HƯỚNG DẪN CHO CHUẨN BỊ CHỨNG NHẬN WPS SƠ BỘ (pWPS)
Khi phát triển các WPS sơ bộ, điểm khởi đầu là một tập hợp các thông số hàn thích hợp cho ứng dụng chung đang được xem xét. Các thông số cho hàn vị trí trên đầu (overhead) đương nhiên sẽ thay đổi từ các thông số yêu cầu cho hàn thẳng đứng xuống (vertical down). Chiều dày của vật liệu có liên quan sẽ quyết định các kích thước điện cực và các mức độ dòng điện tương ứng. Các kim loại điền đầy cụ thể được lựa chọn sẽ phản ánh các yêu cầu độ bền của kết nối. Nhiều vấn đề khác phải được xem xét.
Tùy thuộc vào mức độ quen thuộc và tiện lợi của nhà thầu những giá trị cụ thể của các biến số được lựa chọn, hàn một mô hình thử nghiệm có thể là thích hợp. Một khi các thông số mong muốn cho sử dụng trong sản xuất được thiết lập, điều cần thiết là phải kiểm tra từng thông số áp dụng cho phù hợp với Code D1.1-2004.
Để hỗ trợ cho các giá trị đã được lựa chọn, phụ lục H (Annex H) đã được cung cấp trong Code D1.1-2004. Phụ lục này chứa một danh sách kiểm tra xác định các yêu cầu sơ bộ. Nếu có bất kỳ một tham số sai lệch khỏi các yêu cầu này, nhà thầu chỉ còn lại hai lựa chọn: (1) qui trình sơ bộ có thể được điều chỉnh để phù hợp với các bắt buộc chứng nhận trước, hoặc, (2) WPS có thể được chứng nhận bằng kiểm tra thử nghiệm. Nếu qui trình sơ bộ được điều chỉnh, nó có thể thích hợp để xem xét lại khả năng phát triển của nó bằng một mô hình thử nghiệm.
Bước tiếp theo là hồ sơ, văn bản, các giá trị WPS sơ bộ. Một mẫu được đưa ra trong Phụ lục E (Annex E) của các Code. Các nhà chế tạo có thể sử dụng bất kỳ định dạng thuận tiện nào (D1.1-2004, đoạn 3.6). Cũng trong Phụ lục E có một loạt các ví dụ của các WPS đã hoàn thiện có thể được sử dụng như một mô hình tham khảo.
CHỨNG NHẬN QUI TRÌNH HÀN BẰNG KIỂM TRA
Tiến hành các kiểm tra chứng nhận
Có hai lý do chính tại sao các qui trình hàn có thể được chứng nhận bằng kiểm tra. Trước tiên, nó có thể là một yêu cầu trong hợp đồng. Thứ hai, một hoặc một số các điều kiện cụ thể gặp phải trong sản xuất có thể bị lệch khỏi các yêu cầu chứng nhận trước. Trong cả hai trường hợp, một mối hàn thử nghiệm phải được thực hiện trước khi thiết lập WPS cuối cùng (WPS chính thức).
Bước đầu tiên trong chứng nhận một qui trình hàn bằng kiểm tra là xác định ai muốn chứng nhận qui trình. Cùng một nguồn trích dẫn cho WPS sơ bộ bắt đầu từ điểm có thể được sử dụng cho các WPS sơ bộ bằng kiểm tra. Chúng thường sẽ là các thông số được sử dụng để chế tạo mẫu thử nghiệm, mặc dù điều này không phải là luôn luôn như vậy, như sẽ được thảo luận sau. Trong trường hợp đơn giản, các điều kiện chính xác sẽ gặp phải trong sản xuất sẽ được nhân rộng trong kiểm tra chứng nhận qui trình. Điều này bao gồm quá trình hàn, kim loại điền đầy, cấp độ thép, chi tiết liên kết, chiều dày vật liệu cơ bản, các nhiệt độ nung nóng trước, nhiệt độ lớp giữa tối thiểu, và các thông số hàn khác như cường độ dòng điện, điện áp, và tốc độ di chuyển. Các thông số cho mối hàn kiểm tra được ghi lại trên một Hồ sơ chứng nhận qui trình (PQR - Procedure Qualification Record). Các giá trị thực tế được sử dụng phải được ghi trên hồ sơ này. Ví dụ, điện áp được dự kiến có thể là 30 volt, nhưng trong thực tế chỉ có 29 volt được sử dụng để chế tạo tấm kiểm tra, như vậy 29 volt sẽ được ghi lại trong PQR.
