Giáo trình Kiểm tra và đánh giá chất lượng mối hàn theo tiêu chuẩn quốc tế (Nghề Hàn - Trình độ Cao đẳng)

TẬP ĐỒN DẦU KHÍ QUỐC GIA VIỆT NAM TRƯỜNG CAO ĐẲNG DẦU KHÍ  GIÁO TRÌNH MƠ ĐUN: KIỂM TRA VÀ ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG MỐI HÀN THEO TIÊU CHẨN QUỐC TẾ NGHỀ: HÀN TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG (Ban hành kèm theo Quyết định số: 196/QĐ-CĐDK ngày 25 tháng 03 năm 2020 Trường Cao Đẳng Dầu Khí) Bà Rịa-Vũng Tàu, năm 2020 (Lưu hành nội bộ) TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu thuộc loại sách giáo trình nên nguồn thơng tin phép dùng ngun trích dùng cho mục đích đào tạo tham khảo Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh bị nghiêm cấm Trang LỜI NÓI ĐẦU Trong năm gần đây, trước phát triển ngày cao khoa học kỹ thuật Nước ta đường cơng nghiệp hóa - đại hóa đất nước Trong phát triển chung nghành kinh tế, ngành cơng nghiệp Dầu khí phát triển cách mạnh mẽ, góp phần lớn vào phát triển Đất nước Để đáp ứng cho phát triển việc cung cấp đầy đủ đội ngũ công nhân lành nghề Đào tạo đội ngũ công nhân kỹ thuật Hàn lành nghề với kiến thức tay nghề vững vàng, nhằm nắm bắt công nghệ hàn tiên tiến giới trở nên cấp bách Với mục tiêu “Chất lượng đào tạo mục tiêu hàng đầu” Nhằm đáp ứng cho phát triển nghành dầu khí, phù hợp với yêu cầu thực tế sản xuất Dưới đạo BGH Trường Cao Đẳng Dầu Khí, Khoa Cơ Khí Động Lực tiến hành biên soạn giáo trình “KIỂM TRA VÀ ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG MỐI HÀN THEO TIÊU CHUẨN QUỐC TẾ” dùng làm tài liệu giảng dạy học tập cho hệ Cao đẳng nghề Hàn Nội dung giáo trình gồm chương: Chương : Kiểm tra mối hàn thử nghiệm khí Chương :Kiểm tra không phá hủy Chương :Đánh giá chất lượng mối hàn theo tiêu chuẩn AWS Chương :Đánh giá chất lượng mối hàn theo tiêu chuẩn ASME Chương :Đánh giá chất lượng mối hàn theo tiêu chuẩn API Giáo trình biên soạn tham khảo từ tài liệu liên quan xuất phát hành nước nước ngồi Trong q trình biên soạn, chúng tơi nhận nhiều ý kiến đóng góp hiệu chỉnh đồng nghiệp Mặc dù có nhiều cố gắng, khơng tránh khỏi thiếu sót Rất mong nhận nhiều ý kiến đóng góp xây dựng bạn đọc, đặc biệt đồng nghiệp để giáo trình ngày hồn thiện Chúng tơi xin chân thành cám ơn! BRVT, ngày 25 tháng 03 năm 2020 Tham gia biên soạn Chủ biên: Trần Thanh Ngọc Trần Nam An An Đình Quân Trang MỤC LỤC Trang LỜI NÓI ĐẦU MỤC LỤC DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ DANH MỤC CÁC BẢNG GIÁO TRÌNH MƠN HỌC KIỂM TRA MỐI HÀN BẰNG THỬ NGHIỆM