KIỂM TRA MỐI HÀN

KIỂM TRA MỚI HÀN Mục đích việc kiểm tra chất lượng liên kết hàn xác định khả đáp ứng điều kiện làm việc liên kết Cụ thể xác định tính chất học, hóa học, kim loại học xác định khuyết tật Ngoài việc kiểm tra chất lượng liên kết hàn cịn dùng để phân loại quy trình hàn trình độ tay nghề thợ hàn Các phương pháp kiểm tra chất lượng liên kết hàn chia làm nhóm phương pháp Kiểm tra khơng phá hủy Kiểm tra phá huỷ 2.1 Kiểm tra không phá hủy (NDT:Non – Destructive Testing) Đây phương pháp kiểm tra thực trực tiếp với liên kết hàn sản phẩm hàn cụ thể mà không làm ảnh hưởng đến tính sử dụng chúng 2.1.1 Kiểm tra mắt (VT: Visual Testing) Đây phương pháp sử dụng thông dụng để kiểm tra tồn q trình hàn, cụ thể kiểm trước hàn, hàn sau hàn Phương pháp dễ thực hiện, giúp trách khuyết tật phát sớm hàn Kiểm tra trước hàn − Xem lại vẽ thiết kế, tiêu chuẩn đặt cho liên kết hàn − Kiểm tra vật liệu hàn sử dụng có đầy đủ phù hợp với yêu cầu không − So sánh việc chuẩn bị gá lắp, khe hở hàn vát mép có với thiết kế không − Kiểm tra độ bề mặt liên kết trước hàn có bị dính dầu, mở, sơn, hay gỉ sét không Kiểm tra hàn Khi bắt đầu hàn, cần kiểm tra bước thực quy trình hàn thao tác người thợ thiết bị hàn bao gồm : − Các thơng số quy trình hàn − Vật liệu hàn tiêu hao − Nhiệt độ gia nhiệt (nung nóng trước hàn q trình hàn, có) − Vị trí hàn chất lượng bề mặt hàn − Thứ tự hàn − Sự làm xỉ mối hàn đính lớp hàn − Kiểm sốt mức độ biến dạng − Kích thước liên kết − Nhiệt độ thời gian xử lý nhiệt sau hàn Kiểm tra mối hàn  Page 1  Khi phát có sai lệch cần điều chỉnh lại thông số công nghệ cho hợp lý, xử lý khuyết tật kẹt xỉ, rỗ, nứt bề mặt Kiểm tra sau hàn Bước kiểm tra dùng để xác định khuyết tật chồng mép, khuyết biên, rỗ khí, nứt bề mặt khuyết tật hình dáng mặt ngồi liên kết hàn Các thao tác bao gồm − Làm bề mặt liên kết hàn (bề mặt mối hàn vùng kim loại bản) : − Quan sát kỹ mắt thường kính lúp − Kiểm tra kích thước liên kết hàn so với vẽ thiết kế Kiểm tra kích thước mối hàn loại calip chun dụng với độ xác cần thiết (Hình 1,2) Hình Calip đo kích thước mối hàn Kiểm tra mối hàn  Page 2  Hình 2: Đánh giá kích thước mối hàn VT từ xa – video probe Hệ thống nội soi vô tuyến xách tay với chức zoom cho phép kiểm tra bồn bể bình lớn, toa xe bồn, chi tiết máy móc động khó tiếp cận bên ¾ Khởi đầu từ việc kiểm tra trực tiếp mắt sử dụng ống nội soi quang học(cứng, mềm) để nhìn bất liên tục máy móc, nội soi video đời với việc gắn camera vào đầu ống nội soi để quan sát đối tượng kiểm tra hình TV ¾ Do camera ngày nhỏ nhờ chip thu-phát gắn liền ( charge-coupleddischarge device/ CCD ), VT nội soi vô tuyến ngày trở nên phổ biến để kiểm tra bên đối tượng ¾ Một hệ thống VT xách tay hồn chỉnh