Phương pháp hàn thép và carbon bậc cao . Công nghệ hàn ,máy hàn của công ty weldtec sẽ giúp bạn thực hiện các công việc này

1. W E L D T E C 1 0 - 2 0 1 3
Hàn thép các bon và
thép hợp kim cao

2. Hàn thép các bon và thép hợp kim cao
 Tính hàn của thép
 Nứt khi hàn
 Nung sơ bộ và nhiệt luyện sau hàn
 Lựa chọn vật liệu và công nghệ hàn

3. Tính hàn của thép
 Ảnh hưởng của Cac bon và các nguyên tố hợp kim
 Ảnh hưởng của kết cấu và bề dày mối ghép
 Ảnh hưởng của năng lượng hàn

4. Ảnh hưởng của Cac bon và các nguyên tố hợp kim
 Carbon là nguyên tố hợp kim chính của hầu hết các
lọai thép .
 Tăng hàm lượng carbon sẽ làm tăng tính biến cứng
của vật liệu khi bị tác động nhiệt . Khi xét đến tính
hàn chúng ta xét đến khả năng giãm thiểu các nguy
cơ xuất hiện các vết nứt do biến cứng ở vùng ảnh
hưởng nhiệt .
 (HAZ : Heat Affected Zone) .

5. của thép hợp kim :
 Khi xác định tính hàn thép hợp kim , chúng ta phải
xét đế ảnh hưởng của các nguyên tố hợp kim có
trong thép đến tính hàn .
 Hàm lượng Carbon tương đương là chỉ số thể hiện
các ảnh hưởng của các nguyên tố hợp kim đến tính
hàn với giã định là các nguyên tố hợp kim sẽ tác
động tương tự như tác động của sự gia tăng hàm
lượng carbon trong thép

6. Công thức tính Cacbon tương đương
Ce = C + Mn/6 + ( Cr+Mo+V)/5 + ( Ni+Cu)/15

7. Các nhóm thép theo giá trị Ce
 Dưới 0.30 - nhóm 1
 =0.30 < 0.35- nhóm 2
 0.35 < 0.40 – nhóm 3
 0.40 < 0.45 – nhóm 4
 0.45 < 0.50 – nhóm 5
 0.50 < 0.55 – nhóm 6
 0.55 < 0.60 – nhóm 7
 0.60 < 0.65 - nhóm 8
 0.65 < 0.70 - nhóm 9
 0.70 < 0.75 – nhóm 10
 0.75 < 0.80 – nhóm 11
 > 0.80 – nhóm 12

8. bề dày mối ghép :
 Bề dày tương đương (CJT) là chỉ số tính đến sự gia
tăng bề dày do kết cấu mối ghép .
 Bề dày thép sẽ ảnh hưởng đến quá trình phân tán
nhiệt hàn , có nghĩa là ảnh hưởng đến tốc độ nguội .
Nói cách khác ảnh hưởng đến tính hàn của kết cấu .

9. Công thức tính CJT như sau
T CJT = t1 + t2 + t3 + t4

10. Cách tính CJT

11. Dùng hình Figure 1, để xác định tác động của kết
cấu đến chỉ số tính hàn

12.  Có được chỉ số hàn và dựa vào năng lượng hàn tính
tóan tham chiếu lên Figure 2* hoặc 3* để xác định
xem có cần nung sơ bộ hay không và nếu nung sơ bộ
thì sẽ nung với nhiệt độ bao nhiêu
 *Note: Figure 2 khi que hàn / phương pháp hàn đáp
ứng điều kiện giãm hấp thu hydro;
 Figure 3. dùng đối với các lọai que / phương pháp
hàn không chú ý đến việc kiểm sóat nồng độ hydro sẽ
bị mối hàn hấp thu.

