93 B ng 5.9: K tăqu ăki mătraăcácăchiăti tăm uăkhuy tăt tăthi uăth uăchơn ..... Khuy tăt tăthi uăth uăchơn trên phim X-quang.... M iăghépăch ăVăt oăkhuy tăt tăthi uăth uăchơn .... V ătrí
Trang 1M C L C
Trang t a
Quy tăđ nhăgiaoăđ tài
Xác nh n c a cán b h ng d n
LÝ L CH KHOA H C i
L IăCAMăĐOAN ii
L I C Mă N iii
TÓM T T iv
M C L C vi
DANH SÁCH CÁC CH VI T T T xi
DANH SÁCH CÁC B NG xi
DANH SÁCH CÁC HÌNH xiii
CH NG 1: M Đ U 1
1.1 Tính c p thi t c aăđ tài 1
1.2 M c tiêu nghiên c u c aăđ tài 3
1.3 Đ iăt ng và ph m vi nghiên c u c aăđ tài 3
1.3.1 Đ iăt ng nghiên c u 3
1.3.2 Ph m vi nghiên c u 4
1.4 Ph ngăphápănghiênăc u 4
1.5 ụănghĩaăkhoaăh c và th c ti n c aăđ tài 4
1.6 N iădungăđ tài 5
CH NG 2: T NG QUAN 6
2.1 GI I THI U V KIM LO I HÀN 6
2.1.1 Thép không g 6
2.1.1.1 Phân lo i 7
2.1.1.2 Thành phần hóa h căvƠăc ătínhăv t li uăc ăb n thép không g 8
2.1.1.3 Tính hàn c a thép không g austenit 8
2.1.1.4 Công ngh hàn thép không g 316L bằngăph ngăphápăhƠnăTIG 14
2.1.2 Thép cacbon 15
Trang 22.1.2.1 Phân lo i 16
2.1.2.2 Thành phần hóa h căvƠăc tính v t li uăc ăb n thép cacbon 17
2.1.2.3 Tính hàn c a thép A516 Grade 65 17
2.1.2,4 Công ngh hàn thép A516 Grade 65 bằng ph ngăphápăhƠnăTIG 18
2.2 Công ngh hàn v t li u khác ch ng lo i bằngăph ngăphápăhƠnăTIG 19
2.2.1 Khái ni m và nguyên lý ho tăđ ng ph ngăphápăhƠnăTIG 19
2.2.2 Đặcăđi m c a quá trình hàn 20
2.2.3 Đi n c c hàn TIG 20
2.2,4 C ngăđ dòngăđi n khi hàn TIG 22
2.2.5 Đi n áp hồ quang 23
2.2.6 Khí b o v 24
2.2.7 Kim lo i đ p (dây hàn ph ) 25
2.3 Tình hình nghiên c uătrongăvƠăngoƠiăn c 25
2.3.1 Tình hình nghiên c uătrongăn c 25
2.3.2 Tình hình nghiên c u n c ngoài 26
2.3.3 Đ nhăh ng nghiên c u c aăđ tài 28
CH NG 3: C S LÝ THUY T 29
3.1 CÁCăPH NGăPHÁPăHÀNăTHÉPăCACBONăVÀăTHÉPăKHỌNGăG 29
3.1.1 Hàn thép cacbon v i thép không g bằngăph ngăphápăhƠnănổ (Explosive Welding Process) 29
3.1.2 Hàn thép cacbon v i thép không g bằngăph ngăphápăhƠnămaăsát 29
3.1.3 Hàn thép cacbon v i thép không g bằngă ph ngă phápă đi n ti p xúc đi măđi n tr (Resistance Spot Welding Process) 32
3.1.4 Hàn thép cacbon ậ thép không g bằngăph ngăphápăhƠnăhồ quang 33
3.1.4.1 Hàn thép cacbon ậ thép không g bằngăph ngăphápăhƠnăMIG 33
3.1.4.2 Hàn thép cacbon ậ thép không g bằngăph ngăphápăhƠnăTIG 34
3.2 KHUY T T T M I HÀN 34
3.2.1 Ng m x (Solid inclusions) 35
3.2.2 Thi u ng u (Lack of fusion) 36
3.2.3 Không th u (Lack of penetration) 39
Trang 33.2,4 Khuy t t t rỗ khí/h c khí (Cavities) 41
3.2.5 N t (Cracks) 43
3.3 CÁCăPH NGăPHÁPăKI M TRA KHUY T T T M I HÀN 47
3.3.1 Ki m tra m i hàn bằngăph ngăphápăsiêuăơmă(UT-Ultrasonic Test) 48
3.3.1.1 Qui trình chung 49
3.3.1.2 Ki m tra m i hàn giáp m i 50
3.3.2 Ki m tra m i hàn bằngăph ngăphápăch p nh phóng x 55
CH NG 4: QUY TRÌNH HÀN HAI V T LI U KHÁC NHAU 58
4.1 PH NGăÁNăCH T O M U HÀN GIÁP M I 58
4.1.1 Đ xu tăph ng án 58
4.1.2 L a ch năph ngăán 60
4.2 PH NGăÁNăCH T O M U HÀN CÓ KHUY T T T 60
4.2.1 Đ xu tăph ngăánăch t o m u hàn có khuy t t t thi u th u chân 60
4.2.2 Đ xu tăph ngăánăch t o m u hàn cókhuy t t t n t 62
4.2.3 L a ch năph ngăán 65
CH NG 5: TH C NGHI M ậ ĐỄNH GIỄ 66
5.1 XÂY D NG QUI TRÌNH CH T O M U HÀN GIÁP M I 66
5.1.1 Chu n b m u hàn 66
5.1.1.1 Kíchăth c chi ti t m u 66
5.1.1.2 Thi t k m i ghép 66
5.1.1.3 L a ch n v t li u hàn 67
5.1.2 HƠnăđính 69
5.1.2.1 Trình t vƠăkíchăth c m iăhƠnăđính 69
5.1.2.2 X lý bi n d ng hàn 71
5.1.3 Hàn 73
5.1.3.1 Nĕngăl ngăđ ng (Heat input) 73
5.1.3.2 Nhi tăđ gi aăcácăđ ng hàn (Tip- interpass temperature) 74
5.1.3.3 Trình t b trí các l păhƠnăvƠăđ ng hàn 74
5.1.4 Ki m tra 75
5.1.5 Trang thi t b hàn 75
Trang 45.2 TH C NGHI M QUI TRÌNH CH T O M U HÀN 76
5.2.1 QuyătrìnhăhƠnăs ăb ch t o th c nghi m m u hàn 76
5.2.1.1 Chu n b m u hàn TS1-TC1 76
5.2.1.2 HƠnăđính 79
5.2.1.3 Hàn 81
5.2.1.4 Ki m tra 88
5.2.2 Quy trình hàn ch t o th c nghi m m u hàn 90
5.2.2.1 Chu n b m u hàn 90
5.2.2.2 HƠnăđính 90
5.2.2.3 Hàn 91
5.2.2,4 Ki m tra 94
5.3 QUY TRÌNH HÀN CH T O KHUY T T T 98
5.3.1 Qui trình hàn chi ti t m u có khuy t t t thi u th u chân 98
5.3.2 Qui trình hàn chi ti t m u có khuy t t t n t 100
5.4 CH T O TH C NGHI M M U KHUY T T T THI U TH U CHÂN 102
5.4.1 Ch n kim lo iăc ăb n: 102
5.4.2 Thi t k m i ghép 102
5.4.3 T o khuy t t t 103
5.4.3.1 Hàn đính 103
5.4.3.2 Hàn l p chân 1 104
5.4.3.3 Hàn các l păđ p: 105
5.4.3.4 Hàn l p ph : 107
5.4.3.5 Hàn mặt sau 108
5.4.3.6 Ki mătraăđánhăgiá: 110
5.4.3.7 Nh n xét 113
5.5 CH T O TH C NGHI M M U KHUY T T T N T 114
5.5.1 Ch n kim lo iăc ăb n: 114
5.5.2 Thi t k m i ghép 114
5.5.3 T o khuy t t t: 114
5.5.3.1 Hàn đính 114
Trang 55.5.3.2 Hàn l p chân: 115
5.5.3.3 Hàn l p đ p 117
5.5.3.4 Hàn l p ph : 118
5.5.3.5 Hàn mặt sau 119
5.5.3.6 Ki mătraăđánhăgiá: 121
5.5.3.7 Nh n xét 124
CH NG 5: K T LU N ậ KI N NGH 126
6.1 K T LU N 126
6.2 KI N NGH 127
TÀI LI U THAM KH O 128
PH L C 130
Trang 6DANH SÁCH CÁC CH VI T T T
AISI American Iron and Steel Institute
ASME American Society of Mechanical Engineers ASTM American Society for Testing and Materials AWS American Welding Society
GMAW Gas Metal Arc Welding
GTAW Gas Tungsten Arc Welding
HAZ Heat Affected Zones
LP Lack of Penetration
MAG Metal Active Gas
MIG Metal Inert Gas
NDE Non - Destructive Evaluation
NDI Non - Destructive Inspection
NDT Non - Destructive Testing
RT Radiographic Test
SAW Sumerge Arc Welding
SMAW Shield Metal Arc Welding
TIG Tungsten Inert Gas
UT Ultrasonic Test
Trang 7DANH SÁCH CÁC B NG
Trang
B ng 2.1: ThƠnhăphầnăhóaăh căc aăthépăkhôngăg ăA240ă316Lă[20] 8
B ng 2.2: C ătínhăc aăthépăkhôngăg ăA240ă316L [20] 8
B ng 2.3: ThƠnhăphầnăhóaăh căc aăthépăA516ăGradeă65ă[20] 17
B ng 2.4: C ătínhăc aăthépăA516ăGradeă65ă[20] 17
B ng 2.5: ThƠnhăphầnăhóaăh căc aăcácăđi năc căvônframă[3] 21
B ng 2.6: Phơnălo iătheoăv chămƠuătrênăđi năc căhƠnăTIGă[3] 21
B ng 2.7: L aăch năđ ngăkinhăđi năc căvƠădòngăđi năhƠn [3] 23
B ng 2.8: ThƠnhăphầnăcácăch tăhóaăh cătrongăkhí argon [3] 24
B ng 3.1: Ch năgócăđầuădòătheoăchi uădƠyăv tăhƠn 51
B ng 5.1: ThƠnhăphầnăhóaăh căc aădơyăhƠnăph ă[11] 69
B ng 5.2: C ătínhăc aăDơyăhƠnăph ăTG-309L [11] 69
B ng 5.3: Kho ngăcáchăgi aăcácămôiăhƠnăđínhă[19] 70
B ng 5.4: Bi năd ngăgócăkhiăhƠnăgiápăm iă[2] 72
B ng 5.5:Thôngăs ăkỹăthu tăc ăb năc aămáyăhƠnăTIGă OTC Daihen Accutig 300P [30] 76
B ng 5.7: B ngătổngăh păcácăthôngăs ăc aăch ăđ ăhƠnăm uăTC1-TS1 88
B ng5.8: B ngătổngăh păcácăthôngăs ătrungăbìnhăc aăch ăđ ăhƠnăm uăTC2ă- TS2 và TC3 - TS3 93
B ng 5.9: K tăqu ăki mătraăcácăchiăti tăm uăkhuy tăt tăthi uăth uăchơn 111
B ng 5.10: Ch ăđ ăhƠnăchoăl păth ănh t khuy tăt tăn t 115
B ng 5.11: K tăqu ăđoăki măcácăchiăti tăm uăcóăkhuy tăt tăn t 121
Trang 8DANH SÁCH CÁC HÌNH
Trang
Hình 1.1: S năxu t h ăv & ngătraoăđổiănhi t s ăd ngăhaiăv tăli u 2
Hình 1.2: Liênăk tăhƠnăgiápăm iăthépăcacbonăậ thépăkhôngăg 3
