MỤC LỤC MỤC LỤC ................................................................................................................................ 1 LỜI NÓI ĐẦU ......................................................................................................................... 5 Bài 1. Hàn ống chất lượng cao bằng phương pháp hàn hồ quang que hàn thuốc bọc .......... 6 1.1. Mục tiêu ............................................................................................................................ 6 1.2. Nội dung ............................................................................................................................ 6 1.2.1. Mối ghép hàn ống ........................................................................................................ 6 1.2.2. Kích thước mối hàn ..................................................................................................... 8 1.2.3. Vật liệu hàn .................................................................................................................. 9 1.2.4. Chế độ hàn ................................................................................................................... 9 1.2.5. Vị trí hàn ống ............................................................................................................... 9 1.2.6. Kỹ thuật hàn............................................................................................................... 10 1.2.7. Các khuyết tật thường gặp .......................................................................................... 14 1.3. Bài tập 1. Hàn nối ống ở thế rơi (2G) ........................................................................... 17 1.3.1. Đọc bản vẽ ................................................................................................................. 17 1.3.2. Chuẩn bị thiết bị, dụng cụ, phôi và vật liệu hàn ....................................................... 18 1.3.3. Chọn chế độ hàn ........................................................................................................ 18 1.3.4. Hàn đính kết cấu ống ................................................................................................ 19 1.3.5. Gá phôi đúng vị trí hàn ............................................................................................. 19 1.3.6. Tiến hành hàn ............................................................................................................ 20 1.3.7. làm sạch và kiểm tra chất lượng mối hàn ................................................................ 23 1.4. Bài tập 2. Hàn nối ống ở vị trí nằm ngang cố định (vị trí 5G) .................................... 24 1.4.1. Đọc bản vẽ ................................................................................................................. 24 1.4.2. Chuẩn bị thiết bị, dụng cụ, phôi và vật liệu hàn ..................................................... 24 1.4.3. Chọn chế độ hàn ........................................................................................................ 25 1.4.4. Hàn đính kết cấu ống ................................................................................................ 25 1.4.5. Gá phôi đúng vị trí hàn ............................................................................................. 26 1.4.6. Tiến hành hàn ............................................................................................................ 26 1.4.7. Làm sạch và kiểm tra chất lượng mối hàn............................................................... 31 1.5. Bài tập 3. Hàn nối ống ở vị trí nằm ngang cố định (vị trí 5G) .................................. 32 1.5.1. Đọc bản vẽ ................................................................................................................. 32 1.5.2. Chuẩn bị thiết bị, dụng cụ, phôi và vật liệu hàn ..................................................... 32 1.5.3. Chọn chế độ hàn ........................................................................................................ 33 1.5.4. Hàn đính kết cấu ống ................................................................................................ 33 1.5.5. Gá phôi đúng vị trí hàn ............................................................................................. 34 1.5.6. Tiến hành hàn ............................................................................................................ 34 1.5.7. Làm sạch và kiểm tra chất lượng mối hàn............................................................... 38 1
Bài 2. Hàn ống chất lượng cao bằng kỹ thuật hàn khí oxy - khí cháy .......................... 39 2.1 . Mục tiêu ......................................................................................................................... 39 2.2. Nội dung .......................................................................................................................... 39 2.2.1. Mối ghép hàn ống ...................................................................................................... 39 2.2.2. Kích thước mối hàn ................................................................................................... 40 2.2.3. Vật liệu hàn ................................................................................................................ 41 2.2.4. Công suất ngọn lửa ................................................................................................... 41 2.2.5. Vị trí hàn ống ............................................................................................................. 41 2.2.6. Kỹ thuật hàn............................................................................................................... 42 2.2.7. Các khuyết tật thường gặp ........................................................................................ 44 2.3. Bài tập 1. Hàn nối ống ở vị trí nằm ngang, quay được (1G) ..................................... 45 2.3.1. Đọc bản vẽ ................................................................................................................. 45 2.3.2. Chuẩn bị thiết bị, dụng cụ, phôi và vật liệu hàn ..................................................... 46 2.3.3. Chọn công suất ngọn lửa (theo bảng) ...................................................................... 47 2.3.4. Hàn đính kết cấu ống ................................................................................................ 47 2.3.5. Gá phôi đúng vị trí hàn ............................................................................................. 47 2.3.6. Tiến hành hàn ............................................................................................................ 48 2.3.7. Làm sạch và kiểm tra chất lượng mối hàn............................................................... 48 Bài 3. Hàn ống chất lượng cao bằng thiết bị hàn TIG .................................................... 50 3.1. Mục tiêu .......................................................................................................................... 50 3.2. Nội dung .......................................................................................................................... 50 3.2.1. Mối ghép hàn ống...................................................................................................... 50 3.2.2. Kích thước mối hàn ................................................................................................... 52 3.2.3. Vật liệu hàn ................................................................................................................ 52 3.2.4. Chế độ hàn ................................................................................................................. 53 3.2.5. Vị trí hàn ống ............................................................................................................. 54 3.2.6. Kỹ thuật hàn............................................................................................................... 54 3.2.7. Các khuyết tật thường gặp ........................................................................................ 55 3.3. Bài tập 1. Hàn nối ống ở vị trí nằm ngang cố định (5G)............................................... 57 3.3.1. Đọc bản vẽ ................................................................................................................. 57 3.3.2. Chuẩn bị thiết bị, dụng cụ, phôi và vật liệu hàn ..................................................... 58 3.3.3. Chọn chế độ hàn ........................................................................................................ 59 3.3.4. Hàn đính kết cấu ống ................................................................................................ 59 3.3.4. Gá phôi đúng vị trí hàn ............................................................................................. 60 3.3.5. Tiến hành hàn ............................................................................................................ 60 3.3.6. Làm sạch và kiểm tra chất lượng mối hàn............................................................... 64 3.4. Bài tập 2. Hàn nối ống ở vị trí chếch 45 0 cố định (vị trí 6G)........................................ 65 2
3.4.1. Đọc bản vẽ ................................................................................................................. 65 3.4.2. Chuẩn bị thiết bị, dụng cụ, phôi và vật liệu hàn ..................................................... 65 3.4.3. Chọn chế độ hàn ........................................................................................................ 66 3.4.4. Hàn đính kết cấu ống ................................................................................................ 67 3.4.5. Gá phôi đúng vị trí hàn ............................................................................................. 68 3.4.6. Tiến hành hàn ............................................................................................................ 68 3.4.7. Làm sạch và kiểm tra chất lượng mối hàn............................................................... 72 Bài 4. Hàn ống chất lượng cao bằng thiết bị hàn bán tự động MIG/MAG ................. 74 4.1. Mục tiêu ........................................................................................................................ 74 4.2. Nội dung .......................................................................................................................... 74 4.2.1. Mối ghép hàn ống ...................................................................................................... 74 4.2.2. Kích thước mối hàn ................................................................................................... 76 4.2.3. Vật liệu hàn ................................................................................................................ 77 4.2.4. Chế độ hàn ................................................................................................................. 77 4.2.5. Vị trí hàn ống ............................................................................................................. 78 4.2.6. Kỹ thuật hàn............................................................................................................... 78 4.2.7. Các khuyết tật thường gặp ........................................................................................ 82 4.3. Bài tập 1. Hàn nối ống ở vị trí nằm ngang, ống quay (vị trí 1G) ................................. 84 4.3.1. Đọc bản vẽ ................................................................................................................. 84 4.3.2. Chuẩn bị thiết bị, dụng cụ, phôi và vật liệu hàn ..................................................... 85 4.3.3. Chọn chế độ hàn ........................................................................................................ 85 4.3.4. Hàn đính kết cấu ống ................................................................................................ 86 4.3.5. Gá phôi đúng vị trí hàn ............................................................................................. 86 4.3.6. Tiến hành hàn ............................................................................................................ 86 4.3.7. Làm sạch và kiểm tra chất lượng mối hàn............................................................... 89 4.4. Bài tập 2. Hàn nối ống ở vị trí nằm ngang cố định (vị trí 5G) .................................... 90 4.4.1. Đọc bản vẽ ................................................................................................................. 90 4.4.2. Chuẩn bị thiết bị, dụng cụ, phôi và vật liệu hàn ..................................................... 90 4.4.3. Chọn chế độ hàn ........................................................................................................ 91 4.4.4. Hàn đính kết cấu ống ................................................................................................ 91 4.4.5. Tiến hành hàn ............................................................................................................ 92 4.4.6. Làm sạch và kiểm tra chất lượng mối hàn............................................................... 95 Bài 5. Hàn ống chất lượng cao bằng thiết bị hàn tự động dưới lớp thuốc ................... 97 5.1 Mục tiêu ........................................................................................................................... 97 5.2. Nội dung .......................................................................................................................... 97 5.2.1. Nguyên lý, đặc điểm .................................................................................................. 97 5.2.2. Vật liệu dùng trong hàn SAW ................................................................................. 100 3
5.2.3. Kỹ thuật hàn hàn ống thép ...................................................................................... 105 5.3. Các loại khuyết tật mối hàn ....................................................................................... 114
4
LỜI NÓI ĐẦU Ngành công nghệ hàn ngày càng được ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp như chế tạo máy, xây lắp công trình công nghiệp và dân dụng, đóng tàu, năng lượng, hóa chất,... Do nhu cầu của công cuộc hiện đại hóa đất nước, nhu cầu nguồn nhân lực có kiến thức và kỹ năng tay nghề vững vàng, làm chủ công nghệ hàn ống để tham gia thi công chế tạo và lắp đặt các đường ống thép trong các công trình trọng điểm Quốc gia trên cả nước. Kể từ năm 1966 đến nay, trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Nam Định đã đào tạo ra trường hàng nghìn Kỹ sư, Giáo viên dạy nghề, Kỹ thuật viên công nghệ hàn và CĐN-TCN Hàn. Lực lượng này đang làm việc có hiệu quả trong hầu hết các lĩnh vực công nghiệp và đào tạo. Giáo trình Modul hàn ống chất lượng cao ra đời có thể làm tài liệu giảng dạy và học tập MĐ 17 hàn ống chất lượng cao; Thời lượng đào tạo MĐ này là 120 giờ theo chương trình đào tạo CĐN hàn của Bộ LĐTB Và XH ban hành. Ngoài ra giáo trình này cũng làm tài liệu tham khảo cho HSSV bậc đại học khi xây dựng quy trình hàn ống chất lượng cao; Làm tài liệu bồi dưỡng và đào tạo nâng bậc thợ cho công nhân đang làm việc tại các nhà máy xí nghiệp,... Giáo trình Modul hàn ống chất lượng cao bao gồm năm bài học tương ứng với 5 phương pháp hàn khác nhau, mỗi bài học bao gồm hai phần, phần lý thuyết cơ bản và các bài tập ứng dụng hàn ống ở các vị trí hàn khác nhau: Bài 1 hàn ống chất lượng cao bằng phương pháp hàn hồ quang que hàn thuốc bọc; Bài 2 hàn ống chất lượng cao bằng kỹ thuật hàn Oxy-Khí cháy; Bài 3 hàn ống chất lượng cao bằng thiết bị hàn TIG; Bài 4 hàn ống chất lượng cao bằng thiết bị hàn bán tự động MIG/MAG; Bài 5 hàn ống chất lượng cao bằng thiết bị hàn tự động dưới lớp thuốc. Chúng tôi xin chân thành cảm ơn Bộ môn Cơ khí Hàn, trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Nam Định đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho việc biên soạn giáo trình này. Tuy nhiên do những hạn chế về mặt kiến thức, kinh nghiệm cũng như thời gian,...do đó không thể tránh khỏi những thiếu sót. Chúng tôi xin trân trọng cảm ơn những ý kiến đóng góp của đồng nghiệp và bạn đọc. Những ý kiến đóng góp xin gửi về địa chỉ sau: Bộ môn Cơ khí Hàn, Khoa Cơ khí, trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Nam Định SDT: 0915562256 Email:
[email protected]. Nhóm tác giả
5
Bài 1. Hàn ống chất lượng cao bằng phương pháp hàn hồ quang que hàn thuốc bọc 1.1. Mục tiêu - Đọc các bản vẽ kết cấu ống. - Tính chọn chế độ hàn ( d h, ih, vh,), kích thước mối hàn, sai số cho phép 2% - Với mọi kết cấu ống, gá lắp chắc chắn, không biến dạng, đồng trục. - Hàn mối hàn một lớp, nhiều lớp ở các tư thế trong không gian đảm bảo, ngấu chắc, không bị nứt, lẫn xỉ, rỗ hơi, vón cục, biến dạng, có tính thẩm mỹ, đúng thời gian quy định. - Kiểm tra chất lượng mối hàn, kết cấu hàn bằng dầu, kính lúp, thử áp suất phát hiện 100% khuyết tật. - Sửa chữa mối hàn, kết cấu hàn đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật. 1.2. Nội dung 1.2.1. Mối ghép hàn ống 1. Các dạng mối ghép hàn
(a)
(b)
(c)
(d)
(e) Hình 1.1 - Các dạng mối ghép hàn ống
6
(a).Mối ghép giáp mối không vát mép (b).Mối ghép giáp mối vát mép chữ V đều (c).Mối ghép giáp mối vát mép chữ U (d).Mối ghép giáp mối vát mép chữ V lệch (e).Mối ghép chồng nối (ống lồng) 2. Chuẩn bị mối ghép hàn Tùy thuộc vào hướng hàn mà ta chuẩn bị mối ghép hàn như sau:
(a)
(b)
Hình 1.2 - Chuẩn bị mối ghép hàn (a) Mối ghép dùng cho hàn từ trên xuống (b) Mối ghép dùng cho hàn từ dưới lên Độ lệch mép ống cho phép không vượt quá 1,6 mm.
(a)
(b)
Hình 1.3 - Độ lệch mép ống khi hàn đính 7
(a)Hai ống không bị lệch mép (b)Hai ống bị lệch mép Với ống có đường kính dưới 150 mm, hàn đính 3 mối đính cách đều theo chu vi ống. Ống có đường kính từ 150 ÷ 250 mm, hàn đính 4 mối đính cách đều theo chu vi ống. Những ống có đường kính lớn hơn thì ta hàn đính sao cho khoảng cách giữa các mối hàn đính từ 200 ÷ 250 mm. Các mối hàn đính đủ bền trong quá trình hàn, chiều dài mối hàn đính không quá 15 mm. 1.2.2. Kích thước mối hàn Dạng liên kết và mối hàn (loại 1)
(tiết diện ngang của liên kết)
(tiết diện ngang của mối hàn)
s = s1
a
B
H
1÷1,5
0÷0,5
3÷6
0,5÷1,5
2
0÷2
4÷7
0,5÷2,5
3
0÷2
4÷7
0,5÷2,5
4
1,5÷3
5÷8
1÷3
Dạng liên kết và mối hàn (loại 2) Dạng liên kết và mối hàn (S = S1)
S
a
c
B
6÷8
9÷11
9÷11
12÷14 1,2÷1,6
1,6
12÷14
15÷18
15÷17
19÷21 8
H
b
h
1+0,1B
a+(2÷4)
0÷2,5
18÷20
22÷24
21÷23
25÷28
...
...
...
...
...
...
...
1.2.3. Vật liệu hàn Khi hàn từ dưới lên ta sử dụng que hàn thuốc bọc như: E6013, E7016, E7018, E8016, E9016,... Khi hàn từ trên xuống ta sử dụng que hàn thuốc bọc như: E6010-G, E7010G, E7018-G, E8018-G, E9018-G,... Thực hiện lớp hàn lót nên sử dụng que hàn có đường kính nhỏ Ø2,5 mm; Ø2,6 mm. Các lớp tiếp theo nên sử dụng que hàn có đường kính lớn hơn để tăng năng suất hàn: Ø3,2 mm; Ø4,0 mm; Ø5,0 mm;... 1.2.4. Chế độ hàn Chọn chế độ hàn theo bảng thực nghiệm sau: Đường kính
Cường độ dòng
Cường độ dòng điện
Cường độ dòng diện
que hàn (mm)
điện hàn bằng (A)
hàn từ trên xuống (A)
hàn từ dưới lên (A)
2,5
40÷70
50÷90
40÷60
3,2
70÷110
70÷120
60÷90
4,0
90÷130
90÷160
70÷110
5,0
110÷160
110÷190
90÷130
...
...
...
...
1.2.5. Vị trí hàn ống Trên toàn bộ chu vi của mối hàn nối ống ta coi như 1 mặt đồng hồ thì các vị trí hàn được chia như hình vẽ: 9
Hình 1.4-Vị trí hàn ống 1.2.6. Kỹ thuật hàn Xác định điểm khởi đầu và kết thúc trong mỗi lớp hàn ta hàn quá thêm từ 4 ÷ 6 mm. Phần hàn quá thêm này được mài mỏng để thực hiện nối que và kết thúc mỗi đường hàn.
Hình 1.5a-Điểm khởi đầu và kết
Hình 1.5b-Điểm khởi đầu và kết
thúc khi hàn từ trên xuống
thúc khi hàn từ dưới lên
Góc độ que hàn: góc làm việc của que hàn phụ thuộc vào vị trí hàn và vị trí các đường hàn. 10
(a)
(b)
(c)
(d)
Hình 1.6-Góc làm việc của que hàn (a) Hàn đường hàn lót. (b); (c); (d) Hàn các đường hàn trung gian, phủ Góc di chuyển của que hàn phụ thuộc vào vị trí hàn và hướng hàn.
