Hàn TIG Inox: Kỹ thuật chuẩn, vật liệu bù và mẹo mối hàn ngấu

Hàn TIG Inox (GTAW) là phương pháp cho mối hàn sạch, kiểm soát cao và chất lượng bề mặt vượt trội trên thép không gỉ. Trong bức tranh tổng thể các kỹ thuật liên kết Inox, TIG là “chuẩn vàng” cho ống, tấm mỏng, bồn bể thực phẩm – nơi độ sạch, độ ngấu và hạn chế biến dạng là then chốt. Bài viết này tổng hợp kỹ thuật, lựa chọn vật liệu bù, thông số cài đặt và mẹo thao tác thực tế để bạn ra mối hàn đẹp, ngấu ngay từ lần đầu.

TIG Inox là gì và khi nào nên chọn

– Nguyên lý: Điện cực tungsten không nóng chảy tạo hồ quang trong môi trường khí trơ (Argon/Helium); que bù (nếu cần) cấp vào bể hàn.
– Khi nên dùng TIG cho Inox:
– Tấm/ống mỏng (≤3 mm), yêu cầu biến dạng thấp, bề mặt đẹp.
– Hàn ống vệ sinh, vi sinh, kết cấu trang trí, mối hàn lộ.
– Vị trí khó, cần điều khiển nhiệt chính xác, hoặc cần back purging để mặt sau sáng sạch.
– So với MIG/Que: TIG chậm hơn nhưng sạch hơn, ít bắn tóe, dễ đạt mối hàn đạt chuẩn vệ sinh/kiểm tra nghiêm ngặt (xem thêm phần so sánh ở cuối).

Thiết bị, khí và vật tư cho TIG Inox

Máy và mỏ hàn

– Nguồn DC (DCEN – điện cực âm) có HF start và chế độ pulse.
– Mỏ làm mát gió cho dòng thấp/trung bình; mỏ nước cho dòng cao/chu kỳ tải lớn.
– Bàn đạp/remote: kiểm soát dòng theo thời gian thực giúp khống chế nhiệt đầu mối.

Khí bảo vệ

– Argon 99.99% là tiêu chuẩn cho TIG Inox.
– Helium hoặc Ar/He (25–75% He) tăng năng lượng hồ quang cho vật dày ≥3 mm, nhưng tốn chi phí và khó mồi hơn.
– Lưu ý: Bảo vệ cả mặt trước (shielding) và mặt sau (back purging) khi hàn ống/tấm mỏng để tránh “cháy đường chân” (sugaring).

Điện cực Tungsten (chuẩn AWS A5.12)

– Loại khuyến nghị (thứ tự ưu tiên cho Inox):
– Lanthanated 2% (EWLa-2, màu xanh dương): bền hồ quang, không phóng xạ.
– Ceriated 2% (EWCe-2, màu cam): mồi hồ quang tốt ở dòng thấp.
– Thoriated 2% (EWTh-2, màu đỏ): hồ quang ổn định nhưng có phóng xạ – cân nhắc an toàn và quy định nội bộ.
– Đường kính & dòng đi kèm (tham chiếu):
– 1.0 mm: ~10–75 A
– 1.6 mm: ~40–150 A
– 2.4 mm: ~100–250 A
– 3.2 mm: ~200–350 A
– Mài nhọn: mài dọc trục, góc đầu nhọn 30–60°; vát phẳng nhỏ 0.2–0.5 mm giúp ổn định hồ quang. Giữ chiều dài hồ quang ≈ 1–1.5 lần đường kính điện cực.

Vật liệu bù (que hàn – AWS A5.9)

– Chọn “L” (low carbon <0.03%) để chống kết tủa carbide (sensitization). - Phổ biến: - ER308L: cho Inox 301/302/304/304L (phổ biến nhất). - ER316L: môi trường clorua, hóa chất (cho 316/316L). - ER309L: hàn giáp lai Inox–Thép C hoặc đệm chuyển tiếp. - ER347: chịu nhiệt, ổn định Nb/Ta (cho 321/347). - ER2209: cho Duplex 2205. - Đường kính que bù: 0.8–1.2 mm cho tấm ≤1.5 mm; 1.6 mm cho 1.5–3 mm; 2.4 mm cho >3 mm. Chọn nhỏ nhất có thể để kiểm soát nhiệt.

