NGUYỄN DUY NINH: Những vấn đề cần biết về một qui trình hàn (WPS) theo AWS D1.1

Thứ Hai, 4 tháng 7, 2016

Những vấn đề cần biết về một qui trình hàn (WPS) theo AWS D1.1 - Phần 5

XEM XÉT LẠI VÀ PHÊ CHUẨN WPS

Sau khi một WPS được phát triển bởi một nhà chế tạo hoặc lắp ráp, nó cần thiết phải được xem xét bởi các giám sát (AWS D1.1-2004, đoạn 6.3.1). Điều này phải được áp dụng cho dù WPS đã được trước chứng nhận bằng kiểm tra, hoặc cho dù nó là sơ bộ. Code yêu cầu các WPS được trước chứng nhận bằng kiểm tra phải nộp cho các kỹ sư chính phê duyệt (D1.1-2004, đoạn 4.1.1).

Phê chuẩn WPS sơ bộ

Các WPS sơ bộ phải được xem xét lại bởi các giám sát, họ được yêu cầu phải "đảm bảo chắc chắn rằng các qui trình đó phù hợp với các yêu cầu của Code này" (D1.1-2004, đoạn 6.3.1). Code D1.1-2004 không yêu cầu các WPS sơ bộ phải đệ trình cho các kỹ sư để phê duyệt. Các quy trình hàn đã được chứng nhận bằng kiểm tra yêu cầu phải được xem xét lại bởi các kỹ sư (D1.1-2004, đoạn 4.1.1). Tuy nhiên, việc sử dụng một "liên kết sơ bộ" sẽ không miễn cho kỹ sư sử dụng những đánh giá kỹ thuật trong việc xác định sự phù hợp của ứng dụng đối với các liên kết này (D1.1-2004, đoạn 3.1).

Code rõ ràng là giám sát là cần thiết để xem xét lại tất cả các WPS. Đối với một WPS sơ bộ, Phụ lục H, "Các nội dung của một WPS sơ bộ" (“Contents of a Prequalified WPS”), là đặc biệt hữu ích. Phụ lục này cung cấp một danh sách các yếu tố khác nhau của một WPS sơ bộ, và có tham chiếu đến đoạn Code, ở đó những hạn chế này được liệt kê. Trong định dạng Code D1.1-2004 được xắp xếp lại, các bảng và các số liệu sử dụng tổng hợp của nhiều yêu cầu trước chứng nhận. Chúng bao gồm:

- Bảng 3.1 (Code D1.1-2004) – Kim loại cơ bản trước chứng nhận - Kim loại điền đầy kết hợp với phù hợp độ bền.

- Bảng 3.2 (Code D1.1-2004) – Nhiệt độ nung nóng trước và nhiệt độ lớp giữa tối thiểu trước chứng nhận.

- Bảng 3.3 (Code D1.1-2004) – Các yêu cầu kim loại điền đầy cho các ứng dụng của thép A588.

- Bảng 3.7 (Code D1.1-2004) – Các yêu cầu WPS trước chứng nhận (Trong bảng này bao gồm các kích thước điện cực lớn nhất, các dòng điện lớn nhất, chiều dày lớp chân lớn nhất, chiều dày các lớp điền đầy lớn nhất, kích thước mối hàn góc một lớp lớn nhất, chiều rộng các lớp đơn lớn nhất cho SMAW, SAW, GMAW, và FCAW.)

- Hình 3.3 (Code D1.1-2004) – Các chi tiết liên kết mối hàn rãnh trước chứng nhận.

- Hình 3.4 (Code D1.1-2004) - Các chi tiết mối hàn rãnh CJP trước chứng nhận.

Ngoài các bảng trên, Bảng 4.5 liệt kê các biến thay đổi thiết yếu cần thiết cho chứng nhận lại WPS.. Hạn chế của các biến được quy định trong Bảng 4.5 cũng áp dụng cho các WPS sơ bộ (D1.1-2004, đoạn 3.6). Thông qua việc sử dụng các bảng này, phần lớn các điều kiện trước chứng nhận có thể dễ dàng được kiểm tra bởi người giám sát như một phần của việc xem xét lại yêu cầu.

Việc xem xét lại được yêu cầu bởi giám sát trong D1.1-2004, đoạn 6.3.1 không cụ thể yêu cầu một phán quyết liên quan đến sự phù hợp của qui trình cho ứng dụng cụ thể, nhưng thay vào đó yêu cầu qui trình phù hợp với các yêu cầu của Code. Như đã nói trước đây, các kỹ sư không được miễn thực hiện đánh giá kỹ thuật khi các chi tiết liên kết trước chứng nhận được sử dụng.

Lưu ý : Trong Code AWS D1.1 có nêu: "Hàn hồ quang tay (SMAW), hàn hồ quang chìm (SAW), hàn hồ quang kim loại khí bảo vệ (GMAW) (không bao gồm chế độ chuyển giao ngắn mạch kim loại ), và hàn hồ quang lõi thuốc (FCAW), các WPS kết hợp với một số loại liên kết liên quan đã được kiểm tra kỹ lưỡng và có hiệu năng thỏa đáng đã được chứng minh". (D1.1-2004, đoạn C3.2.1).

