2025-07-21
Các vết nứt hàn là một trong những khuyết tật quan trọng nhất, gây nguy hiểm cho tính toàn vẹn cấu trúc. Việc hiểu rõ nguồn gốc và cách phòng ngừa chúng là điều quan trọng đối với các kỹ sư, thợ hàn và người quản lý dự án. Bài viết này sẽ làm sáng tỏ bốn loại vết nứt chính: Vết nứt nóng, Vết nứt gia nhiệt lại, Vết nứt nguội và Rách lớp, cung cấp các giải pháp khả thi.
1. Vết nứt nóng: Khi nhiệt là kẻ thù
Vết nứt nóng hình thành trong quá trình hàn ở nhiệt độ cao, lan truyền dọc theo ranh giới hạt austenite. Chúng được chia thành ba loại:
Vết nứt đông đặc: Xảy ra trong thép carbon, thép không gỉ hoặc hợp kim nhôm có tạp chất S/P cao. Khi vũng hàn đông đặc gần đường solidus, ứng suất co ngót xé rách các ranh giới hạt bị suy yếu, thiếu kim loại lỏng lấp đầy.
Phòng ngừa: Giảm hàm lượng S/P/C; tinh chỉnh hạt bằng các chất phụ gia Mo/V/Ti/Nb; gia nhiệt trước phôi; tối ưu hóa lượng nhiệt đầu vào.
Vết nứt hóa lỏng:Các vết nứt siêu nhỏ trong vùng ảnh hưởng nhiệt (HAZ) hoặc vùng giữa các lớp hàn. Các eutectic nóng chảy thấp ở ranh giới hạt nóng chảy lại dưới áp lực.
Phòng ngừa: Giảm thiểu S/P/Si/B; giảm lượng nhiệt đầu vào; kiểm soát hình dạng mối hàn.
Vết nứt giảm độ dẻo: Các vết nứt hiếm gặp do độ dẻo ở nhiệt độ cao kém trong quá trình đa giác hóa.
Phòng ngừa: Thêm Mo/W/Ti để tăng năng lượng đa giác hóa.
Mẹo chuyên nghiệp: Việc chọn kim loại phụ có độ tinh khiết thấp và gia nhiệt trước được hiệu chuẩn sẽ làm giảm đáng kể nguy cơ nứt nóng. Các giải pháp hàn hiện đại ưu tiên các thành phần hóa học chống nứt.
2. Vết nứt gia nhiệt lại: Mối đe dọa ẩn sau khi hàn
Vết nứt gia nhiệt lại (vết nứt SR) xuất hiện trong quá trình xử lý nhiệt sau hàn (PWHT) trong thép/hợp kim tăng cường kết tủa (ví dụ: thép Cr-Mo-V). Chúng lan dọc theo ranh giới austenite HAZ hạt thô.
Nguyên nhân: Sự giãn ứng suất kết hợp với sự kết tủa carbide/nitride làm suy yếu ranh giới hạt.
Phòng ngừa:
Sử dụng thép hạt mịn.
Áp dụng gia nhiệt trước + gia nhiệt sau cao hơn.
Chọn chất độn có độ bền thấp hơn ("không phù hợp").
Giảm thiểu sự tập trung ứng suất.
Lưu ý của kỹ sư: Các quy trình đầu vào nhiệt thấp và lựa chọn chất độn phù hợp là chìa khóa. Các nguồn năng lượng tiên tiến cho phép kiểm soát chính xác các chu kỳ nhiệt.
3. Vết nứt nguội: Sự phá hủy chậm trễ của hydro
Vết nứt nguội (vết nứt do hydro) xuất hiện sau vài giờ/vài ngày sau khi hàn trong HAZ hoặc kim loại mối hàn của thép carbon/hợp kim. Ba yếu tố hội tụ:
1. Cấu trúc vi mô cứng (Martensite).
2. Hydro (từ độ ẩm, dầu, gỉ).
3. Ứng suất dư cao.
Các loại phổ biến bao gồm vết nứt ở mép hàn, vết nứt dưới mối hàn, và vết nứt chân mối hàn.
