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

Giáo trình nghiên cứu kiểm tra và đánh giá chất lượng mối hàn theo tiểu chuẩn quốc tế nghề hàn cao đẳng trường cao đẳng, trình bày lý thuyết rõ ràng, minh họa ví dụ thực tế, phù

• 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 Quốc Tế
• Loại tài liệu: Giáo trình
• Năm xuất bản: 2022
• 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 và Đánh Giá Chất Lượng Mối Hàn Quốc Tế

Giáo trình "Kiểm Tra và Đánh Giá Chất Lượng Mối Hàn Quốc Tế" được biên soạn nhằm cung cấp kiến thức và kỹ năng cần thiết cho sinh viên ngành hàn. Nội dung giáo trình bao gồm các phương pháp kiểm tra và đánh giá chất lượng mối hàn theo tiêu chuẩn quốc tế, giúp sinh viên nắm vững các kỹ thuật hiện đại trong ngành công nghiệp dầu khí.

1.1. Mục tiêu và ý nghĩa của giáo trình

Giáo trình này nhằm trang bị cho sinh viên những kiến thức cơ bản về kiểm tra chất lượng mối hàn, từ đó nâng cao tay nghề và khả năng làm việc trong môi trường công nghiệp.

1.2. Cấu trúc và nội dung chính của giáo trình

Nội dung giáo trình được chia thành 5 chương, mỗi chương tập trung vào một khía cạnh khác nhau của kiểm tra và đánh giá chất lượng mối hàn, từ thử nghiệm cơ khí đến các tiêu chuẩn quốc tế.

II. Vấn đề và Thách thức trong Kiểm Tra Chất Lượng Mối Hàn

Trong quá trình kiểm tra chất lượng mối hàn, nhiều thách thức xuất hiện như việc xác định các khuyết tật, lựa chọn phương pháp kiểm tra phù hợp và đảm bảo an toàn lao động. Những vấn đề này cần được giải quyết để đảm bảo chất lượng sản phẩm cuối cùng.

2.1. Các khuyết tật thường gặp trong mối hàn

Khuyết tật như nứt, lỗ rỗng và không liên kết là những vấn đề phổ biến trong mối hàn. Việc phát hiện và đánh giá chính xác các khuyết tật này là rất quan trọng.

2.2. Lựa chọn phương pháp kiểm tra phù hợp

Việc lựa chọn phương pháp kiểm tra như kiểm tra không phá hủy (NDT) hay kiểm tra phá hủy (DT) phụ thuộc vào yêu cầu cụ thể của từng dự án và loại mối hàn.

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

Để đảm bảo chất lượng mối hàn, nhiều phương pháp kiểm tra đã được phát triển. Các phương pháp này không chỉ giúp phát hiện khuyết tật mà còn đánh giá độ bền và tính ổn định của mối hàn.

3.1. Kiểm tra phá hủy mối hàn

Phương pháp kiểm tra phá hủy bao gồm thử kéo, thử uốn và thử va đập, giúp đánh giá độ bền của mối hàn dưới các tác động khác nhau.

3.2. Kiểm tra không phá hủy mối hàn

Các phương pháp như siêu âm, chụp ảnh phóng xạ và kiểm tra từ tính giúp phát hiện khuyết tật mà không làm hỏng mối hàn, đảm bảo tính toàn vẹn của sản phẩm.

IV. Ứng Dụng Thực Tiễn và Kết Quả Nghiên Cứu

Giáo trình không chỉ cung cấp lý thuyết mà còn hướng dẫn sinh viên áp dụng vào thực tiễn. Các nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn từ giáo trình đã cho thấy hiệu quả trong việc nâng cao chất lượng mối hàn trong ngành công nghiệp.

4.1. Các nghiên cứu điển hình trong ngành dầu khí

Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc áp dụng các tiêu chuẩn quốc tế trong kiểm tra chất lượng mối hàn đã giúp giảm thiểu khuyết tật và nâng cao độ bền của sản phẩm.

4.2. Ứng dụng công nghệ mới trong kiểm tra

Công nghệ mới như kiểm tra bằng máy móc tự động và phần mềm phân tích đã được áp dụng, giúp tăng độ chính xác và hiệu quả trong kiểm tra chất lượng mối hàn.