13. Xác định nhiệt độ nung sơ bộ

15.  Nung sơ bộ có thể cải thiện tính hàn của thép :
 1. Khi hàn thép carbon cao , hợp kim , nung sơ bộ làm
châm tốc độ nguội của mối hàn và do đó ngăn chặn việc
hình thành các cấu trúc luyện kim bất lợi cho cơ tính thép
ở vùng ảnh hưởng nhiệt
 2. Nung sơ bộ làm giãm chênh lệch nhiệt độ ở các khu
vực xung quanh vùng hàn , do đó làm giãm ứng suất nhiệt
tác động lên mối hàn .
 3. Nhiệt độ nung sơ bộ cần xác định theo yêu cầu ở hình
Figure 2 hoặc 3 . Nung quá cao gây ra lãng phí và biến
dạng kết cấu , nung quá thấp sẽ không cải thiện được tính
hàn như mong muốn .
 Ngòai ra còn phải chú ý đến việc giữ nhiệt giữa các lớp
hàn để bảo đảm tính hàn được cải thiện triệt để .
 4. Nung sơ bộ giúp cho quá trình thóat khi hydro khỏi
vùng hàn được tăng cường , kết quả là nguy cơ nứt hydro
được cải thiện đáng kể .

16. Bảng nhiệt độ nung sơ bộ và
nhiệt luyện sau khi hàn
 Theo tài liệu về PWHT ( Post Weld Heat Treatment
), ASMI và ANSI

17. Kim lo¹i c¬
b¶n P - Sè
[Chó ý 1]
Ph©n
tÝch
kim lo¹i
hµn
[Chó ý
2]
Nhãm kim lo¹i
c¬ b¶n
ChiÒu dµy
thµnh èng
danh nghÜa
§é bÒn kÐo nhá
nhÊt
NhiÖt ®é nhá nhÊt
Inch mm Ksi Mpa Yªu cÇu Nªn dïng
0F 0C 0F 0C
1 1 ThÐp C < 1 < 25.4  71  490 … … 50 10
 1  25.4 TÊt c¶ TÊt c¶ … … 175 79
TÊt TÊt > 71 > 490 … … 175 79
3 2. 11 ThÐp hîp kim.
Cr  1/2%
< 1/2 < 12.7  71  490 … … 50 10
 1/2  12.7 TÊt TÊt … … 175 79
TÊt TÊt > 71 > 490 … … 175 79
4 3 ThÐp hîp kim
1/2% < Cr 
2%
TÊt TÊt TÊt TÊt 300 149 … …
5 4. 5 ThÐp hîp kim
21/4%  Cr 
10%
TÊt TÊt TÊt TÊt 350 177 … …
6 6 ThÐp hîp kim
cao
Mactensit
TÊt TÊt TÊt TÊt … … 300 149
7 7 ThÐp hîp kim
cao
Ferit
TÊt TÊt TÊt TÊt … … 50 10
8 8. 9 ThÐp hîp kim
cao
Austenit
TÊt TÊt TÊt TÊt … … 50 10
9A, 9B 10 ThÐp hîp kim
Niken
TÊt TÊt TÊt TÊt … … 200 93
10 … ThÐp Cr - Cu TÊt TÊt TÊt TÊt 300-400 149-204 … …
10A … ThÐp Mn - V TÊt TÊt TÊt TÊt … … 175 79

18. ASME
Section IX
P - Sè
(B¶ng QW - 422)
Nhãm kim lo¹i c¬ b¶n ChiÒu dµy vµ thµnh phÇn NhiÖt ®é nung nhá
nhÊt
0F 0C
1 ThÐp C C > 0.3% vµ
T < 25mm (1")
Nh÷ng c¸i kh¸c
175
50
80
10
3 ThÐp hîp kim
Cr 1/2% lín nhÊt
§é bÒn kÐo > 70,000psi
(482.6 MPa), hoÆc chiÒu
dµy > 5/8" (16mm)
Nh÷ng c¸i kh¸c
175
50
80
10
4 ThÐp hîp kim
Cr 1/2% - 10%
§é bÒn kÐo > 60,000psi
(413.7MPa) hoÆc chiÒu
dµy > 1/2" (13mm)
Nh÷ng c¸i kh¸c
250
50
120
10
5 ThÐp hîp kim
Cr 2 1/4% - 10%
§é bÒn kÐo > 60,000psi
(413.7MPa) hoÆc cã c¶ Cr
> 6& chiÒu dµy > 1/2"
(13mm)
Nh÷ng c¸i kh¸c
400
300
200
150
6 ThÐp hîp kim cao
Mactensit
400 200
7 ThÐp hîp kim cao
Ferit
50 10
8 ThÐp hîp kim cao
Austenit
50 10
9A
9B
ThÐp hîp kim Niken 250
300
120
150
10E NhiÖt ®é lín nhÊt gi÷a c¸c ®êng hµn lµ 4500F 300 150
NhiÖt ®é nung nªn dïng ANSI/ASME

