Tempilstik® Trong Nhà Máy Nhiệt Điện: Kiểm Soát Nhiệt Độ Hàn P91 và PWHT từ Preheat Đến Vận Hành

Nhà máy nhiệt điện là môi trường ứng dụng đòi hỏi khắt khe nhất đối với kiểm soát nhiệt độ hàn. Hệ thống ống hơi chính (main steam line), ống hơi nóng lại (hot reheat) và các header vận hành liên tục ở 540–600°C dưới áp suất 16–31 MPa — bất kỳ lỗi hàn nào cũng là rủi ro an toàn cấp cao nhất trong công nghiệp. Vật liệu thép P91 (9Cr-1Mo-V, ASME SA-335 Grade P91) được chọn chính vì khả năng chịu creep dài hạn ở nhiệt độ cao, nhưng cũng chính vì cấu trúc luyện kim đặc thù này mà P91 là thép hàn phức tạp và đòi hỏi kiểm soát nhiệt độ nghiêm ngặt nhất trong thực tế công trường.

Bài viết này trình bày toàn bộ quy trình kiểm soát nhiệt độ trong hàn và PWHT tại nhà máy nhiệt điện — từ preheat trước khi đánh lửa hồ quang, qua interpass giữa các lớp hàn, đến PWHT bắt buộc sau hàn — kèm part numbers Tempilstik® cụ thể và hướng dẫn sử dụng thực tế tại công trường.

Nhà Máy Nhiệt Điện và Yêu Cầu Nhiệt Độ Hàn — Tổng Quan

Cấu trúc hệ thống nhiệt điện chia thành nhiều vùng nhiệt độ vận hành khác nhau, mỗi vùng dùng vật liệu và yêu cầu hàn riêng biệt:

Trong thực tế dự án, kỹ sư hàn và QA/QC tại nhà máy nhiệt điện phải thao tác đồng thời với nhiều loại thép và yêu cầu preheat khác nhau trên cùng một công trường. Sai sót phổ biến nhất là áp dụng cùng một mức preheat cho tất cả các đường ống — điều này có thể đủ với ống carbon thấp nhưng hoàn toàn không đủ cho ống P91.

Case Study: Ống Hơi Chính P91 Tại Nhà Máy Nhiệt Điện

Ống hơi chính P91 là trường hợp đòi hỏi kiểm soát nhiệt độ nghiêm ngặt nhất, đồng thời là nơi Tempilstik® được sử dụng nhiều nhất trong tất cả các đường ống của nhà máy nhiệt điện. Phần này trình bày quy trình chi tiết cho mối hàn P91 to P91 theo ASME B31.1.

Thông số kỹ thuật điển hình

Giai đoạn 1: Preheat — Tempilstik® #28327 (200°C / 392°F)

ASME B31.1 Table 132.1 yêu cầu preheat tối thiểu 200°C (392°F) cho P-No.5B (bao gồm P91). Mục đích của preheat ở đây không đơn thuần là ngăn nứt nguội do hydrogen — mà còn kiểm soát tốc độ làm nguội của HAZ để đảm bảo martensite hình thành đồng đều trước PWHT. Xem chi tiết cơ chế luyện kim tại bài Hàn Thép P91 — Kiểm Soát Preheat 200°C và PWHT Bắt Buộc.

Quy trình preheat đúng tại công trường NMĐ:

1. Gia nhiệt bằng dây điện trở (electric resistance heating mat) quấn xung quanh ống, mở rộng vùng gia nhiệt tối thiểu 75mm mỗi phía từ mép bevel
2. Chờ nhiệt ngấm đều — với ống dày 50mm cần ít nhất 45–60 phút sau khi thermocouple ghi nhận đạt 200°C trên bề mặt
3. Chạm Tempilstik® #28327 (392°F / 200°C) vào bề mặt ống tại 4–6 điểm theo chu vi, cách mép bevel 75mm
4. Kiểm tra thêm tại điểm phía dưới (6 giờ) — điểm này thường nguội hơn do nhiệt đối lưu không lên được
5. Chỉ bắt đầu hàn khi TẤT CẢ điểm kiểm tra que tan (xác nhận ≥ 200°C)
6. Ghi vào Preheat Record: thời gian, điểm đo, kết quả, tên người kiểm tra, số hiệu WPS

Giai đoạn 2: Interpass Temperature — Tempilstik® #28053 (482°C / 900°F)

Sau khi hàn lớp đầu tiên (root pass) bằng GTAW, nhiệt độ vùng hàn tăng lên đáng kể. P91 đòi hỏi interpass temperature tối đa ≤ 300°C (572°F). Vượt ngưỡng này làm thô hạt austenite trong CG-HAZ, giảm Charpy impact toughness, và tạo điều kiện cho creep failure sớm sau khi vận hành. Xem giải thích chi tiết về interpass tại bài Interpass Temperature — Kiểm Soát Nhiệt Độ Liên Hàn.

Cách dùng Tempilstik® #28053 kiểm tra interpass:

• Trước mỗi lớp hàn tiếp theo, chạm que vào bề mặt vùng hàn (không phải vào vũng hàn vừa đắp)
• Nếu que tan ngay lập tức — nhiệt độ đã vượt 300°C, phải dừng lại chờ nguội trước khi đắp lớp tiếp
• Nếu que chưa tan — nhiệt độ còn dưới 300°C, có thể tiếp tục hàn (miễn vẫn ≥ 200°C preheat)
• Duy trì kiểm tra liên tục, đặc biệt khi hàn nhiều lớp liên tiếp bằng SMAW — nhiệt tích lũy rất nhanh

Giai đoạn 3: Làm nguội trước PWHT — kiểm tra bằng Tempilstik® #28327

Đây là điểm kỹ thuật quan trọng mà nhiều kỹ sư không có kinh nghiệm với P91 hay nhầm. Sau khi hàn xong, phải để mối hàn nguội xuống dưới 200°C trước khi đưa vào PWHT — không phải giữ nhiệt liên tục. Lý do: điểm kết thúc biến đổi martensite (Mf) của P91 nằm khoảng 200°C. Nếu đưa vào lò PWHT khi mối hàn còn trên 200°C, austenite chưa kịp chuyển đổi hoàn toàn thành martensite — PWHT sẽ không có hiệu quả khử ứng suất đúng nghĩa.

