất cụ thể các bảng thông số đánh giá nghiệm thu khuyết tật thực tế từ 3 bộ tiêu chuẩn kỹ thuật quốc tế phổ biến nhất trong ngành công nghiệp: AWS, ASME và API.

4. Làm sao để tự học và nghiên cứu giáo trình hiệu quả?

Học viên cần nghiên cứu lý thuyết song song với việc tra cứu các bảng tiêu chuẩn; kết hợp giải quyết các bài tập phân tích biểu đồ biến dạng, nhận diện khuyết tật trên phim RT/tín hiệu UT, và thực hành lập biên bản kiểm định theo biểu mẫu ASME.

5. Có tài liệu bổ trợ nào được khuyến nghị kèm theo?

Các tài liệu tham khảo chính được trích dẫn gồm:

• Đảm bảo chất lượng hàn – Nguyễn Đức Thắng (NXB Khoa học và Kỹ thuật, 2009).
• Công nghệ hàn điện nóng chảy (Tập 1) – Ngô Lê Thông (NXB Giáo dục, 2004).
• Công nghệ hàn thép và hợp kim khó hàn – Nguyễn Văn Thông (NXB Khoa học và Kỹ thuật, 2005).
• Chương trình đào tạo Chuyên gia hàn quốc tế – Trung tâm Việt – Đức (2006).
• ASME Section IX: Welding and Brazing Qualifications (American Society of Mechanical Engineers, 2007).
• AWS D1.1: Structural Welding Code – Steel (American Welding Society, 2008).
• The Procedure Handbook of Arc Welding – Lincoln Electric Company (USA).

---

Kết luận

Giáo trình Kiểm tra và đánh giá chất lượng mối hàn theo tiêu chuẩn quốc tế (HAN19MH02) cung cấp hệ thống tri thức hoàn chỉnh từ nguyên lý thử nghiệm cơ tính phá hủy, phương pháp dò tìm khuyết tật không phá hủy (VT, UT, RT, MT, PT) đến tiêu chuẩn nghiệm thu thực tế theo AWS, ASME và API.

Lộ trình học tập đề xuất: Nắm vững phương pháp chuẩn bị và kiểm tra cơ tính phá hủy (Chương 1) $\rightarrow$ Làm chủ nguyên lý, kỹ thuật dò tìm khuyết tật NDT (Chương 2) $\rightarrow$ Áp dụng đối chiếu tiêu chuẩn kỹ thuật chuyên ngành AWS, ASME, API (Chương 3, 4, 5) $\rightarrow$ Tham gia thực tập sản xuất tại doanh nghiệp (HAN19MĐ16) và thực hiện khóa luận tốt nghiệp (HAN19MĐ17).

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1: Kiểm tra mối hàn bằng thử nghiệm cơ khí Trang 16 - Nội dung: ✓ Kiến thức: Kiểm tra và đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kiến thức ✓ Kỹ năng: Đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kĩ năng. ✓ Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Trong quá trình học tập, người học cần: + Nghiên cứu bài trước khi đến lớp + Chuẩn bị đầy đủ tài liệu học tập. + Tham gia đầy đủ thời lượng môn học. + Nghiêm túc trong quá trình học tập.

- Phương pháp: ✓ Điểm kiểm tra thường xuyên: 01 ✓ Kiểm tra định kỳ: không ❖ NỘI DUNG CHƯƠNG 1 1. Vật liệu cơ bản hay vật liệu hàn (Que hàn, dây hàn) đã được các nhà sản xuất tiến hành kiểm tra cơ tính để bảo đảm chúng có các chỉ tiêu cơ tính tối thiểu cho cấp vật liệu đó. Kỹ sư thiết kế dùng các giá trị đó làm cơ sở cho tính toán thiết kế. Các thiết kế hữu hiệu nhất về mặt chi phí đều dựa trên giả thiết rằng các liên kết hàn có những tính chất không kém hơn của kim loại cơ bản.

Kiểm tra cơ tính dùng trong phê chuẩn quy trình hàn nhằm thể hiện rằng tính chất của liên kết hàn đó đáp ứng các yêu cầu mà nhà thiết kế đã quy định. Theo tiêu chuẩn ISO, các mẫu hàn (Còn gọi là chi tiết kiểm tra, test coupon, test piece) dùng cho mục đích kiểm tra phê chuẩn quy trình hàn phải được kiểm tra không phá hủy trước, sau đó mới đưa đi kiểm tra phá hủy. Kiểm tra phá hủy trong trường hợp này: Chi tiết kiểm tra bị “phá hủy”, khi dùng nó để tạo ra các mẫu kiểm tra (Test specimen). Hai nhóm kiểm tra phá hủy là: - Kiểm tra định lượng: để xác định cơ tính, các trị số cụ thể về độ bền, độ cứng - Kiểm tra định tính (Để đánh giá chất lượng liên kết – xem liên kết có lành lặn hay không).

Chương 1: Kiểm tra mối hàn bằng thử nghiệm cơ khí Trang 17 Kiểm tra phá hủy thường được tiến hành vì các mục đích sau: - Phê chuẩn quy trình hàn. - Phê chuẩn thợ hàn. - Kiểm tra chất lượng sản xuất. Mục đích của thử kéo.