Hình 2.1 Gi năđồăSchaeffleră[28] 6
Hình 2.2 K tătinhăkimălo iăm iăhƠnăm tăphaă [1] 9
Hình 2.3 K tătinhăkimălo iăm iăhƠnăhaiăphaă + [1] 9
Hình 2.4 Gi năđồăDelongăvƠăs ăferităFNă[28] 11
Hình 2.5 Cácăd ngăĕnămònătinhăgi i 13
Hình 2.6 Thi tăb ăhƠnăTIG [25] 19
Hình 2.7 Phơnălo iătheoăv chămầuătrênăđi năc căhƠnăTIGă[25] 22
Hình 3.1 Hàn liên k tăthépăcacbonă- thépăkhôngăg ăbằngăph ngăphápăhƠnănổ 29
Hình 3.2 HƠnăliênăk tăthépăcacbonăậ thépăkhôngăg ăăbằngăph ngăphápăhƠnămaăsátă ngoáy 30
Hình 3.3 HƠnăliênăk tăthépăcacbonă- thépăkhôngăg ăbằngăph ngăphápăhƠnămaă sát quay 31
Hình 3.4 HƠnăliênăk tăthépăcacbonăậ thépăkhôngăg ăăbằngăph ngăphápăhƠnăđi nă ti păxúc đi măđi nătr 33
Hình 3.5 HƠnăliênăk tăthépăcacbonăậ thépăkhôngăg ăbằngăph ngăphápăhƠnăMIG 34
Hình 3.6 Nguyên lý ph ngăpháp hƠnăTIGăăvƠăs năph măhƠnăthépăcacbonăậ thép khôngăg 34
Hình 3.7 M iăhƠnăng măx 35
Hình 3.8 S ăđồăphơnălo iăcácăkhuy tăt tăng măx ă[20] 35
Hình 3.9 Cácăv ătríăth ngăxu tăhi năkhuy tăt tăng măx 36
Hình 3.10 Phơnălo iăkhuy tăt tăthi uăng uă[21] 37
Hình 3.11 Khuy tăt tăthi uăng uăc nh [18] 37
Hình 3.12 Khuy tăt tăthi uăng uăgi aăcácăl p [18] 38
Hình 3.13: Khuy tăt tăthi uăng uăchơnă[18] 38
Hình 3.14 Phơnălo iăkhuy tăt tăkhôngăth uă[21] 39
Trang 9Hình 3.15 Khuy tăt tăkhôngăth uă[21] 40
Hình 3.16 Khuy tăt tăthi uăth uăchơn [21] 40
Hình 3.17 Phơnălo iăkhuy tăt tărỗăkhí theo BS EN [21] 42
Hình 3.18 Cácăd ngăkhuy tăt tărỗăkhí 42
Hình 3.19 Rỗăkhíăbênătrongăm iăhƠn [21] 43
Hình 3.20 Phơnălo iăkhuy tăt tăn t 44
Hình 3.21 Cácăv ătríăth ngăxu tăhi năv tăn tăd c 44
Hình 3.22 V ătríăth ngăxu tăhi năcácăv tăn tăd c 45
Hình 3.23 Cácăv ătríăth ngăxu tăhi năv tăn tăngang 45
Hình 3.24 V ătríăcácăv tăn tăngang 45
Hình 3.25 Cácăv ătríăth ngăxu tăhi năv tăn tătia 46
Hình 3.26 V ătríăv tăn tărƣnhăhồăquang 46
Hình 3.27 N tăC tăl pă ăchơnăm iăhƠn [21] 47
Hình 3.28 Nguyênălýăphátăhi năkhuy tăt tăbằngăph ngăphápăsiêuăơm 49
Hình 3.29 S ăđồădòăliênăk tăgiápăhƠnăm i 51
Hình 3.30 Quétăm iăhƠnăv iăt măchènă(insert) 52
Hình 3.31 Quétăm iăhƠnăv iăđ mălótăphíaăsau 52
Hình 3.32 Dòăhaiăđầuădòăbằngăkỹăthu tăTandemă(Pichă- Catch) 53
Hình 3.33 S ăđồădòăki mătraăsiêuăơmăliênăk tăhƠnăvátămépăVă[6] 53
Hình 3.34 Vùngăd chăchuy năđầuădòăsiêuăơm [6] 54
Hình 3.35 S ăđồădòăki mătraăsiêuăơmăliênăk tăgiápăhƠnăm iăch ăVăvƠăX [6] 54
Hình 3.36 S ăđồăho tăđ ngăki mătraăphóngăx 55
Hình 3.37 Ki mătraăm iăhƠnăgiápăm iăbằngăXăquang 56
Hình 4.1 M iăhƠnăgiápăm iăvátăc nhăch ăVăcóăt mălótă[27] 58
Hình 4.2 Mặtăsauăm iăhƠnăthépăkhôngăg ă[28] 59
Hình 4.3 M iăhƠnăgiápăm iăvátăc nhăch ăVăv iăkhíăb oăv ămặtăsau.[27] 59
Hình 4.4 M iăhƠnăgiápăm iăvátăc nhăch ăVăhƠnăhaiăphía 60
Hình 4.5 S ăd ngălá kimălo iăchènăt oăkhuy tăt tăthi uăng uăchơnă[29] 61
Hình 4.6 Khuy tăt tăthi uăng uăchơnăđ căt oăraăbằngăEDM [29] 62
Hình 4.7 Khuy tăt tăthi uăth uă[29] 62
Trang 10Hình 4.8 Hìnhă nhăv tăn tăd ngăbẻăgƣy 63
Hình 4.9 K tăqu ăv tăn tăt oăraătừăvi căthêmăđồngăvƠoăm iăhƠn 63
Hình 4.10 V tăn tăhìnhăthƠnhăkhiăhƠnăs ăd ngăđi năc căbằngăgang 64
Hình 5.4 Trìnhăt ăth căhi năm iăhƠnăđínhă[19] 70
Hình 5.5 MƠiăvátăđi măđầuăvƠăcu iăm iăhƠnăđính 71
Hình 5.6 M iăhƠnăvátăc nhăch ăX 71
Hình 5.7 B ătríăth ăt ăđ ngăhƠnăh pălýă[19] 71
Hình 5.8 KẹpăchặtăkhiăhƠnă[29] 72
Hình 5.9 T oăbi năd ngăng căkhiăhƠnă[19] 72
Hình 5.10 Xácăđ nhăgócăbi năd ngăng căβăbằngăth cănghi m 73
Hình 5.11 B ătríăcácăl păhƠnăvƠăth ăt ăhƠnăcácăđ ngăhƠn 75
Hình 5.12 Kíchăth căm iăghépăhƠn 77
Hình 5.13 Kíchăth căvƠăphôiăm uăsauăkhiăc t 77
Hình 5.14 Kíchăth căvátăc nhăphôiăm u 78
Hình 5.15 LƠmăs chăt măphôiăm u 79
Hình 5.16 Gócăđ ăm ăhƠnăvƠădơyăhƠnăph ăkhiăhƠnăđính 79
Hình 5.17 Đồăgáăs ăd ngăkhiăhƠnăđính 80
Hình 5.18 Kíchăth c,ăkho ngăcáchăvƠăth ăt ăm iăhƠnăđính 80
Hình 5.19 T oăbi năd ngăng căm uăhƠn 80
Hình 5.20 Trìnhăt ăb ătríăcácăl păhƠn 81
Hình 5.21 HƠnăl păchơnăm uăhƠnăTC1-TS1 81
Hình 5.22 Ki mătraănhi tăđ ăgi aăcácăđ ngăhƠn 82
Hình 5.23 Gócăđ ăm ăhƠnăvƠădơyăhƠnăph ăkhiăhƠnăđ ngăhƠnă2ăm uăhƠnăTC1-TS1 83
Hình 5.24 M uăhƠnăTC1-TS1ăsauăkhiăhƠnăđ ngăhƠnă2 83
Hình 5.25 Gócăđ ăm ăhƠnăvƠădơyăhƠnăph ăkhiăhƠnăđ ngăhƠnă3 84
Hình 5.26 M uăhƠn TC1-TS1ăsauăkhiăhƠnăđ ngăhƠnă3 84
Hình 5.27 Kíchăth căm iăhƠnăl păph 84
Hình 5.28 Gócăđ ăm ăhƠnăvƠădơyăhƠnăph ăkhiăhƠnăđ ngăhƠnă6 85
Hình 5.29 M uăhƠnăTC1-TS1ăsauăkhiăhƠnăđ ngăhƠnă6 85
Hình 5.30 Gócăđ ăm ăhƠnăkhiăhƠnăđ ngăhàn 7 86
Trang 11Hình 5.31 M uăhƠnăTC1-TS1ăsauăkhiăhƠnăđ ngăhƠnă7 86
Hình 5.32 Kíchăth cărƣnhămƠi 87
Hình 5.33 Mặtăsauăđ ngăhƠnăm uăhƠnăTC1-TS1 87
Hình 5.34 Mặtăsauăm uăhƠnăTC1-TS1ăsauăkhiăhƠnăđ ngăhƠnă8 88
Hình 5.35 Khuy tăt tăthi uăth uăchơn trên phim X-quang 89
Hình 5.36 Báo cáo khuy tăt tăthi uăth uăchơnăkhiăsiêuăơm 89
Hình 5.37 Trìnhăt ăb ătríăl păhƠnăkhiăhƠnăm u TC2 - TS2 91
Hình 5.38 Kíchăth cărƣnhămƠiăm uăhƠnăTC2ă- TS2 92
Hình 5.39 HƠnăđ ngăhƠnă8ăm uăhƠnăTC2-TS2 92
Hình 5.40 HƠnăđ ngăhƠnă9 93
Hình 5.41 Hìnhă nhăm uăhƠnăTC2-TS2 trên phim X-quang 94
Hình 5.42 Hìnhă nhăm uăhƠnăTC3-TS3 trên phim X-quang 94
Hình 5.43 Báoăcáoăki mătraăsiêuăơmăm uăhƠnăTC2ă- TS2 95
Hình 5.44 Hìnhă nhănĕmăm uăhƠn 95
Hình 5.45 Hìnhă nhăm uăhƠnăS1-C1 trên phim X-quang 96
Hình 5.45 Hìnhă nhăm uăhƠnăS2-C2 trên phim X-quang 96
Hình 5.46 Hìnhă nhăm uăhƠnăS3-C3 trên phim X-quang 96
Hình 5.47 Hìnhă nhăm uăhƠnăS4-C4 trên phim X-quang 97
Hình 5.48 Hìnhă nhăm uăhƠnăS5-C5 trên phim X-quang 97
Hình 5.49 Báoăcáoăki mătraăsiêuăơmăm uăhƠnăC1ăậ S1 97
Hình 5.50 M iăghépăch ăVăt oăkhuy tăt tăthi uăth uăchơn 98
Hình 5.51 V ătríăkhuy tăt tăthi uăth uăchơn 99
Hình 5.52 Trìnhăt ăhƠnăvƠăv ătríăd ăki năkhuy tăt tăthi uăth uăchơn 100
Hình 5.53 M iăghépăch ăVăt oăkhuy tăt tăn t 101
Hình 5.54 Trìnhăt ăhƠnăvƠăv ătríăkhuy tăt tăn t 102
Hình 5.55 Thi tăk ăm iăghépăki uăVăđ năvƠăv ătríăkhuy t t tăn tăd ăki n 103
Hình 5.56 Trìnhăt ăhƠnăvƠăv ătríăkhuy tăt tăthi uăth uăchơn LP.S - LP.C 103
Hình 5.57 Gócăđ ăm ăhƠnăvƠădơyăhƠnăph ăkhiăhƠnăđínhăm uăLP.S-LP.C 104
Hình 5.58 Kíchăth căvƠăv ătríăkhuy tăt tătrênăm uăhƠnăLP.Să- LP.C 104
Hình 5.59 Hàn v ătríăcònăl iăc a l păth ănh t m uăLP.Să- LP.C 105
Trang 12Hình 5.60 Gócăđ ăm ăhƠnăkhiăhƠnăđ ngăhƠnă2ăvƠă4ăm uăLP.S-LP.C 106
Hình 5.61 M uăLP.S-LP.CăsauăkhiăhƠnăđ ngăhƠnă4ăl păđ p 106
Hình 5.62 Gócăđ ăm ăhƠnăkhiăhƠnăđ ngăhƠnă3ăvƠă5ăm uăLP.S-LP.C 107
Hình 5.63 M uăLP.S-LP.CăsauăkhiăhƠnăđ ngăhƠnă5ăl păđ p 107
Hình 5.64 Gócăđ ăm ăhƠnăkhiăhƠnăđ ngăhƠnă7ăl păph 108
Hình 5.65 M uăLP.Să- LP.CăsauăkhiăhƠnăxongăl păph 108
Hình 5.66 MƠiărƣnhămặtăsauăm uăkhuy tăt tăthi uăth uăchơn 108
Hình 5.67 HƠnăl părƣnhămƠiăm uăLP.S-LP.C 109
Hình 5.68 M uăLP.S-LP.CăsauăkhiăhƠnăxongămặtăsau 110
Hình 5.69 Cácăm uăkhuy tăt tăthi uăth uăchơnăđƣăch ăt o 110
Hình 5.70 Khuy tăt tăhƠnăm uăLP.S1-LP.C1 trên phim X-quang 111
Hình 5.71 Khuy tăt tăhƠnăm uăLP.S1-LP.C1 khi siêu âm phased array 111
Hình 5.72 Khuy tăt tăhƠnăm uăLP.S2-LP.C2 trên phim X-quang 112
