Trình Tự Thực Hiện Hồ Sơ Ghi Nhận Quy Trình Hàn (WPQR)

Bước	Mô tả
1. Xác định các yêu cầu hàn	Xác định loại vật liệu, chiều dày, kiểu mối nối, vị trí hàn, điều kiện làm việc và phương pháp hàn sẽ áp dụng (ví dụ: SMAW, GTAW, FCAW, SAW...).
2. Soạn thảo quy trình hàn sơ bộ (pWPS)	Thiết lập các thông số hàn ước tính ban đầu như dòng điện, điện áp, tốc độ hàn, loại vật liệu điền đầy, khí bảo vệ...
3. Chọn vật liệu cơ bản và vật liệu điền đầy	Lựa chọn vật liệu nền theo nhóm vật liệu (P-No., Group No.) và que hàn/dây hàn phù hợp (F-No., A-No.) dựa trên yêu cầu kỹ thuật.
4. Chuẩn bị mẫu thử nghiệm	Gia công mẫu thử hàn theo đúng quy cách về hình dạng, kích thước, loại mối nối và vị trí hàn.
5. Tiến hành hàn mẫu thử	Thực hiện hàn mẫu dưới sự giám sát, đảm bảo tuân thủ đúng pWPS và ghi nhận đầy đủ thông số thực tế trong quá trình hàn.
6. Kiểm tra bằng phương pháp kiểm tra trực quan (VT)	Đánh giá các khuyết tật bề mặt như nứt, cháy cạnh, chảy tràn, chảy thủng, không ngấu, vết hàn không đều...
7. Thực hiện kiểm tra không phá hủy (NDT)	Tiến hành chụp X-quang (RT), siêu âm (UT) hoặc các phương pháp khác nếu có yêu cầu nhằm kiểm tra khuyết tật bên trong.
8. Thử nghiệm cơ lý mẫu hàn	Thực hiện các bài thử: kéo, uốn, va đập (nếu yêu cầu), độ cứng, phân tích macro/micro... để đánh giá tính chất cơ học của mối hàn.
9. Lập hồ sơ WPQR	Ghi nhận toàn bộ thông số hàn, kết quả thử nghiệm và các điều kiện thực tế trong hồ sơ ghi nhận quy trình hàn (WPQR).
10. Phê duyệt hồ sơ	Hồ sơ được kiểm tra, phê duyệt bởi kỹ sư hàn, bộ phận QA/QC hoặc đơn vị giám sát độc lập nếu được yêu cầu.
11. Phát hành WPS chính thức	Nếu kết quả đạt yêu cầu, hồ sơ WPQR sẽ là cơ sở để phát hành quy trình hàn chính thức (WPS) dùng trong sản xuất.

Thảo luận về quy trình hàn Latest wps topics - Welding Community 

Khí bảo vệ TIG

Khí bảo vệ (Shielding Gas)

Trong hàn TIG, điều quan trọng là tránh hiện tượng oxy hóa không chỉ của điện cực volfram mà còn của vũng hàn, phổ biến nhất là argon, helium hoặc hỗn hợp của cả hai.

Nitơ (N₂) có thể được dùng khi hàn đồng, nhưng quá phản ứng với hầu hết các hợp kim kỹ thuật nên thường không được dùng.

Đối với thép không gỉ austenit, hợp kim nickel và hợp kim đồng–nickel, argon trộn với tối đa 5% hydro có thể được sử dụng để tăng độ xuyên thấu (penetration).

---

Argon nặng hơn không khí, trong khi helium nhẹ hơn nhiều. Do đó, cần lưu lượng khí helium cao hơn để đảm bảo bảo vệ hiệu quả — trừ khi hàn ở vị trí trần (overhead).

Helium có khả năng khuếch tán khối lượng (mass diffusivity) cao hơn nhiều so với argon → giúp truyền nhiệt tốt hơn, thể hiện qua độ xuyên sâu lớn hơn khi hàn TIG.

Tuy nhiên, năng lượng ion hóa của helium cao hơn argon đáng kể, do đó hồ quang TIG dùng helium sẽ có điện áp hồ quang cao hơn.

---

Lưu lượng khí (Flow rate)

Dù dùng loại khí nào, điều quan trọng là lưu lượng khí phải đủ để che chắn vũng hàn và vùng kim loại nóng xung quanh.

Cần sử dụng đồng hồ đo lưu lượng, ví dụ loại bi nổi, lắp sau bộ điều áp. Tuy nhiên, cũng nên kiểm tra lưu lượng ngay tại mỏ hàn.

Các dụng cụ kiểm tra lưu lượng khí đơn giản có thể áp sát đầu phun mỏ hàn (quay ngược đầu lên) để đọc trực tiếp lưu lượng khí, kết hợp với đồng hồ gắn ở bình để kiểm tra rò rỉ trong hệ thống ống dẫn khí.

