Khái quát về kiểm soát chất lượng quá trình hàn nóng chảy kim loại

KHÁI QUÁT VỀ KIỂM SOÁT CHẤT LƯỢNG QUÁ TRÌNH HÀN NÓNG CHẢY KIM LOẠI

Ths. Lê Khánh Tường – Trung tâm HwC
Chất lượng của phần lớn các sản phẩm cơ khí (Nồi hơi, bình, bồn áp lực, các thiết bị nông nghiệp và dân dụng, cần trục/cẩu trục, cầu, giao thông, vỏ tàu thủy, kết cấu công trình công nghiệp và nhiều loại sản phẩm khác) được tạo ra bởi quá trình hàn hoặc quá trình hàn là một phần của quá trình tạo sản phẩm phụ thuộc chủ yếu vào chất lượng hàn.Các sản phẩm cơ khí nói trên có khả năng gây mất an toàn rất cao (nổ, chìm tàu, gẫy cầu,…) vì đó là các sản phẩm chịu tải cao, chịu áp lực lớn. Để đảm bảo an toàn thì các sản phẩm này phải đảm bảo chất lượng, dẫn đến phải đảm bảo chất lượng hàn (Các nước châu Âu quy định những sản phẩm có khả năng gây mất an toàn sẽ chịu sự kiểm soát bởi các Chỉ thị (Directives) của Châu Âu (Ví dụ: LVD, PED,…), còn Việt Nam thì kiểm soát bằng Quy chuẩn Việt Nam (QCVN), hiện tại chưa có QCVN cho lĩnh vực hàn).
Theo các tài liệu của các nhà quản lý chất lượng đến từ Tổ chức Tiêu chuẩn hóa Quốc tế (ISO) và Viện hàn quốc tế (International Institute of Welding – IIW) thì hàn được coi là một ‘quá trình đặc biệt’ (Special Process), theo ISO 9000 thì ‘quá trình đặc biệt’ ở đây được hiểu là chất lượng của sản phẩm không thể kiểm tra, xác nhận ngay sau quá trình sản xuất vì bất cứ lý do gì mà chỉ có thể biết được chất lượng của nó sau khi sử dụng. Điều này hoàn toàn đúng đối với quá trình hàn, kể cả các phương pháp kiểm tra không phá hủy (NDT) cũng chỉ trợ giúp các nhân viên kiểm tra chất lượng nhận biết được khuyết tật của nó mà hoàn toàn không thể kiểm tra được độ bền, khả năng cơ, lý, hóa,… của sản phẩm (do tính chất đặc thù là khi đã hàn vào sản phẩm, công trình thì không thể cắt mẫu đem về phòng thí nghiệm để kiểm tra, ngoài ra nhiều sản phẩm được tạo thành bằng phương pháp hàn không có tính chất là lô sản phẩm để đảm bảo tính đồng nhất khi thử nghiệm điển hình).
Theo ISO 9001 thì đối với các ‘quá trình đặc biệt’ tiêu chuẩn yêu cầu bắt buộc phải kiểm soát chặt trẽ, đồng thời phải phê duyệt từng công đoạn, quá trình để đảm bảo nguyên tắc phòng ngừa sự không phù hợp của sản phẩm.
Về cơ bản, chất lượng sản phẩm phụ thuộc vào các yếu tố như máy móc, con người, phương pháp, vật liệu đầu vào và môi trường sản xuất (theo nguyên tắc 4M – 1E), để đảm bảo kiểm soát tốt các vấn đề này thì trong sản xuất bằng phương pháp hàn (đối với mọi tiêu chuẩn quản lý chất lượng từ châu Âu, Mỹ và Nhật Bản đều giống nhau về nguyên tắc) các tiêu chuẩn đều yêu cầu:
    – Đối với máy hàn và các thiết bị có liên quan phải đảm được kiểm tra, kiểm định trước khi đưa vào sử dụng: kiểm định về an toàn cơ, điện cũng như các đặc tính về dòng, áp, nhiệt độ, tốc độ,… cũng như các chỉ thị (indicator) có gắn trên máy.
    – Về con người thì phải được đào tạo và sát hạch cũng như đảm bảo năng lực và kinh nghiệm: Thợ hàn phải được đào tạo, kiểm tra và sát hạch tay nghề, giám sát hàn, kỹ sư hàn,… phải có kinh nghiệm, được đào tạo, đánh giá và sát hạch kiến thức chuyên môn (personnel Certification/Qualification); nhân viên kiểm tra chất lượng bằng phương pháp kiểm tra không phá hủy (Non Destructive Testing – NDT) phải được đào tạo, đánh giá và sát hạch (cấp bằng NDT bậc 1, 2, 3…),… v..v
    – Phương pháp, quy trình sản xuất phải được xây dựng, thử nghiệm và phê duyệt trước khi đưa vào áp dụng (Quy trình hàn – Welding Procedure Specification (WPS)) để đảm bảo chất lượng hàn theo đúng quy trình đặt ra đồng thời phải cử giám sát/giám định hàn (Welding Inspector) theo dõi, kiểm tra việc tuân thủ các quy định.
