Trang chủ » Gia công kết cấu thép » Các Lỗi Thường Gặp Khi Gia Công Kết Cấu Thép Và Xử Lý

Các Lỗi Thường Gặp Khi Gia Công Kết Cấu Thép Và Xử Lý

Lỗi thường gặp khi gia công kết cấu thép là nguyên nhân trực tiếp làm gián đoạn tiến độ cẩu lắp ngoài công trường, gia tăng chi phí sửa chữa và gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến uy tín của nhà thầu với Tư vấn giám sát (TVGS). Nhận diện sớm các sai sót kỹ thuật phổ biến từ công đoạn cắt phôi CNC, biến dạng nhiệt dầm khi hàn, nứt đường hàn cho đến bong tróc màng sơn sẽ giúp tổng thầu chủ động kiểm soát chất lượng cấu kiện ngay tại nhà máy. Bài viết này từ XSTEEL sẽ phân tích chi tiết nguyên nhân, dấu hiệu nhận biết và biện pháp xử lý triệt để các lỗi kỹ thuật gia công kết cấu thép chuẩn TCVN dành cho nhà thầu.

Nguyên Nhân Dẫn Đến Các Lỗi Kỹ Thuật Trong gia công kết cấu thép

Yếu Tố Con Người Và Trình Độ Thợ Thi Công

Kỹ Thuật Hàn Và Điều Chỉnh Thông Số Dòng Điện Chưa Đạt Chuẩn

Thợ hàn thiếu kinh nghiệm thường gặp khó khăn trong việc thiết lập và kiểm soát các thông số chế độ hàn cốt lõi bao gồm: cường độ dòng điện hàn (I), điện áp hồ quang (U), và tốc độ hàn (v).

Khi dòng điện hàn I quá cao hoặc hồ quang kéo dài, lượng nhiệt nhập (Heat Input) truyền vào liên kết tăng đột ngột, gây ra hiện tượng cháy lẹm viền kim loại gốc (Undercut) hoặc thủng phôi thép.
Ngược lại, nếu dòng điện I quá thấp hoặc tốc độ di chuyển mỏ hàn quá nhanh, bể hàn không đủ nhiệt lượng để nóng chảy hoàn toàn, dẫn đến khuyết tật không thấu (Lack of Penetration) hoặc không chảy (Lack of Fusion) giữa các ngấu hàn.
Thao tác làm sạch xỉ hàn giữa các lớp hàn (đối với đường hàn nhiều pass) không kỹ khiến xỉ kim loại bị bẫy lại bên trong mối hàn, tạo ra các rãnh kẹp xỉ (Slag Inclusion).

Đội Ngũ QA/QC Bỏ Sót Công Đoạn Kiểm Tra Bán Thành Phẩm

Sự thiếu sót trong khâu kiểm soát chất lượng nội bộ (Internal QA/QC) tại xưởng gia công thường bắt nguồn từ việc bỏ qua bước kiểm tra ngoại quan (Visual Testing – VT) ở các công đoạn chuyển tiếp:

Khâu cắt phôi: Không đo đạc kiểm tra lại độ vuông góc của mép cắt, độ lệch kích thước phôi tấm sau khi cắt Thermal/CNC dẫn đến việc gá đính các bản mã, cánh, bụng dầm bị sai lệch độ hở khe hàn (Root Gap).
Khâu gá đính (Tacking): Không kiểm tra độ phẳng, độ vuông góc giữa góc cánh và bụng dầm I/H trước khi đưa vào dây chuyền hàn tự động, khiến sai số hình học bị tích tụ và nhân lên sau khi chịu tác động nhiệt của đường hàn chính.

