a. Thiếu ngấu cạnh
3.2.3. Không thấu (Lack of penetration)
Không thấu: là hiện tƣợng kim loại mối hàn không ngấm sâu vào bên trong kim loại cơ bản hoặc kim loại mối hàn, khuyết tật này thƣờng gây thay đổi tiết diện của chi tiết hàn, dễ sinh ứng suất khi liên kết làm việc. Theo tiêu chuẩn BS EN ISO 6520-1[21] phân chia các khuyết tật không thấu thành các dạng sau:
Hình 3.14. Phân loại khuyết tật không thấu [21]
a. Không thấu hoàn toàn: là hiện tƣợng kim loại mối hàn ở hai lớp không liên kết với nhau, khuyết tật này thƣờng xuất hiện trong liên kết hàn ở hai mặt nhƣ : liên kết vát mép chữ X, chữ U hoặc giáp mối không vát mép, hình 3-16 trình bày khuyết tật dạng này. Tuy nhiên trong một số trƣờng hợp do yêu cầu kỹ thuật mối ghép hàn không chịu lực lớn thì mối hàn dạng này chỉ thực hiện ngấu một phần, khi đó mối hàn thiếu ngấu dạng này đƣợc xem nhƣ đặc điểm kỹ thuật chấp nhận không phải là lỗi khuyết tật.
a. Vị trí xuất hiện khuyết tật b. Phát hiện khuyết tật bằng X quang
Hình 3.15. Khuyết tật không thấu [21]
Vị trí khuyết tật
Nguyên nhân và cách khắc phục:
Nguyên nhân Cách khắc phục
Mặt phẳng đáy quá dày, khe hở đáy hẹp Giảm mặt phẳng đáy, tăng khe hở đáy Nhiệt độ đầu vào thấp Tăng cƣờng độ dòng điện và điện áp hàn, giảm tốc độ hàn
Hàn sai thao tác, điện cực quá lớn, góc độ
điện cực sai… Bồi dƣỡng đội ngũ thợ hàn
b. Thiếu thấu chân là hiện tƣợng kim loại mối hàn ở lớp chân không xuyên ngấu qua mặt sau của kim loại cơ bản, khuyết tật dạng này chỉ xuất hiện ở mối hàn với yêu cầu ngấu hoàn toàn. Khuyết tật này xuất hiện trên phim X quang với một vệt đen tối thẳng đều. Khi kiểm tra bằng siêu khuyết tật cho gai tƣơng tự dạng nứt nhƣng cột sóng cao và đều hơn.
a. Vị trí xuất hiện khuyết tật b. Phát hiện khuyết tật bằng X quang
Hình 3.16. Khuyết tật thiếu thấu chân [21] Nguyên nhân và cách khắc phục:
Nguyên nhân Cách khắc phục
Nhiệt độ đầu vào thấp Tăng cƣờng độ dòng điện và điện áp hàn, giảm tốc độ hàn Điện cực quá lớn Lựa chọn điện cực hàn chính xác
Hàn sai thao tác, khe hở và mặt phẳng
đáy quá lớn, góc độ điện cực sai… Bồi dƣỡng đội ngũ thợ hàn
Rỗ khí là hiện tƣợng các khí sinh ra trong quá trình hàn hoặc trong quá trình kim loại mối hàn đông đặc bị lẫn vào mối hàn. Rỗ khí có thể sinh ra ở bên trong hoặc ở bề mặt mối hàn. Rỗ khí có thể nằm ở phần ranh giới giữa kim loại cơ bản và kim loại đắp.
Rỗ khí có thể phân phối tập trung hoặc nằm rời rạc trong mối hàn. Sự tồn tại của rỗ khí trong liên kết hàn sẽ làm giảm tiết diện làm việc, giảm cƣờng độ chịu lực và độ kín của liên kết, theo tiêu chuẩn BS EN ISO 6520-1[21] phân chia các khuyết tật rỗ khí thành các dạng sau: Rỗ khí (cavity) Từ các hốc bẫy khí (gas cavity) Do co ngót (shrinkage cavity) Rỗ khí bị cô lập (isolated) Rố khí phân bố đều (uniformly distributed porosity)
Rỗ khí tập trung thành chùm clustered (localised) porosity
Rỗ khí tập trung thành đƣờng (linear porosity)
Rỗ thành khoang dài (elongated cavity)
Rỗ khí dạng lỗ sâu (worm-hole) Rỗ khí trên mặt (surface pore)
Rỗ khí phân nhánh (interdendritic shrinkage) Rỗ khí rãnh hồ quang (crater pipe) Rỗ khí vi mô (microshrinkage) Nhánh vi mô (transgranular microshrinkage)
a) Rỗ khí phân bố đều b) Tập trung thành chùm c) Thành đƣờng
Hình 3.18. Các dạng khuyết tật rỗ khí Rỗ khí có thể nằm trong các dạng sau:
- Bị phân bố cô lập rời rạc (isolated). - Phân bố đồng điều
- Tập trung dạng chùm
- Nhiều lỗ tập trung thành dạng đƣờng - Thành khoang kéo dài
- Thành các lỗ nổi trên bề mặt mối hàn
Nhìn chung rỗ khí cho phản xạ sóng siêu âm rất kém, khi di chuyển đầu dò kích thƣớc khuyết tật hầu nhƣ không đổi, nếu xung báo là một nhóm xung nhỏ và có nhiều xung thì có thể đó là khuyết tật rỗ khí chùm.
