Biến dạng hàn tấm ống thường bị coi là lỗi tay nghề. Trên thực tế, hầu hết các bộ trao đổi nhiệt ống-vỏ thì không phải vậy. Khi tấm ống được hàn với vỏ bằng rãnh V một mặt, một vát, thể tích kim loại lắng đọng ở mặt gốc và mặt ngoài không bằng nhau, và co ngót ngang không đồng đều qua chiều dày thành. Kết quả là sự lệch góc của mặt phẳng tấm ống. Sự biến dạng này là cố hữu và tồn tại khách quan: nó có thể được kiểm soát và bù đắp, nhưng không thể bác bỏ chỉ bằng một quy trình hàn chặt chẽ hơn.
Hai cơ chế hoạt động cùng nhau.
Co ngót ngang qua chiều dày. Mối hàn co lại nhiều hơn ở mặt ngoài so với mặt gốc. Do co ngót không đồng đều qua chiều dày, mối nối xoay thay vì chỉ đơn giản là ngắn lại. Sự xoay đó chính là nguyên nhân làm nghiêng mặt phẳng tấm ống.
Biến dạng góc gồm hai phần. Phần đầu tiên là sự thay đổi góc giữa vỏ và tấm ống, tương đương với biến dạng góc của mối nối giáp mối giữa hai tấm. Phần thứ hai là biến dạng góc của chính tấm ống, tương đương với kim loại hàn lắng đọng như một lớp phủ trên bề mặt tấm. Hai phần này cộng lại, và độ nghiêng cuối cùng là tổng của chúng.
Độ lớn phụ thuộc vào sáu biến số: độ cứng của tấm ống, góc rãnh, hình dạng mặt cắt ngang mối hàn, nhiệt đầu vào, thể tích kim loại lắng đọng, thực hành hàn. Không có yếu tố nào độc lập với các yếu tố khác: rãnh rộng hơn làm tăng thể tích lắng đọng; nhiệt đầu vào cao hơn làm tăng co ngót mỗi lần hàn; tấm ống kém cứng hơn chuyển đổi cùng một lượng co ngót thành độ nghiêng lớn hơn.
Hầu hết các biến dạng tại công trường đều bắt nguồn từ bốn nguyên nhân, tất cả đều có thể kiểm soát được:
Hàn hai mặt thường không khả thi ở đây: mặt phía ống bị chiếm bởi bó ống và khoảng trống giữa các ống, và không có chỗ để loại bỏ mặt sau và lắng đọng kim loại ở mặt sau. Tuyến đường thực tế là hàn một mặt với tạo hình hai mặt. Tuyến đường đó có một rủi ro cụ thể: nếu dòng điện được đặt đủ cao để đảm bảo sự nóng chảy ở gốc, nó có thể bị cháy và làm hỏng các ống trao đổi nhiệt lân cận. Do đó, biện pháp kiểm soát không phải là hàn nóng hơn để thâm nhập, mà là nhiệt đầu vào thấp, tổng nhiệt giảm và độ cứng của tấm ống tăng lên.
Biến dạng trong mối nối tấm ống-vỏ không phải là dấu hiệu quy trình sai. Đó là dấu hiệu cho thấy cơ chế đã được hiểu, và các biện pháp kiểm soát nhắm vào sự co ngót thực tế tồn tại thay vì một kết quả không biến dạng mà hàn một mặt không thể mang lại.
Bởi vì co ngót ngang không đồng đều qua chiều dày: mặt ngoài lắng đọng nhiều kim loại hơn và co ngót nhiều hơn mặt gốc, do đó mối nối xoay và làm nghiêng mặt phẳng tấm ống. Nó là cố hữu với hình dạng mối nối, không phải lỗi tay nghề.
Nó cân bằng sự lắng đọng và giảm độ lệch góc, nhưng thường không khả thi ở đây vì mặt phía ống không thể tiếp cận để loại bỏ mặt sau. Hàn một mặt với tạo hình hai mặt là tuyến đường thực tế, với nhiệt đầu vào thấp làm biện pháp kiểm soát.
Cháy xuyên: dòng điện quá cao có thể xuyên qua gốc và làm hỏng các ống lân cận. Biện pháp kiểm soát đúng là một quy trình nhiệt đầu vào thấp đã được chứng nhận với độ cứng đầy đủ, không phải là tăng dòng điện.
Độ cứng của tấm ống, góc rãnh, mặt cắt ngang mối hàn, nhiệt đầu vào, thể tích kim loại lắng đọng và thực hành hàn. Chúng tương tác với nhau: rãnh rộng hơn và nhiệt đầu vào cao hơn đều làm tăng co ngót, và tấm ống kém cứng hơn chuyển đổi cùng một lượng co ngót thành độ nghiêng lớn hơn.