11
(a)
(b) Hình 1.7-Góc di chuyển của que hàn
(a) Khi hàn từ trên xuống (b) Khi hàn từ dưới lên - Dao động que hàn + Khi hàn đường hàn lót từ trên xuống ta tựa phần thuốc bọc que hàn vào 2 mép phôi và dao động mỏ hàn quanh mặt phẳng chứa trục đường hàn. Khi nối que hàn ta nên mài mỏng phần cuối của que hàn trước đó.
Hình 1.8a-Mặt cắt ngang khi hàn xong lớp lót
Hình 1.8b-Dao động que hàn khi hàn lót từ trên xuống 12
Hình 1.8c-Vị trí nối que hàn ở lớp lót
+ Khi hàn đường hàn lót từ dưới lên ta dao động que hàn lắc ngang theo hình răng cưa; bán nguyệt; chữ U…
Hình 1.9a-Dao động hình răng cưa
Hình 1.9b-Dao động hình bán nguyệt
Hình 1.9d-Vị trí Hình 1.9c-Dao động hình chữ U
nối que hàn
+ Khi hàn lớp trung gian và lớp phủ dao động lắc ngang que hàn theo hình răng cưa; bán nguyệt…
Hình 1.10a-Sắp xếp lớp hàn trung gian
Hình 1.10b-Dao động que hàn khi hàn từ trên xuống
Hình 1.10c-Dao động que hàn khi hàn từ dưới lên
Hình 1.11a-Sắp xếp lớp hàn phủ
Hình 1.11b-Dao động que hàn khi hàn từ trên xuống
Hình 1.11c-Dao động que hàn khi hàn từ dưới lên
13
Nối que hàn: gây hồ quang cách điểm ngắt hồ quang của que hàn trước khoảng 12 mm, dùng hồ quang dài và đưa đến điểm nối que.
Hình 1.12-Vị trí nối que hàn - Khi hàn ta sử dụng hồ quang ngắn. 1.2.7. Các khuyết tật thường gặp 1. Cháy cạnh Cháy cạnh làm giảm tiết diện của liên kết hàn, tạo sự tập chung ứng suất cao và dẫn đến sự phá huỷ của kết cấu ống trong quá trình sử dụng. Nguyên nhân - Dòng điện hàn quá lớn - Chiều dài cột hồ quang quá lớn
Hình 1.13a-Cháy cạnh ở lớp phủ
- Góc độ que hàn và cách đưa que hàn chưa hợp lý - Sử dụng chưa đúng kích thước Hình 1.13b-Cháy cạnh ở lớp trung gian
que hàn Biện pháp khắc phục
- Khi dao động mỏ sang hai bên mối hàn có thời gian dừng để cho kim loại phụ điền đầy vào hai bên. 14
- Đảm bảo đúng góc độ chuyển động của que hàn - Điều chỉnh lại dòng điện hàn - Điều chỉnh lại chiều dài cột hồ quang - Điều chỉnh lại vận tốc hàn và kích thước que hàn cho phù hợp 2. Lẫn xỉ Nguyên nhân - Dòng điện hàn quá nhỏ, không đủ nhiệt lượng để cung cấp cho kim loại nóng chảy và xỉ khó thoát ra khỏi vũng hàn. - Mép hàn chưa được làm sạch xỉ hoặc khi
Hình 1.14-Mối hàn rỗ xỉ
hàn đính hay hàn nhiều lớp chưa gõ sạch xỉ. - Góc độ hàn chưa hợp lý và tốc độ hàn quá cao. - Tốc độ làm nguội quá nhanh, xỉ không kịp thoát ra ngoài. Biện pháp khắc phục - Tăng dòng điện hàn cho thích hợp, hàn bằng hồ quang ngắn. - Làm sạch vật hàn trước khi hàn, gõ sạch xỉ ở mối hàn đính và các lớp hàn. - Thay đổi góc độ và phương pháp di chuyển que hàn cho hợp lý, giảm tốc độ di chuyển của que hàn tránh xỉ trộn lẫn vào trong vũng hàn hoặc chảy về phía trước vũng hàn. 3. Không ngấu Nguyên nhân - Mép hàn chuẩn bị chưa hợp lý, lượng dư gia công để quá lớn.
Hình 1.15-Mối hàn khồn ngấu 15
- Dòng điện hàn quá nhỏ hoặc tốc độ hàn quá nhanh - Góc độ que hàn và cách đưa que hàn không hợp lý - Chiều dài cột hồ quang quá lớn Biện pháp khắc phục - Làm sạch liên kết trước khi hàn, giảm lượng dư gia công - Tăng dòng điện hàn và giảm tốc độ hàn ... 4. Lõm bề mặt lớp hàn lót Nguyên nhân - Tốc độ hàn nhỏ - Sử dụng hồ quang dài - Dòng điện hàn lớn
Hình 1.16- Lõm bề mặt lớp hàn lót
Biện pháp khắc phục - Tăng tốc độ hàn - Rút ngắn chiều dài hồ quang - Giảm dòng điện hàn 1.2.7.5. Mối hàn lót quá ngấu Nguyên nhân - Dòng điện hàn lớn - Khe hở lắp ghép lớn - Dao động chưa hợp lý (biên độ nhỏ)
Hình 1.17-Mối hàn lót quá ngấu 16
Biện pháp khắc phục - Tăng dòng điện hàn - Thay đổi cách dao động 1.3. Bài tập 1. Hàn nối ống ở thế rơi (2G) 1.3.1. Đọc bản vẽ
Hình 1.18-Liên kết hàn nối ống ở thế rơi (vị trí 2G) Trên hình là bản vẽ liên kết hàn nối ống có vát mép ở thế rơi (2g). gồm hai chi tiết ống có đường kính ngoài 110 mm, chiều dày 8 mm, hàn theo chu vi ống. Kích thước mối hàn: - Mặt ngấu có kích thước: bề rộng 4 ÷ 7 mm, chiều cao từ 0 ÷ 2,5 mm - Mặt ngoài có kích thước: bề rộng 10 ÷ 12 mm, chiều cao từ 0 ÷ 2,5 mm
17
1.3.2. Chuẩn bị thiết bị, dụng cụ, phôi và vật liệu hàn 1. Thiết bị và dụng cụ Máy hàn hồ quang xoay chiều hoặc một chiều có đầy đủ dây tiếp đất, bàn ghế hàn, đồ gá hàn, kính hàn, găng tay da, máy mài, búa nguội, bàn chải sắt, búa gõ xỉ, kìm rèn, thước lá, thước đo góc, dưỡng kiểm tra mối hàn, máy sấy que hàn, trang bị bảo hộ lao động. 2. Phôi hàn Thép ống CT3 hoặc tương đương, có đường kính ngoài 110 mm, chiều dài 100 mm, chiều dày 8 mm, góc vát 350, số lượng 4 ống/sinh viên/ca
Hình 1.19-Phôi hàn 3. Vật liệu hàn - Que hàn thép các bon thấp E6013 Ø2,5 mm và Ø 3,2 mm (Kim tín KT421) số lượng 0,5kg/sinh viên/ca. 1.3.3. Chọn chế độ hàn - Đường hàn lót Đường kính que hàn: dqh = 2,5 mm Cường độ dòng điện hàn Ih = 50 70 A - Các đường hàn tiếp theo 18
Đường kính que hàn: dqh = 3,2 mm Cường độ dòng điện hàn: Ih = 70 90 A 1.3.4. Hàn đính kết cấu ống - Đặt phôi ống lên đồ gá định tâm (khối v), căn chỉnh khe hở 3,2 ÷ 4 mm hoặc gá phôi như hình vẽ. - Hàn đính chắc chắn, mối hàn đính không nên hàn trực tiếp vào mép hàn lớp lót, nên hàn đính vào phần ngoài của chiều dày ống (như hình vẽ). Độ lệch giữa hai mép ống không vượt quá 1,6 mm.
Hình 1.20a-Căn chỉnh, kẹp chặt
Hình 1.20b-Vị trí các mối đính
1.3.5. Gá phôi đúng vị trí hàn Gá phôi ở thế rơi (đường sinh ống vuông góc với mặt phẳng hình chiếu bằng, vị trí 2G).
Hình 1.21- Gá phôi ở vị trí 2G
19
1.3.6. Tiến hành hàn 1. Hàn lớp lót - Sử dụng hồ quang ngắn: lhq ≤ dqh - Gây hồ quang tại vị trí cách mối hàn đính bất kỳ từ 10 ÷ 15 mm, khi thấy bể hàn hình thành giữa hai mép phôi thì đưa que hàn đi theo đường thẳng. Khi bắt đầu hình thành lỗ khóa thì tiến hành dao động lắc ngang. - Dao động lắc ngang que hàn theo theo kiểu răng cưa lệch hoặc vòng tròn lệch, tùy thuộc vào độ rộng của khe hở lắp ghép.
Hình 1.22a-Dao động theo hình
Hình 1.22b-Dao động theo hình
răng cưa lệch
vòng tròn lệch
- Góc nghiêng của que hàn so với tiếp tuyến của trục đường hàn tại điểm hàn theo hướng hàn từ 650850 (góc di chuyển) và que hàn so với đường sinh của ống phía dưới tại điểm hàn góc từ 65 0850 (góc làm việc). - Khi dao động que hàn phải dừng ở biên độ dao động để đảm bảo ngấu và kim loại điền đầy cạnh mối hàn, dừng ở biên độ phía trên nhiều hơn biên độ phía dưới.
20
- Nối que hàn ở lớp lót: sau khi hàn hết que dùng máy mài mài mỏng bể hàn cuối, gây hồ quang cách điểm cuối từ 10 ÷ 15 mm, hàn đắp
Ñieå m moà i hoàquang
lên phần vừa mài. Khi quan sát thấy điểm cuối Khu vöïc maø i
cùng chảy ra thì chuyển động que hàn tương tự que trước đó.
- Khi hàn gặp mối hàn đính thì ngắt hồ quang và thực hiện mài cắt bỏ mối hàn đính để thực hiện tiếp quá trình hàn. - Trước khi hàn que hàn cuối cùng của lớp lót ta thực hiện mài mỏng điểm nối, điểm kết thúc đường hàn. - Làm sạch lớp hàn lót, kiểm tra bằng mắt thường nếu có khuyết tật thì sửa khuyết tật, làm sạch rồi tiến hành hàn lớp trung gian. 2. Hàn lớp trung gian, lớp phủ - Sử dụng hồ quang ngắn: lhq ≤ dqh - Gây hồ quang tại vị trí không trùng với vị trí khởi đầu khi hàn lớp hàn trước đó, khi thấy hồ quang ổn định thì đưa que hàn đi theo đường thẳng hoặc dao động lắc ngang. - Để tránh kim loại lỏng chảy xệ ta nên dao động que hàn theo theo kiểu răng cưa lệch, vòng tròn lệch và không nên hàn đường hàn có bề rộng vượt quá 8 mm.
Hình 1.23a-Dao động theo hình
Hình 1.23b-Dao động theo hình
răng cưa lệch
vòng tròn lệch
21
- Góc nghiêng của que hàn so với tiếp tuyến của trục đường hàn tại điểm hàn theo hướng hàn từ 650850 (góc di chuyển) và góc làm việc của que hàn phụ thuộc vào vị trí các đường hàn như hình vẽ:
Hình 1.24-Góc làm việc của que hàn ứng với các đường hàn - Nối que hàn: sau khi hàn hết que, làm sạch xỉ tại vị trí nối. Gây hồ quang cách điểm kết thúc que hàn trước đó một khoảng từ 10 ÷ 15 mm, sử dụng hồ quang dài và đưa que hàn theo chân phía trên đến vị trí nối que. - Trước khi hàn que hàn cuối cùng của mỗi đường hàn ta thực hiện mài mỏng điểm kết thúc đường hàn (điểm khởi đầu que hàn thứ nhất). - Khi hàn hoàn thành mỗi đường ta dùng bàn chải sắt, búa gõ xỉ,… làm sạch mối hàn, dùng các dụng cụ đo như: thước lá, thước cặp… để kiểm tra vị trí, hình dáng, kích thước của đường hàn nếu thấy có khuyết tật thì sửa ngay khuyết tật đó rồi tiến hành hàn đường hàn tiếp theo. Thứ tự các đường hàn bố trí như sau:
Hình 1.25-Thứ tự các đường hàn - Điểm khởi đầu và kết thúc của mỗi đường hàn bố trí cách nhau khoảng 10 ÷ 15 mm. 22
1.3.7. làm sạch và kiểm tra chất lượng mối hàn 1. Kiểm tra - Gõ sạch xỉ, dùng bàn chải sắt làm sạch mối hàn. - Kiểm tra và phát hiện các khuyết tật bên ngoài mối hàn: sai lệch về vị trí, hình dáng kích thước mối hàn; cháy cạnh; lệch sống mối hàn; độ đồng đều của vảy hàn. - Kiểm tra mức độ biến dạng của liên kết hàn. 1. Đánh giá Cho phép tồn tại những khuyết tật trong mối hàn như sau: 1. Dạng xỉ đơn hoặc rỗ khí đơn, đường kính không lớn hơn 10% chiều dày vật liệu nhưng không vượt quá 3mm. 2. Dạng xỉ dải hoặc rổ khí dải dọc mối hàn tổng chiều dài không quá 200mm trên 1m đường hàn. 3. Dạng xỉ chùm và rỗ khí chùm, không quá 5 điểm trên 1 đường hàn, đường kính của một khuyết tật không quá 1,5mm.
23
1.4. Bài tập 2. Hàn nối ống ở vị trí nằm ngang cố định (vị trí 5G) 1.4.1. Đọc bản vẽ
Hình 1.26-Liên kết hàn nối ống ở vị trí 5G Trên hình là bản vẽ liên kết hàn nối ống có vát mép ở vị trí nằm ngang cố định (vị trí 5G). Gồm hai chi tiết ống có đường kính ngoài 110 mm, chiều dày 8 mm, hàn theo chu vi ống. Kích thước mối hàn: - Mặt ngấu có kích thước: bề rộng 4 ÷ 7 mm, chiều cao từ 0 ÷ 2,5 mm - Mặt ngoài có kích thước: bề rộng 10 ÷ 12 mm, chiều cao từ 0 ÷ 2,5 mm 1.4.2. Chuẩn bị thiết bị, dụng cụ, phôi và vật liệu hàn 1. Thiết bị và dụng cụ Máy hàn hồ quang xoay chiều hoặc một chiều có đầy đủ dây tiếp đất, bàn ghế hàn, đồ gá hàn, kính hàn, găng tay da, máy mài, búa nguội, bàn chải sắt, búa gõ xỉ, kìm rèn, thước lá, thước đo góc, dưỡng kiểm tra mối hàn, máy sấy que hàn, trang bị bảo hộ lao động.
24
2. Phôi hàn
Hình 1.27-Phôi hàn Thép ống CT3 hoặc tương đương, có đường kính ngoài 110 mm, chiều dài 100 mm, chiều dày 8 mm, số lượng 4 ống/sinh viên/ca 3. Vật liệu hàn - Que hàn thép các bon thấp E6013 Ø2,5 mm và Ø3,2 mm (Kim tín KT421) số lượng 0,5kg/ sinh viên /ca 1.4.3. Chọn chế độ hàn - Đường hàn lót Đường kính que hàn: dqh = 2,5 mm Cường độ dòng điện hàn Ih = 50 70 A - Các đường hàn tiếp theo Đường kính que hàn: dqh = 3,2 mm Cường độ dòng điện hàn: Ih = 70 90 A 1.4.4. Hàn đính kết cấu ống - Đặt phôi ống lên đồ gá định tâm (khối V), căn chỉnh khe hở hoặc gá phôi như hình vẽ.
25
- Hàn đính chắc chắn, mối hàn đính không nên hàn trực tiếp vào mép hàn lớp lót, nên hàn đính vào phần ngoài của chiều dày ống (như hình vẽ). Độ lệch giữa hai mép ống không vượt quá 1,6 mm.
Hình 1.28a-Căn chỉnh, kẹp chặt
Hình 1.28b-Khe hở
Hình 1.28c-Vị trí
lắp ghép
các mối đính
1.4.5. Gá phôi đúng vị trí hàn Gá phôi ở vị trí nằm ngang (đường sinh của ống song song với mặt phẳng), điểm thấp nhất không có mối hàn đính.
Hình 1.29-Gá phôi nằm ngang cố định (vị trí 5G) 1.4.6. Tiến hành hàn 1. Hàn lớp lót - Hướng hàn từ dưới lên, sử dụng hồ quang ngắn: Lhq ≤ dqh - Gây hồ quang tại vị trí cách điểm thấp nhất một khoảng từ 10 ÷ 15 mm về phía đối diện.
26
Hình 1.30-Điểm bắt đầu đường hàn - Khi thấy bể hàn hình thành giữa hai mép phôi thì đưa que hàn đi theo đường thẳng. Khi bắt đầu hình thành lỗ khóa thì tiến hành dao động lắc ngang. - Dao động que hàn theo theo hình răng cưa, theo hình bán nguyệt hoặc theo hình chữ U tùy thuộc vào độ rộng của khe hở lắp ghép.
Hình 1.31a-Dao động
Hình 1.31b-Dao động
hình răng cưa
hình bán nguyệt
Hình 1.31c-Dao động hình chữ U
- Góc nghiêng của que hàn so với tiếp tuyến của trục đường hàn tại điểm hàn theo hướng hàn từ 650850 (góc di chuyển) và que hàn so với đường sinh của ống một góc 900 (góc làm việc).
