Nguyễn Duy Biên

Ưu và nhượt điểm hàn TIG (GTAW)

Ưu điểm của quá trình hàn TIG (TIG – Tungsten Inert Gas)

Không bắn tóe kim loại hàn, rất phù hợp với các ứng dụng yêu cầu độ sạch cao (ví dụ: hệ thống ống dẫn cho ngành thực phẩm, đồ uống, sản xuất chất bán dẫn, v.v.). Giải thích: Không tạo xỉ và bắn tóe như hàn que hay hàn CO2, thích hợp môi trường yêu cầu vệ sinh nghiêm ngặt.
Thợ hàn có tay nghề cao có thể tránh khuyết tật, đạt độ ngấu tốt, tạo ra mối hàn chất lượng cao. Giải thích: Thợ hàn TIG phải có khả năng kiểm soát tốt quá trình hồ quang.
Có thể kiểm soát các thông số hàn, đặc biệt hiệu quả trong việc thực hiện các lớp hàn lót để hàn tiếp các quá trình khác. Giải thích: Có thể điều chỉnh riêng dòng điện, tốc độ cấp que, tốc độ di chuyển... để đảm bảo chất lượng đồng đều.
Có thể dùng hoặc không dùng vật liệu bù (filler), do đó có thể hàn hầu hết các kim loại hàn được, kể cả kim loại khác loại (dissimilar). Đặc biệt hiệu quả với các kim loại phản ứng như nhôm, magie, titan, zirconi. Giải thích: Hàn TIG là lựa chọn hàng đầu với các kim loại khó hàn như titan hoặc nhôm.
Nguồn nhiệt đầu vào và kim loại vù được kiểm soát, giúp hàn tấm mỏng dễ dàng. Giải thích: Hàn TIG đặc biệt tốt cho vật liệu mỏng.
Với kim loại mỏng, không cần kim loại bù cũng có thể hàn tốc độ cao. Giải thích: Hàn chảy (autogenous welding) áp dụng cho mối nối ghép mép tấm mỏng.
Lượng hydro khuếch tán thấp, giảm nguy cơ nứt nguội trong thép đen. Giải thích: Hàn TIG sử dụng khí bảo vệ, không có dòng chảy kim loại lớn, nên lượng hydro rất thấp, không sử dụng thuốc hỗ trợ.

Nhược điểm của quá trình hàn TIG

Tốc độ đắp thấp hơn nhiều so với các phương pháp hàn hồ quang khác. Giải thích: Hàn TIG chậm do cần thao tác tinh tế và lượng kim loại đắp thấp, hệ số nhiệt ảnh cấp vào k=0.6 thấp hơn nhiều so với hàn điện (MMA), k=0.8, và hàn hồ quang chìm (SAW), k=1.0.
Yêu cầu kỹ năng cao hơn, đòi hỏi sự phối hợp tay mắt tốt hơn so với hàn MIG/MAG hoặc hàn que (MMA). Giải thích: Người thợ phải đồng thời điều khiển cả mỏ hàn và que đắp trong lúc hàn.
Kém kinh tế hơn so với hàn MIG/MAG hoặc MMA khi hàn vật liệu dày > 10 mm. Giải thích: Tốc độ chậm, chi phí vận hành cao, không phù hợp sản xuất hàng loạt cho chi tiết dày.
Khó bảo vệ hoàn toàn vùng hàn trong môi trường có gió, nên không thích hợp cho hàn ngoài trời hoặc công trình. Giải thích: Gió làm ảnh hưởng đến khí bảo vệ vùng hàn, làm mối hàn bị oxy hóa hoặc nhiễm bẩn --> gây rỗ khí.
Có thể gây ngậm volfram. Giải thích: Đây là khuyết tật nghiêm trọng trong mối hàn vì nhiệt lượng đưa vào mối hàn lớn với tốc độ di chuyển chậm, hoặc dòng điện hàn quá cao, ...
Không có tác dụng làm sạch, nên mối hàn dễ bị ảnh hưởng nếu có tạp chất trên kim loại cơ bản hoặc que đắp. Giải thích: Hàn TIG sử dụng điện cực AC có tác dụng làm sạch tốt hơn hàn DCEN. Nếu sử dụng DCEP làm nguy cơ ngậm volfram do nhiệt tập trung 70% phía điện cực.

QW-404.12 - change classification

ASME IX 2023

Trong ASME IX, QW-404.12 quy định các điều kiện thay đổi vật liệu phụ hoặc tên thương mại yêu cầu tái chứng nhận Quy trình Hàn (WPS). Dựa trên ví dụ của bạn, việc thay đổi từ E7018-1 sang E7016 có thể yêu cầu xem xét lại dựa trên một số yếu tố.

1. Thay đổi phân loại vật liệu phụ (QW-404.12(a))

E7018-1 và E7016 đều được phân loại theo tiêu chuẩn SFA 5.1, nhưng chúng khác nhau về phân loại cụ thể (E7018-1 là que hàn có hydro thấp + bột sắt, trong khi E7016 là điện cực không có bột sắt).
Việc thay đổi giữa hai phân loại này thường yêu cầu tái chứng nhận, vì chúng đại diện cho các phân loại khác nhau (classification), mặc dù cả hai đều thuộc cùng một tiêu chuẩn SFA.