Hình 5.73 Khuy tăt tăhƠnăm uăLP.S2-LP.C2 khi siêu âm phased array 112
Hình 5.74 Khuy tăt tăhƠnăm uăLP.S3-LP.C3 trên phim X-quang 112
Hình 5.75 Khuy tăt tăhƠnăm uăLP.S3-LP.C3 khi siêu âm phased array 113
Hình 5.76 Thi tăk ăm iăghépăvƠăv ătríăkhuy tăt tăn tăd ăki n 114
Hình 5.77 Trìnhăt ăb ătríăl păhƠnăkhiăm uăkhuy tăt tăn t 114
Hình 5.78 HƠnăđínhăm uăkhuy tăt tăn t 115
Hình 5.79 HƠnăch ăt oăkhuy tăt tăn t 116
Hình 5.80 Hàn ph ăv tăn tăvƠ v ătríăcònăl iăc aăl păhƠnăth ănh t m uăCR.S-CR.C 116
Hình 5.81 Gócăđ ăm ăhƠnăkhiăhƠnăđ ngăhƠnă2ăc aăl păđ păm uăCR.S-CR.C 117
Hình 5.82 Gócăđ ăm ăhƠnăkhiăhƠnăđ ngăhƠnă3ăc aăl păđ păm uăCR.S-CR.C 118
Hình 5.83 M uăCR.S-CR.C sau khiăhƠnăxongăl păđ p 118
Hình 5.84 M uăCR.S-CR.CăsauăkhiăhƠnăxongăl păph 119
Hình 5.85 MƠiărƣnhămặtăsauăm uăkhuy tăt tăn t 119
Hình 5.86 HƠnăđ ngăhƠnă8ămặtăsauăm uăkhuy tăt tăn t 121
Hình 5.87 Cácăchiăti tăm uăcóăkhuy tăt tăn tăđ căch ăt o 121
Hình 5.88 Khuy tăt tăn tăm uăCR.S1-CR.C1 trên phim X quang 122
Hình 5.89 Khuy tăt tăn tăm uăCR.S1-CR.C1 khi siêu âm phased array 122
Trang 13Hình 5.90 Khuy tăt tăn tăm uăCR.S2 - CR.C2 trên phim X quang 123
Hình 5.91 K tăqu ăsiêuăơmăkhuy tăt tăn tăm uăCR.S2ă- CR.C2 123
Hình 5.92 Khuy tăt tăn tăm uăCR.S3 - CR.C3 trên phim X quang 124
Hình 5.93 Khuy tăt tăn tăm uăCR.S3-CR.C3 khi siêu âm phased array 124
Trang 14CH NG 1: M Đ U
Trong côngănghi păhóaăch tăcácădơyăchuy năs năxu tăho tăđ ngăliênăt cătrong cácăđi uăki năcôngăngh ăkh cănghi tăđ căkh ngăch ăr tănghiêmăngặt vƠăm t môi
tr ngăhóaăch tăgơyănênăhanăg ,ăh ăh ngăchoăcácăthi tăb ,ămáyămóc Theoăs ăli uă
th ngăkêăm iănh t,ătrongăcácănhƠămáyăhóaăch tăchiăphíădƠnhăchoăb oăv ăch ngăĕnămònă chi mă 70ă - 80%ă chiă phíă s aă ch aă vƠă d chă v ă s aă ch aă trongă nĕm Doă v y,
ng iătaăngƠyăcƠngăchúăýăh năđ năvi căb oăv ăch ngăĕnămònăthi tăb ăcôngăngh đ ă
đ măb oăho tăđ ngăs năxu tăliênăt c,ăkhôngăb ăgiánăđo n M tătrongăcácăkỹăthu tă
b oăv ăch ngăĕnămònălà l aăch nălo iăv tăli uăch ăt oănênăk tăc u,ămáyămócăcóăkh ănĕngălƠmăch măquá trình ĕnămòn.ă
Thépăkhôngăg ,ăthépăh păkimăcaoăch uăĕnămònătrênăc ăs ăthépăcrômăậ niken
có giá thành cao, là m tă trongă nh ngă v tă li uă đ că s ă d ngă phổă bi nă trong các ngành côngănghi păhóaăch tăđ ăch ăt oăcácăthi tăb , máy móc s năxu tăhóaăch t.ăTuyă
v y,ăng iătaăkhôngăth ăs ăd ngăthépăh păkimăđ ăch ăt oăhoƠnătoƠnăm tăk tăc uămáy vì lý do kinhăt ,ămƠăch ăs ăd ngăchúng choătừngăv ătríăcôngăngh ăcóăyêuăcầuăcaoăv ănhi tăvƠăch ngămòn.ă
Từăđơy,ăv năđ ăs ăd ngăcác k t c uăđ c hình thành từ hai lo i v t li u là thép cacbon và thép không g đƣăđ căđặtăra.ăĐ đápă ngăđi u này, các nhà ch t oămáyăđƣă
đ aăraăgi i pháp là s d ngăđồng th i thép h p kim (thép không g ) và thép cacbon trong m t k t c u bằng kỹ thu tăhƠn.ăĐơyălƠăm t v năđ khóăkhĕnăvìătrongăth c t , đ xây d ng m t qui trình hàn thép không g - thép cacbon lƠăkhôngăđ năgi n vì chúng không ch ph thu c vào các y u t kỹ thu t mà còn ph thu c vào tay ngh c aăng i
th ăNgoƠiăra,ăđ xây d ng qui trình này cần ti n hành m t s l ng l n th c nghi m
v i các mác thép c th đ đ m b oăđ c ch tăl ng m i hàn sao cho khi qua ki m tra, đánhăgiáăphơnătíchăkhôngăcóăcácăkhuy t t tăhƠn.ăĐơyălƠăcácăn iădungăchínhăđ c quan tơmăđ c păđ n trong quá trình th c hi n nghiên c u
1.1 Tính c p thi t c a đ tài
Vi c tham gia c a các kim lo i khác nhau trong cùng m t k t c u nói chung
là m t thách th c l n v công ngh vì s khác bi t trong các tính ch t lý tính, c ă
Trang 15tính và ph ngăphápăluy n kim c a các kim lo i c ăb n ĐơyăchínhălƠăv năđ khó khĕnăkhiăs d ng hai kim lo i khác nhau ( đơyălƠăthépăcacbon và thép không g )ăđ
ch t o các k t c uăc ăkhí bằngăph ngăphápăhƠn
Hình 1.1: S n xu t h v & ngătraoăđổi nhi t s d ng hai v t li u
S tham gia c a kim lo i khác nhau đƣămangăđ n m t ti mănĕngăs d ng nh ng
l i th c a v t li u khác nhau đ ch t o ra các k t c uăc ăkhí ng d ng trong các ngành công nghi p hoá ch t, nhà máy nhi tăđi n M căđích chính c a vi c s d ng kim
lo i th hai tham gia trong k t c u là đ đ tăđ c tính ch tăc ăh c t t hoặc là kh i
l ng riêng th p hay có tính ch ngăĕnămònăt t Và kỹ thu tăth ngăđ c áp d ng cho phép s d ng hai kim lo i khác nhau trong nh ngănĕm gầnăđơy là kỹ thu t hàn
Mặc dù nh ng v năđ liênăquanăđ n hàn các v t li u khác nhau là r t h n ch ,
xu t phát từ các v năđ nh ăđ b n m i, kh nĕngăch ng ĕnămòn nh ăhàn thép không
g austenit v i thép cacbon Thép không g austenit là thép h p kim cao làm tĕngăkh nĕngăch u nhi t, kh nĕngăch ng ĕnămòn và tĕngăđ b n c a k t c u Thép cacbon
th p và trung bình là thép d dàng gia công bằngăcácăquáătrìnhăc ăkhíăvƠăquá trình hàn Nhu cầu s d ng k t h p hai lo i v t li u này trong m t s ngành công nghi p bằng kỹ thu t hàn đƣăđ aăđ n các ti n b nh ăhàn bằngăđi n c c nóng ch y trong môiătr ng khí tr (GTAW/TIG) Trong các tiêu chu n AWS D1.1, AWS D1.6 và ASME IX vi c hàn hai kim lo i khácănhauăđ căđ c păđ n v i các thông s khá tổng quát và ph m vi giá tr khá r ng Do v y, vi căxácăđ nh các qui trình hàn phù h p cho hai v t li u v i mác c th là m tăkhóăkhĕnădoăđòiăh i s l ng l n thí nghi m và chi
Trang 16phíăđoăki m cao Ngày nay, cùng v i s phát tri n bùng nổ v s nhà máy l c hoá dầu Vi t Nam, nhu cầu xây d ng các bồn ch aăxĕngădầu, bồn ch a khí gas càng đòiăh i ph iăcóăcácăquiătrìnhăhƠnăđ hàn hai lo i v t li uăkhácănhauănh ăthépăcacbon
th p và thép không g Xu t phát từ th c ti năđó, vi c nghiên c uăvƠăđ xu t công ngh hàn hai v t li u khác nhau đƣăđ c tri n khai nghiên c u trongăđ tài: “Nghiên
c ứu xây dựng qui trình chế tạo và kiểm tra mối hàn các vật liệu khác nhau bằng
kỹ thuật kiểm tra không phá hủy”
1.2 M c tiêu nghiên c u c a đ tài
- M c tiêu chính c aăđ tƠiălƠăđ aăraăm t quy trình hàn và thông s hàn h p lýăđ ch t o chi ti t m u hai v t li u theo tiêu chu n ASTM là thép cacbon A516 Grade 65 và thép không g austenit A240 316L [20] d ng liên k t giáp m i vát
c nh ch V, bằng ph ngăphápăhƠnăTIGă(TungstenăInertăGas)
- M c tiêu th hai c aăđ tài là nghiên c u và xây d ng qui trình hàn ch
t o chi ti t m u hai v t li u có khuy t t t hàn.ăTrênăc ăs đó ch t o th nghi m chi
ti t m u có khuy t t t hàn ph c v trongăđƠoăt o ki m tra khuy t t t m i hàn bằng
Các v t li uăc ăb n là thép t m cacbon A516 Grade 65 và thép t m không g
austenit A240 316L [20]
Hình 1.2: Liên k t hàn giáp m i thép cacbon ậ thép không g
Trang 171.3.2 Ph m vi nghiên c u
Đ tài t p trung nghiên c u:
- Qui trình hàn ch t o chi ti t m u cho cặp v t li u là thép cacbon A516 Grade 65 và thép không g austenit A240 316L
- Qui trình hàn ch t o khuy t t t thi u th u chân và khuy t t t n t cặp v t
li u là thép cacbon A516 Grade 65 và thép không g austenit A240 316L
- Ch t o th nghi m m u hàn và các m u hàn có các khuy t t t thi u ng u chân, khuy t t t n t
