Kỹ thuật hàn nóng chảy

Công nghệ hàn điện nóng chảy HK9. 2005-06
1
Ngô Lê Thông, B/m Hàn CNKL,
Đ HBK Hanoi
1
CHƯƠNG 1: KHÁI NIỆ M CHUNG VỀ HÀN THÉP
1.1 Phân loạ i thép dùng cho chế tạo kết cấu hàn
1.2 Tính hàn của thép
1.3 Nứt và độ lành lặn của liên kết hàn thép
1.4 Tiêu chí lự a chọ n công nghệ và chế độ nhiệt
cho hàn thép
Công nghệ hàn điện nóng chảy HK9. 2005-06
1
Ngô Lê Thông, B/m Hàn CNKL,
Đ HBK Hanoi
1
CHƯƠNG 2: CÔNG NGHỆ HÀN THÉP CACBON VÀ
THÉP KẾ T CẤ U HỢ P KIM THẤ P
2.1 Công nghệ hàn thép cacbon thấp và thép kết
cấu hợp kim thấp
2.2 Công nghệ hàn thép hợp kim vi lượng
2.3 Công nghệ hàn thép cacbon trung bình và thép
cacbon cao
Công nghệ hàn điện nóng chảy HK9. 2005-06
2
Ngô Lê Thông, B/m Hàn CNKL,
Đ HBK Hanoi
2
2.1 CÔNG NGHỆ HÀN THÉP CACBON THẤ P VÀ
THÉP KẾ T CẤ U HỢ P KIM THẤ P
2.1.1 Thành phần và tính chất kim loại cơ bản

2.1.2 Sự hình thành mối hàn và vùng ảnh hưởng
nhiệt
2.1.3 Công nghệ hàn thép cacbon thấp và thép kết
cấu hợ p kim thấp
2.1.4 Công nghệ hàn một số loại thép kết cấu hợp
kim thấp điển hình
Công nghệ hàn điện nóng chảy HK9. 2005-06
3
Ngô Lê Thông, B/m Hàn CNKL,
Đ HBK Hanoi
3
2.1 CÔNG NGHỆ HÀN THÉP CACBON THẤ P VÀ
THÉP KẾT CẤ U HỢP KIM THẤ P
2.1.1 Thành phần và tính chất kim loại cơ bản
•Nồng độ cacbon trong thép cacbon: 0,06÷0,9% (chế tạo máy);
• Thép cacbon kết cấu thông thường: <0,25%
• Thép sôi: max. 0,07%Si. Thép lặng min. 0,12%Si.
1. Thép cacbon kết cấu thông thường (thép thông dụng):
2. Thép cacbon kết cấu chất lượng tốt (thép chất lượng cao):
3. Thép kết cấu hợp kim thấp (thép hợp kim thấp ít cacbon, thép
hợp kim thấp độ bền cao):
Công nghệ hàn điện nóng chảy HK9. 2005-06
4
Ngô Lê Thông, B/m Hàn CNKL,
Đ HBK Hanoi
4
2.1 CÔNG NGHỆ HÀN THÉP CACBON THẤ P VÀ
THÉP KẾT CẤ U HỢP KIM THẤ P
2.1.2 Sự hình thành mối hàn và vùng ảnh hưởng
nhiệt

M ối hàn
a) Tổ chức thô đại kim loại cơ bản và kim loại mối hàn
b) Một phần tổ chức kim loại mối hàn
1 – Vùng hạt mịn phát triển theo lớp (bề mặt kết tinh phẳng);
2 – Kết tinh dạng hình kim; 3 – Kết tinh dạng hình kim – nhánh cây; 4 – Các hạt
kim loại nóng chảy bị quá nhiệt.
C ấ u trúc kim loại mối hàn khi kết tinh
Công nghệ hàn điện nóng chảy HK9. 2005-06
5
Ngô Lê Thông, B/m Hàn CNKL,
Đ HBK Hanoi
5
2.1 CÔNG NGHỆ HÀN THÉP CACBON THẤ P VÀ
THÉP KẾT CẤ U HỢP KIM THẤ P
2.1.2 Sự hình
thành mối
hàn và
vùng ảnh
hưởng
nhiệt
Vùng ảnh
hưởng
nhiệt càng
hẹp càng
tốt.
Công nghệ hàn điện nóng chảy HK9. 2005-06
6
Ngô Lê Thông, B/m Hàn CNKL,
Đ HBK Hanoi
6

