Hàn TIG Inox A–Z: Kỹ thuật, vật liệu bù và mẹo mối hàn ngấu

Hàn TIG inox là phương pháp cho mối hàn sạch, chính xác và bền, đặc biệt quan trọng trong lắp dựng bồn bể, đường ống, kết cấu và gia công mỹ thuật. Bài viết này là hướng dẫn thực hành đầy đủ: kỹ thuật, lựa chọn vật liệu bù, thiết lập thông số, back purge, xung TIG và xử lý bề mặt để đạt mối hàn vừa đẹp vừa ngấu, hạn chế biến dạng và chống ăn mòn lâu dài.

TIG inox: khi nào nên chọn và yêu cầu chất lượng

– Phạm vi ứng dụng: tấm mỏng 0.5–6 mm, ống vệ sinh (thực phẩm, dược), inox trang trí, mối hàn yêu cầu thẩm mỹ cao, hàn đính chính xác, hàn các vị trí khó.
– Ưu điểm: hồ quang ổn định, kiểm soát nhiệt tốt, ít bắn tóe, dễ đạt bề mặt hàn đạt chuẩn vệ sinh.
– Nhược điểm: tốc độ không cao, yêu cầu thợ có tay nghề, cần bảo vệ khí và bề mặt kỹ.

Lưu ý: Hầu hết thép không gỉ austenitic (304/304L, 316/316L, 201) hàn TIG ở cực DCEN (DC điện cực âm). AC chủ yếu dùng cho nhôm/magie.

Vật liệu inox và đặc thù luyện kim khi hàn

– Nhóm austenitic 300: 304/304L phổ biến nhất; 316/316L chống ăn mòn Cl- tốt hơn; 321/347 ổn định hóa (Ti/Nb) chống nhạy cảm nhiệt.
– Nhóm 200 (201/202): Mn, N cao, giá hợp lý, độ bền cao; nhạy nóng nứt hơn, cần chọn que bù đúng.
– Duplex (2205): yêu cầu khí bảo vệ và quy trình kiểm soát nhiệt nghiêm ngặt.

Rủi ro chính khi hàn:
– Nóng nứt (hot cracking): hạn chế bằng chọn que bù “L” và kiểm soát ferrite FN ~3–10 trong kim loại mối hàn (thường đạt được với ER308L/316L).
– Nhạy cảm ăn mòn tinh giới (sensitization): giữ nhiệt độ giữa lớp (interpass) <150 °C, dùng mác “L” (C ≤ 0.03%), hạn chế vùng màu nhiệt. - Oxy hóa mặt sau (sugaring): bắt buộc back purge khi hàn ống/đáy không tiếp cận.

Chọn vật liệu bù (que/ dây hàn TIG) đúng mác và đường kính

Khuyến nghị chọn que bù theo vật liệu nền

– Inox 304/304L → ER308L (phổ biến nhất), nếu hàn với thép carbon → ER309L.
– Inox 201/202 → ER308L (giúp duy trì Cr tối thiểu trong mối hàn).
– Inox 316/316L → ER316L (môi trường clorua, nước biển, hóa chất nhẹ).
– Inox 321/347 → ER347 (ổn định Nb/Columbium) hoặc ER308L nếu điều kiện không khắt khe.
– Dissimilar SS–CS hoặc đệm bề mặt trước khi hàn 304→CS → ER309L (hoặc 309Mo nếu môi trường ăn mòn hơn).
– Duplex 2205 → ER2209 (yêu cầu quy trình riêng).

Lưu ý: chọn mác “L” để giảm nguy cơ nhạy cảm nhiệt. Xem thêm dữ liệu của Avesta/Outokumpu/ESAB/Lincoln cho từng ứng dụng cụ thể.

