Các khuyết tật hàn do rất nhiều nguyên nhân gây ra. Nó có liên quan tới các mặt như: kim loại hàn, chế độ hàn và quy trình công nghệ. Sự tồn tại của những khuyết tật đó sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến độ bền của đầu mối hàn. Do đó, người thợ hàn phải chọn quy phạm hàn chính xác và nghiêm chỉnh chấp hành các quy trình hàn.
Mối hàn có nhiều loại khuyết tật, sau đây là các khuyết tật thường gặp phải và cách phòng tránh.
Nứt
Nứt là một trong những khuyết tật nghiêm trọng nhất của liên kết hàn. Trong quá trình sử dụng cấu kiện hàn, nếu mối hàn có vết nứt thì vết nứt đó sẽ rộng dần ra làm cho kết cấu bị hỏng.
Phân loại vết nứt
Theo nhiệt độ vết nứt xuất hiện mà phân ra hai loại:
- Nứt nóng: xuất hiện trong quá trình kết tinh của liên kết hàn khi nhiệt độ khá cao (trên 1000 độ C).
- Nứt nguội: xuất hiện sau khi kết thúc quá trình hàn với nhiệt độ dưới 1000 độ C. Nứt nguội có thể xuất hiện vài giờ hoặc thậm chí vài ngày sau khi hàn.
Theo kích thước vết nứt có thể phân loại thành:
- Nứt thô đại: có thể gây phá hủy kết cấu ngay khi làm việc.
- Nứt tế vi: Vết nứt này sẽ phát triển rộng dần ra tạo thành các vết nứt thô đại.
Cách kiểm tra phát hiện vết nứt:
Các vết nứt thô đại có thể phát hiện bằng mắt thường hoặc qua kính lúp. Các vết nứt tế vi và nằm bên trong mối hàn chỉ có thể dùng các phương pháp kiểm tra như siêu âm mối hàn, từ tính, chụp X quang… để phát hiện chúng.
Phương pháp hạn chế sự phát sinh vết nứt trong mối hàn
| Dạng vết nứt | Phương pháp kiểm tra | Nguyên nhân | Giải pháp phòng tránh |
| Nứt dọc | 1. Bằng mắt thường 2. Dùng bột từ 3. Dùng chất chỉ thị màu 4. Chụp X quang 5. Siêu âm |
1. Sử dụng vật liệu hàn chưa đúng. 2. Tồn tại ứng suất dư lớn trong liên kết hàn. 3. Tốc độ nguội cao 4. Liên kết hàn không hợp lý. 5. Bố trí các mối hàn chưa hợp lý |
1. Sử dụng vật liệu hàn phù hợp. 2. Giải phóng các lực kẹp chặt cho liên kết hàn khi hàn. Tăng khả năng điền đầy của vật liệu hàn. 3. Gia nhiệt trước cho vật hàn, giữ nhiệt cho liên kết hàn để giảm tốc độ nguội. 4. Sử dụng liên kết hàn hợp lý, vát mép giảm khe hở giữa các vật hàn … 5. Bố trí so le các mối hàn. |
| Nứt ở vùng gây và kết thúc hồ quang | -nt- | 1. Vị trí kết thúc hồ quang bị lõm, tồn tại nhiều tạp chất. 2. Hồ quang không được bảo vệ tốt. |
1. Sử dụng thiết bị hàn phù hợp, có chế độ riêng cho lúc gá và kết thúc hồ quang. 2. Sử dụng các bản nối công nghệ ở vị trí bắt đầu và kết thúc hồ quang, để các vết nứt này nằm ngoài liên kết hàn. |
| Nứt ngang | -nt- | 1.Sử dụng vật liệu hàn chưa đúng. 2. Tốc độ nguội cao. 3. Mối hàn quá nhỏ so với liên kết. |
1. Sử dụng vật liệu hàn phù hợp. 2. Tăng dòng điện và kích thước điện cực hàn. 3. Gia nhiệt trước khi hàn. |
Rỗ khí
Rỗ khí sinh ra do hiện tượng khí trong kim loại không kịp thoát ra ngoài trước khi kim loại đông đặc.
Rỗ khí có thể sinh ra ở bên trong hoặc bề mặt mối hàn, rỗ khí có thể nằm ở phần ranh giới giữa kim loại cơ bản và kim loại đắp.
Sự tồn tại của rỗ khí trong mối hàn sẽ làm giảm tiết diện làm việc, giảm cường độ chịu lực và độ kín của liên kết.
Nguyên nhân:
- Hàm lượng cacbon trong kim loại cơ bản hoặc trong vật liệu hàn quá cao.
- Vật liệu hàn bị ẩm, bề mặt chi tiết hàn bị bẩn, dính sơn, dầu mỡ, gỉ, hơi nước …
- Chiều dài cột hồ quang lớn, tốc độ hàn quá cao.
Biện pháp phòng tránh với hiện tượng rỗ khí:
- Dùng vật liệu hàn có hàm lượng cacbon thấp.
- Làm sạch và sấy khô vật liệu hàn trước khi hàn.
- Giữ chiều dài cột hồ quang ngắn, giảm tốc độ hàn.
- Nếu sử dụng khí bảo vệ mối hàn, phải đảm bảo hệ thống cấp khí sạch và hoạt động tốt, lưu lượng khí là phù hợp.
- Nếu hàn tự động dưới lớp thuốc bảo vệ, thuốc hàn phải đảm bảo không bị ẩm, cấp thuốc đầy đủ trong quá trình hàn.