xếp gọn hộp-vali kéo thông dụng: đầu soi - scope, điều khiển camera, xử lý-máy tính, nguồn sáng hình video hiển thị tất kết nối với theo dây thuận tiện cho việc sử dụng Kiểm tra mối hàn  Page 3  Hình 3:Kiểm tra hệ thống VT từ xa 2.1.2 Kiểm tra dung dịch thẩm thấu (PT: Penetrant Testing) Đây phương pháp sử dụng dung dịch để thẩm thấu vào vết nứt, rỗ khí nhỏ liên kết hàn khơng thể quan sát mắt thường Sau dùng chất hiển thị màu phát vị trí mà dung dịch thẩm thấu cịn nằm lại vết nứt rỗ khí … Nguyên lý PT − Khả thấm - ướt chất lỏng − Tác dụng mao dẫn − Sức căng bề mặt, độ nhớt Thông thường sử dụng loại dung dịch theo bước sau đây: Dùng dung dịch làm để tẩy sạch, khô bề mặt mối hàn Hình 4: Dung dịch PT Kiểm tra mối hàn  Page 4  Hình 5: làm sạch, khơ bề mặt kiểm tra Phun dung dịch thẩm thấu lên bề mặt mối hàn Hình 6: Phun dung dịch thẩm thấu Sau đủ thời gian để dung dịch thẩm thấu vào vết nứt, rỗ khí, lau bề mặt mối hàn Hình 7: Loại bỏ chất thấm dư Phun dung dịch hiển thị màu lên vùng mối hàn vừa thực bước để phát khuyết tật Hình 8: Phun dung dịch hiển thị Hình 9: Kiểm tra - quan sát chất thị Kiểm tra mối hàn  Page 5  Hình 10: Làm sau kiểm tra Phương pháp có ưu việt đơn giản, dễ thực hiện, pháp khuyết tật nhỏ không quan sát mắt thường cách nhanh chóng, nhiên khơng pháp khuyết tật nằm lòng liên kết hàn chiều sâu khuyết tật Có thể thay dung dịch thị màu cách chất lỏng phát sáng ( huỳnh quang) tia tử ngoại a) b) Hình 11: a) thị màu huỳnh quang b) thị màu thường 2.1.3 Kiểm tra hạt từ tính (MT: Magnetic Particle Testing) Phương pháp áp dụng cho vật liệu từ tính Nó cho phép phát vết nứt bề mặt có kích thước nhỏ, khuyết tật phía bề mặt liên kết hàn : − Nứt vùng ảnh hưởng nhiệt − Hàn khơng ngấu − Nứt phía bề mặt − Rỗ khí, lẩn xỉ Ta biết rằng, rắc bột sắt từ trường nam châm tự nhiên hay điện từ phân bố theo quy luật đường từ sức Quy luật trước tiên phụ thuộc vào đồng cấu trúc sắt từ Nếu đường đi, đường sức từ gặp phải vết nứt, khe hở, … quy luật phân bố đường sức từ thay đổi so với khu vực khác mặt thẩm từ Khi gặp khuyết tật đường sức tản tạo thành hình bao lấy đường tật Dựa vào nguyên lý người ta tiến hành kiểm tra cách rắc bột từ lên mặt mối hàn, đặt kết cấu hàn vào từ trường (Hay cho dòng điện qua chi tiết hàn) nhìn vào phân bố đường sức từ để phát chỗ có Kiểm tra mối hàn  Page 6  khuyết tật Phương pháp không phát vết nứt nằm dọc theo đường sức từ Hình 12: Quy luật đường sức từ kiểm tra MT Kiểm tra mối hàn  Page 7  Hình 13 Một số cách kiểm tra từ tính a) Từ hóa cục mẫu ; b) Dị tìm vết nứt lớn c) Dị tìm vết nứt dọc chi tiết hình trụ Quy trình MT − Chuẩn bị bề mặt kiểm tra − Từ hoá bề mặt vật kiểm tra − Lựa chọn phương pháp ứng dụng bột từ − Đánh giá kết kiểm