Mối hàn là điểm yếu tiềm ẩn nhất của một kết cấu thép. Một liên kết hàn kém có thể phá hủy toàn bộ dầm, cột dù vật liệu đạt chuẩn. Bài viết này giúp bạn hiểu vì sao mối hàn bị lỗi, nhận diện đúng loại khuyết tật, biết dùng phương pháp kiểm tra nào và căn cứ nào để nghiệm thu, quyết định nhận hay từ chối một mối hàn.
Vì sao mối hàn bị lỗi
Phần lớn khuyết tật không đến từ máy móc mà từ việc chuẩn bị và tay nghề. Ba nhóm nguyên nhân chính:
- Chuẩn bị mép hàn sai: vát mép không đủ góc, khe hở lắp ghép quá lớn hoặc quá khít, bề mặt còn dầu, gỉ, sơn, hơi ẩm.
- Thông số hàn không phù hợp: dòng điện quá cao gây cháy chân, quá thấp gây thiếu ngấu; tốc độ que đi không ổn định.
- Điều kiện môi trường: hàn ngoài trời gặp gió thổi bay khí bảo vệ, hàn khi thép lạnh hoặc ẩm dễ nứt.
Các loại khuyết tật thường gặp
Khuyết tật bề mặt
Nhìn thấy bằng mắt hoặc kính lúp: cháy chân (undercut), rỗ khí bề mặt, vảy hàn không đều, chiều cao mối hàn thiếu, nứt bề mặt. Đây là nhóm phát hiện sớm nhất và rẻ nhất để xử lý.
Khuyết tật bên trong
Ẩn dưới lớp kim loại, chỉ phát hiện bằng thiết bị: thiếu ngấu (không nóng chảy hết chân), thiếu chảy hai mép, rỗ khí bên trong, ngậm xỉ, nứt ngầm. Nguy hiểm nhất là nứt và thiếu ngấu vì làm giảm mạnh tiết diện chịu lực.
Các phương pháp kiểm tra không phá hủy (NDT)
| Phương pháp | Phát hiện | Áp dụng khi |
| VT – quan sát bằng mắt | Khuyết tật bề mặt, hình dạng mối hàn | Mọi mối hàn, làm đầu tiên |
| PT – thẩm thấu chất lỏng | Nứt và rỗ hở ra bề mặt | Thép không nhiễm từ, mối hàn nhỏ |
| MT – hạt từ | Nứt bề mặt và gần bề mặt | Thép nhiễm từ, kiểm tra chân mối hàn |
| UT – siêu âm | Khuyết tật bên trong, mối hàn ngấu hoàn toàn | Dầm, cột chịu lực chính, thép dày |
| RT – chụp phim tia X/gamma | Rỗ khí, ngậm xỉ, thiếu ngấu bên trong | Mối hàn giáp mối quan trọng, cần lưu hồ sơ |
Trong thực tế công trình, VT là bắt buộc cho 100% mối hàn. UT và RT thường áp dụng theo tỷ lệ lấy mẫu do thiết kế và tiêu chuẩn nghiệm thu quy định, tập trung vào mối hàn giáp mối chịu kéo.
Ví dụ thực tế
Một mối hàn nối cột hộp ngoài công trường bị nứt dọc chân sau vài ngày. Kiểm tra lại: thợ hàn liên tục ở nhiệt độ thấp buổi sáng sớm, không gia nhiệt trước, thép dày trên 20mm nguội quá nhanh nên sinh nứt do ứng suất. Cách xử lý: mài bỏ hoàn toàn mối hàn nứt, gia nhiệt sơ bộ vùng hàn trước khi hàn lại, hàn nhiều lớp và bọc giữ nhiệt sau hàn. Bài học: với thép dày, gia nhiệt trước không phải tùy chọn.
Lỗi thường gặp và cách khắc phục
- Chỉ nhìn mối hàn đẹp là nghiệm thu: mối hàn phẳng đẹp vẫn có thể thiếu ngấu bên trong. Khắc phục: bổ sung UT cho mối hàn chịu lực chính, không tin hoàn toàn vào VT.
- Không làm sạch giữa các lớp hàn: để lại xỉ gây ngậm xỉ. Khắc phục: gõ xỉ, mài và làm sạch trước mỗi lớp.
- Mài mối hàn lỗi rồi hàn đè lên: khuyết tật vẫn còn bên dưới. Khắc phục: mài bỏ đến kim loại lành, kiểm tra lại rồi mới hàn.
- Thợ hàn không có chứng chỉ phù hợp: tay nghề không đồng đều. Khắc phục: yêu cầu chứng chỉ thợ hàn và quy trình hàn (WPS) trước khi vào việc.
Checklist kiểm soát mối hàn
- Xác nhận thợ hàn có chứng chỉ và quy trình hàn WPS phù hợp.
- Kiểm tra mép hàn: sạch, khô, vát và khe hở đúng bản vẽ.
- Kiểm tra thông số dòng, tốc độ, gia nhiệt trước nếu thép dày.
- VT 100% ngay sau khi hàn, đánh dấu vị trí nghi ngờ.
- Thực hiện UT/RT theo tỷ lệ và vị trí thiết kế yêu cầu.
- Lập hồ sơ nghiệm thu, lưu phim và biên bản kèm mã mối hàn.
Kết luận
Kiểm soát mối hàn không dừng ở việc nhìn cho đẹp mà là chuỗi từ chuẩn bị, tay nghề đến kiểm tra và lưu hồ sơ. Bước tiếp theo bạn nên làm: xây dựng một biểu mẫu nghiệm thu mối hàn cho công trình của mình, ghi rõ phương pháp kiểm tra áp dụng cho từng loại liên kết.
Câu hỏi thường gặp
Mối hàn có cần kiểm tra siêu âm 100% không?
Không nhất thiết. VT bắt buộc 100%, còn UT thường theo tỷ lệ và vị trí do thiết kế quy định, ưu tiên mối hàn giáp mối chịu kéo và mối hàn quan trọng. Kiểm tra 100% chỉ áp dụng khi hồ sơ thiết kế yêu cầu.
Mối hàn bị cháy chân có phải phá bỏ không?
Tùy mức độ. Cháy chân nhẹ trong giới hạn cho phép của tiêu chuẩn có thể chấp nhận hoặc hàn đắp bổ sung. Cháy chân sâu làm giảm tiết diện thì phải xử lý lại theo quy trình.
Thép dày bao nhiêu thì cần gia nhiệt trước khi hàn?
Không có một con số cố định cho mọi trường hợp; nó phụ thuộc mác thép, chiều dày và nhiệt độ môi trường. Nguyên tắc chung là thép càng dày và thời tiết càng lạnh thì càng cần gia nhiệt trước để tránh nứt. Hãy tuân theo WPS đã được phê duyệt.
Có thể tự kiểm tra mối hàn tại xưởng nhỏ không?
Kiểm tra bằng mắt (VT) và thẩm thấu (PT) hoàn toàn làm được với chi phí thấp. Riêng UT và RT cần thiết bị và người có chứng chỉ, thường thuê đơn vị kiểm định độc lập.
Nguồn tham khảo
- Tiêu chuẩn hàn kết cấu thép AWS D1.1 (American Welding Society).
- TCVN về kết cấu thép và nghiệm thu công tác hàn trong xây dựng.