27
Hình 1.32-Góc độ của que hàn - Ở vị trí hàn leo thì góc di chuyển của que hàn lại hợp với tiếp tuyến tại điểm hàn về phía sau hường hàn nên khi hàn qua các điểm 1h30’; 4h30’; 7h30’; 10h30’ que hàn hướng vào tâm ống (góc di chuyển bằng 90 0)
Hình 1.33-Góc di chuyển của que hàn khi đi qua các điểm chuyển vị trí hàn - Khi dao động que hàn phải dừng ở 2 biên độ dao động để đảm bảo ngấu và kim loại điền đầy cạnh mối hàn. - Nối que hàn ở lớp lót: sau khi hàn hết que dùng máy mài mài mỏng bể hàn cuối, gây hồ quang cách điểm cuối từ 10 ÷ 15 mm, hàn đắp lên phần vừa mài. Khi quan sát thấy điểm cuối cùng chảy ra thì chuyển động que hàn tương tự que trước đó.
28
Hình 1.34-Điểm nối que hàn
- Khi hàn gặp mối hàn đính thì ngắt hồ quang và thực hiện mài cắt bỏ mối hàn đính để thực hiện tiếp quá trình hàn. - Thực hiện hàn vượt qua điểm cao nhất một khoảng từ 6 ÷ 8 mm. Đây là điểm kết thúc mối hàn lót nên phần hàn vượt qua này được mài mỏng. - Phía đối diện thực hiện hàn tương tự, điểm khởi đầu được mài mỏng sau đó thực hiện hàn nối que hàn. - Làm sạch lớp hàn lót, kiểm tra bằng mắt thường nếu có khuyết tật thì sửa khuyết tật, làm sạch rồi tiến hành hàn lớp trung gian. 2. Hàn lớp trung gian, lớp phủ - Hướng hàn từ dưới lên, sử dụng hồ quang ngắn: Lhq ≤ dqh - Gây hồ quang tại vị trí cách điểm thấp nhất một khoảng từ 10 ÷ 15 mm về phía đối diện với điểm gây hồ quang ở lớp lót. - Khi hồ quang ổn định ta tiến hành dao động theo hình răng cưa, bán nguyệt. Vị trí điểm dừng ở 2 bên biên độ cách mặt phôi khoảng 2 ÷3 mm.
Hình 1.35-Điểm gây hồ quang ở lớp trung gian và lớp phủ
29
Hình 1.36a-Dao động
Hình 1.36b-Dao động
Hình 1.36c-Vị trí
hình răng cưa
hình bán nguyệt
lớp trung gian
- Góc nghiêng của que hàn so với tiếp tuyến của trục đường hàn tại điểm hàn theo hướng hàn từ 650850 (góc di chuyển) và que hàn so với đường sinh của ống một góc 900 (góc làm việc). Xem hình 1.32 - Nối que hàn: sau khi hàn hết que, làm sạch xỉ tại vị trí nối. Gây hồ quang cách điểm kết thúc que hàn trước đó một khoảng từ 10 ÷ 15 mm, sử dụng hồ quang dài và đưa que hàn theo chân phía trên đến vị trí nối que. - Thực hiện hàn vượt qua điểm cao nhất một khoảng từ 4 ÷ 6 mm. Phần hàn vượt qua này sẽ mài mỏng để thực hiện kết thúc đường hàn. - Khi hàn phía đối diện ta mài mỏng điểm khởi đầu của đường hàn đó và thực hiện hàn tương tự như nối que hàn. - Khi hàn xong lớp trung gian dùng bàn chải sắt, búa gõ xỉ làm sạch, kiểm tra nếu thấy khuyết tật thì sửa ngay và tiến hành hàn lớp phủ. - Điểm khởi đầu của lớp hàn phủ cùng phía với điểm khởi đầu của lớp hàn lót. - Hàn lớp phủ ta dao động cho vết loang của bể hàn tràn vào mặt phôi cách mép phôi từ 1 ÷ 1,5 mm.
Hình 1.37-Vị trí lớp phủ
30
1.4.7. Làm sạch và kiểm tra chất lượng mối hàn 1. Kiểm tra - Gõ sạch xỉ, dùng bàn chải sắt làm sạch mối hàn. - Kiểm tra và phát hiện các khuyết tật bên ngoài mối hàn: sai lệch về vị trí, hình dáng kích thước mối hàn; cháy cạnh; chảy tràn; độ đồng đều của vảy hàn. - Kiểm tra mức độ biến dạng của liên kết hàn. 2. Đánh giá Cho phép tồn tại những khuyết tật trong mối hàn như sau: 1. Dạng xỉ đơn hoặc rỗ khí đơn, đường kính không lớn hơn 10% chiều dày vật liệu nhưng không vượt quá 3mm. 2. Dạng xỉ dải hoặc rổ khí dải dọc mối hàn tổng chiều dài không quá 200mm trên 1m đường hàn. 3. Dạng xỉ chùm và rỗ khí chùm, không quá 5 điểm trên 1 đường hàn, đường kính của một khuyết tật không quá 1,5mm.
31
1.5. Bài tập 3. Hàn nối ống ở vị trí nằm ngang cố định (vị trí 5G) 1.5.1. Đọc bản vẽ
Hình 1.38-Liên kết hàn nối ống ở vị trí 5G Trên hình là bản vẽ liên kết hàn nối ống có vát mép ở vị trí nằm ngang cố định (vị trí 5G). Gồm hai chi tiết ống có đường kính ngoài 110 mm, chiều dày 8 mm, hàn theo chu vi ống. Kích thước mối hàn: - Mặt ngấu có kích thước: bề rộng 4 ÷ 7 mm, chiều cao từ 0 ÷ 2,5 mm - Mặt ngoài có kích thước: bề rộng 10 ÷ 12 mm, chiều cao từ 0 ÷ 2,5 mm 1.5.2. Chuẩn bị thiết bị, dụng cụ, phôi và vật liệu hàn 1. Thiết bị và dụng cụ Máy hàn hồ quang xoay chiều hoặc một chiều có đầy đủ dây tiếp đất, bàn ghế hàn, đồ gá hàn, kính hàn, găng tay da, máy mài, búa nguội, bàn chải sắt, búa gõ xỉ, kìm rèn, thước lá, thước đo góc, dưỡng kiểm tra mối hàn, máy sấy que hàn, trang bị bảo hộ lao động.
32
2. Phôi hàn
Hình 1.39-Phôi hàn Thép ống CT3 hoặc tương đương, có đường kính ngoài 110 mm, chiều dài 100 mm, góc vát 300, chiều dày 8 mm, số lượng 4 ống/sinh viên/ca 3. Vật liệu hàn - Que hàn cellulosic E6010, Ø2,5 mm và Ø3,2 mm, số lượng 0,5kg/ sinh viên /ca 1.5.3. Chọn chế độ hàn - Đường hàn lót Đường kính que hàn: dqh = 2,5 mm Cường độ dòng điện hàn Ih = 70 90 A - Các đường hàn tiếp theo Đường kính que hàn: dqh = 3,2 mm Cường độ dòng điện hàn: Ih = 90 110 A 1.5.4. Hàn đính kết cấu ống - Đặt phôi ống lên đồ gá định tâm (khối v), căn chỉnh khe hở hoặc gá phôi như hình vẽ.
33
- Hàn đính chắc chắn, mối hàn đính không nên hàn trực tiếp vào mép hàn lớp lót, nên hàn đính vào phần ngoài của chiều dày ống (như hình vẽ). Độ lệch giữa hai mép ống không vượt quá 1,6 mm.
Hình 1.40a-Căn chỉnh, kẹp chặt
Hình 1.40b-Độ lệch mép ống Hình 1.40c-Vị trí các mối tối đa đính
1.5.5. Gá phôi đúng vị trí hàn Gá phôi ở vị trí nằm ngang (đường sinh của ống song song với mặt phẳng), điểm thấp nhất không có mối hàn đính.
Hình 1.41-Gá phôi nằm ngang cố định (vị trí 5G) 1.5.6. Tiến hành hàn 1. Hàn lớp lót - Hướng hàn từ trên xuống, sử dụng hồ quang ngắn: Lhq ≤ dqh - Gây hồ quang tại vị trí cách điểm cao nhất một khoảng từ 4 ÷ 6 mm về phía đối diện.
34
Hình 1.42-Điểm bắt đầu đường hàn - Khi thấy bể hàn hình thành giữa hai mép phôi thì đưa que hàn đi theo đường thẳng. - Trong quá trình hàn ta tựa phần thuốc bọc que hàn vào 2 mép phôi và lắc que hàn như hình vẽ:
Hình 1.43-Dao động que hàn khi hàn lớp lót - Que hàn luôn dao động quanh mặt phẳng chứa trục đường hàn góc từ -150 ÷ 150 (góc làm việc) và góc di chuyển như sau:
35
Hình 1.44-Góc di chuyển của que hàn - Nối que hàn ở lớp lót: sau khi hàn hết que dùng máy mài mài mỏng bể hàn cuối, gây hồ quang cách điểm cuối từ 10 ÷ 15 mm, hàn đắp lên phần vừa mài. Khi quan sát thấy điểm cuối cùng chảy ra thì chuyển động que hàn tương tự que trước đó.
Hình 1.45-Điểm nối que hàn - Khi hàn gặp mối hàn đính thì ngắt hồ quang và thực hiện mài cắt bỏ mối hàn đính để thực hiện tiếp quá trình hàn. - Thực hiện hàn vượt qua điểm thấp nhất một khoảng từ 4 ÷ 6 mm. Đây là điểm kết thúc mối hàn lót nên phần hàn vượt qua này được mài mỏng. - Phía đối diện thực hiện hàn tương tự, điểm khởi đầu được mài mỏng sau đó thực hiện hàn nối que hàn. 36
- Làm sạch lớp hàn lót, kiểm tra bằng mắt thường nếu có khuyết tật thì sửa khuyết tật, làm sạch rồi tiến hành hàn lớp trung gian. 2. Hàn lớp trung gian, lớp phủ - Hướng hàn từ trên xuống, sử dụng hồ quang ngắn: Lhq ≤ dqh - Gây hồ quang tại vị trí cách điểm cao nhất một khoảng từ 4 ÷ 6 mm về phía đối diện với điểm gây hồ quang ở lớp lót. - Khi hồ quang ổn định ta tiến hành dao động theo hình răng cưa, bán nguyệt. Vị trí điểm dừng ở 2 bên biên độ cách mặt phôi khoảng 1 ÷ 1,5 mm.
Hình 1.46a-Dao động
Hình 1.46b-Dao động
Hình 1.46c-Vị trí
hình răng cưa
hình bán nguyệt
lớp trung gian
- Que hàn luôn nằm trong mặt phẳng chứa trục đường hàn (góc làm việc) và góc di chuyển tương tự như khi hàn lớp hàn lót. - Nối que hàn: sau khi hàn hết que, làm sạch xỉ tại vị trí nối. Gây hồ quang cách điểm kết thúc que hàn trước đó một khoảng từ 10 ÷ 15 mm, sử dụng hồ quang dài và đưa que hàn đến vị trí nối que. - Thực hiện hàn vượt qua điểm thấp nhất một khoảng từ 4 ÷ 6 mm. Phần hàn vượt qua này sẽ mài mỏng để thực hiện kết thúc đường hàn. - Khi hàn phía đối diện ta mài mỏng điểm khởi đầu của đường hàn đó và thực hiện hàn tương tự như nối que hàn. - Khi hàn xong lớp trung gian dùng bàn chải sắt, búa gõ xỉ làm sạch, kiểm tra nếu thấy khuyết tật thì sửa ngay và tiến hành hàn lớp phủ. 37
- Điểm khởi đầu của lớp hàn phủ ở phía đối diện với điểm khởi đầu của lớp hàn trung gian. - Hàn lớp phủ ta dao động cho vết loang của bể hàn tràn vào mặt phôi cách mép phôi từ 1 ÷ 1,5 mm.
Hình 1.47-Vị trí lớp phủ
1.5.7. Làm sạch và kiểm tra chất lượng mối hàn 1. Kiểm tra - Gõ sạch xỉ, dùng bàn chải sắt làm sạch mối hàn. - Kiểm tra và phát hiện các khuyết tật bên ngoài mối hàn: sai lệch về vị trí, hình dáng kích thước mối hàn; cháy cạnh; chảy tràn; độ đồng đều của vảy hàn. - Kiểm tra mức độ biến dạng của liên kết hàn. 2. Đánh giá Cho phép tồn tại những khuyết tật trong mối hàn như sau: 1. Dạng xỉ đơn hoặc rỗ khí đơn, đường kính không lớn hơn 10% chiều dày vật liệu nhưng không vượt quá 3mm. 2. Dạng xỉ dải hoặc rổ khí dải dọc mối hàn tổng chiều dài không quá 200 mm trên 1m đường hàn. 3. Dạng xỉ chùm và rỗ khí chùm, không quá 5 điểm trên 1 đường hàn, đường kính của một khuyết tật không quá 1,5mm.
38
Bài 2. Hàn ống chất lượng cao bằng kỹ thuật hàn khí oxy - khí cháy 2.1 . Mục tiêu - Chọn chế độ hàn (số hiệu pép hàn, công suất ngọn lửa, đường kính dây hàn phụ, vận tốc hàn...) khi biết kích thước phôi. - Ứng với mỗi kết cấu hàn ống ở mọi tư thế trong không gian, chọn góc độ mỏ hàn, góc độ dây hàn phụ và phương pháp chuyển động hợp lý. - Gá lắp kết cấu ống đảm bảo yêu cầu kỹ thuật như độ lệch mép ống, độ lệch trục, khe hở lắp ghép... và không bị biến dạng trong quá trình hàn. - Hàn mối hàn gấp mép, hàn giáp mối, hàn chồng nối ở mọi tư thế đảm bảo ngấu, không bị nứt, không biến dạng... - Kiểm tra chất lượng mối hàn, nếu có khuyết tật thì sửa chữa các khuyết tật để mối hàn đảm bảo yêu cầu. - An toàn cho người và thiết bị. 2.2. Nội dung 2.2.1. Mối ghép hàn ống 1. Các dạng mối ghép hàn Tùy theo chiều dày vật liệu mà ta chuẩn bị mối ghép hàn theo đúng tiêu chuẩn của hàn khí.
( (a)
(b)
(c)
d)
Hình 2.1 - Các dạng mối ghép hàn ống bằng kỹ thuật hàn khí (a).Mối ghép gấp mép S ≤ 1,5 mm (b).Mối ghép giáp mối không vát mép S ≤ 1 mm 39
(c).Mối ghép giáp mối không vát mép S = 1÷4 mm (d).Mối ghép giáp mối vát mép chữ V S = 3÷12 mm (e).Mối ghép chồng nối (ống lồng) 2. Chuẩn bị mối ghép hàn Làm sạch mép hàn về cả hai phía khoảng 10 ÷ 20 mm. Độ lệch mép ống cho phép không vượt quá chiều dày vật liệu và ≤ 1,6 mm.
(b) Hình 2.2 - Độ lệch mép ống khi hàn đính Hai ống không bị lệch mép Hai ống bị lệch mép Với ống có đường kính dưới 100 mm, hàn đính 4 mối đính cách đều theo chu vi ống. Những ống có đường kính lớn hơn thì ta hàn đính sao cho khoảng cách giữa các mối hàn đính từ 100 ÷ 120 mm. Các mối hàn đính đủ bền trong quá trình hàn, chiều dài mối hàn đính không quá 15 mm. 2.2.2. Kích thước mối hàn Chiều dày
Khe hở lắp
Bề rộng
Chiều cao mối
vật liệu S
ghép
mối hàn
hàn
≤1,5
0
2÷4
0,5÷1,5
≤1
0
2÷4
0,5÷1,5
40
Hình vẽ minh họa
1÷4
1÷2
3÷8
0,5÷2,5
3÷12
2÷4
3÷20
0,5÷3
2.2.3. Vật liệu hàn Sử dụng dây hàn phụ có đường kính từ 1,6 ÷ 3,2 mm. Khí hàn dùng khí Oxy và khí cháy như Axetylen, Propan, Butan, Mêtan... 2.2.4. Công suất ngọn lửa Chọn công suất ngọn lửa theo bảng thực nghiệm sau:
2.2.5. Vị trí hàn ống Trên toàn bộ chu vi của mối hàn nối ống ta coi như 1 mặt đồng hồ thì các vị trí hàn được chia như hình vẽ:
41
Hình 2.3-Vị trí hàn ống 2.2.6. Kỹ thuật hàn Khi xác định được mỗi đoạn hàn thì ta nung nóng sơ bộ trước đoạn hàn đó. Điểm khởi đầu và kết thúc trong mỗi lớp hàn ta hàn quá thêm từ 4 ÷ 6 mm. Phần hàn quá thêm này được mài mỏng để thực hiện nối que và kết thúc mỗi đường hàn.
Hình 2.4a-Điểm khởi đầu và kết thúc khi hàn từ trên xuống
Hình 2.4b-Điểm khởi đầu và kết thúc khi hàn từ dưới lên
Góc độ mỏ hàn và dây hàn phụ: Góc làm việc của mỏ hàn và dây hàn phụ luôn nằm trong mặt phẳng chứa trục đường hàn. Góc di chuyển của mỏ hàn và dây hàn phụ chủ yếu phụ thuộc vào chiều dày vật liệu.
42
Chiều dày vật liệu (mm)
Góc nghiêng mỏ hàn so với tiếp tuyến tại điểm hàn
≤1
200
1÷3
300
3÷5
400
5÷7
500
7 ÷ 10
600
10 ÷ 15
700
Hình 2.5-Góc độ của mỏ hàn và dây hàn phụ Dao động của mỏ hàn và dây hàn phụ: dây hàn phụ luôn dao động dọc theo trục của dây hàn (bón vào bể hàn theo từng giọt). Mỏ hàn dao động theo hình vòng tròn hoặc theo hình bán nguyệt.