CƠ KHÍ 16 1.1 1.2 1.3 1.4 THỬ KÉO 17 THỬ UỐN 25 THỬ ĐỘ DAI VA ĐẬP 29 THỬ ĐỘ CỨNG 32 KIỂM TRA KHÔNG PHÁ HỦY MỐI HÀN 37 2.1 2.2 2.3 2.4 KIỂM TRA MỐI HÀN BẰNG PHƯƠNG PHÁP SIÊU ÂM (ULTRASONIC TESTING = UT) 38 KIỂM TRA MỐI HÀN BẰNG PHƯƠNG PHÁP CHỤP ẢNH PHÓNG XẠ 67 KIỂM TRA MỐI HÀN BẰNG PHƯƠNG PHÁP TỪ TÍNH (MT) 89 KIỂM TRA MỐI HÀN BẰNG PHƯƠNG PHÁP KIỂM TRA THẨM THẤU 107 ĐÁNH CHẤT LƯỢNG MỐI HÀN THEO TIÊU CHUẨN AWS 120 3.1 3.2 3.3 PHẠM VI ÁP DỤNG TIÊU CHUẨN AWS 121 TIÊU CHUẨN ĐÁNH GIÁ NGOẠI DẠNG (VISUAL TESTING-VT) 121 TIÊU CHUẨN ĐÁNH GIÁ RT (RADIOGRAPHIC TESTING) THEO AWS D1.1 2006 126 ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG MỐI HÀN THEO TIÊU CHUẨN ASME 132 4.1 4.2 TIÊU CHUẨN ĐÁNH GIÁ NGOẠI DẠNG (VT) THEO ASME 133 TIÊU CHUẨN ĐÁNH GIÁ PHƯƠNG PHÁP CHỤP ẢNH PHÓNG XẠ (RT) THEO ASME 133 ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG MỐI HÀN THEO TIÊU CHUẨN API 141 5.1 5.2 ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG MỐI HÀN THEO TIÊU CHUẨN API 1104 142 ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG MỐI HÀN THEO TIÊU CHUẨN API 650 148 TÀI LIỆU THAM KHẢO 150 Trang DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Trang Hình 1: Sơ đồ nguyên lý thiết bị kiểm tra thử kéo 18 Hình 2: Mẫu thử kéo theo chiều ngang mối hàn giáp mối 19 Hình 3: Mẫu thử kéo mối hàn giáp mối có tiết diện rút gọn 19 Hình 4: Mẫu thử kéo mối hàn giáp mối có tiết diện không rút gọn 19 Hình 5: Kích thước hình dáng mẫu thử 20 Hình 6: Biểu đồ ứng suất biến dạng thử kéo 21 Hình 7: Các dạng phá hủy khác thử kéo 22 Hình 8: Mẫu thử kéo kim loại đắp 24 Hình 9: Báo cáo kết thử kéo theo tiêu chuẩn ASME 25 Hình 10: Dụng cụ uốn mẫu thử 26 Hình 11: Sơ đồ kích thước mẫu thử uốn kim loại mối hàn 26 Hình 12: Sơ đồ kích thước mẫu thử uốn liên kết hàn giáp mối 27 Hình 13: Thử uốn theo khuôn 27 Hình 14: Báo cáo kết thử uốn theo tiêu chuẩn ASME 28 Hình 15: Biểu đồ biểu diễn trình thử độ dai va đập 29 Hình 16: Kích thước mẫu thử độ dai va đập 30 Hình 17: Sơ đồ nguyên lý thử độ dai va đập 30 Hình 18: Các trạng thái mẫu thử độ dai va đập 31 Hình 19: Báo cáo kết thử va đập theo tiêu chuẩn ASME 32 Hình 20: Kiểm tra độ cứng phương pháp Brinell 33 Hình 21: Kiểm tra độ cứng phương pháp Rocwell 34 Hình 22: Sơ đồ nguyên lý thử độ cứng Vicker 35 Hình 23: Báo cáo kết thử độ cứng theo tiêu chuẩn ASME 36 Hình 1: Nguyên lý xác định khuyết tật phương pháp siêu âm Hình 2: Sóng dọc Hình 3: Sóng ngang Hình 4: Sóng bề mặt Hình 5: Sóng mỏng Hình 6: Sự khúc xạ sóng âm