Cách hàn thép xây dựng: Que hàn, thông số và kiểm tra mối hàn
Hàn thép xây dựng là phương pháp nối cốt thép bằng nhiệt, tạo liên kết kim loại tại mối nối khi không thể dùng nối chồng hoặc nối cơ học. Quy trình hàn cốt thép phải tuân theo TCVN 4453 và sử dụng đúng loại que hàn phù hợp với mác thép.
Phân loại phương pháp hàn cốt thép
1. Hàn hồ quang tay (SMAW)
Hàn hồ quang tay dùng que hàn bọc thuốc, phổ biến nhất trên công trường vì thiết bị đơn giản và linh hoạt. Máy hàn có công suất 200–400A, phù hợp hàn nối dọc trục và hàn chồng cốt thép. Mối hàn đòi hỏi thợ có tay nghề đạt yêu cầu tránh khuyết tật ngậm xỉ, rỗ khí.
2. Hàn điện trở (hàn điểm)
Hàn điện trở dùng dòng điện lớn trong thời gian rất ngắn (0,02–0,5 giây) tạo nhiệt cục bộ tại điểm tiếp xúc, dùng chủ yếu hàn giao điểm lưới thép. Áp lực điện cực ép hai thanh lại tạo mối hàn điểm chắc chắn. Đây là phương pháp sản xuất lưới hàn TCVN 6285 trong nhà máy.
3. Hàn đối đầu (flash butt welding)
Hàn đối đầu là phương pháp hàn đầu đối đầu hai thanh thép, tạo mối hàn có tiết diện bằng tiết diện thanh gốc, không cần que hàn phụ. Dùng trong nhà máy gia công thép tiền chế, ít gặp trên công trường thông thường.
Chọn que hàn theo mác thép
| Mác thép | Que hàn phù hợp | Tiêu chuẩn que hàn | Ghi chú |
|---|---|---|---|
| CB240T (CT3) | E6013, E6012 | AWS A5.1 | Que hàn thông dụng, dễ hàn |
| CB300T | E7013, E7016 | AWS A5.1 | Tăng cường độ que hàn |
| CB400V | E7018, E8018 | AWS A5.1 | Que kiềm thấp hydro, ít rỗ khí |
| CB500V | E8018, E9018 | AWS A5.1 | Bắt buộc que kiềm, sấy que trước khi hàn |
Thông số hàn theo đường kính cốt thép
| Đường kính thép | Đường kính que hàn | Dòng điện (A) | Chiều dài mối hàn |
|---|---|---|---|
| D8–D10 | Ø2.5mm | 70–100A | ≥5d = 40–50mm |
| D12–D16 | Ø3.2mm | 110–140A | ≥5d = 60–80mm |
| D18–D22 | Ø4.0mm | 150–180A | ≥5d = 90–110mm |
| D25–D32 | Ø4.0–5.0mm | 180–220A | ≥5d = 125–160mm |
Chiều dài mối hàn tối thiểu áp dụng cho hàn một phía. Hàn hai phía có thể giảm xuống ≥2.5d mỗi bên. Ký hiệu d là đường kính danh nghĩa thanh thép.
Quy trình hàn cốt thép đúng kỹ thuật
- Chuẩn bị bề mặt: Làm sạch gỉ sét, dầu mỡ và bùn đất trong phạm vi 5cm tính từ điểm hàn. Dùng bàn chải sắt hoặc máy mài nhẹ, không dùng nước tẩy rửa trước khi hàn.
- Định vị và kẹp: Hai đầu thanh thép phải đồng trục, độ lệch tâm không vượt quá 0.1d. Dùng kẹp sắt định vị trước khi hàn toàn bộ.
- Hàn đính (hàn điểm định vị): Hàn đính 2–3 điểm ngắn 10–15mm để cố định trước, kiểm tra thẳng hàng rồi mới hàn hoàn chỉnh.
- Hàn hoàn chỉnh: Hàn theo chiều dài quy định, duy trì hồ quang đều, tốc độ hàn đồng đều, tránh dừng giữa chừng trong cùng một lớp.
- Làm sạch xỉ: Để nguội tự nhiên 2–3 phút, gõ xỉ bằng búa, kiểm tra bề mặt mối hàn trước lớp hàn tiếp theo nếu hàn nhiều lớp.
Kiểm tra chất lượng mối hàn
Kiểm tra ngoại quan (100% mối hàn)
Quan sát bằng mắt và kính lúp mối hàn phải đầy đủ chiều dài, không có vết nứt, không rỗ khí, không cháy chân mối hàn (undercut), chiều cao mối hàn ≥0.3d và không vượt quá 0.5d. Bề mặt mối hàn nhẵn đều, không có gờ cao đột ngột.
Kiểm tra không phá hủy (NDT)
Với công trình quan trọng có thể dùng siêu âm (UT) hoặc chụp X-quang (RT) để phát hiện khuyết tật bên trong mối hàn như rỗ khí, ngậm xỉ hoặc không ngấu. Tỷ lệ kiểm tra NDT thường là 10–30% tổng số mối hàn theo yêu cầu thiết kế.
Thử kéo mối hàn
Lấy mẫu thử kéo theo TCVN 197, mối hàn phải đạt cường độ kéo không thấp hơn 90% cường độ của thanh thép gốc. Mẫu thử lấy từ thanh thép thử hàn cùng điều kiện, không lấy trực tiếp từ cốt thép đã lắp vào kết cấu.
Các khuyết tật mối hàn thường gặp và nguyên nhân
| Khuyết tật | Nguyên nhân chính | Biện pháp khắc phục |
|---|---|---|
| Rỗ khí | Bề mặt bẩn, dầu mỡ, que hàn ẩm | Làm sạch bề mặt, sấy que hàn 200°C/1h |
| Nứt mối hàn | Làm nguội quá nhanh, hydro cao trong que | Dùng que kiềm (E7018, E8018), giữ ấm vùng hàn |
| Không ngấu chân | Dòng điện thấp, tốc độ hàn nhanh | Tăng dòng điện 10–15A, giảm tốc độ hàn |
| Cháy chân (undercut) | Dòng điện quá cao, góc que hàn sai | Giảm dòng điện, điều chỉnh góc que 70–80° |
| Ngậm xỉ | Không làm sạch xỉ giữa các lớp hàn | Gõ sạch xỉ và mài phẳng trước lớp tiếp theo |
Lưu ý khi hàn trong điều kiện thời tiết
Không hàn khi nhiệt độ môi trường dưới 5°C hoặc khi mưa, gió mạnh trên 8m/s. Ở nhiệt độ thấp, phải làm ấm vùng hàn đến 20–50°C trước khi hàn và duy trì nhiệt độ sau hàn bằng tấm cách nhiệt ít nhất 30 phút để tránh nứt do ứng suất nhiệt.