2. Thay đổi tên thương mại (QW-404.12(b))

Nếu việc thay đổi từ E7018-1 sang E7016 liên quan đến thay đổi tên thương mại và vật liệu phụ không được phân loại theo cùng một tiêu chuẩn SFA, điều này cũng sẽ yêu cầu tái chứng nhận.
Tuy nhiên, vì cả hai điện cực (E7018-1 và E7016) đều thuộc SFA 5.1, việc thay đổi tên thương mại trong cùng một tiêu chuẩn SFA không yêu cầu tái chứng nhận trừ khi có yếu tố khác như sự khác biệt đáng kể về tính chất vật liệu (ví dụ: độ dẻo, độ bền kéo) có thể ảnh hưởng đến quá trình hàn.

3. Xem xét hậu tố “G” (QW-404.12(c))

Điều khoản này áp dụng khi phân loại vật liệu phụ bao gồm hậu tố “G”. Vì cả E7018-1 và E7016 đều không có hậu tố "G" trong phân loại của chúng, điều khoản này không áp dụng trong trường hợp của bạn.

Tóm tắt:

Việc thay đổi từ E7018-1 sang E7016 có thể yêu cầu tái chứng nhận WPS dựa trên thay đổi phân loại vật liệu phụ (theo QW-404.12(a)). Hai điện cực có tính chất và phân loại khác nhau, mặc dù chúng đều thuộc cùng một tiêu chuẩn SFA 5.1. Do đó, việc thay đổi loại điện cực yêu cầu xác minh rằng vật liệu phụ mới (E7016) tương thích với quy trình và đáp ứng các yêu cầu về cơ học và kim loại học cần thiết.

Điều quan trọng là thực hiện một PQR (Bảng ghi chép chứng nhận quy trình) cho loại vật liệu phụ mới để xác nhận rằng nó đáp ứng yêu cầu cho mối hàn và vật liệu cụ thể.

Preheat and Interpass Temperature – Measurement Instructions

Preheat and Interpass Temperature – Measurement Instructions

(Hướng dẫn đo nhiệt độ nung sơ bộ và nhiệt độ giữa các lớp hàn)

1. Measuring Equipment (Thiết bị đo)

Temperature-indicating crayons (e.g., Tempilstik)/ (Phấn chỉ thị nhiệt độ (ví dụ: Tempilstik))

Contact thermometer/ (Nhiệt kế tiếp xúc)

Thermocouple (surface or embedded)/ (Cặp nhiệt điện (đặt trên bề mặt hoặc chôn vào))

Infrared thermometer (emissivity calibrated)/ (Nhiệt kế hồng ngoại (đã hiệu chuẩn độ phát xạ))

Note: Equipment must be calibrated and appropriate for the required temperature range (Lưu ý: Thiết bị phải được hiệu chuẩn và phù hợp với dải nhiệt độ yêu cầu)

2. Measurement Location (Vị trí đo)

Measure on base metal, not on weld metal or weld pool (Đo trên kim loại cơ bản, không đo trên mối hàn hoặc vùng kim loại nóng chảy).

Clean surface (free from paint, scale, oil)/ (Bề mặt đo phải sạch, không có sơn, gỉ sét hoặc dầu mỡ).

The preheat zone shall be at or above the specified minimum temperature in all directions from the point of welding for a distance of the larger of 75 mm (3.0 in.) or 1.5 times the greater nominal thickness. The base metal temperature for tack welds shall be at or above the specified minimum temperature for a distance not less than 25 mm (1.0 in.) in all directions from the point of welding. (Vùng nung nóng sơ bộ phải đạt hoặc vượt nhiệt độ nung sơ bộ tối thiểu quy định, theo mọi hướng từ điểm hàn, với khoảng cách lớn hơn giữa 75 mm (3.0 in.) hoặc 1.5 lần chiều dày danh nghĩa lớn nhất. Đối với mối hàn đính (tack weld), nhiệt độ kim loại cơ bản phải đạt hoặc vượt nhiệt độ nung sơ bộ tối thiểu trong khoảng cách không nhỏ hơn 25 mm (1.0 in.) theo mọi hướng từ điểm hàn).

Ví dụ tính khoảng cách vùng nung sơ bộ:

Chiều dày lớn nhất	75 mm	1.5 × Thickness	Khoảng cách lớn hơn
10 mm	75 mm	15 mm	75 mm
40 mm	75 mm	60 mm	75 mm
60 mm	75 mm	90 mm	90 mm

3. Preheat Temperature (Before Welding) (Nhiệt độ nung sơ bộ (Trước khi hàn))

Measure immediately before starting welding (Đo ngay trước khi bắt đầu hàn).

Ensure temperature meets or exceeds the minimum preheat specified in the WPS (Đảm bảo nhiệt độ đạt hoặc vượt mức nung sơ bộ tối thiểu theo WPS).

If temperature drops, reheat before welding (Nếu nhiệt độ giảm xuống dưới mức yêu cầu, cần nung lại trước khi hàn).