19. Kim lo¹i c¬
b¶n P - Sè
[Chó ý 1]
Ph©n
tÝch
kim lo¹i
hµn
[Chó ý
2]
Nhãm kim lo¹i
c¬ b¶n
ChiÒu dµy
thµnh èng
danh nghÜa
§é bÒn kÐo nhá
nhÊt
Ph¹m vi nhiÖt ®é kim
lo¹i
Thêi gian nung §é
cøng
Brinel
[Chó
ý 4]
Inch mm Ksi Mpa 0F 0C Giê/in chiÒu
dµy thµnh
èng [Chó ý 3]
Thêi
gian
nhá
nhÊt
Giê
1 1 ThÐp C  3/4  19 TÊt c¶ TÊt c¶ Kh«ng Kh«ng … … …
> 3/4 > 19 TÊt c¶ TÊt c¶ 1100-
1200
593-649 1 1 …
3 2. 11 ThÐp hîp kim.  3/4  19  71  490 Kh«ng Kh«ng … … …
Cr  1/2% > 3/4 > 19 TÊt TÊt 1100-
1325
593-718 1 1 225
4 3 ThÐp hîp kim  1/2  12.7  71  490 Kh«ng Kh«ng … … …
1/2% < Cr 
2%
> 1/2 > 12.7 TÊt TÊt 1300-
1375
704-746 1 2 225
5 4.5 ThÐp hîp kim (21/4% Cr  10%)
 3%Cr vµ 
0.15%C
 1/2  12.7 TÊt TÊt Kh«ng Kh«ng … … …
> 3%Cr hoÆc
>0.15%C
>1/2 >12.7 TÊt TÊt 1300-
1400
704-760 1 2 241
6 6 ThÐp hîp kim
cao
Mactensit
TÊt TÊt TÊt TÊt 1350-
1450
732-788 1 2 241
A 240 Gr. 429 TÊt TÊt TÊt TÊt 1150-
1225
621-663 1 2 241
7 7 ThÐp hîp kim
cao
Ferit
TÊt TÊt TÊt TÊt Kh«ng Kh«ng … … …
8 8. 9 ThÐp hîp kim
cao
Austenit
TÊt TÊt TÊt TÊt Kh«ng Kh«ng … … …
C¸c yªu cÇu ®Ó xö lý nhiÖt

20. 10 … ThÐp Cr - Cu TÊt TÊt TÊt TÊt 1400-
1500
760-816 1/2 1/2 …
10A … ThÐp Mn - V  3/4  19  71  490 Kh«ng Kh«ng … … …
> 3/4 > 19 TÊt TÊt 1100-
1300
593-704 1 1 225
TÊt TÊt > 71 > 490 1100-
1300
593-704 1 1 225
10E … ThÐp 27Cr TÊt TÊt TÊt TÊt 1225-
1300
663-704 1 1 225
10H … ThÐp kh«ng
gØ kÐp
TÊt TÊt TÊt TÊt Chó ý 7 Chó ý 7 1/2 1/2 …
11A
SG 1
… ThÐp 8Ni,
9Ni
 2  51 TÊt TÊt Kh«ng Kh«ng … … …
> 2 > 51 TÊt TÊt 1025-
1085
552-585 1 1 …
11A
SG 2
… ThÐp 5Ni > 2 > 51 TÊt TÊt 1025-
1085
552-585 1 1 …
62 … Zr R60705 TÊt TÊt TÊt TÊt 1000-
1100
538-593 Chó ý 9 1 …

