Phần 8: Phục hồi chi tiết bằng hàn đắp

Mòn chi tiết không có nghĩa là lúc nào cũng phải thay mới.

Với các thiết bị đặc thù như rotor, bàn nghiền, con lăn hay cánh quạt, phương án hàn đắp phục hồi thường giúp đưa máy móc trở lại hoạt động nhanh hơn rất nhiều so với việc chờ đặt mua linh kiện mới.

Tuy nhiên, lợi thế của hàn đắp không chỉ nằm ở bài toán tiết kiệm chi phí vật tư. Trước khi quyết định, bạn cần cân nhắc kỹ 4 yếu tố cốt lõi:

Tình trạng vật liệu nền còn lại
Lịch sử bảo trì (số lần đã phục hồi)
Khả năng tái tạo lại biên dạng chính xác
Thời gian thực tế phải dừng máy và chờ hàng mới

Lưu ý: Cần tách bạch rõ hai nhiệm vụ bù đắp phần kích thước đã mất và tạo lớp vật liệu chống mài mòn phía ngoài là hai công việc khác nhau.

Do đó, nhà máy không nên dùng một loại vật liệu đơn lẻ để ôm đồm cả hai nhiệm vụ này.

1. Thuật ngữ kỹ thuật trong bài viết

Thuật ngữ kỹ thuật	Ý nghĩa
Hàn đắp	Đắp kim loại lên bề mặt để xây lại kích thước hoặc tạo lớp chống mài mòn
Lớp đệm	Lớp vật liệu dai dùng để bù phần kích thước đã mất trước khi tạo lớp chống mài mòn
Lớp cứng	Lớp ngoài cùng có nhiệm vụ chịu mòn, thường cứng hơn và không dùng để bù toàn bộ thể tích đã mất
Biên dạng chức năng	Hình dạng có ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng làm việc hoặc hiệu suất của chi tiết
Nhiệt lớp	Nhiệt độ của vật liệu giữa các lượt hàn đắp liên tiếp
Nứt chân chim của lớp đắp	Mạng nứt nhỏ, đều, cắt ngang đường hàn và dừng trong lớp đắp
Nứt xuyên nền	Vết nứt đi từ lớp đắp xuống kim loại nền

Thuật ngữ “nứt chân chim” không phải lúc nào cũng mang cùng một ý nghĩa, bởi nó tùy thuộc vào vị trí xuất hiện.

Nếu vết nứt nằm quanh các vết lõm trên bề mặt làm việc, đó có thể là biểu hiện của tình trạng hư hỏng.

Ngược lại, nếu vết nứt nhỏ, đều, cắt ngang đường hàn và chỉ dừng lại trong lớp phủ cứng thì đó lại là đặc trưng kỹ thuật của lớp đắp.

Vì vậy, khi đánh giá, bạn cần căn cứ vào vị trí và hình dạng của vết nứt thay vì chỉ nhìn vào tên gọi.

Cũng trong bài này, bạn cần phân biệt rõ lớp đệm với lớp cứng.

Hai lớp có nhiệm vụ khác nhau. Việc lớp đắp đạt độ cứng yêu cầu cũng chưa đủ nếu kích thước hoặc biên dạng cuối cùng của chi tiết không được phục hồi đúng.

2. Quyết định phục hồi cần xét cả kỹ thuật và thời gian

Phục hồi không mặc nhiên tốt hơn thay mới chỉ vì chi phí vật tư thấp hơn.

Nếu lợi thế nằm ở giá, có thể so sánh trực tiếp chi phí.

Nếu lợi thế nằm ở tốc độ đưa thiết bị trở lại vận hành, cần xem thêm thời gian chờ hàng mới và thời gian dừng máy.

Một chi tiết có giá cao nhưng có thể phục hồi trong vài ngày vẫn có thể đáng xem xét nếu chi tiết mới phải chờ nhiều tuần.

Trước khi quyết định, cần có ít nhất bốn nhóm thông tin:

Nội dung cần xác định	Ảnh hưởng đến quyết định
Lượng vật liệu nền còn lại	Nền phải còn đủ điều kiện để tiếp tục phục hồi
Số lần chi tiết đã được phục hồi	Lịch sử phục hồi ảnh hưởng đến khả năng tiếp tục hàn đắp
Biên dạng của chi tiết	Nếu là biên dạng chức năng, phải có khả năng tái tạo lại
Thời gian chờ chi tiết mới	Thời gian chờ ngắn có thể làm phương án thay mới phù hợp hơn

Ngưỡng vật liệu nền tối thiểu và số lần phục hồi tối đa chưa có một giá trị chung trong tài liệu hiện tại. Vì vậy, không nên tự đặt số để áp cho mọi chi tiết.