- Nghiên c u tài li uăđ tìm hi uăcácăcôngătrìnhăđƣăcôngăb liênăquanăđ n
đ tài trongăvƠăngoƠiăn c, từ đóăxácăđ nh nh ng n i dung cần thi tămƠăđ tài cần
gi i quy t.ăđồng th i kh o sát trang thi t b sẵn có trongăn căđ ph c v cho quá trình th c hi năđ tài
- Nghiên c u kỹ c u trúc, tính ch t c a cặp v t li u, lý thuy t v ng x
c a kim lo iăc ăb n trong quá trình hàn và công ngh hàn thép cacbon - thép không
g từ đóăđ aăraăcácăbi n pháp công ngh đ th c hi năđ ng liên k t hàn
- S d ng các thi t b thông d ng đ ti n hành hàn th c nghi m, ki m tra, đoăđ c,ăđánhăgiáăquáătrìnhăth c hi n
1.5 ụ nghĩa khoa h c và th c ti n c a đ tài
ụ nghĩa khoa h c c a đ tài:
- Nghiên c u, bổ sungăc ăs lý thuy t v công ngh hàn các v t li u khác
ch ng lo i từ đóălƠmăc ăs khoa h c cho vi c ch t o m u hàn và các m u hàn có khuy t t t thép cacbon ậ thép không g bằng ph ngăpháp hàn TIG
- Xácăđ nhăđ c thành phần hóa h căvƠăc ătínhăphùăh p c a lo i dây hàn
ph đ hàn cặp v t li u li u thép cacbon A516 Grade 65 và thép không g austenit
A240 316L
Trang 18- Tính ch năđ c các thông s hƠnă(c ng đ dòngăđi n hàn, v n t c hàn, nhi tăđ gi aăcácăđ ng hàn) phù h p từ đóăki m soát nĕngăl ngăđ ng không
v t qua gi i h n cho phép
- Đ xu t đ c quy trình hàn ch t o chi ti t m u và chi ti t m u có khuy t
t t thi u th u chân, khuy t t t n t cho thép cacbon A516 Grade 65 v i thép không
- Nghiên c u công ngh ch t o khuy t t t có ch ýăth ng gặp nh t trong
quá trình hàn hai v t li u này là khuy t t t thi u th u chân và khuy t t t n t
- Từ k t qu nghiên c u c aăđ tài này góp phầnăvƠoăquáătrìnhăđƠoăt o,
ki m tra không phá h y (NDT), ng d ng và chuy n giao công ngh hàn hai v t
li u thép cacbon ậ thép không g nói riêng và công ngh hàn hai v t li u nói chung vào quá trình ch t o các k t c u có hai hoặc nhi u ch ng lo i v t li u trong các ngành công nghi păđặcăthùănh ăđóngătƠu,ădầu khí, hóa ch t,…
1.6 N i dung đ tài
K t c u c a lu năvĕnă“Nghiên cứu xây dựng qui trình chế tạo và kiểm tra
m ối hàn các vật liệu khác nhau bằng kỹ thuật kiểm tra không phá hủy” đ c
th c hi n bao g ồmăcácăch ngăsau:ă
- Ch ngă1:ăGi i thi u
- Ch ngă2:ăTổng quan
- Ch ngă3:ăC ăs lý thuy t
- Ch ngă4:ăQuy trình hàn hai v t li u khác nhau
- Ch ngă5:ăTh c nghi m ậ Đánhăgiá
- Ch ngă6:ăK t lu n và ki n ngh
Trang 19h ng rõ r t v tính ch tăc ăh c và tính hàn c a chúng
Có nhi u h th ng khác nhau đangăđ c s d ng đ ký hi u thép không g
Phổ bi n là ký hi u theo h th ng AISI, đ c s d ng t i Mỹ Trong h th ng AISI, nhóm thép không g austenit đ c ký hi u trong dãy 200 và 300, thép không g mactenxit và ferrit đ c ký hi u trong dãy 400 [1, 20]
Đ nh n bi t thép có tổ ch c kim lo i thu c nhóm nào, có th s d ng gi n
đồ Schaeffler hình 2.1 Gi năđồ Schaeffler cho bi t tổ ch c pha gầnăđúngăc a thép (trongăđi u ki n cân bằng v nhi tăđ ng h c)ătrênăc ăs đ ngăl ng crom (CrE) và
đ ngăl ng niken (NiE)
Hình 2.1 Gi năđồ Schaeffler [28]
M tăph ngăpháp h u ích đ đánhăgiá các đặc tính chung c a quá trình luy n kim c a v t li u hàn thép không g là bằng s ăđồ Schaelfler và Delong Các nguyên t
Trang 20h p kim khác nhau đ c th hi n trong gi i h n c a hƠmăl ng niken hoặc crôm
t ngăđ ngă(t c là các nguyên t nh niken cóăxuăh ng hình thành austenit và các nguyên t nh ăcrôm cóăxuăh ng hình thành ferit) Bằng cách v tổng giá tr cho niken và crôm t ngăđ ng trên cácăs ăđồ này, m tăđi m có th đ c tìm th y ch ra các pha chính có trong thép không g và gi i h n v % ferit và giá tr ferit t ngă ng
Đi u này cung c p m t s thông tin nh ng x c a nó trong quá trình hàn
2.1.1.1 Phân lo i
a Thép không g austenit: là thép có ch a 17 ậ 20% Cr và 8 ậ 13% Ni, 2 -
3% Mo [16].ăĐặcăđi m chung c a nhóm thép này là ch uăđ c nhi tăđ cao, tính ch ng ĕnămònăcao,ăhoƠnătoƠnăổnăđ nhătrongăn căsông,ăn c bi n, quá nhi t, dung d ch mu i, hoàn toàn ổnăđ nh trong HNO3 v i m i nồngăđ Công d ng c a nhóm thép này là s
d ng trong công nghi p s n xu t axít, hóa dầu và th c ph m.ăTrongălĩnh v c ch t o thì nhóm này có tính hàn r t t t bao gồm các ch ng lo i 304, 310, 316
b Thép không g ferit: là thép có ch a 13 ậ 18% Cr (m t s mác thép
thành phần Cr có th lên t i 29%) [16] vƠăhƠmăl ng cacbon th p < 0,1%.ăĐặcăđi m
c a nhóm này là có tình ch ngăĕnămònăcao.ăCôngăd ng c a nhóm này là s d ng trongămôiătr ng khí h u bi n,ăn c bi n,ămôiătr ng axít, công nghi p hóa dầu
c Thép không g mactenzit: là nhóm thép có ch a 12 ậ 18% Cr và 0,15 ậ
0,3% C Nhóm thép này có tính ch ngă ĕnă mònă caoă trongă khôngă khí,ă n c máy,
n c sông và axit HNO3 Công d ngălƠmăđồ trang s c, c vít không g , ch u nhi t (< 4500C), ổ bi ch ngăĕnămòn
d Thép không g duplex (còn g i là thép hai pha ferit ậ austenit): là nhóm
thép có ch a 22 ậ 25% Cr, 5 ậ 7% Ni và t i 3 ậ 4% Mo [16] Duplex là thép không
g m i nh t, v t li u này là s k t h p c a các v t li u austenit và ferit V t li u này
có đ b n cao và kh nĕngăch ng ĕnămòn v t tr i
e Thép không g bi n c ng k t t a: Thép không g bi n c ng k t t a là
nhóm thép không g quan tr ngăcóăđ b n cao, kh nĕngăch ngăĕnămòn,ăch ng oxi hóa t t và d gia công trong ch t o Thép lo iănƠyăđ c b năhóaătheoăc ăch hình thành mactenzit, b n hóa phân tán hoặc k t h p c hai
Trang 212.1.1.2 Thành ph n hóa h c vƠ c tính v t li u c b n thép không g
Thép không g s d ng trong liên k t hàn nghiên c uătrongăđ tài này là thép không g austenit A240 316L theo tiêu chu năASTMăă(t ngăđ ngăv i mác thép SA240 SS316L theo tiêu chu n ASME) Thành phần hóa h c c a thép không g austenit ASTMăA240ă316Lăăđ c cho trong b ng sau
B ng 2.1: Thành phần hóa h c c a thép không g A240 316L [20]
V ật liệu cơ bản Thành ph ần hóa học (%)
ASTM
A240 316L 0.03 2.0 0.045 0.03 0.75 16-18 10-14 2.0-3.0
C ătínhăc a thép không g A240ă316Lăđ c cho trong b ng 2-2
B ng 2.2: C ătínhăc a thép không g A240 316L [20]
V ật liệu cơ bản Tr ạng thái
Cơ tính
Độ bền kéo (MPa)
Gi ới hạn chảy (MPa)
Độ giãn dài tương đối (%)
ch y th păh năvƠăđ b n th păh nă(cùngătinh)ăb các tinh th đ y vào vùng tinh gi i
đ k t tinh sau cùng Do không có chuy n bi n pha r n, trong quá trình ngu i, các tinh th kim lo iăcóăkíchăth c l n, ti t di n l n và di n tích b mặt nh (h t thô);
l p cùng tinh gi a các tinh th có chi u dày l n.ăĐ b n và kh nĕngăbi n d ng c a
Trang 22kim lo iănh ăv y nh S co ngót kim lo i m i hàn và ng su tăkéoătĕngătrongăquáătrình ngu i s gây n t nóng Ki u k tătinhănƠyăđặcătr ngăchoăhƠnănhi u l p, khi các tinh th c a l p sau l n lên từ các tinh th c a l pătr c (quá trình k t tinh c a kim
lo i m iăhƠnămangătínhăđ nhăh ng cao) [1]
Hình 2.2 K t tinh kim lo i m i hàn m t pha [1]
Khi trong m i hàn có tổ ch c kim lo i hai pha là austenit () và delta ferit (), hi năt ng n t nóng có th đ c kh c ph c Trên hình 2-3 lƠăs ăđồ k t tinh m i hàn thép austenit v i kim lo i m i hàn có tổ ch c và
Hình 2.3 K t tinh kim lo i m i hàn hai pha + [1]