Chọn đường kính que bù

– 0.8–1.0 mm: tấm mỏng ≤1.2 mm, hàn góc nhỏ, chi tiết mảnh.
– 1.2–1.6 mm: dải phổ biến 1–3 mm.
– 2.0 mm: vật dày hơn, yêu cầu đắp nhiều.
Nguyên tắc: đường kính que bù ≈ bằng 0.6–0.8 lần chiều dày vật liệu ở dải mỏng-vừa để dễ cấp dây, tránh làm lạnh bể hàn đột ngột.

Khí bảo vệ, back purge và lưu lượng

– Khí mỏ hàn: Argon 99.99% (Ar-4.6 trở lên). Với tấm dày hoặc yêu cầu hồ quang “nóng” hơn, có thể pha He (Ar/He 75/25 hoặc 50/50) để tăng thấu sâu, nhưng tốn chi phí và khó điều khiển hơn.
– Lưu lượng mỏ: 6–12 lít/phút (LPM) với chụp thường; 6–10 LPM với gas lens; tăng tới 12–14 LPM khi dùng chụp lớn (#10–#12) hoặc gió lùa.
– Chụp gốm và gas lens: gas lens + chụp #8–#12 cho hồ quang ổn định, vùng bảo vệ rộng, bề mặt hàn sáng.
– Back purge (bảo vệ mặt sau): bắt buộc với inox để tránh “sugaring” và giảm ăn mòn.
+ Purge bằng Argon 5–15 LPM đến khi O2 trong khoang <0.1% (1,000 ppm) hoặc càng thấp càng tốt với mối hàn vệ sinh. + Dùng băng keo nhôm, đê chắn purge, bóng purge, giấy kraft phủ nhôm, ống silicone… để bịt kín. + Đối với lớp root ống: lỗ thoát khí nhỏ ở điểm cao; xả đủ thời gian trước khi bật hồ quang. - Trailing shield: hữu ích khi hàn yêu cầu bề mặt sáng/siêu sạch, đặc biệt trên ống mỏng, duplex hoặc titan (với inox thường không bắt buộc nếu purge tốt).

Điện cực tungsten: loại, kích thước, mài đầu

– Loại khuyến nghị:
+ 2% Lanthanated (WL20, màu xanh dương) – đa dụng DC/AC, bền, không phóng xạ.
+ 2% Ceriated (WC20, xám) – tốt cho dòng thấp trên tấm mỏng.
+ 2% Thoriated (WT20, đỏ) – hiệu suất cao nhưng có phóng xạ; cân nhắc an toàn và quy định xưởng.
– Đường kính tungsten và dòng tham khảo (DCEN):
+ 1.6 mm: ~20–110 A
+ 2.4 mm: ~60–180 A
+ 3.2 mm: ~120–280 A
– Mài đầu: mài theo trục (longitudinal), góc 20–30°, đầu nhọn vừa phải cho mối hàn mảnh; đầu tù nhẹ cho dòng cao để ổn định hồ quang.
– Độ thò (stick-out): 3–5 mm với chụp thường, 6–8 mm với gas lens; giữ khoảng cách hồ quang ≈ 1 đường kính tungsten.

Chuẩn bị mối hàn và gá lắp

– Vệ sinh kỹ: tẩy dầu bằng acetone/IPA; chải bằng bàn chải thép không gỉ riêng (không dùng chung với thép carbon).
– Gia công mép:
+ ≤1.5 mm: hàn giáp mối không vát, khe hở 0.1–0.3 mm.
+ 1.5–3 mm: có thể không vát hoặc vát nhẹ V 30–40°, gờ 0.5–1.0 mm, khe hở 0.5–1.0 mm cho mối ngấu.
+ >3 mm: vát V/U theo thiết kế, có backing hoặc purge cho lớp root.
– Gá lắp/đính: mối đính ngắn, cách 50–100 mm; mài sạch mối đính trước khi hàn liên tục. Dùng đồ gá, kẹp đồng/làm mát để chống biến dạng; hàn đối xứng, back-step/skip weld.