Khi so sánh hai phương án, cần nhìn vào đúng tiêu chí:

Không nên chỉ nhìn vào	Cần xem thêm
Giá của chi tiết	Thời gian dừng máy và tổng chi phí liên quan
Độ cứng đạt được sau đắp	Khả năng làm việc tại đúng vị trí
Hàng mới hay hàng phục hồi	Thời gian chờ để thiết bị có thể vận hành lại
Số tháng tuổi thọ tăng thêm	Có vượt được tới mốc bảo trì cần thiết của nhà máy hay không

Mục tiêu cuối cùng là giải quyết bài toán vận hành, không chỉ kéo dài tuổi thọ trên lý thuyết.

3. Những nhóm chi tiết có thể xem xét phục hồi

Khả năng phục hồi phụ thuộc vào tình trạng thực tế của từng chi tiết.

Chi tiết	Điểm cần chú ý
Rotor búa nghiền, búa	Mức độ mòn và khả năng tạo lại hình dạng
Bàn nghiền, con lăn	Diện tích lớn, cần xem khả năng xây lại kích thước và thời gian phục hồi
Cánh quạt	Biên dạng ảnh hưởng trực tiếp đến chức năng
Thân bơm	Có thể xuất hiện mòn cục bộ theo dòng
Trục, gối	Kích thước lắp ghép cần được giữ chính xác

Không phải chi tiết nào có thể đắp thêm kim loại cũng nên được phục hồi.

Với các chi tiết có biên dạng chức năng, điều kiện quan trọng là có thể đo và tái tạo lại hình dạng cần thiết sau khi đắp.

4. Hệ phục hồi cần tách hai nhiệm vụ của lớp đắp

Một hệ phục hồi bằng hàn đắp gồm hai lớp có chức năng khác nhau:

Lớp	Nhiệm vụ	Đặc tính cần hướng tới
Lớp xây lại kích thước	Bù phần vật liệu đã mất	Dai, không cần độ cứng cao như lớp ngoài
Lớp chống mài mòn	Chịu mòn tại bề mặt làm việc	Cứng hơn và có chiều dày được kiểm soát

Không nên sử dụng một lớp cứng thật dày để thay cho cả hai chức năng.

Khi độ cứng tăng, khả năng biến dạng của lớp vật liệu giảm. Nếu lớp cứng được đắp quá dày, ứng suất co ngót của chính lớp đắp có thể làm tăng nguy cơ nứt hoặc bong.

Vì vậy, phần thể tích đã mất được xây lại trước bằng lớp dai hơn. Sau đó mới tạo lớp chống mài mòn ở phía ngoài.

EN 14700 được sử dụng để tham chiếu việc lựa chọn vật liệu hàn đắp theo công dụng, không chỉ theo độ cứng.

5. Hàn đắp vẫn phải tuân theo các điều kiện của quá trình hàn

Hàn đắp vẫn là một quá trình hàn.

Các yếu tố như:

nung trước
nhiệt lớp
vật liệu hàn
điều kiện của quy trình
tư cách người thực hiện

vẫn cần được kiểm soát như đã trình bày tại Phần 2: Hàn thép độ cứng cao.

Điểm khác của hàn đắp là công việc thường gồm nhiều lượt liên tiếp, làm nhiệt tích lũy trong suốt quá trình.

Vì vậy, không chỉ đo nhiệt trước khi bắt đầu. Nhiệt lớp giữa các lượt đắp cũng cần được theo dõi.

6. Lớp xây lại kích thước phải chừa phần cho lớp chống mài mòn

Lớp đầu tiên có nhiệm vụ đưa chi tiết trở lại gần kích thước cần phục hồi.

Nội dung cần kiểm soát	Yêu cầu
Nhiệm vụ	Xây lại phần kích thước đã mất
Vật liệu	Vật liệu dai, lựa chọn theo công dụng lớp xây lại kích thước
Số lượt	Theo quy trình áp dụng
Chiều dày mỗi lượt	Theo quy trình áp dụng
Nhiệt lớp	Theo dõi trong quá trình hàn đắp
Dấu hiệu phù hợp	Bề mặt đều, không rỗ và còn đủ phần kích thước cho lớp ngoài
Sai lệch cần tránh	Đắp lớp này tới đúng kích thước cuối cùng, không còn khoảng cho lớp chống mài mòn

Điểm dễ sai là đưa lớp xây lại kích thước lên thẳng kích thước hoàn thiện.

Phần này cần chừa lại một lượng tương ứng với lớp chống mài mòn sẽ được tạo ở bước sau.

7. Lớp chống mài mòn là lớp làm việc ngoài cùng

Sau khi kích thước cơ bản đã được xây lại, lớp ngoài cùng đảm nhiệm chức năng chống mài mòn.