---

⚠️ Tránh dùng đầu phun có đường kính nhỏ, đặc biệt khi hàn kim loại phản ứng như nhôm, hợp kim nickel.

Mặc dù đầu chụp khí nhỏ giúp dễ quan sát vũng hàn, nhưng không cung cấp đủ lớp che chắn khí cho toàn bộ kim loại khi đang nóng.

Các hợp kim như thép không gỉ, hợp kim nickel chứa Crôm và Titan, dễ bị oxy hóa → gây nên khuyết tật ngậm oxit (oxidise inclusion)

---

Lưu lượng khí cần thiết phụ thuộc vào:

• Cấu hình và vị trí hàn

• Dòng điện

• Cực tính (polarity)

• Thành phần khí

Nếu lưu lượng quá thấp, khí bảo vệ không đủ để đẩy không khí ra khỏi vùng hàn, có thể dẫn đến bọt khí (porosity) và nhiễm bẩn.

Dấu hiệu của lưu lượng khí thấp: mối hàn bị xỉn màu mạnh, hồ quang không ổn định, điện cực bị oxy hóa.

Nếu lưu lượng quá cao, xảy ra rối loạn vùng khí bảo vệ, khiến không khí bị hút ngược vào vùng hàn → gây bọt khí và nhiễm bẩn.

Trường hợp này ít xảy ra, nhưng khi hàn tại vị trí góc, hiện tượng này dễ phát sinh → nên dùng lưu lượng thấp hơn cho các vị trí đó.

---

Lưu lượng khí bảo vệ tiêu chuẩn thường nằm trong khoảng ~10 đến ~12 lít/phút (l/min).

---

Khi nghi ngờ về khả năng che chắn khí, nên sử dụng gas lens – thiết bị lắp giữa thân mỏ và đầu phun, giúp tạo dòng khí ổn định (laminar).

Có nhiều loại gas lens: từ đĩa sứ xốp, lưới kim loại mịn, đến đầu phun gốm kéo dài để phù hợp với thiết bị này.

Dòng khí trước và sau hàn (pre-flow and post-flow)

Pre- and post-flow
(Dòng khí trước và sau hàn)

Mục đích của dòng khí trước (pre-flow) và sau hàn (post-flow) là để ngăn ngừa sự nhiễm bẩn của cả vũng hàn và điện cực volfram do không khí xung quanh.

Khi mỏ hàn không hoạt động, không khí có thể xâm nhập vào hệ thống qua đầu phun.

Độ ẩm trong không khí có thể ngưng tụ bên trong đầu phun và ống dẫn khí, gây nhiễm bẩn bởi hydro và oxy trong giai đoạn bắt đầu hàn.

Dòng khí bảo vệ trước (pre-flow) sẽ làm sạch không khí và hơi ẩm khỏi ống và mỏ hàn, từ đó ngăn ngừa nhiễm bẩn.

---

Dòng khí sau (post-flow) hoạt động theo cách khác; ngay sau khi hồ quang hàn tắt, mối hàn, que đắp và điện cực volfram vẫn còn đủ nóng để xảy ra phản ứng hóa học với oxy trong không khí.

Hậu quả của quá trình oxy hóa này dễ nhận thấy – nó khiến mối hàn, que đắp và volfram bị chuyển sang màu đen.

Post-flow sẽ ngăn hiện tượng oxy hóa bằng cách bảo vệ vùng điện cực và vùng hàn đang nóng, đồng thời đẩy nhanh quá trình làm nguội, cũng hạn chế xuất hiện nứt miệng nuối lửa hoặc nứt ngôi sao do co ngót.

Nếu điện cực volfram bị đổi màu do oxy hóa, cần loại bỏ và mài lại để loại bỏ hoàn toàn lớp oxit.

Khuyết tật hàn TIG (GTAW)

---

Ngậm volfram (Tungsten inclusions)

Bất kỳ mảnh vụn nào của điện cực volfram rơi vào mối hàn đều sẽ xuất hiện trên phim chụp X-quang, hiển thị dưới dạng màu trắng trên ảnh âm bản do volfram có khối lượng riêng rất cao (Giải thích: vật chất có khối lượng riêng cao có thể cản tốt các tia bức xạ, như Chì --> Do đó, RT film ít bị đen hơn nên vị trí ngậm Volfram(Ti) thấy sáng hơn).

Mặc dù một số thử nghiệm chỉ ra rằng ngay cả với lượng volfram lớn trong mối hàn thép hoặc nhôm bằng TIG cũng không ảnh hưởng nhiều đến cấu trúc mối hàn và chịu lực trạng thái tĩnh,, nhưng ảnh hưởng lớn đến cơ tính và độ dai va đập do ảnh hưởng nhiệt cấp vào cao. Do đó, hầu hết các tiêu chuẩn kiểm tra đều quy định rằng đây là khuyết tật không được chấp nhận.

