Hàn kết cấu nhôm cho thiết bị năng lượng và lưu trữ năng lượng

Kim loại nền phổ biến và điều kiện hàn

Các kết cấu nhôm trong thiết bị năng lượng và lưu trữ năng lượng phần lớn được hàn từ tấm và thanh định hình khổ lớn — vừa đòi hỏi độ bền mối nối, vừa chú trọng khả năng chống ăn mòn lâu dài; một số bồn chứa còn phải làm việc lâu dài ở nhiệt độ khá cao, đặt ra yêu cầu bổ sung khi chọn vật liệu hàn. Các kim loại nền và điều kiện làm việc thường gặp nhất tại xưởng như sau:

• Tấm hệ 5xxx (như 5083, 5052): được dùng rộng rãi cho vỏ tủ lưu trữ năng lượng, thân bồn và các vị trí chịu lực; giữ độ bền tốt sau khi hàn, chống ăn mòn nổi bật — là kim loại nền phổ biến nhất cho loại kết cấu này.
• Thanh định hình hệ 6xxx (như 6061, 6082): dùng cho khung, giá đỡ và chi tiết kết cấu; độ bền vừa phải, có thể hóa bền bằng nhiệt luyện, thường kết hợp với tấm hệ 5xxx để tạo thành kết cấu tổng thể.
• Bồn chứa làm việc ở nhiệt độ cao: hợp kim nhôm hệ 5xxx có hàm lượng magiê (Mg) cao (trên khoảng 3%) khi làm việc lâu dài ở nhiệt độ trên khoảng 65°C có xu hướng nhạy cảm hóa, có thể dẫn đến nứt do ăn mòn ứng suất (SCC). Với điều kiện nhiệt độ cao này, nên dùng kim loại nền 5454 kết hợp dây hàn ER5554 để tránh rủi ro nhạy cảm hóa và SCC của mối hàn magiê cao.
• Loại kết cấu này có đường hàn dài, tấm dày, hàn nhiều lớp nhiều đường, nhiệt lượng hàn và biến dạng tích lũy rõ rệt; vì vậy độ trơn tru khi nhả dây, độ ổn định khi cấp dây và tính ổn định giữa các lô của dây hàn đặc biệt quan trọng — cấp dây ổn định ảnh hưởng trực tiếp đến tính liên tục của sản xuất và chất lượng mối hàn.

Những điểm cần lưu ý khi hàn tại hiện trường

• Kiểm soát biến dạng và trình tự hàn: vỏ tủ và bồn chứa cỡ lớn có đường hàn dài, tấm dày, biến dạng nhiệt dễ tích lũy. Cần bố trí trình tự hàn hợp lý, áp dụng hàn đối xứng và hàn giật lùi phân đoạn, kiểm soát nhiệt lượng hàn và nhiệt độ giữa các lớp, kết hợp đồ gá cứng vững để đảm bảo độ thẳng của kết cấu và độ chính xác kích thước lắp ráp.
• Điều kiện nhiệt độ cao: chọn 5454/5554: với bồn chứa làm việc lâu dài ở nhiệt độ trên khoảng 65°C, cần tránh mối hàn 5xxx magiê cao; nên dùng kim loại nền 5454 kết hợp dây hàn ER5554 để loại bỏ rủi ro nhạy cảm hóa và nứt do ăn mòn ứng suất (SCC) ngay từ khâu vật liệu.
• Chống ăn mòn và làm sạch kỹ: trước khi hàn cần loại bỏ triệt để màng ôxit, dầu mỡ và hơi ẩm; dùng khí bảo vệ argon tinh khiết hoặc hỗn hợp argon-heli để giảm rỗ khí, tăng độ đặc chắc và khả năng chống ăn mòn của mối hàn; sau khi hàn làm sạch kịp thời vảy bắn và cặn bám — có lợi cho khả năng chống ăn mòn khi làm việc lâu dài.
• Cấp dây trơn tru, nhả dây êm: dây hàn TGM có bề mặt nhẵn bóng, đường kính dây đồng đều, lực cản cấp dây nhỏ, hồ quang ổn định; cuộn dây quấn lớp chính xác giúp dây ra đều, không rối, không vượt vòng — phù hợp cho hàn liên tục với đường hàn dài và cuộn dây cỡ lớn, nhả dây ổn định khi hàn lặp lại số lượng lớn, giảm kẹt dây và thời gian dừng máy.