Hình 7: Hiệu ứng áp điện thuận nghịch Hình 8: Máy kiểm tra siêu âm USM35X Hình 9: Đầu dị tia thẳng biến tử Hình 10: Đầu dị tia thẳng hai biến tử Hình 11: Đầu dị tia xiên Hình 12: Một số loại cáp nối Hình 13: Mẫu chuẩn I.I.W (V1) Hình 14: Kích thước mẫu chuẩn I.I.W (V2) Hình 15: Một số mẫu chuẩn dùng cho siêu âm Hình 16: Cách sử dụng chất tiếp âm Hình 17: Nguyên lý phương pháp truyền qua 38 42 43 43 44 45 47 48 49 49 50 50 52 53 53 54 55 Trang Hình 18: Khơng có bất liên tục, thị cao 100% FSH 55 Hình 19: Có bất liên tục, thị sụt giảm 60% FSH 56 Hình 20: Phương pháp kiểm tra xung dội A- scan 56 Hình 21: Đầu dị vị trí khơng có bất liên tục thị phản xạ từ bề mặt xa – 56 Hình 22: Đầu dị vị trí có bất liên tục thị phản xạ từ bất liên tục xuất hiện trước thị phản xạ bề mặt đáy 57 Hình 23: Kỹ thuật đầu dị tia thẳng 57 Hình 24: Kỹ thuật đầu dị tia xiên 58 Hình 25: Kiểm tra mối hàn tia xiên 58 Hình 26: Nguyên lý kiểm tra siêu âm kỹ thuật nhúng 59 Hình 27: Nguyên lý kiểm tra siêu âm kỹ thuật IRIS 60 Hình 28: Nguyên lý phương pháp Phased array 60 Hình 29: Kiểm tra chiều dày vật liệu máy siêu âm DM4 61 Hình 30: Nguyên lý phương pháp nhiễu xạ 61 Hình 31: Kiểm tra phương pháp nhiễu xạ 62 Hình 32: Kiểm tra nứt mép mối hàn 63 Hình 33: Khơng ngấu vách nóng chảy (Mối hàn V-đơn) 64 Hình 34: Khả đâm xuyên số tia xạ 68 Hình 35: Sơ đồ bố trí nguồn, mẫu chụp phim 70 Hình 36: Cấu tạo phương thức vận hành nguồn xạ 71 Hình 37: Máy phát tia X (Seiferteres CO42 MF3.1) 73 Hình 38: Container chứa nguồn Ir-192 73 Hình 39: Tia X lượng thấp (a) Tia X lượng cao (b) 77 Hình 40: Độ khơng trung thực phim & Độ trung thực phim 78 Hình 41: IQI dạng lỗ IQI dạng dây 79 Hình 42: Đặt IQI 79 Hình 43: Kỹ thuật đơn tường đơn ảnh cho vật dài 81 Hình 44: Kỹ thuật đơn tường đơn ảnh cho vật hình cầu 82 Hình 45: Kỹ thuật chụp đơn tường đơn ảnh cho vật hình cầu trịn đóng kín 82 Hình 46: Kỹ thuật chụp hai tường ảnh 83 Hình 47: Kỹ thuật chụp hai tường hai ảnh 83 Hình 48: Hướng truyền chùm xạ vào bề dày vật liệu mối hàn chữ T 84 Hình 49: Cách bố trí nêm bổ Sung chiều dày 84 Hình 50: Các biển cảnh báo phóng xạ 88 Hình 51: Ngun lý phương pháp kiểm tra từ tính 89 Hình 52: Nam châm thẳng với cực Bắc (N) cực Nam (S) 90 Hình 53: Sự tạo thành từ trường dọc lịng cuộn cảm 91 Hình 54: Quy tắc bàn tay phải 91 Hình 55: Từ trường dọc 91 Hình 56: Từ trường dạng 92 Hình 57: Ảnh hưởng độ sâu (a) định hướng khuyết tật lên trường rị (b) 93 Hình 58: Head shot (cảm ứng trực tiếp) 93 Hình 59: Từ hóa que