Nguyên nhân và cách khắc phục:
3.2.5 Nứt (Cracks)
Nứt là một khuyết tật đƣợc tạo ra bởi một vết vỡ gây ra sự bất liên tục trên mối hàn hoặc trên vùng kim loại lân cận mối hàn khi mối hàn đông đặc. Vết nứt là một trong những khuyết tật nghiêm trọng nhất của liên kết hàn. Nứt có thể xuất hiện trên bề mặt mối hàn, trong mối hàn và ở vùng ảnh hƣởng nhiệt. 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.Vết nứt có thể xuất hiện ở các nhiệt độ khác nhau.
Các vết nứt có thể có các kích thƣớc khác nhau, có thể là nứt tế vi hay nứt thô đại. Các vết nứt thô đại có thể gây phá hủy kết cấu ngay khi làm việc. Các vết nứt tế vi, trong quá trình làm việc của kết cấu sẽ phát triển rộng dần ra tạo thành các vết nứt thô đại.
Có thể phát hiện bằng mắt thƣờng hoặc đo với kính lúp đối với vết nứt thô đại và nằm ở bề mặt liên kết hàn. Đối với vết nứt tế vi và nằm bên trong mối hàn có thể dùng các phƣơng pháp kiểm tra nhƣ siêu âm, từ tính, chụp X quang, v.v... để xác định chúng.
Hình 3.20. Phân loại khuyết tật nứt
Nguyên nhân Cách khắc phục
Điện cực ẩm ƣớt, gỉ, bị ăn mòn Chọn điện cực trong tình trạng tốt Bề mặt vật hàn bị bẩn Làm sạch vật hàn
Không khí lẫn trong khí bảo vệ (TIG/MIG/MAG/FCAW)
Kiểm tra lại khí bảo vệ và điều chỉnh lại lƣu lƣợng khí bảo vệ phù hợp
Chiều dài hồ quang quá cao Giảm chiều dài hồ quang
Nứt theo bản chất - Nứt nóng - Nứt nguội - Nứt tầng Nứt theo vị trí - Vùng ảnh hƣởng nhiệt - Trên mối hàn
- Trên loại cơ bản Nứt theo hình dạng - Nứt dọc - Nứt ngang - Nứt tia(hình sao ) - Nứt rãnh hồ quang - Nứt thành nhóm - Nứt phân nhánh Phân loại nứt
a. Nứt dọc: là hiện tƣợng các vết nứt chạy dọc theo trục mối hàn, các vết nứt này có thể xuất hiện trên kim loại cơ bản, vùng ảnh hƣởng nhiệt, chân mối hàn và trên mối hàn. Các vết nứt đƣợc phát hiện trên phim X quang là một vết đen và cho một sóng thẳng trên màn hình siêu âm.
Hình 3.21. Các vị trí thƣờng xuất hiện vết nứt dọc
a. Nứt bên trong b. Nứt trên bề mặt c. Phát hiện bằng X quang
Hình 3.22. Vị trí thƣờng xuất hiện các vết nứt dọc
b. Nứt ngang: là hiện tƣợng các vết nứt chạy vuông góc theo trục mối hàn, các vết nứt này có thể xuất hiện trên kim loại cơ bản, vùng ảnh hƣởng nhiệt và trên mối hàn. Các vết nứt đƣợc phát hiện trên phim X quang là một vết đen và cho một sóng thẳng trên màn hình siêu âm. Tuy nhiên dạng nứt này thƣờng cho tín hiệu sóng phản xạ siêu âm rất kém do bề mặt vết nứt gần nhƣ song song với chùm sóng âm.
Kim loại cơ bản
Vùng ảnh hƣởng nhiệt Trên mối hàn
Hình 3.23. Các vị trí thƣờng xuất hiện vết nứt ngang
a) Nứt ngang b) Phát hiện bằng X quang
Hình 3.24. Vị trí các vết nứt ngang
c. Nứt tia: là hiện tƣợng các vết nứt xuất phát từ một vị trí và bị phân thành nhiều vết nứt ra mọi hƣớng, nứt tia và nứt hình sao về cơ bản là giống nhau, các vết nứt này có thể xuất hiện trên kim loại cơ bản, vùng ảnh hƣởng nhiệt và trên mối hàn. Các vết nứt đƣợc phát hiện trên phim X quang là một vết đen hình sao và thƣờng cho tín hiệu sóng phản xạ siêu âm rất kém.
Hình 3.25. Các vị trí thƣờng xuất hiện vết nứt tia
d. Nứt rãnh hồ quang hàn: là hiện tƣợng các vết nứt xuất hiện ở điểm cuối
Kim loại cơ bản Trên mối hàn
Vùng ảnh hƣởng nhiệt
Kim loại cơ bản
thể lan rộng đến vùng ảnh hƣởng. Các vết nứt đƣợc phát hiện trên phim X quang là một vết đen.
Hình 3.26. Vị trí vết nứt rãnh hồ quang
e. Nứt theo bản chất
- Nứt nóng (hot cracks): xuất hiện trong quá trình kết tinh của liên kết hàn khi nhiệt độ còn khá cao (trên 10000C). Các vết nứt có thể xuất hiện ở giữa mối hàn (centerline) hoặc ở vùng ảnh hƣởng nhiệt.
- Nứt lạnh (cold cracks): là các vết nứt xuất hiện sau khi mối hàn nguội. Có thể xuất hiện khoảng vài giờ hoặc vài ngày sau khi hàn.
- Nứt tầng
- Nứt kết tủa (precipitation induced cracks): nứt do các hợp chất kết tủa trong quá trình hàn.
- Nứt cắt lớp (lamellar tearing): nứt có dạng phân lớp trên kim loại mối hàn, nứt cắt lớp thƣờng xuất hiện trong thép cán (chủ yếu là thép tấm), đặc điểm nhận dạng là vết nứt có dạng hình bậc thang, các vết nứt này xuất hiện ở khắp nơi.
Hình 3.27. Nứt Cắt lớp ở chân mối hàn [21]