Chọn que, dây hàn Inox chuẩn theo mác thép: 304, 316L, 321, Duplex

Trong lắp dựng và hàn Inox, chọn đúng que hàn/dây hàn theo mác thép nền quyết định độ bền mối hàn, độ bền ăn mòn và tuổi thọ công trình. Bài viết này là hướng dẫn thực hành, cô đọng toàn bộ nguyên tắc và mã vật liệu theo tiêu chuẩn AWS/ASME để bạn ra quyết định nhanh, chính xác cho các mác phổ biến: 304/304L, 316/316L, 321/347, 430, 409/410, 904L, Duplex 2205, cũng như mối hàn khác loại với thép carbon. Đây là một phần trọng yếu trong “Cẩm nang Kỹ thuật Liên kết Inox: Các phương pháp Hàn và Lắp dựng”, nhưng bài viết đứng độc lập để bạn áp dụng ngay tại xưởng/công trường.

Nguyên tắc cốt lõi khi chọn que/dây hàn Inox

– Ưu tiên “matching” hoặc “over-alloyed”: chọn kim loại hàn có mức hợp kim tối thiểu bằng hoặc cao hơn thép nền để đảm bảo cơ tính và chống ăn mòn.
– Dùng ký hiệu “L”: chọn loại hàm lượng C thấp (L) như 308L, 316L để giảm nhạy cảm hóa, hạn chế ăn mòn kẽ hạt sau hàn.
– Kiểm soát Ferrite Number (FN): mối hàn austenitic cần FN khoảng 3–10 để tránh nứt nóng; các que/dây Inox austenitic tiêu chuẩn đã tối ưu vùng này.
– Ưu tiên Mo khi có Cl-: môi trường nước biển, hóa chất chứa chloride nên dùng kim loại hàn có Mo (ví dụ 316L, 309MoL).
– Ổn định hóa ở nhiệt độ cao: thép 321/347 chịu nhiệt nên dùng kim loại hàn ổn định Nb (347) thay vì 321 để tránh kết tủa TiO xấu trong mối hàn.
– Quy trình hàn quyết định ký hiệu:
– SMAW (que hàn): Exxx (ví dụ E308L-16/-17).
– GTAW/TIG (que đặc): ERxxx (ví dụ ER308L).
– GMAW/MIG (dây đặc): ERxxx/ERxxxSi (ví dụ ER308LSi cho bề mặt láng).
– FCAW (dây lõi thuốc): ExxxT- (ví dụ E308LT1).
– Khí bảo vệ/back purging: austenitic dùng Ar tinh khiết; MIG dùng Ar + 1–2% O2 hoặc Ar + 1–3% CO2; Duplex cần back purging bằng Ar có bổ sung N2 1–2% để giữ cân bằng pha.
– Nhiệt đầu vào và interpass: giữ thấp đến vừa; austenitic và duplex khống chế nhiệt độ giữa các lớp ≤150 °C (duplex thường 100–150 °C).

Bảng chọn nhanh theo mác thép nền (theo AWS/ASME)

Ghi chú: dùng mã tương ứng giữa AWS A5.4 (SMAW), A5.9 (GTAW/GMAW), A5.22 (FCAW). “Si” trong dây MIG/TIG cải thiện độ chảy, bề mặt.

Austenitic 300-series (304/304L, 316/316L, 310, 321, 347)

– 304/304L:
– SMAW: E308L-16 hoặc E308L-17
– TIG: ER308L
– MIG: ER308L hoặc ER308LSi
– 316/316L (môi trường chứa Cl-, nước biển, hóa chất):
– SMAW: E316L-16/-17
– TIG: ER316L
– MIG: ER316L hoặc ER316LSi
– 304 ↔ 316 (khác loại trong cùng họ austenitic):
– Ưu tiên dùng kim loại hàn cao hơn: ER316L/E316L-16; thay thế: 309L khi khe hở lớn, yêu cầu bắc cầu thành phần cao.
– 310 (nhiệt độ rất cao, oxy hóa):
– SMAW: E310-16
– TIG/MIG: ER310
– 321 (ổn định bằng Ti, chịu nhiệt):
– Khuyến nghị dùng que/dây 347 (ổn định Nb) để tránh rủi ro với Ti-oxide:
– SMAW: E347-16/-17
– TIG/MIG: ER347/ER347Si
– 347:
– SMAW: E347-16/-17
– TIG/MIG: ER347/ER347Si

Austenitic 200-series (201/202)

– 201/202 (Mn cao):
– Hàn kết cấu/đồ nội thất thông dụng:
– SMAW: E308L-16
– TIG/MIG: ER308L/ER308LSi
– Môi trường ăn mòn hơn hoặc khác loại với carbon steel: cân nhắc 309L.