Thiết Bị Máy Móc Thiếu Tự Động Hóa

Thiết Bị Cắt Mòn Hoặc Thi công Bằng Phương Pháp Thủ Công

Sử dụng các thiết bị cắt rùa Oxy-Gas/Plasma cầm tay thủ công hoặc máy cắt CNC không được bảo dưỡng định kỳ (mũi béc cắt bị mòn, rơ gá đỡ) dẫn đến nhiều hệ lụy kỹ thuật:

Bề mặt vát mép (Bevel) bị gồ gề, độ nhám bề mặt cắt không đạt tiêu chuẩn (vượt quá dung sai độ nhám Rz theo TCVN 5575:2012).
Góc vát mép α bị sai lệch so với thiết kế (thường yêu cầu α = 60° ± 5°), làm biến đổi diện tích vát góc và thể tích kim loại đắp, gây khó khăn cho việc kiểm soát ứng suất co ngót sau hàn.

Thiếu Máy Nắn Dầm Thủy Lực Chuyên Dụng

Khi hàn các cấu kiện tổ hợp dầm I, dầm H, ứng suất nhiệt tập trung tại các đường hàn góc giữa cánh và bụng dầm là nguyên nhân chính gây ra hiện tượng uốn cong (Campering/Bowing) hoặc xoắn cánh dầm (Flange Tilting). Nếu nhà máy không trang bị hệ thống máy nắn dầm thủy lực tự động (Mechanical Straightening Machine) để nắn sửa dạng cơ học ngay sau khi hàn, cấu kiện sẽ mang ứng suất dư (Residual Stress) rất lớn, bị cong vênh vĩnh viễn và không thể khắc phục bằng các biện pháp gõ thủ công ngoài công trường.

Tổng Hợp Các Lỗi Thường Gặp Khi gia công kết cấu thép Và Biện Pháp Xử Lý

1. Lỗi Cong Vênh Về Biến Dạng Nhiệt Của Dầm Sau Khi Hàn

a) Dấu Hiệu Nhận Biết Kỹ Thuật

Khi tiến hành hàn cổng dầm tự động (SAW) hoặc hàn tay CO2 để tổ hợp dầm chữ I, dầm chữ H, sự gia nhiệt không đồng đều dẫn đến hiện tượng uốn cong (Campering), võng bụng dầm (Web Buckling) hoặc xoắn lệch cánh dầm (Flange Tilting).

Do hệ số nở vì nhiệt của thép và sự co ngót của kim loại mối hàn khi nguội đi, các ứng suất co ngót dọc và co ngót ngang phát sinh vượt quá giới hạn chảy của vật liệu kim loại gốc.
Sai lệch hình học làm trục dầm bị uốn cong lệch khỏi đường tâm thiết kế, vượt quá dung sai cho phép quy định trong TCVN 170:2007 (dung sai độ uốn dọc trục không được vượt quá L/1000, trong đó L là chiều dài cấu kiện).

b) Biện Pháp Khắc phục Và Phòng Ngừa

Sử dụng máy nắn dầm thủy lực: Đưa cấu kiện dầm I/H qua máy nắn dầm thủy lực chuyên dụng (Flange Straightening Machine). Hệ thống con lăn ép thủy lực với lực nắn từ 20 – 40 tấn sẽ tác động cơ học trực tiếp lên cánh dầm để nắn thẳng các sai lệch xoắn cánh và lệch góc.
Nắn sửa bằng nhiệt cục bộ (Flame Straightening): Đối với các điểm biến dạng võng cục bộ, kỹ sư QC sử dụng mỏ đốt Oxy-Acetylene gia nhiệt điểm hoặc gia nhiệt dải tam giác tại vùng ứng suất kéo. Nhiệt độ gia nhiệt được kiểm soát nghiêm ngặt trong khoảng 600°C – 800°C (tuyệt đối không vượt quá 850°C để tránh làm thay đổi cấu trúc pha của thép), sau đó làm nguội tự nhiên hoặc làm nguội bằng khí nén để kéo dầm về hình dáng ban đầu.
Áp dụng quy trình hàn phân đoạn đối xứng: Trước khi hàn, kỹ sư phải lập sơ đồ hàn đối xứng qua trục trung hòa của dầm, thực hiện hàn phân đoạn ngắt quãng (Back-step welding) hoặc thiết lập độ uốn ngược trước (Pre-cambering) khi gá đính để bù trừ lượng co ngót sau khi nguội.

