(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu chế tạo mẫu phục vụ đào tạo kỹ thuật viên kiểm tra khuyết tật hàn bằng phương pháp NDT (chụp ảnh phóng xạ siêu âm tổ hợp pha)

(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu chế tạo mẫu phục vụ đào tạo kỹ thuật viên kiểm tra khuyết tật hàn bằng phương pháp NDT (chụp ảnh phóng xạ siêu âm tổ hợp pha)(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu chế tạo mẫu phục vụ đào tạo kỹ thuật viên kiểm tra khuyết tật hàn bằng phương pháp NDT (chụp ảnh phóng xạ siêu âm tổ hợp pha)(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu chế tạo mẫu phục vụ đào tạo kỹ thuật viên kiểm tra khuyết tật hàn bằng phương pháp NDT (chụp ảnh phóng xạ siêu âm tổ hợp pha)(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu chế tạo mẫu phục vụ đào tạo kỹ thuật viên kiểm tra khuyết tật hàn bằng phương pháp NDT (chụp ảnh phóng xạ siêu âm tổ hợp pha)(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu chế tạo mẫu phục vụ đào tạo kỹ thuật viên kiểm tra khuyết tật hàn bằng phương pháp NDT (chụp ảnh phóng xạ siêu âm tổ hợp pha)(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu chế tạo mẫu phục vụ đào tạo kỹ thuật viên kiểm tra khuyết tật hàn bằng phương pháp NDT (chụp ảnh phóng xạ siêu âm tổ hợp pha)(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu chế tạo mẫu phục vụ đào tạo kỹ thuật viên kiểm tra khuyết tật hàn bằng phương pháp NDT (chụp ảnh phóng xạ siêu âm tổ hợp pha)(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu chế tạo mẫu phục vụ đào tạo kỹ thuật viên kiểm tra khuyết tật hàn bằng phương pháp NDT (chụp ảnh phóng xạ siêu âm tổ hợp pha)(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu chế tạo mẫu phục vụ đào tạo kỹ thuật viên kiểm tra khuyết tật hàn bằng phương pháp NDT (chụp ảnh phóng xạ siêu âm tổ hợp pha)(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu chế tạo mẫu phục vụ đào tạo kỹ thuật viên kiểm tra khuyết tật hàn bằng phương pháp NDT (chụp ảnh phóng xạ siêu âm tổ hợp pha)(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu chế tạo mẫu phục vụ đào tạo kỹ thuật viên kiểm tra khuyết tật hàn bằng phương pháp NDT (chụp ảnh phóng xạ siêu âm tổ hợp pha)(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu chế tạo mẫu phục vụ đào tạo kỹ thuật viên kiểm tra khuyết tật hàn bằng phương pháp NDT (chụp ảnh phóng xạ siêu âm tổ hợp pha)(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu chế tạo mẫu phục vụ đào tạo kỹ thuật viên kiểm tra khuyết tật hàn bằng phương pháp NDT (chụp ảnh phóng xạ siêu âm tổ hợp pha)(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu chế tạo mẫu phục vụ đào tạo kỹ thuật viên kiểm tra khuyết tật hàn bằng phương pháp NDT (chụp ảnh phóng xạ siêu âm tổ hợp pha)(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu chế tạo mẫu phục vụ đào tạo kỹ thuật viên kiểm tra khuyết tật hàn bằng phương pháp NDT (chụp ảnh phóng xạ siêu âm tổ hợp pha)(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu chế tạo mẫu phục vụ đào tạo kỹ thuật viên kiểm tra khuyết tật hàn bằng phương pháp NDT (chụp ảnh phóng xạ siêu âm tổ hợp pha)

LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan, cơng trình nghiên cứu tơi Cơng trình thực sở nghiên cứu lý thuyết, kinh nghiệm thực tiễn thân, tư vấn ý kiến khoa học chuyên gia ngành hàn, thợ có kinh nghiệm lâu năm lĩnh vực Hàn-cắt kim loại, kỹ thuật viên có kinh nghiệm lâu năm lĩnh vực kiểm tra khuyết tật hàn thông qua chế tạo thực nghiệm hướng dẫn khoa học TS Lê Chí Cƣơng Các số liệu, kết cơng bố luận văn hồn tồn trung thực chưa công bố công trình nghiên cứu khoa học khác Tp Hồ Chí Minh, ngày 10 tháng 10 năm 2013 HỌC VIÊN Nguyễn Văn Tiến ii LỜI CẢM ƠN Luận văn hoàn thành hỗ trợ đề tài ―Nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật kiểm tra siêu âm phased array kiểm tra chất lượng mối hàn giải