Kiểm tra thử kéo dùng để xác định giới hạn chảy, giới hạn bền và độ giãn dài tương đối của mẫu thử ở trạng thái tĩnh theo chiều ngang của liên kết hàn hoặc thử kéo kim loại đắp (Vật liệu cơ bản). Kiểm tra bằng phương pháp thử kéo nhằm xác định các giới hạn biến dạng đàn hồi, giới hạn biến dạng dẻo và xác định giới hạn bền kéo của kim loại mối hàn hoặc liên kết hàn. Thử kéo để xác định khả năng chịu tác dụng của mối hàn so với kim loại cơ bản, qua đó cũng có cơ sở để đánh giá trình độ tay nghề của người thợ hàn. Thiết bị kiểm tra thử kéo.

1: Sơ đồ nguyên lý thiết bị kiểm tra thử kéo. Công nghệ kiểm tra thử kéo và đánh giá kết quả. Chuẩn bị mẫu thử kéo. Mẫu thử kéo có thể được gia công cơ bằng các phương pháp: phay, bào, tiện, mài.

Chương 1: Kiểm tra mối hàn bằng thử nghiệm cơ khí Trang 18 Mẫu thử kéo ngang mối hàn được cắt ngang ra từ mối hàn giáp mối, mẫu thử kim loại đắp được cắt dọc mối hàn (hoặc mẫu thử kim loại cơ bản được cắt ra từ kim loại cơ bản). Tất cả các mẫu thử sau đó dược gia công cơ để đạt được kích thước, hình dáng theo tiêu chuẩn quy định. 2: Mẫu thử kéo theo chiều ngang của mối hàn giáp mối. 3: Mẫu thử kéo mối hàn giáp mối có tiết diện rút gọn.

4: Mẫu thử kéo mối hàn giáp mối có tiết diện không rút gọn. Tùy thuộc vào loại thiết bị thử kéo, tiêu chuẩn áp dụng mà đưa ra kích thước phù hợp. Sau đây là các loại mẫu tham khảo: Chương 1: Kiểm tra mối hàn bằng thử nghiệm cơ khí Trang 19 Hình 1. 5: Kích thước và hình dáng mẫu thử.

Loại mẫu IV (bảng 1) dùng để kiểm tra cơ tính của các mối hàn làm việc trong điều kiện nhiệt độ cao. Khi thử kéo phải xác định giới hạn bền, giới hạn kéo… Các liên kết hàn giáp mối khi tiến hành thử kéo phải chuẩn bị thành mẫu như trên. Khi thử phần nhô của mối hàn cần gia công cho phẳng với bề mặt của chi tiết. 1: Kích thước của mẫu thử kéo liên kết hàn giáp mối (Tham khảo) Loại mẫu s (mm) b(mm) l(mm) h(mm) L(mm) I <4.5÷10 25 60 20+R l + 2h III 10÷25 30 100 25+R IV 25÷50 35 160 30+R Bảng 1.

2: Kích thước mẫu thử theo loại mẫu (Tham khảo) Loại mẫu thử Chiều dài tính toán H(mm) l(mm) h(mm) L(mm) I 30 6±0.5 10 90±1 * Ghi chú : ▪ Chiều dài h chọn theo yêu cầu của máy thử kéo. ▪ Với chiều dài lớn hơn 50 mm kích thước mẫu do yêu cầu kỹ thuật quy định riêng. Chương 1: Kiểm tra mối hàn bằng thử nghiệm cơ khí Trang 20 b. Kỹ thuật thử kéo.

Sau khi chọn mẫu thử ta tiến hành thử kéo bằng cách: kẹp mẫu vào cơ cấu kẹp của máy thử, tăng tải trọng làm cho mẫu thử bị biến dạng theo trình tự: Biến dạng đàn hồi → Biến dạng dẻo → Co thắt cục bộ→ Gãy. Sau khi gãy ta xác định được giới hạn bền kéo. Độ giãn dài theo đồ thị quan hệ giữa lực tác dụng với độ giãn dài. Sau khi thử kéo ta xác định được giới hạn bền kéo của mẫu, độ giãn dài của mẫu dựa trên đồ thị hiển thị trên màn hình hoặc tính toán dựa trên các thông số của thang đo (đối với những loại máy thử kéo đơn giản).

6: Biểu đồ ứng suất biến dạng khi thử kéo. Chương 1: Kiểm tra mối hàn bằng thử nghiệm cơ khí Trang 21 Hình 1. 7: Các dạng phá hủy khác nhau khi thử kéo. ➢ Thử độ bền kéo tĩnh theo chiều ngang của liên kết hàn giáp mối: - Lực kéo tối đa : F = 220 kN.