Dùng Tempilstik® #28327 (200°C / 392°F) để xác nhận mối hàn đã nguội xuống dưới ngưỡng: khi que KHÔNG tan khi chạm vào bề mặt — mối hàn đã đủ nguội để đưa vào PWHT.

Giai đoạn 4: PWHT — Spot Check bằng Tempilstik® #28065 (788°C / 1450°F)

PWHT cho P91 theo ASME B31.1 Table 132 được thực hiện trong dải 730–760°C (1346–1400°F). Thiết bị chính là thermocouple gắn trực tiếp và datalogger ghi liên tục — đây là tài liệu hồ sơ PWHT chính thức không thể thiếu.

Tempilstik® đóng vai trò spot-check bổ sung tại các điểm mà thermocouple không bao phủ:

• Part #28065 (1450°F / 788°C) — Xác nhận nhiệt độ bề mặt đã vượt ngưỡng dưới của vùng PWHT. Que tan ở điểm nào = điểm đó đã đạt ≥ 427°C. Đây là spot check bổ sung để xác nhận uniform heat distribution dọc theo mối hàn dài hoặc tại vùng kết nối nhánh (branch connection).
• Part #28047 (600°F / 316°C) — Dùng trong giai đoạn gia nhiệt, xác nhận bề mặt đã qua 316°C trước khi tiếp tục gia nhiệt lên ngưỡng PWHT. Giúp phát hiện sớm vùng gia nhiệt không đều.

Xem chi tiết PWHT và vai trò của Tempilstik® tại bài PWHT Là Gì? Xử Lý Nhiệt Sau Hàn và Vai Trò Kiểm Soát Nhiệt Độ.

Hệ Thống Ống P11 và P22 — Kiểm Soát Nhiệt Độ Tại Vùng Trung Gian

Bên cạnh ống hơi chính P91, nhà máy nhiệt điện còn có hệ thống ống hơi nóng lại (hot reheat) và header trung gian dùng P11 (1.25Cr-0.5Mo) và P22 (2.25Cr-1Mo). Hai loại này có yêu cầu nhiệt độ thấp hơn P91 nhưng vẫn cao hơn ống carbon thường:

Danh Mục Part Numbers Tempilstik® Cho Nhà Máy Nhiệt Điện

Bảng tổng hợp đầy đủ các part numbers Tempilstik® sử dụng trong toàn bộ vòng đời hàn và PWHT tại nhà máy nhiệt điện — từ ống carbon thấp nhất đến P91:

Toàn bộ các part numbers trên đều có sẵn tại tempil.vn/tempilstik/ — nhà phân phối chính hãng Tempil® (Laco Industries, USA) tại Việt Nam, có C/O, C/Q và hóa đơn VAT.

Thực Hành Tốt Tại Công Trường Nhà Máy Nhiệt Điện

Tổ chức kiểm soát nhiệt độ trong ca hàn

Tại các dự án nhà máy điện lớn như Sông Hậu 1, Vĩnh Tân, hay Nghi Sơn, quy trình kiểm soát nhiệt độ thường được tổ chức theo hệ thống:

• Welding Inspector (IWI/CWI): chịu trách nhiệm xác nhận preheat bằng Tempilstik® trước mỗi mối hàn, ký vào Preheat Record. Không được hàn khi chưa có chữ ký inspector.
• Welder: tự kiểm tra interpass giữa các lớp bằng Tempilstik® #28053 — dừng khi que tan, không cần gọi inspector cho mỗi lần check interpass.
• PWHT Operator: vận hành hệ thống gia nhiệt điện trở + thermocouple datalogger; inspector dùng Tempilstik® #28065 spot-check tại 3–5 điểm trên mối hàn để xác nhận uniform heat distribution.
• QA/QC Engineer: review và lưu trữ toàn bộ hồ sơ — Preheat Record, Interpass Log, PWHT Chart (thermocouple trace), PWHT Spot Check Record.

Bảo quản Tempilstik® tại công trường nhiệt điện

Điều kiện công trường nhà máy điện (nhiệt độ môi trường 30–40°C, độ ẩm cao tại Việt Nam) đặt ra yêu cầu bảo quản que đặc biệt:

• Bảo quản trong hộp kín, tránh ánh nắng trực tiếp và nhiệt độ môi trường trên 35°C
• Không để que trong xe hoặc container kim loại dưới ánh nắng — nhiệt độ bên trong có thể vượt 60–70°C, làm que biến dạng nhẹ
• Que bị cong hoặc biến dạng nhẹ vẫn cho kết quả chính xác — chỉ loại bỏ nếu que bị vỡ, nứt gãy phần thân sáp
• Mỗi hộp 10 que ghi ngày hết hạn — dùng trước hạn và theo nguyên tắc FIFO (first in, first out)
• Mua đủ số lượng cho cả dự án từ đầu để tránh gián đoạn — tempil.vn có thể giao hàng cho các dự án tại Vũng Tàu, Cần Thơ, Quảng Ninh

Câu Hỏi Thường Gặp