Nguyễn Duy Biên

Outside diameter: đường kính ngoài của ống/ hộp. Lưu ý: ống là tròn, còn hộp có thể  hình chữ nhật hoặc vuông --> đường kính ngoài thể hiện trong WPS là đường kính nhỏ nhất hoặc cạnh hộp ngắn nhất. Các đường kính ngoài thường giới hạn đối với mối hàn có rãnh có backing plate hoặc không, đối với các mối hàn góc thì ít bị giới hạn. Tại sao đường kính ngoài bị hàn chế khi hàn lấy lớp lót hoặc có backing plate? - Sự thay đổi hồ quang trong quá trình hàn theo biên dạng cong giới hạn. - Kỹ năng thợ hàn --> Các vấn đề này ảnh hưởng đến hình dạng lớp lót và cơ tính mối nối (liên quan đến Heat Input ). Trường hợp nên hạn chế khi xem trong WPS: 1. Thể hiện đường kính ống với quá trình hàn SAW cho máy hàn kết cấu thì không áp dụng hoặc đường kính quá nhỏ mà không có roller để xoay ống. 2. Không có backing plate cho các quá trình hàn tự động và bán tự động (ngoài trừ hàn TIG tự đồng).

  Thickness range: dãy chấp nhận chiều dày vật liệu cơ bản. Có hai ký hiệu khác nhau trên WPS đối với các tiêu chuẩn áp dụng, ví dụ: - ASME IX/AWS D1.1: ký hiệu chữ T (viết hoa) cho dãy chấp nhận chiều dày vật liệu cơ bản (vật liệu chính). - ISO 15609-1: ký hiệu t (viết thường) cho dãy chấp nhận, cũng như ký hiệu trong tiêu chuẩn, xem thêm ISO 15614-1 hoặc ISO 15607. Mối hàn có rãnh có hai loại: - CJP - completed joint penetration: ngấu hoàn toàn, thường dùng trong  các liên kết hàn AWS D1.1, tức là ký hiệu mối hàn có chiều dày kim loại hàn tối thiểu bằng kim loại cơ bản (ASME IX có thể cho hiểu là t (nhỏ) = > T (lớn), tính phần gia cường). - PJP - partial joint penetration: ngấu một phần, túc là trong quy trình phải thể hiện chiều sâu hàn = phần kim loại nóng chảy, ký hiệu chữ s (nhỏ) theo ISO, và t (nhỏ) theo ASME/AWS. Mối hàn góc: các quy chuẩn dánh giá khá rộng phạm vi chấp nhận mối hàn góc (FW). Do đó, khi thi mẫu quy trình hàn đối đầu có thể hàn được góc (tuỳ trường h...

  P- Number / M-Number Số P và M được áp dụng tiêu chuẩn ASME IX hoặc AWS B2.1, AWS D1.6, ... , các tiêu chuẩn Châu Âu, Úc không áp dụng có thể xoá hoặc bỏ trống (non-essential) Các số P và số M đã được chỉ định và phân loại, cập nhật trong từng phiên bản hoặc tham chiếu ngang. Bạn có thể xem trực tiếp cho từng loại khác nhau.  Hiện nay, một số vật tư theo quy chuẩn Châu Âu, Nhật, ... cũng được chấp nhận trong ASME IX QW-422.

  Material Group Nhóm vật liệu chính, tuỳ vào tiêu chuẩn áp dụng thì mỗi tiêu chuẩn có các ký hiệu khác nhau: AWS: phân loại nhóm theo ký hiệu I, II, III, IV, V, các nhóm phân loại theo độ bền vật liệu. Phiên bản mới có bổ sung một số loại vật liệu, cũng như các hướng dẫn các yêu cầu về preheat và kiểm soát hàn. ASME IX: các nhóm được phân loại theo số 1, 2 và 3. Các nhóm này cũng tương tự phân loại theo độ bền UTS. Có chút khác so với các tiêu chuẩn ISO. ISO 15608: Phân loại nhóm theo vật liệu, và các giới hạn chảy, nhóm 1 và có các nhóm phụ 1.1, 1.2, 1.3; ... Ngoài ra, chúng ta có thể bỏ trống nếu không phân loại trong các nhóm.