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

Kiểm tra và đánh giá chất lượng mối hàn theo tiêu chuẩn quốc tế là một lĩnh vực quan trọng trong ngành công nghiệp. Tương lai của lĩnh vực này sẽ tiếp tục phát triển với sự xuất hiện của các công nghệ mới và tiêu chuẩn cao hơn.

5.1. Xu hướng phát triển trong kiểm tra chất lượng

Xu hướng hiện nay là áp dụng công nghệ số và tự động hóa trong kiểm tra chất lượng, giúp nâng cao hiệu quả và độ chính xác.

5.2. Tầm quan trọng của đào tạo và phát triển nguồn nhân lực

Đào tạo nguồn nhân lực chất lượng cao là yếu tố quyết định để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao trong lĩnh vực kiểm tra chất lượng mối hàn.

Nội dung chính

Tổng quan về giáo trình

Giáo trình Kiểm tra và đánh giá chất lượng mối hàn theo tiêu chuẩn quốc tế (Mã số môn học: MECW65076) là tài liệu đào tạo chuyên môn do Khoa Giáo dục nghề nghiệp - Trường Cao đẳng Dầu khí (thuộc Tập đoàn Dầu khí Quốc gia Việt Nam) biên soạn và ban hành theo Quyết định số 214/QĐ-CĐDK ngày 01 tháng 03 năm 2022. Đội ngũ biên soạn gồm ông Trần Thanh Ngọc (Chủ biên), ông Trần Nam An và ông An Đình Quân.

Trong chương trình đào tạo nghề Hàn trình độ Cao đẳng, đây là môn học chuyên ngành bắt buộc, có tổng thời lượng 5 tín chỉ (90 giờ đào tạo, gồm 56 giờ lý thuyết, 29 giờ thực hành, thảo luận, bài tập và 5 giờ kiểm tra). Môn học được bố trí sau các môn học cơ sở (như Dung sai MECM53001, Vật liệu cơ khí MECM53002, Vẽ kỹ thuật 1 MECM52003, Điện kỹ thuật cơ bản ELEI53055) và nối tiếp hệ thống các mô đun kỹ thuật hàn chuyên sâu từ MECW52162 đến MECW52175 (Hàn hồ quang tay, MIG/MAG, TIG, FCAW, Hàn tự động dưới lớp thuốc, Hàn điện trở, Hàn ống, Quy trình hàn).

Giáo trình hướng tới các mục tiêu học tập (Learning Outcomes) cụ thể:

• Về kiến thức (A1–A3): Trình bày quy trình chuẩn bị mẫu thử cơ tính; mô tả chuẩn xác các phương pháp kiểm tra phá hủy và các phương pháp kiểm tra không phá hủy (NDT).
• Về kỹ năng (B1–B2): Thực hiện đánh giá chất lượng mối hàn theo các bộ tiêu chuẩn quốc tế; giải thích và áp dụng đúng các quy định an toàn lao động trong quá trình thử nghiệm.
• Về năng lực tự chủ và trách nhiệm (C1): Rèn luyện tính chính xác, cẩn thận, trung thực, tuân thủ an toàn vệ sinh công nghiệp và kỷ luật lao động.

Nội dung giáo trình được thiết kế theo cấu trúc 5 chương logic, đi từ nền tảng thử nghiệm cơ tính phá hủy, kỹ thuật kiểm tra không phá hủy đến việc áp dụng hệ thống tiêu chuẩn kỹ thuật quốc tế (AWS, ASME, API).

