Sự tách lớp của tấm thép và vết nứt giòn nguội sau khi cắt và hàn tấm thép thường có biểu hiện giống nhau, cả hai đều là vết nứt ở giữa tấm. Từ góc độ sử dụng, tấm thép bị tách lớp phải được loại bỏ. Toàn bộ sự phân tách phải được loại bỏ toàn bộ và sự phân tách cục bộ có thể được loại bỏ cục bộ. Vết nứt giòn nguội của tấm thép biểu hiện là vết nứt ở giữa mà một số người còn gọi là “nứt”. Để thuận tiện cho việc phân tích, sẽ thích hợp hơn khi định nghĩa nó là “nứt giòn nguội”. Khiếm khuyết này có thể được xử lý bằng các biện pháp khắc phục và công nghệ hàn phù hợp mà không cần cạo bỏ.

1. Tách tấm thép
Tách lớp là khe hở cục bộ trên mặt cắt ngang của tấm thép (phôi thép), làm cho mặt cắt ngang của tấm thép tạo thành một lớp cục bộ. Đó là một khuyết tật nghiêm trọng của thép. Tấm thép không được tách lớp, xem Hình 1. Sự tách lớp còn được gọi là lớp xen kẽ và sự tách lớp, là một khuyết tật bên trong của thép. Các bong bóng trong phôi (phôi), tạp chất phi kim loại lớn, các khoang co ngót còn sót lại không được loại bỏ hoặc gấp lại hoàn toàn và sự phân tách nghiêm trọng đều có thể gây ra sự phân tầng của thép và các quy trình giảm cán không hợp lý có thể làm trầm trọng thêm sự phân tầng.

2. Các loại phân tầng thép tấm
Tùy theo nguyên nhân mà sự phân tầng biểu hiện ở các vị trí và hình thức khác nhau. Một số ẩn bên trong thép và bề mặt bên trong song song hoặc gần như song song với bề mặt thép; một số kéo dài đến bề mặt thép và tạo thành các khuyết tật bề mặt dạng rãnh trên bề mặt thép. Nói chung có hai hình thức:
Đầu tiên là phân tầng mở. Khiếm khuyết phân tầng này có thể được tìm thấy một cách vĩ mô trên vết nứt của thép và nói chung có thể được kiểm tra lại trong các nhà máy thép và nhà máy sản xuất.
Thứ hai là phân tầng khép kín. Khiếm khuyết phân tầng này không thể được nhìn thấy trong vết nứt của thép và rất khó tìm thấy nó trong nhà máy sản xuất nếu không phát hiện lỗ hổng siêu âm 100% trên từng tấm thép. Đó là sự phân tầng khép kín bên trong tấm thép. Khiếm khuyết phân tầng này được đưa từ nhà máy luyện kim đến nhà máy sản xuất và cuối cùng được xử lý thành sản phẩm để vận chuyển.
Sự tồn tại của các khuyết tật bong tróc làm giảm độ dày hiệu dụng của tấm thép trong khu vực tách lớp để chịu tải và làm giảm khả năng chịu tải cùng phương với sự tách lớp. Hình dạng cạnh của khuyết tật phân tách rất sắc nét, rất nhạy cảm với ứng suất và sẽ gây ra sự tập trung ứng suất nghiêm trọng. Nếu trong quá trình vận hành, việc tải, dỡ, sưởi ấm và làm mát lặp đi lặp lại sẽ hình thành ứng suất xen kẽ lớn trong vùng tập trung ứng suất, dẫn đến mỏi ứng suất.