Lỗi Khuyết Tật Đường Hàn Mối Nối (Rỗ Khí, Lẹm Viền, Nứt)

a) Dấu Hiệu Nhận Biết Kỹ Thuật

Khuyết tật đường hàn là nguyên nhân hàng đầu làm suy giảm khả năng chịu lực liên kết gối đỡ và mối nối khung thép. Các dạng khuyết tật phổ biến bao gồm:

Rỗ khí (Porosity): Xuất hiện các bọt khí đơn lẻ hoặc tập trung thành dải bên trong hoặc trên bề mặt đường hàn do khí H2, CO, N2 bị kẹt lại khi bể hàn đông đặc quá nhanh.
Lẹm viền (Undercut): Dọc theo mép chân đường hàn xuất hiện vệt rãnh lõm sâu vào kim loại gốc, làm giảm diện tích chịu lực hiệu dụng của mặt cắt và tạo ra điểm tập trung ứng suất nguy hiểm.
Nứt đường hàn (Cracks): Xuất hiện các vết nứt dọc, nứt ngang hoặc nứt chân chim tại vùng ảnh hưởng nhiệt (HAZ). Nứt nóng phát sinh do hàm lượng Lưu huỳnh (S), Phốt pho (P) cao; nứt nguội phát sinh do hydro hòa tan và ứng suất dư lớn.

b) Biện Pháp Khắc phục Và Phòng Ngừa

Loại bỏ hoàn toàn vùng kim loại lỗi: Khi phát hiện khuyết tật qua kiểm tra ngoại quan (VT) hoặc siêu âm (UT), bắt buộc dùng máy mài góc hoặc phương pháp thổi vát cacbon (Air Carbon Arc Gouging) để móc bỏ hoàn toàn phần đường hàn hỏng cho đến khi lộ ra phần kim loại lành.
Sấy khô vật liệu hàn trước khi thi công: Que hàn và thuốc hàn tự động phải được bảo quản trong lò sấy chuyên dụng ở nhiệt độ 250°C – 350°C trong 1 – 2 giờ trước khi cấp cho thợ hàn. Vệ sinh sạch sẽ dầu mỡ, gỉ sét và nước đọng trong bán kính 20mm quanh khe hàn.
Kiểm soát dòng điện hàn và tốc độ: Điều chỉnh cường độ dòng điện I phù hợp với chiều dày phôi thép và đường kính dây hàn; giữ góc nghiêng mỏ hàn chuẩn xác (±10° – 15°) để tránh làm cháy lẹm chân đường hàn. Tiến hành thử nghiệm lại 100% bằng phương pháp siêu âm UT hoặc kiểm tra hạt từ MT sau khi hàn sửa.

Lỗi Sai Lệch Khoảng Cách Lỗ Bu Lông Bản Mã

a) Dấu Hiệu Nhận Biết Kỹ Thuật

Hiện tượng khoảng cách tâm giữa các lỗ bu lông (Pitch Distance) trên bản mã chân cột, bản mã nối dầm hoặc vị trí đục lỗ trên cánh dầm bị sai lệch vượt quá dung sai cho phép ±1.0mm.

Khi đưa cấu kiện ra công trường cẩu lắp, các lỗ bu lông không đồng tâm giữa hai bản mã liên kết, khiến bu lông cường độ cao (M16, M20, M22, M24…) không thể xỏ qua được.
Việc thợ thi công tự ý dùng xà bo xỏ đòn bẩy hoặc dùng mỏ cắt Oxy-Gas để khoét rộng lỗ bu lông tại hiện trường sẽ làm hỏng liên kết ma sát, gãy bu lông và vi phạm nghiêm trọng tiêu chuẩn nghiệm thu TCVN 5575:2012.

