Nguyên nhân gây ra khuyết tật hàn và cách xử lý

 

 

Là một phần thiết yếu của sản xuất hiện đại, chất lượng hàn ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất tổng thể và độ an toàn của sản phẩm. Tuy nhiên, do nhiều yếu tố khác nhau trong quá trình hàn nên thường xảy ra các khuyết tật hàn khác nhau. Những khuyết tật này không chỉ làm giảm độ bền, độ bền và hình thức của mối hàn mà còn có thể dẫn đến những sự cố nghiêm trọng về an toàn. Vì vậy, việc hiểu rõ nguyên nhân gây ra khuyết tật hàn và cách khắc phục có ý nghĩa rất lớn trong việc nâng cao chất lượng mối hàn và đảm bảo tính năng của sản phẩm.

 

▲ Khiếm khuyết hàn

 

 

I Phân loại khuyết tật hàn

 

Các khuyết tật hàn có thể được phân loại thành hai loại dựa trên vị trí của chúng trong mối hàn: khuyết tật bên ngoài và khuyết tật bên trong. Các khuyết tật bên ngoài, còn được gọi là khuyết tật bề ngoài, nằm trên bề mặt mối hàn và có thể quan sát được bằng mắt thường hoặc dưới độ phóng đại thấp, chẳng hạn như vết cắt, vết hàn, vết lõm, biến dạng hàn, độ xốp bề mặt và vết nứt bề mặt. Các khuyết tật bên trong được tìm thấy bên trong mối hàn và chỉ có thể được phát hiện thông qua thử nghiệm phá hủy hoặc các phương pháp thử nghiệm không phá hủy chuyên dụng, chẳng hạn như thiếu sự hợp nhất, thâm nhập không hoàn toàn, độ xốp bên trong, tạp xỉ và vết nứt.

 

 

II Nguyên nhân gây ra khuyết tật hàn

 

1. Khiếm khuyết bên ngoài

 

(1) Cắt xén

Undercut đề cập đến các vết lõm hoặc rãnh còn lại trên các cạnh của mối hàn sau khi kim loại cơ bản bị nung chảy bởi hồ quang hoặc ngọn lửa và không được lấp đầy bởi kim loại mối hàn. Các nguyên nhân chính bao gồm dòng hàn quá cao, hồ quang quá dài, góc hoặc chuyển động của điện cực (dây hàn) không đúng và tốc độ hàn không chính xác.

 

▲ Cắt xén

 

(2) Vết hàn

Vết hàn là kim loại nóng chảy chảy vào kim loại cơ bản hoặc gốc của mối hàn với nhiệt độ không đủ trong quá trình hàn và tạo thành các cục kim loại không kết hợp với vật liệu cơ bản sau khi nguội. Các nguyên nhân bao gồm chất lượng điện cực kém, dòng hàn quá cao, hồ quang quá dài, tốc độ hàn chậm, góc và chuyển động của điện cực không đúng.

 

▲ Vết hàn

 

(3) Độ lõm và biến dạng hàn

Các vết lõm thường xảy ra do không giữ được điện cực (dây hàn) trong thời gian ngắn khi kết thúc hồ quang, dẫn đến tạo thành các hố hồ quang. Biến dạng hàn có thể do chuẩn bị không đầy đủ, đồ đạc kém hoặc kỹ năng vận hành không đầy đủ.

 

▲ Độ lõm và biến dạng hàn

 

(4) Độ xốp bề mặt

Độ xốp bề mặt xảy ra khi khí không thoát ra hoàn toàn khỏi vũng hàn trong quá trình hàn, tạo thành các lỗ trên bề mặt kim loại mối hàn. Các nguyên nhân chính bao gồm vật liệu hàn và phôi không tuân thủ yêu cầu quy trình, dòng hàn thấp, tốc độ hàn quá nhanh, hồ quang quá dài và bảo vệ khu vực hàn không đầy đủ.

 

2. Khiếm khuyết bên trong

 

(1) Thiếu sự dung hợp và thâm nhập không đầy đủ

Thiếu sự hợp nhất là các khu vực mà kim loại mối hàn không hợp nhất với kim loại cơ bản hoặc giữa các lớp của mối hàn. Sự thâm nhập không hoàn toàn đề cập đến việc không kết hợp hoàn toàn gốc khớp trong quá trình hàn. Những khuyết tật này là do dòng hàn không đủ, tốc độ hàn quá nhanh, thiết kế rãnh kém, góc điện cực không chính xác và kỹ thuật hàn không phù hợp.

