Các loại khuôn hàn hóa nhiệt phổ biến gồm: khuôn dây–dây (nối thẳng, song song, chữ X), khuôn dây–cọc (chữ T), khuôn cọc–cọc và khuôn băng đồng. Mỗi loại được gia công rãnh riêng theo kích thước cáp, cọc để định hình mối hàn, ngăn chảy đồng lỏng và đảm bảo độ dẫn điện tốt cho hệ thống tiếp địa.
1. Mở bài: Mỗi kiểu mối nối cần một khuôn riêng
Trong hệ thống tiếp địa và chống sét công trình, chất lượng mối hàn phân tử phụ thuộc rất lớn vào độ chính xác của khuôn hàn Graphite. Một thực tế kỹ thuật mà mọi thợ thi công và kỹ sư M&E cần lưu ý: Không có một loại khuôn hàn hóa nhiệt nào dùng chung được cho tất cả các kiểu kết nối.
Mỗi cấu trúc liên kết (dây với dây, dây với cọc, cọc với cọc) và từng quy cách vật tư (cáp M50, M70, M95... hay cọc D14.2, D16, D20) đều đòi hỏi kích thước khoang đúc và rãnh kẹp hoàn toàn riêng biệt. Bên cạnh việc chuẩn bị loại thuốc hàn hóa nhiệt có định lượng phù hợp, việc chọn đúng chủng loại khuôn sẽ quyết định mối hàn có đủ độ phủ, sáng bóng và không bị chảy đồng lỏng ra ngoài hay không.
Dưới đây là tổng hợp các loại khuôn hàn hóa nhiệt phổ biến nhất hiện nay cùng các lưu ý kỹ thuật thực chiến tại công trường.
2. Khuôn hàn dây – dây (Cáp – Cáp)
2.1. Ứng dụng
Khuôn hàn dây - dây được sử dụng để liên kết các đường cáp đồng trần thoát sét với nhau trong hệ thống tiếp địa.
-
Nối tiếp (Splice - Ký hiệu SS): Nối kéo dài hai đoạn cáp đồng trần trên cùng một đường thẳng.
-
Song song (Parallel - Ký hiệu VV): Nối hai đường cáp đồng chạy song song.
-
Cắt nhau (Cross - Ký hiệu CC): Hàn các điểm giao nhau của dây đồng trần trong lưới tiếp địa trạm biến áp, nhà xưởng hoặc tòa nhà cao tầng.
2.2. Lưu ý kỹ thuật
-
Làm sạch bề mặt cáp: Dây cáp đồng trần để ngoài không khí thường bị bám dầu mỡ hoặc oxy hóa. Cần đánh bóng bề mặt cáp bằng bàn chải sắt trước khi luồn vào rãnh khuôn.
-
Khò khô chống rỗ khí: Cáp đồng bện rất dễ đọng hơi ẩm trong các kẽ hở giữa các sợi đồng nhỏ. Bắt buộc phải dùng đèn khò sấy nóng đầu cáp trước khi đổ thuốc hàn hóa nhiệt để tránh bị rỗ khí trong mối hàn.
3. Khuôn hàn dây – cọc tiếp địa (Cáp – Cọc)
3.1. Trường hợp sử dụng phổ biến nhất
Đây là loại khuôn hàn có tần suất xuất hiện nhiều nhất tại mọi công trình chống sét dân dụng và công nghiệp. Khuôn có nhiệm vụ kết nối dây cáp đồng thoát sét (chạy từ kim thu sét xuống) với đỉnh cọc tiếp địa đã đóng sâu dưới lòng đất.
Mối nối phổ biến nhất là dạng chữ T (Ký hiệu TV hoặc CR): Một đầu cọc tiếp địa cắm thẳng đứng nối vuông góc với đường cáp đồng chạy ngang.
3.2. Sai lầm thường gặp
-
Không chít kín khe hở cọc: Cọc tiếp địa sau khi đóng thường bị biến dạng nhẹ hoặc rãnh khuôn kẹp không vừa khít 100%. Nếu thợ thi công quên dùng đất sét chịu nhiệt (Duct Seal) bịt khe hở phía dưới, đồng lỏng từ phản ứng thuốc hàn hóa nhiệt sẽ chảy tràn ra ngoài làm hỏng mối nối và hụt khối lượng đồng.
-
Đèn khò không đủ nhiệt: Đỉnh cọc thép mạ đồng có khối lượng kim loại lớn nên tản nhiệt rất nhanh. Nếu không khò nóng đỉnh cọc đủ độ trước khi bắt lửa, mối hàn dễ bị hiện tượng "hàn nguội" (đồng không ăn bám vào bề mặt cọc).
4. Khuôn hàn cọc – cọc (Cọc – Cọc)
4.1. Khái niệm và ứng dụng
Trường hợp này xuất hiện khi thi công các giếng tiếp địa sâu hoặc địa hình vùng núi, địa chất điện trở suất cao đòi hỏi phải nối dài nhiều cọc tiếp địa với nhau (ví dụ: nối cọc 2.4m thành cọc 4.8m hoặc 7.2m) để đạt điện trở nối đất nhỏ hơn 10 Ohm.