Hình 2.6a-Mỏ hàn dao động hình bán nguyệt
Hình 2.6b-Mỏ hàn dao động hình vòng tròn
43
Nối que hàn: ta xác định đoạn hàn tiếp sau đó để nung nóng sơ bộ, nung cho bể hàn cuối đạt đến trạng thái chảy và cho dây hàn phụ vào. Khi hàn nếu thấy hiện tượng bể hàn loang rộng, chảy xệ thì ta kéo cho mỏ hàn ra xa bể hàn. 2.2.7. Các khuyết tật thường gặp 1. Cháy thủng Nguyên nhân - Công suất ngọn lửa quá lớn - Tốc độ hàn quá chậm - Góc độ mỏ hàn quá lớn
Hình 2.7-Cháy thủng
Biện pháp khắc phục - Điều chỉnh lại công suất ngọn lửa - Tăng tốc độ hàn - Giảm góc di chuyển của mỏ hàn 2. Không ngấu Nguyên nhân - Công suất ngọn lửa quá nhỏ - Lượng dư gia công lớn - Tốc độ hàn nhanh
Hình 2.8-Mối hàn không ngấu chân
- Mỏ hàn cách xa bể hàn quá - Góc di chuyển của mỏ hàn nhỏ. Biện pháp khắc phục - Tăng công suất ngọn lửa 44
- Giảm tốc độ hàn - Điều chỉnh khoảng cách từ nhân ngọn lửa tói bể hàn - Tăng góc di chuyển của mỏ hàn. 3. Lõm bề mặt lớp hàn lót Nguyên nhân - Tốc độ hàn chậm - Dao động mỏ hàn với biên độ lớn - Đầu dây hàn phụ không bón ở trong lòng ống.
Hình 2.9- Lõm bề mặt lớp hàn lót
Biện pháp khắc phục - Điều chỉnh tăng tốc độ hàn - Dao động mỏ hàn xung quanh khe hở lắp ghép - Bón que hàn vào trong lòng ống. 2.3. Bài tập 1. Hàn nối ống ở vị trí nằm ngang, quay được (1G) 2.3.1. Đọc bản vẽ
45
Trên hình là bản vẽ liên kết hàn nối ống có vát mép ở vị trí nằm ngang, ống quay được (vị trí hàn 1G). Gồm hai chi tiết ống có đường kính ngoài 80 mm, chiều dày 5 mm, hàn theo chu vi ống. Kích thước mối hàn: - Mặt ngấu có kích thước: bề rộng 4 ÷ 7 mm, chiều cao từ 0 ÷ 2,5 mm - Mặt ngoài có kích thước: bề rộng 10 ÷ 12 mm, chiều cao từ 0 ÷ 2,5 mm 2.3.2. Chuẩn bị thiết bị, dụng cụ, phôi và vật liệu hàn 1. Thiết bị và dụng cụ Bộ thiết bị hàn hơi, bàn ghế hàn, đồ gá hàn, đồ gá định vị tâm ống, kính hàn, găng tay da, máy mài, búa nguội, bàn chải sắt, búa gõ xỉ, kìm rèn, thước lá, thước đo góc, dưỡng kiểm tra mối hàn, trang bị bảo hộ lao động. 2. Phôi hàn
Hình 2.10-Phôi hàn Thép ống CT3 hoặc tương đương, có đường kính ngoài 40 mm, chiều dài 100 mm, chiều dày 5 mm, số lượng 4 ống/sinh viên/ca 3. Vật liệu hàn - Dây hàn phụ Ø1,6; Ø2,4; số lượng 0,5kg/ sinh viên /ca. - Khí O2, C2H2.
46
2.3.3. Chọn công suất ngọn lửa (theo bảng) 2.3.4. Hàn đính kết cấu ống - Đặt phôi ống lên đồ gá định tâm (khối V), căn chỉnh khe hở và xiết đai kẹp chặt ống. - Hàn đính chắc chắn, mối hàn đính không vượt quá 15mm. Độ lệch giữa hai mép ống không vượt quá 1,6 mm. Hàn đính xong tiến hành mài mỏng 2 đầu mối hàn đính để thuận lợi khi nối và kết thúc mỗi đoạn hàn.
Hình 2.11a-Căn chỉnh khe hở
Hình 2.11b-Vị trí các mối đính
2.3.5. Gá phôi đúng vị trí hàn Gá phôi lên đồ gá quay được ở vị trí nằm ngang (đường sinh ống song song với mặt phẳng hình chiếu bằng).
Hình 2.12-Gá phôi ở vị trí nằm ngang, quay được 47
2.3.6. Tiến hành hàn Chu vi của ống tương ứng với các vị trí của mặt đồng hồ. Tiến hành nung nóng sơ bộ từ vị trí 1h30’ đến vị trí 12h và tiến hành hàn. Quan sát thấy kim loại cơ bản nóng chảy thì bón dây hàn phụ vào, khi hình thành bể hàn giữa hai mép phôi thì tiến hành dao động mỏ hàn và dây hàn phụ. Bón dần từng giọt kim loại dây hàn vào bể hàn. Khi hàn đến vị trí 12h thì dừng lại và xoay ống và thực hiện hàn tương tự. Khi hàn cần giữ và duy trì đúng góc độ của mỏ hàn và dây hàn phụ. Thực hiện các chuyển động của mỏ hàn và dây hàn phụ hợp lý ở từng thời điểm.
Hình 2.13-Thực hiện hàn từ điểm 1h30’ Khi hàn xong lớp lót ta tiến hành làm sạch, kiểm tra lớp hàn lót bằng mắt thường và các dụng cụ đo như thước cặp, thước lá,…nếu thấy có khuyết tật thì tiến hành sửa chữa ngay, làm sạch rồi tiến hành hàn lớp trung gian, lớp phủ. 2.3.7. Làm sạch và kiểm tra chất lượng mối hàn 1. Kiểm tra - Dùng bàn chải sắt làm sạch mối hàn. - Kiểm tra và phát hiện các khuyết tật bên ngoài mối hàn: sai lệch về vị trí, hình dáng kích thước mối hàn; cháy thủng; độ đồng đều của vảy hàn... 48
- Kiểm tra mức độ biến dạng của liên kết hàn. 2. Đánh giá Cho phép tồn tại những khuyết tật trong mối hàn như sau: 1. Rỗ khí đơn, đường kính không lớn hơn 10% chiều dày vật liệu nhưng không vượt quá 3mm. 2. Rổ khí dải dọc mối hàn tổng chiều dài không quá 200mm trên 1m đường hàn. 3. Rỗ khí chùm, không quá 5 điểm trên 1 đường hàn, đường kính của một khuyết tật không quá 1,5mm.
49
Bài 3. Hàn ống chất lượng cao bằng thiết bị hàn TIG 3.1. Mục tiêu - Chọn chế độ hàn như cường độ dòng điện, đường kính điện cực, lưu lượng khí bảo vệ, cỡ chụp sứ,... kích thước mối hàn khi biết kích thước phôi. - Ứng với mỗi kết cấu ống ở mọi vị trí trong không gian, chọn kiểu dao động, góc độ mỏ hàn và que hàn hợp lý. - Với mọi kết cấu ống, gá lắp chắc chắn đúng tiêu chuẩn. - Hàn mối hàn một lớp, nhiều lớp ở mọi tư thế đảm bảo đúng yêu cầu kỹ thuật, đúng thời gian quy định. - Chỉnh sửa các kết cấu ống, các mối hàn ống đảm bảo yêu cầu. - Đảm bảo an toàn và vệ sinh công nghiệp. 3.2. Nội dung 3.2.1. Mối ghép hàn ống 1. Các dạng mối ghép hàn
(a)
(b)
(c)
(d)
(e) Hình 3.1 - Các dạng mối ghép hàn ống (a).Mối ghép giáp mối không vát mép
50
(b).Mối ghép giáp mối vát mép chữ V đều (c).Mối ghép giáp mối vát mép chữ U (d).Mối ghép giáp mối vát mép chữ V lệch (e).Mối ghép chồng nối (ống lồng) 2. Chuẩn bị mối ghép hàn Tùy thuộc vào chiều dày vật liệu mà ta chuẩn bị mối ghép hàn theo đúng tiêu chuẩn của phương pháp hàn TIG:
Hình 3.2 - Chuẩn bị mối ghép hàn Độ lệch mép ống cho phép không vượt quá 1,6 mm.
(a)
(b)
Hình 3.3 - Độ lệch mép ống khi hàn đính (a) Hai ống không bị lệch mép (b) Hai ống bị lệch mép Với ống có đường kính dưới 150 mm, hàn đính 3 mối đính cách đều theo chu vi ống. Ống có đường kính từ 150 ÷ 250 mm, hàn đính 4 mối đính cách đều theo chu vi ống. Những ống có đường kính lớn hơn thì ta hàn đính sao cho khoảng cách giữa các mối hàn đính từ 200 ÷ 250 mm. Các mối hàn đính đủ bền trong quá 51
trình hàn, chiều dài mối hàn đính không quá 15 mm. 3.2.2. Kích thước mối hàn Dạng liên kết và mối hàn (loại 1)
(tiết diện ngang của liên kết)
(tiết diện ngang của mối hàn)
s = s1
a
B
H
1÷1,5
0÷0,5
3÷6
0,5÷1,5
2
0÷2
4÷7
0,5÷2,5
3
0÷2
4÷7
0,5÷2,5
4
1,5÷3
5÷8
1÷3
Dạng liên kết và mối hàn (loại 2) Dạng liên kết và mối hàn
S
(S = S1)
6÷8
9÷11
9÷11
12÷14
12÷14 15÷17
a
1,2÷1, 6
c
B
H
b
h
15÷18
1+0,1
a+(2÷
0÷2,
19÷21
B
4)
5
...
...
...
1,6
18÷20
22÷24
21÷23
25÷28
...
...
...
3.2.3. Vật liệu hàn Khí bảo vệ Ar, He, Ar + He. 52
...
Điện cực hàn thép cacbon, thép hợp kim, thép không gỉ dùng điện cực vonfram lẫn 2%Thori đầu sơn đỏ. Khi hàn nhôm dùng điện cực vonfram nguyên chất đầu sơn xanh. Dây hàn phụ: ER70S-G; ER80S-G; ER90S-G; ER308L; ER316L; ER317L; ER318L; ER347L;... 3.2.4. Chế độ hàn Chế độ hàn được chọn theo bảng thực nghiệm Chiều dày vật liệu
Đường
Đường kính
Cường
Lưu lượng
Cỡ
kính điện dây hàn phụ
độ dòng
khí bảo vệ
chụp
cực (mm)
(mm)
điện (a)
(lít/phút)
sứ
lót
1,6
1,6
40÷50
6÷8
4
phủ
1,6
1,6
50÷60
6÷8
5
lót
1,6
1,6
50÷60
6÷8
4
trung gian
2,4
2,4
90÷110
8÷10
5
phủ
2,4
2,4
90÷110
8÷10
5
lót
2,4
2,4
80÷100
8÷10
4
trung gian
2,4
2,4
100÷120
10÷15
5
phủ
2,4
2,4
100÷120
10÷15
5
lót
2,4
2,4
100÷120
8÷10
4
trung gian
2,4
2,4
120÷150
13÷18
6
phủ
2,4
2,4
120÷150
13÷18
6
...
...
...
...
...
...
Lớp hàn
(mm) ≤4
5÷7
8÷10
11÷13
...
53
3.2.5. Vị trí hàn ống Trên toàn bộ chu vi của mối hàn nối ống ta coi như 1 mặt đồng hồ thì các vị trí hàn được chia như hình vẽ:
Hình 3.4-Vị trí hàn ống 3.2.6. Kỹ thuật hàn - Góc độ tương đối giữa mỏ hàn, dây hàn phụ và vật hàn được xác định như sau: + Mỏ hàn và dây hàn phụ nằm trong mặt phẳng chứa trục đường hàn (góc làm việc). + Mỏ hàn hợp với tiếp tuyến tại điểm hàn về phía sau hướng hàn một góc từ 350÷550 (góc di chuyển). + Dây hàn phụ hợp với tiếp tuyến tại điểm hàn về phía hướng hàn một góc từ 100÷150 (góc di chuyển).
54
Hình 3.5-Vị trí hàn bằng
Hình 3.6-Vị trí hàn trần - Xác định được chế độ hàn chung cho các vị trí ở từng lớp hàn. Có thể kết hợp các kiểu dao động: đi thẳng, răng cưa, bán nguyệt. - Khi hàn đường hàn lót sử dụng cỡ chụp sứ số 4, các lớp hàn tiếp theo sử dụng chụp sứ cỡ số 5,6,7 tùy thuộc vào bề rộng của mối hàn và dạng mối ghép. 3.2.7. Các khuyết tật thường gặp 1. Cháy cạnh Cháy cạnh làm giảm tiết diện của liên kết hàn, tạo sự tập chung ứng suất cao và dẫn đến sự phá huỷ của kết cấu ống trong quá trình sử dụng. 55
Nguyên nhân - Dòng điện hàn quá lớn - Chiều dài cột hồ quang quá lớn - Bề mặt phôi chưa được làm sạch Hình 3.7-Mối hàn bị cháy cạnh
- Hồ quang không tập trung Biện pháp khắc phục - Điều chỉnh lại dòng điện hàn - Sử dụng hồ quang ngắn - Mài sạch bề mặt phôi hàn - Mài lại điện cực để hồ quang tập trung 2. Rỗ khí Nguyên nhân - Sử dụng lưu lượng khí quá ít hoặc quá nhiều - Khu vực hàn có gió thổi vào
Hình 3.8-Mối hàn bị rỗ khí
- Phôi không được làm sạch
- Lớp trung gian và lớp phủ sử dụng chụp sứ quá nhỏ Biện pháp khắc phục - Điều chỉnh lại lưu lượng khí - Che chắn không cho gió thổi vào khu vực hàn - Mài sạch phôi - Sử dụng sứ cỡ 6, 7 cho lớp trung gian, lớp phủ 56
3. Không ngấu Nguyên nhân - Lượng dư gia công để quá lớn - Dòng điện hàn quá nhỏ hoặc tốc độ hàn Hình 3.9-Mối hàn không ngấu
quá nhanh - Không có điểm dừng chân ở lớp lót - Khe hở lắp ghép nhỏ Biện pháp khắc phục - Giảm lượng dư gia công - Điều chỉnh lại chế độ hàn
- Khi hàn chú ý dừng ở 2 chân và quan sát khi ngấu hết mép hàn thì mới dao động - Điều chỉnh cho khe hở lắp ghép lớn hơn
3.3. Bài tập 1. Hàn nối ống ở vị trí nằm ngang cố định (5G) 3.3.1. Đọc bản vẽ
57
Trên hình là bản vẽ liên kết hàn nối ống có vát mép ở vị trí nằm ngang cố định (5g). gồm hai chi tiết ống có đường kính ngoài 110 mm, chiều dày 8 mm, hàn theo chu vi ống. kích thước mối hàn: - Mặt ngấu có kích thước: bề rộng 4 ÷ 7 mm, chiều cao từ 0 ÷ 2,5 mm - Mặt ngoài có kích thước: bề rộng 10 ÷ 12 mm, chiều cao từ 0 ÷ 2,5 mm 3.3.2. Chuẩn bị thiết bị, dụng cụ, phôi và vật liệu hàn 1. Thiết bị và dụng cụ Bộ thiết bị hàn TIG, chai khí argon, đồng hồ giảm áp khí argon, bàn ghế hàn, đồ gá hàn, kính hàn, găng tay len, đèn pin, máy mài, búa nguội, bàn chải sắt, búa gõ xỉ, kìm rèn, thước lá, thước đo góc, dưỡng kiểm tra mối hàn, trang bị bảo hộ lao động. 2. Phôi hàn
Hình 3.10-Phôi hàn Thép ống CT31 hoặc tương đương, có đường kính ngoài 110 mm, chiều dài 100 mm, chiều dày 8 mm, góc vát 300, số lượng 4 ống/sinh viên/ca 3. Vật liệu hàn - Dây hàn phụ ER70S-G, Ø2,4 số lượng 0,3kg/ sinh viên /ca - Điện cực vonfram đầu sơn đỏ Ø1,6 và Ø2,4 58
- Khí bảo vệ argon 3.3.3. Chọn chế độ hàn
Lớp hàn
Lớp lót Lớp trung gian Lớp phủ
Đường kính
Đường kính
Cường độ
Lưu lượng
Cỡ
điện cực
dây hàn phụ
dòng điện
khí bảo vệ
chụp
(mm)
(mm)
(A)
(lít/phút)
sứ
2,4
2,4
80÷100
8÷10
4
2,4
2,4
100÷120
10÷15
5
2,4
2,4
100÷120
10÷15
5
3.3.4. Hàn đính kết cấu ống - Hàn đính ở vị trí thuận lợi nhất. - Đặt phôi ống lên đồ gá định tâm (khối V), căn chỉnh khe hở 3,2 ÷ 4 mm sau đó xiết đai kẹp chặt ống. - Hàn đính chắc chắn, mối hàn đính nên hàn trực tiếp vào mép hàn lớp lót, chiều dài mối hàn đính từ 10 ÷ 15 mm. Độ lệch giữa hai mép ống không vượt quá 1,6 mm.
