CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ QUY TRÌNH HÀN Mã chương: MH 24.01 Giới thiệu: Các kết cấu hàn quan trọng và thiết bị áp lực được chế tạo bằng công nghệ hàn phải có các liên kết hàn thích hợp cho những ứng dụng đó và phải được kiểm soát́ chặt chẽ. Việc kiểm soát đó thông qua một văn bản, dựa vào đó người thợ biết được nội dung công việc cụ thể và điều kiện cần thiết để thực hiện công việc đó, đó chính là Quy trình hàn. Chương này trang bị cho người học những kiến thức cơ bản về Bản thông số quy trình hàn. Mục tiêu: - Trình bày được tổng quan về quy trình hàn; - Trình bày được các thông số trong quy trình hàn (WPS); - Liệt kê được các thông số trong một bản quy trình hàn theo tiêu chuẩn AWS và theo tiêu chuẩn ASME; - Tuân thủ các quy định, quy phạm trong một quy trình trình hàn; - Có ý thức tự giác, có tính kỷ luật cao, có tinh thần tập thể, có tránh nhiệm với công việc.
Tổng quan về quy trình hàn 1. Khái niệm chung Quy trình hàn (Bản thông số quy trình hàn) là văn bản chi tiết hóa các bước cần cho việc hàn một liên kết hoặc một vật hàn cụ thể. Bản thông số quy trình hàn ký hiệu: WPS đó là ký hiệu viết tắt của 3 từ tiếng anh (WPS = Welding Procedure Specification) 1. Phê chuẩn quy trình hàn và phê chuẩn thợ hàn Các kết cấu hàn quan trọng và thiết bị áp lực được chế tạo bằng công nghệ hàn phải có các liên kết hàn thích hợp cho những ứng dụng đó và phải được kiểm soát́ chặt chẽ.
Việc kiểm soát hàn thông qua Bản thông số quy trình hàn (WPS) nhằm bảo đảm các liên kết hàn đó có được những tính chất cần thiết. WPS chỉ dẫn cho thợ hàn. Thanh tra viên hàn cũng phải được biết WPS (khi kiểm tra xem thợ hàn có làm đúng những yêu cầu quy định hay không, họ phải tham khảo WPS). Thợ hàn phải hiểu WPS và phải có kỹ năng tạo ra các mối hàn đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật, đồng thời phải thể hiện được những khả năng đó, sau đó mới được hàn trong sản xuất.1 Phê chuẩn quy trình hàn Hầu hết ứng dụng hàn trong công nghiệp đều đòi hỏi sử dụng các quy trình hàn đã được phê chuẩn.
Việc sử dụng WPS đã được phê chuẩn là phương pháp kiểm soát hàn trong sản xuất. Quy trình hàn được phê chuẩn bằng cách tạo ra mẫu liên kết hàn kiểm tra, nhằm thể hiện rằng tính chất của nó đáp ứng các yêu cầu mà tiêu chuẩn ứng dụng (khách hàng) quy định. Mục đích của kiểm tra phê chuẩn quy trình hàn: Thể hiện rằng cơ tính của liên kết hàn kiểm tra là đạt yêu cầu Thể hiện rằng liên kết hàn kiểm tra là lành lặn (không có khuyết tật). Các mối hàn trong sản xuất được coi là thích hợp với mục đích sử dụng khi chúng được hàn trong những điều kiện tương tự như khi hàn kiểm tra nói trên.
Cách thức phê chuẩn quy trình hàn Bước 1: Kỹ sư hàn soạn bản thông số quy trình hàn sơ bộ (pWPS ) cho từng mẫu hàn (pWPS = preliminary Welding Procedure Pecification) Bước 2: Thợ hàn dùng pWPS để hàn trên mẫu hàn. Thanh tra hàn ghi biên bản mọi thông số (điều kiện) dùng trong hàn mẫu nói trên (có thể thanh tra độc lập cùng theo dõi việc phê chuẩn quy trình) Bước 3: Mẫu hàn được kiểm tra không phá huỷ theo quy định của tiêu chuẩn (kiểm tra ngoại dạng & MT, hoặc PT & RT, hoặc UT… Bước 4: Mẫu hàn được cắt thành các mẫu kiểm tra. Các mẫu kiểm tra được đem kiểm tra phá huỷ (thử kéo, uốn, tổ chức thô đại). Quy phạm, tiêu chuẩn ứng dụng, khách hàng có thể đòi hỏi kiểm tra bổ sung: độ cứng, độ dai va đập, hoặc kiểm tra ăn mòn, tuỳ theo vật liệu và loại ứng dụng.