Sau khi các tấm kiểm tra đã được hàn, nó được phép làm nguội và tấm kiểm tra được tiến hành kiểm tra bằng mắt (VT – Visual Testing) và các kiểm tra không phá hủy (NDT) theo quy định của Code. Các kiểm tra cụ thể cần thiết phụ thuộc vào loại mối hàn đang được chế tạo và các bổ sung hàn cụ thể. Các loại của các kiểm tra chứng nhận được mô tả trong D1.1-2004, đoạn 4.4.
Để được chấp nhận, các tấm kiểm tra trước tiên phải vượt qua kiểm tra bằng mắt (VT) tiếp theo kiểm tra không phá hủy (NDT) (D1.1-2004, đoạn 4.8.1, 4.8.2). Tùy theo lựa chọn của nhà thầu, hoặc RT hoặc UT có thể được sử dụng cho NDT. Các kiểm tra cơ học cần thiết bao gồm các kiểm tra uốn (cho tính liên tục), các kiểm tra tẩm thực macro (cho tính liên tục), và giảm các kiểm tra kéo suy giảm mặt cắt (cho độ bền). Đối với chứng nhận của các qui trình trên các thép có các tính chất cơ học khác nhau đáng kể, một mẫu uốn dọc là có thể (D1.1-2004, đoạn 4.8.3.2). Tất cả các kiểm tra kéo kim loại hàn được yêu cầu đối với các kim loại điền đầy không được công bố. Bản chất của các mẫu uốn, cho dù uốn bên, uốn mặt, hoặc uốn chân, phụ thuộc vào chiều dày của thép liên quan. Số lượng và loại các kiểm tra cần thiết được xác định trong D1.1-2004, Bảng 4.2 cho các mối hàn rãnh thâm nhập hoàn toàn, D1.1-2004, Bảng 4.3 cho các mối hàn rãnh thâm nhập một phần, và D1.1-2004, Bảng 4.4 cho các mối hàn góc.
Khi số lượng các kiểm tra đã được xác định, tấm kiểm tra được cắt thành các mẫu và các mẫu được gia công cơ để kiểm tra. Các kết quả của các kiểm tra được ghi chép trên PQR. Theo D1.1-2004, nếu các kết quả kiểm tra đáp ứng được tất cả các yêu cầu quy định, kiểm tra thành công và các qui trình hàn có thể được thành lập dựa trên PQR thành công. Nếu kết quả kiểm tra không thành công, PQR không thể được sử dụng để thiết lập WPS.
Nếu bất kỳ một mẫu trong các mãu kiểm tra thất bại trong việc đáp ứng các yêu cầu kiểm tra, hai kiểm tra lại của loại kiểm tra cụ thể có thể được thực hiện với các mẫu được lấy từ tấm kiểm tra tương tự. Nếu cả hai mẫu bổ sung kiểm tra đáp ứng các yêu cầu, D1.1-2004 cho phép các kiểm tra được coi là thành công. Nếu tấm kiểm tra dày hơn 1½ in., sự thất bại của một mẫu đòi hỏi phải kiểm tra lại tất cả các mẫu cùng một lúc từ hai địa điểm khác trong vật liệu kiểm tra (D1.1-2004, đoạn 4.8.5).
Nên giữ lại các PQR từ các kiểm tra không thành công vì chúng có thể có giá trị trong tương lai khi một qui trình hàn tương tự được dự tính để kiểm tra.
Tiêu chí chấp nhận cho các kiểm tra khác nhau được quy định trong Code. Các kiểm tra độ bền kéo suy giảm mặt cắt được yêu cầu vượt quá độ bền kéo tối thiểu cụ thể của thép được liên kết (D1.1-2004, đoạn 4.8.3.5). Các giới hạn cụ thể về kích thước, vị trí, phân bố, và loại dấu hiệu trên mẫu uốn được quy định trong D1.1-2004, đoạn 4.8.3.3.
Soạn thảo các WPS từ các PQR thành công - Khi một PQR ghi chép lại sự thành công hoàn toàn của các kiểm tra được yêu cầu, các qui trình hàn có thể được viết từ PQR đó. Ở mức tối thiểu, các giá trị được sử dụng để kiểm tra mối hàn sẽ được coi là một WPS có giá trị. Các giá trị được ghi trên PQR chỉ đơn giản là sao chép từ biểu mẫu riêng, lúc đó biết đến WPS hơn là biết PQR.
