Nghiên cứu công nghệ xử lý nhiệt khi hàn dầm chữ I kích thước lớn

Nghiên cứu công nghệ xử lý nhiệt khi hàn dầm chữ I kích thước lớn Nghiên cứu công nghệ xử lý nhiệt khi hàn dầm chữ I kích thước lớn Nghiên cứu công nghệ xử lý nhiệt khi hàn dầm chữ I kích thước lớn luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp

T Ổ NG QUAN V Ề D Ầ M

Khái ni ệ m

Dầm là kết cấu quan trọng và phổ biến trong nhiều thiết bị và máy móc, đặc biệt trong lĩnh vực xây dựng và giao thông Chúng được ứng dụng rộng rãi trong các công trình như cầu trục, cầu thép, toa xe, sàn công tác, khung nhà thép, vỏ tàu thủy, khung máy và bệ máy.

Chức năng chính của dầm là chống uốn ngang, thường nhận tải từ các phần tử khác và chuyển tải xuống các gối tựa, tức là phần đỡ của dầm.

Đặc điể m và phân lo ạ i

Theo cấu tạo tiết diện ngang dầm có thể chia làm hai loại: dầm hình và dầm tổ hợp.

Dầm hình là loại dầm được chế tạo từ thép hình phổ thông như thép I, thép U, thép góc, hoặc các loại thép hình mỏng chuyên dụng khác Đặc biệt, dầm thép chữ I có tiết diện đối xứng và mômen chống uốn (Wx) lớn, rất phù hợp cho các ứng dụng chịu uốn phẳng như dầm cầu, dầm sàn công tác và dầm cầu trục.

Hình 1.1 : Các loại dầm hình

Dầm thép chữ U có tiết diện không đối xứng, dẫn đến khả năng bị xoắn khi chịu uốn phẳng Tuy nhiên, với thiết kế cánh rộng, dầm chữ U lại có khả năng chịu uốn xiên tốt và dễ dàng liên kết với các bộ phận khác trong kết cấu Do đó, chúng thường được sử dụng làm khung vỏ tàu, xà gồ, sườn máy bay, toa tàu, hoặc dầm công tác cho các nhịp và tải trọng nhỏ.

Dầm thép chữ U có tiết diện không đối xứng, dễ bị xoắn khi chịu uốn phẳng, nhưng lại có khả năng chịu uốn xiên tốt, đặc biệt là loại cánh rộng Nhờ vào tính dễ dàng trong việc liên kết với các bộ phận khác, dầm chữ U thường được sử dụng trong các ứng dụng như khung vỏ tàu, xà gồ, sườn máy bay, toa tàu và dầm công tác với nhịp và tải trọng nhỏ.

Do hạn chế về công nghệ cán, thép hình cán nóng thường có bề dày bản bụng lớn và tốn thêm kim loại ở khu vực chuyển tiếp từ bụng sang cánh, dẫn đến việc sử dụng thép hình này vẫn còn nặng nề và không tiết kiệm kim loại, đặc biệt là với các dầm vượt nhịp lớn và chịu tải trọng bé Để khắc phục nhược điểm này, công nghệ cán đã tiến bộ, cho phép áp dụng nhiều loại tiết diện mới như thép hình cán nóng hình chữ I cánh rộng, I cao thành, hoặc tiết diện cán nguội, dập nguội từ thép bản mỏng, tạo thành các tiết diện dạng chữ H và chữ Z.

Dầm tổ hợp là loại kết cấu được chế tạo từ thép hình, thép tấm hoặc thép định hình Khi sử dụng phương pháp hàn trong quá trình chế tạo, sản phẩm được gọi là dầm hàn Bài viết này sẽ tập trung vào việc tìm hiểu về dầm hàn.

Hình 1.2: Các loại dầm tổ hợp (dầm hàn – dầm dinh tán Đỗ Vinh Quang 14 Lớp : 11BCNH

Dầm hàn chữ I bao gồm ba phần chính: hai bản cánh (hay còn gọi là cánh hoặc đế dầm) và bụng (còn được gọi là thành hay bụng dầm) Bên cạnh đó, dầm hàn còn có các thành phần kết cấu bổ sung như gân cứng vững, vách ngăn và bản nối, góp phần tăng cường độ bền và tính ổn định của dầm.

Dầm hàn nhẹ hơn và có chi phí chế tạo thấp hơn so với dầm đinh tán hoặc dầm bulong, do đó được sử dụng phổ biến trong các thập kỷ gần đây Dầm tổ hợp mang lại giải pháp kết cấu linh động hơn, cho phép giảm chiều dày bụng dầm đến mức tối thiểu hoặc thay đổi tiết diện dầm theo các giá trị nội lực cụ thể, điều này đặc biệt hiệu quả về mặt kinh tế cho các dầm có khẩu độ và tải trọng lớn.