tra − Khử từ − Tiến hành vệ sinh sau kiểm tra Bột từ Có hai loại bột từ lưu hành thị trường bột từ ướt bột từ khô: Bột từ khô dùng nhũ tương khô đám bụi bột từ khơng khí Kiểm tra mối hàn  Page 8  Bột từ ướt dùng nhũ tương chất mang thể lỏng, thơng thường thể lỏng nước có pha lẫn chất điều hồ dầu Bột từ khơ lưu hành loại: − Loại khả kiến − Loại huỳnh quang − Loại huỳnh quang ánh sáng ban ngày Loại khả kiến có màu thơng dụng: xám, đỏ, vàng, xanh ánh kim Khi sử dụng cần chọn mầu có độ tương phản cao với bề mặt vật kiểm tra để đảm bảo độ nhậy cao Các loại bột huỳnh quang dùng phương pháp bột khô Bột huỳnh quang dùng trường hợp cần có độ tương phản cao Bột từ ướt thường dùng có hai loại: Loại khả kiến: Loại khả kiến gồm hạt nhỏ sắt, ơxít sắt đen ơxít sắt nâu Loại huỳnh quang: Loại chứa thêm hạt màu chất kết dính Khi dùng bột từ pha với dung dịch gọi chất mang Chất mang thường có hai loại: nước dầu Thường dầu ưa chuộng trường hợp: Không gây rỉ cho vật thử Nếu dùng nước có nguy điện giật Một số hợp kim dùng nước có nguy bị giịn hydro Đối với chất mang dầu nhiệt độ bốc cháy thông số quan trọng Phải đảm bảo nhiệt độ vật kiểm tra thấp nhiệt độ bốc cháy để tránh nguy hoả hoạn Phương pháp bột từ ướt nhạy với khuyết tật nhỏ bề mặt, nhạy cảm với khuyết tật bề mặt Đôi hạt tráng chất nhuộm phát sáng với đèn tia tử ngoại để dễ phát khuyêt tật Hình14: Chỉ thị màu thường Kiểm tra mối hàn  Page 9  Hình15: Chỉ thị màu huỳnh quang Cường độ dòng điện thông số quan trọng Với AC, bề mặt từ hóa hữu dụng khuyết tật bề mặt với DC, từ trường xuyên qua tồn mẫu vật, nhạy AC cần phát khuyết tật bề mặt độ nhạy cực đại đạt với dịng điện pha chỉnh lưu sóng Điện áp khơng ảnh hưởng đến từ trường, thường có giá trị thấp để tránh hồ quang tránh nhiệt Cường độ từ trường xác định dòng điện, dịng phải đủ cao để phát khuyết tật Hình 16 : Thiết bị MT Kiểm tra mối hàn  Page 10  Hình 27: Máy phát X ray Hình 28: Máy phát Gama Film khuyết tật hàn Kiểm tra mối hàn  Page 19  Kiểm tra mối hàn  Page 20  Kiểm tra mối hàn  Page 21  Kiểm tra mối hàn  Page 22  Kiểm tra mối hàn  Page 23  2.1.7 Kiểm tra độ kín liên kết hàn Các kết cấu hàn dùng để chứa chất lỏng, chất khí thiết bị làm việc áp xuất cao cần phải kiểm tra độ kín liên kết hàn Tùy thuộc vào yêu cầu làm việc, kết cấu cụ thể khả thiết bị sở mà lựa chọn phương pháp kiểm tra độ kín sau cho thích hợp Kiểm tra khí amoniac Thực chất phương pháp dựa vào thay đổi màu sắc số hóa chất (dùng chất thị màu), dung dịch nitrit thủy ngân, dunh dịch fênôlftalein tác dụng với amôniac Khi thử, cần làm mối hàn khỏi gỉ, dầu mở chất bẩn khác Sau dùng giấy băng thấm chất thị màu chọn đem ép lên mặt mối hàn Dùng dịng khí chứa khoảng 1% amơniac thổi lên bề mặt