2.1 CÔNG NGHỆ HÀN THÉP CACBON THẤ P VÀ
THÉP KẾ T CẤ U HỢ P KIM THẤ P
2.1.3 Công nghệ hàn thép cacbon thấp và thép kết
cấu hợp kim thấp:
•Tính hàn tốt.
•Cơ tính liên kết hàn phụ thuộc vào:
–Thành phần hóa học mối hàn
Công nghệ hàn điện nóng chảy HK9. 2005-06
7
Ngô Lê Thông, B/m Hàn CNKL,
Đ HBK Hanoi
7
2.1 CÔNG NGHỆ HÀN THÉP CACBON THẤ P VÀ
THÉP KẾ T CẤ U HỢ P KIM THẤ P
2.1.3 Công nghệ hàn thép cacbon thấp và thép kết
cấu hợp kim thấp:
• Tính hàn tốt.
•Cơ tính liên kết hàn phụ thuộc vào:
–Tổ chức kim loại mối hàn và vùng ảnh hưởng nhiệt
–Chế độ nhiệt khi hàn:
Công nghệ hàn điện nóng chảy HK9. 2005-06
8
Ngô Lê Thông, B/m Hàn CNKL,
Đ HBK Hanoi
8
2.1 CÔNG NGHỆ HÀN THÉP CACBON THẤP VÀ
THÉP KẾT CẤ U HỢ P KIM THẤ P
2.1.3 Công nghệ hàn thép cacbon thấp và thép kết
cấu hợp kim thấp:
• Đặc điểm công nghệ và kỹ thuật hàn

–Sử dụng đồ gá hàn hoặc hàn đính để gá lắp hàn. Xem lại phần
hàn đính (học kỳ trước).
–Làm sạch trước khi hàn.
–Sử dụng các loại quá trình hàn nóng chảy: chú ý tỷ lệ tham gia
của kim loại cơ bản vào mối hàn khi hàn thép kết cấu hợp kim
thấp.
Công nghệ hàn điện nóng chảy HK9. 2005-06
9
Ngô Lê Thông, B/m Hàn CNKL,
Đ HBK Hanoi
9
2.1 CÔNG NGHỆ HÀN THÉP CACBON THẤ P VÀ
THÉP KẾ T CẤ U HỢ P KIM THẤ P
2.1.3 Công nghệ hàn thép cacbon thấ p và thép kế t
cấ u hợ p kim thấ p:
• Công nghệ hàn hồ quang tay:
–Kế t cấ u thông thường từ thép cacbon thấp:
–Với thép kết cấu hợ p kim thấ p:
–Với kết cấu quan trọng từ cả 2 loại thép đ ó:
Công nghệ hàn điện nóng chảy HK9. 2005-06
10
Ngô Lê Thông, B/m Hàn CNKL,
ĐHBK Hanoi
10
2.1 CÔNG NGHỆ HÀN THÉP CACBON THẤP VÀ
THÉP KẾT CẤU HỢP KIM THẤP
2.1.3 Công nghệ hàn thép cacbon thấp và thép kết cấu
hợp kim thấp:
•Công nghệ hàn hồ quang tay:
UONI-13/55K GOST E46A (ISO E433B20H, DIN E4330B10H, EN E38AB22H10)

UONI-13/55 GOST E50A (AWS E7015, ISO E514B20, DIN E5140B10, EN E380B22H10)
Thép kết cấu hợp
kim thấp cho kết
cấu quan trọng
MR-3 GOST E46 (AWS E6013, ISO E433R23, EN E38AR12)
OZS-12 GOST E46 (AWS E6013, ISO E432R12, DIN E4330R3, EN E38AR12)
UONI-13/55K GOST E46A (ISO E433B20H, DIN E4330B10H, EN E38AB22H10)
UONI-13/55 GOST E50A (AWS E7015, ISO E514B20, DIN E5140B10, EN E380B22H10)
Thép cacbon thấp
cho kết cấu quan
trọng
UONI-13/45 GOST E42A (ISO E434B20, DIN E4340B10,EN E35AB22H10)
OZS-33 GOST E50A (AWS E7016, ISO E514B24, DIN E5140B10, EN E38AB12H10)
Thép kết cấu hợp
kim thấp
OZS-4 GOST E46 (AWS E6013, ISO E433R25, DIN E4330R3)
OZS-3 GOST E46 (AWS E7024, ISO E432RR16046, DIN E4320RR11160, EN E38ARR74)
OZS-4I GOST E46 (AWS E6012, ISO E433AR24, DIN E4330AR7, EN E38AR12)
MR-3M GOST E46 (AWS E6012, ISO E433AR24, DIN E4330AR7, EN E38AR12)
OZS-12I GOST E46 (AWS E6012, ISO E433AR24, DIN E4330AR7)
OZS-6 GOST E46 (AWS E6020, ISO E430RR12023, DIN E4300RR11120, EN E38ARR32)
Thép cacbon thấp
Mác que hàn -Loại que hànKim loại cơ bản
Công nghệ hàn điện nóng chảy HK9. 2005-06
11
Ngô Lê Thông, B/m Hàn CNKL,
Đ HBK Hanoi
11
2.1 CÔNG NGHỆ HÀN THÉP CACBON THẤ P VÀ
THÉP KẾ T CẤ U HỢ P KIM THẤ P