Hình 3.11a-Gá, kẹp chặt phôi
Hình 3.11b-Vị trí các mối đính 59
- Hàn đính xong tiến hành mài mỏng các vị trí kết thúc mỗi đoạn hàn
Hình 3.12-Vị trí mài mỏng 3.3.4. Gá phôi đúng vị trí hàn Gá phôi ở vị trí nằm ngang cố định (đường sinh ống song song với mặt phẳng hình chiếu bằng), và điều chỉnh cho có 1 mối đính ở vị trí thấp nhất để khởi đầu thuận lợi mối hàn lót. 3.3.5. Tiến hành hàn 1. Hàn lớp lót Hướng hàn từ dưới lên Sử dụng hồ quang ngắn: lhq ≤ dqh Gây hồ quang tại vị trí giữa mối hàn đính thấp nhất, khi thấy bề mặt mối hàn đính chảy ra thì dao động đến điểm nối que. Trong quá trình dao động đến điểm nối thì điều chỉnh đầu que hàn đến điểm nối que. Nếu chưa tìm thấy đầu que thì bấm công tắc cho dòng điện trở về dòng nền để tìm đầu que. Trong quá trình hàn đầu dây hàn phụ luôn luôn nhúng vào bể hàn để lợi dụng sức căng bề mặt của chất lỏng. Phía dưới đáy ống ta dùng đầu dây hàn phụ nhúng vào bể hàn để kéo kim loại lỏng lên trên (lồi vào trong ống), phía trên đỉnh ta
60
nhúng đầu dây hàn phụ vào bể hàn để kéo kim loại lỏng lên trên tránh cho mối hàn lót lồi vào trong nhiều… Dao động mỏ hàn theo theo hình răng cưa hoặc hình bán nguyệt, tùy thuộc vào độ rộng của khe hở lắp ghép.
Hình 3.13a-Dao động theo hình răng cưa
Hình 3.13b-Dao động theo hình bán nguyệt
Mỏ hàn dao động quanh mặt phẳng chứa trục đường hàn và hợp với tiếp tuyến tại điểm hàn về phía sau hướng hàn một góc từ 35 0550. Dây hàn phụ nằm trong mặt phẳng chứa trục đường hàn và hợp với tiếp tuyến tại điểm hàn về phía hướng hàn một góc từ 100150.
Hình 3.14-Vị trí hàn trần
61
Hình 3.15-Vị trí hàn bằng Khi dao động que hàn phải dừng ở biên độ quan sát thấy kim loại điền đầy cạnh mối hàn, ngấu hết mép hàn thì dao động. Kết thúc mỗi đoạn hàn: khi kim loại mối hàn gặp kim loại mối hàn đính (phần mài mỏng) thì dừng hồ quang ở giữa mối hàn để 2 vùng kim loại hòa trộn vào nhau và bón thêm 1 nhịp đẩy que hàn rồi dao động tiến đến giữa mối hàn đính, giảm nhiệt cho bể hàn và đưa hồ quang lên thành vát mép để ngắt hồ quang. Nối que hàn: gây hồ quang ở vị trí vừa ngắt hồ quang, dao động tiến đến vị trí nối que. Trong quá trình dao động ta đưa đầu que đến vị trí nối, khi kim loại que hàn chảy ra hòa trộn vào kim loại mối hàn đính thì dao động hàn tiến lên vượt qua diểm cao nhất một khoảng từ 6 ÷ 8 mm. Phần hàn vượt qua này được mài mỏng để khi hàn phía đối diện phần này trở thành điểm kết thúc mối hàn lót. Phía đối diện thực hiện hàn tương tự. Làm sạch lớp hàn lót, kiểm tra bằng mắt thường nếu có khuyết tật thì sửa khuyết tật, làm sạch rồi tiến hành hàn lớp trung gian.
62
2. Hàn lớp trung gian, lớp phủ
Hình 3.16a-Sắp xếp lớp hàn trung gian
Hình 3.16b-Sắp xếp lớp hàn phủ
- Gử dụng hồ quang ngắn: lhq = 1 ÷ 2 mm - Gây hồ quang tại vị trí cách điểm thấp nhất một khoảng từ 10 ÷ 15 mm, khi thấy bề mặt lớp hàn lót chảy ra, đưa dây hàn phụ vào và thấy kim loại dây hàn phụ chảy ra hòa trộn vào kim loại lớp hàn trước thì tiến hàn dao động. - Mỏ hàn và dây hàn phụ dao động tương tự như ở lớp hàn lót nhưng bước dao động và biên độ dao động lớn hơn.
Hình 3.17a-Dao động hình răng cưa
dao động hình bán nguyệt
- Lớp trung gian và lớp phủ khi hàn cần chú ý đến vết loang ở phía trước để phát hiện xem kim loại bồi vào có hòa trộn được vào kim loại lớp hàn trước. - Góc nghiêng của mỏ hàn và dây hàn phụ tương tự như ở lớp hàn lót. - Nối que hàn: gây hồ quang cách điểm kết thúc đoạn hàn trước đó một khoảng từ 10 ÷ 15 mm, dao động tiến đến vị trí nối que. Trong quá trình dao động ta đưa đầu que đến vị trí nối, khi kim loại que hàn chảy ra hòa trộn vào kim loại của đoạn hàn trước và kim loại lớp hàn trước thì thực hiện hàn vượt qua điểm cao nhất từ 4 ÷ 6 mm. 63
- Phía đối diện ta gây hồ quang ở điểm thấp nhất và thực hiện hàn tương tự như phía đã hàn. - Điểm khởi đầu và kết thúc của mỗi lớp hàn bố trí cách nhau lớp hàn trước khoảng 10 ÷ 15 mm. 3.3.6. Làm sạch và kiểm tra chất lượng mối hàn 1. Kiểm tra - Kiểm tra và phát hiện các khuyết tật bên ngoài mối hàn: sai lệch về vị trí, hình dáng kích thước mối hàn; cháy cạnh; độ đồng đều của vảy hàn. - Kiểm tra mức độ biến dạng của liên kết hàn. 2. Đánh giá Cho phép tồn tại những khuyết tật trong mối hàn như sau: 1- Dạng rỗ khí đơn, đường kính không lớn hơn 10% chiều dày vật liệu nhưng không vượt quá 3mm. 2- Dạng rỗ khí dải dọc mối hàn tổng chiều dài không quá 200mm trên 1m đường hàn. 3- Dạng rỗ khí chùm, không quá 5 điểm trên 1 đường hàn, đường kính của một khuyết tật không quá 1,5mm. 4- Những vết cháy chân đơn sâu không quá 1 mm, không quá 5 vết cháy chân trên 1 đường hàn.
64
3.4. Bài tập 2. Hàn nối ống ở vị trí chếch 450 cố định (vị trí 6G) 3.4.1. Đọc bản vẽ
Trên hình là bản vẽ liên kết hàn nối ống có vát mép ở vị trí chếch 450 cố định (vị trí 6G). Gồm hai chi tiết ống có đường kính ngoài 110 mm, chiều dày 8 mm, hàn theo chu vi ống. Kích thước mối hàn: - Mặt ngấu có kích thước: bề rộng 4 ÷ 7 mm, chiều cao từ 0 ÷ 2,5 mm - Mặt ngoài có kích thước: bề rộng 10 ÷ 12 mm, chiều cao từ 0 ÷ 2,5 mm 3.4.2. Chuẩn bị thiết bị, dụng cụ, phôi và vật liệu hàn 1. Thiết bị và dụng cụ Bộ thiết bị hàn TIG, chai khí argon, đồng hồ giảm áp khí argon, bàn ghế hàn, đồ gá hàn, kính hàn, găng tay len, đèn pin, máy mài, búa nguội, bàn chải sắt, búa gõ xỉ, kìm rèn, thước lá, thước đo góc, dưỡng kiểm tra mối hàn, trang bị bảo hộ lao động.
65
2. Phôi hàn
Hình 3.18-Phôi hàn Thép ống ct3 hoặc tương đương, có đường kính ngoài 110 mm, chiều dài 100 mm, chiều dày 8 mm, góc vát 300, số lượng 4 ống/sinh viên/ca 3. Vật liệu hàn Dây hàn phụ ER70S-G, Ø2,4 số lượng 0,3kg/ sinh viên /ca Điện cực vonfram đầu sơn đỏ Ø1,6 và Ø2,4 Khí bảo vệ argon 3.4.3. Chọn chế độ hàn
Lớp hàn
Lớp lót Lớp trung gian Lớp phủ
Đường kính
Đường kính
Cường độ
Lưu lượng
Cỡ
điện cực
dây hàn phụ
dòng điện
khí bảo vệ
chụp
(mm)
(mm)
(a)
(lít/phút)
sứ
2,4
2,4
80÷100
8÷10
4
2,4
2,4
100÷120
10÷15
5
2,4
2,4
100÷120
10÷15
5
66
3.4.4. Hàn đính kết cấu ống Hàn đính ở vị trí thuận lợi nhất Đặt phôi ống lên đồ gá định tâm (khối V), căn chỉnh khe hở 3,2 ÷ 4 mm, sau đó xiết chặp bu lông. Hàn đính chắc chắn, mối hàn đính nên hàn trực tiếp vào mép hàn lớp lót, chiều dài mối hàn đính từ 10 ÷ 15 mm. Độ lệch giữa hai mép ống không vượt quá 1,6 mm.
Hình 3.19a-Gá, kẹp chặt phôi
Hình 3.19b-Vị trí các mối đính
Hàn đính xong tiến hành mài mỏng các vị trí kết thúc mỗi đoạn hàn
Hình 3.20-Vị trí mài mỏng
67
3.4.5. Gá phôi đúng vị trí hàn Gá phôi ở vị trí chếch 450 (đường sinh của ống hợp với mặt phẳng hình chiếu bằng góc 450 ), điều chỉnh cho điểm thấp nhất có mối hàn đính để thuận lợi khi khởi đầu mối hàn lót. 3.4.6. Tiến hành hàn 1. Hàn lớp lót Hướng hàn từ dưới lên Sử dụng hồ quang ngắn: lhq = 1 ÷ 2 mm Gây hồ quang tại vị trí giữa mối hàn đính thấp nhất, khi thấy bề mặt mối hàn đính chảy ra thì dao động đến điểm nối que. Trong quá trình dao động đến điểm nối thì điều chỉnh đầu que hàn đến điểm nối que. Nếu chưa tìm thấy đầu que thì bấm công tắc cho dòng điện trở về dòng nền để tìm đầu que. Trong quá trình hàn đầu dây hàn phụ luôn luôn nhúng vào bể hàn để lợi dụng sức căng bề mặt của chất lỏng. Phía dưới đáy ống ta dùng đầu dây hàn phụ nhúng vào bể hàn để kéo kim loại lỏng lên trên (lồi vào trong ống), phía trên đỉnh ta nhúng đầu dây hàn phụ vào bể hàn để kéo kim loại lỏng lên trên tránh cho mối hàn lót lồi vào trong nhiều… Dao động mỏ hàn theo theo hình răng cưa hoặc hình bán nguyệt, tùy thuộc vào độ rộng của khe hở lắp ghép.
Hình 3.21a-Dao động theo hình răng cưa phía bên phải ống
Hình 3.21b-Dao động theo hình răng cưa phía bên trái ống 68
Hình 3.21c-Dao động theo hình bán nguyệtphía bên phải ống
Hình 3.21d-Dao động theo hình bán nguyệt phía bên trái ống
Mỏ hàn dao động quanh mặt phẳng chứa trục đường hàn và hợp với tiếp tuyến tại điểm hàn về phía sau hướng hàn một góc từ 35 0550. Dây hàn phụ nằm trong mặt phẳng chứa trục đường hàn và hợp với tiếp tuyến tại điểm hàn về phía hướng hàn một góc từ 10 0150.
Hình 3.22-Góc độ của mỏ hàn và dây hàn phụ Khi dao động que hàn phải dừng ở biên độ quan sát thấy kim loại điền đầy cạnh mối hàn, ngấu hết mép hàn thì dao động. Kết thúc mỗi đoạn hàn: khi kim loại mối hàn gặp kim loại mối hàn đính (phần mài mỏng) thì dừng hồ quang ở giữa mối hàn để 2 vùng kim loại hòa trộn vào nhau và bón thêm 1 nhịp đẩy que hàn rồi dao động tiến đến giữa mối hàn đính, giảm nhiệt cho bể hàn và đưa hồ quang lên thành vát mép để ngắt hồ quang.
69
Nối que hàn: gây hồ quang ở vị trí cách điểm vừa ngắt hồ quang về phía đã hàn một khoảng từ 10 ÷ 15 mm, dao động tiến đến vị trí nối que. Trong quá trình dao động ta đưa đầu que đến vị trí nối, khi kim loại que hàn chảy ra hòa trộn vào kim loại mối hàn đính thì dao động hàn tiến lên vượt qua điểm cao nhất một khoảng từ 6 ÷ 8 mm. Phần hàn vượt qua này được mài mỏng để khi hàn phía đối diện phần này trở thành điểm kết thúc mối hàn lót. Phía đối diện thực hiện hàn tương tự. Làm sạch lớp hàn lót, kiểm tra bằng mắt thường nếu có khuyết tật thì sửa khuyết tật, làm sạch rồi tiến hành hàn lớp trung gian. 2. Hàn lớp trung gian, lớp phủ
Hình 3.22a-Sắp xếp lớp hàn trung gian
Hình 3.22b-Sắp xếp lớp hàn phủ
Hướng hàn từ dưới lên Sử dụng hồ quang ngắn: lhq = 1 ÷ 2 mm Gây hồ quang tại vị trí cách điểm thấp nhất một khoảng từ 10 ÷ 15 mm, khi thấy bề mặt lớp hàn trước chảy ra, đưa dây hàn phụ vào và thấy kim loại dây hàn phụ chảy ra hòa trộn vào kim loại lớp hàn trước thì tiến hàn dao động. Mỏ hàn và dây hàn phụ dao động tương tự như ở lớp hàn lót nhưng bước dao động và biên độ dao động lớn hơn.
70
Hình 3.23a-Dao động theo hình răng cưa phía bên phải ống
Hình 3.23b-Dao động theo hình răng cưa phía bên trái ống
Hình 3.23c-Dao động theo hình bán nguyệt phía bên phải ống
Hình 3.23d-Dao động theo hình bán nguyệt phía bên trái ống
Lớp trung gian và lớp phủ khi hàn cần chú ý đến vết loang ở phía trước để phát hiện xem kim loại bồi vào có hòa trộn được vào kim loại lớp hàn trước. Góc nghiêng của mỏ hàn và dây hàn phụ tương tự như ở lớp hàn lót. Nối que hàn: gây hồ quang cách điểm kết thúc đoạn hàn trước đó một khoảng từ 10 ÷ 15 mm, dao động tiến đến vị trí nối que. Trong quá trình dao động ta đưa đầu que đến vị trí nối, khi kim loại que hàn chảy ra hòa trộn vào kim loại của đoạn hàn trước và kim loại lớp hàn trước thì thực hiện hàn vượt qua điểm cao nhất từ 4 ÷ 6 mm. Phía đối diện ta gây hồ quang ở điểm thấp nhất và thực hiện hàn tương tự như phía đã hàn. Điểm khởi đầu và kết thúc của mỗi lớp hàn bố trí cách nhau lớp hàn trước khoảng 10 ÷ 15 mm. 71
Lớp hàn trung gian, lớp hàn phủ có thể chia thành 2 hay nhiều đường hàn khi bề rộng vượt quá 12 mm.
Hình 3.24a-Lớp trung gian, lớp phủ hàn 2 đường hàn
Hình 3.24b-Lớp trung gian hàn 2 đường hàn, lớp phủ hàn 3 đường hàn
3.4.7. Làm sạch và kiểm tra chất lượng mối hàn 1. Kiểm tra Kiểm tra và phát hiện các khuyết tật bên ngoài mối hàn: sai lệch về vị trí, hình dáng kích thước mối hàn; cháy cạnh; lệch sống mối hàn; độ đồng đều của vảy hàn. Kiểm tra mức độ biến dạng của liên kết hàn. 2. Đánh giá Cho phép tồn tại những khuyết tật trong mối hàn như sau: 1- Dạng rỗ khí đơn, đường kính không lớn hơn 10% chiều dày vật liệu nhưng không vượt quá 3mm. 2- Dạng rỗ khí dải dọc mối hàn tổng chiều dài không quá 200mm trên 1m đường hàn. 3-Dạng rỗ khí chùm, không quá 5 điểm trên 1 đường hàn, đường kính của một khuyết tật không quá 1,5mm.
72
4- Những vết cháy chân đơn sâu không quá 1 mm, không quá 5 vết cháy chân trên 1 đường hàn.
73
Bài 4. Hàn ống chất lượng cao bằng thiết bị hàn bán tự động MIG/MAG 4.1. Mục tiêu Chọn được chế độ hàn và kích thước mối hàn khi biết kích thước phôi. Đọc bản vẽ, chuẩn bị phôi và hàn đính các kết cấu ống đảm bảo yêu cầu kỹ thuật. Chọn đúng vật liệu hàn tương ứng với các vật liệu ống cơ bản. Với mọi kết cấu ống chất lượng cao, hàn mối hàn một lớp, nhiều lớp ở mọi tư thế đảm bảo ngấu và không bị các khuyết tật như rỗ khí, gồ cao, lệch sống,... Chỉnh sửa các khuyết tật mối hàn, các kết cấu sai kỹ thuật. Đảm bảo an toàn cho người và thiết bị trong quá trình thực tập. 4.2. Nội dung 4.2.1. Mối ghép hàn ống 1. Các dạng mối ghép hàn
(a)
(b)
(c)
(d)
(e) Hình 4.1 - Các dạng mối ghép hàn ống (a).Mối ghép giáp mối không vát mép (b).Mối ghép giáp mối vát mép chữ V đều 74
(c).Mối ghép giáp mối vát mép chữ U (d).Mối ghép giáp mối vát mép chữ V lệch (e).Mối ghép chồng nối (ống lồng) 2. Chuẩn bị mối ghép hàn Tùy thuộc vào hướng hàn mà ta chuẩn bị mối ghép hàn như sau:
(a)
(b) Hình 4.2 - Chuẩn bị mối ghép hàn
(a)Mối ghép dùng cho hàn từ trên xuống (b)Mối ghép dùng cho hàn từ dưới lên Mài sạch mép hàn và khu vực xung quanh mép hàn. Khi gá đính phôi thì độ lệch mép ống cho phép không vượt quá 1,6 mm.