Lẫn xỉ hay kẹt xỉ
Lẫn xỉ (hoặc một số tạp chất khác) đây cũng là một dạng khuyết tật hàn phổ biến. Xỉ hàn và tạp chất có thể tồn tại trong mối hàn. Cũng có thể nằm trên bề mặt mối hàn, có thể nằm giáp ranh giữa kim loại mối hàn và phần kim loại cơ bản, hoặc giữa các lượt hàn.
Lẫn xỉ ảnh hưởng lớn đến độ bền, độ dai va đập và tính dẻo của kim loại, mối hàn, giảm khả năng làm việc của kết cấu dưới tác dụng của trọng tải động.
Nguyên nhân:
- Dòng điện hàn quá nhỏ, không đủ nhiệt lượng để cung cấp cho kim loại nóng chảy và xỉ khó thoát lên khỏi vũng hàn.
- Mép hàn chưa được làm sạch hoặc khi hàn đính hay hàn nhiều lớp chưa gõ sạch xỉ.
- Góc độ hàn chưa hợp lý và tốc độ hàn quá lớn.
- Làm nguội mối hàn quá nhanh
Biện pháp phòng tránh:
- Tăng dòng điện hàn cho thích hợp. Hàn bằng hồ quang ngắn và tăng thời gian dừng lại của hồ quang.
- Làm sạch vật hàn trước khi hàn, gõ sạch xỉ ở mối hàn đính các lợp hàn.
- Thay đổi góc độ và phương pháp đưa điện cực hàn cho hợp lý, giảm tốc độ hàn.
Khuyết tật hàn không ngấu
Hàn không ngấu là loại khuyết tật hàn nghiêm trọng. Nó sẽ gây ra sự nứt và hỏng kết cấu hàn. Hàn không ngấu sinh ra ở góc mối hàn, mép hàn hoặc giữa các lớp hàn.
Nguyên nhân
- Mép hàn chuẩn bị chưa hợp lý. Góc vát quá nhỏ.
- Dòng điện hàn quá nhỏ hoặc tốc độ hàn quá nhanh.
- Góc độ điện cực hàn (que hàn) và cách đưa điện cực không hợp lý.
- Chiều dài cột hồ quang không quá lớn.
- Điện cực hàn chuyển động không đúng theo trục mối hàn.
Biện pháp phòng tránh
- Làm sạch liên kết trước khi hàn, tăng góc vát và khe hở hàn.
- Tăng dòng điện hàn và giảm tốc độ hàn, v.v…
Lẹm chân và chảy loang
Lẹm chân
Lẹm chân là phần bị lẹm thành rãnh dọc theo ranh giới giữa kim loại cơ bản và kim loại đắp.
Lẹm chân làm giảm tiết diện làm việc của liên kết, tạo sự tập trung ứng suất cao và có thể dẫn đến sự hủy kết cấu trong quá trình sử dụng.
Nguyên nhân:
- Dòng điện hàn quá lớn.
- Chiều dài, cột hồ quang lớn.
- Góc độ que hàn và cách đưa que hàn chưa hợp lý.
- Sử dụng chưa đúng kích thước điện cực hàn (quá lớn).
Chảy loang
Chảy loang là hiện tượng kim loại lỏng chảy loang trên bề mặt của liên kết hàn.
Chảy loang tạo ra sự tập trung ứng suất, làm sai lệch hình dạng của liên kết hàn.
Nguyên nhân:
- Góc nghiêng que hàn không hợp lý
- Dòng điện hàn que cao
- Tư thế hàn và cách đặt vật hàn không hợp lý.
Khuyết tật về hình dáng liên kết hàn
Loại khuyết tật này bao gồm những sai lệch về hình dáng mặt ngoài của liên kết ngoài của liên kết hàn, làm nó không thỏa mãn với các yêu cầu kỹ thuật và thiết kế.
Nguyên nhân:
- Gắp lắp và chuẩn bị mép hàn chưa hợp lý
- Chế độ hàn không ổn định
- Vật liệu hàn không đảm bảo chất lượng
- Trình độ công nhân quá thấp v.v…
Ngoài các loại khuyết tật hàn trên còn có các loại khuyết tật khác như quá nhiệt và bắn tóe.
- Quá nhiệt: Khuyết tật này xuất hiện do việc chọn chế độ hàn không hợp lý làm cho kim loại đắp và cùng ảnh hưởng nhiệt có cấu tạo hạt rất thô, cơ tính của liên kết hàn bị giảm.
- Bắn tóe: Khuyết tật này là hiện tượng bắn tóe kim loại lên vật liệu hàn, do vật liệu hàn không đảm bảo chất lượng, thiếu khí bảo vệ hoặc sử dụng không đúng loại khí. Gây mất thẩm mỹ liên kết hàn, tốn công sức làm sạch v.v…
Nói chung các loại khuyết tật hàn sau khi phát hiện được nếu quá trình cho phép thì phải:
- Đục bỏ phần kim loại có khuyết tật.
- Hàn sửa chữa và kiểm tra lại.
- Riêng đối với vết nứt cần phải khoan chặn 2 đầu vết nứt để hạn chế sự phát triển của vết nứt, loại bỏ triệt để và hàn sửa chữa lại.
- Khắc phục khuyết tật quá nhiệt bằng phương pháp nhiệt luyện để khôi phục lại kích thước hạt của kim loại mối hàn và vùng ảnh hưởng nhiệt.