pháp thay phương pháp chụp ảnh phóng xạ‖ nằm Đề án Phát triển ứng dụng xạ đồng vị phóng xạ cơng nghiệp đến năm 2020 Xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy TS Lê Chí Cƣơng, dành nhiều thời gian, tâm huyết truyền đạt kiến thức khoa học quý báu, hướng dẫn, định hướng, động viên tơi q trình thực luận văn Xin chân thành cảm ơn thầy PGS TS Đặng Thiện Ngôn, người giành nhiều thời gian định hướng, hướng dẫn, truyền đạt cho kiến thức quí báu thời gian thực luận văn Xin cảm ơn anh Nguyễn Trọng Quốc Khánh - Giám đốc chi nhánh Công ty TNHH Giải Pháp Kiểm Định Việt Nam (VISCO) TP Hồ Chí Minh - nhiệt tình chia sẻ kiến thức, góp ý, hỗ trợ kiểm tra đánh giá chi tiết mẫu Xin cảm ơn anh – Trung tâm ứng dụng tiến khoa học & công nghệ thuộc Sở Khoa Học & Công Nghệ tỉnh Đồng Nai - chia sẻ kinh nghiệm thực tiễn hỗ trợ kiểm tra đánh giá chi tiết mẫu Xin chân thành cám ơn đến tất Q Thầy, Cơ giảng dạy, trang bị cho tơi kiến thức bổ ích q báu suốt q trình học tập trường nghiên cứu sau Xin cảm ơn Gia đình bạn tạo điều kiện tốt để yên tâm học tập tốt suốt thời gian vừa qua Tp Hồ Chí Minh, ngày 10 tháng 10 năm 2013 HỌC VIÊN Nguyễn Văn Tiến iii TÓM TẮT Khuyết tật hàn mối hàn đường ống gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến chất lượng kết cấu hàn trình làm việc chúng Ngoài ra, theo qui định an toàn hoạt động ngành cơng nghiệp hố dầu, dầu khí, … cần thực kiểm tra định kỳ chất lượng mối hàn phương pháp NDT chụp ảnh phóng xạ, siêu âm tổ hợp pha, … Từ đó, nhu cầu chi tiết mẫu có chứa khuyết tật hàn phục vụ cho công tác đào tạo kỹ thuật viên NDT kiểm tra đánh giá chất lượng mối hàn ngày cao Hiện tại, chi tiết mẫu hiệu chuẩn mẫu có chứa khuyết tật hàn thường nhập ngoại với giá thành cao khó đầu tư diện rộng phục vụ cho sở đào tạo kỹ thuật kiểm tra NDT Đề tài tiến hành nghiên cứu khuyết tật hàn thường xuất mối hàn, tiêu chuẩn chi tiết mẫu, đề xuất quy trình cơng nghệ chế tạo chi tiết có chứa khuyết tật hàn thơng dụng ngậm xỉ, thiếu ngấu, rỗ khí nứt Quy trình cơng nghệ đề xuất kiểm nghiệm qua việc chế tạo chi tiết mẫu thử nghiệm kiểm tra phương pháp chụp ảnh phóng xạ, siêu âm tổ hợp pha Kết kiểm nghiệm cho kết tốt, đáp ứng yêu cầu kỹ thuật cho phép ứng dụng quy trình cơng nghệ chế tạo chi tiết mẫu diện rộng để cung cấp cho sở đào tạo kỹ thuật kiểm tra NDT iv SUMMARY Welding defects in joints weld of pipe make influence seriously on quality of welding structure as well as its working process Besides, according to safety at work in petrochemical industry and petroleum industry, weld seam quality need to be tested by NDT techniques, such as: Radiographic testing, Ultrasonic testing phased array vv, From that point, the requirement of test specimen containing welding defects that using for NDT technician traning or checking, evaluation test specimen quality is more and more higher At present, test specimens containing welding defects is often imported with high price For this reason, it’s difficult for extensive invest to serve NDT testing techniques training facility Subject studied welding defects occur popular in weld seams, standard of test specimens, proposals for welding procedure specification of producing detail containing common welding defects, such as: lack of sidewall, slag inclusions, porosity and cracks Welding procedure specification proposed was tested through producing test specimens and testing by radiographic testing, phased array The testings bring good results and respond technical requirement Welding procedure specification producing test specimen is applied widely to supply for NDT testing techniques training facility v MỤC LỤC LÝ LỊCH KHOA HỌC i LỜI CAM ĐOAN ii LỜI CẢM ƠN iii TÓM TẮT iv MỤC LỤC vi DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT x DANH SÁCH CÁC HÌNH xii DANH SÁCH CÁC BẢNG xiii Chƣơng GIỚI THIỆU 