Vaiătròăngĕnăn t nóng c aăferităliênăquanăđ n quá trình k tătinhăs ăc p c a kim lo i m iăhƠnănh ăsau:ălúcăk tătinhăđồng th i xu t hi n 2 pha và s ăc p có tác
d ng làm m tăđ nhăh ng k t tinh c a kim lo i m i hàn, t c là làm gi m ti t di n các c t tinh th và làm m n các l p gi a các tinh th ,ăđ c chia cách bằng các
đo n ferităs ăc p Các nguyên t ổnăđ ng ferit (Si,Al, Mo) có tác d ng kh l uă
huỳnhătrongăvũngăhƠnă(lƠmăgi măl ng sunphit cùng tinh có nhi tăđ nóng ch y
Trang 23th p).ăăNh ăv y tác d ng c a ferit là hòa tan t p ch t và gi m hi năt ng thiên tích N tănóngăcóăđặcătr ngăc a n t gi a các tinh th , ch y uăd i d ng c u trúc
h t thô khi các tinh th k t tinh c a l p sau n i ti p l pătr c N t nóng có th xu t
hi n khi hàn, nhi t luy n và c khi v n hành k t c u nhi tăđ cao
Cầnăl uăýălƠăkhiăhƠn,ăn t nóng có th s y ra không ch trong kim lo i m i hàn mà c trong vùng nhăh ng nhi t (HAZ)
Đ kh c ph c hi năt ng n t nóng, có th s d ng các bi n pháp sau:
- Làm m n các h t tinh th khi cho các h t này k t tinh bằng cách làm m t
đ nhăh ng c a chúng, gi m chi u dày c a l păcùngătinh,ăđ kim lo i m i hàn ch a
m tăl ng nh tăđ nh ferităs ăc p
- S d ng v t li u hàn ch a ít t p ch tăP,ăSă(dơyăhƠn,ălõiăqueăhƠnăđƣăquaătinhăluy n chân không hoặc tinh luy năđi n x )
- Gi m tr s c a các thông s hƠnă nh ă nĕngă l ngă đ ng, ti t di n m i hƠn,ăl ng kim lo iăc ăb n hòa tan vào m i hàn
V năđ l ng ferit cần thi t cho kim lo i m i hàn có tầm quan tr ng khi
ch n v t li u và ch đ công ngh hàn thép austenit Gi năđồ Scheaffler (có từ nĕmă1949),ăhìnhă2.1,ăđ cădùngăđ đánhăgiáănhanhătổ ch c kim lo i d aătrênăc ăs thành phần c a thép Cr ậ Ni Tỷ l % ferit trong kim lo i m i hàn có th đ căxácăđ nh
bằngăph ngăphápăkimăt ng
Tuyănhiênăđi u này không ph i bao gi cũngăthu n ti năchoăđi u ki n s n
xu t hàn Gi nă đồ Delong (hình 2-4)ăđ că đ aă raă s d ng từ nĕmă 1974ă đƣă kh c
ph căđ c nh ngănh căđi m chính c a Schaeffler Nó tính t i vai trò c aănit ăđ i
v i tổ ch c kim lo i c a thép và k t h p v iăph ngăphápăđoăbằng từ tínhăđ giúp xácăđ nhănhanhăl ng ferit trong kim lo i m i hàn, thông qua m t ch s g i là s ferit (FN: ferit number)
V i gi năđồ Delong tỷ l % ferit càng th p thì s FN càng chính xác Các kim lo i khác nhau cần các s FN khác nhau V i thép không g 316L cần ít nh t 3FN
Trang 24KhiăhƠn,ăđ đ tăđ căl ng ferit do các nhà s n xu t que hàn khuy n cáo thì cần s d ngăđúngăquyătrìnhăhƠn:
- Tránh s d ngănĕngăl ngăđ ng l nă(dùngăqueăhƠnăcóăđ ng kính nh , khôngădaoăđ ng ngang khi hàn, làm ngu i nhanh m i hàn), n uăkhôngăl ng ferit
s tĕng,ălƠmăgi m kh nĕngăch ngăĕnămòn
- Tránh s d ng chi u dài hồ quang l n (m căđ b o v khôngăđầyăđ ) n u không s lƠmătĕngăl ngănit ătrong m i hàn, gây m c austenit hóa m i hàn cao, t c
là làm gi măl ng ferit cần thi t
Hình 2.4 Gi năđồ Delong và s ferit FN [28]
b Giòn kim lo i m i hàn thép ch u nhi t và thép b n nhi t nhi t đ cao
Hi năt ng giòn kim lo i thép ch u nhi t và thép b n nhi t austenit liên quan
ch y uăđ n quá trình v n hành k t c u hàn nhi tăđ cao T căđ ngu i khi hàn cao có tác d ng gi nguyên các tổ ch c kim lo i ổnăđ nh trong vùng có nhi tăđ cao.ăSauăđó,ătrongăquáătrìnhăv n hành trong d i nhi tăđ từ 3500C tr lên, hi năt ng khu ch tán s lƠmăthayăđổi tổ ch c kim lo i, d năđ n suy gi m tính dẻo c a kim lo i
m i hàn Kim lo i m i hàn thép ch u nhi t và thép b n nhi t có th b giòn thông qua hi nă t ng hóa già nhi t trong vùng 350÷5000C.ă Đơyă lƠă vùngă giònă 4750C
Trang 25Ngoài ra gi m i hàn có tổ ch c hai pha (austenit + ferit) m t th iăgianăđ lâu trong vùng 500÷6500CăcũngăgơyănênăhóaăgiƠădoăti t ra pha cacbit Cr23C6 [1]
H p kim hóa kim lo i m i hàn bằng Ti hoặc Nb có tác d ng liên k t cacbon thành các h t cacbit TiC và NbC b n v ng, mnăvƠăphơnătánăđ u trong h t kim lo i austenit, không t oăđi u ki n cho Cr liên k t v i cacbon Gi kim lo i vùng 700-
8500C có tác d ngăđ y m nh quá trình ti t ra pha sigma (pha này làm giòn m i hàn nhi tăđ th p và làm gi m gi i h n b n nhi tăđ cao) Các nguyên t ổnăđ nh hóa ferit
nh ăTiăvƠăNbăcóătácăd ngăthúcăđ yăquáătrìnhănƠy.ăDoăđóăbi n pháp tích c c nh tăđ lo i
b các pha cacbit crôm và sigma là gi măl ng cacbon trong kim lo i m i hàn
c Suy gi m c tính thép không g austenit do h s giãn n nhi t l n
Thép không g austenit có h s giãn n nhi t l nă h nă nhi u so v i thép
th ng Khi hàn nhi u l p, kim lo i vùng nhăh ng nhi t và các l păhƠnăđầu tiên
b nung nóng nhi u lần, làm cho chúng b bi n d ng nhi t (bi n c ng) Có b n y u
t làm gi măc tính kim lo i vùng nhăh ng nhi t và các l păhƠnăđầu tiên [1]:
- Th nh t: Chu trình nhi t hàn khi hàn có th làm gi m tính dẻoăvƠăđ b n,
d năđ n n t liên k t hàn
- Th hai: Khu ch tán có th lƠmătĕngăl ng cacbon và ôxy trong vùng nh
h ng nhi t Cùng v i các t p ch t có h i, chúng t o thành các cùng tinh có nhi t
đ nóng ch y th p
- Th ba: Vùng nhăh ng nhi tăđ c gi l i m t th i gian dài t i nhi tăđ
v n hành cao, làm cho các pha m n cacbit và pha sigma b cầu hóa, gây nên hi n
t ng giòn
- Th t :ăQuáătrìnhăti t ra các pha cacbit và sigma () trong kim lo i m i hàn k t h p v i ng su tăd ăsauăkhiăhƠnăcóătácăd ng làm gi m tính dẻo và làm c c
b hóa bi n d ng vùng nhăh ng nhi t gây n t
d Hi n t ng phá h y liên k t hàn thép austenit do ăn mòn tinh gi i
ng d ng l n nh t c a thép không g austenit thu c h Cr ậ Ni là s d ng làm thép ch ngăĕnămòn.ăN u khi hàn s d ng ch đ hàn không thích h p thì khi
Trang 26v n hành, thép ch ngăĕnămònăcóăth b ĕnămònătinhăgi iătrongăđi u ki n ti p xúc v i môi ch tăĕnămòn
Có ba d ngăĕnămònătinhăgi i ch y uălƠăĕnămònăt i vùng nhăh ng nhi t,ăĕnămòn t i vùng kim lo i m iăhƠnăvƠăĕnămònăd ngămũiădaoă[1]
- Hìnhă3.5c:ăĕnămònăc c b kim lo iăc ăb n t iăsátăđ ng ch y c a m i hàn
Có th áp d ng các bi năphápăsauăđơyăđ kh c ph c hi năt ngăĕnămònătinhă
gi i liên k t hàn:
- Gi măhƠmăl ng cacbon xu ng gi i h n hòa tan trong austenit (0.02 ÷ 0.03%)
- H p kim hóa austenit bằng các nguyên t t o cacbit m nh (Ti, Nb, Ta, V)
- Tôiăđồng nh t hóa austenit từ 1050 ÷ 11000Că(sauăđóătránhăkimălo iăl uăl i lâu trong vùng nhi tăđ nh y c m 500 ÷ 8000C)
- Ti n hành ổnăđ nh hóa austenit sau khi hàn theo ch đ 850 ÷ 9000C trong th i gian 2 ÷ 3 gi
- B oăđ m tổ ch c hai pha austenit + ferit thông qua h p kim hóa m i hàn
Trang 27hàn, nhi t luy n và t i v n hành Các y u t lƠmătĕngăkh nĕngăpháăh yădoăĕnămònă
d i ng su t là m c ng su tăgiaătĕngătrong liên k t, ch tăĕnămònăcóăhƠmăl ng cao (ví d nh ăclorit,ăhydroxit),ănhi tăđ tĕngăvƠăth iăgianătácăđ ngătĕng
Phá h yădoăĕnămònăd i ng su t là d ng phá h y giòn (gi a các tinh th
hoặc xuyên tinh th ),ănh ngăítăgơyăh u qu nghiêm tr ngănh ăpháăh y giòn thông
th ng (ví d , trong các thi t b ch u áp l c) Nó cáo th tácăđ ng trong vòng vài