lại mối hàn áp suất định Sau chừng – phút, thấy giấy vải bị thay đổi màu (bạc thẫm), chứng tỏ mối hàn bị khuyết tật không đảm bảo độ kín Hình 29 Sơ đồ kiểm tra độ kín liên kết hàn khí amơniac a) Kiểm tra mối hàn bình kín b) Kiểm tra mối hàn giáp mối 1.Giấy vải tẩm chất thị màu ; áp kế ; Buồng kín ; Đệm cao su ; nam châm Kiểm tra độ kín áp lực khí Trước lúc kiểm tra ta cần bịt kín, cho khí vào (khơng khí, khí trơ ) đến áp suất định Bơi nước xà phịng lên mặt ngồi mối hàn (100 gam xà phịng hịa tan lít nước) quan sát Những chỗ bị rị rỉ dễ phát theo vị trí mà bong bóng xà phịng lên Với kết cấu gọn, nhỏ ta nhấn chìm vào bể nước, sau bơm khơng khí vào bên áp suất lớn áp suất làm việc từ 10 – 20 % quan sát vị trí có bong bóng lên nước để phát khuyết tật mối hàn Kiểm tra áp lực nước Để kiểm tra, ta bơm nước vào kết cấu cần kiểm tra, tạo áp suất dư cao áp suất làm việc 1,5 – lần giữ áp suất – phút Giai đoạn hạ áp suất xuống đến áp suất làm việc dùng búa gõ nhẹ vùng xung quanh mối hàn rộng 15 – 20mm quan sát xem nước có rị rỉ khơng Cần đánh dấu vị trí bị khuyết tật, sau thó nước ra, đục, hàn sữa chửa tiến hành kiểm tra lại Đối với kết cấu hở bể chứa, thùng, két dầu… cần thử cách bơm nước vào giữ từ đến 24 để quan sát phát vị t rí có khuyết tật Kiểm tra mối hàn  Page 24  Kiểm tra phương pháp tạo chân không Phương pháp sử dụng điều kiện không tiến hành việc kiểm tra độ kín mối hàn theo cách (ví dụ đáy bể chứa dầu…) Hình 30 Sơ đồ kiểm tra độ kín mối hàn phương pháp tạo chân không Buồng chân không đặt trực tiếp lên vùng mối hàn cần kiểm tra bôi nước xà phịng bề mặt Độ chân khơng tạo nhờ có bơm chân khơng đặt phía ngồi xác định chân khơng kế Do có chênh lệch lớn vê áp suất, khơng khí chui vào buồng chân khơng qua khuyết tặt mối hàn chi tiết Nắp đậy chế tạo loại vật liệu suốt ta nhìn thấy vị trí khuyết tật theo bong bóng xà phịng Đệm làm từ loại cao su xốp dùng để tạo độ kín cần thiết buồng chân không liên kết hàn Khung thường chế tạo từ thép, nhôm chất dẻo có độ bền cao Sau kiểm tra xong, ta mở cho khơng khí vào theo van ba cửa chuyển buồng chân khơng sang vị trí Phương pháp cho xuất tới 60m/giờ 2.2 Kiểm tra phá hủy (Destructive Testing) 2.2.1 Kiểm tra tính mối hàn Mục đích việc kiểm tra xác định đặc tính học liên kết hàn để so với tính kim loại Qua đó, có sở để đánh giá trình độ tay nghề người thợ hàn trình độ tay nghề người thợ hàn cách xác Căn vào yêu cầu kỹ thuật, khả thiết bị kiểm tra sở mà tiến hành thử kéo, uốn, độ cứng độ dai đập liên kết tác dụng tải trọng tĩnh hay tải trọng động Kiểm tra mối hàn  Page 25  Vị trí cắt mẫu kiểm tra Hình 31 Vị trí mẫu kiểm tra mối hàn giáp mối Hình 32 Vị trí mẫu kiểm tra mối hàn giáp mối ống Kiểm tra mối hàn  Page 26  