Xem xét lại và phê duyệt WPS được chứng nhận bằng kiểm tra

Trách nhiệm của giám sát xem xét tất cả các WPS được mô tả trước đây áp dụng giống như đối với các WPS được chứng nhận bằng kiểm tra. Tuy nhiên, D1.1-2004, đoạn 4.1.1 bổ sung yêu cầu sau đây:

"Ngoại trừ các WPS sơ bộ phù hợp với Mục 3 (Section 3), một WPS cho sử dụng trong sản xuất hàn sẽ được chứng nhận phù hợp với Mục 4, phần B (Section 4, Part B), và phải được sự phê duyệt của các kỹ sư."

Rõ ràng có logic phía sau những khác biệt trong cách tiếp cận phê duyệt, đó là trong khi các WPS sơ bộ được dựa trên được thiết lập tốt, thời gian chứng minh, và các thực tiễn hàn được hồ sơ hóa (xem D1.1-2004, đoạn C3.2.1), còn các WPS mà được chứng nhận bằng kiểm tra có thể sử dụng mới, chưa được chứng minh và đôi khi nhiều khái niệm gây tranh cãi. Các WPS mà được chứng nhận bằng kiểm tra là không tự động chịu những hạn chế giống như có thể áp dụng đối với các WPS sơ bộ. Mặc dù thông qua các kiểm tra chứng nhận cần thiết đã chứng minh sự phù hợp của WPS cụ thể trong các điều kiện kiểm tra, việc tiếp tục xem xét kỹ lưỡng bởi các kỹ sư là hợp lý để đảm bảo rằng nó được áp dụng cho các tình huống cụ thể sẽ gặp phải trong sản xuất.

Hai ví dụ sẽ được trích dẫn để minh họa những khác nhau về tiết lý, một kỹ sư hàn có thể cần khi đánh giá một WPS được chứng nhận bằng kiểm tra. Trong một tình huống, nhà thầu muốn sử dụng một WPS sơ bộ, ngoại trừ có sự thay đổi về chi tiết liên kết. Dựa trên kinh nghiệm và một số kiểm tra hình thức, nhà thầu đã xác định rằng một chi tiết rãnh được sửa đổi sẽ làm giảm thể tích cần thiết của kim loại hàn mà không ảnh hưởng đến chất lượng. Chi tiết liên kết là tương tự như B-U2a-GF, ngoại trừ khe hở chân và góc rãnh lệch khỏi các yêu cầu sơ bộ thể hiện trong D1.1-2004. Đặc biệt, sự kết hợp của khe hở chân 1/8 in. với một góc vát 45 khi áp dụng cho tấm dày ½ in. cung cấp một tình trạng tối ưu gần với các qui trình của nhà thầu này sử dụng FCAW-g. Bởi vì những thay đổi kích thước vượt quá giới hạn cho phép so với các dung sai chi tiết cho liên kết cụ thể, chúng phải được chứng nhận bằng kiểm tra. Nếu như có một vấn đề liên quan đến cách tiếp cận này, sẽ không có nghi ngờ bằng chứng chính đó là vấn đề về loại nóng chảy. Kiểm tra chứng nhận cần thiết như trình bày trong Bảng 4.2 yêu cầu hai kiểm tra kéo giảm mặt cắt, và bốn kiểm tra uốn cạnh (uốn ngang). Cả hai kiểm tra này, và đặc biệt là kiểm tra uốn cạnh, sẽ nhanh chóng phát hiện bất kỳ vấn đề liên quan đến nóng chảy với kỹ thuật này. Một PQR thành công cần phải được các kỹ sư được yêu cầu phê duyệt qui trình này.

Trong tình huống hai, vấn đề phức tạp hơn. Một loại thép mới đang được dự tính cho kết cấu, và các tuyên bố của nhà sản xuất thép là nó có thể được hàn với các mức độ nung nóng trước giảm. Nó không thể được chứng nhận trước vì (a) thép không được chứng nhận trước; và (b) các mức độ nung nóng trước là bên dưới các giới hạn chứng nhận trước. Để có đủ điều kiện cho quy trình đối với chứng nhận chiều dày không bị giới hạn, D1.1-2004, Bảng 4.2 yêu cầu tấm kiểm tra chiều dày 1 in. hoặc dày hơn. Nhà thầu chứng nhận quy trình hàn trên tấm thép dày 1 in., mặc dù ứng dụng thực tế sẽ sử dụng thép chiều dày 4 in.. Cấu hình liên kết thực tế được sử dụng cho kiểm tra chứng nhận là liên kết giáp mối rãnh V, được hàn từ hai phía. Tấm kiểm tra là không được nung nóng trước trước khi sản xuất (mặc dù nhiệt độ không khí bên trong xưởng nơi kiểm tra chứng nhận đang được thực hiện tại 70 F/21 C). Sau khi hàn lớp thứ nhất, nhiệt độ thép tăng bên trên nhiệt độ môi trường do năng lượng nhiệt được đưa vào bởi quá trình hàn. Lớp hàn thứ hai được hàn lên trên lớp hàn thứ nhất. Tiếp theo tấm được đảo ngược lại và lớp chânđược thực hiện từ phía đối diện được khoét rãnh. Trong khi nhiệt độ lớp giữa là vẫn còn cao hơn môi trường xung quanh, phía thứ hai của liên kết được thực hiện hàn. Cuối cùng, tấm được đảo ngược một lần nữa, và phía thứ nhất của liên kết được hàn lớp phủ để hoàn thành.