Sử dụng dầm hình giúp giảm số lượng chi tiết cấu tạo, từ đó giảm chi phí chế tạo và rút ngắn thời gian đưa công trình vào sử dụng Vì vậy, cần cân nhắc kỹ các yếu tố kinh tế - kỹ thuật để lựa chọn giữa dầm hình và dầm tổ hợp nhằm đạt hiệu quả tối ưu nhất.

Sơ lượ c v ề d ầ m hàn và ứ ng d ụ ng c ủ a d ầ m hàn trong k ế t c ấ u thép

Cầu dầm thép là loại cầu phổ biến cho các nhịp nhỏ và vừa trên đường ôtô, thường có chiều dài dưới 30 m Dầm chủ được làm bằng thép hình I, được đặt song song và cách đều nhau Đối với các nhịp lớn hơn, thường sử dụng dầm thép có chiều cao lớn hơn dầm thép Đỗ Vinh Quang 15 Lớp: 11BCNH Phần trên của dầm thép được phủ bằng bản bê tông cốt thép, vừa làm mặt cầu cho xe chạy, vừa tăng cường độ cứng ngang cho các dầm dọc.

Các dầm ngang ở các đầu dầm và tại các điểm trung gian tạo độ cứng ngang và phân bố tải trọng tập trung lên các dầm dọc.

Cầu dầm thép nổi bật với cấu trúc đơn giản và trọng lượng nhẹ, cho phép thi công nhanh chóng mà không cần sử dụng giàn giáo Điều này khiến nó trở thành lựa chọn lý tưởng cho các công trình cầu cần xây dựng gấp và các cầu địa phương.

1.3.2 Ưu nhược điểm của cầu dầm thép: Ưu điểm:

- Cầu dầm thép có thể thi công nhanh chóng hơn cầu bêtông cốt thép hoặc cầu bêtông cốt thép ứng suất trước

Cầu dầm thép có khả năng lắp đặt nhanh chóng qua sông suối và các chướng ngại vật, bất kể điều kiện thời tiết, giúp giảm chi phí xây dựng hiệu quả.

Kết cấu nhịp cầu thép nhẹ hơn cầu bê tông cốt thép, giúp giảm chi phí tổng thể, đặc biệt trong những vùng có địa chất lòng sông yếu Ngoài ra, nhịp cầu thép thường có chiều cao kiến trúc thấp hơn, phù hợp cho các cầu vượt, đảm bảo tĩnh không dưới cầu mà không cần nâng cao quá mức độ cao của mố trụ.

- Cầu thép dễ sữa chữa và sửa chữa nhanh hơn cầu bê tông cốt thép

Gỉ sét trên thép là một vấn đề quan trọng cần được chú ý và bảo trì thường xuyên, vì nó không chỉ tốn kém mà còn là nguyên nhân chính gây hư hỏng cầu thép Dù thép chống gỉ được quảng cáo là hiệu quả, nhưng thực tế vẫn không đảm bảo hoàn toàn về mặt kinh tế như các nhà sản xuất đã công bố.

- Hậu quả cuối cùng của gỉ là làm suy yếu công trình

Giá thành sơn cầu trong suốt thời gian sử dụng rất cao, và việc cạo gỉ, sơn lại không chỉ ảnh hưởng đến sức khỏe con người mà còn tác động tiêu cực đến môi trường Sử dụng sơn trên nền dầu gây ra sự bay hơi của các thành phần hữu cơ, ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe Quy trình cạo bỏ lớp sơn cũ và tiêu hủy phế thải trong thời gian phục vụ cầu rất tốn kém Trong nhiều trường hợp, chi phí cho việc cạo gỉ và tiêu hủy phế thải có thể ngang bằng với chi phí hủy bỏ cầu cũ và xây dựng cầu mới.

Trong khoảng 20 năm qua, thép chống gỉ đã được sử dụng rộng rãi trong xây dựng cầu, giúp giảm chi phí do không cần sơn Tuy nhiên, theo thời gian, sự hình thành gỉ vẫn xảy ra, khiến cho thép chuyển sang màu nâu, được coi là một trong những màu sắc xấu nhất về mặt thẩm mỹ Rỉ sét trên kết cấu nhịp và các bộ phận bằng thép thường chảy xuống tường mố trụ, làm giảm vẻ đẹp tổng thể của công trình.