Ferritic 400-series (409, 430, 439…) và Martensitic (410/420)

– 430 (ferritic):
– An toàn và chống nứt nóng: dùng austenitic over-alloyed
– SMAW: E308L-16 hoặc E309L-16 (309L nếu hàn khác loại/độ dày lớn)
– TIG/MIG: ER308L hoặc ER309L
– Trường hợp yêu cầu matching ferritic: E430LNb-16 (ít phổ biến, cần kiểm soát nhiệt nghiêm ngặt).
– 409 (ferritic chịu nhiệt ô tô):
– SMAW: E309L-16 (khuyến nghị)
– TIG/MIG: ER309L
– 410/420 (martensitic, cứng hóa):
– Matching nếu yêu cầu độ cứng/khả năng chịu mài mòn:
– SMAW: E410NiMo-15/-16 (hoặc E410-15 kèm PWHT)
– TIG/MIG: ER410NiMo
– Phương án dễ hàn hơn khi ít yêu cầu độ cứng: 309L (giảm nguy cơ nứt, không cần PWHT).
– Lưu ý: thường cần preheat 150–250 °C, kiểm soát hydrogen; có thể cần ram sau hàn để giảm giòn.

Siêu austenitic/siêu chống ăn mòn

– 904L (Siêu austenitic, H2SO4):
– SMAW: E385-16 (904L)
– TIG/MIG: ER385
– 254SMO (6%Mo):
– TIG/MIG: ER2594 hoặc ERNiCrMo-3 (tùy điều kiện khắc nghiệt)

Duplex/Super Duplex

– Duplex 2205:
– SMAW: E2209-16
– TIG/MIG: ER2209
– Khuyến nghị: back purging với Ar + 1–2% N2, kiểm soát nhiệt vào và interpass 100–150 °C để giữ cân bằng austenite/ferite.
– Super Duplex 2507:
– TIG/MIG: ER2594
– Kiểm soát nhiệt nghiêm ngặt hơn, back purging giàu N2.

Hàn khác loại Inox ↔ Thép carbon/thép hợp kim thấp

– Lựa chọn mặc định, đa dụng:
– SMAW: E309L-16/-17
– TIG/MIG: ER309L
– Khi thép nền khó hàn/không rõ mác/ứng suất cao, khe hở lớn:
– TIG/MIG: ER312 (hàm lượng ferrite cao, chống nứt nóng rất tốt)
– Môi trường ăn mòn/ nhiệt cao khắc nghiệt:
– TIG/MIG: ERNiCr-3 (Alloy 82) hoặc ERNiCrMo-3 (Alloy 625)

Khí bảo vệ, back purging và thông số cốt lõi

– GTAW/TIG:
– Khí: Ar 99.99% cho austenitic; Duplex: Ar + 1–2% N2 cho mặt sau.
– Dòng DCEN, que Ø1.6–2.4–3.2 mm; mỏ nhỏ, lưu lượng 8–12 L/min; dùng cup gas lớn khi hàn root.
– GMAW/MIG:
– Khí: Ar + 1–2% O2 (bề mặt đẹp), hoặc Ar + 1–3% CO2 (kinh tế, giảm oxy hóa).
– Dây Ø0.8–1.2 mm; chế độ spray/pulsed spray cho tấm dày; short-arc cho tấm mỏng.
– SMAW:
– Cực DC+; Ø2.6–3.2–4.0 mm; chọn -16 cho tư thế toàn vị trí/AC-DC, -17 cho ít hydro.
– Back purging (bảo vệ mặt sau mối hàn ống/hộp):
– Bắt buộc với inox khi yêu cầu chống ăn mòn cao; dùng phim dán purging, purge dam hoặc ống dẫn khí; giữ O2 < 100 ppm để tránh “đường đường” (sugaring). - Interpass: - Austenitic ≤150 °C; Duplex 100–150 °C; Martensitic tùy mác (thường cần preheat và có thể PWHT).

Khi nào chọn biến thể “Si”, “Mo”, “Nb”?

– “Si” (ER308LSi/ER316LSi): tăng độ chảy, ướt mép, bề mặt đẹp; phù hợp hàn gá nội thất, tấm mỏng, MIG tốc độ cao.
– “Mo” (309MoL, 316L): tăng chống rỗ pitting/crevice do Cl-, phù hợp môi trường biển/hóa chất.
– “Nb” (347): ổn định hóa cacbit, dùng cho 321/347/ứng dụng nhiệt độ cao tuần hoàn.