Phụ kiện quan trọng

– Chén gốm #6–#12; Gas lens giúp luồng khí laminar, che phủ tốt hơn, giảm lưu lượng.
– Màn che gió, tấm đồng/copper backing, đai ốc collet chuẩn.
– Bộ purge (núm chặn, băng keo nhôm chịu nhiệt, ống dẫn khí), máy đo O2 vết để kiểm soát purge.
– Dụng cụ làm sạch Inox riêng: bàn chải Inox, khăn không xơ, dung môi (acetone/isopropanol).

Chuẩn bị mối hàn Inox quyết định 70% kết quả

Làm sạch và vát mép

– Tẩy dầu mỡ bằng acetone; mài sạch lớp oxit/ten màu 15–20 mm mỗi bên mép hàn.
– Chỉ dùng bàn chải Inox dành riêng (tránh nhiễm Fe gây rỉ nâu).
– Tạo khe hở gốc (root gap) 0.5–1.0 mm cho tấm/ống mỏng để dễ tạo ngấu; vát mép V/biên dạng U cho vật dày tùy yêu cầu kết cấu.

Back purging – bảo vệ mặt sau

– Mục tiêu O2 dư trong buồng purge: <50 ppm cho đường ống vệ sinh, <100 ppm cho kết cấu thông thường. - Quy tắc thời gian: xả khí để thay 5–7 lần thể tích buồng purge trước khi mồi hồ quang. - Lưu lượng gợi ý: - Nạp purge ban đầu: 15–20 L/phút. - Khi hàn: 3–6 L/phút (giảm để tránh xé hồ quang). - Bịt kín bằng băng nhôm chịu nhiệt hoặc đĩa chặn cao su; đặt lỗ thoát nhỏ ở điểm cao để đuổi khí.

Kiểm soát biến dạng

– Kẹp gá vững, hàn đối xứng/skip welding.
– Dùng tấm đồng làm mát phía sau mối hàn tấm mỏng.
– Hạn chế nhiệt tích lũy: hàn đường ngắn, nghỉ giữa các pass; nhiệt độ giữa các lớp (interpass) cho austenitic: <150°C.

Thông số cài đặt cốt lõi cho TIG Inox

Polarity, dòng và công thức nhanh

– Cực tính: DCEN (điện cực âm).
– Dòng tham khảo nhanh: I (A) ≈ 35–45 × chiều dày (mm).
– 1.0 mm → 35–45 A; 1.5 mm → 55–70 A; 2.0 mm → 75–90 A; 3.0 mm → 110–140 A.
– Điện áp hồ quang TIG thường 10–14 V (phụ thuộc chiều dài hồ quang).

Khí bảo vệ mặt trước

– Với gas lens:
– Chén #6–#8: 6–8 L/phút cho hàn trong nhà, không gió lùa.
– Chén #10–#12 (mỏ kéo dài/thao tác ống): 10–14 L/phút.
– Pre-flow: 0.3–0.7 giây; Post-flow: ≈ 1 giây/10 A (tối thiểu 6–10 giây) để bảo vệ điện cực và mối kết thúc.

Xung TIG (Pulse) – giảm nhiệt, đẹp mối

– Tần số: 1–3 Hz cho hàn tay; 30–200 Hz cho tự động/hàn mép nhỏ.
– Dòng đỉnh (Ip): ≈ 0.9–1.1 lần dòng không xung; Dòng nền (Ib): 20–40% Ip.
– Chu kỳ đỉnh (Duty): 30–50%.
– Lợi ích: bể hàn nhỏ, đường hàn hẹp, giảm biến dạng và đổi màu.

Kiểm soát nhiệt đầu vào

– Công thức: HI (kJ/mm) = (V × I × 60 × η) / tốc độ hàn (mm/phút); η TIG ≈ 0.6–0.7.
– Gợi ý cho tấm ≤2 mm: giữ HI ≤ 0.8–1.0 kJ/mm để hạn chế đổi màu/sensitization.