(b) Hình 4.3 - Độ lệch mép ống khi hàn đính (a)Hai ống không bị lệch mép (b)Hai ống bị lệch mép Với ống có đường kính dưới 150 mm, hàn đính 3 mối đính cách đều theo chu vi ống. Ống có đường kính từ 150 ÷ 250 mm, hàn đính 4 mối đính cách đều theo chu vi ống. Những ống có đường kính lớn hơn thì ta hàn đính sao cho khoảng cách 75
giữa các mối hàn đính từ 200 ÷ 250 mm. Các mối hàn đính đủ bền trong quá trình hàn, chiều dài mối hàn đính không quá 15 mm. 4.2.2. Kích thước mối hàn Dạng liên kết và mối hàn (loại 1)
(tiết diện ngang của liên kết)
(tiết diện ngang của mối hàn)
s = s1
a
B
H
1÷1,5
0÷0,5
3÷6
0,5÷2
2
0÷2
4÷7
0,5÷3
3
0÷2
4÷7
0,5÷4
4
1,5÷3
5÷8
1÷4
Dạng liên kết và mối hàn (loại 2) Dạng liên kết và mối hàn (S = S1)
S
a
c
6÷8
B
H
b
h
1+0,1
a+(2÷4
0÷2,
B
)
5
9÷11 12÷1
9÷11
4 15÷1
12÷14 1,2÷3,
1,6
2
8 19÷2
15÷17
1 22÷2
18÷20
4 76
25÷2
21÷23 ...
8 ...
...
...
...
...
...
4.2.3. Vật liệu hàn Khí bảo vệ với hàn MIG sử dụng khí trơ như Ar, He, Ar + He hoặc hỗn hợp 85%khí trơ + 15%khí hoạt tính. Khi hàn MAG sử dụng khí hoạt tính như CO2, 85%CO2 + 15%khí trơ. Với các ống thép cacbon thấp, thép hợp kim,... sử dụng dây hàn có ký hiệu như: ER70S, ER70S-6, ER80S, ER90S,... Với các ống thép không gỉ ta sử dụng các loại dây hàn có ký hiệu như: ER308L, ER316L, ER317L, ER318L,... 4.2.4. Chế độ hàn Chọn chế độ hàn theo bảng thực nghiệm sau: Chiều dày Đường kính
Cường độ dòng
Điện áp hàn (V)
Lưu lượng khí
vật liệu
dây hàn
(mm)
(mm)
≤6
0,8
80÷120
16÷20
6÷8
6÷10
0,9
90÷135
17,5÷23
8÷10
10÷15
1,0
100÷160
19÷26
10÷15
15÷20
1,2
120÷200
21÷30
12÷18
20÷25
1,6
160÷250
24÷35
15÷20
...
...
...
...
...
điện hàn (A)
77
bảo vệ (lít/phút)
4.2.5. Vị trí hàn ống Trên toàn bộ chu vi của mối hàn nối ống ta coi như 1 mặt đồng hồ thì các vị trí hàn được chia như hình vẽ:
Hình 4.4-Vị trí hàn ống 4.2.6. Kỹ thuật hàn - Xác định điểm khởi đầu và kết thúc trong mỗi lớp hàn ta hàn quá thêm từ 4 ÷ 6 mm. Phần hàn quá thêm này được mài mỏng để thực hiện nối que và kết thúc mỗi đường hàn.
Hình 4.5a-Điểm khởi đầu và kết thúc khi hàn từ trên xuống
Hình 4.5b-Điểm khởi đầu và kết thúc khi hàn từ dưới lên
78
- Góc độ mỏ hàn: góc làm việc của que hàn phụ thuộc vào vị trí hàn và vị trí các đường hàn.
(a)
(b)
(c)
(d) Hình 4.6-Góc làm việc của mỏ hàn (a) Hàn đường hàn lót
(b); (c); (d) Hàn các đường hàn trung gian, phủ Góc di chuyển của mỏ hàn phụ thuộc vào vị trí hàn và hướng hàn.
(a)
(b) 79
Hình 4.7-Góc di chuyển của mỏ hàn (a) Khi hàn từ trên xuống (b) Khi hàn từ dưới lên - Dao động mỏ hàn + Khi hàn đường hàn lót từ trên xuống ta tựa phần chụp khí bảo vệ vào 2 mép phôi và dao động mỏ hàn quanh mặt phẳng chứa trục đường hàn. Khi nối que hàn ta nên mài mỏng phần cuối của que hàn trước đó.
Hình 4.8a-Mặt cắt ngang khi hàn xong lớp lót
Hình 4.8b-Dao động mỏ hàn khi hàn lót từ trên xuống
Hình 4.8c-Vị trí nối que hàn ở lớp lót
+ Khi hàn đường hàn lót từ dưới lên ta dao động mỏ hàn lắc ngang theo hình răng cưa; bán nguyệt; chữ U…
Hình 4.9a-Dao động hình răng cưa
Hình 4.9b-Dao động hình bán nguyệt
Hình 4.9c-Dao động hình chữ u
Hình 4.9d-Vị trí nối que hàn
+ Khi hàn lớp trung gian và lớp phủ dao động lắc ngang mỏ hàn theo hình răng cưa; bán nguyệt…
80
Hình 4.10a-Sắp xếp lớp hàn trung gian
Hình 4.10b-Dao động mỏ hàn khi hàn từ trên xuống
Hình 4.10c-Dao động mỏ hàn khi hàn từ dưới lên
Hình 4.11a-Sắp xếp lớp hàn phủ
Hình 4.11b-Dao động mỏ hàn khi hàn từ trên xuống
Hình 4.11c-Dao động mỏ hàn khi hàn từ dưới lên
Nối que hàn: gây hồ quang cách điểm ngắt hồ quang của que hàn trước khoảng 12 mm và đưa đến điểm nối que.
Hình 4.12-Vị trí nối que hàn - Khi hàn ta sử dụng tầm với điện cực như sau:
81
Hình 4.13a-tầm với điện cực khi hàn lớp lót
Hình 4.13b-Tầm vứi điện cực khi hàn lớp trung gian
Hình 4.13c-Tầm với điện cực khi hàn lớp phủ
4.2.7. Các khuyết tật thường gặp 1. Cháy cạnh Cháy cạnh làm giảm tiết diện của liên kết hàn, tạo sự tập chung ứng suất cao và dẫn đến sự phá huỷ của kết cấu ống trong quá trình sử dụng. Nguyên nhân - Dòng điện, điện áp hàn quá lớn - Góc độ mỏ hàn và cách đưa mỏ hàn Hình 4.14a-Cháy cạnh ở lớp phủ
chưa hợp lý - Sử dụng chưa đúng đường kính dây hàn phụ
Hình 4.14b-Cháy cạnh ở lớp trung gian
- Bề mặt phôi chưa được làm sạch Biện pháp khắc phục - Điều chỉnh lại chế độ hàn
- Khi dao động mỏ sang hai bên mối hàn có thời gian dừng để cho kim loại phụ điền đầy vào hai bên. - Đảm bảo đúng góc độ chuyển động của mỏ hàn - Điều chỉnh lại vận tốc hàn và kích thước dây hàn cho phù hợp - Làm sạch bề mặt trước khi hàn
82
2. Không ngấu Nguyên nhân - Mép hàn chuẩn bị chưa hợp lý, lượng dư gia công để quá lớn. - Dòng điện hàn quá nhỏ hoặc tốc độ hàn quá nhanh
Hình 4.15-Mối hàn không ngấu
- Góc độ mỏ hàn và cách đưa que hàn không hợp lý - Chiều dài điện cực quá lớn Biện pháp khắc phục - Làm sạch liên kết trước khi hàn, giảm lượng dư gia công - Tăng dòng điện hàn và giảm tốc độ hàn ... - Duy trì đúng góc độ mỏ hàn, tầm với điện cực 3. Lõm bề mặt lớp hàn lót Nguyên nhân - Tốc độ hàn nhỏ - Biên độ dao động lớn - Dòng điện, điện áp hàn lớn
Hình 4.16- Lõm bề mặt lớp hàn lót
Biện pháp khắc phục - Tăng tốc độ hàn - Giảm biên độ dao động - Giảm dòng điện, điện áp hàn
83
4. Mối hàn lót quá ngấu Nguyên nhân - Dòng điện, điện áp hàn lớn - Khe hở lắp ghép lớn
Hình 4.17-Mối hàn lót quá ngấu
- Dao động chưa hợp lý (biên độ nhỏ) Biện pháp khắc phục - Điều chỉnh lại chế độ hàn - Thay đổi cách dao động
4.3. Bài tập 1. Hàn nối ống ở vị trí nằm ngang, ống quay (vị trí 1G) 4.3.1. Đọc bản vẽ
Trên hình là bản vẽ liên kết hàn nối ống có vát mép ở vị trí nằm ngang, ống quay (vị trí 1G). Gồm hai chi tiết ống có đường kính ngoài 110 mm, chiều dày 8 mm, hàn theo chu vi ống. Kích thước mối hàn: - Mặt ngấu có kích thước: bề rộng 4 ÷ 7 mm, chiều cao từ 0 ÷ 2,5 mm - Mặt ngoài có kích thước: bề rộng 10 ÷ 12 mm, chiều cao từ 0 ÷ 2,5 mm
84
4.3.2. Chuẩn bị thiết bị, dụng cụ, phôi và vật liệu hàn 1. Thiết bị và dụng cụ Bộ thiết bị hàn mig/mag, đồ gá quay ống, bàn ghế hàn, đồ gá hàn đính, kính hàn, găng tay da, máy mài, búa nguội, bàn chải sắt, búa gõ xỉ, kìm rèn, thước lá, thước đo góc, dưỡng kiểm tra mối hàn, trang bị bảo hộ lao động. 2. Phôi hàn
Hình 4.18-Phôi hàn Thép ống CT3 hoặc tương đương, có đường kính ngoài 110 mm, chiều dài 100 mm, chiều dày 8 mm, góc vát 300, số lượng 4 ống/sinh viên/ca 3. Vật liệu hàn - Dây hàn thép các bon E70S-G, Ø0,9 mm, số lượng 0,5kg/ sinh viên /ca. - Khí bảo vệ Ar hoặc CO2 4.3.3. Chọn chế độ hàn Chiều dày
Lớp hàn
Đường kính
vật liệu
điện cực
(mm)
(mm)
Điện áp (v)
Cường độ
Lưu lượng
dòng điện
khí bảo vệ
(a)
(lít/phút)
lót
0,9
16÷17
80÷90
8÷10
trung gian
0,9
17÷17,5
90÷100
10÷15
8
85
phủ
0,9
17÷18
90÷110
10÷15
4.3.4. Hàn đính kết cấu ống - Đặt phôi ống lên đồ gá định tâm (khối V), căn chỉnh khe hở 3,2 ÷ 4 mm - Hàn đính chắc chắn, mối hàn đính nên hàn trực tiếp vào mép hàn lớp lót. Chiều dài mối đính không quá 15 mm. Độ lệch giữa hai mép ống không vượt quá 1,6 mm. Khi hàn đính xong ta dùng thước cặp, thước lá, đèn pin, dưỡng đo độ lồi của mối hàn đính để kiểm tra mối ghép hàn. Nếu thấy có khuyết tật thì tiến hành sửa ngay sau đó tiến hành mài mỏng mối hàn đính như hình vẽ:
Hình 4.19a-Căn chỉnh khe hở, kẹp chặt
Hình 4.19b-Mối hàn đính
Hình 4.19c-Vị trí các mối đính
4.3.5. Gá phôi đúng vị trí hàn Gá phôi lên đồ gá quay ở vị trí nằm ngang (đường sinh ống song song với mặt phẳng hình chiếu bằng). Điều chỉnh cho có một mối hàn đính ở vị trí cao nhất (đỉnh ống) để thuận lợi khi bắt đầu hàn lớp lót. 4.3.6. Tiến hành hàn 1. Hàn lớp lót Hướng hàn ngược với chiều quay của ống. Sử dụng tầm với điện cực ngắn từ 10 ÷ 12 mm. Bắt đầu đường hàn: gây hồ quang tại vị trí giữa mối hàn đính ở trên đỉnh ống, dao động mỏ hàn quanh vị trí vừa mài mỏng. Khi đến điểm nối thì điều khiển 86
cho ống quay, quan sát quá trình nóng chảy của bể hàn để điều chỉnh tốc độ quay của ống. Mỏ hàn đứng yên hoặc dao động theo theo hình răng cưa hoặc bán nguyệt, tùy thuộc vào độ rộng của khe hở lắp ghép và quá trình nóng chảy của bể hàn.
Hình 4.20a-Dao động theo hình răng cưa
Hình 4.20b-Dao động theo hình bán nguyệt
Góc nghiêng của mỏ hàn so với tiếp tuyến của trục đường hàn tại điểm hàn theo hướng hàn từ 800850 (góc di chuyển) và mỏ hàn nằm trong mặt phẳng chứa trục đường hàn (góc làm việc).
Khi dao động mỏ hàn phải dừng ở biên độ dao động quan sát thấy ngấu hết mép hàn thì tiến hành dao động. Kết thúc mỗi đoạn hàn: khi kim loại mối hàn gặp kim loại mối hàn đính thì cho ống dừng lại 1 nhịp (khoảng 1 giây) sau đó cho ống quay. Thực hiện hàn đến giữa mối hàn đính thì dừng lại ngắt hồ quang để kiểm tra hoặc không dừng để tiến hành hàn tiếp cho đên hết chiều dài đường hàn lót. Nối que hàn ở lớp lót: tương tự như khi khởi đầu.
87
Làm sạch lớp hàn lót, dùng các dụng cụ đo như: thước lá; thước cặp; đèn pin…để kiểm tra chất lượng mối hàn lót. nếu có khuyết tật thì sửa khuyết tật, làm sạch rồi tiến hành hàn lớp trung gian. 2. Hàn lớp trung gian, lớp phủ Sử dụng tầm với điện cực ngắn từ 10 ÷ 12 mm. Quay ống cho vị trí kết thúc không nằm trên đỉnh ống và gây hồ quang tại vị trí đỉnh ống. Quan sát thấy bề mặt của lớp hàn trước chảy ra thì bật công tắc cho ống quay và tiến hành dao động. Khi hàn gần hết đường hàn thì ngắt hồ quang, dừng lại thực hiện mài mỏng điểm vừa kết thúc và điểm khởi đầu. Quay điểm vừa kết thúc lên vị trí đỉnh ống và tiến hành hàn tiếp đoạn còn lại. Gây hồ quang ở vị trí cách điểm mài cao nhất một khoảng từ 10 ÷ 15 mm, đưa nhanh mỏ hàn đến điểm mài cao nhất, bật công tắc cho ống quay và thực hiện hàn bình thường.
Hình 4.21a-Dao động theo hình răng cưa
Hình 4.21b-Dao động theo hình bán nguyệt
Góc nghiêng của mỏ hàn tương tự như ở lớp hàn lót. Khi hàn hoàn thành mỗi lớp hàn làm sạch mối hàn, dùng các dụng cụ đo như: thước lá, thước cặp… để kiểm tra vị trí, hình dáng, kích thước của đường hàn nếu thấy có khuyết tật thì sửa ngay khuyết tật đó rồi tiến hành hàn lớp hàn tiếp theo. Vị trí các lớp hàn hàn bố trí như hình vẽ.
Hình 4.22a-Lớp hàn trung gian
Hình 4.22b-Lớp hàn phủ 88
Điểm khởi đầu và kết thúc của mỗi lớp hàn bố trí cách nhau khoảng 10 ÷ 15 mm. 4.3.7. Làm sạch và kiểm tra chất lượng mối hàn 1. Kiểm tra - Làm sạch mối hàn. - Kiểm tra và phát hiện các khuyết tật bên ngoài mối hàn: sai lệch về vị trí, hình dáng kích thước mối hàn; cháy cạnh; rỗ khí. - Kiểm tra mức độ biến dạng của liên kết hàn. 2. Đánh giá Cho phép tồn tại những khuyết tật trong mối hàn như sau: 1. Rỗ khí đơn, đường kính không lớn hơn 10% chiều dày vật liệu nhưng không vượt quá 3mm. 2. Rỗ khí dải dọc mối hàn tổng chiều dài không quá 200mm trên 1m đường hàn. 3. Rỗ khí chùm, không quá 5 điểm trên 1 đường hàn, đường kính của một khuyết tật không quá 1,5mm. 4. Cháy cạnh sâu không quá 1mm và không quá 5 điểm cháy cạnh trên mối hàn.
89
4.4. Bài tập 2. Hàn nối ống ở vị trí nằm ngang cố định (vị trí 5G) 4.4.1. Đọc bản vẽ
Trên hình là bản vẽ liên kết hàn nối ống có vát mép ở vị trí nằm ngang cố định (vị trí 5G). Gồm hai chi tiết ống có đường kính ngoài 110 mm, chiều dày 8 mm, hàn theo chu vi ống. Kích thước mối hàn: - Mặt ngấu có kích thước: bề rộng 4 ÷ 7 mm, chiều cao từ 0 ÷ 2,5 mm - Mặt ngoài có kích thước: bề rộng 10 ÷ 12 mm, chiều cao từ 0 ÷ 2,5 mm 4.4.2. Chuẩn bị thiết bị, dụng cụ, phôi và vật liệu hàn 1. Thiết bị và dụng cụ Bộ thiết bị hàn mig/mag, đồ gá hàn, bàn ghế hàn, đồ gá hàn đính, kính hàn, găng tay da, máy mài, búa nguội, bàn chải sắt, búa gõ xỉ, kìm rèn, thước lá, thước đo góc, dưỡng kiểm tra mối hàn, trang bị bảo hộ lao động.
