Mối Hàn - Những vấn đề liên quan

Là dân CTB, những kiến thức về Hàn lại không được chú trọng đào tạo trong quá trình học ở trường.
Tuy nhiên đi làm thì rất nhiều file tính và bản vẽ liên quan tới mối hàn, nhiều khi rất xoắn, nay tìm được tài liệu này - chia sẽ cũng với AE là tân kỹ sư, sinh viên đọc để biết khái niệm về mối hàn cũng như các bước cần thiết để thiết kế một đường hàn
HÀN
Hàn là phương pháp phổ biến để liên kết kết cấu thép. Có rất nhiều các tiêu chuẩn về hàn, trong đó AWS (American Welding Society) và BSEN (British Standard European Norm) là thông dụng nhất.
I. KÝ HIỆU MỐI HÀN
Bảng tra ký hiệu mối hàn theo AWS A2.4 1998 (BẢNG 18)
II. QUY CÁCH MỐI HÀN
1. Quy cách mép hàn
Bảng tra quy cách mép hàn theo AWS D1.1 2002 (BẢNG 19)
Hình 1:

Kích thước mối hàn góc
Kích thước mối hàn góc theo AWS
Theo T-AWS D1.1 Structural Welding Code-Steel 2002, kích thước mối hàn góc tối thiểu
được quy định tại bảng 5.8: Minimum Fillet Weld Size trang 235 như sau
Hình 2:

Bảng chọn nhanh chiều cao mối hàn góc:
Hình 3:

Hình 4:

III. CHỌN LOẠI QUE HÀN
Việc chọn que hàn cần căn cứ vào phương pháp hàn, vật liệu cần hàn và tiêu chuẩn, quy cách mối hàn.
Bảng tra que hàn (BẢNG 20)

IV. QUY TRÌNH HÀN
POS đã ban hành nhiều quy trình hàn. Từ các quy trình hàn này có thể tra được các thông số vát mép, khe hở mối hàn, loại que hàn, đường kính que hàn cùng quá trình gia nhiệt ứng với vật liệu cần hàn.
Bảng tra quy trình hàn POS (BẢNG 21)
V. TÍNH MỐI HÀN
1. Độ bền của mối hàn
Theo ASD, độ bền của mối hàn được lấy theo ứng suất cho phép. Ứng suất tính toán của mối hàn không vượt quá ứng suất cho phép của mối hàn.

Theo LRFD, độ bền của mối hàn lấy theo độ bền thiết kế của vật liệu cần hàn (base material, ΦFBM) hoặc độ bền thiết kế của vật liệu làm que hàn (weld electrode, ΦFv), lấy giá trị nào nhỏ hơn. Độ bền của mối hàn phải lớn hơn độ bền yêu cầu tính bằng cách phân chia tải trọng truyền qua diện tích hữu hiệu của mối hàn.
Các giá trị ứng suất cho phép theo ASD và độ bền thiết kế theo LRFD được cho trong bảng
3.18 - Strength of Weld của tài liệu Structural Engineering Handbook (trang 300) như dưới đây:
Hình 5:

2. Diện tích hữu hiệu của mối hàn (Effective Area of Welds)
Diện tích hữu hiệu của mối hàn là diện tích truyền lực liên kết tức diện tích chịu tải trọng của mối hàn, được tính bằng chiều dài tính toán của đường hàn nhân với chiều dày hữu hiệu của mối hàn.
Chiều dài tính toán của đường hàn bằng chiều dài thực (chiều dài hình học) trừ đi hai lần chiều dày hữu hiệu hoặc bằng chiều dài thực nếu hai đầu của đường hàn kéo dài quá giới hạn nối (đường hàn có bản lót ở hai đầu).
2.1 Chiều dày hữu hiệu (Effective Throat Thickness) của mối hàn đối đầu

STT	Mối hàn đối đầu	Chiều dày hữu hiệu của mối hàn
1	Hàn ngấu hoàn toàn	Lấy bằng chiều dày của tấm mỏng hơn
2	Hàn ngấu không hoàn toàn, vát góc kiểu X, V, U, J với góc vát lớn hơn hoặc bằng 60o	Lấy bằng chiều sâu vát mép
3	Đối đầu, ngấu không hoàn toàn, vát góc kiểu X, V, với góc vát từ 45o đến nhỏ hơn 60o	Lấy bằng chiều sâu vát mép trừ cho 1/8 in (3.125mm)
4	Đối đầu, ngấu không hoàn toàn, vát góc kiểu chữ X loe	5R/16 (R là bán kính loe)
5	Đối đầu, ngấu không hoàn toàn, vát góc kiểu chữ V loe	R/2 hoặc 3R/8 cho hàn GMAW với R ≥ 1in (R là bán kính loe)