Base metal, grade, type: loại vật liêu chính, hay gọi là vật liệu cơ bản. Tuỳ theo tiêu chuẩn yêu cầu cụ thể, có thể là loại vật liệu hoặc một nhóm vật liệu. Để cho thợ dễ hiểu nên viết loại vật liệu chi tiết, tức là bạn phải xem xét hết các loại vật liệu dự án và phát triển riêng lẻ từng WPS cụ thể. Hạn chế số lượng WPS, thì các kỹ sư có thể để tên vật liệu chung, vật liệu tương đương hoặc số nhóm, trong nhóm đó có nhiều loại khác nhau nhưng cùng tính hàn thì việc này không hạn chế. Do đó, nhà máy bổ sung thêm các ký hiệu vật liệu hoặc nhận diện cùng nhóm để cho giám sát hoặc thợ có thể đọc hiểu nhanh và áp dụng. Tuỳ vào tiêu chuẩn áp dụng, các loại vật liệu chính được phân loại khác nhau. Ví dụ 1: Thép tấm EN 10025-2 S235 ASME IX: P- No. 1. AWS D1.1 - Unlisted (chưa được chấp nhận nên thuộc nhóm UNLISTED). ISO 15609-1: Gr. 1.1 AS 1445.1: xem xét tương đương theo thành phần. Kết luận : các nhà sản xuất nên để tên vật liệu cho từng WPS và dự án, dự án nào thì phát triển WPS cho dự án đ...

Có các loại đệm lót như sau: Permanent backing plate: kiểu đệm lót dùng cho kết cấu và hàn dính vào sản phẩm, có quy cách vật liệu tương đồng với vật liệu chính. Mục đích nhằm hỗ trợ lớp lót cho mối hàn có rãnh và chỉ tiếp cận từ một phía. Non-metal backing: các tấm la như đồng, gốm, ... các loại này hàn không dính cố định với kim loại chính, sau khi hàn có thể tháo và vệ sinh, đa số sử dụng sứ cho hàn FCAW rồi cho mối hàn chiếu xạ hoặc siêu âm đánh giá chất lượng. Đối với loại đẹm lót định hình thì phải bổ sung thêm hình dạng của đệm lót đê tránh nhầm lẫn. Các loại liên kết không phải là mối hàn CJP thì không cần đệm lót như mối hàn góc hoặc PJP (ngấu một phần). Phần này cũng lưu ý thêm là chỉ áp dụng cho đệm lót cố định hoặc tháo rời, khác với khi xông (purging gas) bảo vệ lớp lót tránh oxy hóa khi hàn inox. Xem thêm [J1].

  Đệm lót: tùy theo phương pháp hàn và loại liên kết mà yêu cầu đệm lót khác nhau, như GTAW và SMAW có thể không cần, nhưng FCAW, SAW phải cần để hạn chế cháy thủng hoặc kim loại hàn nóng chảy đến lớp lót.

  Joint Design: phát thảo mối nối và trình tự hàn. Phát thảo mối nối gồm kích thước của liên kết, chiều dày thành, dung sai lắp ghép, góc vát, đệm lót, ... Trình tự hàn: thể hiện mối hàn tiếp cận một phía hoặc hai phía, hoặc trình tự các quá trình hàn theo thứ tự [B1]. Tùy theo định dạng của từng tiêu chuẩn áp dụng khác nhau, mình đánh giá ISO 15609 có thể hiện ngắn gọn và chi tiết hơn hoặc AS 1554.1 yêu cầu từng loại phát thảo khác nhau cho từng WPS. Phát thảo sơ đồ liên kết không phải dành cho kỹ sư, giám sát han mà thợ hàn cũng phải hiểu để áp dụng trong thực tế. Đối với loại liên kết ống nhánh hàn với ống chính hoặc bồn áp lực: SET-ON: chiều dày mối hàn tính theo chiều dày thành ống nhánh. SET-IN:  chiều dày mối hàn tính theo chiều dày thành ống chính / chiều dày bồn. Do đó, quy cách đặt tên cũng nên thể hiện chi tiết rõ phần tính toán để thợ hàn đọc hiểu.