3. Phương pháp đánh giá vết nứt nguội
3.1 Phương pháp đương lượng cacbon - đánh giá xu hướng nứt nguội của thép
Do xu hướng cứng lại và nứt nguội của vùng chịu nhiệt hàn có liên quan đến thành phần hóa học của thép nên thành phần hóa học được sử dụng để đánh giá gián tiếp độ nhạy của vết nứt nguội trong thép. Hàm lượng các nguyên tố hợp kim trong thép được chuyển đổi thành hàm lượng cacbon tương đương theo chức năng của nó, được sử dụng làm chỉ số tham số để đánh giá sơ bộ xu hướng nứt nguội của thép, cụ thể là phương pháp tương đương cacbon. Đối với phương pháp đương lượng cacbon của thép hợp kim thấp, Viện hàn quốc tế (IIW) khuyến nghị công thức: Ceq(IIW)=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/ 15. Theo công thức, giá trị tương đương carbon càng lớn thì xu hướng đông cứng của thép hàn càng lớn và càng dễ tạo ra các vết nứt nguội ở vùng chịu ảnh hưởng nhiệt. Do đó, lượng cacbon tương đương có thể được sử dụng để đánh giá khả năng hàn của thép và có thể đề xuất các điều kiện xử lý tốt nhất để ngăn ngừa vết nứt khi hàn tùy theo khả năng hàn. Khi sử dụng công thức được Viện Quốc tế khuyến nghị, nếu Ceq(IIW)＜0,4% thì xu hướng đông cứng không lớn, khả năng hàn tốt và không cần gia nhiệt trước khi hàn; nếu Ceq (IIW)＝0,4%～0,6%, đặc biệt khi lớn hơn 0,5% thì thép dễ cứng. Điều này có nghĩa là khả năng hàn đã kém đi và cần phải gia nhiệt trước trong quá trình hàn để ngăn ngừa vết nứt hàn. Nhiệt độ gia nhiệt trước nên được tăng lên tương ứng khi độ dày tấm tăng lên.
3.2 Chỉ số độ nhạy nứt nguội khi hàn
Ngoài thành phần hóa học, nguyên nhân gây ra vết nứt nguội khi hàn thép cường độ cao hợp kim thấp bao gồm hàm lượng hydro khuếch tán trong kim loại lắng đọng, ứng suất ràng buộc của mối nối, v.v. Ito et al. của Nhật Bản đã tiến hành một số lượng lớn các thử nghiệm trên hơn 200 loại thép bằng thử nghiệm nghiên cứu sắt rãnh chữ Y nghiêng và đề xuất các công thức như chỉ số độ nhạy vết nứt nguội được thiết lập bởi thành phần hóa học, hydro khuếch tán và ràng buộc (hoặc độ dày tấm) , và sử dụng chỉ số độ nhạy vết nứt nguội để xác định nhiệt độ gia nhiệt trước cần thiết trước khi hàn để ngăn ngừa vết nứt nguội. Người ta thường tin rằng công thức sau đây có thể được sử dụng cho thép cường độ cao hợp kim thấp với hàm lượng carbon không quá 0,16% và độ bền kéo 400-900MPa. Pcm=C+Si/30+Mn/20+Cu/20+Ni/60+Cr/20+Mo/15+V/10+5B (%);
Pc=Pcm+[H]/60+t/600 (%)
To=1440Pc-392 (°C)
Trong đó: [H]——Hàm lượng hydro khuếch tán trong kim loại lắng đọng được đo theo tiêu chuẩn JIS 3113 của Nhật Bản (ml/100g); t——Độ dày tấm (mm); Để——Nhiệt độ gia nhiệt tối thiểu trước khi hàn (°C).
Tính chỉ số nhạy cảm với vết nứt khi hàn nguội Pc của tấm thép có chiều dày này và nhiệt độ gia nhiệt tối thiểu To trước khi nứt. Khi kết quả tính toán To ≥50oC, tấm thép có độ nhạy nứt nguội nhất định khi hàn và cần được gia nhiệt trước.

4. Sửa chữa “nứt” nguội các linh kiện lớn
Sau khi hàn tấm thép xong, một phần của tấm thép sẽ bị nứt, hiện tượng này được gọi là “tách lớp”. Xem Hình 2 bên dưới để biết hình thái của vết nứt. Các chuyên gia hàn cho rằng nên định nghĩa quy trình sửa chữa là “quy trình hàn sửa chữa các vết nứt hướng Z trên tấm thép” sẽ phù hợp hơn. Vì linh kiện có kích thước lớn nên việc tháo tấm thép ra rồi hàn lại sẽ tốn rất nhiều công sức. Toàn bộ bộ phận có thể sẽ bị biến dạng, toàn bộ bộ phận sẽ bị loại bỏ, gây ra tổn thất lớn.
4.1. Nguyên nhân và biện pháp phòng ngừa vết nứt hướng Z
Các vết nứt hướng Z do cắt và hàn là các vết nứt nguội. Độ cứng và độ dày của tấm thép càng lớn thì khả năng xảy ra vết nứt theo phương Z càng cao. Làm thế nào để tránh xảy ra hiện tượng này, cách tốt nhất là làm nóng trước khi cắt và hàn, nhiệt độ làm nóng trước phụ thuộc vào loại và độ dày của tấm thép. Việc làm nóng trước có thể được thực hiện bằng cách cắt súng và miếng đệm sưởi bánh xích điện tử, đồng thời phải đo nhiệt độ yêu cầu ở mặt sau của điểm gia nhiệt. (Lưu ý: Toàn bộ phần cắt tấm thép phải được làm nóng đều để tránh hiện tượng quá nhiệt cục bộ ở khu vực tiếp xúc với nguồn nhiệt) Việc làm nóng trước có thể làm giảm khả năng xảy ra vết nứt theo phương Z do cắt và hàn.
① Đầu tiên, sử dụng máy mài góc để mài vết nứt cho đến khi không nhìn thấy được, làm nóng trước khu vực xung quanh chỗ hàn sửa chữa đến khoảng 100oC, sau đó sử dụng hàn CO2 (tốt nhất là dây lõi thông lượng). Sau khi hàn lớp đầu tiên, ngay lập tức gõ nhẹ vào mối hàn bằng búa hình nón, sau đó hàn các lớp tiếp theo và gõ nhẹ vào mối hàn bằng búa sau mỗi lớp. Đảm bảo nhiệt độ giữa các lớp là 200oC.
② Nếu vết nứt sâu, hãy làm nóng trước khu vực xung quanh mối hàn sửa chữa lên khoảng 100oC, ngay lập tức sử dụng máy bào không khí hồ quang carbon để làm sạch gốc, sau đó dùng máy mài góc để mài cho đến khi lộ ra ánh kim loại (nếu nhiệt độ của mối hàn sửa chữa nhỏ hơn 100oC, làm nóng lại) rồi hàn.
③ Sau khi hàn, sử dụng len silicat nhôm hoặc amiăng để cách nhiệt mối hàn trong ≥2 giờ.
④ Vì lý do an toàn, hãy thực hiện phát hiện khuyết tật bằng siêu âm trên khu vực được sửa chữa.