1.1 Tính cấp thiết đề tài 1.2 Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài 1.3 Mục tiêu nghiên cứu đề tài 1.4 Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu 1.4.1 Đối tượng nghiên cứu 1.4.2 Phạm vi nghiên cứu 1.5 Phƣơng pháp nghiên cứu 1.6 Kết cấu luận văn Chƣơng TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI 2.1 Tổng quan nghiên cứu đề tài 2.1.1 Tình hình nghiên cứu đề tài ngồi nước 2.1.2 Tình hình nghiên cứu đề tài nước 2.2 Công nghệ hàn 2.2.1 Mối hàn 2.2.2 Các loại khuyết tật hàn 10 2.2.2.1 Thiếu ngấu ( Lack of fusion) 10 2.2.2.2 Khuyết tật rỗ khí/ hốc khí 13 2.2.2.3 Khuyết tật nứt 16 2.2.2.4 Khuyết tật ngậm xỉ 20 2.3 Các phƣơng pháp kiểm tra không phá hủy 24 2.3.1 Đặc điểm kiểm tra không phá huỷ 25 2.3.2 Ứng dụng 26 Chƣơng CƠ SỞ LÝ THUYẾT 27 3.1 Cơ sở lý thuyết công nghệ hàn 27 3.1.1 Phương pháp hàn điện cực khơng nóng chảy mơi trường khí bảo vệ khí trơ (GTAW) 27 3.1.1.1 Khái niệm nguyên lý hoạt động 27 3.1.1.2 Điện cực hàn GTAW 28 3.1.1.3 Cường độ dòng điện hàn GTAW 29 3.1.1.4 Điện áp hồ quang 30 3.1.1.5 Khí bảo vệ 31 3.1.1.6 Kim loại điền đầy (rod hàn) 32 3.1.1.7 Ưu, khuyết điểm phương pháp 33 3.1.2 Phương pháp hàn điện cức nóng chảy mơi trường khí bảo vệ (GMAW) 33 3.1.2.1 Khái niệm nguyên lý hoạt động 33 3.1.2.2 Dây hàn 34 vi 3.1.2.3 Khí bảo vệ 34 3.1.2.4 Thông số hàn 35 3.1.2.5 Ưu điểm khuyết điểm phương pháp 36 3.1.3 Phương pháp hàn hồ quang tay 37 3.1.3.1 Khái niệm nguyên lý hoạt động 37 3.1.3.2 Que hàn 38 3.1.3.3 Cường độ dòng điện hàn 40 3.1.3.4 Điện áp hồ quang 41 3.1.3.5 Tốc độ hàn 41 3.1.3.6 Góc độ que hàn 42 3.1.3.7 Ưu, khuyết điểm phương pháp 42 3.1.4 Phương pháp hàn Hồ quang lớp thuốc 43 3.1.4.1 Khái niệm nguyên lý hoạt động 43 3.1.4.2 Cường độ dòng điện điện áp hàn 43 3.1.4.3 Tốc độ hàn 44 3.1.4.4 Đường kính dây hàn 44 3.1.4.5 Ưu, khuyết điểm phương pháp 45 3.1.5 Phương pháp hàn Dây hàn lõi thuốc 45 3.1.5.1 Khái niệm nguyên lý hoạt động 46 3.1.5.2 Cường độ dòng điện điện áp hàn 46 3.1.5.3 Tố c đô ̣ cấ p dây 47 3.1.5.4 Loại cực tính 47 3.1.5.5 Khí bảo vệ 48 3.1.5.6 Ưu, khuyết điểm phương pháp 49 3.2 Các chi tiết mẫu 49 3.2.1 Định nghĩa 49 3.2.2 Yêu cầu kích thước hình học chi tiết mẫu 50 3.2.3 Hình dạng, kích thước dung sai khuyết tật chi tiết mẫu 51 3.2.4 Bề mặt mẫu chi tiết 53 3.2.5 Dung sai kích thước chi tiết mẫu có khuyết tật hàn 53 3.2.6 Vật liệu chế tạo chi tiết mẫu 53 3.2.7 Các khuyết tật mẫu chi tiết hàn dùng kiểm tra siêu âm 54 3.2.7.1 Loại khuyết tật 54 3.2.7.2 Vị trí khuyết tật 54 3.3 Các phƣơng pháp tạo khuyết tật 54 3.3.1 Không ngấu thiếu ngấu chân 54 3.3.2 Ngậm xỉ (Lag Inclusions) 55 3.3.3 Rỗ khí 55 3.3.4 Nứt (Cracks) 55 3.4 Các phƣơng pháp kiểm tra khuyết tật mối hàn 56 3.4.1 Phương pháp kiểm tra mối hàn siêu âm tổ hợp pha 56 3.4.1.1 Quy trình kiểm tra chung 57 3.4.2 Phương pháp kiểm tra mối hàn chụp ảnh phóng xạ 62 3.4.2.1 Kỹ thuật chụp ảnh phóng xạ 63 3.4.2.2 Giải đoán phim 64 Chƣơng ĐỀ XUẤT QUY TRÌNH CHẾ TẠO CHI TIẾT MẪU 66 4.1 Đề xuất chi tiết mẫu 66 4.2.1.1 Tạo vết nứt ngoại lực 68 vii 4.2.1.2 Cho kim loại phụ vào vũng hàn 68 4.2.1.3 Sử dụng kết hợp điện cực hàn 69 4.2.1.4 Sử dụng điện cực hàn có hàm lượng cac-bon cao 69 4.2.2 Khuyết tật ngậm xỉ 70 4.2.2.1 Cấy xỉ tay 70 4.2.2.2 Cấy xỉ cách nghiêng điện cực 70 4.2.3 Tạo khuyết tật rỗ khí 71 4.2.3.1 Điều chỉnh lưu lượng khí bảo vệ 71 4.2.3.2 Sử dụng điện cực ẩm hư hỏng 71 4.2.3.3 Sử dụng điện cực có độ hút ẩm cao 72 4.2.4 Tạo khuyết tật thiếu ngấu cạnh 72 4.2.4.1 Sử dụng kim loại che cạnh 72 4.2.4.2 Nghiêng điện cực 73 4.3 Đề xuất quy trình hàn chế tạo chi tiết mẫu có khuyết tật 73 4.3.1 Quy trình hàn chế tạo chi tiết mẫu có khuyết tật nứt 73 4.3.2 Quy trình hàn chế tạo chi tiết mẫu có khuyết tật ngậm xỉ 75 4.3.3 Quy trình hàn chế tạo chi tiết mẫu có khuyết tật rỗ khí 76 4.3.4 Quy trình hàn chế tạo chi tiết mẫu có khuyết tật