Có thể viết nhiều hơn một WPS từ một PQR thành công. Các qui trình hàn đó là đủ giống như các qui trình được kiểm tra có thể được hỗ trợ bởi cùng PQR. Tuy nhiên, những sai lệch đáng kể so với những điều kiện của PQR, yêu cầu bổ sung kiểm tra chứng nhận. Những thay đổi đó là đáng kể, đủ để đảm bảo kiểm tra bổ sung được coi là các biến cần thiết, và được liệt kê trong D1.1-2004, bảng 4.5, 4.6 và 4.7. Ví dụ, hãy xem xét một quy trình hàn SMAW được chứng nhận bằng kiểm tra sử dụng điện cực E8018-C3. Từ kiểm tra, nó sẽ có thể viết một WPS mà sử dụng E7018 (vì đây là giảm độ bền điện cực) nhưng nó sẽ không cho phép để viết một WPS mà sử dụng điện cực E9018-G (vì Bảng 4.5 liệt kê sự tăng về độ bền kim loại điền đầy như là một biến cần thiết). Điều quan trọng là xem xét cẩn thận các biến cần thiết để xác định xem một kiểm tra được tiến hành trước đây có thể được sử dụng để chứng minh các qui trình mới được dự tính.
D1.1-2004, Bảng 4.1 xác định phạm vi của các loại mối hàn và các vị trí được chứng nhận bằng các kiểm tra khác nhau. Bảng này sử dụng là tốt nhất, không phải là một đánh giá sau thực tế khả năng ứng dụng của kiểm tra đã được tiến hành, mà thay cho kế hoạch kiểm tra chứng nhận. Ví dụ, một tấm kiểm tra được tiến hành ở vị trí 2G chứng nhận WPS để sử dụng trong một trong hai vị trí 1G hoặc 2G. Mặc dù việc sử dụng dự kiến đầu tiên của WPS có thể cho vị trí 1G, nó có thể được khuyến khích để chứng nhận ở vị trí 2G để sử dụng bổ sung có thể được lấy từ tấm kiểm tra này.
Theo cách tương tự, D1.1-2004, Bảng 4.7 xác định những thay đổi có thể được thực hiện về các kim loại cơ bản được sử dụng trong sản xuất so với kiểm tra chứng nhận. Một thép thay thế có thể được chọn cho kiểm tra chứng nhận đơn giản vì nó có đủ khả năng linh hoạt bổ sung cho các ứng dụng trong tương lai.
Nếu chứng nhận WPS được thực hiện trên hình dạng hình học liên kết không chứng nhận trước, và các kết quả kiểm tra thu được có thể chấp nhận được, các WPS có thể được viết từ PQR đó sử dụng bất kỳ các hình dạng hình học liên kết được chứng nhận trước (D1.1-2004, Bảng 4.5, khoản 32).
BẢN MẪU (VÍ DỤ) CỦA WPS
Để cung cấp một số hiểu biết về quá trình mà một kỹ sư hàn có thể làm theo để phát triển một WPS, hai ví dụ sẽ được đưa ra sau đây. Trong cả hai trường hợp, mối hàn là như nhau, cụ thể là, cạnh mối hàn góc 5/16 in. Tuy nhiên, các điều kiện ứng dụng cụ thể sẽ đòi hỏi phải có một WPS riêng biệt được phát triển cho mỗi tình huống. Một WPS mẫu bao gồm cho mỗi tình huống.
Tình huống thứ nhất: Mối hàn được chế tạo là mối hàn góc kích thước cạnh 5/16 in. kết nối vấu đỡ chịu cắt với cột. Mối hàn này sẽ được thực hiện trong xưởng chế tạo với cột ở vị trí nằm ngang. Mối hàn góc được áp dụng cho cả hai phía là ½ in. vấu chịu cắt. Nó được hàn vào với cột W14 X 311 với chiều dày mặt bích 2¼ in.. Vấu chịu cắt được làm bằng thép A36, trong khi cột được làm bằng A572 Gr 50.
Các kỹ sư hàn công nhận rằng đối với các cấp độ thép liên quan, và cho loại mối hàn được quy định, một WPS sơ bộ có thể được viết. Quá trình hàn được lựa chọn cho xưởng chế tạo hàn hàn hồ quang lõi thuốc (FCAW) có khí bảo vệ, một quá trình hàn phải chứng nhận trước.