    – Kiểm tra vật liệu đầu vào: chứng chỉ chất lượng của thép (vật liệu cơ bản), chứng chỉ chất lượng của vật liệu hàn, kiểm tra mẫu (kéo, nén, phân tích thành phần vật liệu,…) đảm bảo nguyên vật liệu đầu vào đáp ứng yêu cầu chất lượng đặt ra.
    – Môi trường sản xuất phải đảm bảo: có các biện pháp để đảm bảo an toàn, chống ăn mòn, gió, mưa, sự ổn định của nguồn điện,…. nhằm tránh ảnh hưởng đến chất lượng nguyên vật liệu, bán sản phẩm và sản phẩm cuối cùng.
Ngoài ra còn nhiều vấn đề khác được quy định trong nhiều các tiêu chuẩn có liên quan như là xây dựng, áp dụng và duy trì một hệ thống quản lý chất lượng hàn (Welding Management System – WMS): sổ tay chất lượng, các quy trình làm việc, sản xuất, quy trình kiểm tra, kiểm soát; các hướng dẫn công việc; kiểm soát tài liệu, hồ sơ, bản vẽ; thực hiện hoạt động cải tiến,…
Chính vì những nội dung đề cập nói trên mà có thể giải thích được lý do tại sao các nhà thầu, các giám sát công trình có yếu tố nước ngoài yêu cầu nhà sản xuất, chế tạo phải tuân thủ nghiêm ngặt các hoạt động như phê duyệt thợ hàn, quy trình hàn,… đồng thời giám sát hết sức khắt khe mọi hoạt động liên quan đến hàn cũng như phải tuân thủ rất nhiều tài liệu, tiêu chuẩn liên quan đến hàn. Mục tiêu cuối cùng là để đảm bảo an toàn cho con người, công trình,… đồng thời đảm bảo chi phí chất lượng hợp lý nhất có thể (tránh phải hàn lại, bồi thường khách hàng, sửa chữa,… và chi phí không tính được bằng tiền là uy tín doanh nghiệp).
Hiện nay, ở các nước công nghiệp phát triển, vấn đề kiểm soát chất lượng hàn được quan tâm đặc biệt nhằm để đảm bảo an toàn cho con người và công trình, nhiều nơi trên thế giới việc áp dụng bộ tiêu chuẩn ISO 3834 ‘yêu cầu chất lượng đối với hàn nóng chảy kim loại’ và các tiêu chuẩn khác có liên quan là một yêu cầu bắt buộc và được áp dụng rộng rãi cho các doanh nghiệp sản xuất cơ khí, chế tạo thiết bị nhằm để kiểm soát chất lượng sản phẩm, đảm bảo an toàn, giảm thiểu chi phí và nâng cao năng lực cạnh tranh. Với nhân tố con người là chìa khóa của sự thành công, tiêu chuẩn ISO 3834 đưa ra các quy định để kiểm soát các quá trình hàn khác nhau và các hoạt động liên quan nhằm mang lại chất lượng sản phẩm, công trình đáp ứng yêu cầu. Một trong những yếu tố quan trọng của tiêu chuẩn ISO 3834 là yêu cầu đội ngũ nhân sự hàn, nhân sự kiểm tra chất lượng hàn (kiểm tra không phá hủy) phải có đủ trình độ theo tiêu chuẩn được đánh giá và chứng nhận năng lực (personnel qualification/certification) của đơn vị đánh giá độc lập. Trong những năm qua, do yêu cầu của các nhà thầu có yếu tố nước ngoài, các doanh nghiệp cơ khí chế tạo tại Việt Nam đã áp dụng một vài yêu cầu quy định trong ISO 3834 (ví dụ: phê duyệt quy trình hàn, phê duyệt tay nghề thợ hàn, phê duyệt nhân sự kiểm tra không phá hủy,…), nhưng chưa đầy đủ, toàn diện và có hệ thống.
Tiêu chuẩn ISO 3834 có thể áp dụng độc lập nếu doanh nghiệp cơ khí chế tạo có khối lượng công việc liên quan đến hàn chiếm phần lớn, tuy nhiên, ở nhiều doanh nghiệp cơ khí chế tạo, còn có nhiều công đoạn khác trong quá trình tạo sản phẩm thì việc áp dụng độc lập tiêu chuẩn ISO 3834 sẽ là chưa đầy đủ. Vì vậy, nhiều doanh nghiệp cơ khí chế tạo ở các nước công nghiệp phát triển đã chọn ISO 3834 như là một công cụ bổ sung, làm rõ Hệ thống quản lý chất lượng theo ISO 9001. Việc xây dựng Hệ thống quản lý chất lượng theo ISO 9001 có sự tích hợp với ISO 3834 áp dụng cho các doanh nghiệp sản xuất cơ khí, hàn là một sự bổ sung, hỗ trợ lẫn nhau cho các hoạt động quản lý chất lượng, sử dụng các ưu điểm của cả hai tiêu chuẩn, hạn chế các điểm chưa rõ, chưa đầy đủ của hai tiêu chuẩn này nhằm giúp các doanh nghiệp cơ khí chế tạo nâng cao năng suất, chất lượng sản phẩm và đảm bảo an toàn. Ngoài ra, việc áp dụng ISO 9001 có tích hợp ISO 3834 có thể cung cấp một hành lang để đạt được sự chứng nhận toàn cầu về năng lực của doanh nghiệp cơ khí chế tạo có sử dụng hàn trong quá trình tạo sản phẩm.
