Thép không gỉ không hẳn là khó gia công nhưng nó đòi hỏi sự chú ý đặc biệt đến từng chi tiết khi hàn.

Thép không gỉ không hẳn là khó gia công nhưng nó đòi hỏi sự chú ý đặc biệt đến từng chi tiết khi hàn.Nó không tản nhiệt như thép nhẹ hoặc nhôm và mất một phần khả năng chống ăn mòn nếu quá nóng.Thực hành tốt nhất giúp duy trì khả năng chống ăn mòn của nó.Hình ảnh: Miller Electric
Khả năng chống ăn mòn của thép không gỉ làm cho nó trở thành sự lựa chọn hấp dẫn cho nhiều ứng dụng đường ống quan trọng, bao gồm thực phẩm và đồ uống có độ tinh khiết cao, dược phẩm, bình chịu áp lực và hóa dầu.Tuy nhiên, vật liệu này không tản nhiệt như thép nhẹ hoặc nhôm và kỹ thuật hàn không đúng cách có thể làm giảm khả năng chống ăn mòn của nó.Sử dụng quá nhiều nhiệt và sử dụng sai kim loại phụ là hai thủ phạm.
Tuân thủ một số phương pháp hàn thép không gỉ tốt nhất có thể giúp cải thiện kết quả và đảm bảo duy trì khả năng chống ăn mòn của kim loại.Ngoài ra, nâng cấp quy trình hàn có thể tăng năng suất mà không làm giảm chất lượng.
Khi hàn thép không gỉ, việc lựa chọn kim loại phụ là rất quan trọng để kiểm soát hàm lượng cacbon.Kim loại phụ dùng để hàn ống thép không gỉ phải cải thiện hiệu suất hàn và đáp ứng các yêu cầu về hiệu suất.
Hãy tìm các kim loại phụ có ký hiệu “L” chẳng hạn như ER308L vì chúng cung cấp hàm lượng cacbon tối đa thấp hơn giúp duy trì khả năng chống ăn mòn trong các hợp kim thép không gỉ có hàm lượng cacbon thấp.Hàn vật liệu cacbon thấp với kim loại phụ tiêu chuẩn làm tăng hàm lượng cacbon trong mối hàn và do đó làm tăng nguy cơ ăn mòn.Tránh dùng kim loại độn “H” vì chúng có hàm lượng carbon cao hơn và dành cho các ứng dụng đòi hỏi độ bền cao hơn ở nhiệt độ cao.
Khi hàn thép không gỉ, điều quan trọng là phải chọn kim loại phụ có ít nguyên tố vi lượng (còn gọi là kim loại vụn).Đây là những nguyên tố còn sót lại từ nguyên liệu thô được sử dụng để chế tạo kim loại phụ và bao gồm antimon, asen, phốt pho và lưu huỳnh.Chúng có thể ảnh hưởng đáng kể đến khả năng chống ăn mòn của vật liệu.
Bởi vì thép không gỉ rất nhạy cảm với nhiệt đầu vào nên việc chuẩn bị mối nối và lắp ráp đúng cách đóng vai trò quan trọng trong việc quản lý nhiệt để duy trì các đặc tính của vật liệu.Khoảng trống giữa các bộ phận hoặc độ khít không đều đòi hỏi mỏ hàn phải ở yên một chỗ lâu hơn và cần nhiều kim loại phụ hơn để lấp đầy những khoảng trống đó.Điều này khiến nhiệt tích tụ ở khu vực bị ảnh hưởng, khiến bộ phận trở nên quá nóng.Việc lắp đặt không đúng cũng có thể gây khó khăn cho việc thu hẹp các khoảng trống và đạt được độ xuyên thấu cần thiết của mối hàn.Chúng tôi đã đảm bảo rằng các bộ phận càng gần với thép không gỉ càng tốt.
Độ tinh khiết của vật liệu này cũng rất quan trọng.Ngay cả một lượng nhỏ chất gây ô nhiễm hoặc bụi bẩn trong mối hàn cũng có thể dẫn đến các khuyết tật làm giảm độ bền và khả năng chống ăn mòn của sản phẩm cuối cùng.Để làm sạch kim loại nền trước khi hàn, hãy sử dụng bàn chải chuyên dụng dành cho thép không gỉ chưa được sử dụng cho thép cacbon hoặc nhôm.
