Kiểm tra vật liệu, phê chuẩn vật liệu hàn, đào tạo và sát hạch thợ hàn qui phạm Lloyd - PGS.TS. Hoàng Tùng

Kiểm tra vật liệu kể cả phê chuẩn vật liệu hàn

Bước đầu tiên trong chế tạo là bảo đảm vật liệu cần hàn có chất lượng thích hợp. Hãng đăng kiểm thực hiện kiểm tra chất lượng tất cả vật liệu tấm dùng trong chế tạo một kết cấu trong nhóm của nó. Ví dụ các hãng thép sản xuất các chủng loại thép tấm cho tàu cần phải được đăng kiểm phê chuẩn và phải thử nghiệm với sự có mật của thanh tra viên của đăng kiểm đối với các mẫu lấy từ một phần nhất định của sản phẩm đã hoàn thành.
Việc chuẩn bị mối hàn và các mối lắp ghép cần phải đúng và cẩn thận phù hợp với phương pháp hàn đang dùng. Nói chung cần phải giám sát một cách có hiệu quả các nguyên công trước khi hàn để quá trình hàn được tiến hành trong các điều kiện tối ưu.
Tương tự như vậy các loại vật liệu hàn như que hàn có thuốc bọc, dây và thuốc hàn, và thiết bị hàn như máy và kìm hàn phải có chất lượng đúng và ở trạng thái làm việc tốt. Các yêu cầu chủ yếu đối với kiểm tra chất lượng các vật liệu tiêu hao khi hàn sử dụng trong các kết cấu tầu được cho trong "Quy định chế tạo, kiểm tra và chứng nhận vật liệu".