gi , gây nên rò g hóa ch t V v trí nó có th xu t hi n t i vùng kim lo iăc ăb n ( ng su t do bi n c ng, ng su t do t i v n hành), t i vùng kim lo i m i hàn và t i vùng nhăh ng nhi tăthépăcóăhƠmăl ng cao
Các bi n pháp ch ngăĕnămònăd i ng su t bao gồm kh ng ch môiătr ng ĕnămòn,ădùng v t li u có kh nĕngăch ngăĕnămònăt tăh nă(h p kim coban, niken) và nhi t luy n gi m ng su tăd
2.1.1.4 Công ngh hàn thép không g 316L bằng ph ng pháp hƠn TIG
Các lo i thép không g austenit đ u có th s d ng cho nhi u m căđíchăkhácănhau.ăDoăđóăyêuăcầuăđ i v i tính ch t liên k tăcũngăkhácănhauătrongătừngătr ng
h p, cho dù s d ng cùng m tămácăthép.ăĐi uănƠyăđòiăh i công ngh hƠnăcũngăkhácănhauăt ngă ng v mặt l a ch n v t li u hàn, ch đ hàn và ch đ nhi t
Thép không g austenit có kh nĕngăd n nhi tăkémănh ngăl i có h s giãn n nhi t cao K t qu là khi hàn, chi u sâu nóng ch y l năh năsoăv i thép h p kim th p
và d s y ra bi n d ng sau khi hàn V iăđi n tr riêng l n g p 5 lần so v i thép
th ng,ăđi n c c có th b nung nóng quá m c khi hàn
Các bi n pháp công ngh đ c s d ngăđ ngĕnăn t nóng kim lo i m i hàn
và vùng nhăh ng nhi t là:
- H n ch l ng t p ch tănh ăP, S, Pb, Sn, Bi trong kim lo iăc ăb n và kim
lo i m i hàn, gi măl ng kim lo iăc ăb n hòa tan vào m i hàn
- T o tổ ch c kim lo i m i hàn có 2 pha V i thép b n nhi t và thép ch u nhi tăcóăđ ngăl ng niken không cao và t iăđaă5%ăNi.ăH p kim hóa thép thêm bằng các nguyên t nh ăMo,ăWăvƠăMnăcóătácăd ng gi m kh nĕngăch ng n t nóng [1]
- Các bi n pháp công ngh thayăđổi hình d ngăvũngăhƠnăvƠăh ng phát tri n các h t austenit khi k t tinh
Trang 28- Gi m tác d ng l c liên k t hàn: gi m dòng hàn, ch n d ng d ng m i hàn thích h p
Đ hàn thép không g austenit bằngăph ngăphápăhƠnăTIGădùngăkhíăb o v là khíă tr ă baoă gồm khí argon (99,98%) hoặcă khíă heliumă (99,985%).ă Khíă tr ă khôngă
nh ng có tác d ng ổnă đ nh hồ quang t t mà còn h n ch m că đ ôxy hóa các nguyên t h p kim khi hàn Quá trình hàn này thích h p nh t cho các v t li u 0,5 ÷ 10mm, đơyălƠăquáătrìnhăhƠnăcóă uăth h năm i quá trình hàn hồ quangăkhácănh ăhƠnă
hồ quangătayă(SMAW),ăhƠnăd i l p thu c (SAW), hàn bằngăđi n c c nóng ch y trongămôiătr ng khí b o v (GMAW),ăđặc bi t là khi hàn t m m ng
Khi hàn có th s d ng ch đ hƠnăthôngăth ng l n ch đ hàn xung Dòng hàn ch đ hàn xung cho phép làm gi măkíchăth c vùng nhăh ng nhi t, m c
đ bi n d ng.ăDoăđặcătr ngăk t tinh, hàn bằng ch đ xungăcũngăchoăphépăgi m tính
đ nhăh ng k t tinh c a tổ ch c kim lo i m i hàn, d năđ n gi m kh nĕngăn t nóng
Đi n c cătrongăph ngăphápăhƠnăTIGălƠăđi n c c không nóng ch y wonfram cóă đ ng kính 1,6 ÷ 6,4ă mm.ă Dòngă hƠnă th ng s d ng là dòng m t chi uă đ u thu n (DCEN)ă vƠă vƠă dòngă hƠnă đ că đi u ch nh trong ph m vi r t r ng từ 10 ÷ 400A.ăĐơyălƠăm tă uăđi m r t l n c aăph ngăphápăhƠnăTIGăđ trong quá trình hàn chúng ta có th ki m soát nĕngăl ngăđ ng (heat input)
Ch p khí khi hàn TIG thép không g là ch p g m hoặc là ch p kim lo i
Nh ng khi hàn thép không g austenit v i chi uădƠyă10mmăthìăđi n c c có th b nung nóng quá m c khi hàn Vì v yătrongătr ng h p này ch p kim lo iăth ng
đ c ch n Cỡ ch păkhíăđ c ch n từ s 4÷8, ph thu căvƠoăđ ngăkínhăđi n c c
vƠăkíchăth c rãnh hàn
2.1.2 Thép cacbon
Thépăđ căcoiălƠăthépăcacbonăkhiăkhôngăcóăquyăđ nh nào v nồngăđ t i thi u
c a các nguyên t Cr, Co, Nb, Mo, Ni, Ti, W, V, Zr hoặc b t kỳ nguyên t nào khác cầnăđ aăthêmăvƠoăđ cóăđ c hi u ng h p kim hóa cần thi t; khi nồngăđ t i thi u
đ c quyăđ nhăchoăđồngă(Cu)ăkhôngăv t quá 0,40%; hoặc nồngăđ t iăđaăquyăđ nh cho b t kỳ nguyên t h p kim nào trong các nguyên t sauăđơyăkhôngăv t quá:
Trang 291,65% v i Mn, 0,60% v i Si và 0,60% v iăđồng Trong các lo i thép, thép cacbon chi măđaăs v m căđ s d ng (kho ng trên 80%) [1]
2.1.2.1 Phân lo i
a Thép cacbon th p
Thép cacbon th p ch aăđ n 0,3%C, các lo i thép này có gi i h n ch y th p vƠăđ c dùng ch y uăd i d ng t m hoặc thép cu n r ng thái cán ngu i hoặc cán nóng và có tính hàn r t t t
Đơyă lƠă nhómă thépă choă phépă hƠnă đ c bằng nhi uă ph ngă phápă hƠnă khácănhau, ch đ hàn có th đi u ch nh trong ph m vi r ng, không cần s d ng các bi n pháp công ngh ph c t pă(nh ănungănóngăs ăb , nhi t luy năsauăkhiăhƠn…)ămƠăv n
đ m b o nh năđ c ch tăl ng liên k t hàn có ch tăl ng mong mu n
b Thép cacbon trung bình
Thépăcacbonătrungăbìnhăt ngăt nh ăthépăcacbonăth p,ănh ngăcóănồngăđ cacbon từ 0,3 - 0,6% và nồngăđ Mn từ 0.6 - 1,65%.ăThépăcacbonătrungăbìnhăđ c dùng làm tr c,ăbánhărĕng,ătr c khuỷu…
So v i nhóm trên, nhóm này ch thích h p v i m t s ph ngăphápăhƠnănh t
đ nh, các thông s c a ch đ hàn ch có th daoăđ ng trong ph m vi hẹp, yêu cầu
v v t li u hàn chặt ch h n.ăM t s bi n pháp công ngh nh ănungănóngăs ăb ,
gi m t căđ ngu i và x lý nhi t sau khi hàn có th đ c s d ng
c Thép cacbon cao
Thép cacbon cao ch a 0,6 - 0,9% v i nồngăđ Mn từ 0,3 - 0,9%.ăChúngăđ c dùng làm d ng c ,ălòăxoăvƠădơyăcóăđ b n cao
ĐơyălƠănhómăthépăchoăphépănh năđ c các liên k t hàn v i ch tăl ng mong
mu nătrongăcácăđi u ki n r t kh t khe v công ngh và v t li u hàn, th ng ph i s
d ng bi n pháp x lý nhi t hoặc hàn rong nh ngămôiătr ng b o v đặc bi t (khí
tr ,ăchơnăkhông…);ăch đ hàn ch đ căđi u ch nh trong ph m vi r t hẹp Tuy v y liên k t hàn v năcóăxuăh ng b n t và d xu t hi n các khuy t t t khác làm gi m
ch tăl ng s d ng c a k t c u hàn
Trang 302.1.2.2 Thành ph n hóa h c vƠ c tính v t li u c b n thép cacbon
Thépăcacbonăđ c s d ng trong liên k t hàn hai v t li u là thép cacbon th p theo tiêu chu n ASTM có ký hi u A516 Grade 65 thép ch y uăđ c s d ng trong các thi t b traoăđổi nhi t, bình áp l c, bồn b ch a Thành phần hóa h căvƠăc ătínhă
c a thép A516ăGradeă65ăăđ c cho trong b ng 2.3
B ng 2.3: Thành phần hóa h c c a thép A516 Grade 65 [20]
V ật liệu cơ bản Thành ph ần hóa học (%)
ASTM
A516 Grade 65 0,24 0,85÷1,20 0,15÷0.40 0,035 0,035
C ătínhăc a thép A516ăGradeă65ăđ c cho trong b ng 2,4
B ng 2.4: C ătínhăc a thép A516 Grade 65 [20]
V ật liệu cơ bản Tr ạng thái
Cơ tính
Độ bền kéo (MPa)
Gi ới hạn chảy (MPa)
Độ giãn dài tương đối (%)
2.1.2.3 Tính hàn c a thép A516 Grade 65
Theoăđ nhănghĩaăc a Hi p h i hàn Mỹ (AWS), tính hàn là kh nĕngăhƠnăđ c
c a v t li uăc ăb nătrongăđi u ki n ch t oăđƣăđ căquyăđ nhătr c nhằm t o ra k t
c u thích h p v i thi t k c th vƠăcóătínhănĕngăthíchăh p v i m căđíchăs d ng
V tính hàn nêu trong tiêu chu n qu c t ISOă581:1980ăcũngănêuălênăbaăkhíaă
c nhăt ngăt ,ăđ căcoiălƠăth căđoăkh nĕng:
- Nh năđ c m i hàn lành lặn không b n t
- Đ tăđ căc ătínhăthíchăh p
- T o ra m i hàn có kh nĕngăduyătrìătínhăch t trong quá trình v n hành
V mặt th c ti n,ătínhăhƠnăđ c th hi n thông qua ba nhóm ch tiêu là:
- Các ch tiêuătínhătoánă(liênăquanăđ n ch đ nhi t)
Trang 31- Các ch tiêu v đ lành lặn (ch y u liênăquanăđ n kh nĕngăhìnhăthƠnhăn t)
- Các ch tiêu v mặt tính ch t