Trong thép không gỉ, sự nhạy cảm là nguyên nhân chính làm mất khả năng chống ăn mòn.Điều này xảy ra khi nhiệt độ hàn và tốc độ làm nguội dao động quá nhiều, dẫn đến sự thay đổi cấu trúc vi mô của vật liệu.
Mối hàn bên ngoài trên ống thép không gỉ này được hàn bằng GMAW và phun kim loại có kiểm soát (RMD) và mối hàn gốc không bị hàn ngược và có hình dáng cũng như chất lượng tương tự như hàn phun ngược GTAW.
Một phần quan trọng trong khả năng chống ăn mòn của thép không gỉ là oxit crom.Nhưng nếu hàm lượng cacbon trong mối hàn quá cao sẽ hình thành cacbua crom.Chúng liên kết crom và ngăn chặn sự hình thành oxit crom cần thiết, giúp thép không gỉ có khả năng chống ăn mòn.Nếu không có đủ oxit crom, vật liệu sẽ không có các đặc tính mong muốn và sẽ xảy ra hiện tượng ăn mòn.
Việc ngăn chặn sự nhạy cảm phụ thuộc vào việc lựa chọn kim loại phụ và kiểm soát lượng nhiệt đầu vào.Như đã đề cập trước đó, điều quan trọng là chọn kim loại phụ có hàm lượng carbon thấp khi hàn thép không gỉ.Tuy nhiên, carbon đôi khi được yêu cầu để cung cấp độ bền cho một số ứng dụng nhất định.Kiểm soát nhiệt đặc biệt quan trọng khi kim loại có hàm lượng cacbon thấp không phù hợp.
Giảm thiểu thời gian mối hàn và HAZ ở nhiệt độ cao, thường là 950 đến 1500 độ F (500 đến 800 độ C).Bạn càng dành ít thời gian để hàn trong phạm vi này thì bạn sẽ tạo ra ít nhiệt hơn.Luôn kiểm tra và quan sát nhiệt độ giữa các đường hàn trong quy trình hàn đang được sử dụng.
Một lựa chọn khác là sử dụng kim loại phụ có thành phần hợp kim như titan và niobi để ngăn chặn sự hình thành cacbua crom.Bởi vì các thành phần này cũng ảnh hưởng đến độ bền và độ dẻo dai nên các kim loại phụ này không thể được sử dụng trong mọi ứng dụng.
Hàn gốc bằng hàn hồ quang vonfram khí (GTAW) là phương pháp truyền thống để hàn ống thép không gỉ.Điều này thường đòi hỏi phải phun ngược argon để ngăn chặn quá trình oxy hóa ở mặt dưới của mối hàn.Tuy nhiên, đối với ống và ống thép không gỉ, việc sử dụng quy trình hàn dây đang trở nên phổ biến hơn.Trong những trường hợp này, điều quan trọng là phải hiểu các loại khí bảo vệ khác nhau ảnh hưởng như thế nào đến khả năng chống ăn mòn của vật liệu.
Hàn hồ quang khí (GMAW) bằng thép không gỉ theo truyền thống sử dụng argon và carbon dioxide, hỗn hợp argon và oxy hoặc hỗn hợp ba khí (helium, argon và carbon dioxide).Thông thường, các hỗn hợp này bao gồm chủ yếu là argon hoặc helium với ít hơn 5% carbon dioxide, vì carbon dioxide có thể đưa carbon vào bể nóng chảy và làm tăng nguy cơ mẫn cảm.Argon nguyên chất không được khuyên dùng cho thép không gỉ GMAW.
Dây lõi thép không gỉ được thiết kế để sử dụng với hỗn hợp truyền thống gồm 75% argon và 25% carbon dioxide.Chất trợ dung có chứa các thành phần được thiết kế để ngăn chặn mối hàn bị nhiễm bẩn bởi cacbon từ khí bảo vệ.
Khi các quy trình GMAW phát triển, chúng khiến việc hàn ống và ống thép không gỉ trở nên dễ dàng hơn.Mặc dù một số ứng dụng vẫn có thể yêu cầu quy trình GTAW, nhưng quy trình xử lý dây tiên tiến có thể mang lại chất lượng tương tự và năng suất cao hơn trong nhiều ứng dụng thép không gỉ.