Kỹ thuật thao tác để ra mối hàn đẹp, ngấu

Tư thế mỏ, chiều dài hồ quang, cấp que

– Góc mỏ: nghiêng 10–15° theo hướng hàn; que bù vào 10–20° phía trước bể hàn, nhúng nhanh (dabbing) để tránh đốt cháy đầu que.
– Chiều dài hồ quang: càng ngắn càng tốt (≈ 1–1.5× đường kính tungsten) cho mối hàn ngọt, tập trung.
– Điện cực nhô (stick-out): với gas lens có thể nhô 10–20 mm khi cần tầm nhìn/tiếp cận, kèm tăng chén và lưu lượng khí.
– Kỹ thuật “walking the cup” cho ống: tựa chén vào bề mặt, lắc nhẹ đều để đường hàn tròn đẹp, ổn định nhiệt.

Tạo ngấu gốc (root) và bảo vệ mặt sau

– Duy trì purge ổn định; khi mở bể hàn gốc, dùng que bù che mép trước bể hàn để tránh xé cạnh.
– Có thể tạo “keyhole” nhỏ cho root ống mỏng, kiểm soát bằng tăng nhẹ dòng và thêm que kịp thời.
– Kết thúc mối: giảm dòng dần (ramp down) 2–3 giây tránh hõm co; giữ post-flow đến khi điện cực nguội.

Chu kỳ thao tác và vệ sinh giữa các lớp

– Không “weave” rộng trên Inox mỏng; ưu tiên đường thẳng (stringer).
– Giữa các pass: chải sạch oxit, tẩy màu nếu cần để giảm nguồn ô nhiễm cho lớp sau.

Màu sắc ôxy hóa và tiêu chí chấp nhận

– Bề mặt Inox đổi màu theo độ dày lớp oxit:
– Bạc/sáng đến vàng rơm: thường chấp nhận cho kết cấu.
– Vàng đậm–xanh lam–tím: oxit dày, nên tẩy (pickling) và thụ động (passivation).
– Đen/xù (sugaring) ở mặt sau: không chấp nhận cho vệ sinh, giảm cơ tính/ăn mòn – cần purge chuẩn và mài/sửa chữa.
– Xử lý sau hàn: pickling paste hoặc điện hóa; rửa sạch, thụ động theo ASTM A380/A967 để khôi phục lớp thụ động chống ăn mòn.

Lỗi thường gặp và cách khắc phục

– Rỗ khí/đen bề mặt: do dầu mỡ, ẩm, gió lùa, lưu lượng khí thấp. Khắc phục: vệ sinh kỹ, tăng khí, dùng gas lens, che gió.
– Cháy đường chân (sugaring): purge kém, O2 cao. Khắc phục: bịt kín tốt, theo dõi O2 <50–100 ppm, giảm nhiệt đầu vào. - Không ngấu/thiếu hợp kim (lack of fusion): dòng thấp, tốc độ nhanh, hồ quang dài. Khắc phục: tăng dòng, rút ngắn hồ quang, chỉnh khe gốc hợp lý. - Xước/đốm do nhiễm Fe: dùng dụng cụ Inox riêng, không mài chung với thép C. - Nhiễm tungsten vào mối: chạm điện cực xuống bể hàn. Khắc phục: giữ khoảng cách, nếu nhiễm phải mài bỏ, mài lại điện cực. - Biến dạng cong vênh: nhiệt tích lũy lớn. Khắc phục: hàn đối xứng, back-step, dùng đồ gá và tấm đồng tản nhiệt, dùng pulse.