90
2. Phôi hàn
Hình 4.23-Phôi hàn Thép ống CT3 hoặc tương đương, có đường kính ngoài 110 mm, chiều dài 100 mm, chiều dày 8 mm, góc vát 300, số lượng 4 ống/sinh viên/ca. 3. Vật liệu hàn - Dây hàn thép cácbon ER70S-G, Ø0,9 mm, số lượng 0,5kg/ sinh viên /ca. - Khí bảo vệ Ar hoặc CO2 4.4.3. Chọn chế độ hàn Chiều dày
Lớp hàn
Đường kính
vật liệu
điện cực
(mm)
(mm)
8
Điện áp (v)
Cường độ
Lưu lượng
dòng điện
khí bảo vệ
(a)
(lít/phút)
lót
0,9
16÷17
80÷90
8÷10
trung gian
0,9
17÷17,5
90÷100
10÷15
phủ
0,9
17÷18
90÷110
10÷15
4.4.4. Hàn đính kết cấu ống Đặt phôi ống lên đồ gá định tâm (khối V), căn chỉnh khe hở 3,2 ÷ 4 mm. Hàn đính chắc chắn, mối hàn đính nên hàn trực tiếp vào mép hàn lớp lót. Chiều dài mối đính không quá 15 mm. độ lệch giữa hai mép ống không vượt quá 91
1,6 mm. Khi hàn đính xong ta dùng thước cặp, thước lá, đèn pin, dưỡng đo độ lồi của mối hàn đính để kiểm tra mối ghép hàn. Nếu thấy có khuyết tật thì tiến hành sửa ngay sau đó tiến hành mài mỏng mối hàn đính như hình vẽ:
Hình 4.24a-Căn chỉnh khe hở, kẹp chặt
Hình 4.24b-Mối hàn đính
Hình 4.24c-Vị trí các mối đính
4.4.5. Tiến hành hàn 1. Hàn lớp lót Hướng hàn từ dưới lên, sử dụng tầm với điện cực ngắn từ 10 ÷ 12 mm. Gây hồ quang tại vị trí giữa của mối hàn đính, khi thấy bề mặt mối hàn đính chảy ra thì tiến hành dao động.
Hình 4.25-Khởi đầu mối hàn lót Mỏ hàn đi thẳng hoặc dao động theo hình răng cưa, theo hình bán nguyệt võng xuống tùy thuộc vào quá trình nóng chảy của bể.
92
Hình 4.26a-Dao động hình răng cưa
Hình 4.26b-Dao động hình bán nguyệt võng xuống
Góc nghiêng của mỏ hàn so với tiếp tuyến của trục đường hàn tại điểm hàn theo hướng hàn góc từ 800850 (góc di chuyển) ứng với vị trí hàn trần, hàn bằng. Vị trí hàn leo thì mỏ hàn hợp với tiếp tuyến tại điểm hàn về phía sau hướng hàn góc từ 800850. Mỏ hàn luôn nằm trong mặt phẳng chứa trục đường hàn (góc làm việc).
Hình 4.27-Góc độ mỏ hàn Khi dao động que hàn phải dừng ở 2 biên độ quan sát thấy ngấu hết mép hàn thì dao động. Nối que hàn ở lớp lót: dùng máy mài mài mỏng bể hàn cuối, gây hồ quang cách điểm cuối từ 10 ÷ 15 mm, hàn đắp lên phần vừa mài. Khi quan sát thấy điểm cuối cùng chảy ra thì chuyển động mỏ hàn tiến lên. Hình 4.28-Nối que hàn 93
Khi kim loại mối hàn gặp kim loại mối hàn đính thì dừng hồ quang ở giữa khoảng 0,5 ÷ 1 giây sau đó dao động hàn đắp lên phần được mài mỏng. Thực hiện hàn đến giữa mối hàn đính thì có thể ngắt hồ quang sau đó thực hiện nối môi hàn hoặc hàn liên tục vượt qua điểm cao nhất từ 6 ÷ 8 mm. Phần hàn vượt qua này được mài mỏng để khi hàn phía đối diện lên điểm này trở thành điểm kết thúc mối hàn lót. Phía đối diện thực hiện hàn tương tự, điểm khởi đầu được mài mỏng sau đó thực hiện hàn nối mối hàn. Làm sạch lớp hàn lót, dùng các dụng cụ đo như: thước lá, thước cặp, đèn pin,…để kiểm tra chất lượng mối hàn lót. nếu có khuyết tật thì sửa khuyết tật, làm sạch rồi tiến hành hàn lớp trung gian. 2. Hàn lớp trung gian, lớp phủ Hướng hàn từ dưới lên, sử dụng tầm với của điện cực từ 10 ÷ 12 mm. Gây hồ quang tại vị trí cách điểm thấp nhất một khoảng từ 10 ÷ 15 mm.
Hình 4.29-Khởi đầu lớp trung gian, lớp phủ Khi hồ quang ổn định, bề mặt lớp hàn trước chảy ra ta tiến hành dao động theo hình răng cưa, bán nguyệt. Vị trí điểm dừng ở 2 bên biên độ cách mặt phôi khoảng 1 ÷ 1,5 mm.
94
Hình 4.30a-Dao động theo hình răng cưa
Hình 4.30b-Dao động theo hình bán nguyệt
Hình 4.30c-Vị trí lớp trung gian
Góc nghiêng của mỏ hàn tương tự như ở lớp hàn lót. Nối que hàn: mài mỏng bể hàn cuối, gây hồ quang cách điểm kết thúc que hàn trước đó một khoảng từ 10 ÷ 15 mm, đưa mỏ hàn nhanh về điểm cao nhất vừa mài và tiến hành dao động bình thường. Thực hiện hàn vượt qua điểm cao nhất một khoảng từ 4 ÷ 6 mm. Phần hàn vượt qua này sẽ mài mỏng để thực hiện kết thúc đường hàn. Khi hàn phía đối diện ta mài mỏng điểm khởi đầu của đường hàn phia trước và thực hiện hàn tương tự như nối que hàn. Khi hàn xong lớp trung gian tiến hành làm sạch, kiểm tra nếu thấy khuyết tật thì sửa ngay và tiến hành hàn lớp phủ. Điểm khởi đầu của lớp hàn phủ ở phía đối diện với điểm khởi đầu của lớp hàn trung gian. Hàn lớp phủ ta dao động cho vết loang của bể hàn tràn vào mặt phôi cách mép phôi từ 1 ÷ 1,5 Hình 4.31-Vị trí lớp hàn phủ
mm.
4.4.6. Làm sạch và kiểm tra chất lượng mối hàn 1. Kiểm tra - Làm sạch mối hàn.
95
- Kiểm tra và phát hiện các khuyết tật bên ngoài mối hàn: sai lệch về vị trí, hình dáng kích thước mối hàn; cháy cạnh; rỗ khí. - Kiểm tra mức độ biến dạng của liên kết hàn. 2. Đánh giá Cho phép tồn tại những khuyết tật trong mối hàn như sau: 1. Rỗ khí đơn, đường kính không lớn hơn 10% chiều dày vật liệu nhưng không vượt quá 3mm. 2. Rỗ khí dải dọc mối hàn tổng chiều dài không quá 200mm trên 1m đường hàn. 3. Rỗ khí chùm, không quá 5 điểm trên 1 đường hàn, đường kính của một khuyết tật không quá 1,5mm. 4. Cháy cạnh sâu không quá 1 mm, không quá 5 điểm cháy cạnh trên mối hàn.
96
Bài 5. Hàn ống chất lượng cao bằng thiết bị hàn tự động dưới lớp thuốc 5.1 Mục tiêu Tính chọn chế độ hàn ( dh, Ih, Uh, Vh), kích thước mối hàn, vật liệu hàn đạt yêu cầu, sai số ± 2%. Gá lắp chắc chắn, không biến dạng, đồng trục các kết cấu ống trên đồ gá hàn. Thực hiện các mối hàn đảm bảo ngấu chắc, không bị nứt, lẫn xỉ, rỗ hơi, vón cục, biến dạng, có tính thẩm mỹ, đúng thời gian quy định. Chỉnh sửa kết cấu hàn đúng yêu cầu kỹ thuật. Đảm bảo an toàn lao động và vệ sinh môi trường. 5.2. Nội dung Tính, chọn chế độ hàn ( d h, Ih, Uh, Vh ), kích thước mối hàn, vật liệu hàn. Chuẩn bị dụng cụ, thiết bị, vật liệu hàn, phôi hàn. Gá, kẹp chặt, hàn đính kết cấu hàn. Hàn ống chất lượng cao trên thiết bị tự động dưới lớp thuốc ở vị trí bằng. 5.2.1. Nguyên lý, đặc điểm 1. Nguyên lý hàn hồ quang dưới lớp thuốc bảo vệ Hồ quang cháy giữa dây hàn và vật hàn dơưới lớp thuốc. Dây hàn được đẩy vào vùng hồ quang bằng một cơ cấu đặc biệt với tốc độ phù hợp với tốc độ chảy của nó. Theo độ chuyển dời của nguồn nhiệt hồ quang, kim loại bể hàn nguội và kết tinh tạo thành mối hàn. Phía trên mối hàn hình thành một lớp xỉ có tác dụng tham gia vào các quá trình luyện kim khi hàn, bảo vệ và giữ nhiệt cho mối hàn. Hàn tự động dưới lớp thuốc là quá trình hàn trong đó được tự động cả hai khâu đẩy dây hàn và chuyển động hồ quang theo trục mối hàn. 97
Hàn hồ quang bán tự động dưới lớp thuốc là quá trình hàn trong đó khâu đẩy dây hàn đơược cơ khí hóa còn chuyển động hồ quang theo trục mối hàn do ngơười công nhân đảm nhận. Hàn tự động và bán tự động dưới lớp thuốc thường đơược ứng dụng để hàn ở vị trí hàn bằng với chiều dầy chi tiết hàn từ 3 ÷ 10 mm. Dòng điện hàn là dòng điện xoay chiều hoặc một chiều.
Hình 5.1- Sơ đồ hàn tự động dưới lớp thuốc
98
Hình 5.2- Xe hàn tự động dưới lớp thuốc Hàn tự động dưới lớp thuốc dùng dây hàn có đường kính 1,8 ÷ 6mm, cường độ dòng điện 150 ÷ 1500A và điện áp hàn 26 ÷ 46V. Khi hàn bán tự động dưới lớp thuốc dùng dây hàn có đường kính 0,8 ÷ 2mm, dòng điện 100 ÷ 500A, điện áp hàn từ 22 ÷ 38V. 2. Đặc điểm hàn hồ quang dưới lớp thuốc Nhiệt lượng hồ quang rất tập trung và nhiệt độ rất cao, cho phép hàn với tốc độ lớn. Chất lượng mối hàn cao, kim loại mối hàn đồng nhất về thành phần hóa học. Mối hàn có hình dạng tốt, đều đặn, ít bị các khuyết tật như không ngấu, rỗ khí, nứt và bắn tóe. Giảm tiêu hao kim loại điện cực và điện năng. Khi hàn các chi tiết có chiều dày S = 20mm không cần vát mép nên kim loại điện cực trong mối hàn chỉ khoảng 1/3 còn 2/3 là kim loại cơ bản (hàn hồ quang tay 70% kim loại que hàn tham gia vào mối hàn). Biến dạng của liên kết hàn sau khi hàn nhỏ. Điều kiện làm việc của người thợ hàn tốt, lượng khí độc sinh ra trong quá trình hàn rất ít so với hàn hồ quang tay. 99
Dễ cơ khí hóa và tự động hóa quá trình hàn. Giá thành của thiết bị cao, chỉ hàn được các mối hàn ở vị trí hàn sấp, rất khó thực hiện các mối hàn ở vi trí hàn đứng và đặc biệt ở vị trí hàn trần. 5.2.2. Vật liệu dùng trong hàn SAW 1. Dây hàn Tiêu chuẩn IIW-545-78 “phân loại và ký hiệu dây hàn và thuốc hàn cho hàn thép kết cấu dưới lớp thuốc” quy định các yêu cầu đối với dây hàn thép kết cấu có giới hạn chảy 270 ÷ 490 Mpa và giới hạn bền 300 ÷ 690 Mpa. Các dây hàn này gồm thép cacbon, thép C-Mn và thép hợp kim thấp. Đường kính dây hàn: Các loại đường kính dây hàn chuẩn là 1,2; 1,6; 2,0; 2,5; 3,2; 4,0; 5,0; 6,3; 8,0 mm. Dây hàn được sử dụng dưới dạng các cuộn dây loại 10 (10 kg, đường kính tối đa 4,0 mm), 25 (25 kg, đường kính tối thiểu 1,2 mm), 50 (50 kg, đường kính tối thiểu 2,0 mm) và 100 kg đường kính tối thiểu 3,20 mm. Thí dụ về ký hiệu phối hợp dây hàn và thuốc hàn theo tiêu chuẩn kể trên: FCS-SA3-51-2-1B Có nghĩa là thuốc hàn sử dụng thuộc loại nung chảy (F) canxi silicat (CS) dùng với dây hàn SA3 với cơ tính mối hàn: độ bền 520 Mpa và độ dai va đập 35J tại 0oC và 32J tại 20oC. Dây SA3 có thành phần 0,07 ÷ 0,15%C; tối đa 0,15%Si; 0,07 ÷ 1,2% mn. Ngoài ra, còn có một số tiêu chuẩn phổ biến khác dành cho thuốc hàn và dây hàn như: AWS A5.17-1980 “Quy định điện cực thép cacbon và thuốc hàn để hàn dưới lớp thuốc”. AWS A5.23-1980 “Quy định điện cực thép hợp kim thấp và thuốc hàn để hàn dưới lớp thuốc”. 100
AWS A5.9-1980 “Quy định điện cực thép Cr – Ni và thép Cr chống ăn mòn: dây hàn”. Một số loại dây hàn trên thị trường hiện nay theo bảng 5-2: Bảng 5-1. Dây hàn spoolarc 81 của hãng ESAB
1. Phân cấp/Chứng chỉ: AWS A5.17; EM12K 2. Thành phần hóa học: C: 0,1%; Mn: 1,0%; Si: 0,2%; P: 0,008%; S: 0,010% 3. Đặc điểm cơ học: + Độ bền kéo đứt: 560 Mpa + Độ bền uốn: 470 Mpa + Độ giãn dài (2”): 30% + CVN: 60 J + Nhiệt độ: - 40oC 4. Đường kính: 1,6; 2,0; 2,4; 3,2; 4,0; 4,8 (mm) 2. Thuốc hàn Thuốc hàn là một loại vật chất gồm nhiều thành phần ở dạng bột có kích thước xác định, từ 0,25 ÷ 4 mm. - Yêu cầu chung của thuốc hàn dùng cho hàn dưới lớp thuốc bằng dây hàn nóng chảy: + Đảm bảo tính ổn định của hồ quang và quá trình hàn 101
+ Đảm bảo các tính chất và thành phần hoá học của mối hàn + Tạo dáng mối hàn đẹp + Mối hàn không nứt, chứa ít tạp chất + Xỉ dễ bong sau khi nguội. + Nhiệt độ chảy phải thấp hơn kim loại dây hàn để giảm hao phí nhiệt, giảm hao phí dây hàn (vì bị cháy và bắn tóe) và để tăng hệ số đắp. - Phân loại thuốc hàn Theo công dụng, thuốc hàn tự động và bán tự động có ba loại: + Thuốc để hàn thép cácbon thấp và thép hợp kim thấp. + Thuốc để hàn thép hợp kim cao. + Thuốc để hàn kim loại và hợp kim màu. - Theo thành phần của xỉ: thuốc hàn có tính axit và thuốc hàn có tính bazơ. - Theo hàm lượng Mn: thuốc hàn có hàm lượng Mn cao (Mn > 30%) dùng hàn thép cácbon và thép hợp kim thấp, thuốc hàn có hàm lượng Mn trung bình (từ 15 ÷ 30 %) và thuốc hàn có hàm lượng Mn thấp (dưới 15 %). - Theo phươơng pháp chế tạo có: + Thuốc hàn không nóng chảy: là một hỗn hợp cơ học của các vật liệu tự nhiên, các ferô hợp kim và các silicat nhân tạo đơược xay mịn và tạo hạt (với sự liên kết của thuỷ tinh lỏng), sau đó sấy khô ở nhiệt độ 600 ÷ 8000C. Thuốc hàn này có độ bền hạt thuốc thấp, dễ bị vỡ khi hàn, tuy nhiên khả năng khử ôxy tốt và hợp kim hoá mối hàn cao. + Thuốc hàn nóng chảy: thành phần của nó không chứa các tạp chất khử ôxy và hợp kim hóa ở dạng ferô hợp kim mà ở dạng ôxit của các nguyên tố đó. Thuốc
102
hàn nóng chảy được dùng nhiều hơn vì quá trình sản xuất đơn giản hơn, độ bền hạt thuốc cao hơn và thành phần hóa học của thuốc đều hơn. - Chọn thuốc hàn: căn cứ vào thành phần kim loại vật hàn. Hàn thép cácbon thấp bằng dây hàn thép ít cácbon phải dùng thuốc hàn axit có hàm lượng Mn cao. Hàn các thép hợp kim bằng dây hàn thép hợp kim trung bình hoặc cao tốt nhất là dùng thuốc hàn có tính bazơ, trong thành phần không có Mn và có hàm lượng Si nhỏ. Bảng 5-3. Ký hiệu thuốc hàn theo Viện Hàn Quốc tế IIW Ký hiệu
Thành phần chính
MS
Mn + SiO2
Loại
50%min. CS
Mn silicat
CaO + MgO + SiO2
Ca silicat
60%min. ZS AR
Zr silicat
ZrO + SiO2 30%min. Al2O3 + TiO2 15%min.