châm (Prods) 94 Hình 60: Từ hóa gián tiếp 94 Hình 61: Từ hóa dọc cuộn dây 95 Trang Hình 62: Từ hóa dọc thiết bị Yoke Hình 63: Một số thiết bị kiểm tra từ tính phổ biến Hình 64: Thiết bị kiểm tra hạt từ di động Hình 65: Thiết bị từ hố cố định điển hình Hình 66: Yoke chân có khớp nối linh động Hình 67: Các bước tiến hành từ hố dùng Yoke kiểm tra vật đúc Hình 68: Nam châm vĩnh cửu trường từ thơng Hình 69: Cấu tạo bóng đèn thuỷ ngân cao áp (a) nguồn sáng đen (b) Hình 70: Hạt từ khơ Hình 71: Hạt từ ướt Hình 72: Hiện tượng mao dẫn Hình 73: Nguyên lý phương pháp kiểm tra thẩm thấu (PT) Hình 74: Một số dụng cụ dùng cho phương pháp thẩm thấu (PT) Hình 75: Làm bề mặt mối hàn kiểm tra PT Hình 76: Phủ chất thẩm thấu lên bề mặt mối hàn kiểm tra PT Hình 77: Làm chất thẩm thấu thừa kiểm tra PT Hình 78: Phủ chất hiện lên bề mặt mối hàn kiểm tra PT Hình 79: Đánh giá kiểm tra PT Hình 80: Làm kết thúc kiểm tra PT Hình 81: Chỉ thị giả kiểm tra PT 96 97 97 97 98 99 99 100 101 102 108 108 109 115 115 115 116 116 116 118 Hình 1: Khoảng cách góc độ quan sát mối hàn Hình 2: Dưỡng đo mối hàn kiểu đo mối hàn Hình 3: Dưỡng đo lệch mép dưỡng đo khe hở đáy Hình 4: Mối hàn góc Hình 5: Mối hàn giáp mối Hình 6: Các vùng mối hàn giáp mối 122 123 124 124 125 125 Trang DANH MỤC CÁC BẢNG Trang Bảng 1: Kích thước mẫu thử kéo liên kết hàn giáp mối (Tham khảo) 20 Bảng 2: Kích thước mẫu thử theo loại mẫu (Tham khảo) 20 Bảng 3: Các thơng số tham khảo kích thước mẫu liên kết hàn giáp mối thử uốn 27 Bảng 4: Thang đo độ cứng HR 34 Bảng 1: Dải tần số dạng sóng âm Bảng 2: Vận tốc sóng âm số loại vật chất Bảng 3: Thời gian thấm tối thiểu cho loại vật liệu khuyết tật thường gặp 40 44 112 Bảng 1: Những yêu cầu chất lượng mối hàn với khuyết tật dạng dài xác định phương pháp RT cho kết cấu dạng ống chịu tải trọng tĩnh 126 Bảng 2: Những yêu cầu chất lượng mối hàn với loại khuyết tật mối hàn khơng có dạng ống chịu ứng suất kéo 128 Bảng 3: Những yêu cầu chất lượng mối hàn với loại khuyết tật mối hàn khơng có dạng ống chịu ứng suất nén 129 Bảng 4: Những yêu cầu chất lượng mối hàn với khuyết tật dạng dài xác định phương pháp RT với mối hàn dạng ống 130 Bảng 5: Yêu cầu chất lượng mối hàn kiểm tra RT cho mối hàn dạng ống khuyết tật vị trí giao đường hàn 131 Bảng 6: Yêu cầu chất lượng mối hàn kiểm tra RT cho mối hàn dạng ống khuyết tật vị trí gần mép đường hàn 131 Bảng 1: Kích thước lớn cho phép khuyết tật trịn thị không liên quan theo tiêu chuẩn ASME I 135 Bảng 2: Kích thước lớn cho phép