Hình 33 Vị trí mẫu kiểm tra mối hàn chữ T Hình 34 Vị trí mẫu kiểm tra cho mối hàn nhánh mối hàn góc ống Kiểm tra mối hàn  Page 27  Thử kéo ( Tensile test) Để thử kéo, người ta phải chuẩn bị mẫu cắt từ phần kim loại đắp liên kết hàn gia công để đạt hình dạng kích thước giới thiệu hình 35 bảng (phù hợp với ISO 4136) Bảng : Kích thước (mm) mẩu thử kéo kim loại mối hàn Loại mẫu I II II Chiều dài tính tốn 30 15 50 d l h L ± 0,1 ± 0,1 10 ± 0,2 36 ± 0,5 20 ± 0,5 70 ± 0,5 10 48 ± 28 ± 90 ± Hình35 Mẫu thử kéo kim loại mối hàn Cịn có loại mẫu IV dùng để kiểm tra tính mối hàn làm việc điều kiện nhiệt độ cao Khi thử kéo phải xác định đồng thời giới hạn bền, giới hạn chảy, độ giản dài co thắt tương đối kim loại đắp Các liên kết hàn giáp mối tiến hành thử kéo phải chuẩn bị thành mẫu hình 36 bảng Khi thử, phần nhô mối hàn cần gia công cho phẳng với bề mặt chi tiết Bảng : Kích thước mẫu kéo liên kết hàn giáp mối, mm Chiều dài chi tiết S ≥ 4,5 4,5 – 10 10 – 25 25 – 50 b 15 + 0,5 20 + 0,5 25 ± 0,5 30 ± 0,5 B1 25 30 35 40 l 50 60 100 160 L L = 1+ 2h Chú thích : Chiều dài h chọn theo kết cấu máy thử kéo Với S > 50 mm kích thước mẫu yêu cầu kỹ thuật quy định riêng Hình36 Mẫu thử kéo liên kết hàn giáp mối Kiểm tra mối hàn  Page 28  Thử uốn (Bend test) Kích thước hình dạng mẫu thử uốn giới thiệu bảng hình 37 (phù hợp với ISO 5173) S S 20,1 Bảng : Kích thước mẫu thử uốn, mm R b D L Với s ≥ b = S + 30 12 2S D + 2,5 + 80 16 với S < 20 b = S + 15 25 l L/3 Hình 37 Mẫu thử uốn a) Mối hàn nằm dọc b) Mối hàn nằm ngang Hình 38 Sơ đồ thử uốn Kiểm tra mối hàn  Page 29  Thử độ dai va đập (Impact test) Để kiểm tra độ dai va đập, ta sử dụng mẩu thử có hình dạng kích thước hình 39 bảng (phù hợp với ISO 9016) Loại mẫu I II III Bảng 4: Kích thước mẫu thử độ dai va đập, mm b h1 h 10 ± 0,1 ± 0,1 10 ± 0,1 ± 0,1 ± 0,1 10 ± 0,1 S* ± 0,1 ± 0,1 L 55 ± 0,5 55 ± 55 ± Chiều dày chi tiết, mm Những liên kết hàn có giới hạn kim loại đắp gần tương đương với kim loại bản, có góc uốn khơng bé 1200 độ dai đập lớn kGm/cm2 không chứa loại khuyết tật nguy hiểm ( nứt, hàn không ngấu, lẫn xỉ …) coi liên kết đạt yêu cầu Hình 39 Mẫu thử độ dai va đập Kiểm tra mối hàn  Page 30  Thử độ cứng (Hardness test) Thử độ cứng phù hợp với ISO 9015 Phải sử dụng phương pháp Vickers HV10 Phải khía rãnh cưa mối hàn, vùng ảnh hưởng nhiệt (HAZ) kim loại để đo ghi lại phạm vi giá trị mối nối hàn Có hàng rãnh cưa mà hàng phải bên cách bề mặt mối hàn tối đa 2mm (hình 40) Đối với hàng rãnh cưa, có rãnh cưa phần mối hàn, vùng ảnh hưởng nhiệt (HAZ) ( hai mặt bên) kim loại ( hai mặt bên) Đối với vùng ảnh hưởng nhiệt (HAZ), rãnh cưa phải đặt gần với đường nóng chảy tốt Các kết thử độ cứng phải đáp ứng yêu cầu cho bảng Hình 40.Các vị