Tấm kiểm tra chịu tất cả các kiểm tra Code bắt buộc, và đáp ứng thành công với các yêu cầu Code. Với thông tin này trong tay, nhà thầu nộp qui trình cho các kỹ sư để phê duyệt, và tuyên bố rằng các kiểm tra này đã chứng minh khả năng hàn của thép mới, và không yêu cầu nung nóng trước. Trong khi sự thật là các yêu cầu Code bắt buộc đã được hoàn thành, sự phù hợp của quy trình hàn này cho chế tạo thực tế đã không được thiết lập. Các kích thước tương đối nhỏ liên quan đến tấm kiểm tra (chiều dày 1 in. x chiều rộng tối thiểu 14 in. x chiều dài tối thiểu 30 in., theo D1.1-2004, Hình 4.10) là không đủ để sao chép chính xác mức độ kiềm chế hoặc làm nguội so với được nhìn thấy trong kết cấu thực tế. Những vấn đề này sẽ ảnh hưởng đến cấu trúc micro vùng ảnh hưởng nhiệt (HAZ), mức độ khuếch tán hydro, và mức độ ứng suất dư, tất cả các yếu tố này có ảnh hưởng đến khả năng nứt mối hàn. Ngoài ra, ngoại trừ lớp chân, tất cả các lớp mối hàn được thực hiện hàn với nhiệt độ lớp giữa cao hơn. Hơn nữa, lớp chân đã được thực hiện mà không có nung nóng trước được khoét rãnh khi phía thứ hai được thực hiện hàn. Mặc dù không nung nóng trước đã được áp dụng, thép được hàn ở nhiệt độ môi trường xung quanh xưởng là 70 F/21 C, không phải "không nung nóng trước".

Các kỹ sư phải xem xét WPS thứ hai với một mức độ xem xét kỹ lưỡng hơn trước. Nó sẽ là hợp lý, ví dụ, yêu cầu kiểm tra khả năng hàn (chẳng hạn như: các kiểm tra G-BOP, TEKKEN, hoặc CTS) để hiểu rõ hơn về khả năng diễn biến của qui trình hàn này được đề xuất đưa ra. Quy mô lớn hơn, các mô hình thử nghiệm sẽ là cần thiết để đánh giá sự kiềm chế thực tế và các điều kiện làm nguội thực tế.

Khi các WPS đã được chứng nhận bằng kiểm tra đã được xem xét lại, có ba yếu tố khác nhau của việc xem xét :

Thứ nhất, hồ sơ chứng nhận qui trình cần được đánh giá để đảm bảo rằng tất cả các kiểm tra cần thiết đã được thực hiện, xác minh chiều dày đúng của vật liệu, vị trí hàn, và số lượng mẫu kiểm tra cần thiết đều đã được thực hiện.

Thứ hai, các kết quả kiểm tra phải được kiểm tra để đảm bảo chắc chắn rằng các yêu cầu Code đã được đáp ứng.

Cuối cùng của xem xét lại là so sánh WPS với PQR. Điều này sẽ bao gồm sự so sánh các yêu cầu của AWS D1.1-2004, Bảng 4.5, vì nó liên quan đến bất kỳ sự khác nhau giữa PQR và WPS. Các yêu cầu liên quan đến thép được sử dụng trong kiểm tra so với chúng được liệt kê trên WPS được đề cập trong D1.1-2004, Bảng 4.7.

TÓM TẮT

Code AWS D1.1 là cụ thể về các yêu cầu của nó liên quan đến các qui trình hàn (WPS) để kiểm soát chất lượng chế tạo. Cũng có những lợi ích kinh tế có thể đạt được nếu trong quá trình sản xuất các qui trình hàn được quy định và được tuân thủ. Điều quan trọng là tất cả mọi người tham gia vào chuỗi chế tạo bao gồm các kỹ sư, người chế tạo, người lắp ráp, và các giám sát phải nhận thức được các yêu cầu của các Code như nó liên quan đến các qui trình hàn để đảm bảo rằng kết quả chế tạo đáp ứng được các cấp độ chất lượng mong muốn.

THAM KHẢO