---

Nội dung kiến thức cốt lõi

                             GIÁO TRÌNH MECW65076
         (Kiểm tra & Đánh giá chất lượng mối hàn theo tiêu chuẩn quốc tế)
  KIỂM TRA CƠ TÍNH MỐI HÀN                                KIỂM TRA KHÔNG PHÁ HỦY (NDT)
  (Phương pháp phá hủy - Chương 1)                        (Phương pháp NDT - Chương 2)
                      ĐÁNH GIÁ THEO TIÊU CHUẨN QUỐC TẾ
   TIÊU CHUẨN AWS               TIÊU CHUẨN ASME              TIÊU CHUẨN API
    (Chương 3)                    (Chương 4)                   (Chương 5)

Các chương/chủ đề chính

• Chương 1: Kiểm tra mối hàn bằng thử nghiệm cơ khí. Khảo sát các phương pháp thử nghiệm phá hủy định tính và định lượng nhằm phê chuẩn quy trình hàn (WPS), phê chuẩn thợ hàn (WPQR) và kiểm tra sản xuất. Nội dung bao gồm: thử kéo tĩnh mối hàn giáp mối và kim loại đắp (xác định giới hạn chảy, giới hạn bền kéo $R_m$, độ giãn dài tương đối $A%$), thử uốn mặt và uốn đáy (theo khuôn góc $180^\circ$ hoặc uốn tự do tối thiểu $120^\circ$), thử độ dai va đập Charpy (xác định năng lượng hấp thụ tính bằng Joule tại nhiệt độ thiết kế), thử độ cứng theo các phương pháp Brinell (HB), Rockwell (HRA, HRB, HRC) và Vickers (HV).
• Chương 2: Kiểm tra không phá hủy (NDT). Trình bày 5 phương pháp kiểm tra không phá hủy mối hàn:
  1. Kiểm tra siêu âm (UT): Tần số từ 0,5 đến 25 MHz; khảo sát sóng dọc, sóng ngang, sóng bề mặt Rayleigh, sóng bản mỏng Lamb; định luật khúc xạ Snell; hiệu ứng áp điện và từ giảo; thiết bị Krautkramer USM 35X; hiển thị A-Scan, B-Scan, C-Scan; các kỹ thuật tia thẳng, tia xiên, TOFD, Phased Array, IRIS.
  2. Kiểm tra chụp ảnh phóng xạ (RT): Khảo sát nguồn phát tia X (máy Seifert CO42 MF3) và nguồn phóng xạ Gamma Iridium-192 ($^{192}\text{Ir}$); chỉ thị chất lượng hình ảnh (IQI dạng lỗ, dạng dây); các kỹ thuật chụp đơn tường đơn ảnh, hai tường một ảnh, hai tường hai ảnh.
  3. Kiểm tra bột từ (MT): Nguyên lý trường từ thông rò; kỹ thuật từ hóa bằng que châm (Prods), cuộn dây, thiết bị gông từ (Yoke); sử dụng hạt từ khô, hạt từ ướt và nguồn sáng đen (tia cực tím).
  4. Kiểm tra thẩm thấu (PT): Dựa trên hiện tượng mao dẫn với quy trình 6 bước (làm sạch bề mặt, phủ chất thẩm thấu, làm sạch chất thừa, phủ chất hiện, đánh giá chỉ thị và làm sạch kết thúc).
  5. Kiểm tra ngoại dạng (VT): Kỹ thuật quan sát góc độ, khoảng cách và sử dụng dưỡng đo kích thước mối hàn, dưỡng đo lệch mép, khe hở đáy.
• Chương 3: Đánh giá chất lượng mối hàn theo tiêu chuẩn AWS. Phạm vi áp dụng bộ tiêu chuẩn AWS D1.1 (kết cấu thép chịu tải trọng tĩnh và động); tiêu chuẩn nghiệm thu kiểm tra ngoại dạng (VT) và chụp ảnh phóng xạ (RT) cho kết cấu dạng ống và không phải dạng ống.
• Chương 4: Đánh giá chất lượng mối hàn theo tiêu chuẩn ASME. Tiêu chuẩn đánh giá ngoại dạng và chụp ảnh phóng xạ theo ASME Section IX, ASME Section I (nồi hơi), ASME Section VIII (bình chịu áp lực) và ASME B31 (đường ống áp lực); quy định kích thước lớn nhất cho phép của khuyết tật tròn và các chỉ thị không liên quan.
• Chương 5: Đánh giá chất lượng mối hàn theo tiêu chuẩn API. Tiêu chuẩn đánh giá nghiệm thu mối hàn theo API 1104 (đường ống dẫn dầu khí, tiêu chí khuyết tật cháy cạnh, ngấu, xỉ) và API 650 (bể chứa dầu bằng thép hàn).