AB
Oxit nhôm – rutil
Al2O3 + CaO + MgO 45%min.
Oxit nhôm – bazơ
Al2O3 20%min. FB
CaO + MgO + MnO + CaF2 50%min.
Bazơ - fluorit
SiO2 20%max. 103
CaF2 15%min. ST
Chứa chất hợp kim hóa (kim loại)
Đặc biệt
Ngoài ra còn có các ký hiệu viết tắt, chỉ loại thuốc hàn như sau: F (fused): loại nung chảy; B (bonded): loại liên kết, tức là thuốc hàn gốm; M (mechanically mixed): loại trộn hỗn hợp cơ học (loại thiêu kết); Trong bảng 5-3, MS, CS, ZS, AR, AB, FB là các loại thuốc hàn không có đặc tính hợp kim hóa (tức là ngoài lượng Mn và Si thích hợp, nếu thuốc hàn chứa các nguyên tố hợp kim khác, từng nguyên tố đó không được hoàn nguyên vào kim loại mối hàn nhiều hơn 0,25% hoặc tổng lượng hoàn nguyên của chúng không được vượt quá 0,4%). ST là loại thuốc hàn đặc biệt có chứa các thành phần kim loại, không đáp ứng yêu cầu nêu trên. Thành phần (% khối lượng) một số loại thuốc hàn: + MS (axit; B = 0,5 ÷ 1,0): 30 ÷ 40 SiO 2; 00 ÷ 10 Al2O3; 35 ÷ 45 MnO; 00 ÷ 10 CaO; 00 ÷ 10 CaF2 + CS có hàm lượng SiO2 cao (axit; B = 0,5 ÷ 0,8): 50 ÷ 60 SiO2; 03 ÷ 05 Al2O3; 25 ÷ 30 CaO; 08 ÷ 12 MgO; 00 ÷ 02 CaF2 + CS có hàm lượng SiO2 trung bình (trung tính; B = 0,8 ÷ 1,2): 30 ÷ 40 SiO 2; 10 ÷ 15 Al2O3; 00 ÷ 05 MnO; 25 ÷ 30 CaO; 10 ÷ 15 MgO; 05 ÷ 10 CaF 2 + CS có hàm lượng SiO2 thấp (bazơ; B = 1,2 ÷ 1,7): 30 ÷ 40 SiO2; 03 ÷ 05 Al2O3; 35 ÷ 45 CaO; 00 ÷ 05 MgO; 10 ÷ 15 CaF2
104
+ AR (trung tính ; B = 0,5 ÷ 1,0): 10 ÷ 20 SiO 2; 05 ÷ 15 TiO2; 00 ÷ 10 ZrO2; 20 ÷ 50 Al2O3; 10 ÷ 20 MnO; 00 ÷ 05 CaO; 05 ÷ 15 CaF 2 + AB (bazơ; B = 1,2 ÷ 2,0): Al2O3 + MnO + CaO = min 20 + FB (bazơ; B = 2,5 ÷ 3,5): 05 ÷ 20 SiO2; 10 ÷ 15 Al2O3; 10 ÷ 15 CaO; 30 ÷ 40 MgO; 20 ÷ 30CaF2 5.2.3. Kỹ thuật hàn hàn ống thép 1. Kỹ thuật bắt đầu gây và kết thúc hồ quang Có thể gây hồ quang bằng một trong các biện pháp sau: a) Dùng phoi ép vụn hoặc bột sắt Đặc một cuộn tròn phoi thép có đường kính khoảng 10 mm vào nơi cần gây hồ quang trên bề mặt liên kết, cho dây hàn hạ xuống cho đến khi nó ép chặt cuộn phoi thép (cũng có thể đổ bột thép mịn vào giữa đầu dây hàn và bề mặt vật hàn); sau đó đổ thuốc hàn vào và bắt đầu hàn. b) Làm nhọn đầu dây hàn Cắt nhọn đầu dây hàn để có mật độ dòng lớn; sau đó hạ dây hàn để tiếp xúc bề mặt vật hàn; đổ thuốc hàn và bắt dầu hàn. c) Chuyển động quẹt đầu dây hàn Hạ dây hàn xuống cho tiếp xúc với bề mặt vật hàn; đổ thuốc hàn xuống; cho xe hàn chạy; ngay sau đó bật dòng điện hàn. d) Tạo vũng xỉ nóng chảy Khi hàn bằng nhiều dây hàn, một dây tạo vũng xỉ nóng chảy; sau đó các dây hàn kia tự gây hồ quang khi chúng được đưa vào vũng xỉ và bật dòng hàn.
105
e) Chuyển động xuống và lên dây hàn Phương pháp này hữu ích và mang tính kinh tế khi cần thường xuyên gây hồ quang và khi phải gây hồ quang tại những điểm nhất định. Nó chỉ dùng cho nguồn hàn có đặc tính dốc đi kèm với bộ cấp dây có tốc độ biến đổi. Đầu tiên dây hàn được hạ xuống để tiếp xúc bề mặt vật hàn; sau đó đổ thuốc hàn xuống và bật dòng điện hàn. Điện áp thấp giữa đầu dây hàn và vật hàn sẽ cung cấp tín hiệu cho bộ cấp dây rút đầu dây hàn ra khỏi vật hàn. Lúc đó xuất hiện hồ quang. Điện áp hồ quang tiếp tục tăng khi dây đang được kéo lên và động cơ bộ cấp dây nhanh chóng đổi chiều để cấp dây vào hồ quang. Tốc độ cấp dây tăng cho đến khi tốc độ chảy của dây hàn và điện áp hồ quang ổn định ở chế độ đặt trước. f) Dùng bộ tạo tần số cao Khi cần hàn gián đoạn hay hàn tốc độ cao. Bộ tạo tần số và điện áp cao được nối song song với mạch hàn, tự động tạo ra hồ quang giữa đầu dây hàn và bề mặt vật hàn khi khoảng cách giữa chúng giảm xuống còn 1,6 mm. Các bước để kết thúc hồ quang: Dừng xe hàn; ngừng cấp dây hàn và ngắt dòng điện hàn sau vài dây. 2. Kỹ thuật hàn ống tự động 1) Chuẩn bị và lót đáy mối ghép Đối với hàn ống thép thì thường hàn giáp mối từ một phía, việc chuẩn bị mép hàn cần đơn giản nhất. Do đặc điểm của quá trình hàn, có thể hàn tự động một lớp không vát mép tới chiều dày tấm 20 mm. Tuy nhiên đối với hàn từ một phía thì công tác chuẩn bị mối ghép phải đảm bảo thu được mối hàn ngấu hoàn toàn, hình dạng và kích thước và chất lượng của mối hàn đạt tiêu chuẩn. Vì vậy mà việc sử dụng đệm lót là rất cần thiết, nhằm tạo dáng tốt cho chân mối hàn, kỹ thuật lót đáy được mô tả như hình 5.3 (đệm đồng: cho tấm mỏng đến 3 mm; đệm thuốc hàn: cho tấm 4 ÷ 8 mm). 106
Khi chiều dày s > 30 mm, có thể hàn một hoặc nhiều lớp. Hàn chiều lớp cho phép giảm cường độ dòng điện hàn và bảo đảm chiều sâu ngấu đủ lớn. Ngoài ra, hàn nhiều lớp thép hợp kim thấp dễ tôi có tác dụng ram vùng ảnh hưởng nhiệt của các lớp trước đó. Các bước chuẩn bị trước khi hàn bao gồm: Bước 1. Vát mép vật hàn bằng thiết bị cắt tự động Bước 2. Làm sạch bề mặt. Bước 3. Gá lắp Vì thể tích kim loại và xỉ lỏng lớn hơn nhiều so với hàn hồ quang tay, việc chuẩn bị và lắp ráp mép hàn đòi hỏi chính xác hơn nhiều. Nếu trong hàn hồ quang tay, thợ hàn điều chỉnh những chỗ mép hàn không đều, trong hàn tự động dưới lớp thuốc, giá trị dòng điện hàn cao, hồ quang nung chảy sâu, thợ hàn không thể nhìn thấy để điều chỉnh. Do đó cần sử dụng các thiết bị cắt tự động bằng khí cháy hoặc plasma hoặc gia công cơ để vát mép. Không nên cắt bằng thiết bị thủ công (trừ trường hợp lắp ráp ngoài hiện trường ). Công tác lắp ráp cần được tiến hành bằng đồ gá đặc biệt. Bước 4. Để đảm bảo chất lượng mối hàn, nơi bắt đầu và kết thúc mối hàn (nơi hay có các khuyết tật) được hàn đính vào bằng các bản dẫn (kích thước 200x200xδ) cho đầu và cuối mối hàn và sau khi hàn xong, các bản dẫn đó sẽ được loại bỏ khỏi vật hàn Bước 5. Nhu cầu duy trì kim loại vũng hàn có kích thước lớn trong một thời gian dài cho đến khi nó kết tinh ở phía đáy. Trong trường hợp này người ta thường sử dụng kỹ thuật lót đáy.
107
Hình 5.3. Các kỹ thuật lót đáy A – lót đáy bằ ng dải kim loại. B – lót đáy bằng tấm đồng. C – lót đáy bằng phần tử kết cấu. D – lót đáy bằng kim loại cơ bản. E – lót đáy bằng mối hàn lót có dán sứ. F – lót đáy bằng tấm gốm hỗn hợp. G – lót đáy bằng thuốc hàn. Ngoài ra, còn có thể lót đáy mối hàn bằng một mối hàn chân (được thực hiện bằng hàn hồ quang tay hay hàn bằng điện cực nóng chảy trong môi trường CO 2). 2) Chuẩn bị mối ghép hàn ống Mối ghép được chuẩn bị theo tiêu chuẩn AWS D1.1 2008 khi hàn giáp mối một phía bằng phương pháp hàn SAW. Hàn giáp mối một phía không lót đáy
108
Thông số mối ghép Qúa trình
Chiều dày
Khe hở R (mm)
hàn
(mm)
Lượng dư f (mm)
Dung sai
Vị trí hàn
Góc vát α SAW
12 ÷ 25
R=0, f=6 max α =600
25 ÷ 38
R=0,
R=± 0,
Hàn
F=12 max
f=+0,-f max
bằng
α =60 38 ÷ 50
0
α =+100, -00
R=0, F=16 max α =600 Hàn giáp mối một phía có lót đáy
109
1G
R=6, 12 ÷ 45
Hàn
α =300
bằng
SAW Lớn hơn 45
R=16,
1G
α =200
3) Xác định chế độ hàn Xác định chế độ hàn ống thông qua bảng thông số công nghệ hàn Đường kính dây
Dòng điện hàn
điện cực (mm)
DCPR (A)
1
1,6
150 ÷ 400
19 ÷ 37
2
2,0
200 ÷ 600
20 ÷ 37
3
2,4
250 ÷ 700
22 ÷ 37
4
3,0
300 ÷ 900
23 ÷ 37
5
4,0
400 ÷ 1000
25 ÷ 37
6
4,8
500 ÷ 1100
27 ÷ 37
7
5,6
600 ÷ 1200
30 ÷37
TTT
Điện áp hàn DCPR (V)
Chú ý: Khi chọn giá trị cường độ dòng điện, điện áp hàn theo đường kính dây hàn cho hàn ống thì nên chọn về cận dưới của khoảng lựa chọn. Xác định chế độ hàn ống thông qua đồ thị dưới đậy 110
4) Gá phôi ống lên đồ gá xoay Gá phôi lên đồ gá đảm bảo hai chi tiết ống phải đồng trục với nhau, đọ lệch trục cho phép 1,6 mm.
Hình 5.4. Đồ gá xoay hàn tự động dưới lớp thuốc 5) Hàn đính Ống có đường kính từ 150 ÷ 250 mm, hàn đính 4 mối đính cách đều theo chu vi ống. Những ống có đường kính lớn hơn thì ta hàn đính sao cho khoảng cách giữa các mối hàn đính từ 200 ÷ 250 mm. Các mối hàn đính đủ bền trong quá trình hàn, chiều dài mối hàn đính không quá 15 mm. 111
Hình 5.5. Mối hàn đính Chiều dài mối đính S = 15 ÷ 40mm 6) Vị trí đầu dây điện cực khi hàn ống xoay tự động Hàn ống lớn bằng phương pháp hàn tự động dưới lớp thuốc SAW có thể được thực hiện hàn ở phía bên ngoài ống hoặc hàn bên trong ống. Điều quan trọng là phải đảm bảo cho thuốc hàn và kim loại nóng chảy không bị chảy ra khỏi vũng hàn, có ba yếu tố cần đảm bảo. Thứ nhất - Thuốc hàn phải được cấp ổn định và giữ thuốc để bảo vệ vùng hồ quang hàn. - Kích thước vũng hàn nóng chảy nhỏ, lượng kim loại đắp hạn chế bằng cách sử dụng cường độ dòng điện hàn nhỏ, đường kính dây điện cực nhỏ và vận tốc hàn nhanh hơn so với hàn tấm phẳng. - Điều chỉnh vị trí đầu dây điện cực theo khoảng cách “d” như trong hình 5.6 và theo đường kính ống như bảng dưới đây. Thứ hai: Cần phải làm sạch các xỉ hàn, đặc biệt khi hàn mối hàn nhiều lớp thì phải làm sạch xỉ của lớp hàn trước sau đó mới được thực hiện lớp hàn tiếp.
112
Hình 5.6.Vị trí đầu dây điện cực khi hàn xoay ống tự động Bảng 5.4. Vị trí của đầu dây điện cực tương ứng với đường kính ống TT
Đường kính ống (mm)
Vị trí đầu điện cực “d” (mm)
1
76 ÷ 457
19 ÷ 25
2
457 ÷ 914
32 ÷ 38
3
914 ÷ 1067
38 ÷ 44
4
1067 ÷ 1219
44 ÷ 51
5
1219 ÷ 1829
51 ÷ 66
6
Lớn hơn 1829
64
Vị trí của dây điện cực sẽ ảnh hưởng tới sự hình thành hình dạng và kích thước của mối hàn, điều kiện nóng chảy của vũng hàn và giữ thuốc hàn trong quá trình hàn như hình.
113
Hình 5.7. Ảnh hưởng của vị trí dây hàn đến hình dáng mối hàn 5.3. Các loại khuyết tật mối hàn Khuyết tật làm giảm chất lượng mối hàn và tăng nguy cơ phá hủy kết cấu hàn trong quá trình vận hành. Các khuyết tật có thể là bên ngoài (nhìn thấy bằng mắt thường), hoặc bên trong (có thể phát hiện bằng các phương pháp kiểm tra không phá hủy). Nguy hiểm nhất là các khuyết tật dạng vết cắt (nứt, hàn không ngấu, lẫn xỉ có mép nhọn). Nguyên nhân gây ra khuyết tật nhiều nhất là do thiết kế mối hàn không thích hợp; chọn sai kim loại cơ bản và vật liệu hàn, công nghệ và nhiệt luyện sau khi hàn; không giữ vững quy tắc công nghệ. Sau đây là các khuyết tật thường xuất hiện khi hàn dưới lớp thuốc:
114
Nứt
Rỗ khí
Lẫn xỉ
Mối hàn hẹp, cao Không ngấu
Kim loại tràn
chân mối hàn
Profil mối hàn
Không ngấu mép hàn
chân mối hàn
Đường hàn cong Cháy thủng
không đều
Không đối xứng
Vết cắt chân mối hàn
Hình dạng nhánh cây
lượn sóng
bề mặt mối hàn
Không đối xứng
Lệch hai
Chồng không đều
Hình 5.8. Các khuyết tật thườngphía xuất hiện khi hàn 5.3.1. Rỗ khí Rỗ khí thường do dính dầu mở, bẩn, ẩm bề mặt vật hàn (hoặc dây hàn) gây nên. Xỉ cần được loại bỏ bằng bàn chải sắt; dầu mở được loại bỏ bằng dung môi. Để đảm bảo loại bỏ ẩm hoàn toàn khỏi bề mặt mép hàn, khi hàn, người ta thường mỏ nung để nung bề mặt mép ở khoảng cách 300 ÷ 600 mm phía trước hồ quang đặc biệt đối với lớp hàn thứ nhất. Ngoài ra, thuốc hàn cần được nung nóng nhằm loại bỏ ẩm trước khi hàn. 5.3.2. Nứt
115
Các liên kết hàn từ thép cacbon thông thường có chiều dày từ 10 mm trở xuống ít khi bị nứt do hàn. Với các chiều dày lớn hơn, nứt mối hàn có thể do các nguyên nhân sau: Tốc độ nguội nhanh. Độ cứng vững cao của liên kết hàn. Mối hàn bị hợp kim hóa mạnh từ kim loại cơ bản thông qua cacbon và nguyên tố hợp kim... Lượng hydro khuyếch tán trong kim loại mối hàn cao do không khử ẩm triệt để trước khi hàn.
TÀI LIỆU THAM KHẢO Ngô Lê Thông - Công nghệ hàn - Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật - Năm 2002 Nguyễn Bá An - Sổ tay thợ hàn - Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật - Năm 2003 Pipeweldinghandbook - www.MillerWelds.com - Tháng 4 năm 2010 Pipelines Welding Handbook - www.esab.com - Tháng 6 năm 2008
116