Từ Bảng 3.1 của Code D1.1-2004, một danh sách các kim loại điền đầy chứng nhận trước được đưa ra. Bảo vệ bên ngoài Outershield 70, và điện cực E70T-1 được chọn bởi vì, cho hàn bán tự động, nó có thể sẽ là quá trình kinh tế nhất khi xem xét định mức kết tủa và thời gian làm sạch. Điện cực hoạt động với phân cực DCEN. Từ kinh nghiệm, các kỹ sư biết rằng đường kính 3/32 in. là thích hợp cho ứng dụng, và xác định rằng khí bảo vệ nên là CO2 dựa trên khuyến nghị của nhà sản xuất điện và đặc điểm chi phí thấp của nó. Từ Bảng 3.2 của Code D1.1-2004, nung nóng trước được lựa chọn. Nó được lựa chọn cho thép dày hơn, có nghĩa là, mặt bích cột, và yêu cầu nhiệt độ nung nóng trước tối thiểu là 150F vì chiều dày mặt bích cột là 2¼ in.. Từ các khuyến nghị được cung cấp bởi nhà sản xuất điện, các kỹ sư hàn lựa chọn dòng điện hàn là 460 ampe, điện áp là 31 volt, và xác định tốc độ di chuyển trong khoảng 15-17 ipm. Biến tốc độ di chuyển được xác định dựa trên kinh nghiệm. Nếu có nghi ngờ vẫn còn tồn tại, tiến hành kiểm tra mối hàn góc đơn giản có thể được thực hiện để xác minh tốc độ di chuyển cho cường độ dòng điện đã cho.
Khi kiểm tra nhanh, các kỹ sư xem xét Phụ lục H (Annex H) để đảm bảo rằng tất cả các điều kiện chứng nhận trước đã đạt được. Cuối cùng, chúng được đưa vào bảng trên WPS.
Tình huống thứ hai: mối hàn thứ hai được thực hiện cũng là mối hàn góc 5/16 in., nhưng trong trường hợp này, mối hàn sẽ được chế tạo tại công trường. Mối hàn sẽ được thực hiện giữa vấu chịu cắt được mô tả ở trên, và bản bụng dầm. Trong trường hợp này, dầm là W36 X 150, được làm bằng thép A36. Trong các điều kiện công trường, mối hàn phải được thực hiện ở vị trí thẳng đứng.
Các kỹ sư hàn lại nhận ra rằng WPS cho ứng dụng này có thể phải chứng nhận trước nếu tất cả các điều kiện áp dụng được đáp ứng. Hàn hồ quang lõi chất chảy tự bảo vệ (FCAW) được lựa chọn để đảm bảo các mối hàn có chất lượng cao trong điều kiện gió. Đây là một quá trình chứng nhận trước. Trong D1.1-2004, Bảng 3.1, các kỹ sư xác định các kim loại điền đầy phù hợp và lựa chọn bảo vệ bên trong Innershield NR232, điện cực lõi chất chảy tự bảo vệ E71T-8 hoạt động với phân cực DCEP. Vì hàn sẽ được thực hiện ở vị trí thẳng đứng, điện cực đường kính 0.068 in. được chỉ định. Từ tài liệu kỹ thuật được cung cấp bởi Lincoln Electric, một qui trình phạm vi trung bình thích hợp cho hàn vị trí thẳng đứng được chọn. Các kỹ sư xác định dòng điện hàn là 250 ampe, điện áp hàn 19-21 volt, với tốc độ di chuyển 5.5-6.5 ipm. Biến kiểm soát là chiều dày của bản bụng dầm, là 5/8 in.. Trong trường hợp này, Bảng 3.2 của Code D1.1-2004 không yêu cầu bất kỳ nung nóng trước tối thiểu.
Hai mối hàn được thực hiện cũng gần tương tự như nhau, nhưng các giá trị WPS quy định là khác nhau đáng kể. Để đảm bảo chất lượng các mối hàn được cung cấp ở mức kinh tế, nó đỏi hỏi có hiểu biết thiết lập từng giá trị cụ thể WPS. Những giá trị này phải được tuân thủ trong quá trình chế tạo và lắp đặt để đảm bảo các mối hàn đạt yêu cầu chất lượng trong kết cấu cuối cùng.
(Dipl.Eng.IWE/EWE-Nguyễn Duy Ninh)
Các bài viết liên quan
Những vấn đề cần biết về một qui trình hàn (WPS) theo AWS D1.1 - Phần 1
Những vấn đề cần biết về một qui trình hàn (WPS) theo AWS D1.1 - Phần 2
Những vấn đề cần biết về một qui trình hàn (WPS) theo AWS D1.1 - Phần 3
Những vấn đề cần biết về một qui trình hàn (WPS) theo AWS D1.1 - Phần 4
Những vấn đề cần biết về một qui trình hàn (WPS) theo AWS D1.1 - Phần 5
Không có nhận xét nào:
Đăng nhận xét