Mối hàn là nơi kết cấu thép dễ hỏng nhất, nhưng lại khó nhìn thấy khuyết tật bằng mắt thường. Nếu bạn là chủ đầu tư, giám sát hay thợ hàn, bài viết này giúp bạn biết mối hàn hay hỏng ở đâu, chọn phương pháp kiểm tra nào cho từng trường hợp, và nghiệm thu sao cho không bỏ lọt lỗi mà cũng không tốn tiền vô ích.
Vì sao mối hàn quyết định độ an toàn của kết cấu
Trong kết cấu thép, tải trọng truyền qua các liên kết. Mối hàn gom ứng suất về một tiết diện nhỏ. Một khuyết tật bên trong mà mắt không thấy, như nứt hay không ngấu, có thể trở thành điểm khởi đầu phá hủy khi kết cấu chịu tải lặp hoặc va đập. Vì vậy kiểm tra mối hàn không phải thủ tục hình thức, mà là bước bảo hiểm cho toàn bộ công trình.
Các lỗi mối hàn thường gặp và nguyên nhân
Hiểu nguyên nhân giúp bạn phòng lỗi từ khâu hàn, thay vì chỉ đi bắt lỗi sau đó.
Không ngấu và không thấu chân
Kim loại mối hàn không nóng chảy hết với kim loại cơ bản. Thường do dòng điện thấp, tốc độ hàn nhanh, hoặc vát mép và khe hở không đúng. Đây là lỗi nguy hiểm vì làm giảm tiết diện chịu lực thực tế.
Ngậm xỉ và rỗ khí
Xỉ hàn hoặc bọt khí kẹt lại trong mối hàn. Nguyên nhân phổ biến là que hàn ẩm, bề mặt bẩn dầu mỡ, rỉ sét, hoặc không làm sạch xỉ giữa các lớp hàn nhiều đường.
Nứt
Nứt nóng khi đang nguội hoặc nứt nguội xuất hiện sau vài giờ, thường ở thép cường độ cao do hydro và tốc độ nguội nhanh. Nứt là lỗi phải loại bỏ, không có ngưỡng chấp nhận.
Cháy chân và lẹm cạnh
Rãnh lõm dọc mép mối hàn do dòng điện quá cao hoặc góc que sai. Nó tạo điểm tập trung ứng suất, đặc biệt hại với kết cấu chịu tải động.
Chọn phương pháp kiểm tra phù hợp
Không phải mối hàn nào cũng cần chụp phim đắt tiền. Chọn đúng phương pháp theo loại mối hàn và mức độ quan trọng.
| Phương pháp | Phát hiện | Phù hợp khi |
| Ngoại quan (VT) | Lỗi bề mặt: cháy chân, kích thước, biến dạng | Mọi mối hàn, làm đầu tiên |
| Thẩm thấu (PT) | Nứt hở ra bề mặt | Thép không nhiễm từ, kiểm tra nhanh |
| Từ tính (MT) | Nứt bề mặt và sát bề mặt | Thép nhiễm từ, mối hàn góc |
| Siêu âm (UT) | Lỗi bên trong: không ngấu, nứt, ngậm xỉ | Mối hàn giáp mối chịu lực dày |
| Chụp phim (RT) | Lỗi bên trong, lưu ảnh hồ sơ | Cần bằng chứng nghiệm thu lưu trữ |
Nguyên tắc thực tế: luôn bắt đầu bằng ngoại quan cho 100% mối hàn. Sau đó lấy mẫu kiểm tra không phá hủy (NDT) cho các mối hàn giáp mối chịu lực chính. Mối hàn góc thường ưu tiên MT hoặc PT vì UT khó đọc trên hình học góc.
Ví dụ thực tế từ công trường
Ở một nhà xưởng khung thép, mối nối giáp mối bụng dầm được siêu âm và phát hiện vùng phản hồi bất thường dài khoảng một đốt tay. Đục ra thì đúng là không ngấu chân, do khe hở lắp ghép quá hẹp nên que không xuống tới đáy. Cách xử lý: đục bỏ hết vùng lỗi tới kim loại lành, mài sạch, hàn lại theo đúng khe hở quy định, rồi siêu âm lại lần hai. Bài học là lỗi này bắt nguồn từ khâu gá lắp chứ không phải tay nghề thợ, nên kiểm soát khe hở trước khi hàn quan trọng hơn kiểm tra sau khi hàn.