Thép A516 Grade 65 là thép cacbon th p h t mnăđƣăquaăth ng hóa, hàn các lo i thép cacbon th pă đƣă quaă th ngă hóaă cũngă d nh ă hƠnă thépă cacbonă th p khác mà không cần các bi n pháp công ngh đặc bi t [1]
a) Chu trình nhi t hàn và tính ch t vùng nh h ng nhi t
Chu trình nhi t hàn là s thayăđổi nhi tăđ khi hàn m tăđi m nh tăđ nh trong kim lo i m i hàn hoặc trong vùng nhăh ng nhi t theo th i gian Chu trình nhi t hƠnălƠăc ăs chungăđ đánh giá nhăh ng c a các thông s ch đ hàn lên s thay đổi c u rúc c a kim lo i m i hàn và kim lo i vùng nhăh ng nhi t Chu trình nhi t hàn c a vùng nhăh ng nhi tăđ căxácăđ nh thông qua ch đ hƠnăchoătr c Các thông s c a ch đ hƠnăđ c l a ch năsaoăchoăđápă ng nh ng yêu cầu v mặtănĕngă
su t hàn, hình d ng m i hàn và c uătrúcăcũngănh ătínhăch t c a kim lo i ch u nh
h ng c a các thông s đó
Nh ng yêu cầuăkhácănhauăđ i v i tổ ch c kim lo i vùng nhăh ng nhi t và tính ch t c a liên k t hàn ph thu c vào ch ng lo i im lo iăc ăb n, lo i k t c u, công ngh ch t oăvƠăđi u ki n v n hành c a liên k t hàn
Vi căxácăđ nh chu trình nhi t hàn có th xácăđ nhăđ c nh ng gi i h n c a
ch đ công ngh hàn sao cho không suy gi m c c b tính dẻoătrongăđi u ki n v n hƠnhăcóăvaăđ p, t p trung ng su t hoặc nhi tăđ th p
2.1.2.4 Công ngh hàn thép A516 Grade 65 bằng ph ng pháp hƠn TIG
Khi gá l pătr căkhiăhƠn,ăđ đ m b oăđ l n cần thi t c aăkheăđáyă(kheăh hàn), có th dungăđồ gá hoặcăhƠnăđính.ăKhiăhƠnăthépăcacbonăvƠăthépăkhôngăg khi gá
l p k t c u cách phù h p nh t là ch năph ngăphápăhƠnăđính.ăĐ i v i m i hàn vát
Trang 32c nh ch V và hàn nhi u l p thì m iăhƠnăđínhăđ c th c hi n mặt m i hàn và
đ căđặt l p th nh t Do t căđ ngu i l năkhiăhƠnăđính,ănh t là khi chi ti t có chi u dày l n, có th xu t hi n n t, cho nên cần nung ch y hoàn toàn m i hàn đính
Đ ngĕnăngừa rỗ khí, n t và các khuy t t tăkhác,ătr c khi hàn ph i làm s ch
b mặt kh i dầu mỡ, g và các ch t b n khác bám trên b mặt chi ti t cần hàn trong
ph m vi r ng ít nh t 30mm v mỗi phía c a m i hàn
Đơyă lƠă thépă cacbonă th p v iă hƠmă l ng cacbon nằm trong kho ng 0,20÷0,30%ăvƠăhƠmăl ngămanganăđ n 1,40% có tính hàn t tănh ngăkhiăhƠmăl ng
m t hoặc m t vài nguyên t h p kim ng ỡng trên (nh t là khi hàn v i thép không
g ), có th x y ra n t ngu i chân m iăhƠn.ăTrongătr ng h pănh ăv y có th gi m
b t t căđ hƠnăvƠăc ngăđ dòngăđi n, quá trình hàn không cần s d ng các bi n pháp công ngh ph c t pă(nh ănungănóngăs ăb , nhi t luy năsauăkhiăhƠn…)
2.2 Công ngh hàn v t li u khác ch ng lo i bằng ph ng pháp hƠn TIG
2.2.1 Khái ni m và nguyên lý ho t đ ng ph ng pháp hƠn TIG
Hàn hồ quang bằng đi n c c không nóng ch yătrongămôiătr ng khí b o v là khíătr còn g i là hàn TIG ( Tungsten Inert gas), hay hàn GTAW (Gas Tungsten Arc Welding) lƠăquáătrìnhătrongăđóănguồn nhi t hồ quangăđ c t o thành từ s phóng
đi n gi aăđi n c c wonfram không nóng ch y và chi ti t hàn Kim lo iăđi năđầy (dây hàn ph ) đ căđ aăvƠoăhồ quang từ bên ngoài d ng dây trần hình 2-6
Hình 2.6 Thi t b hàn TIG [25]
Trang 33Khi hàn khí b o v ch y liên t c từ m hàn qua ch p khí vào vùng hồ quang Nhi t hồ quang làm nung ch y kim lo iăc ăb n và dây hàn ph Kim lo i nóng ch y
t iăvũngăhƠnăk t tinh t o thành m i hàn Khí b o v có th là argon, helium, hoặc hỗn
h p khí (Ar+He, Ar+CO2) Khí b o v có th đ căđ aăvƠoăvùngăhƠnătừ m t phía bênăđi n c c hoặc từ c hai phía
Hàn TIG có th dùngăđ hàn nhôm, magiê, thép không g ,ăđồng và h p kim đồng, niken, và h p kim niken, và các lo i thép cacbon th p
- Có th hàn hầu h t kim lo i thông d ng trong công nghi p
- Có th hàn kim lo iăkhôngăđồng nh tăvƠăhƠnăđ p
Vônframăđ cădùngălƠmăđi n c c do có tính ch u nhi t cao, nhi tăđ nóng
ch y cao (34100C), phát x đi n từ t ngăđ i t t làm ion hóa và duy trì hồ quang ổn
đ nh, volfram có tính ch ng oxy hóa r t cao Thành phần hóa h c c aă đi n c c
volfram dùng cho hƠnăTIGănh ăsau:
Trang 34B ng 2.5: Thành phần hóa h c c aăcácăđi n c c vônfram [3]
Tiêu chu n AWS W (min)
- 0.8 ậ 1.2 1.7 ậ 2.2 0.35 ậ 0.55
0.5 0.5 0.5 0.5 0.5
Cácăđi n c căvônframăth ngăđ c cung c p v iăđ ng kính 0.25 ậ 6.35 mm, dài 76 ậ 610 mm, có b mặtăđƣăđ c làm s ch hoặcăđ c mài đ lo i b các t p ch t
b mặt
Cácăđi n c c vônfram tinh khi tăt ngăđ i rẻ, có kh nĕngăd năđi n không cao, ch ng nhi m b n không t t,ăth ng ch dùngăđ i v i các ng d ng hàn thông
th ng
Cácăđi n c c vônfram có thêm thori (Th), có tính phát x đi n t caoăh n,ăd n
đi n t tăh n,ăch ng nhi m b năcaoăh n,ămồi hồ quang t tăh năvƠăhồ quang ổnăđ nh
h n
Cácăđi n c c vônfram có thêm zircon (Zr) có các tính ch t trung gian gi a
đi n c căWăvƠăđi n c c W-Th.ăĐi n c căwolframăđ c phân lo iănh ă b ng 2.6
B ng 2.6: Phân lo i theo v chămƠuătrênăđi n c c hàn TIG [3]
kh i l ng
Trang 35Hình 2.7 Phân lo i theo v ch mầuătrênăđi n c c hàn TIG [25]
2.2.4 C ng đ dòng đi n khi hàn TIG
C ngăđ dòngăđi n hàn s đi u khi n chi u sâu c a m i hàn, và hi u ng này là t l thu n n uănh ăkhôngămu nănóiălƠăh iăcóătínhăch tăhƠmămũ.ăDòngăđi n hƠnăcũngă nhăh ngăđ năđi n áp, v iăđi n áp m t chi u dài hồ quang c đ nhătĕngălên t l v iădòngăđi n,ăđi u cần thi tălƠăthayăđổi m căđi năápăkhiăc ngăđ dòngăđi n
đ căđi u ch nh
Máy hàn TIG có c lo i m t chi u và xoay chi u Dòng m t chi u s có hai
ki uăđ u dây là phân c c thu n và phân c c ngh ch Tuy nhiên, phân c c ngh ch ít khi dùng trong hàn TIG do ki uăđ uădơyănƠyăcóănh căđi m là hồ quang không ổn
đ nh, chi u sâu ng uăkémăvƠăchóngămònăđi n c c.ă uăđi m duy nh t c aăph ngăphápănƠyălƠătácăđ ng làm s ch l p oxit trên b mặt v t li u, có tác d ng t t khi hàn các kim lo i d b oxy hóaănh ănhômăvƠămagie.ăTuyănhiênăhầu h t các kim lo i khác
đ u không cầnăđ n quá trình nƠyădoăđóătrongăhƠnăTIGăch y uălƠădùngăph ngăphápăphân c c thu n Phân c c thu n là t o hồ quang ổnăđ nhăh n,ăchi u sâu th u t tăh nă
Trang 36B ng 2.7: L a ch năđ ngăkinhăđi n c căvƠădòngăđi n hàn [3]
2.2.5 Đi n áp h quang
Đi năápăđ căđoăgi aăđi n c c vonfram và v t hàn th ngăđ c g iălƠăđi n áp
hồ quang.ăĐi n áp hồ quang là m t bi n ph thu c, b nhăh ng m nh b i nh ng thông s sauăđơy:
- C ngăđ dòngăđi n hàn
- Hình dáng c aăđầuăđi n c c vonfram
- Kho ng cách gi aăđi n c c vonfram và v t hàn
- Lo i khí b o v
Đi n áp hồ quang b thayăđổi do hi u ng c a nh ng bi n s khác,ăvƠăđ c s
d ng trong vi c mô t nh ng qui trình hàn ch vì nó d đoăl ng Vì nh ng bi n s khácănh ălƠăkhíăb o v ,ăđi n c c,ăvƠăc ngăđ dòngăđi năđƣăđi n c căxácăđ nhătr c,
đi n áp hồ quang tr thành m t cáchăđ đi u khi n chi u dài hồ quang, m t bi n s quang tr ngă nh ngă khóă đi u khi n chi u dài hồ quang là quan tr ng v iă ph ngăpháp này vì nó nhăh ngăđ n chi u r ng c aăvũngăhƠn;ăchi u r ng c aăvũngăhƠnălƠă
t l thu n v i chi u dài hồ quang.ăDoăđó,ătrongăđaăs các công vi c hàn nh ng v t không ph i d ng t m m ng, chi u dài hồ quang mong mu n càng ng n càng t t
T t nhiên, cần nh n th c v kh nĕngăđo n m chăđi n c căvƠoăvũngăhƠnăhoặc dây hàn n uănh ăchi u dài hồ quang là quá ng n Tuy nhiên, v i hàn t đ ng, s