  Supporting PQR Number: Số PQR tham chiếu để phát triển WPS, tức là đơn vị bạn có xây dựng PQR phù hợp với sản phẩm hoặc được sự công nhận từ tổ chức khác, hoặc được chia sẻ từ đối tác hoặc Khách hàng để phát triển WPS. Các lựa chọn trên bạn có thể sử dụng sao cho phù hợp. Trường hợp pWPS có thể không cần chỗ này, báo cáo "n/a". Một WPS có thể hỗ trợ từ một hoặc nhiều PQR, kỹ sư hàn của bạn sẽ tính toán trước khi submit đến khách hàng.

Quá trình hàn (single process) hoặc các quá trình hàn (combined processes) có thể kết hợp chung trong một WPS để hàn sản phẩm. Bạn có thể xây dựng PQR đơn sau đó phát triển các WPS có sự kết hợp các quá trình với nhau, nhưng đảm bảo các quá trình đó phải đáp ứng các biến cần thiết. Các ký hiệu khác nhau giữa các tiêu chuẩn, ví dụ như sau: US (ISO) SMAW (111) hoặc (MMA). GMAW (131 - MIG / 135 - MAG). FCAW (136 - FCAW). SAW (121 - SAW). Ngoài ra, các tiêu chuẩn đã được chấp nhận và ngôn ngữ tiếng việt, xem thêm TCVN 11244-1 (https://thuvienphapluat.vn/TCVN/Cong-nghiep/TCVN-11244-1-2015-Thu-quy-trinh-han-ho-quang-khi-thep-vat-lieu-kim-loai-915723.aspx)  Xem các ký hiệu quá trình hàn  AWS A3.0 ISO 4063 TCVN 8524 Ngoài ra, còn các tiêu chuẩn khác, các bạn có thể tham khảo thêm hoặc đề lại comments.

Hướng Dẫn Xây Dựng Quy Trình Hàn (WPS) 1. Xem kỹ hồ sơ WPQR đã được phê duyệt Xem lại toàn bộ thông số hàn đã sử dụng trong thử nghiệm, bao gồm vật liệu, dòng điện, điện áp, vị trí, chiều dày... 2. Xác định các biến số thiết yếu (Essential Variables) Các biến số bắt buộc phải giữ nguyên trong sản xuất để đảm bảo tính hợp lệ theo tiêu chuẩn (phương pháp hàn, vật liệu, khí bảo vệ...) 3. Bổ sung các biến số va đập nếu có yêu cầu toughness Nếu yêu cầu thử va đập (CVN), cần xác định thêm các biến phụ như nhiệt độ tối thiểu, khoảng nhiệt đầu vào, interpass... 4. Ghi nhận các biến không thiết yếu (Non-essential Variables) Biến không thiết yếu có thể điều chỉnh (kỹ thuật thao tác, trình tự lớp hàn...), miễn không ảnh hưởng đến chất lượng hàn. 5. Soạn thảo WPS theo mẫu chuẩn Sử dụng biểu mẫu chuẩn (ASME QW-482 hoặc ISO 15609-1), điền đầy đủ thông số kỹ thuật phù hợp với WPQR. Phương pháp hàn (SMAW, GTAW, FCAW, SAW, GMAW...) Loại và kích thước mối hàn (butt, fillet, groove; chiều dày vật...

Khí bảo vệ (Shielding Gas) Trong hàn TIG, điều quan trọng là tránh hiện tượng oxy hóa không chỉ của điện cực volfram mà còn của vũng hàn, phổ biến nhất là argon, helium hoặc hỗn hợp của cả hai . Nitơ (N₂) có thể được dùng khi hàn đồng, nhưng quá phản ứng với hầu hết các hợp kim kỹ thuật nên thường không được dùng. Đối với thép không gỉ austenit, hợp kim nickel và hợp kim đồng–nickel , argon trộn với tối đa 5% hydro có thể được sử dụng để tăng độ xuyên thấu  (penetration). Argon nặng hơn không khí , trong khi helium nhẹ hơn nhiều . Do đó, cần lưu lượng khí helium cao hơn để đảm bảo bảo vệ hiệu quả — trừ khi hàn ở vị trí trần (overhead). Helium có khả năng khuếch tán khối lượng (mass diffusivity) cao hơn nhiều so với argon → giúp truyền nhiệt tốt hơn , thể hiện qua độ xuyên sâu lớn hơn khi hàn TIG. Tuy nhiên, năng lượng ion hóa của helium cao hơn argon đáng kể , do đó hồ quang TIG dùng helium sẽ có điện áp hồ quang cao hơn . Lưu lượng khí (Flow rate) Dù dùng loại kh...