21.  Gá đặt và hàn đính có vai trò quan trọng cho
việc cải thiện chất lượng hàn :
 Các khuyết tật hàn rất thường gặp có nguyên nhân là
sự non kém tay nghề hoặc quy trình hàn không được
tuân thủ . Các khuyết tật đó bao gồm :
 • Thiếu chảy , chồng mép
 • Thiếu ngấu
 • Nứt khi đông rắn
 • Bọt khí
 • Ngậm xỉ
 Các khuyết tật trên hầu hết là do quá trình chuẩn bị
mối hàn quá cẩu thả . Mặt khác , các giám sát hàn và
thợ hàn đôi khi xem nhẹ tác động của nguyên công gá
đặt và hàn đính . Kết quả là quá trình hàn không được
thực hiện suôn sẽ , và trong nhiều trường hợp dẫn đến
chất lượng hàn quá kém .
 .

22. Thực tế
 Nên lựa chọn nhiệt độ nung sơ bộ từ 100oC đến
250oC
 Nên thử độ cứng của thép bằng dũa, và kết hợp
mài tia lửa để xác định tương đối thành phần
Carbon
 Thành phần Carbon càng cao thì nung sơ bộ càng
cao
 Xác định nhiệt độ nung sơ bộ bằng xem màu,
bằng bút sáp, bằng đồng hồ đo nhiệt, súng đo
nhiệt …
 Nung sơ bộ bằng mỏ gas, chăn điện…

23.  Nhiệt luyện sau hàn :
 Ram khử ứng suất : 200-250oC, 1-2 h
 Ử cao : 600-650oC , 2h. Chú ý tốc độ nung và tốc độ làm nguội
theo tiêu chuẩn PWHT

24. Mối hàn được chuẩn bị tốt phải bảo đảm :
• Góc hàn thíết kế hợp lý để tiết diện từng lớp hàn có tỉ lệ
hợp lý giữa chiều cao và bệ rộng ;
 tạo thuận lợi cho quá trình thóat khí và chống nứt khi
đông rắn mối hàn.
• Mép hàn được tẩy sạch để hạn chế bọt khí , ngậm xỉ
Các mối hàn đính phải được thực hiện với cùng lọai que
đắp , cùng phương pháp và qui trình hàn .
Các mối hàn đính phải chắc chắn và phân bố hợp lý để có
thể chịu đượng được sự co rút , biến dạng do nhiệt sinh
ra khi hàn

25. Lựa chọn vật liệu hàn
- Lựa chọn vật liệu hàn có thành phần tương đương
- Lựa chọn vật liệu hàn theo cơ tính
- Lựa chọn vật liệu hàn có nhiều Ni và Mn

26. Lựa chọn vật liệu hàn theo thành phần hóa học
- Theo các sách hướng dẫn
- Lựa chọn thành phần tương đương về C, bổ sung
thêm các nguyên tố hợp kim
- Kiểm tra về cơ tính mối hàn
- Giá thành vật liệu rẻ
- Chi phí nung sơ bộ và nhiệt luyện sau khi hàn cao
- Khả năng nứt cao

27. Tài liệu của Nga

28. Lựa chọn theo cơ tính
 Chỉ sử dụng cho các loại thép C thấp, hợp kim thấp
độ bền cao
 Không sử dụng cho các thép hợp kim cao có tính
năng chống rỉ , chịu nhiệt, bền nhiệt…

30. Lựa chọn vật liệu đặc biệt
 Co thành phần Ni hoặc Mn cao
 Có khả năng chống nứt tốt, dẻo,
 Có khả năng chống khuếch tán Cacbon và các thành
phần tạp chất từ kim loại nền
 Cho phép giảm nhiệt độ nung sơ bộ và nhiệt luyện
sau khi hàn
 Một số loại que của UTP phù hợp : UTP 63, UTP 65,
UTP 7015