không ngấu cạnh 78 4.4 Phƣơng pháp gia công mẫu chuẩn Navships mẫu hiệu chuẩn cho sản phẩm ống 80 4.4.1 Gia công mẫu chuẩn Navships 79 4.4.1.1 Mục đích 79 4.4.1.2 Các yêu cầu chế tạo mẫu 80 4.4.2 Gia công mẫu hiệu chuẩn cho sản phẩm ống 81 4.4.2.1 Mục đích 81 4.4.2.2 Các yêu cầu chế tạo mẫu 81 Chƣơng CHẾ TẠO THỰC NGHIỆM 83 5.1 Các chi tiết mẫu chế tạo thực nghiệm 83 5.1.1 Các chi tiết mẫu có chứa khuyết tật hàn 83 5.1.2 Gia công chi tiết mẫu chuẩn( Navships) 84 5.1.2.1 Chọn vật liệu 84 5.1.2.2 Bản vẽ thiết kế mẫu 84 5.1.2.3 Gia công mẫu 84 5.1.2.4 Kiểm tra đánh giá 84 5.1.3 Gia công chi tiết mẫu hiệu chuẩn cho sản phẩm ống 85 5.1.3.1 Chọn vật liệu 85 5.1.3.2 Bản vẽ thiết kế mẫu 85 5.1.3.3 Gia công mẫu 85 5.1.3.4 Kết đánh giá 86 5.2 Chế tạo thực nghiệm chi tiết mẫu khuyết tật với ống Ø60,3 mm 86 5.2.1 Chế tạo thực nghiệm mẫu khuyết tật rỗ khí thiếu ngấu cạnh 86 5.2.1.1 Chọn vật liệu 86 5.2.1.2 Thiết kế mối ghép vẽ chi tiết mẫu 86 5.2.1.3 Tạo khuyết tật 87 5.2.2 Chế tạo thực nghiệm mẫu khuyết tật nứt ngậm xỉ 90 5.2.2.1 Chọn vật liệu 90 5.2.2.2 Thiết kế mối ghép vẽ chi tiết mẫu 90 5.2.2.3 Tạo khuyết tật 91 viii 5.2.3 Kiểm tra đánh giá 95 5.2.4 Nhận xét 97 5.3 Chế tạo thực nghiệm chi tiết mẫu khuyết tật cho ống Ø 101,6 mm 98 5.3.1 Chế tạo thực nghiệm chi tiết mẫu khuyết tật rỗ khí thiếu ngấu cạnh 98 5.3.1.1 Chọn vật liệu 98 5.3.1.2 Thiết kế mối ghép vẽ chi tiết mẫu 98 5.3.1.3 Tạo khuyết tật 98 5.3.2 Chế tạo thực nghiệm mẫu khuyết tật nứt ngậm xỉ 102 5.3.2.1 Chọn vật liệu 102 5.3.2.2 Thiết kế mối ghép vẽ chi tiết mẫu 102 5.3.2.3 Tạo khuyết tật 102 5.3.3 Kiểm tra đánh giá 106 5.3.4 Nhận xét 109 5.4 Chế tạo thực nghiệm chi tiết mẫu khuyết tật cho ống Ø152,4 mm 109 5.4.1 Chế tạo thực nghiệm chi tiết mẫu khuyết tật nứt, rỗ khí ngậm xỉ 109 5.4.1.1 Chọn vật liệu 109 5.4.1.2 Thiết kế mối ghép vẽ chi tiết mẫu 109 5.4.1.3 Tạo khuyết tật 110 5.4.2 Kiểm tra đánh giá 114 5.4.3 Nhận xét 116 Chƣơng KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 117 6.1 Kết luận 117 6.2 Kiến nghị 117 TÀI LIỆU THAM KHẢO 119 PHỤ LỤC 123 PHỤ LỤC ix DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT Tiếng Việt PGS.TS Phó Giáo Sư Tiến Sĩ TS Tiến Sĩ LVTN Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD Giảng Viên Hướng Dẫn GV Giảng Viên ĐHSPKT Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM Thành Phố Hồ Chí Minh QTCN Quy Trình Cơng Nghệ Tiếng Anh DT Destructive Testing PA Phased Array UT Utrasonic Testing RF Radio Frequency NDT Non Destructive Testing NDE Non Destrictive Evaluation NDI Non Destructive Inspection RT Radiographic Test AE Acoustic Emission Testing LT Leak Testing VT Visual Test PT Penetrant Test MT Magnetic particle Test ET Eddy Current Test SDH Synchronous Digital Hierarchy API American Petroleum Institute x AWS American Weld Society DNV Det Norske Veritas DAC Distance Amplitude Correction TVG Time Varied Gain ECA Electronic Components Association TCG Time Corrected Gain TOFD Time Of Flight Diffraction PA UT Phased Array Utrasonic Testing ASME American Society of Mechanical Engineers ASTM American Society for Testing and Materials ISO International Organization of Standardization IAEA International Atomic Energy Agency BINDT The British Institute of Non Destructive Testing TECDOC Technical Document GMAW Gas Metal Arc Welding GTAW Gas Tungsten Arc Welding SMAW Shielded Metal Arc Welding MMAW Manual Metal Arc Welding SAW Submerged Arc Welding FCAW Flux Cored Arc Welding EDM Electrical Discharge Machining CTWD Contact Tip Work Distance ESO Electrical Stick Out LSAT Line Scanning Analysis Technique P Porosity S Slag inclusion LF Lack of Fusion CR Cracks xi a Mối ghép V đơn b Vị trí khuyết tật dự kiến Hình 5.43: Thiết kế mối ghép V đơn vị trí khuyết tật dự kiến 5.4.1.3 Tạo khuyết tật a Hàn đính Hàn đính thực với vị trí ống Ba vị trí ta sử dụng