 

▲ Thiếu sự kết hợp và thâm nhập không đầy đủ

 

(2) Bao gồm xỉ

Tạp chất xỉ là xỉ còn sót lại trong mối hàn sau khi hàn. Các nguyên nhân bao gồm dòng hàn thấp, tốc độ hàn quá nhanh, bề mặt phôi không sạch, loại bỏ xỉ không hoàn toàn khi hàn nhiều lớp và chất lượng điện cực kém.

 

▲ Bao gồm xỉ

 

(3) Vết nứt

Các vết nứt là một trong những khuyết tật nguy hiểm nhất trong mối hàn, nguyên nhân rất phức tạp và đa dạng. Chúng bao gồm kỹ thuật hàn kém, thông số kỹ thuật hàn không phù hợp, ứng suất bên trong mối hàn cao, độ nhạy nứt cao của vật liệu và chất lượng vật liệu độn kém. Ngoài ra, các loại vết nứt khác nhau, chẳng hạn như vết nứt nóng, vết nứt nguội và vết nứt tái nóng, đều do các yếu tố khác nhau gây ra.

 

▲ Vết nứt

 

 

III Biện pháp khắc phục khuyết tật hàn

 

1. Biện pháp khắc phục khuyết điểm bên ngoài

 

(1) Cắt xén

Những vết cắt nhỏ và nông có thể được làm phẳng bằng máy móc để tạo ra sự chuyển tiếp suôn sẻ. Những vết cắt sâu và nghiêm trọng nên được sửa chữa bằng phương pháp hàn. Các biện pháp phòng ngừa bao gồm lựa chọn các thông số quy trình hàn thích hợp, kiểm soát độ dài hồ quang và nắm vững các kỹ thuật di chuyển điện cực cần thiết.

 

(2) Vết hàn

Vết hàn có thể được loại bỏ bằng cách mài cơ học, và mối hàn phải được làm lại để khôi phục lại độ mịn. Các biện pháp phòng ngừa bao gồm lựa chọn dòng điện hàn và góc điện cực thích hợp và duy trì tốc độ hàn ổn định.

 

(3) Độ lõm và biến dạng hàn

Các vết lõm và biến dạng hàn có thể được khắc phục bằng cách mài, làm thẳng cơ học hoặc xử lý nhiệt. Các biện pháp phòng ngừa bao gồm chuẩn bị thích hợp trước khi hàn, sử dụng các thiết bị cố định đủ tiêu chuẩn và thực hiện các bước để loại bỏ các biến dạng dư.

 

(4) Độ xốp bề mặt

Độ xốp bề mặt có thể được loại bỏ bằng cách mài và hàn lại để lấp đầy các khoảng trống. Các biện pháp phòng ngừa bao gồm làm sạch vật liệu hàn và phôi, lựa chọn dòng điện và tốc độ hàn thích hợp, đồng thời cải thiện việc bảo vệ khu vực hàn.

 

 

2. Biện pháp khắc phục khiếm khuyết bên trong

 

(1) Thiếu sự dung hợp và thâm nhập không đầy đủ

Thiếu sự hợp nhất và các khuyết tật thâm nhập không đầy đủ thường yêu cầu hàn sửa chữa hoặc khoét lỗ và hàn lại. Đối với các kết cấu hở, việc sửa chữa mối hàn trực tiếp có thể được thực hiện trên vùng xuyên thấu không hoàn toàn. Đối với các mối hàn quan trọng mà việc sửa chữa trực tiếp là không khả thi thì kim loại mối hàn ở khu vực bị lỗi phải được loại bỏ hoàn toàn trước khi hàn lại.

 

(2) Bao gồm xỉ

Các tạp chất xỉ cần phải được loại bỏ bằng cách khoét bỏ khu vực bị lỗi trước khi hàn lại. Các biện pháp phòng ngừa bao gồm cải thiện việc làm sạch bề mặt, lựa chọn dòng điện và tốc độ hàn thích hợp, đồng thời đảm bảo loại bỏ xỉ triệt để giữa các lớp mối hàn.

 

(3) Vết nứt

Việc sửa chữa vết nứt phức tạp hơn và yêu cầu các biện pháp cụ thể dựa trên loại và vị trí của vết nứt. Đối với các vết nứt nóng và nung lại, khu vực bị lỗi cần được khoét ra và mối hàn được thực hiện lại, với các biện pháp kiểm soát nhiệt độ và giảm ứng suất được cải thiện trong quá trình hàn. Các vết nứt nguội có thể cần phải gia nhiệt, điều chỉnh áp suất hoặc các phương pháp khác để sửa chữa và phòng ngừa.