trí điển hình thử độ cứng mối hàn Kiểm tra mối hàn  Page 31  Bảng 5: Các giá trị độ cứng lớn cho phép HV10 Nhóm thép 11), 32) 4,5 Ni ≤ 4% Ni > 4% Mối hàn giáp mối mối hàn góc đường hàn Khơng sử lý Có sử lý nhiệt nhiệt 380 320 3) 450 3) 320 3) 350 3) 300 3) 3) Mối hàn giáp mối mối hàn góc đường hàn Khơng sử lý Có sử lý nhiệt nhiệt 350 320 3) 420 3) 320 3) 350 320 300 3) 400 1) Nếu yêu cầu thử độ cứng 2) Đối với thép có Re > 885 N/mm2 cần có thỏa thuận đặc biệt 3) Cần có thỏa thuận đặc biệt Bảng Hệ thống phân nhóm thép Nhóm 41) 51) 61) 71) 81) Loại thép Các loại thép có giới hạn chảy nhỏ quy định Re≤ 355N/mm2 Rm ≤520N/mm2 tỷ lệ phần trăm khối lượng nguyên tố không vượt qua giá trị sau: C = 0,24 Si = 0,55 Mn = 1,60 S = 0,045 P = 0,045 Một nguyên tố khác = 0,3 Tổng nguyên tố khác = 0,8 Các loại thép hạt mịn thường hóa sử lý nhiệt với giới hạn chảy nhỏ quy định Re ≤ 355 N/mm2 Các loại thép hạt mịn ram với giới hạn chảy quy định Re > 500 N/mm2 Các loại thép với Cr max 0,6%, Mo max 0,5%, V max 0,5% Các loại thép với Cr max 9%, Mo max 1,2%, Các loại thép với Cr max 12%, Mo max 1%, V max 0,5% Các loại thép với Ni max 9% Các loại thép không rỉ ferit mactenxit với Cr từ 12% đến 20% Các loại thép không rỉ austenit 1) Hàm lượng hợp kim phân tích gàu rót Hình 41 Thử độ cứng Kiểm tra mối hàn  Page 32  2.2.2 Kiểm tra cấu trúc kim loại liên kết hàn Kiểm tra cấu trúc kim loại liên kết hàn gồm hai dạng: kiểm tra thô đại kiểm tra tế vi Kiểm tra cấu trúc thô đại (Macrostructure test) tiến hành trực tiếp mẫu thử kim loại mặt gãy chúng Các mẫu thử cắt từ liên kết hàn, mài bóng tẩy dung dịch acid nitric 25% dùng kính lúp mắt thường để phát khuyết tật liên kết hàn Cũng khoan lấy mẫu kim loại đắp để nghiên cứu Thường dùng mũi khoan với đường kính lớn chiều rộng mối hàn 3mm để lấy phần kim loại bị ảnh hưởng nhiệt Kiểm tra cấu trúc tế vi (Microstructure test) tiến hành loại kính lúp có độ phóng đại lớn (X100 – 500 lần) Nhờ mà xác định dễ dàng xác chất lượng kim loại vùng tinh giới hạt khuyết tật tế vi (nứt, rỗ khí … ) tổ chức liên kết hàn Hình 42 Macro test Kiểm tra mối hàn  Page 33  ... Thử độ cứng Kiểm tra mối hàn  Page 32  2.2.2 Kiểm tra cấu trúc kim loại liên kết hàn Kiểm tra cấu trúc kim loại liên kết hàn gồm hai dạng: kiểm tra thô đại kiểm tra tế vi Kiểm tra cấu trúc thô... Hình 26: Kiểm tra RT Kiểm tra mối hàn  Page 18  Hình 27: Máy phát X ray Hình 28: Máy phát Gama Film khuyết tật hàn Kiểm tra mối hàn  Page 19  Kiểm tra mối hàn  Page 20  Kiểm tra mối hàn  Page 21 ... Vị trí mẫu kiểm tra mối hàn giáp mối ống Kiểm tra mối hàn  Page 26  Hình 33 Vị trí mẫu kiểm tra mối hàn chữ T Hình 34 Vị trí mẫu kiểm tra cho mối hàn nhánh mối hàn góc ống Kiểm tra mối hàn  Page 27