Hàn kết cấu thép là một lĩnh vực đòi hỏi tay nghề người thợ cao và kiến thức chuyên môn sâu. Bài viết này sẽ cung cấp cho bạn phương pháp và tiêu chuẩn mối hàn kết cấu thép, giúp bạn hiểu rõ hơn về quy trình, kỹ thuật cũng như các quy định quan trọng.
Phương pháp gia công các mối hàn kết cấu thép
Hàn hồ quang điện thủ công
Phương pháp hàn hồ quang điện này được thực hiện bởi chính bằng tay của các thợ hàn mà không cần sử dụng máy móc, nó mượn sức mạnh của dòng điện để tạo ra hồ quang điện giữa hai cực: kim loại cần hàn và que hàn. Nhiệt độ ngọn lửa hồ quang điện có thể lên đến trên 2000 độ C, đủ sức làm nóng chảy mép kim loại cần hàn (ở độ sâu 1,5 – 2mm) và cả que hàn.
Kim loại nóng chảy từ que hàn rơi xuống rãnh hàn do lực hút của điện trường, hòa cùng kim loại nóng chảy từ kim loại cần hàn. Khi nguội lại, hỗn hợp kim loại lỏng này sẽ tạo thành đường hàn, liên kết hai mảnh kim loại với nhau.
Sự liên kết trong đường hàn là kết quả của quá trình liên kết các phân tử kim loại bị nóng chảy. Nhờ vậy, đường hàn có khả năng chịu lực tương đương với thép cơ bản, đảm bảo độ bền và an toàn cho kết cấu thép.
Hàn hồ quang điện bằng máy móc hiện đại
Phương pháp hàn hồ quang điện bằng máy móc hiện đại này được chia thành 2 loại chính là tự động và bán tự động, chúng đều góp phần giúp các cấu kiện thép đạt tiêu chuẩn mối hàn kết cấu thép nhờ các ưu điểm nổi bật như:
Tốc độ hàn nhanh gấp 5 – 10 lần so với hàn thủ công nhờ cường độ dòng điện lớn (từ 600 – 1200 ampe), quá trình hàn diễn ra nhanh chóng, rút ngắn thời gian thi công, tiết kiệm chi phí nhân công. Máy móc tự động đảm bảo thao tác hàn chính xác, độ ổn định cao, hạn chế sai sót do yếu tố cảm quan của con người, tạo ra mối hàn chất lượng đồng đều, bền bỉ.
So với hàn tay, phương pháp hàn tự động và bán tự động sử dụng năng lượng ít hơn, giảm thiểu hao phí điện năng. Và hồ quang cháy chìm dưới lớp thuốc hàn, hạn chế tối đa khói bụi và tia UV, bảo vệ sức khỏe cho người lao động.
Nguyên lý hoạt động của phương pháp hàn tự động:
- Sử dụng cuộn dây hàn trần thay cho que hàn bọc thuốc.
- Thuốc hàn được rải sẵn trên rãnh hàn.
- Dây hàn tự động di chuyển theo tốc độ được cài đặt sẵn, đảm bảo thao tác hàn chính xác.
Nguyên lý hoạt động của phương pháp hàn bán tự động:
Tương tự hàn tự động nhưng thợ hàn phải điều khiển dây hàn và di chuyển đầu hàn.
Phương pháp hàn hồ quang điện tự động và bán tự động được sử dụng phổ biến trong sản xuất kết cấu thép cỡ lớn, hạng mục công trình quan trọng như: Xây dựng cầu đường, nhà xưởng, kho bãi; Chế tạo bồn bể nước; Đóng tàu, sửa chữa kết cấu thép.
Tiêu chuẩn đánh giá các mối hàn kết cấu thép
Quy định chung khi hàn kết cấu thép
Tiêu chuẩn mối hàn kết cấu thép được xem là phần quan trọng nhất trong khâu thiết kế và sản xuất kết cấu thép. Nó giúp chúng ta tạo nên mối hàn kết nối các chi tiết, đảm bảo công trình chắc chắn và an toàn. Bên cạnh đó, tiêu chuẩn mối hàn kết cấu thép cũng ảnh hưởng trực tiếp đến độ bền và khả năng chịu tải của kết cấu.
Phương pháp hàn: Cho phép sử dụng mọi phương pháp hàn phổ biến như hàn hơi, hàn hồ quang điện, hàn xì điện, hàn điện có khí bảo vệ…
Các công đoạn hàn kết cấu thép chỉ được thực hiện bởi thợ hàn có giấy chứng nhận hàn thiết bị áp lực, song song, phải tuân thủ theo những quy định trong tài liệu kỹ thuật của cơ quan có thẩm quyền ban hành.
Yêu cầu trước khi hàn
- Thợ hàn chỉ được phép thực hiện công việc khi có giấy phép.
- Kiểm tra và chắc chắn rằng việc gia công và gá lắp đạt yêu cầu kỹ thuật trước khi hàn.
- Tẩy sạch xỉ hàn lớp trước khi hàn lớp sau.
- Không hàn chế tạo bộ phận chịu áp lực khi nhiệt độ không khí dưới 0°C.