Lỗi thường gặp khi kiểm tra và cách khắc phục
Kiểm tra khi mối hàn còn nóng
Với thép cường độ cao, nứt nguội có thể xuất hiện muộn. Nếu siêu âm ngay lúc còn nóng sẽ bỏ lọt. Cách khắc phục: chờ đủ thời gian nguội theo yêu cầu vật liệu rồi mới NDT các mối hàn quan trọng.
Không có quy trình hàn được duyệt
Nhiều đội thợ hàn theo kinh nghiệm, không có bản quy trình hàn và không kiểm tra tay nghề thợ. Khắc phục: lập và duyệt quy trình hàn, cho thợ thi công theo đúng thông số dòng điện, que, số lớp.
Nghiệm thu bằng cảm tính
Chỉ nhìn cho đẹp mà không có tiêu chí chấp nhận rõ ràng. Khắc phục: thống nhất trước tiêu chuẩn áp dụng và mức chất lượng, ghi vào hồ sơ để hai bên cùng chiếu theo.
Mài phẳng mối hàn để giấu lỗi
Mài đẹp bề mặt không xóa được lỗi bên trong, chỉ làm khó cho siêu âm. Khắc phục: chỉ xử lý bề mặt khi thiết kế yêu cầu, và luôn NDT trước khi sơn phủ.
Các bước hành động khi nghiệm thu mối hàn
- Kiểm tra vật liệu, que hàn còn hạn, được sấy và bảo quản khô.
- Xác nhận thợ hàn có chứng chỉ phù hợp với vị trí hàn.
- Kiểm tra khe hở, vát mép, độ sạch bề mặt trước khi hàn.
- Ngoại quan 100% mối hàn sau khi làm sạch xỉ.
- Lập kế hoạch NDT: loại phương pháp, tỷ lệ lấy mẫu, mối hàn nào bắt buộc.
- Chờ đủ thời gian nguội với thép cường độ cao trước khi siêu âm.
- Lưu hồ sơ: sơ đồ mối hàn, kết quả, biên bản xử lý lỗi và kiểm tra lại.
Kết luận
Chất lượng mối hàn được quyết định từ trước khi hồ quang cháy, ở khâu vật liệu và gá lắp, chứ không phải chỉ ở lúc kiểm tra. Bước tiếp theo bạn nên làm: yêu cầu đơn vị thi công cung cấp quy trình hàn và kế hoạch kiểm tra bằng văn bản trước khi cho hàn đại trà. Nếu cần, hãy trao đổi với đội ngũ Cơ Khí Xây Dựng Quang Minh để được tư vấn phương án kiểm tra phù hợp với công trình của bạn.
Câu hỏi thường gặp
Có bắt buộc kiểm tra 100% mối hàn bằng siêu âm không?
Không nhất thiết. Ngoại quan làm cho toàn bộ, còn NDT bên trong thường lấy theo tỷ lệ với mối hàn chịu lực chính. Tỷ lệ cụ thể do thiết kế và tiêu chuẩn áp dụng quy định, tùy mức độ quan trọng của cấu kiện.
Siêu âm hay chụp phim tốt hơn?
Mỗi cái mạnh một kiểu. Siêu âm nhạy với lỗi dạng nứt và không ngấu, làm nhanh tại chỗ. Chụp phim cho hình ảnh lưu trữ tốt và đọc rõ rỗ khí, ngậm xỉ. Với thép dày chịu lực, siêu âm thường thực dụng hơn.
Mối hàn bị lỗi thì phải đập bỏ cả cấu kiện à?
Thường là không. Cách xử lý phổ biến là đục bỏ đúng vùng lỗi tới kim loại lành, hàn lại và kiểm tra lại chỗ đó. Chỉ khi nứt lan rộng hoặc lỗi lặp lại hệ thống mới cần xem lại toàn bộ.
Thợ hàn giỏi thì có cần kiểm tra nữa không?
Vẫn cần. Tay nghề tốt làm giảm tỷ lệ lỗi, nhưng khuyết tật bên trong vẫn có thể xảy ra do vật liệu ẩm, gá lắp sai hay điều kiện thời tiết. Kiểm tra là bằng chứng khách quan cho hồ sơ nghiệm thu.
Nguồn tham khảo
- AWS D1.1 Structural Welding Code – Steel.
- ISO 5817 – Phân loại mức chất lượng khuyết tật mối hàn thép.
- TCVN 5575 – Kết cấu thép, tiêu chuẩn thiết kế.