phương pháp GTAW vị trí đính cịn lại ta sử dụng phương pháp SMAW với que hàn ENiFe-Cl để tạo vết nứt từ chận mối hàn - Tiêu chuẩn áp dụng ASME IX - Vị trí 1G Phương pháp GTAW Máy hàn GTAW Daihen OTC Accutig 300P - Que hàn đắp AWS ER70S-6, Kiswel Ø 3,2 mm Cực tính DCEN Cường độ dòng điện hàn 125 - 150A Đặt nằm ống mẫu hàn lên chữ ―U‖ hai mép vát quay vào nhau, dùng đệm khe hở que hàn uốn cong hình chữ ―V‖ có Ø 3,2mm vào hai mép vát Hàn mối hàn đính có chiều dài từ 10 - 15mm cách Mài mối hàn đính Hình 5.44: Vị trí hàn đính xử lý mối hàn đính 110 b Hàn lớp thứ Chế độ hàn tạo khuyết tật vị trí cịn lại Bảng 5.8: Chế độ hàn cho lớp thứ Chế độ hàn cho vị trí tạo khuyết tật nứt Chế độ hàn cho vị trí cịn lại Tiêu chuẩn áp dụng: ASME IX Tiêu chuẩn áp dụng: ASME IX Phương pháp hàn: SMAW Phương pháp hàn: GTAW Vị trí hàn: 1G Vị trí hàn: 1G Máy hàn GTAW Daihen OTC Máy hàn: SMAW WIM 200A Accutig 300P Điện cực: AWS ENiFe-Cl, Kim tín Ø3,2 Que hàn phụ: AWS ER70S-6, Kiswel mm Ø3,2 mm Cực tính: AC Cực tính: DCEN Cường độ dịng điện: 110A-130A Cường độ dòng điện: 125A-150A Sau tiến hành hàn đính phơi phương pháp GTAW, sử dụng phương pháp SMAW với que hàn ENiFe-Cl, Ø3,2 mm hàn tạo khuyết tật nứt vị trí 600 với chiều dài mối hàn 60mm theo chế độ hàn bảng 5.8 Sau hàn xong vết nứt xuất hiện, mài làm vết nứt chuẩn bị hàn GTAW chỉnh sửa vết nứt hình 5.45a Sau hàn SMAW tạo vết nứt, sử dụng chế độ hàn bảng 5.8 hàn sửa vết nứt tránh làm mối hàn bị khuyết tật ngậm xỉ rỗ khí hình 5.45b a Tạo khuyết tật nứt SMAW b Hàn sửa chữa khuyết tật GTAW Hình 5.45: Hàn chế tạo khuyết tật nứt Vị trí cịn lại lớp thứ tiến hành hàn GTAW theo chế độ hàn bảng 5.8 111 Hình 5.46: Hàn vị trí cịn lại lớp hàn thứ - c Hàn lớp đắp Chế độ hàn Bảng 5.9: Chế độ hàn tạo khuyết tật hàn đắp Chế độ hàn cho vị trí tạo khuyết tật Thiếu ngấu cạnh Ngậm xỉ Tiêu chuẩn áp dụng: ASME Tiêu chuẩn áp dụng: ASME IX IX Chế độ hàn cho vị trí cịn lại Tiêu chuẩn áp dụng: ASME IX Phương pháp hàn: SMAW Phương pháp hàn: SMAW Phương pháp hàn: SMAW Vị trí hàn: 1G Vị trí hàn: 1G Vị trí hàn: 1G Máy hàn: SMAW WIM 200A Máy hàn: SMAW WIM 200A Máy hàn: SMAW WIM 200A Điện cực: AWS E6013, Kim Tín Ø3,2 mm Điện cực: AWS E6013, Kim Tín Ø3,2 mm Điện cực: AWS E6013, Kim Tín Ø3,2 mm Cực tính: AC Cực tính: AC Cực tính: AC Cường độ dịng điện: 125A- Cường độ dòng điện: 125A150A 150A Cường độ dòng điện: 110A-150A - Hàn chế tạo khuyết tật thiếu ngấu cạnh vị trí 1800 khuyết tật ngậm xỉ vị trí 3000 ( theo vẽ phụ lục 2.14), chiều dài khuyết tật 60mm + Kỹ thuật tạo khuyết tật thiếu ngấu cạnh: Lớp đắp hàn lớp phương pháp hàn SMAW Khi di chuyển que hàn đến vị trí khuyết tật nghiêng que hàn với góc độ que hợp với cạnh mép vát 00-150 theo hướng nhìn ngang mối hàn (hình chiếu đứng) hợp với hướng hàn từ 700-800 theo hướng nhìn dọc tâm ống mối hàn (hình chiếu cạnh) hình 5.47, cho mối hàn ngấu bên cạnh mép vát chi tiết làm xỉ, qua khỏi vị trí làm dấu trở thao tác hàn thông thường để hàn hết đoạn hàn lại Và hàn lớp để 112 đạt chiều cao theo yêu cầu, tương tự lớp khác nhiên vị trí có khuyết tật hàn với đường hàn hình 5.48 c Hàn lớp n d Hàn lớp n+1 Hình 5.47: Hàn lớp đắp tạo khuyết tật c Theo hướng nhìn ngang mối hàn d Theo hướng nhìn dọc tâm ống Hình 5.48: Góc độ que hàn hàn SMAW + Kỹ thuật tạo khuyết tật ngậm xỉ: Lớp đắp hàn lớp phương pháp hàn SMAW Khi di chuyển que hàn đến vị trí khuyết tật nghiêng que hàn với góc độ que hợp với cạnh mép vát 00-150 theo hướng nhìn ngang mối hàn, hợp với hướng hàn từ 700-800 theo hướng nhìn dọc tâm ống điều chỉnh góc độ que hàn ngược lại để tạo hốc bẩy xỉ mối hàn hình 5.49, xỉ bị nhốt lại hốc bẫy xỉ, qua khỏi vị trí làm dấu trở thao tác hàn thơng thường để hàn hết đoạn hàn cịn lại Và hàn lớp để đạt chiều cao theo yêu cầu, tương tự lớp khác nhiên vị trí có khuyết tật hàn với hai đường hàn để tạo hốc bẩy xỉ hình 5.48 113 