Ví dụ thực hành: Hàn ống 304, dày 1.5 mm (đường ống vệ sinh)

– Chuẩn bị:
– Cắt–vát mép chính xác; root gap 0.5–0.8 mm, kẹp gá đồng tâm.
– Vệ sinh bằng acetone; bàn chải Inox riêng.
– Lắp purge: bít hai đầu bằng núm chặn, cấp Argon; xả đến O2 <50 ppm. - Thiết lập: - DCEN, dòng 55–70 A; pulse 1.5 Hz, Ip = 65 A, Ib = 25 A, duty 40%. - Tungsten EWLa-2 Ø1.6 mm, mài nhọn ~35–40°; chén #12 + gas lens; Argon 10–12 L/phút. - Que bù ER308L Ø1.2 mm. - Pre-flow 0.5 s; post-flow 8–10 s. - Thao tác: - Mồi HF, giữ hồ quang ngắn; nhịp dabbing đều, di chuyển ổn định. - Theo dõi màu: mục tiêu bạc–rơm; nếu xanh/lam, giảm nhiệt hoặc tăng che khí. - Kết thúc: ramp down 2–3 s, giữ mỏ che 3–4 s sau tắt hồ quang. - Hậu xử lý: - Tẩy màu nhẹ nếu cần; rửa sạch; kiểm tra thẩm mỹ/độ kín (PT/áp lực tùy yêu cầu).

Kinh tế và an toàn

– Tối ưu chi phí:
– Gas lens giảm 15–30% lưu lượng khí so với chén thường.
– Thiết kế purge nhỏ gọn, giảm thể tích cần xả; dùng băng nhôm dán kín.
– Dùng pulse để giảm nhiệt/đổi màu → tiết kiệm thời gian làm sạch sau hàn.
– An toàn:
– Argon là khí trơ nhưng gây thiếu oxy – thông gió tốt, cảnh báo không gian kín.
– Nếu dùng tungsten thorium: quản lý bụi mài, mài ướt/kín, tuân thủ an toàn bức xạ.
– Bảo hộ mắt phù hợp cường độ hồ quang; găng, áo chống UV, hút khói tại nguồn.

So sánh nhanh TIG vs MIG khi hàn Inox

– TIG:
– Ưu: sạch, đẹp, kiểm soát cao, lý tưởng cho tấm/ống mỏng, mối hàn lộ, vệ sinh.
– Nhược: tốc độ chậm, chi phí nhân công cao, yêu cầu tay nghề.
– MIG (GMAW):
– Ưu: năng suất cao, dễ tự động hóa, hàn vật dày hiệu quả.
– Nhược: bắn tóe, bề mặt thô hơn, khó đạt tiêu chuẩn vệ sinh cao nếu không có đồ gá/khí/thiết lập tối ưu.

Nguồn tham khảo chính

– AWS D1.6/D1.6M – Structural Welding Code – Stainless Steel (American Welding Society).
– AWS A5.9/A5.9M – Specification for Bare Stainless Steel Welding Electrodes and Rods (AWS).
– TWI – GTAW of stainless steels: hướng dẫn kỹ thuật purge, nhiệt đầu vào và chấp nhận màu.
– Miller Electric – TIG Handbook & Welding Calculator: khuyến nghị dòng, tungsten, khí.
– Lincoln Electric Welding Guide – GTAW Parameters for Stainless.
– ASTM A380/A967 – Cleaning, Descaling and Passivation of Stainless Steel.

Kết luận
– Cốt lõi để hàn TIG Inox đẹp và ngấu: chuẩn bị sạch và purge mặt sau đúng, chọn đúng que bù “L”, tungsten phù hợp và mài chuẩn, giữ hồ quang ngắn – khí che ổn định, kiểm soát nhiệt bằng dòng/pulse/tốc độ. Khi thông số nền tảng đúng, thao tác sẽ trở nên nhẹ nhàng và mối hàn đạt yêu cầu cơ tính, chống ăn mòn và thẩm mỹ.
– Cần tư vấn vật tư, khí, que bù phù hợp từng mác Inox và chiều dày? Liên hệ Inox Cường Thịnh để được khuyến nghị đúng ngay từ đầu.

Liên hệ Inox Cường Thịnh để được tư vấn kỹ thuật và báo giá tốt nhất.
Hotline: 0343.417.281. Email: inoxcongnghiep.cuongthinh@gmail.com