5 khuyết tật mối hàn phổ biến nhất — nứt, rỗ khí, ngậm xỉ, không ngấu, cháy chân — bắt nguồn từ thông số hàn sai, kỹ thuật sai hoặc vật liệu/bề mặt bẩn. Nứt, không ngấu chỉ thấy chắc bằng mắt khi lộ bề mặt; khuyết tật ẩn cần NDT mới phát hiện được.
Nội dung thuộc chuyên trang Hàn & kết cấu thép của cokhi.net, ở góc kiến thức tra cứu chung — không gắn với xưởng hàn hay dịch vụ kiểm định cụ thể nào. Bài này giải thích NGUYÊN NHÂN và cách NHẬN BIẾT từng khuyết tật; tiêu chí đạt/không đạt cụ thể theo TCVN 7472:2005/ISO 5817:2003 và AWS D1.1 xem tại checklist kiểm tra chất lượng mối hàn →.
Vì sao mối hàn bị nứt?
Nứt (crack) là khuyết tật nghiêm trọng nhất — không chấp nhận ở bất kỳ mức chất lượng nào, không phân biệt kích thước. Ba nhóm nguyên nhân chính:
- Nứt nguội (do hydro khuếch tán): que hàn/dây hàn hoặc thuốc hàn bị ẩm đưa hydro vào vũng hàn; hydro khuếch tán vào vùng ảnh hưởng nhiệt (HAZ) rồi gây nứt sau khi mối hàn đã nguội — có thể xuất hiện trễ vài giờ tới vài ngày sau khi hàn xong, không phải lúc nào cũng nứt ngay.
- Nứt nóng: xảy ra ngay trong lúc kim loại mối hàn đông đặc, thường do lượng lưu huỳnh/phốt pho cao trong kim loại nền hoặc thiết kế mối nối co ngót không đều.
- Nứt do ứng suất/ràng buộc: kết cấu quá cứng vững (ràng buộc cao) khiến ứng suất co ngót khi nguội không giải phóng được, tập trung tại chân mối hàn hoặc vị trí gián đoạn hình học.
Cách nhận biết: nứt bề mặt thấy được bằng mắt thường hoặc kính lúp — thường là vệt mảnh, có thể dọc theo tâm mối hàn, ngang mối hàn, hoặc tại chân mối hàn. Nứt do hydro có thể chưa lộ ra ngay lúc hàn xong (nứt trễ) — kiểm tra ngoại quan một lần duy nhất ngay sau khi hàn không đủ tin cậy cho mối hàn quan trọng. Nứt nằm hoàn toàn bên trong (không lộ bề mặt) chỉ phát hiện được bằng UT (siêu âm) hoặc RT (chụp bức xạ).
Rỗ khí (porosity) hình thành thế nào?
Rỗ khí là các lỗ rỗng hình cầu trong kim loại mối hàn, do khí bị giữ lại khi kim loại đông đặc mà chưa thoát kịp lên bề mặt.
Nguyên nhân: khí bảo vệ bị gió lùa thổi bay (hàn ngoài trời/gần cửa gió) hoặc lưu lượng khí sai (quá thấp không đủ che phủ, quá cao gây xoáy hút không khí vào); bề mặt phôi bẩn (dầu mỡ, gỉ sét, sơn, hơi ẩm) sinh khí khi bị đốt nóng; que hàn/dây hàn bị ẩm; hồ quang kéo quá dài làm mất vùng bảo vệ khí.
Cách nhận biết: rỗ khí sát bề mặt thấy được bằng mắt dưới dạng các lỗ tròn nhỏ lấm tấm hoặc vệt rỗ dọc mối hàn. Rỗ khí nằm sâu bên trong không lộ ra ngoài — RT (chụp bức xạ) là phương pháp hiệu quả nhất vì mật độ vùng rỗ khác hẳn kim loại đặc, hiện rõ trên phim chụp.
Ngậm xỉ (slag inclusion) là gì và vì sao xảy ra?
Ngậm xỉ là các mảnh xỉ hàn (từ que hàn bọc thuốc, thuốc hàn dưới lớp thuốc SAW, hoặc dây hàn có lõi thuốc) bị kẹt lại bên trong kim loại mối hàn thay vì nổi hết lên bề mặt để gạt bỏ.
Nguyên nhân: không làm sạch xỉ triệt để giữa các đường hàn khi hàn nhiều lớp (đường hàn sau đè lên xỉ còn sót của đường trước); dòng hàn quá thấp khiến vũng hàn nguội nhanh, xỉ chưa kịp nổi hết đã bị kim loại đông đặc bao bọc; góc điện cực hoặc kỹ thuật đưa que/mỏ hàn sai làm xỉ chảy ngược vào vũng hàn thay vì trôi ra sau; tốc độ hàn quá nhanh không cho đủ thời gian xỉ tách khỏi kim loại lỏng.