Đào tạo và sát hạch thợ hàn

Sát hạch thợ hàn được áp dụng trước hết đối với hàn tay và hàn máy khi mà tay nghề của người công nhân có ảnh hưởng tới kết quả cuối cùng của sản phẩm, thí dụ như hàn nhiều lượt bằng phương pháp hàn tự động dưới lớp thuốc.
Trong chế tạo tàu, trách nhiệm đối với việc chọn và huấn luyện thợ hàn thuộc về người chế tạo. Tuy nhiên, giám định viên phải chịu trách nhiện đối với chất lượng của công việc và tin rằng các thợ hàn là những người giỏi chuyên môn. Do đó anh ta phải quan tâm tới phương pháp và các chi tiết cả trong việc huấn luyện của thợ hàn và kiểm tra, duy trì trình độ chuyên môn. Hiện nay các quy định yêu cầu xưởng đóng tàu phải tuân theo các tiêu chuẩn quốc gia thích hợp trong việc kiểm tra và sát hạch thợ hàn.
Vì ý nghĩa của chất lượng vật hàn ngày càng tăng do đó có một xu hướng gia tăng tương ứng trong các quy phạm là yêu cầu kiểm tra khả năng của người thợ hàn. Ví dụ, các kiểm tra phê chuẩn đối với thợ hàn được quy định trong các quy phạm đối với chế tạo kết cấu nồi hơi, bình áp lực, đường ống cho công nghiệp hóa và công nghiệp dầu lửa, và trong công nghiệp chế tạo máy bay.
Trong nhiều quy phạm đối với nồi hơi và bình áp lực, ASME và BS đòi hỏi kiểm tra sát hạch thợ hàn, và hãng cũng yêu cầu kiểm tra thợ hàn một cách thường kỳ khi vấn đề liên quan tới các nồi hơi trong ngành hàng hải. Hãng Lloyd' cũng yêu cầu công việc phải được thanh tra phê chuẩn, trên cơ sở đó có thể cho phép chế tạo các nồi hơi và bình áp lực loại 1,2 hoặc 3. Loại 1 là loại cao nhất và bao gồm các bình lớn cho các công việc có đòi hỏi cao, trong khi đó loại 3 là loại thấp nhất, liên quan tới các tải trọng nhẹ.
Nhìn chung các tiêu chuẩn ứng dụng BS liên quan tới một trong hai tiêu chuẩn sát hạch thợ hàn.
BS 4872: Phần 1 : 1982, "Kiểm tra phê chuẩn thợ hàn khi không có yêu cầu về phê chuẩn quy trình hàn"
Tiêu chuẩn này quy định rằng thợ hàn phải thực hiện một hoặc nhiều mối hàn kiểm tra từ danh sách yêu cầu theo đó chúng là đại diện nhất cho công việc của người đó. Bảng danh sách này bao gồm:
Các mối hàn giáp mỗi tấm mỏng; tấm được hàn chỉ từ một phía; các tấm được hàn từ hai phía; tấm được hàn lót từ phía sau; ông được và không được hàn lót từ phía sau; các mối hàn góc trên tấm dày, tấm mỏng và các mối hàn góc trên ống có nối nhánh cho các ứng dụng trong kết cấu.
Với mỗi lần kiểm tra, tiêu chuẩn sẽ liệt kê các điều kiện kiểm tra và khả năng ứng dụng của nó. Các thí dụ tiêu biểu về kiểm tra mối hàn giáp mỗi tấm được hàn từ cả hai phía và mối hàn góc tấm được ghi trong phụ lục 1 và 2. Có thể thấy từ các biểu mẫu này việc phê chuẩn dùng que hàn có vỏ bọc bazơ cũng bao gồm phê chuẩn cho que hèn có vỏ bọc rutil, bởi vì yêu cầu đối với việc thao tác loại que hàn trước là cao hơn. Ngoài ra đối với mỗi tư thế hàn, chiều dày và loại liên kết được kiểm tra, cũng được phê chuẩn cả phạm vi cụ thể của tư thế hàn, chiều dày và loại liên kết.
Sau khi hoàn thành vật kiểm tra, phải kiểm tra bằng mắt, sau đó lấy mẫu từ các đoạn thô ở các vị trí kết thúc, bắt đầu hoặc ở mỗi chỗ phân nhánh hoặc sườn, để kiểm tra uốn hoặc kiểm tra phá hủy... (Tùy theo loại mối hàn cần kiểm tra).
Nếu vật kiểm tra không thỏa mãn các yêu cầu của tiêu chuẩn có thể kiểm tra lại hai lần nữa. Nếu một trong hai lần kiểm tra này không thỏa mãn thì thợ hàn được coi là không thỏa mãn các yêu cầu của tiêu chuẩn và không cần huấn luyện tiếp tục. Công ty của người thợ han phải lưu giữ và duy trì đều đặn các biên bản thích ứng của mọi lần kiểm tra phê chuẩn từng thợ hàn. Phụ lục 3 cho thấy một biên bản loại như vậy. Cần phê chuẩn lại thợ hàn nếu có một trong các điều sau:
a. Thợ hàn phải tiến hành công việc ngoài phạm vi đã được phê chuẩn.
b. Thợ hàn thay đổi hãng làm việc mà không chuyển giao các biên bản kiểm tra.
c. Thợ hàn thôi hàn từ 6 tháng trở lên.
d. Có lý do cụ thể để nghi vấn khả năng của thợ hàn.
Khi tiêu chuẩn ứng dụng yêu cầu phê chuẩn quy trình hàn thì dùng tiêu chuẩn BS4871.
Phần 1: 1982 "Kiểm tra cho phê chuẩn thợ hàn làm theo quy trình hàn đã phê chuẩn". Nếu thợ hàn phải được phê chuẩn bằng việc kiểm tra như khi phê chuẩn quy trình hàn thì dùng BS4870. Cụ thể: khi sự thay đổi trong qui trình hàn bắt buộc kiểm tra quy trình hàn thì cần phê chuẩn lại thợ hàn trừ những trường hợp sau:
1. Thay đổi kim loại cơ bản trong nhóm thép cacbon hoặc nhóm thép hợp kim thấp với tổng lượng nguyên tố hợp kim ít hơn 6%, hoặc lượng crôm trong khoảng 11%-20% (thép không gi ferit), hoặc thay đổi kim loại cơ bản khi dùng kim loại mối hàn austenit hoặc hợp kim chứa nhiều niken.