 

 

IV Nghiên cứu điển hình về các khuyết tật hàn cụ thể

 

1. Khiếm khuyết cắt xén

• Hiện tượng:Các vết lõm hoặc rãnh xuất hiện dọc theo chân hoặc gốc mối hàn trong quá trình hàn, thấp hơn bề mặt vật liệu nền.
• Gây ra:Dòng hàn quá mức, hồ quang quá dài, góc điện cực (dây hàn) không đúng, tốc độ hàn quá nhanh, v.v.
• Sự va chạm:Làm suy yếu độ bền của mối hàn, tạo ra sự tập trung ứng suất và giảm tuổi thọ mỏi.

 

2. Khiếm khuyết vết hàn

• Hiện tượng:Các cục kim loại được hình thành do kim loại nóng chảy chảy ra ngoài mối hàn vào vật liệu nền không nung chảy.
• Gây ra:Dòng hàn quá cao, tốc độ hàn quá chậm, góc điện cực (dây hàn) không đúng, v.v.
• Sự va chạm:Ảnh hưởng đến hình thức bên ngoài, tạo ra các điểm tập trung ứng suất và cản trở dòng chảy trung bình hiệu quả trong đường ống.

 

3. Khiếm khuyết về độ xốp

• Hiện tượng:Các túi khí hình thành bên trong hoặc trên bề mặt kim loại mối hàn khi khí không thoát ra ngoài trong quá trình hàn.
• Gây ra:Độ ẩm trong vật liệu hàn, khí bảo vệ không tinh khiết, tốc độ hàn quá nhanh, hồ quang quá dài, v.v.
• Sự va chạm:Làm giảm độ chặt của mối hàn, giảm tiết diện làm việc hiệu quả của mối hàn và ảnh hưởng đến tính chất cơ học của mối hàn.

 

4. Khiếm khuyết bao gồm xỉ

• Hiện tượng:Các tạp chất phi kim loại trong kim loại mối hàn.
• Gây ra:Dòng hàn thấp, tốc độ hàn quá nhanh, rãnh không sạch, loại bỏ xỉ không hoàn toàn giữa các lớp khi hàn nhiều lớp, v.v.
• Sự va chạm:Ảnh hưởng đến tính chất cơ lý và độ chặt của mối hàn, có khả năng dẫn đến nứt mối hàn.

 

5. Thiếu sự kết hợp và khiếm khuyết thâm nhập không đầy đủ

• Hiện tượng:Thiếu sự kết dính là sự kết hợp không hoàn toàn giữa kim loại mối hàn và vật liệu cơ bản hoặc giữa các lớp mối hàn. Sự thâm nhập không hoàn toàn đề cập đến sự hợp nhất không hoàn toàn ở gốc khớp trong quá trình hàn.
• Gây ra:Dòng hàn thấp, tốc độ hàn quá nhanh, thiết kế rãnh kém, góc điện cực (dây hàn) không đúng, v.v.
• Tác động: Slàm giảm đáng kể tính chất cơ lý của mối hàn, khiến nó trở thành một trong những khuyết tật nguy hiểm nhất trong hàn.

 

6. Khiếm khuyết vết nứt

• Hiện tượng:Các giao diện mới được hình thành do sự phá hủy lực liên kết nguyên tử tại các khu vực cục bộ của mối hàn.
• Gây ra:Ứng suất dư do hàn, chất lượng vật liệu cơ bản hoặc vật liệu phụ kém, lựa chọn thông số quá trình hàn không đúng, v.v.
• Sự va chạm:Các đầu vết nứt sắc nhọn tạo ra sự tập trung ứng suất đáng kể, ảnh hưởng nghiêm trọng đến kết cấu chịu tải trọng xen kẽ và tác động, có thể dẫn đến hư hỏng kết cấu.

 

 

V Kết luận

 

Nguyên nhân gây ra khuyết tật hàn rất đa dạng và các biện pháp khắc phục phải được điều chỉnh cho phù hợp với từng tình huống cụ thể. Trong quá trình hàn thực tế, việc tuân thủ nghiêm ngặt các thông số kỹ thuật của quy trình hàn, nâng cao kiểm soát chất lượng cũng như phát hiện và khắc phục kịp thời các khuyết tật hàn là điều cần thiết để đảm bảo chất lượng mối hàn và hiệu suất tổng thể của sản phẩm. Ngoài ra, với sự phát triển và tiến bộ không ngừng của công nghệ hàn, các phương pháp và vật liệu hàn mới đang xuất hiện, hỗ trợ mạnh mẽ cho việc cải thiện hơn nữa chất lượng và hiệu quả hàn.