Kiến thức nền tảng được xây dựng

• Lý thuyết cơ học và biến dạng vật liệu: Diễn biến ứng suất – biến dạng của kim loại (biến dạng đàn hồi $\rightarrow$ biến dạng dẻo $\rightarrow$ co thắt cục bộ $\rightarrow$ phá hủy đứt gãy giòn hoặc dẻo); công thức xác định độ bền kéo: $$R_m = \frac{F}{A}$$ (với $F$ là lực kéo cực đại, $A$ là tiết diện ban đầu).
• Nguyên lý sóng cơ học và lan truyền sóng âm: Định luật Snell: $$\frac{\sin\alpha_1}{V_1} = \frac{\sin\alpha_2}{V_2}$$ quan hệ giữa bước sóng $\lambda$, tần số $f$, vận tốc $V$; khái niệm âm trở $Z = \rho \cdot v$ và cường độ âm: $$I = \frac{P^2}{2Z}$$
• Nguyên lý điện từ học và quang học phóng xạ: Quy tắc bàn tay phải xác định từ trường dọc, cơ chế tạo trường từ rò tại vị trí bất liên tục; khả năng đâm xuyên của bức xạ điện từ ion hóa năng lượng cao.
• Hệ thống tiêu chuẩn kỹ thuật: Nguyên tắc kiểm định, các ngưỡng kích thước bất liên tục cho phép và các yêu cầu báo cáo kết quả theo chuẩn ASME, AWS và API.

Kỹ năng phát triển

• Kỹ năng kỹ thuật chuyên môn: Gia công chuẩn bị mẫu cơ tính theo kích thước quy chuẩn; thao tác vận hành thiết bị đo độ cứng (máy TW-2, TK-2, Diatestor); vận hành máy siêu âm số USM 35X, thiết bị từ hóa Yoke; thực hiện đúng quy trình 6 bước kiểm tra thẩm thấu PT.
• Kỹ năng phân tích và giải đoán: Giải đoán tín hiệu xung dội màn hình A-scan; đọc và phân tích chỉ thị trên phim RT đối chiếu với que thử IQI; phân biệt chỉ thị thật và chỉ thị giả trong kiểm tra PT và MT.
• Kỹ năng lập báo cáo kỹ thuật: Lập biên bản thử kéo, thử uốn, thử va đập, thử độ cứng theo mẫu báo cáo tiêu chuẩn ASME; lập biên bản kết quả kiểm tra không phá hủy đối chiếu với các bảng tiêu chí nghiệm thu của AWS D1.1, ASME B31 và API 1104.

---

Phương pháp giảng dạy và học tập

Thành phần	Quy định chi tiết
Mô hình sư phạm	Phương pháp dạy học tích cực: thuyết trình ngắn, nêu vấn đề, giáo viên làm mẫu thao tác thiết bị, sinh viên thực hành cá nhân và theo nhóm.
Phân bổ thời lượng	Tổng số 90 giờ: 56 giờ lý thuyết, 29 giờ thực hành/thảo luận, 5 giờ kiểm tra định kỳ và đánh giá.
Tổ chức học tập	• Làm việc nhóm: 2–4 học viên/nhóm nghiên cứu quy trình hàn (WPS), luân phiên thao tác máy thử cơ tính và thiết bị NDT. • Cá nhân: Nghiên cứu giáo trình trước buổi học, độc lập xử lý số liệu đo đạc và lập báo cáo.
Cơ sở vật chất	Phòng học lý thuyết (máy tính, máy chiếu), xưởng cơ tính, thiết bị NDT chuyên dụng (USM 35X, Yoke, hóa chất PT, phim mẫu RT).
Yêu cầu chuyên cần	Người học phải tham dự tối thiểu 70% số giờ lý thuyết (nghỉ vượt quá 30% tổng thời lượng phải học lại môn học).