khuyết tật tròn thị không liên quan theo tiêu chuẩn ASME VIII 137 Bảng 3: Tiêu chuẩn chấp nhận khuyết tật cho phương pháp RT theo ASME B31.3 139 Bảng 4: Các ký hiệu khuyết tật cho phương pháp RT theo ASME B31.3 140 Bảng 1: Kích thước lớn cho phép khuyết tật cháy cạnh theo API 1104 143 Trang GIÁO TRÌNH MƠN HỌC Tên mơn học: Kiểm tra đánh giá chất lượng mối hàn theo tiêu chẩn quốc tế Mã số môn học: HAN19MH02 Vị trí, tính chất, ý nghĩa vai trị mơn học: 3.1 Vị trí: Là mơn học bố trí sau mơn học sở bố trí sau mơ đun chun mơn nghề từ HAN19MĐ01 đến HAN19MĐ13 3.2 Tính chất: Là mơn học chun ngành bắt buộc 3.3 Ý nghĩa vai trò môn học: Kiểm tra đánh giá chất lượng mối hàn theo tiêu chẩn quốc tế môn học bắt buộc CTĐT hàn hệ Cao Đẳng, nhằm trang bị kiến thức phương pháp kiểm tra đánh giá chất lượng mối hàn Mục tiêu môn học: 4.1 Về kiến thức: A1 Biết chuẩn bị mẫu thử kiểm tra phá hủy mối hàn A2 Mô tả trình kiểm tra phá hủy mối hàn A3 Mơ tả q trình kiểm tra khơng phá hủy mối hàn 4.2 Về kỹ năng: B1 Đánh giá chất lượng mối hàn sau kiểm tra theo tiêu chuẩn quốc tế B2 Hiểu tiêu chuẩn quốc tế kiểm tra chất lượng mối hàn B3 Giải thích quy định an toàn kiểm tra chất lượng mối hàn 4.3 Về lực tự chủ trách nhiệm: C1 Thực tốt cơng tác an tồn vệ sinh cơng nghiệp C2 Rèn luyện tính cẩn thận, tỉ mỷ, xác, trung thực sinh viên C3 Có ý thức tự giác, có tính kỷ luật cao, có tinh thần tập thể, có tránh nhiệm với công việc Nội dung môn học 5.1 Chương trình khung Thời gian đào tạo (giờ) Trong Mã MH, MĐ I Tên môn học, mô đun Các môn học chung/đại cương Số tín 21 Tổng số Lý thuyết Thực hành, thí nghiệm, thảo luận, tập 435 157 255 Kiểm tra LT TH 15 Trang Thời gian đào tạo (giờ) Trong Mã MH, MĐ Tên mơn học, mơ đun Số tín Tổng số Lý thuyết Thực hành, thí nghiệm, thảo luận, tập Kiểm tra LT TH MHCB19MH02 Giáo dục trị 75 41 29 MHCB19MH08 Pháp luật 30 18 10 MHCB19MH06 Giáo dục thể chất 60 51 MHCB19MH04 Giáo dục quốc phòng An ninh 75 36 35 MHCB19MH10 Tin học 75 15 58 Tiếng anh 120 42 72 Các môn học, mô đun chuyên môn ngành, nghề 77 2065 506 1481 27 52 Môn học, mô đun sở 10 165 122 33 10 Dung sai 45 42 An toàn – vệ sinh lao động 30 23 CK19MH04 Vật liệu khí 45 42 CK19MH01 Vẽ kỹ thuật 45 15 28 Môn học, mô đun chuyên môn ngành, nghề 67 1900 384 1448 17 50 HAN19MĐ01 Chế tạo phôi hàn 60 10 48 HAN19MĐ02 Gá lắp kết cấu hàn 60 10 48 HAN19MĐ03 Hàn hồ quang tay 165 14 145 HAN19MĐ04 Hàn hồ quang tay nâng cao 150 145 HAN19MĐ05 Hàn MIG/MAG 105 14 87 HAN19MĐ06 Hàn hồ FCAW 75 14 58 HAN19MĐ07 