Nội dung cần kiểm soát	Yêu cầu
Nhiệm vụ	Tạo bề mặt chống mài mòn
Vật liệu	Lựa chọn theo công dụng chống mài mòn
Mức cường độ	Phải phù hợp với vật liệu nền và quy trình áp dụng
Chiều dày tham chiếu	Tấm phủ cứng chế tạo tại nhà máy thường 3–12 mm, tối đa 18 mm
Số lượt và nhiệt lớp	Theo đúng vật liệu đắp
Dấu hiệu cần xử lý	Bong khỏi nền, nứt xuyên xuống kim loại nền hoặc xuất hiện rỗ lớn

Dải 3–12 mm, tối đa 18 mm là số liệu tham chiếu từ tấm hai thành phần được chế tạo trong điều kiện kiểm soát.

Không nên lấy dải này làm chiều dày mặc định cho mọi công việc hàn đắp ngoài hiện trường.

Chiều dày thực tế vẫn phải được xác định theo vật liệu, chi tiết và quy trình đang áp dụng.

8. Không phải mọi vết nứt trên lớp chống mài mòn đều có cùng ý nghĩa

Với một số lớp đắp giàu carbide, các vết nứt nhỏ, đều và cắt ngang đường hàn có thể là đặc trưng của hệ lớp phủ cứng.

Các vết này hình thành liên quan đến ứng suất co ngót khi lớp đắp nguội.

Điều cần phân biệt là vết nứt dừng trong lớp đắp hay đã đi xuống kim loại nền.

Dấu hiệu	Cách đánh giá theo tài liệu
Nứt nhỏ, đều, cắt ngang đường hàn và dừng trong lớp đắp	Có thể là đặc trưng của lớp chống mài mòn
Nứt đi xuống kim loại nền	Cần kiểm tra và xử lý
Lớp đắp bong thành mảng	Cần xem lại lớp phía dưới, chiều dày và trạng thái liên kết

Vì vậy, tiêu chí nghiệm thu không nên chỉ ghi chung rằng “bề mặt không được có vết nứt”.

Cần mô tả được vị trí, hình dạng và chiều sâu của vết nứt.

“Nứt chân chim” cũng không nên được đánh giá chỉ từ tên gọi. Vết nứt quanh một vùng lõm trên bề mặt làm việc và mạng nứt đều trong lớp phủ cứng không nhất thiết mang cùng ý nghĩa kỹ thuật.

9. Biên dạng chức năng phải được ghi lại trước khi phục hồi

Với một số chi tiết như:

cánh quạt
cánh phân ly
thân bơm

hình dạng bề mặt ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng làm việc.

Một lớp đắp có thể đạt độ cứng yêu cầu nhưng chi tiết vẫn hoạt động không đúng nếu biên dạng sau phục hồi bị thay đổi.

Trước khi hàn đắp cần lưu lại hình dạng cần khôi phục bằng một trong các cách:

đo biên dạng
chép profile
làm dưỡng

Nếu chỉ bắt đầu đo sau khi hoàn thành hàn đắp, cơ sở để so sánh với hình dạng cần phục hồi có thể đã mất.

Đây cũng là ý cần giữ từ bài tổng: độ cứng đạt nhưng biên dạng sai vẫn có thể làm giảm hiệu suất của chi tiết.

10. Lịch sử phục hồi là một phần của quyết định kỹ thuật

Mỗi lần hàn đắp tạo thêm một chu trình nhiệt lên vật liệu nền.

Qua nhiều lần phục hồi, trạng thái vùng chịu nhiệt của chi tiết có thể tiếp tục thay đổi.

Vì vậy, số lần phục hồi không chỉ là thông tin hành chính. Đây là dữ liệu cần thiết khi quyết định chi tiết có tiếp tục phù hợp để hàn đắp hay không.

Hồ sơ phải ghi rõ:

Đây là lần phục hồi thứ mấy.

Tài liệu hiện tại chưa cung cấp một số lần tối đa áp dụng chung cho mọi chi tiết.

Ngưỡng này cần được xác định theo từng loại chi tiết và không nên tự bổ sung bằng ước lượng.

11. Các nội dung cần kiểm tra sau phục hồi

Sau khi hàn đắp, ít nhất bốn nhóm nội dung cần được kiểm tra.

Nội dung cần kiểm tra	Phương pháp	Dấu hiệu cần xử lý
Độ cứng bề mặt đắp	Máy đo phù hợp	Thấp hơn ngưỡng yêu cầu
Trạng thái nứt	Quan sát và đánh giá vị trí vết nứt	Nứt xuống nền hoặc bong thành mảng
Biên dạng	Đối chiếu dưỡng hoặc profile đã lập trước	Không khớp hình dạng cần phục hồi
Kích thước lắp ghép	Thước, panme hoặc dụng cụ phù hợp	Nằm ngoài dung sai áp dụng

Khi kiểm tra nứt, không đánh đồng mạng nứt nhỏ dừng trong lớp đắp với nứt xuyên xuống nền.