Do đó, cần áp dụng các biện pháp kỹ thuật để tránh ngậm volfram.

---

Nguyên nhân chính gây ra ngậm volfram trong mối hàn:

1. Sốc nhiệt (Thermal shock)
   Khi dòng điện hàn cao đột biến gây sốc nhiệt tại đầu điện cực volfram, nó có thể dẫn đến đầu nhọn volfram bị nứt vỡ và rơi vào vũng hàn. Nguyên nhân này có thể xuất hiện lúc bắt đầu hồ quang do đánh lửa sai quy cách hoặc nhiệt cấp vào quá cao (có thể tốc độ di chuyển điện cực quá chậm)
   👉 Nguồn điện hiện đại thường có tính năng tăng dòng từ từ (current slope-up) để giảm sốc nhiệt — giúp làm nóng volfram từ từ và ổn định hơn. Bạn có thể sử dụng thiết bị đánh lửa HF Spark để hạn chế shock nhiệt, nhưng thiết bị này dùng dòng cao tầng nên có thể ảnh hưởng gây hử hỏng thiết bị điện tử, xem thêm bài phân tích tại HF Spark.

2. Ôxy hóa điệc cực do thiếu khí bảo vệ
   Khi khí bảo vệ không đủ hoặc không bao phủ tốt, điện cực volfram sẽ bị ôxy hóa nhanh và rã thành từng mảnh nhỏ.
   👉 Vì vậy, cần phải thực hiện xả khí trước (pre-flow) đúng cách để làm sạch đường khí và đầu mỏ hàn trước khi khởi động hồ quang hàn.

---

Nứt nóng (Solidification cracking)

Nứt nóng hay gọi khác là nứt do đông đặc, nứt giữa đường hàn, tức là nứt khi mối hàn còn nóng. Xãy ra từ lúc kim loại hàn còn loãng cho đến khi đã đông đặc.

Một số thành phần vật liệu có xu hướng nhạy cảm với hiện tượng nứt trong quá trình đông đặc.
Đối với thép ferit, thép không gỉ và hợp kim nickel, nguyên nhân thường là do tạp chất như lưu huỳnh (S) và phosphor (P) gây ra.

Dây hàn (filler wire) thường được thiết kế có hàm lượng mangan cao, vì mangan phản ứng với các tạp chất này và tạo thành các hợp chất có nhiệt độ nóng chảy cao hơn, ít có khả năng gây nứt nóng.

Trong thép không gỉ, cần có một tỷ lệ nhỏ (~5%) pha ferit trong nền austenit để tránh nứt nóng, điều này được điều chỉnh thông qua việc lựa chọn thành phần kim loại bổ sung (filler) một cách cẩn thận.
Việc pha loãng với kim loại cơ bản và thành phần hóa học của vật liệu nền cũng cần được xem xét, từ đó chọn que hàn thích hợp để đạt được hàm lượng ferit cần thiết.

---

Hợp kim nhôm (Aluminium alloys) cũng có thể nhạy cảm với hiện tượng nứt nóng, ngay cả khi không có tạp chất — chỉ cần tỷ lệ nguyên tố hợp kim cao là đủ tạo điều kiện cho nứt.

Vì thế, kim loại bổ sung phải được chọn sao cho hạn chế nứt nóng.
Tuy nhiên, cần cẩn trọng vì sự pha loãng với vật liệu nền có thể đưa thêm nguyên tố không tương thích như Mg cùng với Si, dễ gây nứt.

---

Nếu thành phần kim loại hàn nhạy cảm với nứt do đông đặc, hiện tượng này thường xảy ra trong hai điều kiện:

1. Không có đủ kim loại lỏng để lấp đầy các vết nứt bắt đầu hình thành.

2. Ứng suất co rút cao trong quá trình nguội.

🧨 Hai điều kiện trên đặc biệt đúng trong miệng hố (final crater) khi hồ quang bị tắt — hiện tượng nứt này được gọi là nứt miệng nuối lửa (crater cracking), là một dạng phổ biến của nứt do đông đặc.

Khi vùng miệng hàn cuối cùng đông đặc, có thể hình thành vết nứt hình ngôi sao ở tâm miệng hàn.

Các nguồn điện hàn hiện đại có chức năng giảm dòng từ từ (current slope-out) hoặc post-folow, nghĩa là khi thợ hàn tắt dòng, dòng điện giảm dần, làm cho vũng hàn nhỏ dần và nông hơn → kết quả là miệng hàn cuối cùng đủ nhỏ để không bị nứt.

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.