Pre- and post-flow (Dòng khí trước và sau hàn) Mục đích của dòng khí trước (pre-flow) và sau hàn (post-flow) là để ngăn ngừa sự nhiễm bẩn của cả vũng hàn và điện cực volfram do không khí xung quanh. Khi mỏ hàn không hoạt động, không khí có thể xâm nhập vào hệ thống qua đầu phun. Độ ẩm trong không khí có thể ngưng tụ bên trong đầu phun và ống dẫn khí, gây nhiễm bẩn bởi hydro và oxy trong giai đoạn bắt đầu hàn. Dòng khí bảo vệ trước (pre-flow) sẽ làm sạch không khí và hơi ẩm khỏi ống và mỏ hàn, từ đó ngăn ngừa nhiễm bẩn. Dòng khí sau (post-flow) hoạt động theo cách khác; ngay sau khi hồ quang hàn tắt, mối hàn, que đắp và điện cực volfram vẫn còn đủ nóng để xảy ra phản ứng hóa học với oxy trong không khí. Hậu quả của quá trình oxy hóa này dễ nhận thấy – nó khiến mối hàn, que đắp và volfram bị chuyển sang màu đen. Post-flow sẽ ngăn hiện tượng oxy hóa bằng cách bảo vệ vùng điện cực và vùng hàn đang nóng, đồng thời đẩy nhanh quá trình làm nguội, cũng hạn chế xuất hiện nứt miệng nuối lửa...

Ngậm volfram (Tungsten inclusions) Bất kỳ mảnh vụn nào của điện cực volfram rơi vào mối hàn đều sẽ xuất hiện trên phim chụp X-quang, hiển thị dưới dạng màu trắng trên ảnh âm bản do volfram có khối lượng riêng rất cao (Giải thích: vật chất có khối lượng riêng cao có thể cản tốt các tia bức xạ, như Chì --> Do đó, RT film ít bị đen hơn nên vị trí ngậm Volfram(Ti) thấy sáng hơn). Mặc dù một số thử nghiệm chỉ ra rằng ngay cả với lượng volfram lớn trong mối hàn thép hoặc nhôm bằng TIG cũng không ảnh hưởng nhiều đến cấu trúc mối hàn và chịu lực trạng thái tĩnh,, nhưng ảnh hưởng lớn đến cơ tính và độ dai va đập do ảnh hưởng nhiệt cấp vào cao. Do đó,  hầu hết các tiêu chuẩn kiểm tra đều quy định rằng đây là khuyết tật không được chấp nhận . Do đó, cần áp dụng các biện pháp kỹ thuật để tránh ngậm volfram . Nguyên nhân chính gây ra ngậm volfram trong mối hàn: Sốc nhiệt (Thermal shock) Khi dòng điện hàn cao đột biến gây sốc nhiệt tại đầu  điện cực volfram , nó có thể dẫn đế...

Ưu điểm của quá trình hàn TIG (TIG – Tungsten Inert Gas) Không bắn tóe kim loại hàn , rất phù hợp với các ứng dụng yêu cầu độ sạch cao (ví dụ: hệ thống ống dẫn cho ngành thực phẩm, đồ uống, sản xuất chất bán dẫn, v.v.). Giải thích: Không tạo xỉ và bắn tóe như hàn que hay hàn CO2, thích hợp môi trường yêu cầu vệ sinh nghiêm ngặt. Thợ hàn có tay nghề cao có thể tránh khuyết tật, đạt độ ngấu tốt , tạo ra mối hàn chất lượng cao. Giải thích: Thợ hàn TIG phải có khả năng kiểm soát tốt quá trình hồ quang. Có thể kiểm soát các thông số hàn , đặc biệt hiệu quả trong việc thực hiện các lớp hàn lót để hàn tiếp các quá trình khác. Giải thích: Có thể điều chỉnh riêng dòng điện, tốc độ cấp que, tốc độ di chuyển... để đảm bảo chất lượng đồng đều. Có thể dùng hoặc không dùng vật liệu bù (filler) , do đó có thể hàn hầu hết các kim loại hàn được, kể cả kim loại khác loại (dissimilar). Đặc biệt hiệu quả với các kim loại phản ứng như nhôm, magie, titan, zirconi. Giải thích: Hàn TIG là lựa chọ...