Phương pháp kiểm tra và đánh giá

Quy trình đánh giá kết quả học tập tuân thủ Quy chế đào tạo Cao đẳng hệ chính quy theo Thông tư số 09/2017/TT-BLĐTBXH của Bộ Lao động – Thương binh và Xã hội:

1. Điểm đánh giá thường xuyên và định kỳ (Trọng số 40%):
   • Kiểm tra thường xuyên (Hệ số 1): 01 bài kiểm tra (tự luận hoặc trắc nghiệm) sau 12 giờ học đầu tiên, đánh giá các chuẩn đầu ra A1, A2, A3, B1, B2, B3, C1, C2.
   • Kiểm tra định kỳ (Hệ số 2): 01 bài kiểm tra sau 55 giờ học, đánh giá các chuẩn đầu ra A3, B3, C3.
2. Điểm thi kết thúc môn học (Trọng số 60%):
   • Hình thức thi: Tự luận hoặc trắc nghiệm tập trung sau khi hoàn thành 90 giờ học.
   • Nội dung: Đánh giá tổng hợp toàn diện các chuẩn đầu ra kiến thức, kỹ năng và năng lực tự chủ (A1–A3, B1–B2, C1–C3).
3. Cách tính điểm: Điểm đánh giá thành phần và điểm thi kết thúc môn học chấm theo thang điểm 10 (làm tròn đến một chữ số thập phân), tính điểm tổng kết môn theo trọng số rồi quy đổi sang thang điểm chữ và thang điểm 4 theo quy chế tín chỉ.

---

Điểm nổi bật và cập nhật

• Tích hợp trực tiếp hệ thống tiêu chuẩn kỹ thuật công nghiệp quốc tế: Giáo trình không dừng lại ở mức mô tả nguyên lý vật lý mà trích xuất chi tiết các bảng tra cứu dung sai và tiêu chuẩn chấp nhận khuyết tật từ các bộ tiêu chuẩn quốc tế:
  • AWS D1.1 (2008): Bảng tiêu chuẩn khuyết tật dạng dài, khuyết tật chịu ứng suất kéo/nén cho kết cấu ống và phi ống.
  • ASME Section IX, Section I, Section VIII, B31: Bảng kích thước lớn nhất cho phép của khuyết tật tròn, ký hiệu khuyết tật RT.
  • API 1104 & API 650: Tiêu chuẩn kích thước khuyết tật cháy cạnh, không ngấu cho đường ống và bể chứa dầu khí.
• Cập nhật trang thiết bị và kỹ thuật kiểm tra hiện đại:
  • Máy siêu âm kỹ thuật số Krautkramer USM 35X, máy đo chiều dày DM4; cập nhật nguyên lý các kỹ thuật hiện đại như Phased Array, nhiễu xạ thời gian bay (TOFD), kiểm tra siêu âm nhúng, kỹ thuật đầu dò quay IRIS.
  • Máy phát tia X Seifert CO42 MF3, container chứa nguồn phóng xạ gamma $^{192}\text{Ir}$, các hệ thống gông từ Yoke chân khớp linh động và đèn thủy ngân cao áp huỳnh quang.
• Gắn liền với hồ sơ chất lượng công trình thực tế: Cung cấp đầy đủ các biểu mẫu biên bản báo cáo kết quả kiểm tra kéo, uốn, va đập, độ cứng theo chuẩn ASME, phục vụ trực tiếp cho công tác lập hồ sơ kiểm soát chất lượng (QA/QC) và phê chuẩn quy trình hàn tại doanh nghiệp.

---

Đối tượng sử dụng giáo trình

• Sinh viên và học viên: Sinh viên trình độ Cao đẳng nghề Hàn (Khoa Cơ khí / Dầu khí). Giáo trình phục vụ trực tiếp mô đun MECW65076 trong giai đoạn chuyên ngành bắt buộc trước khi bước vào kỳ thực tập sản xuất (MECM54210) và làm khóa luận tốt nghiệp (MECM63222).
• Điều kiện tiên quyết (Prerequisites): Người học cần hoàn thành các môn học cơ sở kỹ thuật cơ khí (Dung sai, Vật liệu cơ khí, Vẽ kỹ thuật, Điện kỹ thuật) và các mô đun công nghệ hàn cơ bản – nâng cao (Hàn hồ quang tay, MIG/MAG, TIG, FCAW, Hàn tự động, Hàn ống và Quy trình hàn).
• Giảng viên chuyên ngành: Sử dụng làm giáo trình giảng dạy chuẩn hóa, căn cứ thiết lập giáo án lý thuyết, phân bổ nội dung bài tập nhóm, hướng dẫn bài tập thực hành xưởng cơ tính và xây dựng ngân hàng câu hỏi kiểm tra định kỳ, kết thúc môn.
• Cán bộ kỹ thuật và tự học: Tài liệu tham khảo chuyên môn cho kỹ thuật viên kiểm tra không phá hủy (NDT Level I/II), cán bộ kiểm soát chất lượng mối hàn (QC Inspector) tại các nhà máy cơ khí chế tạo, đóng tàu, giàn khoan và công trình dầu khí.