Cách nhận biết: ngậm xỉ nằm sát bề mặt đôi khi lộ ra dưới dạng vệt màu khác thường dọc mối hàn, nhưng phần lớn ngậm xỉ nằm ẩn hoàn toàn bên trong — ngoại quan gần như không phát hiện được. RT là phương pháp chính vì xỉ (phi kim loại) hấp thụ tia bức xạ khác hẳn kim loại nền, cho hình ảnh tương phản rõ trên phim.
Không ngấu / chưa nóng chảy hoàn toàn xảy ra khi nào?
Không ngấu (lack of fusion/penetration) là khuyết tật kim loại mối hàn không liên kết hoàn toàn với kim loại nền hoặc với lớp hàn trước — cùng mức độ nghiêm trọng với nứt, không chấp nhận ở bất kỳ mức chất lượng nào.
Nguyên nhân: dòng hàn quá thấp so với chiều dày phôi (không đủ năng lượng làm nóng chảy sâu); tốc độ hàn quá nhanh khiến nhiệt chưa kịp truyền đủ; góc vát mép hàn không đủ rộng hoặc khe hở đáy (root gap) quá hẹp khiến hồ quang không tiếp cận được đáy mối nối; góc điện cực/mỏ hàn sai hướng làm nhiệt tập trung lệch khỏi vị trí cần ngấu.
Cách nhận biết: không ngấu tại chân mối hàn hoặc giữa các lớp hàn hầu như không thấy được bằng mắt vì bề mặt mối hàn vẫn có thể trông bình thường — UT (siêu âm) là phương pháp chính để phát hiện, vì sóng siêu âm phản xạ khác thường tại mặt phân cách chưa liên kết.
Cháy chân (burn-through) khác gì khuyết cạnh (undercut)?
Đây là khuyết tật dễ nhầm lẫn nhất với khuyết cạnh (undercut) đã có trong checklist — cần phân biệt rõ vì bản chất và mức độ nguy hiểm khác nhau:
- Cháy chân (burn-through): kim loại nền bị nóng chảy quá mức đến mức THỦNG XUYÊN QUA, tạo lỗ hở nhìn thấy ở mặt sau mối hàn. Nguyên nhân: dòng hàn quá cao hoặc tốc độ hàn quá chậm so với chiều dày phôi mỏng, khe hở đáy quá rộng, hoặc dừng hồ quang tại một điểm quá lâu.
- Khuyết cạnh (undercut): chỉ là rãnh lõm dọc mép mối hàn do kim loại nền bị nóng chảy mà không được kim loại đắp bù đủ — KHÔNG thủng xuyên, kim loại nền vẫn còn nguyên vẹn ở phía dưới rãnh.
Cách nhận biết: cháy chân thấy rõ bằng mắt thường (lỗ hở/khe hở xuyên qua mặt sau) — là khuyết tật ngoại quan dễ phát hiện nhất trong 5 loại nhưng cũng gây hại trực tiếp lớn nhất vì làm giảm hẳn tiết diện chịu lực ngay tại vị trí, thường phải cắt bỏ và hàn đắp lại trước khi nghiệm thu, không thể chỉ sửa nhẹ như undercut.
Bảng tổng hợp 5 khuyết tật
| Khuyết tật | Nguyên nhân chính | Cách nhận biết | Mức độ |
|---|---|---|---|
| Nứt (crack) | Hydro khuếch tán, nứt nóng khi đông đặc, ứng suất ràng buộc cao | Ngoại quan nếu lộ bề mặt (có thể trễ); ẩn cần UT/RT | Nghiêm trọng nhất — luôn loại bỏ |
| Rỗ khí (porosity) | Khí bảo vệ bị thổi bay/sai lưu lượng, bề mặt/vật liệu hàn bẩn/ẩm | Ngoại quan nếu sát bề mặt; ẩn cần RT | Theo tỷ lệ diện tích/số lượng cho phép |
| Ngậm xỉ (slag inclusion) | Không làm sạch xỉ giữa các lớp, dòng hàn thấp, kỹ thuật/tốc độ sai | Hầu như không thấy ngoại quan; cần RT | Loại bỏ, không có ngưỡng ngoại quan chấp nhận |
| Không ngấu (lack of fusion) | Dòng hàn thấp, tốc độ nhanh, vát mép/khe hở không đủ | Không thấy ngoại quan; cần UT | Nghiêm trọng — luôn loại bỏ |
| Cháy chân (burn-through) | Dòng hàn cao/tốc độ chậm so với phôi mỏng, dừng hồ quang quá lâu | Thấy rõ ngoại quan (lỗ thủng) | Nghiêm trọng — phải sửa chữa |
Khuyết tật nào ẩn bên trong, cần NDT mới phát hiện?