Ở Việt Nam, tiêu chuẩn ISO 3834 đã được Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng chấp nhận làm tiêu chuẩn quốc gia từ năm 2005 với số hiệu là TCVN 7506:2005 và đến năm 2011 soát xét lần hai với số hiệu là TCVN 7506:2011 (hoàn toàn tương đương với ISO 3834:2005), tuy nhiên việc áp dụng tiêu chuẩn này là hoàn toàn tự nguyện, nhà nước không bắt buộc áp dụng, tùy thuộc vào yêu cầu của chủ đầu tư mà toàn bộ yêu cầu hoặc từng phần của tiêu chuẩn sẽ được áp dụng.
Bộ tiêu chuẩn ISO 3834 ‘Yêu cầu chất lượng cho quá trình hàn nóng chảy kim loại’ ban hành năm 2005 gồm có các Tiêu chuẩn sau:
    ISO 3834-1: 2005      Lựa chọn mức chất lượng
    ISO 3834-2: 2005      Yêu cầu chất lượng toàn diện
    ISO 3834-3: 2005      Yêu cầu chất lượng tiêu chuẩn
    ISO 3834-4: 2005      Yêu cầu chất lượng cơ bản
    ISO 3834-5: 2005      Tài liệu áp dụng
    ISO 3834-6            Hướng dẫn áp dụng (Đang trong quá trình xây dựng).
Các tiêu chuẩn ISO 3834-3 và ISO 3834-4 có ít hơn ISO 3834-2 một số yêu cầu. Tùy theo quy mô sản xuất, độ phức tạp trong chế tạo, khả năng gây mất an toàn của sản phẩm,… mà các doanh nghiệp cơ khí, hàn có thể lựa chọn các tiêu chuẩn trong bộ tiêu chuẩn ISO 3834 (Phần 2, 3 và 4) theo nguyên tắc cơ bản như sau:
    – Sản phẩm chịu tải động ở mức cao: Áp dụng ISO 3834-2
    – Sản phẩm chịu tải động ở mức trung bình: Áp dụng ISO 3834-3
    – Sản phẩm chịu tải tĩnh: Áp dụng ISO 3834 – 4
Tiêu chuẩn ISO 3834 phần 2, 3 và 4 đều yêu cầu doanh nghiệp phải có Điều phối viên hàn (Welding coordinatior) quy định trong tiêu chuẩn ISO 14731 (TCVN 7473) ‘Điều phối hàn – Nhiệm vụ và trách nhiệm’. Trên cơ sở tự nguyện, Viện hàn quốc tế (IIW) đã soạn thảo các khuyến nghị về các yêu cầu tối thiểu cho đào tạo, kiểm tra và chấp nhận điều phối viên hàn. Các khuyến nghị của IIW được giới thiệu trong các tài liệu sau:
– Kỹ sư hàn quốc tế (International Welding Engineer – IWE), Doc.IAB-002-2000/EWF-409;
– Kỹ sư công nghệ hàn quốc tế (International Welding Technologist – IWT), Doc.IAB-003-2000/EWF-410;
– Chuyên gia hàn quốc tế (International Welding Specialist – IWS), Doc.IAB-004-2000/EWF-411;
Điều phối viên hàn đáp ứng được các yêu cầu của các tài liệu nói trên được xem là đáp ứng yêu cầu về kiến thức theo nguyên tắc tương thích với ISO 3834 như sau:
– Áp dụng ISO 3834-2: Sử dụng điều phối viên hàn có trình độ đạt IWE
– Áp dụng ISO 3834-3: Sử dụng điều phối viên hàn có trình độ đạt IWT
– Áp dụng ISO 3834-4: Sử dụng điều phối viên hàn có trình độ đạt IWS.
Tiêu chuẩn ISO 3834 (TCVN 7506) quy định các yêu cầu thích hợp cho các quá trình hàn nóng chảy kim loại, nhưng cũng có thể dùng để chấp nhận các quá trình hàn khác. Các yêu cầu của ISO 3834 chỉ có liên quan đến các mặt chất lượng của sản phẩm chịu ảnh hưởng của hàn nóng chảy mà không quy định cho bất cứ nhóm sản phẩm riêng nào.

Việc áp dụng thành công một hệ thống kiểm soát chất lượng hàn theo các yêu cầu của tiêu chuẩn ISO 3834 sẽ góp phần nâng cao năng suất, chất lượng và đảm bảo an toàn sản phẩm cho các doanh nghiệp sản xuất có sử dụng hàn là quá trình sản xuất chính, đồng thời nâng cao vị thế cạnh tranh của doanh nghiệp trên thị trường

Nguồn: hwc.com.vn