Thiết lập thông số: dòng, xung TIG, tốc độ

Nguyên tắc cơ bản:
– DCEN (điện cực âm), hồ quang ngắn, nhiệt vào thấp để giữ màu sáng và chống biến dạng.
– Dòng tham khảo cho inox tấm: 30–45 A mỗi mm chiều dày khi hàn có que bù; mỏng hơn và hàn autogenous có thể thấp hơn.
– Điện áp hồ quang TIG thủ công thường 10–14 V; tốc độ tiến dao điều chỉnh theo bể hàn ổn định và độ ngấu yêu cầu.

Ví dụ cài đặt thực tế (tham khảo, còn tùy máy, mỏ, khí, thao tác):
– Tấm 0.8–1.0 mm (304L, giáp mối không que hoặc que 1.0 mm): 25–45 A, chụp #8 + gas lens, Ar 8 LPM; nếu dùng xung: f = 1.5–3 Hz, Ipeak 40–55 A, Ibase 10–20 A, duty 30–40%.
– Tấm/ống 1.5 mm (304L/201, có que 1.2–1.6 mm): 45–80 A; xung 1–2 Hz, Ipeak 65–85 A, Ibase 20–30 A.
– Tấm 3.0 mm (304L/316L, que 1.6–2.0 mm): 90–120 A, hàn nhiều lớp nếu cần; có thể tăng He để thấu sâu hơn.

Mẹo với xung TIG:
– Đồng bộ nhịp chấm que theo xung đỉnh để kiểm soát hình dáng vảy cá đều.
– Xung thấp (0.5–5 Hz) dễ theo tay thủ công; xung cao (100–5000 Hz) giúp thu hẹp bể hàn trên chi tiết siêu mỏng nhưng cần máy tốt và tay nghề.

Kỹ thuật thao tác để mối hàn đẹp, ngấu

– Góc mỏ 10–15° hướng theo chiều hàn; giữ hồ quang ngắn, trung tâm vào rãnh.
– Cấp que bù ở mép trước bể hàn, nhịp đều, tránh chấm dây trực tiếp vào tungsten.
– Đi theo hình “dấu phẩy” nhỏ hoặc thẳng đều; với ống, có thể “walking the cup” để giữ độ đều mối hàn.
– Kiểm soát nhiệt:
+ Giữ interpass <150 °C (sờ tay không nóng bỏng hoặc dùng bút sơn nhiệt/pyrometer). + Làm mát xen kẽ, dùng đế đồng/đá để tản nhiệt trên tấm mỏng. + Theo dõi màu: vàng rơm/chuyển sáng là tối ưu; xanh tím sẫm báo hiệu quá nhiệt hoặc thiếu purge.

Xử lý bề mặt sau hàn: loại bỏ màu nhiệt và thụ động hóa

– Cơ học: mài tinh bằng flap/nylon mịn, bàn chải inox; không làm xước sâu.
– Hóa học: dung dịch pickling (HNO3 + HF) hoặc axit citric chuyên dụng; tuân thủ an toàn, rửa nước sạch áp lực cao, sấy khô.
– Điện hóa: đánh bóng/khử màu bằng máy electropolish di động cho mối hàn vệ sinh.
Mục tiêu: loại bỏ lớp oxit và phục hồi màng thụ động Cr2O3 để chống ăn mòn.

Lỗi thường gặp và cách khắc phục

– Sugaring (cháy đen mặt sau): thiếu purge/oxy cao; khắc phục bịt kín, xả khí đủ, đo O2, giảm nhiệt vào.
– Rỗ khí: bề mặt bẩn/ẩm, lưu lượng khí thấp, gió lùa; khắc phục vệ sinh kỹ, tăng lưu lượng, dùng gas lens, chắn gió.
– Không ngấu/thiếu hợp kim: dòng thấp, tốc độ nhanh, góc mỏ sai; tăng dòng vừa phải, chỉnh góc, thêm vát mép nếu dày.
– Nứt nóng: chọn que “L”, giảm pha loãng quá mức, kiểm soát nhiệt, tránh mối hàn quá rộng.
– Ăn mòn sau hàn: không tẩy màu nhiệt, dùng que sai mác; xử lý pickling/passivation, thay đúng que (ví dụ 316L cho môi trường Cl-).