4.2. Yêu cầu kiểm soát kim loại chảy
-
Mối hàn cọc - cọc nối thẳng (Nối đầu - đầu) chịu lực va đập cơ học rất lớn khi dùng máy đập cọc đóng tiếp xuống đất.
-
Khuôn hàn cọc - cọc yêu cầu thiết kế khoang đúc phải bao ôm hoàn toàn phần tiếp giáp, đảm bảo độ dày lớp đồng nóng chảy đủ chịu lực xoắn và nén.
-
Cần căn chỉnh hai đầu cọc thẳng hàng tuyệt đối trong lòng khuôn trước khi kẹp tay khóa để mối nối không bị lệch trục.
5. Khuôn hàn chữ T, chữ X, song song trong hệ thống tiếp địa
Dưới đây là bảng tổng hợp ứng dụng thực tế của các dạng hình học khuôn hàn phổ biến giúp kỹ sư dễ dàng lập danh mục vật tư:
-
Mối hàn Chữ T (Ngã 3) - Ký hiệu TV / CR: Cấu trúc 1 Cọc + 1 Cáp (hoặc 1 Băng đồng + 1 Cọc). Dùng để nối cọc tiếp địa góc bãi nối với đường cáp thoát sét chính.
-
Mối hàn Chữ X (4 ngả) - Ký hiệu CC4 / Cross: Cấu trúc 2 Cáp đồng trần giao nhau vuông góc. Dùng để tạo lưới cân bằng điện thế (Lưới tiếp địa) trong các trạm biến áp, nhà máy.
-
Mối hàn Song song - Ký hiệu VV / Parallel: Cấu trúc 2 Đường cáp đồng chạy song song. Dùng để tăng cường tiết diện dây dẫn tiếp địa ở các đoạn cáp thoát sét trung tâm.
-
Mối hàn Nối thẳng - Ký hiệu SS / Splice: Cấu trúc 2 Đầu cáp (hoặc 2 đầu cọc) đối đầu nhau. Dùng để nối kéo dài đường cáp tiếp địa hoặc nối dài cọc tiếp địa khi đóng sâu.
-
Mối hàn Băng đồng - Ký hiệu LA / Tape: Cấu trúc Thanh la đồng (25x3mm, 40x4mm) với cọc. Dùng cho hệ thống tiếp địa chống sét trạm viễn thông, phòng máy Server.
6. Khi nào cần khuôn hàn thiết kế riêng (Khuôn Custom)?
Mặc dù các mã khuôn chuẩn tiêu chuẩn (như cáp M50 đến M120, cọc D14.2 đến D20) đáp ứng đến 90% công trình, tuy nhiên trong một số trường hợp đặc biệt, nhà thầu bắt buộc phải đặt gia công khuôn hàn thiết kế riêng:
6.1. Thi công dây dẫn tiết diện lớn
Các dự án công nghiệp nặng, trạm biến áp cao thế yêu cầu dùng cáp đồng trần tiết diện rất lớn như M185, M240, M300 hoặc băng đồng kích thước lớn 50x5mm. Các loại khuôn tiêu chuẩn không có sẵn khoang chứa vừa vặn cho các kích thước này.
6.2. Cọc tiếp địa kích thước đặc thù
Sử dụng các loại cọc tiếp địa đường kính lớn (như cọc đồng nguyên chất D22, D25 hoặc cọc thép V50, V63, V75 mạ kẽm nhúng nóng) đòi hỏi khuôn phải được phay rãnh chính xác theo tiết diện thực tế của cọc.
6.3. Công trình yêu cầu tiêu chuẩn kỹ thuật cao
Tại các dự án sân bay, nhà máy lọc dầu, trung tâm dữ liệu (Data Center) cấp độ Tier 3 hoặc Tier 4, bản vẽ thiết kế có thể quy định các kiểu mối nối phức tạp (như hàn 1 cọc với 3 đường cáp đi các hướng khác nhau, hàn cáp vào dầm thép kết cấu...). Lòng khuôn khi đó cần thiết kế riêng để điều hướng chính xác dòng đồng nóng chảy từ thuốc hàn hóa nhiệt bao phủ toàn bộ điểm tiếp xúc.
7. Lời kết
Việc hiểu rõ tính năng và phạm vi ứng dụng của từng loại khuôn hàn hóa nhiệt sẽ giúp đội ngũ thi công chủ động chuẩn bị đầy đủ vật tư, hạn chế tối đa các lỗi chảy thuốc, hụt mối hàn hay rỗ khí trên công trường. Để mối hàn đạt chất lượng nghiệm thu khắt khe nhất, hãy luôn kết hợp đúng mã khuôn với dung tích thuốc hàn hóa nhiệt tương ứng theo khuyến cáo từ nhà sản xuất.