Bước 5: Kỹ sư hàn soạn Biên bản phê chuẩn quy trình hàn (WPAR, PQR), trong đó ghi: • Các điều kiện hàn đã sử dụng • Kết quả kiểm tra không phá huỷ • Kết quả kiểm tra phá huỷ • Những điều kiện hàn cho phép áp dụng trong sản xuất Nếu có sự tham gia của thanh tra độc lập, người đó phải ký tên vào WPAR, PQR. Với bản WPAR đã hoàn tất, kỹ sư hàn sẽ soạn bản thông số quy trình hàn chính thức WPS (đã được phê duyệt) để áp dụng cho các liên kết hàn có thực trong sản xuất. Những điều kiện hàn mà bản thông số quy trình hàn chính thức cho phép dùng trong sản xuất được gọi là phạm vi phê chuẩn (phụ thuộc vào những điều kiện thực hiện mẫu hàn) và là một phần của bản WPAR. Có 2 loại: 7 - Biến số hàn thiết yếu: Có ảnh hưởng đến cơ tính của vật hàn.
Nếu bị thay đổi quá phạm vi quy định, tiêu chuẩn bắt buộc phải tiến hành phê chuẩn lại bản WPS. - Biến số hàn không thiết yếu: Phải được quy định trong WPS Không có ảnh hưởng đáng kể lên cơ tính của vật hàn. Có thể được thay đổi mà không cần phải phê chuẩn lại nhưng vẫn cần phải soạn (viết) lại một bản WPS mới.2 Phê chuẩn thợ hàn a. Mục đích của kiểm tra phê chuẩn thợ hàn: Thợ hàn đó phải có khả năng hiểu và làm đúng WPS chính thức đó.
Thợ hàn đó cũng phải có khả năng tạo ra một cách nhất quán các mối hàn lành lặn (không có khuyết tật). Các tiêu chuẩn hàn có hướng dẫn cách thức hàn mẫu hàn cụ thể để chứng tỏ rằng thợ hàn có các kỹ năng cần thiết trong việc hàn các mối hàn sản xuất cụ thể từ các vật liệu cụ thể. Kiểm tra phê chuẩn thợ hàn: thợ hàn phải hàn mẫu hàn. Sau đó mẫu hàn được đem đi kiểm tra theo quy định của tiêu chuẩn nhằm chứng tỏ thợ hàn đó có khả năng hiểu bản WPS và biết cách tạo ra mối hàn đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật.
Có 2 loại: - Thợ hàn tay (hàn hồ quang tay, MIG/MAG, TIG…) đòi hỏi chủ yếu liên quan đến khả năng thao tác điện cực (que hàn). - Thợ hàn máy (hàn điểm, hàn SAW, …) đòi hỏi chủ yếu liên quan đến khả năng điều khiển một số loại thiết bị hàn. Hình sau: các bước phê chuẩn cần thiết. Cách thức phê chuẩn thợ hàn Bước 1: Kỹ sư hàn soạn bản thông số quy trình hàn (WPS ) để thợ hàn tiến hành hàn mẫu hàn Bước 2: Thợ hàn dùng WPS để hàn trên mẫu hàn.
Thanh tra hàn theo dõi công việc hàn mẫu để bảo đảm thợ hàn tuân thủ các điều kiện của WPS (có thể cả thanh tra độc lập cũng theo dõi) Bước 3: Mẫu hàn được kiểm tra không phá huỷ theo quy định của tiêu chuẩn (kiểm tra ngoại dạng & MT, hoặc PT & RT, hoặc UT). Một số loại vật liệu cơ bản và một số loại quá trình hàn: còn cần phải thử cơ tính bổ sung (uốn hoặc tổ chức thô đại) Bước 4: Soạn chứng chỉ phê chuẩn thợ hàn ghi rõ những điều kiện hàn dùng trong hàn mẫu hàn và phạm vi phê chuẩn được tiêu chuẩn hàn cho phép sử dụng trong sản xuất. Nếu còn có sự tham gia của bên thứ 3, họ phải ký tên vào bản Chứng chỉ phê chuẩn thợ hàn. Trong sản xuất, thợ hàn chỉ được phép hàn bên trong phạm vi phê chuẩn ghi trong bản Chứng chỉ phê chuẩn thợ hàn của mình.