Khi kiểm tra biên dạng, kết quả chỉ có giá trị khi hình dạng chuẩn đã được ghi lại trước khi bắt đầu phục hồi.

12. Hồ sơ phục hồi cần giữ đủ dữ liệu cho lần xử lý sau

Một hồ sơ phục hồi cần ghi ít nhất:

Nội dung	Thông tin cần lưu
Chi tiết	Tên chi tiết và vị trí trên thiết bị
Lịch sử	Đây là lần phục hồi thứ mấy
Vật liệu đắp	Vật liệu lớp xây lại kích thước và lớp chống mài mòn, kèm thông tin phân loại áp dụng
Quá trình hàn	Số lượt, nhiệt nung trước và nhiệt lớp thực tế
Biên dạng	Hình ảnh hoặc dữ liệu trước và sau phục hồi
Người thực hiện	Người hàn, người kiểm tra và ngày thực hiện

Trong số này, lần phục hồi thứ mấy là thông tin đặc biệt quan trọng.

Nếu lịch sử này bị mất, lần bảo trì sau sẽ khó xác định chi tiết đang ở lần phục hồi đầu tiên hay đã trải qua nhiều chu kỳ hàn đắp.

13. Phân công bộ phận trong quá trình phục hồi

Quyết định phục hồi hay thay mới không chỉ thuộc một bộ phận.

Công việc	Bộ phận thực hiện/phụ trách
Đánh giá tình trạng chi tiết và khả năng tiếp tục phục hồi	Bộ phận kỹ thuật phối hợp kế hoạch bảo trì
Cung cấp thời gian chờ chi tiết mới	Bộ phận mua hàng
Ghi lại biên dạng trước khi hàn đắp	Xưởng
Lựa chọn vật liệu lớp xây lại kích thước và lớp chống mài mòn	Bộ phận kỹ thuật, theo tài liệu áp dụng
Đo nhiệt nung trước và nhiệt lớp	Người thực hiện hàn, ghi vào hồ sơ
Ghi số lần chi tiết đã được phục hồi	Bộ phận kỹ thuật trong hồ sơ thiết bị
Kiểm tra biên dạng và kích thước sau phục hồi	Bộ phận kiểm tra theo yêu cầu của chi tiết

Thời gian chờ hàng mới là dữ liệu quan trọng nhưng không nằm hoàn toàn ở phía kỹ thuật.

Vì vậy, quyết định phục hồi hay thay mới cần kết hợp thông tin kỹ thuật, bảo trì và mua hàng thay vì chỉ nhìn vào tình trạng bề mặt của chi tiết.

14. Phạm vi áp dụng và nguồn tham chiếu

Bài viết tập trung vào quy trình xem xét và kiểm soát phục hồi chi tiết bằng hàn đắp, từ quyết định phục hồi, xây lại kích thước, tạo lớp chống mài mòn đến kiểm tra và lưu hồ sơ.

Một số dữ liệu hiện vẫn cần được xác định theo từng chi tiết và quy trình cụ thể, gồm:

lượng vật liệu nền tối thiểu còn lại để cho phép phục hồi
số lượt và chiều dày từng lượt trong một số trường hợp
số lần phục hồi tối đa của từng loại chi tiết

Các giá trị này không nên được tự điền bằng suy đoán.

Khi áp dụng cần lưu ý ba điểm.

Một, số lần phục hồi tối đa phụ thuộc vào từng loại chi tiết. Nội dung giải thích lý do cần quản lý số lần nhưng không đưa một ngưỡng chung.

Hai, biên dạng chỉ có thể được phục hồi và kiểm tra đáng tin cậy khi hình dạng cần đạt đã được ghi lại trước bằng dưỡng, profile hoặc phương pháp phù hợp.

Ba, nội dung này không thay thế quy trình hàn đã được phê duyệt. Nung trước, nhiệt lớp, vật liệu hàn và các yêu cầu liên quan vẫn phải được xác định theo đúng quy trình áp dụng.

EN 14700 được sử dụng để tham chiếu phân loại vật liệu hàn đắp theo công dụng.

Nguyên tắc phân biệt lớp xây lại kích thước và lớp chống mài mòn, ảnh hưởng của nhiệt tích lũy, cách ghi biên dạng và quản lý lịch sử phục hồi được sử dụng trong phương pháp kỹ thuật và kinh nghiệm hiện trường của Gia Anh.