  ASME IX 2023 Trong ASME IX , QW-404.12 quy định các điều kiện thay đổi vật liệu phụ hoặc tên thương mại yêu cầu tái chứng nhận Quy trình Hàn (WPS). Dựa trên ví dụ của bạn, việc thay đổi từ E7018-1  sang E7016  có thể yêu cầu xem xét lại dựa trên một số yếu tố. 1. Thay đổi phân loại vật liệu phụ (QW-404.12(a)) E7018-1 và E7016 đều được phân loại theo tiêu chuẩn SFA 5.1 , nhưng chúng khác nhau về phân loại cụ thể (E7018-1 là que hàn có hydro thấp + bột sắt, trong khi E7016 là điện cực không có bột sắt). Việc thay đổi giữa hai phân loại này thường yêu cầu tái chứng nhận, vì chúng đại diện cho các phân loại khác nhau (classification), mặc dù cả hai đều thuộc cùng một tiêu chuẩn SFA. 2. Thay đổi tên thương mại (QW-404.12(b)) Nếu việc thay đổi từ E7018-1 sang E7016 liên quan đến thay đổi tên thương mại và vật liệu phụ không được phân loại theo cùng một tiêu chuẩn SFA , điều này cũng sẽ yêu cầu tái chứng nhận. Tuy nhiên, vì cả hai điện cực (E7018-1 và E7016) ...

  Preheat and Interpass Temperature – Measurement Instructions (Hướng dẫn đo nhiệt độ nung sơ bộ và nhiệt độ giữa các lớp hàn)   1. Measuring Equipment (Thiết bị đo) Temperature-indicating crayons (e.g., Tempilstik) / ( Phấn chỉ thị nhiệt độ (ví dụ: Tempilstik) ) Contact thermometer / ( Nhiệt kế tiếp xúc ) Thermocouple (surface or embedded) / ( Cặp nhiệt điện (đặt trên bề mặt hoặc chôn vào) ) Infrared thermometer (emissivity calibrated) / ( Nhiệt kế hồng ngoại (đã hiệu chuẩn độ phát xạ) ) Note: Equipment must be calibrated and appropriate for the required temperature range (L ưu ý: Thiết bị phải được hiệu chuẩn và phù hợp với dải nhiệt độ yêu cầu )   2. Measurement Location (Vị trí đo) Measure on base metal , not on weld metal or weld pool ( Đo trên kim loại cơ bản, không đo trên mối hàn hoặc vùng kim loại nóng chảy ). Clean surface (free from paint, scale, oil) / ( Bề mặt đo phải sạch, không có sơn, gỉ sét ...

Link hướng dẫn bạn kiểm tra các giải thích từ Quy chuẩn/ yêu cầu của ASME. -->  https://cstools.asme.org/Interpretation/SearchInterpretation.cfm . Đa số anh em tìm kiếm các giải thích cho các Quy chuẩn như ASME IX, ASME VIII ,... Ví dụ, bạn cần hiểu về QW-200.4 trong ASME IX thì tìm đúng code và mở giải thich để in file pdf: ___Chọn Quy chuẩn tại ["Standard Designation": BPV Section IX"] > "Search" để chọn tất cả > "Ctrl + F" để tìm các giải thích phù hợp > xem kết quả  QW-200.4 - Material Combination . Còn rất nhiều các giải thích khác, bạn tự tìm nhé! Kể cả ASME B31.1/31.3, .. .

  (IWE 1.08-1 - Figure 29: Welding voltage and welding current for different shielding gases) Above photo is an example to determine welding parameter with variant shielding gas. Example 1: 145A, 22V, 100% CO2 Example 2: 190A, 24V, 100% CO2 Example 1: 250A, 28V, 100% CO2 You are so referred to other shielding gas and variant welding parameter in IWE handbook -Module 1.08-1:2018 edition.

(SFI/IWE 1.06 - Table 3: Classification of process gases for welding joints and related processes)   ISO 14175 - I1 : 100% Argon ISO 14175 - I3 : 30% He and rest Argon ISO 14175 - C1 : 100% CO2