2.1.3 Công nghệ hàn thép cacbon thấp và thép kết
cấu hợ p kim thấp:
•Công nghệ hàn hồ quang dưới lớp thuốc:
– Thép cacbon thấp:
–Với thép kết cấu hợp kim thấp:
–Lưu ý chế độ nhiệt hàn đối với các loại thép khác nhau:
Công nghệ hàn điện nóng chảy HK9. 2005-06
12
Ngô Lê Thông, B/m Hàn CNKL,
Đ HBK Hanoi
12
2.1 CÔNG NGHỆ HÀN THÉP CACBON THẤ P VÀ
THÉP KẾ T CẤ U HỢ P KIM THẤ P
2.1.3 Công nghệ hàn thép cacbon thấp và thép kết cấu hợp
kim thấ p:
• Hàn trong môi trường khí bảo vệ:
– Thành phần khí:
–Tạ p chất trong CO
2
ảnh hưởng đáng kể đến tính chất kim loại
m ối hàn.
– Khi hàn bán tự động trong CO
2
, dây hàn nhỏ (tối đa 1,2 hoặc
1,6 mm). Dây hàn thường là dây thép hợp kim Cв-08Г C, Cв-
08Г 2C
– Khi hàn thép hợ p kim thấp loại 14XГ C, 10XCHД , 15XCHД,
cũ ng như thép cacbon thấp Cт1 và Cт2 (thép lặng), có thể
dùng dây hàn Cв-12Г C.
–Khi điện áp hồ quang tăng, các nguyên tố h ợp kim sẽ bị oxy

hóa nhiều hơn, làm giảm cơ tính mối hàn.
Công nghệ hàn điện nóng chảy HK9. 2005-06
13
Ngô Lê Thông, B/m Hàn CNKL,
Đ HBK Hanoi
13
2.1 CÔNG NGHỆ HÀN THÉP CACBON THẤ P VÀ
THÉP KẾ T CẤ U HỢ P KIM THẤ P
2.1.3 Công nghệ hàn thép cacbon thấp và thép kết
cấu hợp kim thấp:
•Hàn điện xỉ:
–Sử dụng rộng rãi cho hàn các kết cấu tấm dày từ thép
cacbon thấp và thép hợp kim thấp.
– Độ bền mối hàn: thông qua hợp kim hóa từ dây hàn
và kim loại cơ bản.
–Nhiệt luyện sau khi hàn: giảm ứng suất dư, cải thiện
tổ chức kim loại và tính chất liên kết hàn.
– Dây hàn và thuốc hàn: chọn theo thành phần và tính
chất kim loại cơ bản.
Công nghệ hàn điện nóng chảy HK9. 2005-06
14
Ngô Lê Thông, B/m Hàn CNKL,
Đ HBK Hanoi
14
2.1 CÔNG NGHỆ HÀN THÉP CACBON THẤ P VÀ
THÉP KẾ T CẤ U HỢ P KIM THẤ P
2.1.4 Công nghệ hàn thép kết cấu hợp kim thấp điển hình:
•Hàn thép kết cấu bền ăn mòn khí quyển COR-TEN (thép
ASTM A374/375), 10XCHД, 15XCHД, SM490A, Fe 355W
(TCVN 6521: 1999)…