2. Thay đổi thành phần kim loại đắp khi hàn bất kỳ thép nào trong phạm vi một trong các nhóm đó.
3. Thay đổi từ que hàn có vỏ bọc bazơ sang que hàn có vỏ bọc rutil.
4. Thay đổi việc phê chuẩn hàn ống trong các giới hạn nhất định.
5. Thay đổi từ hàn một phía không có hàn lót từ phía bên kia, sang hàn có hàn lót từ phía bên kia hoặc hàn từ hai phía.
6. Thay đổi nhiệt độ nung nóng sơ bộ.
7. Thay đổi nung nóng sau khi hàn.
BS4871 chỉ định rằng việc phê chuẩn thợ hàn theo liên kết hàn kiểm tra được hàn ở một trong các tư thế hàn cơ bản có thể cho phép phê chuẩn hàn ở những tư thế còn lại. Theo tiêu chuẩn này các tư thế hàn cơ bản là hàn sấp (D); hàn ngang (X); hàn đứng từ dưới lên (Vᵤ) hàn đứng từ trên xuống (Vd) và hàn trần (O). 
- HÀn sấp D tương ứng với vị trí không gian (D ở góc 0° ÷ 90°).
- Hàn ngang X tương ứng với vị trí không gian (X ở góc 60° ÷ 120°)
- Hàn đứng Vᵤ; Vd tương ứng vị trí không gian (V ở góc 60° ÷ 120°)
- Hàn trần O tương ứng vị trí không gian (O ở góc 120° ÷ 180°)
Ngoài ra việc phê chuẩn thợ hàn theo liên kết hàn kiểm tra nghiêng một góc 45 độ so với phương nằm ngang liên quan tới tư thế hàn trần và hàn đứng từ dưới lên sẽ bao gồm phê chuẩn cho mọi hàn trừ tư thế đứng từ trên xuống.
Nếu "t" là chiều dày kiểm tra, thì khoảng chiều dày được phê chuẩn dao động theo "t" như sau:
a. t < 1,6 mm bao gồm                 t cho tới 2t
b. 1,6 ≤ t < 10 mm bao gồm        1,6 mm cho tơi 2t
c. 10 mm < t bao gồm                 4,8 mm cho tới 2t
Nếu "D" là đường kính ngoài của ống được kiểm tra thì khoảng đường kính được phê chuẩn là:
a. D < 25 mm bao gồm                D cho tới 25 mm
b. 25 mm ≤ D bao gồm                0,5 D cho tới 2D
c. 168 mm ≤ D bao gồm              89 mm trở lên
Với các tiết diện rỗng hình chữ nhật. "D" là kích thước của cạnh nhỏ hơn.
Thợ hàn phải thực hiện mẫu kiểm tra hoặc các mẫu kiểm tra đại diện cho mỗi loại liên kết hàn liên quan tới quy trình hàn trong sản xuất, được chọn ưu tiên từ:
1. Liên kết hàn giáp mối của tấm hoặc ống, hoặc của cả hai.
2. Mối hàn góc của tấm.
3. Liên kết nhánh giữa hai ống tạo thành góc tối thiểu có trong sản xuất.
Các vật kiểm tra phải tương tự về chủng loại như đã mô tả trong BS4872 và bao gồm vị trí bắt đầu/ kết thúc của mỗi kiểm tra. Trong trường hợp hàn hồ quang tay việc bắt đầu lại phải được tiến hành bằng que hàn mới.
Nếu loại mối hàn sản xuất hoặc áp dụng không phải là những loại mẫu thử ở trên đại diện, thí dụ như hàn đắp, hàn nối ống mỏng thì thợ hàn phải làm một mẫu thử đặc biệt tương tự như loại mỗi hàn sản xuất về tất cả các phương diện như kích thước, độ cứng vững. hiệu ứng nhiệt, v.v. cũng như lớp phủ bề mặt.
BS4871 yêu cầu mẫu thử phải được kiểm tra không phá hủy có bổ sung kiểm tra uốn và kiểm tra tế vị khi cần thiết, để hỗ trợ cho việc đọc các kết quả kiểm tra không phá hủy, hoặc khi vật liệu mẫu thử tương tự như vật liệu được dùng trong sản xuất, hoặc khi dùng phương pháp kiểm tra không phá hủy là không thể thì kiểm tra bằng cách lấy tổ chức thô đại, kiểm tra uốn và lấy mẫu phá hủy mối hàn góc như đã quy định trong tiêu chuẩn này.
Khi phải dùng cả hai phương pháp kiểm tra không phá hủy và kiểm tra phá hủy cùng một vật thử và các vật thử đối với phê chuẩn thợ hàn phải thỏa mãn các yêu cầu của cả hai phương pháp kiểm tra.
Nếu vật đem kiểm tra không phá hủy không đạt yêu cầu, có thể chuẩn bị và kiểm tra thêm một vật bổ sung. Nếu nó cũng không đạt yêu cầu thì phải tìm lý do và nếu đó là lý do luyện kim hoặc lý do ngoại lai, có thể lặp lại kiểm tra một lần nữa. Tuy nhiên nếu lý do không đạt yêu cầu là do tay nghề của người thợ hàn thì người đó được coi là không có khả năng đáp ứng các yêu cầu của tiêu chuẩn này mà không cần phải tiếp tục huấn luyện.
Đối với việc kiểm tra phá hủy cũng như vậy, ngoài ra có thể lấy thêm hai vật kiểm tra bổ sung dùng cho trường hợp phải kiểm tra lặp lại.
Theo tiêu chuẩn này, kiểm tra không phá hủy bao gồm kiểm tra bằng mắt (có thể hỗ trợ thêm bằng kiểm tra bột từ tính hoặc bằng chất lỏng thấm xuyên), cộng với kiểm tra siêu âm hoặc là chụp bằng tia bức xạ, tùy thuộc vào thông số hình học của liên kết, vật liệu và các yêu cầu trong sản xuất.
Hãng chủ quản của thợ hàn cũng phải lưu giữ và duy trì đều đặn các biên bản thích ứng của tất cả các lần kiểm tra phê chuẩn từng thợ hàn. Trên phụ lục 4 và 5 giới thiệu biên bản như vậy. Việc phê chuẩn tiếp tục có giá trị nếu cán bộ có trách nhiệm của hãng cho thấy nếu khi kiểm tra thợ hàn được làm việc theo qui trình này một cách liên tục phải chăng và tiếp tục tạo ra các mối hàn thỏa mãn yêu cầu như đã được kiểm tra bằng phương pháp kiểm tra không phá hủy.

Tác giả bài viết
Hoàng Tùng