3 trong 5 khuyết tật (nứt ngầm, rỗ khí sâu, ngậm xỉ, không ngấu) có thể hoàn toàn không lộ ra bề mặt — kiểm tra ngoại quan (visual inspection) không đủ tin cậy cho mối hàn chịu tải/áp lực quan trọng. Xem kiểm tra không phá hủy (NDT): 4 phương pháp cơ bản, chọn phương pháp nào → để biết cách chọn đúng phương pháp:
- Nứt bề mặt hoặc gần bề mặt → thẩm thấu chất lỏng (PT) → hoặc bột từ (MT) → với vật liệu nhiễm từ.
- Nứt ngầm, không ngấu → siêu âm (UT) →.
- Rỗ khí sâu, ngậm xỉ → chụp bức xạ (RT) →.
Sai lầm thực tế
- Chỉ kiểm ngoại quan rồi kết luận mối hàn đạt. Ngoại quan chỉ bắt được khuyết tật lộ bề mặt — nứt ngầm, rỗ khí sâu, ngậm xỉ, không ngấu đều có thể "qua mắt" hoàn toàn nếu không có NDT bổ sung cho mối hàn chịu tải/áp lực.
- Nghiệm thu ngay sau khi hàn xong, không chờ đủ thời gian với thép dễ nứt hydro. Nứt do hydro có thể xuất hiện trễ vài giờ tới vài ngày — kiểm tra một lần duy nhất ngay lúc hàn xong dễ bỏ lọt.
- Nhầm cháy chân với khuyết cạnh khi báo cáo/khắc phục. Hai khuyết tật khác bản chất (thủng xuyên vs rãnh lõm không thủng) — xử lý sai cách (chỉ mài nhẹ undercut trong khi thực chất là cháy chân cần hàn đắp lại) để lại chi tiết yếu hơn tưởng.
- Không làm sạch bề mặt/que hàn trước khi hàn để tiết kiệm thời gian. Nguyên nhân gốc của phần lớn rỗ khí và một phần ngậm xỉ — bước làm sạch tốn ít thời gian hơn nhiều so với sửa chữa khuyết tật sau này.
FAQ
Khuyết tật nào trong 5 loại là nguy hiểm nhất? Nứt và không ngấu — cả hai đều không chấp nhận ở bất kỳ mức chất lượng nào theo TCVN 7472:2005/ISO 5817:2003 và AWS D1.1, không phân biệt kích thước.
Ngậm xỉ khác rỗ khí ở điểm nào? Rỗ khí là lỗ rỗng do khí bị giữ lại; ngậm xỉ là mảnh vật liệu phi kim loại (xỉ hàn) bị kẹt lại — khác bản chất vật liệu nên phương pháp NDT phát hiện có thể cho tín hiệu khác nhau, nhưng cả hai đều cần RT nếu nằm sâu bên trong.
Cháy chân có sửa được không hay phải làm lại từ đầu? Cháy chân thường sửa được bằng cách hàn đắp lại đúng kỹ thuật (không chỉ mài phẳng như undercut) — không nhất thiết phải làm lại toàn bộ mối hàn, nhưng phải xử lý đúng vị trí thủng trước khi nghiệm thu.
Thuật ngữ
- Nứt nguội (cold crack) / nứt do hydro: nứt xuất hiện sau khi mối hàn đã nguội, có thể trễ vài giờ tới vài ngày, do hydro khuếch tán vào vùng ảnh hưởng nhiệt.
- Vùng ảnh hưởng nhiệt (HAZ — heat-affected zone): vùng kim loại nền bị thay đổi cấu trúc vi mô do nhiệt hàn, không nóng chảy nhưng chịu ảnh hưởng nhiệt trực tiếp.
- Xỉ hàn (slag): lớp vật liệu phi kim loại nổi lên bề mặt vũng hàn trong các phương pháp hàn có thuốc bọc/thuốc hàn (SMAW, SAW), cần gạt bỏ giữa các lớp hàn.
- Khe hở đáy (root gap): khoảng cách giữa hai mép phôi tại đáy mối nối, ảnh hưởng trực tiếp khả năng ngấu tới đáy.
Tài liệu tham khảo
Bài trình bày nguyên nhân và cách nhận biết theo kiến thức hàn kết cấu nền tảng (không trích số liệu định lượng riêng cần dẫn nguồn) — tiêu chí đạt/không đạt cụ thể theo tiêu chuẩn xem checklist kiểm tra chất lượng mối hàn (đã dẫn nguồn TCVN 7472:2005/ISO 5817:2003, AWS D1.1 tại đó).
Xem thêm trong chủ đề này: checklist kiểm tra chất lượng mối hàn → · kiểm tra không phá hủy (NDT) — 4 phương pháp → · siêu âm UT → · chụp bức xạ RT → · thẩm thấu chất lỏng PT → · bột từ MT → · tính hàn của các loại thép → · ký hiệu mối hàn TCVN/ISO 2553 → · bảng tra thông số hàn theo vật liệu và phương pháp →