Phòng ngừa:
l Sử dụng vật liệu có tương đương carbon thấp.
l Bắt buộc các điện cực/quy trình có hàm lượng hydro thấp (SMAW: EXX15/18; FCAW: Có khí bảo vệ).
l Áp dụng gia nhiệt trước và xử lý nhiệt sau hàn (PWHT).
l Tối ưu hóa thiết kế mối nối để giảm hạn chế.
l Đảm bảo độ sạch sẽ hoàn hảo.
Thông tin chi tiết quan trọng: Kiểm soát hydro là không thể thương lượng. Vật tư tiêu hao có hàm lượng H thấp kết hợp với các giao thức sấy/lưu trữ thích hợp là tối quan trọng. Thiết bị chuyên dụng đảm bảo độ tinh khiết của khí bảo vệ và sự ổn định của quy trình.
4. Rách lớp: Cơn ác mộng của tấm dày
Vết nứt dưới bề mặt này xảy ra song song với các mặt cán trong các tấm dày (≥25mm), đặc biệt là trong các mối nối T/Y/K. Bị kích hoạt bởi ứng suất theo chiều dày (Z-direction) cao vượt quá độ dẻo của kim loại, nó phơi bày các tạp chất phi kim loại (MnS, silicat).
Phòng ngừa:
l Chỉ định thép loại Z (Ψz ≥ 20-25%).
l Thiết kế lại các mối nối để tránh ứng suất Z cao (sử dụng các mối hàn đối xứng, các lớp đệm).
l Kiểm soát hàm lượng lưu huỳnh (<0.005%) và hình dạng tạp chất (xử lý Ca/RE).
l Áp dụng các biện pháp phòng ngừa nứt nguội (hàm lượng H thấp, gia nhiệt trước).
Trọng tâm chế tạo nặng: Các dự án sử dụng các phần dày đòi hỏi vật liệu xếp hạng Z và thiết kế mối nối giảm thiểu ứng suất theo chiều dày. Các quy trình lắng đọng cao chuyên biệt có thể giảm số lần đi và ứng suất.
Con đường đến hàn không nứt: Phòng thủ chủ động
Chống lại các vết nứt hàn đòi hỏi một chiến lược tổng thể:
1. Thông tin chi tiết về vật liệu: Chọn kim loại cơ bản và kim loại phụ dựa trên khả năng dễ bị nứt (CE, Pcm, xếp hạng Z).
2. Độ chính xác của quy trình: Tận dụng thiết bị hàn tiên tiến cho phép:
l Kiểm soát lượng nhiệt đầu vào chính xác.
l Quản lý nhiệt độ gia nhiệt trước/giữa các lớp có thể tái tạo.
l Cung cấp khí bảo vệ tối ưu.
3. Kỷ luật quy trình: Thực thi các giao thức nghiêm ngặt để chuẩn bị mối nối, xử lý vật tư tiêu hao (hàm lượng H thấp!) và PWHT.
4. Trí tuệ thiết kế: Tránh các bộ tập trung ứng suất; cân bằng đối xứng mối hàn.
Thông tin chi tiết của Chenxiang: Tại Chenxiang China, chúng tôi thiết kế các giải pháp nhắm vào nguyên nhân gốc rễ của việc nứt. Dòng sản phẩm của chúng tôi điện cực hydro cực thấp (tuân thủ AWS A5.1 / A5.5), nguồn điện biến tần được kiểm soát chính xác, và khí có độ tinh khiết cao được thiết kế để cung cấp sự ổn định và kiểm soát cần thiết cho các mối hàn quan trọng. Từ vật tư tiêu hao loại Z cho các phần dày đến các hệ thống tự động đảm bảo các cấu hình nhiệt hoàn hảo, chúng tôi hợp tác với các nhà chế tạo để xây dựng tính toàn vẹn từ hồ quang trở lên.Phòng ngừa nứt không phải là may mắn—đó là kết quả của vật liệu phù hợp, quy trình phù hợp và đối tác phù hợp.
#Hàn #KỹThuậtHàn #KhoaHọcVậtLiệu #ChếTạo #NDT #ChấtLượngHàn #ChenxiangHàn #SảnXuất #SựXuấtSắcVềKỹThuật #LinkedInTopVoice