8 Phạm vi phê chuẩn dựa trên cơ sở các giới hạn mà tiêu chuẩn hàn quy định cho các biến số (thông số) thiết yếu (định nghĩa dưới đây). Biến số thiết yếu: là biến số mà nếu thay đổi ngoài phạm vi mà tiêu chuẩn hàn đã quy định thì có thể sẽ đòi hỏi thợ hàn phải có kỹ năng thực hành cao hơn là những kỹ năng đã được chứng tỏ khi người đó hàn mẫu hàn kiểm tra. Một số biến số thiết yếu trong phê chuẩn thợ hàn cũng là những biến số thiết yếu trong phê chuẩn quy trình hàn, nhưng phạm vi phê chuẩn thì rộng hơn nhiều. Một số biến số thiết yếu chỉ được dùng cho phê chuẩn thợ hàn, không dùng cho phê chuẩn quy trình hàn.
Chứng chỉ phê chuẩn thợ hàn có hiệu lực bắt đầu từ ngày hàn mẫu hàn và có hiệu lực trong vòng 2 năm với điều kiện: Kỹ sư hàn (hoặc người điều phối hàn khác hoặc người có trách nhiệm) có thể xác nhận rằng thợ hàn đó vẫn đang làm việc trong phạm vi đã được phê chuẩn. Việc hàn trong phạm vi đã phê chuẩn phải được xác nhận 6 tháng 1 lần. Ý nghĩa của quy trình hàn - Mang tính pháp quy của tiêu chuẩn hay quy phạm cho lĩnh vực chế tạo loại sản phẩm cụ thể. Đây thường là những yêu cầu tối thiểu phải tuân thủ.
- Mang tính định hướng để chế tạo một vật hàn cụ thể. Các quy trình thuộc loại này thường được soạn thảo để chỉ ra cách tạo ra một vật hàn mà vẫn duy trì được tính chất nhất quán trong chế tạo. Những yêu cầu phải đáp ứng về mặt này thường liên quan đến tập quán trong sản xuất của nhà chế tạo cụ thể nhằm tạo ra các sản phẩm mang tính cạnh tranh. Cần thiết có quy trình hàn khi phải: - Tuân thủ các quy định kỹ thuật và quy phạm.
- Duy trì các kích thước thong qua khống chế biến dạng. - Giảm biến dạng hoặc ứng suất dư. - Giảm thiểu các ảnh hưởng cá hại của các biến đổi về mặt luyện kim do hàn gây ra. Hầu như mọi công việc hàn đều cần có quy trình hàn.
Quy trình hàn phải được phê chuẩn và phải được truyền đạt tới những người có liên quan (nhà thiết kế, thanh tra hàn, cán bộ giám sát hàn, thợ hàn). Đối với các công việc đòi hỏi chất lượng cao hoặc đòi hỏi tuân thủ quy phạm thì quy trình hàn sẽ trở thành bản thông số quy trình hàn (WPS). Đây là một tài liệu nêu lên các biến số hàn cần thiết cho một ứng dụng cụ thể và đưa ra chứng cớ rằng mối hàn là có thể chấp nhận được. Mọi quy phạm và quy định kỹ thuật hàn đều đòi hỏi các quy trình đã được phê chuẩn.
Trong thực tế, điều này có nghĩa là nhà chế tạo phải soạn thảo một quy trình hàn và sau đó phê chuẩn nó bằng cách tạo ra các mối hàn để kiểm chứng xem có thể chấp nhận được không. Mọi quy phạm đều yêu cầu chứng tỏ rằng thợ hàn (thợ vận hành thiết bị hàn) có đủ kỹ năng và khả năng tuân thủ thành công quy trình hàn đó (có nghĩa là thợ hàn cũng phải được phê chuẩn).