Quy định khác về tiêu chuẩn mối hàn kết cấu thép
Khi tiến hành hàn giáp nối các ống thép carbon có kích thước đường kính khác nhau, có thể thực hiện việc nong nguội đối với ống nhỏ với mức không vượt quá 3% đường kính trong, với điều kiện đường kính ống nhỏ phải ≤ 83mm và độ dày thành ống phải ≤ 6mm.
Song, cho phép hàn tự động và hàn tay trên cùng một mối hàn (mối hàn tự động hàn đắp thêm bằng tay ≤ 15% tiết diện ngang vẫn được coi là mối hàn tự động).
Công nghệ hàn phải đảm bảo ứng suất trong mối hàn không lớn hơn giá trị cho phép. Hệ số độ bền của mối hàn điện, hàn hơi do cơ quan thiết kế quy định (không lớn hơn giá trị trong bảng quy định).
Tiêu chuẩn mối hàn kết cấu thép được thợ dùng nhiều nhất
- ANSI/AWS D1.1
- EN 1090
- AS/NZS 1554
- ISO 3834
Đặc điểm nhận dạng các mối hàn đã đạt tiêu chuẩn mối hàn kết cấu thép
Yêu cầu khi kiểm tra đo đạc bên ngoài
Khi kiểm tra bằng mắt thường hoặc các dụng cụ đo chuyên dụng thì trên mối hàn không được xuất hiện các vấn đề sau:
- Vết nứt trên bề mặt mối hàn và kim loại nóng chảy.
- Chỗ bướu, lẹm, cháy thủng, hàn không ngấu và các khuyết tật công nghệ khác.
- Chỗ gãy góc, lệch mép.
- Sai lệch kích thước, hình dạng mối hàn và phần lồi tăng bền.
Yêu cầu khi kiểm tra kim tương
Khác với các yêu cầu cơ bản như kiểm tra bằng thiết bị đo, đối với cách kiểm tra bằng kim tương, mối hàn đạt tiêu chuẩn mối hàn kết cấu thép cần không có:
- Vết nứt trong kim loại nóng chảy và vùng chịu ảnh hưởng nhiệt của kim loại cơ bản.
- Chỗ hàn thiếu ở chân mối hàn quá 15% chiều dày thành hoặc quá 3mm (đối với thành dày trên 20mm và sản phẩm chỉ hàn một phía).
- Lỗ xốp và ngâm xỉ quá 5 vết/1cm2 với kích thước mỗi khuyết tật không quá 1,5mm và tổng kích thước không quá 3mm.
- Vết nứt, rạn phần cấu tạo làm giảm tính đàn hồi và tính dẻo của kim loại.
Yêu cầu khi thử thủy lực
Để biết được mối hàn có đạt tiêu chuẩn mối hàn kết cấu thép hay không, thợ cần đảm bảo trên mối hàn không có:
- Rạn nứt.
- Rò rỉ nước.
- Biến dạng rõ rệt.
Khi nào cần nhiệt luyện mối hàn?
Đối với các trường hợp như hàn thép hợp kim có chiều dày từ 10mm trở lên, hàn thép cacbon có hàm lượng cacbon đến 0,27% với chiều dày từ 35mm trở lên và hàn thép cacbon có hàm lượng cacbon trên 0,27% (không kể chiều dày) theo quy định thì cần áp dụng phương pháp nhiệt luyện mối hàn.
Lưu ý: Cho phép nhiệt luyện riêng từng mối hàn hoặc chung với bộ phận chịu áp lực, nhưng phải thực hiện trước khi kiểm tra chất lượng mối hàn.
Hướng dẫn kiểm tra mối hàn đạt tiêu chuẩn mối hàn kết cấu thép
Việc kiểm tra mối hàn bằng phương pháp chiếu tia xuyên qua phải tuân thủ theo quy định trong tiêu chuẩn TCVN 4395-1:1986.
Có 2 cách kiểm tra bằng phương pháp siêu âm:
- Kiểm tra bằng tia X và gamma: Sử dụng tia X hoặc tia gamma để xuyên qua mối hàn, phát hiện các khuyết tật như khe nứt, rỗ khí, ngậm xỉ,… bên trong.
- Kiểm tra bằng siêu âm: Sử dụng sóng siêu âm để dò tìm khuyết tật bên trong mối hàn.
Lưu ý: Kết quả kiểm tra bằng siêu âm cần đánh giá theo tiêu chuẩn TCVN 1548-1987 và kết quả kiểm tra bằng chiếu tia xuyên qua phải được đánh giá theo tiêu chuẩn TCVN 4395-1:1986.
Việc tuân thủ nghiêm ngặt các tiêu chuẩn mối hàn kết cấu thép là vô cùng quan trọng, giúp đảm bảo chất lượng mối hàn, giúp công trình vẫn chắc hơn và bảo vệ sức khỏe người lao động. Hy vọng bài viết này sẽ là kim chỉ nam hữu ích, giúp bạn gặt hái thành công trong sự nghiệp hàn kết cấu thép.