- Tiết diện ngang nhỏ nhất của mẫu thử: A = 25 mm x 12 mm Chương 1: Kiểm tra mối hàn bằng thử nghiệm cơ khí Trang 22 - Độ bền kéo được tính theo công thức: 𝐹 220000𝑁 Rm = = = 733,3 MPa 𝐴 25𝑚𝑚 .12𝑚𝑚 A là tiết diện đo được trước khi kéo. Rm là độ bền kéo của liên kết. Kéo mẫu kiểm tra với lực tăng dần cho đến khi mẫu thử đứt.  Tiêu chí chấp nhận: - Nếu mẫu kiểm tra đứt tại kim loại mối hàn, kết quả đạt yêu cầu (độ bền của liên kết hàn này được chấp nhận), với điều kiện độ bền tính toán đó lớn hơn hoặc bằng độ bền kéo tối thiểu đã quy định (thường là giá trị độ bền kéo quy định cho cấp vật liệu của kim loại cơ bản đó).

- Nếu mẫu kiểm tra đứt bên ngoài mối hàn hoặc vùng nóng chảy, độ bền của liên kết hàn này được chấp nhận (= đạt yêu cầu) nếu nó có giá trị lớn hơn hoặc bằng 95% giá trị độ bền kéo quy định cho cấp vật liệu của kim loại cơ bản đó.  Báo cáo kết quả: Theo các thông số sau: - Loại mẫu kiểm tra, ví dụ có tiết diện rút gọn hay không có tiết diện rút gọn. - Thông tin về việc có loại bỏ phần lồi của mối hàn đi hay không. - Các kích thước của mẫu kiểm tra.

- Giá trị độ bền kéo được tính bằng (N/mm2), hoặc (Mpa) - Vị trí đứt. - Vị trí của bất kỳ khuyết tật nào nếu có. ➢ Thử kéo kim loại đắp:  Mục đích thử: - Phê chuẩn quy trình hàn cho một số ứng dụng đặc biệt, ví dụ cho vận hành ở nhiệt độ cao. - Kiểm chứng (của nhà sản xuất điện cực) rằng que hàn/dây hàn đáp ứng các cơ tính mà tiêu chuẩn quy định để cấp chứng chỉ hợp cách cho loại vật liệu hàn đó.

 Mẫu kiểm tra: - Mẫu kiểm tra được gia công từ kim loại mối hàn theo hướng song song với trục dọc mối hàn. - Chiều dài đo của mẫu kiểm tra phải hoàn toàn là kim loại mối hàn.  Phương pháp thử: đo độ bền kéo, giới hạn chảy, độ dãn dài tương đối. Chương 1: Kiểm tra mối hàn bằng thử nghiệm cơ khí Trang 23 - Chiều dài đo trước khi kéo: L0 = 50mm - Chiều dài đo sau khi kéo đứt : L = 64 mm - Độ dãn dài tương đối [%]: A = (L – L0) x 100 / L0 = (64 – 50) x 100 / 50 = 28% - A = 28%.

Đây là tính dẻo, cũng có thể được thể hiện bằng độ thắt (độ co ngang) tương đối Z [%], đo tại nơi mẫu bị đứt.  Báo cáo kết quả: Theo các thông số sau: - Loại mẫu kiểm tra. - Các kích thước mẫu kiểm tra. - Độ dãn dài tương đối [%].

- Vị trí và loại khuyết tật, nếu có. 8: Mẫu thử kéo kim loại đắp. Chương 1: Kiểm tra mối hàn bằng thử nghiệm cơ khí Trang 24 Hình 1. 9: Báo cáo kết quả thử kéo theo tiêu chuẩn ASME.

Mục đích của phương pháp thử uốn. Kiểm tra mối hàn bằng phương pháp thử uốn nhằm xác định tính dẻo của mối hàn và vùng ảnh hưởng nhiệt, qua đó đánh giá chất lượng của vật liệu hàn, và trình độ tay nghề của người thợ. Kiểm tra mối hàn bằng phương pháp thử uốn thường được sử dụng trong phê chuẩn quy trình hàn và phê chuẩn thợ hàn, để xác định độ lành lặn của vùng mối hàn và để đánh giá (không đo, chỉ thể hiện xem có đạt hay không qua các khuyết tật xuất hiện trên mẫu thử) tính dẻo của nó. Trong phương pháp thử uốn có các kiểu uốn sau đây: a) Uốn mặt (Mẫu uốn lấy sao cho mặt mối hàn chịu kéo khi uốn).

Chương 1: Kiểm tra mối hàn bằng thử nghiệm cơ khí Trang 25 b) Uốn đáy (Mẫu uốn lấy sao cho đáy mối hàn chịu kéo khi uốn). 10: Dụng cụ uốn và mẫu thử. - Góc uốn tối thiểu: Theo quy định của tiêu chuẩn, thường là 120o. - Kết quả được chấp nhận: Không có nứt, rỗ ở mặt uốn chịu kéo.

- Một số tiêu chuẩn cho phép nứt ngắn hơn 3 mm. Chuẩn bị mẫu thử. - Mẫu thử được cắt từ liên kết hàn theo 2 dạng: kim loại mối hàn và kim loại liên kết hàn. Sau khi cắt mẫu, mẫu được gia công cơ để đạt được độ nhám bề mặt cấp chính xác 5.

- Kích thước và hình dáng của mẫu thử: L 2 2 b 5 2 s Hình 1. 11: Sơ đồ kích thước mẫu thử uốn kim loại mối hàn.