Mối hàn thép không gỉ ID được chế tạo bằng GMAW RMD có chất lượng và hình dáng tương tự như mối hàn OD tương ứng.
Root pass sử dụng quy trình GMAW ngắn mạch đã được sửa đổi chẳng hạn như quá trình lắng đọng kim loại có kiểm soát của Miller (RMD) giúp loại bỏ hiện tượng xả ngược trong một số ứng dụng thép không gỉ austenit.Sau bước hàn gốc RMD có thể được thực hiện bằng hàn hồ quang hàn xung GMAW hoặc hàn lõi thuốc thông lượng để lấp đầy và đóng đường chuyền, một tùy chọn giúp tiết kiệm thời gian và tiền bạc so với GTAW thổi ngược, đặc biệt là trên các đường ống lớn hơn.
RMD sử dụng chuyển kim loại ngắn mạch được kiểm soát chính xác để tạo ra hồ quang và bể hàn yên tĩnh, ổn định.Điều này làm giảm nguy cơ bị nguội hoặc không nóng chảy, giảm bắn tung tóe và cải thiện chất lượng chân ống.Việc chuyển giao kim loại được kiểm soát chính xác cũng đảm bảo sự lắng đọng các giọt đồng đều và kiểm soát vũng hàn dễ dàng hơn, từ đó kiểm soát nhiệt đầu vào và tốc độ hàn.
Các quy trình phi truyền thống có thể cải thiện năng suất hàn.Tốc độ hàn có thể thay đổi từ 6 đến 12 ipm khi sử dụng RMD.Bởi vì quá trình này cải thiện hiệu suất mà không cần gia nhiệt thêm bộ phận, nó giúp duy trì hiệu suất và khả năng chống ăn mòn của thép không gỉ.Giảm lượng nhiệt đầu vào của quá trình cũng giúp kiểm soát sự biến dạng của chất nền.
Quá trình GMAW xung này cung cấp độ dài hồ quang ngắn hơn, hình nón hồ quang hẹp hơn và lượng nhiệt đầu vào ít hơn so với tia phun xung thông thường.Do quy trình khép kín nên độ lệch hồ quang và dao động trong khoảng cách từ đầu mỏ đến nơi làm việc hầu như bị loại bỏ.Điều này giúp đơn giản hóa việc kiểm soát vũng hàn cả khi hàn tại chỗ và khi hàn bên ngoài nơi làm việc.Cuối cùng, sự kết hợp giữa GMAW xung để nạp và đóng các đường hàn với RMD cho đường hàn gốc cho phép thực hiện các quy trình hàn với một dây và một khí, giảm thời gian chuyển đổi quy trình.
Tạp chí Tube & Pipe được ra mắt vào năm 1990 với tư cách là tạp chí đầu tiên dành riêng cho ngành ống kim loại.Ngày nay, nó vẫn là ấn phẩm công nghiệp duy nhất ở Bắc Mỹ và đã trở thành nguồn thông tin đáng tin cậy nhất cho các chuyên gia về ống.
Hiện đã có quyền truy cập kỹ thuật số đầy đủ vào FABRICATOR, giúp bạn dễ dàng truy cập vào các tài nguyên có giá trị trong ngành.
Hiện đã có quyền truy cập kỹ thuật số đầy đủ vào The Tube & Pipe Journal, giúp bạn dễ dàng truy cập vào các tài nguyên có giá trị trong ngành.
Tận hưởng quyền truy cập kỹ thuật số đầy đủ vào STAMPING Journal, tạp chí thị trường dập kim loại với những tiến bộ công nghệ mới nhất, các phương pháp hay nhất và tin tức trong ngành.
Hiện đã có toàn quyền truy cập vào phiên bản kỹ thuật số The Fabricator en Español, giúp bạn dễ dàng truy cập vào các tài nguyên có giá trị trong ngành.
Người hướng dẫn và nghệ sĩ hàn Sean Flottmann đã tham gia podcast The Fabricator tại FABTECH 2022 ở Atlanta để trò chuyện trực tiếp…