Chiều dày hữu hiệu (Effective Throat Thickness) của mối hàn đối đầu có thể lấy theo bảng
3.19 của tài liệu Structural Engineering Handbook (trang 302) như dưới đây
Hình 6:

2.1 Chiều dày hữu hiệu của mối hàn góc
Chiều dày hữu hiệu của mối hàn góc có các chân bằng nhau được tính bằng 0.707 nhân với chiều dài chân mối hàn. Chiều dài chân mối hàn góc được lấy theo bảng 3.20 của tài liệu Structural Engineering Handbook (trang 302) như dưới đây:
Hình 7:

J. ĐỊNH MỨC VẬT TƯ PHỤ
Các vật tư phụ dùng trong gia công chế tạo kết cấu thép bao gồm nhưng không giới hạn các chủng loại vật tư sau:
- Que hàn
- Oxygene
- Acetylene
- Đá mài
- Đá cắt
- Gỗ
- Dầu bôi trơn, dầu chạy máy
- Găng tay, mặt nạ hàn, kính hàn, giẻ…
Việc dự trù, ước lượng vật tư phụ cần sử dụng trong gia công chế tạo kết cấu thép căn cứ vào định mức kinh tế - kỹ thuật ban hành nội bộ của POS hoặc tham khảo theo định mức gia công và sản xuất kết cấu kim loại của Bộ Xây dựng số 1776 BXD-VP phần B.
Bảng tra Định mức kinh tế - kỹ thuật ban hành nội bộ của POS (BẢNG 22) Bảng tra Định mức 1776 BXD-VP phần B (BẢNG 23

 

Xin cho tôi hỏi, cái hình 3,4 bảng tra nhanh chiều cao đường hàn là lấy từ tài liệu nào vậy

 

Nếu không nhầm bảng tra chiều cao đường hàn này lấy trong structure guideline của PTSC-MC. còn tài liệu khác thì trong AISC có đề cập đến Trang 5-67.

 

Bạn cho mình hỏi, trong tài liệu AWS có quy định thép bao nhiêu ly trở lên là phải vát mép để hàn mối hàn chữ T không.

 

Các anh cho e hỏi, lỗ khoét trong liên kết hàn này có tác dụng gì vậy?

 

@nguyenvu: cái lỗ đó gọi là Rat hole, có tác dụng để đảm bảo có thể hàn phầm "root gap" như bình thường.
Bạn có thể hiểu là khi hàn đối đầu hai cánh của dầm tới vào dầm chủ ( trong cái hình bạn gửi) tại vị trí bụng dầm tới nếu không có cái lỗ đó thì khi hàn xỉ hàn sẽ không thoát được gây ảnh hưởng tới mối hàn.

 

Cho em hỏi, vậy "Rat hole" có qui định bán kính R bao nhiêu không ạ? Trong hình e gửi R=20, vậy có quá lớn ko?

 

R thường từ 15mm tới 25mm, phụ thuộc vào đường kính mũi khoan của cái dụng cụ mà nhà máy có ( người ta thường dùng mũi khoan đá để tạo và bo tròm rat hole).
R =20mm thì không lớn, nếu Client chấp nhận và bên nhà máy chế tạo làm được với R đó thì mình nghĩ ko có vấn đề gì.

 

theo cách hiểu của mình thì cái lỗ đó có tác dụng giảm ứng suất tập trung do giãn nở nhiệt và bán kính R tỷ lệ với chiều dày của tấm được khoét lỗ.

 

Mình nghĩ bạn đã nhầm sang chi tiết của dạng snipe flange. Còn về mục đích của Rat hole hay còn gọi là access hole khi hàn nối dầm như chủ topic đề cập thì chỉ đơn giản là để có thể thực hiện được mối hàn bình thường và liên tục, ngoài ra không còn mục đích gì khác ( như têm gọi của nó).
Bạn có nói đến tập trung ứng suất do nhiệt nên người ta khoét cái lỗ đó là không đúng vì môt số dự án sau khi thực hiện xong mối hàn nối dầm thì người ta còn yêu cầu đóng cái lỗ đó lại ( hàn lấp đầy).
Nếu muốn giữ nguyên access hole thì phải mài bo tròn để giảm ứng suất do mỏi.
R khoảng từ 15 tới 25, 30mm và mình chưa thấy dự án nào khoét cái lỗ đó to hơn.
Tromg AWS D1.1 cũng có nói vấn đề này, ae có thể tham khảo.

Chúc vui