Hình 5.48: Hàn lớp đắp tạo khuyết tật a Theo hướng nhìn ngang mối hàn b Hướng nhìn dọc tâm ống Hình 5.49: Góc độ que hàn hàn SMAW d Hàn lớp phủ Lớp phủ hàn phương pháp SMAW với chế độ hàn sau: - Tiêu chuẩn áp dụng ASME IX Vị trí 1G - Phương pháp SMAW Máy hàn: SMAW WIM 200A Điện cực: AWS E6013, Kim Tín Ø mm Cực tính AC Cường độ dịng điện hàn 110 - 150A Hình 5.50: Hàn lớp phủ 5.4.2 Kiểm tra đánh giá Thí nghiệm kiểm định, đánh giá công nghệ đề xuất tiến hành chi tiết Hình 5.51 chi tiết có khuyết tật rỗ khí, ngậm xỉ, thiếu ngấu cạnh nứt sau chế tạo 114 Hình 5.51: Các chi tiết chứa khuyết tật Các chi tiết mẫu sau chế tạo kiểm tra khuyết tật phương pháp chụp ảnh phóng xạ siêu âm tổ hợp pha, kết sau: Bảng 5.10: Kết đo chi tiết mẫu Mối hàn có khuyết tật ( chiều dài mm) Kí hiệu mẫu PP ngoại quan 13 Phương pháp X- Quang Phương pháp UT PA P S LF CR P S LF CR Không phát ٧ K - ٧ 57,4 55,7 - 65,9 14 Không phát - ٧ ٧ K - 60,1 58,2 57,2 15 Không phát ٧ ٧ K - 56,7 57,2 59 - Trong đó: P : Khuyết tật rỗ khí S: Khuyết tật ngậm xỉ LF: Khuyết tật thiếu ngấu cạnh CR: Khuyết tật nứt chân K: Không phát khuyết tật ٧ : Có khuyết tật, ( - ): khuyết tật không chế tạo 115 Các khuyết tật phát phim chụp ảnh phóng xa sau: a.Khuyết tật nứt b.Khuyết tật thiếu ngấu cạnh c.Khuyết tật ngậm xỉ Hình 5.52: Các khuyết tật hàn phim chụp ảnh phóng xạ Các khuyết tật phát kiểm tra siêu âm tổ hợp pha sau: Hình 5.53: Các khuyết tật hàn kiểm tra siêu âm tổ hợp pha Các mẫu lại trình bày tương tự nằm phụ lục 2.13, 2.15 5.4.3 Nhận xét Một số mẫu kiểm tra chụp ảnh phóng xạ khơng phát khuyết tật khó xác định chiều dài khuyết tật Kết kiểm tra mẫu khuyết tật chế tạo so với khuyết tật tự nhiên hoàn tồn giống Kích thước khuyết tật kiểm tra thực tế kích thước khuyết tật thiết kế có sai lệch khoảng 1-6mm, sai lệch q trình xử lí nối mối hàn khơng xử lý tốt (phụ thuộc kinh nghiệm người thợ) Kết kiểm tra cho thấy khuyết tật chế tạo theo qui trình đề xuất 116 Chƣơng KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 6.1 Kết luận Qua q trình nghiên cứu luận văn hồn thành mục tiêu: - Nghiên cứu khuyết tật thường xuất mối hàn - Các phương pháp tạo khuyết tật mối hàn sử dụng nước - Nghiên cứu chọn tiêu chuẩn cho chi tiết mẫu có chứa khuyết tật hàn - Đề xuất ý tưởng tạo khuyết tật cho chi tiết mẫu có chứa khuyết tật hàn - Đề xuất qui trình chế tạo chi tiết mẫu có chứa khuyết tật hàn - Chế tạo thử nghiệm theo qui trình đề xuất - Chế tạo thử nghiệm mẫu hiệu chuẩn mẫu chứa khuyết tật hàn - Kiểm tra đánh giá chi tiết mẫu phương pháp chụp ảnh phóng xạ siêu âm tổ hợp pha Các kết thực tế Từ qui trình cơng nghệ đề xuất chế tạo thành công khuyết tật với mức thành công 100% Đề tài chế tạo thành công chi tiết mẫu có khuyết tật: Thiếu ngấu cạnh, ngậm xỉ, rỗ khí nứt Kết kiểm tra chi tiết mẫu sau chế tạo đạt yêu cầu kỹ thuật đề 6.2 Chi phí chế tạo mẫu thấp phù hợp với điều kiện công nghệ Việt Nam Kiến nghị Do kinh phí hạn chế nên đề tài nghiên cứu: Các khuyết tật thường gặp mối hàn sử dụng lĩnh vực dầu khí hố chất… theo tiêu chuẩn ASME IX Vì vậy, loại vị trí khuyết tật chưa đa dạng phong phú 117 - Kích thước khuyết tật đề tài đề xuất dừng lại kích thước theo chiều dài, chưa dám đặt vấn đề kích thước khuyết tật theo chiều cao chiều rộng (hạn chế kinh phí, tay nghề người thợ thiết bị đo kiểm) Vậy đề tài xin kiến nghị hướng giải giúp đề tài phát triển cao có khả ứng dụng sản xuất thực tế nhằm mục đích thương mại: - Kết hợp đề tài nghiên cứu với nhu cầu thực tế từ đơn vị có nhu cầu sử dụng chi tiết mẫu có khuyết tật hàn - Tăng kinh phí nghiên cứu, đầu tư thiết bị kiểm, tay nghề người thợ chế tạo nhằm tạo khuyết tật có độ xác cao Ứng dụng tự dộng hóa vào trình chế tạo chi tiết mẫu có khuyết tật hàn nhằm hạn chế phụ thuộc vào tay nghề người thợ 118 TÀI LIỆU THAM KHẢO TIẾNG VIỆT [1] TS Nguyễn Đức Thắng, ―Đảm bảo chất