Ngăn ngừa hiện tượng gãy giòn trong các vùng hàn nóng chảy của vòm thép tấm dày.

1. Cơ chế giòn hóa vùng ảnh hưởng nhiệt (HAZ Embrittlement)

Vùng ảnh hưởng nhiệt (HAZ) trong thép cacbon thấp (thường là Q235, chứa 0,14–0,22% cacbon) không phải là một vùng đồng nhất. Nó được chia thành ba vùng luyện kim riêng biệt do sự chênh lệch nhiệt độ:

• Vùng ảnh hưởng nhiệt hạt thô (CGHAZ): Đạt đỉnh điểm ở 1.100–1.500°C. Kích thước hạt tăng lên đến 50–100 μm. Nếu tốc độ làm nguội vượt quá 30°C/s, sẽ hình thành mactenxit cứng và giòn.
• Vùng ảnh hưởng nhiệt dạng hạt mịn (FGHAZ): Đạt nhiệt độ 900–1.100°C. Kích thước hạt vẫn duy trì ở mức 20–30 μm, tạo thành cấu trúc ferit-pealit ổn định.
• Vùng nguy hiểm liên tới hạn (ICHAZ): Khi nung nóng đến 730–900°C, sẽ xảy ra hiện tượng austenit hóa một phần và tạo ra hỗn hợp các đảo ferit mềm và mactenxit cứng gây ra vấn đề.

Vùng CGHAZ là điểm phá hủy quan trọng. Sự hiện diện của mactenxit (độ cứng 350–450 HV) nằm trong ma trận ferit mềm tạo ra sự tập trung ứng suất nghiêm trọng (Kt = 3–5) dưới tác động động học. Điều này làm cho thép chuyển từ trạng thái gãy dẻo sang trạng thái gãy giòn.

2. Các quy trình hàn có lượng nhiệt đầu vào thấp

Để chống lại sự bành trướng của CGHAZ, các biện pháp tiên tiến đã được thực hiện. sản phẩm két sắt thương mại Sử dụng phương pháp hàn MIG xung với lượng nhiệt đầu vào được kiểm soát chặt chẽ, giới hạn ở mức nhất định. 0,8 kJ/mmPhương pháp hàn thông thường thường vượt quá 1,5 kJ/mm, làm mở rộng vùng ảnh hưởng nhiệt (CGHAZ) dễ bị tổn thương lên 5-8 mm. Bằng cách hạn chế lượng nhiệt đầu vào, chiều rộng của CGHAZ được giảm thiểu xuống chỉ còn 2-3 mm.

Thông số & Điều khiển:

• Thông số kỹ thuật nguồn điện: Dòng điện cực đại 180 A, dòng điện nền 90 A, chu kỳ hoạt động 50%, điện áp 22 V, tốc độ di chuyển 250 mm/phút.
• Nhiệt độ giữa các lần chạy qua: Được duy trì nghiêm ngặt ở nhiệt độ dưới 150°C. Được giám sát liên tục bằng nhiệt kế hồng ngoại cứ sau 2 giây để ngăn ngừa sự tích tụ nhiệt và sự phát triển hạt sau đó.
• Khí bảo vệ: Hỗn hợp chính xác gồm 82% Argon và 18% CO₂. So với CO₂ nguyên chất, hỗn hợp ion hóa này giảm hiện tượng bắn tóe đến 60% và tối ưu hóa hình dạng đường hàn (chiều rộng 8 mm, chiều cao 2 mm) để tạo ra sự chuyển tiếp mượt mà, giảm ứng suất.

3. Xử lý nhiệt sau khi hàn (chuẩn hóa)

Chỉ riêng việc kiểm soát quá trình hàn là không đủ để đảm bảo an ninh tối đa. Sau khi hàn, toàn bộ cụm cửa két sắt được chuyển đến lò nung bằng khí đốt và nung nóng đến 900°C (nhiệt độ chuyển hóa Austenit +50°C). Nó được giữ ở nhiệt độ không đổi trong 1 giờ trước khi được làm nguội bằng không khí có kiểm soát.

Quá trình chuyển đổi này đạt được ba kết quả quan trọng:

• Tinh chế các hạt CGHAZ khổng lồ từ 50–100 μm xuống còn kích thước bền vững 15–25 μm.
• Hòa tan mactenxit giòn trở lại thành ma trận ferit-pealit cứng chắc.
• Giúp phân bố cacbon đồng đều, loại bỏ hiện tượng phân tách nguy hiểm tại ranh giới mối hàn.

Sau khi chuẩn hóa, độ cứng đạt mức đồng đều 180–220 HV trên toàn bộ vùng hàn, vùng ảnh hưởng nhiệt (HAZ) và kim loại nền. Điều quan trọng là năng lượng va đập Charpy của vùng CGHAZ được khôi phục lại. >60 J ở -20°CVượt xa mức tối thiểu 40 J cần thiết để vượt qua bài kiểm tra va đập UL 1037 TL-30 (một chiếc búa tạ 30 lb rơi từ độ cao 10 ft, va đập 3 lần).

4. Kiểm tra siêu âm (UT) 100%

Kiểm tra bằng mắt thường là không đủ để đảm bảo an ninh cho các kết cấu thép tấm dày. Việc kiểm tra siêu âm (UT) bắt buộc 100% đối với tất cả các mối nối dọc, chu vi và góc được thực hiện bằng cách sử dụng đầu dò sóng cắt 2 MHz tiên tiến (ví dụ: Krautkramer USM 36), cung cấp độ phân giải khuyết tật cực nhỏ 0,5 mm.

Tiêu chí chấp nhận nghiêm ngặt:

• Hoàn toàn không có vết nứt hoặc khuyết tật phẳng nào, dù lớn hay nhỏ.
• Không có chỗ nào bị thiếu sự hợp nhất vượt quá 2 mm chiều dài.
• Độ rỗng phải nhỏ hơn 3% diện tích mặt cắt ngang.
• Độ sâu rãnh cắt được giới hạn ở mức

Mỗi mối hàn đều được lập bản đồ thành báo cáo kỹ thuật số, ghi rõ tọa độ xy của bất kỳ điểm bất thường nào. Nếu khuyết tật vượt quá 5 mm, quy trình sửa chữa yêu cầu mài bỏ phần bị lỗi, hàn lại, quét siêu âm lại và chuẩn hóa lại hoàn toàn cấu trúc để đảm bảo không có ứng suất dư.