Quy trình hàn (WPS) cho thép 9Ni sử dụng làm bồn LNG
Giới thiệu
Hiện tượng thổi lệch hồ quang do từ trường là một hiện tượng thường gặp trong hàn, đặc biệt là khi hàn với dòng một chiều DC. Thổi lệch hồ quang có thể gây ra bởi loại quá trình hàn hoặc bởi thuộc tính vốn có của vật liệu cơ bản. Khi xảy ra thổi lệch hồ quang, sẽ dẫn đến các khuyết tật không mong muốn và làm giảm năng suất hàn.
Thép 9Ni dùng trong bồn chứa LNG là một loại vật liệu dễ nhiễm từ và bởi vậy dễ xảy ra thổi lệch hồ quang khi hàn loại thép này. Bởi vậy giải pháp để giảm thiểu hiện tượng thổi lệch hồ quang là một điều rất cần thiết.
Sau đây Double Good jsc xin giới thiệu bài viết về bản chất của việc thổi lệch hồ quang ảnh hưởng đến chất lượng khi hàn bồn LNG, và giải pháp tăng năng suất, giảm thổi lệch hồ quang, giảm bắn tóe, ứng dụng thực tế vào chạy quy trình hàn bồn LNG cho khách hàng thông qua sử dụng công nghệ hàn Powerwave trên nguồn hàn S500 của Lincoln Electric.
Bản chất của thổi lệch hồ quang do từ trường
Hiện tượng thổi lệch hồ quang do từ trường được hiểu là sự mất cần bằng từ rường xung quanh vùng hồ quang hàn. Nguyên nhân gây ra là do dòng điện hàn (từ trường riêng) hoặc do từ trường dư nằm sẵn trong vật liệu cơ bản, từ đó dẫn đến việc khó điều chỉnh hồ quang hàn.
Thổi lệch hồ quang gây ra bởi dòng điện và bị ảnh hưởng bởi khoảng cách giữa hồ quang hàn và vị trí kẹp mát. Từ trường có xu hướng bị thắt lại khi chuyển dịch từ một môi trường có độ dẫn từ trung bình sang môi trường có độ dẫn từ kém hơn (ví dụ từ thép sang không khí). Lực từ trường tập trung phần lơn tại vùng chuyển tiếp giữa không khí và bề mặt thép, đặc biệt với các liên kết hàn vát mép chữ V hoặc tại các vị trí tấm thép có thay đổi chiều dày, điều này dẫn đến hồ quang có xu hướng bị hút về hai bên mép hàn (như trong hình 1). Ngoài ra, dòng điện chạy qua vật liệu cơ bản cũng gây ra thổi lệch hồ quang (như hình 2), nhưng có tác động yếu hơn so với tác động của dòng hàn chính qua dây hàn. Với các loại vật liệu nhạy cảm, cần lựa chọn vị trí kẹp mát thích hợp để giảm thiểu tác động từ trường lên hồ quang hàn.
Biện pháp làm giảm thổi lệch hồ quang
Có thể làm giảm thổi lệch hồ quang thông qua việc khử từ (Demagnetizing) cho thép bằng một số biện pháp:
- Giảm dòng điện hàn.
- Hàn với hồ quang ngắn.
- Đính mối lớn ở phía đầu/cuối, và một vài mối đính dọc theo đường hàn.
- Hàn hướng về phía mối đính hoặc mối hàn đã hàn.
- Thực hiện hàn ở vị tri xa mặt đất để hạn chế thổi lệch hồ quang theo hướng ngược lại do từ trường riêng gây ra. Thực hiện nghiêng hướng hàn về phía kẹp mát để giảm thổi lệch.
- Sử dụng các quá trình hàn với dòng xoay chiều (AC).