lượng hàn‖, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật, 2009, 418 Trang [2] Trung tâm đào tạo, Tổng cục đo lường chất lượng, ―Kỹ thuật kiểm tra không pháp hủy phương pháp siêu âm‖, 1998 [3] Nguyễn Nhật Quang, ―Phương pháp kiểm tra siêu âm vật liệu‖, Trung tâm hạt nhân TP Hồ Chí Minh, 2002 [4] Tiêu chuẩn quốc gia, TCVN – 1548:1987, ―Kiểm tra không phá hủy mối hàn – Phương pháp siêu âm‖, 2008 [5] TCVN 4394 năm 2008: Kiểm tra không phá hủy – Phân loại đánh giá khuyết tật mối hàn phim rơnghen [6] Trần Văn Niên, Trần Thế San.Thực hành kỹ thuật Hàn – Gị NXB Đà Nẵng, 2001 [7] PGS TS Hồng Tùng, sổ tay định mức tiêu hao vật liệu lượng điện hàn NXB Khoa học Kỹ thuật, 1999 [8] Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam (TCXDVN 314:2005) Hàn kim loại - thuật ngữ định nghĩa, 2005 TIẾNG NƢỚC NGOÀI [9] Marcello Consonni, Chen Fun Wee and Charles Schneider Paper presented at NDT 2011 - 50th annual conference of the British Institute of Non-Destructive Testing 13-15 Sept 2011, Telford, UK Petten,NL Development of ENIQ terminology taking into account new standard Glossary of terms used in qualification, European Commission, Joint Research Centre, Institute for Advanced Materials, Draft January 1998 [10] World centre for materials joining technology Welding inspection Rev, TWI Ltd., 2006 [11] [12] Standard codes AWS D1.1 2010, AWS A3.0, AWS A5.1, AWS A5.15, AWS A5.18, AWS D 9.1 [13] ASME Code for Process Pressure Piping, B31.3-2010 [14] ASME B36.10M -2000 Welded and seamless wrought steel pipe 119 [15] ASTM A106/A 106M Standard Specification for Seamless Carbon Steel Pipe for High-Temperature Service ASME II Materials Part C — Specifications for Welding Rods, Electrodes, and Filler Metals [16] [17] [ASME] ASME BPVC 2010-Section IX Welding and Brazing qualifications [18] [ASME] ASME BPVC 2010-Section XI Rules for Inservice inspection of nuclear power plant components [19] T9074-AS-GIB-010/271 NAVSEA Technical Publication, requirements for nondestructive testing methods [20] TWI WIS Course Welding Inspection of steels [21] CWB Group - Industry Services Welding procedure guide CWB Group, 2008 International Atomic Energy Agency Guidebook for the Fabrication of NonDestructive Testing (NDT) Test Specimens - Training Course Series No 13 IAEA, 2001 [22] [23] Howard B Cary Modern welding technology Upper Saddle River New Jersey Columbus, Ohio, 2002 Sonaspection Quality Flaws Assured company in USA, Sonaspection catalog 07, UK Office Unit 23 Ladies Walk Caton Road Lancaster LA1 3NX England [24] Crutzen S; Lemaitre P; ―Iacono I Realistic defects suitable for ISI (in service inspection) capability evaluation and qualification‖ In: NDE in the Nuclear and Pressure Vessel Industries Proceedings, 14th International Conference, Stockholm, Sweden, 24-26 Sept.1996 [25] B Neundorf* / G Csapo / A Erhard, ―Optimizing the NDT of Boiling Water Reactors by Using Realistic Flaws in the Cladding‖, Hamburgische ElectricitätsWerke AG, Nuclear Power Plants, Überseering 12, Germany-22297 Hamburg, October 1998 [26] EUROPEAN COMMISSION DG-JRC – Institute for Advanced Materials Joint Research Centre,―ENIQ recommended practice 5: guidelines for the design of test pieces and conduct of test piece trials issue 1‖ February 1999 19 pages [27] [28] EUROPEAN COMMISSION DG-JRC – Institute for Advanced Materials Joint Research Centre,―ENIQ recommended practice 5: guidelines for the design of test pieces and conduct of test piece trials issue 2‖ July 2011 22 pages [29] Olympus – Introduction to Phased Array Ultrasonic Technology Applications 120 [30] Olympus – Phased Array Testing Basic Theory for Industrial Applications [31] Olympus – Advances in Phased Array Ultrasonic Technology Applications [32] Olympus - Cobra Scanner User’s Manual [33] ASME V Nondestructive Examination [34] ASME case 2235-9 Boiler And Pressure Vessel Code [35] BSI BS EN ISO 6520-1: Welding and allied processes - Classification of geometric imperfections in metallic materials - Part 1: Fusion welding CÁC BÀI BÁO ―Phased Array technology Concept, probes and applications‖, 8th European Congress on Non Destructive Testing, June 17 – 21, 2002 [36] [37] ―Phased Array technology for standard ultrasonic testing‖, Jörg Reinersmann, 2005 ―Ultrasonic testing of railway axles with phased array technique‖, Wolfgang Hansen, 2005 [38] ―Ultrasonic Phased Array Inspection for an Isogrid Structural Element With Cracks‖, D.J Roth and R.P Tokars, R.E Martin, R.W Rauser, J.C Aldrin, E.J [39] Schumacher, NASA/TM - 2010 CÁC TRANG WEB Công ty giải pháp kiểm định Việt Nam, Kiểm tra phát khuyết tật siêu âm, URL: http://www.viscoNDT.com.vn , ngày 20/12/2012 [40] [41] Olympus Your Vision, OurFuture:http://www.olympusims.com/en/knowledge/, ngày 20/12/2012 Virkkunen I; Kempainen M; Ostermeyer H; Paussu R, ―Grown cracks for NDT development and qualification‖URL:www.trueflaw.com/pub/BiNDT2008/GrownCracks_gm_red.pd f (truy xuất tháng 01 năm 2013) [42] NDT Education Resource Center, 2001-2012, The Collaboration for NDT Education, Iowa State University, URL:www.ndt-ed.orghttp://www.ndted.org/EducationResources/CommunityCollege/Radiography/TechCalibrations/Ra [43] diographInterp.htm (truy xuất tháng 02 năm 2013) Lucas W ―Making defective welds for Sizewell 'B', Welding & Metal fabrication‖ URL: http://ammtiac.alionscience.com/ammt/iacdocs.do?NT-47294 [44] 121 (truy xuất tháng 07 năm 2013) Catalog ―FlawTech – Flaw Manufacturing Technology‖ URL: http://www.flawtech.com/pdfs/2011_catalog.pdf (truy xuất tháng năm 2013) [45] 122 PHỤ LỤC THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA ĐẦU DÒ VÀ NÊM ĐẦU DÒ Các loại đầu dị 1.1 Bảng 3.8: Thơng số kỹ thuật kích thước loại đầu dò 10 (mm) 0,60 Khẩu độ hoạt động (mm) 6,0 5,0 10 0,60 6,0 6,0 13 (0,51) 10 (0,39) 23 (0.91) U8330110 10,0 10 0,60 6,0 6,0 13 (0,51) 10 (0,39) 23 (0.91) U8330111 10,0 10 0,60 6,0 6,0 13 (0,51) 10 (0,39) 23 (0.91) U8330826 7,5 16 0,50 8,0 10,0 26 (1,02) 22 (0,87) 9,7 (0,38) Tần số Ký hiệu Mã số 5L10-A0-SIDE U8330080 (MHz) 5,0 5L10-A0-TOP U8330075 10L10-A0-SIDE 10L10-A0-TOP 7.5CCEV35-A15 1.2 Số lƣợng biến tử Độ dày Độ cao Kích thƣớc bên ngồi (mm) (mm) 6,0 L W H 13 (0,51) 10 (0,39) 23 (0.91) Các thơng số kỹ thuật kích thƣớc nêm đầu dị Bảng 3.9: Thơng số kỹ thuật kích thước loại nêm đầu dị Ký hiệu nêm SA15-N60S-IH-AOD0.84 SA15-N60S-IH-AOD1.05 SA15-N60S-IH-AOD1.315 SA15-N60S-IH-AOD1.66 SA15-N60S-IH-AOD1.9 SA15-N60S-IH-AOD2.375 SA15-N60S-IH-AOD2.875 SA15-N60S-IH-AOD3.5 SA15-N60S-IH-AOD4 SA15-N60S-IH-AOD4.5 Đƣờng kính ống danh nghĩa (in.) 0.840 1.050 1.315 1.660 1.900 2.375 2.875 3.500 4.000 4.500 Đƣờng kính ống nhỏ (mm) 21.300 26.700 33.400 42.200 48.300 60.300 73.000 88.900 101.600 114.300 123 (in.) 0.800 0.840 1.050 1.315 1.660 1.900 2.375 2.875 3.500 4.000 (mm) 20.300 21.300 26.700 33.400 42.200 48.300 60.300 73.000 88.900 101.600 Đƣờng kính ống lớn (in.) 0.840 1.050 1.315 1.660 1.900 2.375 2.875 3.500 4.000 4.500 (mm) 21.300 26.700 33.400 42.200 48.300 60.300 73.000 88.900 101.600 114.300 ... tiết mẫu phục vụ đào tạo kỹ thuật viên kiểm tra khuyết tật hàn phương pháp NDT (Chụp ảnh phóng xạ siêu âm tổ hợp pha) 1.3 1.4 Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu 1.4.1 Đối tƣợng nghiên cứu Đề tài nghiên. .. đào tạo kỹ thuật viên kiểm tra khuyết tật mối hàn thực yêu cầu cấp thiết nước ta Nhằm giải phần vấn đề trên, đề tài ? ?Nghiên cứu chế tạo mẫu phục vụ đào tạo kỹ thuật viên kiểm tra phương pháp NDT. .. mẫu chứa khuyết tật hàn sử dụng phương pháp kiểm tra khuyết tật mối hàn chụp ảnh phóng xạ siêu âm tổ hợp pha 1.4.2 Phạm vi nghiên cứu Qui trình cơng nghệ hàn chế tạo chi tiết mẫu cho khuyết tật