– Độ bề n tối thiểu 480 MPa, Cr và Cu (Ni): chống ăn mòn cao trong khí
quyển. Nhà cao tầng và cầu. Thành phầ n % tiêu biểu: max. 0,12C;
0,25÷0,75Si; max 0,60Mn; max 0,05S; 0,07÷0,15P; 0,30÷1,25Cr;
0,25÷0,55Cu; max 0,65Ni.
–Chọn vật liệu hàn:
• Thép cacbon thấp chịu lạnh, thép chịu lạnh chứa 2,25%;3,5%;
5%; 9% Ni; thép cốt bê tông (TCVN 3104:1979 và TCXD
227:1999).
Công nghệ hàn điện nóng chảy HK9. 2005-06
15
Ngô Lê Thông, B/m Hàn CNKL,
Đ HBK Hanoi
15
2.2 CÔNG NGHỆ HÀN THÉP HỢ P KIM VI LƯỢNG
2.2.1 Thành phầ n và tính chất kim loại cơ bả n
–AISI: gọi là thép HSLA.
–Thự c chất chỉ là thép cacbon thấ p chứa một lượng nhỏ Nb, Ti, V,
Al, Ta, và Zr (dạng cacbit, nitrit hoặc cacbonitrit).
TCVN 6259-7 : 1997 gọi là thép cacbon thấ p cường độ cao.
–Tổng lượng các nguyên tố h ợp kim vi lượng không vượt quá 0,15%
(chúng làm tă ng tính dẻo và giả m nhiệt độ chuyể n tiếp củ a thép).
–Không có quy định chặt chẽ đối với thành phầ n hóa học củ a chúng
–Tiêu biểu: C tối đa 0,22%; Mn 1,0÷1,5%; Si khoả ng 0,3%; S, P tối
đ a 0,04% từ ng nguyên tố.
Al, hoặc V, Nb, Zr, Ti
Al, Nb, V, Ti
Al, Nb, V, Ti
22
20
20

353
392
441
540÷638
540÷687
569÷736
Class 36
Class 40
Class 45
Đặc đi ể m hợ p kim hóaĐộ dãn dài tương
đối min., 5d [%]
Giới hạ n chả y
[MPa]
Độ b ề n
[MPa]
Loại thép
Công nghệ hàn điện nóng chảy HK9. 2005-06
16
Ngô Lê Thông, B/m Hàn CNKL,
Đ HBK Hanoi
16
2.2 CÔNG NGHỆ HÀN THÉP HỢ P KIM VI LƯỢNG
2.2.1 Thành phần và tính chất kim loại cơ bản
– Cacbon: tăng tỷ lệ peclit và độ bền; làm giả m độ dai va đập. Max.
0,20%. Mn làm mịn hạt perclit nhưng cũng có giới hạn trên nhất
định.
–Ferit được bền hóa bằng dung dịch rắn:
–Ferit được bên hóa bằng pha phân tán:
–Bề n hóa thép thông qua làm mịn hạt (cán có kiể m soát hoặc thường
hóa):

Công nghệ hàn điện nóng chảy HK9. 2005-06
17
Ngô Lê Thông, B/m Hàn CNKL,
Đ HBK Hanoi
17
2.2 CÔNG NGHỆ HÀN THÉP HỢ P KIM VI
L ƯỢNG
2.2.2 Tính hàn củ a thép hợ p kim vi lượng
–Khó hàn hơn so với thép cacbon thấ p:
Nb
Mn
CC
w
.3
10
++=
N
VMn
CC
w
.3
310
+++=
v ới thép hợp kim vi lượng Nb
v ới thép hợp kim vi lượng V-N
•Cw = 0,35÷0,45, cần có q
d
≤ 35 kJ/cm khi hàn dưới lớ p thuố c và
hàn trong môi trường CO
2

.
•Khi Cw > 0,45, chỉ nên hàn bằ ng quá trình hàn hồ quang tay
b ằ ng các que hàn có độ b ề n và độ dai va đập tương đương với
kim loại cơ bả n.
Công nghệ hàn điện nóng chảy HK9. 2005-06
18
Ngô Lê Thông, B/m Hàn CNKL,
Đ HBK Hanoi
18
2.2 CÔNG NGHỆ HÀN THÉP HỢ P KIM VI LƯỢNG
2.2.3 Công nghệ hàn thép hợ p kim vi lượng
•Không cần nung nóng sơ bộ khi chiều dày nhỏ
•Sử dụng mọi loại quá trình hàn hồ quang
E 7016, E 7018
E 7016, E 7018
E 8016-C3, E 8018-C3
Gr. 42, 45
Gr. 50, 55
Gr. 60, 65
Loại que hàn theo AWSV ật liệu tấm ASTM A572, cấp thép
SAW: dây hàn nồng độ Mn trung bình.
FCAW: dây hàn E 70T-1, E 70T-4
GMAW: dây hàn E 70S-3 và E 70S-1B
Công nghệ hàn điện nóng chảy HK9. 2005-06
19
Ngô Lê Thông, B/m Hàn CNKL,
Đ HBK Hanoi
19
2.3 CÔNG NGHỆ HÀN THÉP CACBON TRUNG
BÌNH VÀ THÉP CACBON CAO