Kiểm tra chất lượng và tiêu chuẩn tham chiếu

– Quan sát trực quan: bề mặt đồng đều, không undercut, không bắn tóe, màu sáng.
– Thấm màu (PT) cho mối hàn kín khít và kết cấu mỏng.
– Kiểm tra mặt trong ống bằng boroscope nếu yêu cầu vệ sinh.
– Đối chiếu WPS/PQR và chứng chỉ thợ (AWS D1.6, ASME IX, ISO 9606-1). Với đường ống vệ sinh, thường có yêu cầu O2 purge và độ nhám bề mặt cụ thể.

Thông số “nhanh” cho xưởng

– Mỏ: 17/26 hoặc 9 (nếu không gian hẹp); chụp #8 gas lens là lựa chọn đa năng.
– Khí: Ar 8–12 LPM; purge Ar 5–10 LPM đến O2 <0.1%. - Tungsten: WL20 2.4 mm cho 60–160 A; mài 25°. - Dòng: 35–45 A/mm (có que bù), giảm 10–20% nếu dùng xung. - Que bù: ER308L/316L loại “L”, đường kính 1.2–1.6 mm cho dải 1–3 mm. - Kỷ luật vệ sinh: tẩy dầu, bàn chải inox riêng, găng sạch, không chạm tay trần.

Câu hỏi thường gặp

1) Hàn inox 201 có khó hơn 304 không?

201 nhạy nứt nóng hơn 304, cần kiểm soát nhiệt chặt và dùng ER308L. Hạn chế mối hàn quá rộng, giữ interpass thấp, ưu tiên xung TIG trên tấm mỏng.

2) Có thể hàn TIG inox không dùng que bù?

Có, với tấm rất mỏng hoặc khi yêu cầu đường hàn phẳng (autogenous). Tuy nhiên, với kết cấu chịu lực/ống, que bù giúp bổ sung Cr-Ni, kiểm soát ferrite và hạn chế nứt.

3) Khi nào dùng ER309L?

Khi hàn inox với thép carbon/thép hợp kim, hoặc đệm bề mặt trước khi chuyển sang que mác inox nền để giảm nguy cơ nứt và ăn mòn đường ranh.

Nguồn tham khảo khuyến nghị

– AWS D1.6/D1.6M: Structural Welding Code—Stainless Steel, American Welding Society.
– ASME Section IX: Welding Qualifications.
– ISO 14175: Khí bảo vệ cho hàn.
– Miller Electric: TIG Welding Tips and Techniques; Lincoln Electric: Welding Stainless Steel.
– Avesta/Outokumpu Welding Handbook (lựa chọn que bù inox theo mác và môi trường).

Kết luận

Để có mối hàn TIG inox đẹp, ngấu và bền ăn mòn: chọn đúng que bù (ưu tiên “L”), thiết lập khí và back purge chuẩn, dùng tungsten và chụp phù hợp, kiểm soát nhiệt vào (xung TIG khi cần), thao tác sạch và xử lý bề mặt sau hàn. Tuân thủ vài nguyên tắc cốt lõi này sẽ nâng chất lượng sản phẩm lên chuẩn công nghiệp và vệ sinh.

Cần tư vấn quy trình hàn phù hợp vật liệu thực tế, chọn que bù đúng mác hoặc báo giá inox tại Hà Nội? Liên hệ Inox Cường Thịnh – Hotline: 0343.417.281. Email: inoxcongnghiep.cuongthinh@gmail.com