Các ứng dụng quá trình hàn với dòng xoay chiều AC
Việc sử dụng dòng xoay chiều khi hàn que (SMAW), hàn TIG/GTAW hoặc hàn dưới lớp thuốc (SAW) đã được ứng dụng vào công nghiệp trong thời gian dài. Với quá trình hàn bán tự động GMAW/FCAW thì thông thường được sử dụng vơi dòng một chiều (DC), do đó rất dễ bị ảnh hưởng bởi thổi lệch hồ quang. Cùng với sự phát triển của nguồn hàn kỹ thuật số, dòng AC đã được ứng dụng với quá trình hàn GMAW/FCAW.
Như đề cập ở trên, đối với quá trình hàn bồn LNG, vật liệu thân bồn được làm từ thép 9Ni là một lại vật liệu dễ nhiễm từ. bởi vậy sử dụng dòng hàn xoay chiều để hàn chế thổi lệch hồ quang là một giải pháp tối ưu. FCAW hàn bằng dòng AC là một giải pháp tối ưu cả về năng suất và chất lượng, với vật liệu hàn được sử dụng là dây Supercore 625 (AWS A5.34 ENiCrMo3T1-4). Để tìm hiểu rõ hơn về các khuyến cáo chọn vật liệu và loại quá trình hàn đối với các liên kết hàn bồn LNG, bạn có thể tham khảo bài viết: https://doublegood.com.vn/cong-nghe-han-bon-chua-khi-tu-nhien-hoa-long-lng/
Nguồn hàn Lincoln powerwave® S500 Giải pháp tuyệt vời cho hàn bồn LNG
Nguồn hàn Lincoln Powerwave S500 kết hợp với bộ Advanced module cho phép khai thác chức năng hàn CV-AC, điều này giúp ứng dụng tốt vào việc giảm thiểu thổi lệch và bắn tóe khi hàn trên thép 9Ni. Khác với các nguồn sử dụng dòng AC khác, nguồn S500 sử dụng công nghệ điều khiển sóng (waveform control), giúp điểu chỉnh sóng của dòng điện hàn không phải dạng cân bằng hình sin (balanced sine wave) mà nó được tối ưu hóa và điều chỉnh biên độ và chu kỳ sóng để phù hợp với đặc tính vận hành của dây hàn supercore 625. Khi sử dụng chức năng advanced mode, máy hàn sẽ có cơ chế quan sát tín hiệu phản hồi để xác định được ảnh hưởng của dòng AC tới sự thổi lệch hồ quang, từ đó điều chỉnh dòng điện hàn để giảm thiểu thổi lệch. Khi tăng mức độ điều khiển sóng (wave control setting) lên mức 5, sẽ giúp cân bằng cực tính ở chu kỳ dương và âm (50/50), giúp loại bỏ được thổi lệch hồ quang, và nhờ đó giảm được bắn tóe trong khi hàn, điều này thực sự là một ưu thế lớn vì giảm thiểu được chi phí do bắn tóe vì vật liệu hàn thép 9Ni có giá rất đắt đỏ.
Ứng dụng chạy quy trình hàn (WPS) cho thép 9Ni tại cơ sở của khách hàng
Với những ưu thế vượt trội về công nghệ powerwave của Lincoln Electric, kết hợp với đội ngũ kỹ sư hàn của mình Double Good đã tiến hành thử nghiệm thành công sau đó cùng với khách hàng thực hiện chạy quy trình hàn FCAW cho vật liệu 9Ni tại cơ sở của khách hàng, cùng với sự tham gia giám sát của các bên liên quan. Dưới đây là một số hình ảnh được ghi lại:
Các bên tham gia giám sát quá trình thực hiện chạy quy trình hàn thép 9Ni
Kỹ sư hàn của Double Good cùng giám sát quá trình thực hiện chạy quy trình với khách hàng
Kiểm tra ngoại dạng sau khi hàn
Ngoại dạng mối hàn sau khi hoàn thiện
Mẫu hàn sau khi hàn hoàn thiện được kiểm tra ngoại dạng. Bề mặt mối hàn sáng, sạch và ít bắt tóe, kích thước và độ lội bảo đảm đạt yêu cầu. Sau đó mẫu hàn được gửi đi kiểm tra DT/NDT theo tiêu chí và tiêu chuẩn áp dụng của dự án.