4. Interpass Temperature (Between Weld Passes) (Nhiệt độ giữa các lớp hàn)

Measure after slag removal, before next weld pass/ (Đo sau khi làm sạch xỉ, trước khi hàn lớp tiếp theo).

Same position as preheat (Vị trí đo giống như nung nóng sơ bộ).

Do not exceed the specified maximum interpass temperature (Không vượt quá nhiệt độ giữa lớp tối đa được quy định).

Tải mẫu tính toán tại https://meta.duybien.com/t/149

Hướng dẫn sấy và ủ que hàn điện Basic

Việc xử lý đúng cách điện cực rất quan trọng để đảm bảo mối hàn chất lượng cao và duy trì hiệu suất của điện cực. Dưới đây là một số hướng dẫn cơ bản về cách xử lý điện cực:

1. Lưu Trữ và Bảo Vệ

Tránh Hấp Thụ Độ Ẩm: Các điện cực nên được lưu trữ ở môi trường khô ráo để tránh hấp thụ độ ẩm, điều này có thể dẫn đến các khuyết tật hàn như lỗ khí (porosity).
- Lưu Trữ Ưu Tiên: Nên lưu trữ điện cực trong hộp khô hoặc tủ nướng điện cực nếu có, đặc biệt đối với các điện cực có hàm lượng độ ẩm cao (ví dụ: điện cực hàn ít hydro như E7018).
- Bao Bì Niêm Phong: Que hàn nên được giữ trong bao bì niêm phong cho đến khi sử dụng.
Tránh Nhiệt Độ Cực Đoan: Que hàn không nên được lưu trữ ở những nơi có nhiệt độ quá cao hoặc thấp, vì điều này có thể ảnh hưởng đến hiệu suất của chúng.

2. Cách Xử Lý Trong Quá Trình Sử Dụng

Tránh Ô Nhiễm: Không để que hàn tiếp xúc với dầu mỡ, bụi bẩn hoặc chất bẩn khác. Các chất ô nhiễm có thể ảnh hưởng đến chất lượng mối hàn và gây ra các khuyết tật như xỉ bao gói hay khả năng hòa tan kém.
- Găng Tay Sạch: Sử dụng găng tay sạch khi cầm nắm que hàn để tránh dầu mỡ và bụi bẩn bám lên que hàn.
Vị Trí tiếp xúc: Cầm que hàn sao cho đầu có lớp phủ flux hướng về máy hàn và đầu kim loại trần hướng về vật liệu hàn.
Chiều Dài: Khi kẹp que hàn, hãy chắc chắn rằng điện cực được kẹp chặt nhưng không quá chặt, vì có thể làm hỏng lớp phủ flux.

3. Nướng Điện Cực (Đối Với Một Số Loại Điện Cực)

Phương pháp: Một số que hàn, đặc biệt là điện cực ít hydro (ví dụ: E7018, E7016), cần phải được sấy khử ẩm trước khi sử dụng để loại bỏ ẩm trong lớp phủ flux.
- Nhiệt Độ Sấy: Thông thường, các que hàn này cần được sấy ở nhiệt độ 150–200°C trong 1–2 giờ, tùy theo hướng dẫn của nhà sản xuất.
- Xử Lý Sau Sấy (ủ): Sau khi sấy, các que hàn này cần được bảo quản trong một tủ giữ nhiệt để duy trì môi trường khô trước khi cấp phát cho thợ hàn sử dụng.

4. Sử Dụng Kẹp Điện Cực

Kết Nối Chắc Chắn: Hãy chắc chắn rằng kẹp đầu que hàn vẫn ở tình trạng tốt và kết nối với dây cáp của máy hàn. Nếu kết nối lỏng lẻo, có thể gây ra tăng điện trở, làm giảm sự ổn định của hồ quang và dẫn đến tình trạng quá nhiệt, giảm dòng điện hàn.

5. Kiểm Tra Que Hàn Trước Khi Sử Dụng

Kiểm Tra Hư Hỏng: Kiểm tra que hàn sau sấy xem có bị hư hỏng lớp phủ flux, nứt. Thuốc hàn hư hỏng cần phải được loại bỏ để tránh gây ra khuyết tật hàn.
Tình Trạng Thuốc Hàn: Thuốc hàn phải nguyên vẹn và không bị nứt hoặc hư hỏng. Flux nên mịn và đồng đều trên toàn bộ chiều dài của que hàn.

ISO 9606-1 - combined BW and FW

This is highlighted to welder qualification according to ISO 9606-1

BW only qualify for BW,
FW only qualify for FW,

If welder make the test coupon accordance to Annex C, the welder will make the combined FW / BW in the same test coupon.

The important issues when make the test coupon.

Lack of side wall fusion at the vertical wall (unbevelling side).

Slag inclusion occurs at the stop and restart location.
Incorrect toe at PC position or overlap.
Undercut occurs at the top of plate (PC), PF and PE positions.
Incomplete fusion to the root of vertical side.

In the fillet weld found the most lack of side wall fusion or the root bead found unmelt to the base metal due to incorrect technical when made the root run.