b) Biện Pháp Khắc phục Và Phòng Ngừa

Chuyển đổi sang công nghệ cắt lỗ CNC tự động: Loại bỏ hoàn toàn phương pháp lấy dấu đục lỗ thủ công bằng tay. Toàn bộ bản mã liên kết phải được cắt phôi và đục/khoan lỗ tự động trên máy cắt Plasma CNC hoặc máy cắt Laser CNC dựa trên tệp dữ liệu NC xuất trực tiếp từ mô hình Tekla Structures.
Sử dụng máy khoan từ cố định: Tại các vị trí lỗ khoan trên thân dầm tổ hợp, sử dụng máy khoan từ gắn đế hút từ tính cường độ cao để giữ cố định mũi khoan từ, triệt tiêu hiện tượng rung lắc làm méo lỗ hoặc trượt tâm khoan.
Sử dụng dưỡng khoan chuẩn (Jig/Template): Chế tạo các bộ dưỡng bằng thép tấm đã được kiểm định kích thước chuẩn để kẹp chặt vào cấu kiện làm tâm định hướng trước khi tiến hành khoan hàng loạt.

Lỗi Bong Tróc Và Sai Độ Dày Màng Sơn Bảo Vệ

a) Dấu Hiệu Nhận Biết Kỹ Thuật

Lớp sơn chống gỉ và sơn phủ bề mặt kết cấu thép xuất hiện hiện tượng bị rộp (Blistering), bong tróc thành từng mảng lớn (Peeling) hoặc rạn nứt chân chim sau một thời gian ngắn gia công.

Màng sơn khô có độ dày (Dry Film Thickness – DFT) không đạt yêu cầu thiết kế (ví dụ: hồ sơ kỹ thuật yêu cầu tổng độ dày màng sơn DFT ≥ 120μm gồm 1 lớp lót Epoxy + 2 lớp phủ PU, nhưng thực tế đo chỉ đạt 50μm – 70μm).
Bề mặt thép bị gỉ vàng trở lại do lớp sơn lót không bám dính vào kim loại gốc.

b) Biện Pháp Khắc phục Và Phòng Ngừa

Làm sạch bề mặt đạt chuẩn Sa 2.5: Trước khi sơn, toàn bộ cấu kiện thép phải được đưa qua hệ thống phun bi làm sạch tự động (Shot Blasting Machine) để đánh bay hoàn toàn vảy gỉ xỉ hàn, dầu mỡ, đạt độ sạch bề mặt tiêu chuẩn ISO 8501-1 Sa 2.5 và tạo độ nhám bề mặt (Anchor Profile) từ 40μm – 75μm giúp sơn bám dính vĩnh cửu.
Kiểm soát thời gian sơn lót (Flash Rusting): Bắt buộc phải tiến hành phun lớp sơn chống gỉ lót đầu tiên trong vòng 4 giờ kể từ khi kết thúc công đoạn phun bi làm sạch để tránh không khí ẩm gây gỉ sét bề mặt kim loại.
Đo đạc kiểm tra độ dày sơn bằng thiết bị từ tính: Kỹ sư QC sử dụng máy đo độ dày màng sơn khô từ tính (DFT Gauge) đo kiểm tra xác suất theo quy tắc 80/20 (TCVN 9377-2:2012 / SSPC-PA 2). Nếu độ dày DFT chưa đạt, phải tiến hành xả nhám nhẹ bề mặt và phun bổ sung cho đủ số micron quy định.

Quy Trình Phòng Ngừa Lỗi Tại Nhà Máy XSTEEL

Ứng Dụng Dây Chuyền Tự Động Hóa Hiện Đại

Để triệt tiêu tận gốc các rủi ro kỹ thuật phát sinh do yếu tố chủ quan của con người, Công ty TNHH MTV XSTEEL định hướng đầu tư đồng bộ hệ thống máy móc sản xuất tự động hóa đạt tỷ lệ cao:

Cắt phôi tự động bằng máy CNC Plasma/Laser: Loại bỏ hoàn toàn công đoạn lấy dấu đục lỗ thủ công. Tệp dữ liệu gia công được xuất trực tiếp từ mô hình 3D Tekla Structures nạp vào máy CNC, đảm bảo dung sai cắt phôi và đục lỗ bản mã đạt độ chính xác tuyệt đối ±0.5mm.
Dây chuyền gá dầm tự động: Hệ thống định vị ép thủy lực tự động giữ chặt cánh dầm và bụng dầm theo đúng góc vuông 90° trước khi tiến hành chấm đính, triệt tiêu sai số lệch góc cánh dầm ngay từ khâu đầu tiên.
Công nghệ hàn cổng tự động dưới lớp thuốc (SAW): Cấu kiện sau khi gá đính được chuyển sang máy hàn cổng tự động. Cần hàn tự động điều chỉnh tốc độ di chuyển, cường độ dòng điện I và điện thế U ổn định 100%, giúp đường hàn ngấu đều, không bị rỗ khí, không lẹm chân và giảm thiểu 95% sai sót kỹ thuật do thợ hàn.

Kiểm Soát Chặt Chẽ 4 Bước QA/QC Chuẩn TCVN

Tất cả các cấu kiện trước khi rời xưởng xuất ra công trường đều phải trải qua quy trình kiểm tra chất lượng (QA/QC) nghiêm ngặt gồm 4 công đoạn khép kín:

Bước 1: Kiểm tra vật liệu đầu vào (Material Inspection): Rà soát chứng chỉ CO/CQ của thép tấm, thép hình, bu lông, que hàn; đo đạc thực tế chiều dày phôi thép đạt dung sai theo TCVN 7571:2006.
Bước 2: Kiểm tra gá đính và kích thước hình học (Fit-up Inspection): Đo đạc độ hở khe hàn (Root Gap), góc vát mép (Bevel Angle), độ vuông góc và chiều dài cấu kiện trước khi đưa vào dây chuyền hàn chính.
Bước 3: Kiểm tra đường hàn và thử nghiệm không phá hủy (NDT): 100% đường hàn được kiểm tra ngoại quan (VT). Các mối hàn chịu lực chính (mối nối cột, mối nối dầm) bắt buộc phải trải qua kiểm tra siêu âm (UT) hoặc kiểm tra hạt từ (MT) để phát hiện khuyết tật ngầm bên trong. Nhà thầu có thể tìm hiểu thêm về các bước siêu âm đường hàn và kiểm tra hạt từ trong bài viết quy trình QA QC kiểm soát chất lượng thép tại xưởng sản xuất.
Bước 4: Kiểm tra xử lý bề mặt và độ dày màng sơn (Painting Inspection): Đo độ sạch bề mặt sau khi phun bi (đạt chuẩn ISO 8501-1 Sa 2.5) và dùng máy đo từ tính kiểm tra độ dày màng sơn khô (DFT) đạt số micron theo thiết kế trước khi dán tem nghiệm thu xuất xưởng.

Việc nhận diện sớm các lỗi kỹ thuật và chủ động áp dụng các biện pháp xử lý chuẩn xác ngay tại xưởng sản xuất là yếu tố cốt lõi giúp các tổng thầu EPC bảo vệ chất lượng, sự an toàn và tiến độ của toàn bộ dự án. Chọn đúng đơn vị gia công sở hữu năng lực sản xuất hiện đại và quy trình QA/QC bài bản như XSTEEL sẽ giúp nhà thầu loại bỏ hoàn toàn các rủi ro sai sót phát sinh ngoài hiện trường, tối ưu hóa chi phí và nâng cao năng lực cạnh tranh khi tham gia đấu thầu các dự án công nghiệp quy mô lớn.

Quý Tổng thầu, Nhà thầu EPC và Đội ngũ Kỹ sư đang tìm kiếm đối tác gia công kết cấu thép chất lượng cao, chuẩn TCVN/AWS?

👉 GỬI NGAY BẢN VẼ THIẾT KẾ CHO XSTEEL ĐỂ ĐƯỢC ĐỘI NGŨ KỸ SƯ TƯ VẤN KỸ THUẬT VÀ NHẬN BÁO GIÁ B2B SIÊU TỐC TRONG 24H!