2.3.1 Công nghệ hàn thép cacbon trung bình
•Vai trò của cacbon đối với nứt khi hàn:
•Các biện pháp vật liệu, công nghệ, kết cấu:
Công nghệ hàn điện nóng chảy HK9. 2005-06
20
Ngô Lê Thông, B/m Hàn CNKL,
Đ HBK Hanoi
20
2.3 CÔNG NGHỆ HÀN THÉP CACBON TRUNG
BÌNH VÀ THÉP CACBON CAO
2.3.2 Công nghệ hàn thép cacbon cao
• Không nên hàn. Tuy nhiên có thể hàn sửa chữa:
1. T
p và
T
ip
200÷315
o
C, nguội chậ m sau khi hàn.
2. Các quá trình hàn ít hydro.
3. Các biện pháp giả m lượng kim loại cơ bản hòa tan
vào mối hàn.
4. Thép cacbon cao cần được hàn ở trạng thái ủ, sau đó
cần được nhiệt luyện giảm ứng suất dư
Công nghệ hàn điện nóng chảy HK9. 2005-06
1
Ngô Lê Thông, B/m Hàn CNKL,
ĐHBK Hanoi
1
CHƯƠNG 3: CÔNG NGHỆ HÀN THÉP HỢP KIM THẤP

3.1 Đặc điểm và tính hàn của thép hợp kim thấp
3.2 Công nghệ hàn thép hợp kim thấp tôi và ram
3.3 Công nghệ hàn thép hợp kim thấp chịu nhiệt
3.4 Công nghệ hàn thép độ bền cực cao có nồng độ
cacbon trung bình
Công nghệ hàn điện nóng chảy HK9. 2005-06
2
Ngô Lê Thông, B/m Hàn CNKL,
Đ HBK Hanoi
2
3.1 Đặc điểm và tính hàn của thép hợp kim thấp
•Phân loại:
–AISI: thép hợp kim thấp ≤ 8% nguyên tố hợp kim.
–LB Nga: thép hợp kim thấp 4÷5%; thép hợp kim trung bình 8÷9%
nguyên tố hợp kim.
– Chúng ta tìm hiểu các loại: thép hợp kim thấp chịu nhiệt; thép độ
bền cực cao nồng độ cacbon trung bình.
•So với các loại thép đã biết:
–Cần sử dụng các biện pháp công nghệ đặc biệt khi hàn.
–Lý do: nồng độ cacbon và các nguyên tố hợp kim lớn hơn nhiều,
vùng ảnh hưởng nhiệt rất nhạy cả m với chu trình nhiệt hàn (chế
độ hàn).
– Để giảm tốc độ nguội của vùng ảnh hưởng nhiệt, cần sử dụng các
biện pháp công nghệ đặc biệt khi hàn. Chỉ thay đổi chế độ hàn:
không đủ.
Công nghệ hàn điện nóng chảy HK9. 2005-06
3
Ngô Lê Thông, B/m Hàn CNKL,
ĐHBK Hanoi
3

Động học quá trình phân hủy austenit khi hàn
3.1 Đặc điểm và tính hàn của thép hợp kim thấp
Công nghệ hàn điện nóng chảy HK9. 2005-06
4
Ngô Lê Thông, B/m Hàn CNKL,
ĐHBK Hanoi
4
3.1 Đặc điểm và tính hàn của thép hợp kim thấp
Từ động học quá trình phân hủy austenit:
•Xuất hiện hai xu hướng đối lập:
–Nếu tốc độ nung khi hàn nhỏ và t’+t” dài: hạt austenit tăng tính ổn
định và kích thước. Đặc trưng cho thép không chứa hoặc chứa
lượng nhỏ các nguyên tố tạo cacbit (Cr, Mo, V, v.v.). Hệ quả: khu
vực tôi không hoàn toàn sẽ dịch chuyển về phía có tốc độ nguội
nhỏ (hạt thô, suy giảm tính dẻo, độ dai va đập vùng ảnh hưởng
nhiệt).
–Ngược lại, nếu tốc
độ nung khi hàn lớn và t’+t” ngắn: mức độ
đồng nhất hóa và tính ổn định của austenit giảm. Đặc trưng cho
thép chứa các nguyên tố tạo cacbit. Hệ quả: khu vực tôi không
hoàn toàn sẽ dịch chuyển về phía có tốc độ nguội lớn (vùng ảnh
hưởng nhiệt bị giòn do mactenzit, có thể nứt)