Quy trình 6 bước chọn nhanh tại xưởng

1) Xác định nhóm thép nền: 200/300 austenitic, 400 ferritic/martensitic, duplex.
2) Xác định môi trường làm việc: nước biển/Cl-, axit, nhiệt cao, chu kỳ nhiệt.
3) Chọn kim loại hàn: matching hoặc over-alloyed (ưu tiên “L”).
4) Chọn quy trình và dạng vật liệu: SMAW/TIG/MIG/FCAW và đường kính phù hợp chiều dày.
5) Chọn khí bảo vệ và phương án back purging (bắt buộc với mối hàn kín, yêu cầu chống ăn mòn).
6) Kiểm soát nhiệt đầu vào, interpass, sau đó tẩy mối hàn (pickling) và thụ động hóa (passivation).

Lỗi thường gặp và cách tránh

– Dùng 308 (không “L”) cho 304L → tăng nguy cơ ăn mòn kẽ hạt: hãy dùng 308L.
– Hàn 304 ở vùng biển bằng 308L trong khi cần Mo → nên dùng 316L.
– Chọn 321 filler cho 321 base → ưu tiên 347 để ổn định Nb tốt hơn trong mối hàn.
– Hàn 430 bằng matching ferritic nhưng không kiểm soát nhiệt → nứt/giòn: dùng 308L/309L hoặc giảm nhiệt đầu vào.
– Không back purging khi hàn ống Inox → mối hàn mặt sau bị oxy hóa nặng, suy giảm chống ăn mòn: luôn purging.
– Dùng khí CO2 cao cho MIG Inox → oxy hóa nhiều: giữ CO2 ≤3% hoặc dùng Ar+O2 1–2%.
– Bỏ qua interpass cho duplex → lệch pha, suy giảm cơ tính/chống ăn mòn: giữ 100–150 °C và dùng N2 trong purging.
– Không tẩy/ thụ động sau hàn → vùng nhiệt ảnh hưởng bị hoạt hóa, dễ rỗ: thực hiện pickling/passivation chuẩn.
– Hàn martensitic 410/420 không preheat/PWHT → nứt nguội: tuân thủ preheat, có thể ram sau hàn.
– Chọn 309L mọi trường hợp khác loại dù môi trường axit mạnh → cân nhắc Ni-base (82/625) khi điều kiện khắc nghiệt.

Ví dụ ứng dụng thực tế

– Lan can/khung nội thất 304L dày 1.5–3.0 mm: MIG với ER308LSi, khí Ar + 2% CO2; hàn mối góc ngắn, làm sạch, pickling nhẹ, passivation.
– Đường ống xử lý nước biển 316L Schedule 10: TIG root với ER316L, back purging bằng Ar (O2 < 100 ppm), fill pass MIG ER316L; interpass ≤150 °C. - Bồn hóa chất 321 làm việc 550 °C: SMAW E347-16, stringer beads, kiểm soát nhiệt đầu vào, PWHT nếu quy định. - Kết nối ống Inox 304 ↔ ống thép carbon: TIG root ER309L, fill MIG ER309L; kiểm soát pha loãng, có lớp đệm (buttering) 309L trên thép carbon khi tải cao.

Tiêu chuẩn và tài liệu tham khảo

– AWS A5.4, A5.9, A5.22 – Stainless Steel Filler Metals (ASME SFA tương đương).
– AWS D1.6 – Structural Welding Code—Stainless Steel.
– TWI (The Welding Institute): Welding stainless steels – selection of consumables, shielding gases, heat input.
– Outokumpu Welding Handbook – Guidelines for welding stainless steels.
– Lincoln Electric, ESAB: Stainless Steel Filler Metal Selection Guides (bảng chọn mã 308L/316L/309L/347/2209…).

Kết luận

– 304/304L → 308L; 316/316L → 316L; 321/347 → 347; 430/409 → 308L hoặc 309L; 410/420 → 410NiMo hoặc 309L; 904L → 385; Duplex 2205 → 2209.
– Hàn khác loại Inox ↔ thép carbon → 309L (hoặc 312 cho trường hợp khó), môi trường khắc nghiệt cân nhắc Ni-base.
– Luôn ưu tiên “L”, kiểm soát FN, khí bảo vệ đúng, back purging mặt sau, interpass ≤150 °C và xử lý bề mặt sau hàn.

Cần tư vấn chọn que/dây hàn đúng ngay từ đầu cho dự án tại Hà Nội và toàn quốc? Liên hệ Inox Cường Thịnh để được khuyến nghị kỹ thuật và báo giá tốt nhất. Hotline: 0343.417.281. Email: inoxcongnghiep.cuongthinh@gmail.com