Hàn TIG 75 14 58 HAN19MĐ08 Hàn tự động lớp thuốc 60 10 48 HAN19MĐ09 Hàn điện trở 60 10 48 HAN19MĐ10 Hàn MIG/MAG nâng cao 90 10 77 HAN19MĐ11 Hàn FCAW nâng cao 90 10 77 TA19MH02 II II.1 CK19MH05 ATMT19MH01 II.2 2 Trang 10 Chiều dày t in mm 3/4< t 2 19.05< t 50 Kích thước lớn cho phép khuyết tật tròn Phân bố Đơn lẻ ngẫu nhiên in mm in mm 1/4 t 1/3 t 0.156 4.0 1/3 t 0.156 4.0 0.375 9.5 Kích thước lớn thị không liên quan in 1/10 t 1/10 t 0.063 mm 1.6 Đánh giá theo tiêu chuẩn ASME VIII Tiêu chuẩn trình bày yêu cầu thiết kế, vật liệu, gia công, chế tạo, lắp ráp, giám sát kiểm tra thiết bị nồi bồn chịu áp lực Tiêu chuẩn đánh giá RT tuân theo ASME Section VIII - Division 1.& phát biểu sau: (Các dạng khuyết tật sau đánh giá không chấp nhận bị sửa) ➢ Tất khuyết tật nứt, hàn không ngấu khơng thấu ➢ Các khuyết tật dài mà có chiều dài vượt giới hạn sau: - 6mm với t nhỏ 19mm - 1/3 t với t lớn 19mm nhỏ 57 mm - 19 mm với t lớn 57 mm (Trong t = chiều dày mối hàn khơng tính tới gia cường) ➢ Bất kỳ nhóm khuyết tật xỉ chuỗi kéo dài thành đường mà có tổng chiều dài lới t chiều dài 12 t đường hàn, trừ khoảng cách khuyết tật vượt 6L, L chiều dài xỉ dài ➢ Các khuyết tật tròn vượt giới hạn đưa Phụ lục ASME Section VIII, Div1 Được phát biểu sau: Chương 4: Đánh giá chất lượng mối hàn theo tiêu chuẩn ASME Trang 136 - Kích thước lớn khuyết tật trịn: Kích thước lớn cho phép khuyết tật tròn 1/4t 5/32 in.(4mm); trừ khuyết tật đơn cách khuyết tật cạnh khoảng lớn in kích thước lớn cho phép 1/3t ¼ in.(6 mm), với t lớn in Kích thước lớn cho phép khuyết tật tròn đơn 3/8 in (10mm) - Các khuyết tật tròn tạo thành chuỗi dài: Các khuyết tật tròn tạo thành chuỗi chấp nhận tổng chiều dài tất khuyết tật tròn chuỗi nhỏ nhơn t 12t chiều dài đường hàn - Khoảng cách: Khoảng cách khuyết tật trịn khơng phải yếu tố để đánh giá đạt hay không đạt, trừ dùng phân chia khuyết tật tròn đơn hay nhóm khuyết tật trịn dạng chuỗi - Với đường hàn có chiều dày t nhỏ 1/8 in (3.2mm): Với t nhỏ 1/8in (3.2mm) số khuyết tật trịn khơng vượt q 12 đoạn đường hàn dài in Tỷ lệ số khuyết tật tròn giảm phép đường hàn ngắn in - Khuyết tật chùm (rỗ chùm): Khuyết tật chùm có mật độ khuyết tật trịn diện tích cao gấp bốn lần so với khuyết tật tròn phân bố ngẫu nhiên Chiều dài cho phép rỗ chùm không vượt in hay 2t Khi có nhiều rỗ chùm xuất hiện, tổng chiều dài rỗ chùm không vượt in đường hàn dài in Bảng 2: Kích thước lớn cho phép khuyết tật trịn thị không liên quan theo tiêu chuẩn ASME VIII Chiều dày t in t