Nứt trong quá trình hàn – vai trò tiềm ẩn của tạp chất vật liệu
Nứt trong quá trình hàn bị ảnh hưởng đáng kể bởi các tạp chất vật liệu như lưu huỳnh, phốt pho, hydro và các nguyên tố hợp kim khác, tạo ra các điểm yếu và thúc đẩy sự hình thành vết nứt trong mối hàn. Lưu huỳnh và phốt pho có xu hướng tạo thành các hợp chất có điểm nóng chảy thấp dọc theo ranh giới hạt, làm giảm sự kết dính và dẫn đến các vết nứt nóng trong quá trình đông đặc. Hydro bị mắc kẹt trong kim loại hàn hoặc vật liệu cơ bản tạo ra áp suất bên trong cao có thể gây ra các vết nứt lạnh sau khi hàn. Những tạp chất này can thiệp vào cấu trúc vi mô của mối hàn, làm tăng tính nhạy cảm với các loại vết nứt khác nhau bao gồm vết nứt nóng, vết nứt do hydro gây ra, vết nứt hóa lỏng và vết nứt nóng lại.
Những điểm chính về vai trò của tạp chất trong nứt:
-
Cracking nóng (vết nứt đông đặc và hóa lỏng): Xảy ra ở nhiệt độ cao trong quá trình đông đặc mối hàn. Các tạp chất như lưu huỳnh và phốt pho tạo thành các màng giữa các hạt làm suy yếu ranh giới và tạo điều kiện cho các vết nứt dưới ứng suất kéo do co ngót.
-
Các vết nứt do hydro gây ra: Độ ẩm hoặc ô nhiễm trong điện cực, kim loại cơ bản hoặc môi trường giới thiệu hydro, tích tụ và tác dụng áp suất bên trong, gây ra các vết nứt chậm trễ ngay cả sau khi làm mát.
-
Xé và làm nóng các vết nứt bằng Lamellar: Lưu huỳnh cao và các tạp chất khác làm giảm độ dẻo dai của vật liệu và làm cho ranh giới hạt dễ bị nứt trong quá trình xử lý nhiệt tiếp theo.
-
Quy trình lựa chọn vật liệu và hàn: Vật liệu sạch hơn với mức độ tạp chất được kiểm soát, bảo quản đúng cách và làm khô vật tư tiêu hao giúp ngăn ngừa các vết nứt liên quan đến tạp chất. Sử dụng kim loại phụ thích hợp, kiểm soát nhiệt đầu vào và xử lý nhiệt trước / sau hàn là rất quan trọng để giảm thiểu nứt.
Do đó, các tạp chất đóng một vai trò ẩn nhưng quan trọng trong các vết nứt hàn bằng cách làm suy yếu ranh giới hạt, gây ra áp suất bên trong và thay đổi tính chất nhiệt / cơ học dẫn đến sự bắt đầu và lan truyền vết nứt trong mối hàn và vùng ảnh hưởng nhiệt. Độ tinh khiết của vật liệu, kỹ thuật hàn và kiểm soát quy trình thích hợp là điều cần thiết để giảm những rủi ro này.
Nghiên cứu điển hình: Nứt trong quá trình hàn – Vai trò tiềm ẩn của tạp chất vật liệu
Trong một công việc chế tạo gần đây, chúng tôi đã tuân thủ tất cả các bước kiểm tra tiêu chuẩn sau khi nhận vật liệu:
✅ Đã xem xét Giấy chứng nhận Kiểm tra Vật liệu (MTC)
✅ Đã kiểm tra kích thước
✅ Đã tiến hành Kiểm tra Trực quan (VT)
✅ Đã thực hiện quét UT
✅ Đã xác minh thành phần hóa học thông qua PMI
Sau đó, chúng tôi tiến hành lắp đặt bích cổ hàn và bộ giảm đồng tâm theo WPS và các quy tắc gia công.
⚠️ Sự cố bất ngờ:
Trong quá trình hàn nóng, nhiều vết nứt xuất hiện.
Kết quả điều tra:
Quy trình hàn và các thông số đã chính xác. Nguyên nhân thực sự? Tạp chất vật liệu.
Bộ giảm bị nứt (CS theo ASTM A234) có hàm lượng Lưu huỳnh (S) và Phốt pho (P) cao, gây ra nứt hóa lỏng ở Vùng ảnh hưởng nhiệt (HAZ) gần đường nóng chảy.
Ở nhiệt độ đỉnh cao, S & P tách ra thành ranh giới hạt. Các hạt austenit lớn (do nhiệt đầu vào cao) đồng nghĩa với việc ít ranh giới hơn, tập trung các tạp chất này và làm tăng khả năng nứt.
📌 Bài học kinh nghiệm:
Luôn kiểm tra hàm lượng tạp chất — không chỉ thành phần hóa học cơ bản — đặc biệt là đối với các mối hàn quan trọng.
Thực hành tốt nhất: S & P mỗi loại < 0,010% (chấp nhận được < 0,015%).
Kiểm soát nhiệt lượng đầu vào để giảm sự thô hóa hạt HAZ.
Lưu ý về Tiêu chuẩn: ASTM A234 áp dụng cho phụ kiện thép hợp kim và thép hợp kim cho ứng dụng nhiệt độ trung bình/cao — nhưng việc đáp ứng tiêu chuẩn không đảm bảo khả năng hàn tối ưu nếu mức độ tạp chất gần giới hạn trên.
Hàn không phải lúc nào cũng là nguyên nhân — đôi khi, vấn đề bắt đầu từ rất lâu trước khi hồ quang được tạo ra.
#WeldingInspection #Metallurgy #WeldingDefects #AssetIntegrity #Fabrication
Ý kiến bạn đọc (0)