d ng khí b o v hêli, nguồnăđi n m t chi uăđi n c c âm, và v i m tăc ngăđ dòng
đi năt ngăđ i cao, có th nh năchìmăđầuăđi n c c xu ngăphíaăd i b mặt c a t m
đ t o ra nh ng m i hàn có chi u sâu l nănh ngăhẹp v i t căđ cao
Đ ngăkínhăđi n c c (mm) 1,6 1,6 2,4 2,4 3,2 3,2 Dòngăđi n hàn (A) 100÷140 100÷160 120÷200 150÷250 150÷250 150÷300
Trang 37Khiăđi n áp hồ quangăđ c s d ngăđ ki m soát chi u dài hồ quang trong
nh ng công vi c quan tr ng, cần ph i c n th n quan sát nh ng bi n s khác có nh
h ngăđ năđi n áp hồ quang Trong s đóăcóăcácăt p ch tătrongăđi n c c và trong khí
b o v , t căđ c pădơyăkhôngăđúng,ăs thayăđổi nhi tăđ c aăđi n c c, và s mònăđiă
c aăđi n c c n uănh ănh ngăthayăđổiălƠăđ l năđ nhăh ng t iăđi n áp hồ quang trong hàn t đ ng chi u dài hồ quang cần ph iăđ căđi u ch nhăđ khôi ph c l iăđi n
áp mong mu n [3]
2.2.6 Khí b o v
Trong hàn TIG khí b o v đ cădùngălƠăkhíătr ,ăhaiăkhíăđ c dùng khá phổ
bi n nh t hi n nay là argon, nit ăvà helium Ar là m tăkhíăđ nănguyênăt ( phân t
ch ch a m t nguyên t )ăđ c trích từ khí quy n bằngăph ngăphápăhóaăl ng không khí và tinh ch đ năđ tinh khi t 99.9%.ăKhíănƠyăđ c cung c p trong các bình áp
su t cao hoặc d ng l ng v i nhi tăđ d i -1800C trong các thùng ch a l n [3]
HeăcũngălƠăkhíăm t nguyên t , có tr ngăl ng riêng kho ng 1/10 so v i Ar,
đ c trích từ khí t nhiên, có nhi u m t s n c He có nhi tăđ hóa l ng r t th p (-272 0Că),ădoăđóăth ngăđ c ch a trong các bình áp su t cao He có tính d n nhi t caoăh nădoăđóăđòiăh iăđi n áp hồ quang l năh năăsoăv i Ar
Đ tinh khi t c a Ar: Các t p ch t trong Ar có th gây ra các v năđ khi hàn TIG, Ar tiêu chu n ph iăcóăđ tinh khi tănh ăsau:
B ng 2.8: Thành phần các ch t hóa h c trong khí argon [3]
Trang 38các m iăhƠnăđơuămíăv i thép không g dƠyăđ n 1.6mm, ngoài ra cònăđ cădùngăđ hàn các thùng bia bằng thép không g và các ng, các h p kim Ni Hỗn h p 35% H2
có th dùng cho thép không g v i m i chi u dày, n u khe h đáyăc aăđ ng hàn trong ph m vi 0.25-0.50 mm Không nên dùng nhi u H2, do có th gây ra rỗ x p
m i hàn Vi c s d ng hỗn h p này ch h n ch cho các h p kim Ni, Ni-Cu, thép không g
2.2.7 Kim lo i đ p (dây hàn ph )
Kim lo iăđi năđầyăđ liên k t nhi u kim lo i và h p kim khác nhau s d ng
v iăph ngăphápăhƠnăhồ quang vônfram trong khí b o v là r t sẵn có N u s d ng kim lo iăđi năđầy cần ph iăt ngăt , mặt dù không cần thi t ph i gi ng h t kim lo i
c ăb n Khi liên k t các kim lo iăc ăb năkhôngăt ngăt thì kim lo iăđi năđầy s khác
so v i m t trong hai kim lo iăc ăb n
Nhìn chung, thành phần hóa h c c a kim lo iă c ă b nă đ că đi u ch nhă đ
t ngăh p v iăc ătínhăc a kim lo iăc ăb nătrongăđi u ki n hàn Nh ng kim lo iăđi n đầyănh ăth đ c s n xu t v i s ki m soát v thành phần hóa h c,ăđ tinh khi t, và
ch tăl ng chặtăh nălƠăkimălo iăc ăb n Các ch t kh th ngăđ căđ aăthêmăvƠoăđ
đ m b o m i hàn ch tăl ng t t Có th bổ sung thành phần hóa h c c a m t s kim
lo iăđi năđầyăđ c i thi n s đápă ng v i các x lý nhi t sau khi hàn [3]
2.3 Tình hình nghiên c u trong và ngoài n c
v i ch t o m t k t c u hoàn toàn bằng thép không g
Trên th gi i vi c nghiên c u, ng d ng công ngh hàn hai v t li u thép cacbon v i thép không g r t phổ bi n mang l i l i ích kinh t to l n.ăNh ngă Vi t
Trang 39Nam vi c nghiên c u, ng d ng công ngh hàn hai v t li u này còn mang tính ch t
đ nălẻ vƠăch aă ng d ng nhi u vào th c ti n
Dùăđƣăr t c g ng tìm ki m các tài li u từ nhi u nguồnănh ngăchoăđ n nay tác gi v năch aăti p c năđ c các nghiên c u và công b trongăn c v công ngh hàn hồ quangăđ t o liên k t hàn thép cacbon v i thép không g Ngoài ra, qua kh o sát th c t cho th y các công ty ch t oăhƠnăcũngăđƣăti n hành th c hi n các m i hàn hai v t li u thép cacbon v i thép không g cho các k t c u ít quan tr ng và ch y u
d a trên kinh nghi m và tay ngh c a th hàn
ki m tra bằngăph ngăphápăki m tra không phá h y là siêu âm và ch p nh phóng
x ĐơyălƠăc ăs đ tác gi l a ch n quy trình t o khuy t t t trên hai v t li u thép cacbon ậ thép không r choăđ tài
c u v ắT iă uăhóa tham s c a hàn MIG cho thép không g SS-304 và thép cacbon
th p s d ngăph ngăphápăthi t k Taguchi” V i nghiên c u này nhóm tác gi đƣă
đ a ra m t s k t lu n là ph ngă phápă Taguchiă cóă th s d ngă đ xácă đ nh nh
h ng c a các thông s hƠnă(dòngăđi n,ăđi n áp và t căđ hƠn)ăđ năđ b n kéo c a
m i hàn và hai thông s nhăh ng nhi u nh tăđ năđ b năkéoălƠăđi n áp và t căđ hàn; nhăh ng c a các thông s vào đ b n kéo cu i cùng có th đ c x p h ng
Trang 40th t gi m dần nh ăsau đi n áp > t căđ hàn > c ngăđ dòngăđi năvƠăArgonăđ c xem là khí b o v hi u qu ,ăítăvĕngăb n trong quá trình hàn nh t
- M t nghiên c u khác c a các tác gi Pawan Kumar, Dr.B.K Roy, Nishant
c a Vi n Công ngh và Qu n lý Om, Haryana, năĐ trong tài li u [13]ăcũngăđƣănghiên c u v ắTối ưu hóa thông số của hàn hồ quang bằng điện cực nóng chảy trong môi trường khí bảo vệ (GMAW) cho thép không gỉ Austenit (AISI 304) và thép cacbon th ấp sử dụng công nghệ Taguchi”.ă V i nghiên c u này nhóm tác gi đƣă
phân tích nhăh ng c a 3 thông s hƠnălƠăc ngăđ dòngăđi năhƠn,ăđi n th hồ quang và l uăl ng khí b o v , k t qu lƠăc ngăđ dòngăđi n hàn nhăh ng l n
nh tăđ năđ c ng c a kim lo i c ăb n (base metal), khu v c m i hàn (weld area) và vùng nhăh ng nhi t (HAZ) ti pătheoălƠăđi n th hồ quang và l uăl ng khí b o
v , k t qu nƠyăđóngăvaiătròăquanătr ngăđ đi u ch nh các thông s hàn
- Nhóm tác gi K Krishnaprasad, and Raghu V.Prakash trong tài li u [14]ăđƣănghiên c u v s phát tri n c a v t n t do m i (Fatigue Crack Growth FCG) c a
m i hàn v t li u khác nhau gi a thép không g và thép cacbon Trong nghiên c u này nhóm tác gi đƣăs d ng cặp v t li u là thép t m không g SS 316L và thép cacbon IS 2062 Grade A, s d ngăph ngăphápăhƠnăTIGăvƠădơyăhƠnăph là SS309
V i v t n tăđ c kh iăx ng t i khu v c kim lo iăc ăb n (base metal region), khu
v c m i hàn (weld metal region) và vùng nhă h ng nhi t HAZ (heat affected zones) K t qu là t căđ phát tri n v t n tăđƣăđ cătìmăraăđ nâng cao ng su t cho
m i hàn và kim lo iăc ăb n T căđ phát tri n v t n t do m i t i vùnh nhăh ng nhi t c a thép không g là th p nh t còn trên thép cacbon thì t căđ phát tri n v t
n tănhanhăh n.ăH năn a d i tán x c a d li uăđ c tìm ra b thu hẹp,ăc ngăđ
ch ng n t tìm ra t i r t nhi u v trí khác nhau c a m iăhƠn,ăc ngăđ ch ng n t
đ c tìm ra có giá tr th p nh t t i m i hàn và cao nh t t i vùng nhăh ng nhi t
- Nhóm tác gi Wichan Chuaiphan, Somrerk Chandra ậ ambhom, Satian Nitawach và Banleng Sonil trong tài li u [15]ăđƣănghiênăc u tính kh thi c a hàn hai
v t li u khác nhau gi a thép không g AISI 304 và thép t m cacbon AISI 1020 v i chi uă dƠyă 15mm.ă Quáă trìnhă hƠnă đ c áp d ng là Hàn hồ quang đi n c c không nóng ch yătrongămôiătr ngăkhíătr ă(GTAW/TIG)ăvƠăhƠnăhồ quang tay (SMAW)