---

Câu hỏi thường gặp

1. Giáo trình này phù hợp với ai?

Tài liệu phục vụ sinh viên Cao đẳng nghề Hàn, đồng thời là tài liệu tham khảo cho kỹ thuật viên kiểm soát chất lượng (QC), giám sát hàn và kỹ thuật viên thử nghiệm vật liệu kim loại.

2. Cần kiến thức nền tảng nào trước khi học môn này?

Người học cần hoàn thành các môn học cơ sở về vật liệu cơ khí, dung sai lắp ghép, đọc bản vẽ kỹ thuật và nắm vững kỹ thuật các phương pháp hàn cơ bản (SMAW, GMAW, GTAW, FCAW, SAW) cùng môn Quy trình hàn.

3. Điểm khác biệt của giáo trình này so với các tài liệu kỹ thuật hàn chung là gì?

Giáo trình kết hợp toàn diện giữa phương pháp thử nghiệm cơ tính phá hủy và 5 phương pháp NDT, tích hợp hệ thống bảng tra tiêu chuẩn chấp nhận khuyết tật theo 3 bộ quy chuẩn quốc tế: AWS (kết cấu), ASME (bình chịu áp lực, nồi hơi, đường ống) và API (đường ống dẫn và bể chứa dầu khí).

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

Học viên cần đọc trước nội dung lý thuyết từng chương, kết hợp thảo luận nhóm 2–4 người để xử lý các bài tập tình huống quy trình hàn (WPS), đối chiếu các chỉ thị khuyết tật thực tế với các bảng tiêu chí nghiệm thu trong giáo trình và rèn luyện kỹ năng lập biên bản báo cáo kết quả thử nghiệm theo biểu mẫu chuẩn.

5. Có những tài liệu tham khảo nào được trích dẫn cùng giáo trình?

Giáo trình trích dẫn các tài liệu trong nước và quốc tế gồm: Đảm bảo chất lượng hàn (Nguyễn Đức Thắng, 2009), Công nghệ hàn điện nóng chảy (Ngô Lê Thông, 2004), Công nghệ hàn thép và hợp kim khó hàn (Nguyễn Văn Thông, 2005), Welding Science & Technology (AWS, 2006), ASME Section IX (2007), AWS D1.1 (2008), cùng tài liệu của The James F. Lincoln Arc Welding Foundation và The Lincoln Electric Company.

---

Kết luận

Giáo trình Kiểm tra và đánh giá chất lượng mối hàn theo tiêu chuẩn quốc tế (MECW65076) của Trường Cao đẳng Dầu khí cung cấp hệ thống kiến thức toàn diện về phương pháp thử nghiệm cơ tính (thử kéo, thử uốn, thử va đập, thử độ cứng) và các kỹ thuật kiểm tra không phá hủy mối hàn (UT, RT, MT, PT, VT). Cùng với hệ thống tiêu chuẩn nghiệm thu quốc tế AWS, ASME và API, giáo trình xác lập lộ trình đào tạo 90 giờ gắn liền lý thuyết kiểm định với kỹ năng thực hành và đánh giá kỹ thuật chuyên môn. Đây là tài liệu học tập nền tảng trong chương trình đào tạo nghề Hàn trình độ Cao đẳng, hỗ trợ chuẩn hóa năng lực kiểm soát chất lượng cơ khí theo các quy chuẩn công nghiệp hiện hành.

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.