- Một số hình ảnh dầm hàn Đỗ Vinh Quang 17 Lớp : 11BCNH

Hình 1.5: Dầm I kích thước lớn

Hình 1.6: Dầm hàn cho kết cấu cầu thép Đỗ Vinh Quang 18 Lớp : 11BCNH

C ấ u t ạ o c ủ a d ầ m ch ữ I

Dầm I hay còn gọi là dầm H là dầm có mặt cắt ngang hình chữ I hoặc chữ H Hai phần nằm ngang gọi là bản cánh, phần thẳng đứng là bản bụng Bản bụng chịu lực kéo, trong khi bản cánh chịu phần lớn momen uốn của dầm

Lý thuyết về dầm cho thấy rằng dầm có mặt cắt ngang hình chữ I rất hiệu quả trong việc chịu tải trọng kéo và momen uốn trong mặt phẳng chứa bản bụng Tuy nhiên, mặt cắt ngang có thể giảm theo chiều ngang, trong khi dầm I lại không hiệu quả trong việc chịu xoắn.

Có hai dạng dầm I theo tiêu chuẩn:

• Dầm I cán: được tạo hình bởi cán nóng, cán nguội hoặc đúc ép (tùy thuộc vào vật liệu)

• Dầm I hàn (đôi khi dầm I có thể được tạo bằng gắn kết bulong hoặc đinh tán).

Dầm I thường được chế tạo bởi vật liệu thép kết cấu nhưng đôi khi cũng có thể đượcchếtạo từ hợp kimnhôm và một số loại vật liệu khác.

Dầm I được sử dụng rộng rãi trong các kết cấu công nghiệp với kích thước đa dạng và được tiêu chuẩn hóa Việc này cho phép dễ dàng lựa chọn kích thước và tải trọng phù hợp của dầm I Dầm I được sử dụng với cả hai công năng: dầm và cột.

Dưới tác động của lực uốn, ứng suất pháp lớn nhất sẽ tập trung tại thớ kim loại xa trục trung hòa, dẫn đến việc phần lớn vật liệu của dầm tập trung ở khu vực này Ngược lại, vùng gần trục trung hòa sẽ có ít vật liệu hơn Điều này giải thích cho cấu trúc mặt cắt ngang của dầm I, trong đó trục trung hòa nằm ở giữa bản bụng, và bản bụng mỏng hơn so với bản cánh.

Quy trình ch ế t ạ o d ầ m hàn ch ữ I

Quy trình chế tạo dần hàn chữI trong điều kiện nhà máy kết cấu thép thường gồm các công đoạn chủ yếu sau: Đỗ Vinh Quang 19 Lớp : 11BCNH

Trong quá trình sản xuất kết cấu thép, các bước quan trọng bao gồm: Chuẩn bị phôi và nắn cắt phôi (A,B); Hàn đính kết cấu (C); Hàn kết cấu (D); Uốn phẳng bản cánh của dầm I (E,F); Phay hai phần đầu của dầm I, nơi thường xảy ra khuyết tật (G); Phun bi, phun cát để làm sạch kết cấu và biến cứng bề mặt (H); và cuối cùng là sơn phủ bảo vệ kết cấu (I).

Hình 1.7: Sơđồ quy trình chế tạo kết cấu dầm chữ I a A,B: Chuẩn bị phôi, nắn cắt phôi

- Nắn cần tránh tạo vết xước, vết lõm và các khuyết tất khác trên bề mặt

- Nắn cần đảm bảo bán kính cong và độ võng của chi tiết theo yêu cầu (bảng 1) b C, D: Hàn đính và hàn dầm

- Chếđộhàn đính và chếđộ hàn phải tuân thủtheo quy trình hàn đề ra

- Trình tự hàn cũng phải được chỉ dẫn rõ nhằm giảm ứng suất và biến dạng sau khi hàn c E,F: Uốn phẳng bản cánh dầm I

- Dùng máy nắn dầm chuyên dụng hoặc các phương pháp nắn thủ công nhưng cần tránh tạo các vết trên bề mặt dầm

- Cần đảm bảo kích thước, độ võng, độ vênh của sản phẩm theo yêu cầu được cho trong bảng 1 [11] Đỗ Vinh Quang 20 Lớp : 11BCNH

Bảng 1.1: Bán kính cong và độ võng yêu cầu khi nắn và uốn các chi tiết thép

- Nắn phôi được thực hiện bằng phương pháp cán phẳng (leveler process)

Hình 1.8: Cán phẳng phôi d G: Phay hai phần đầu dầm I:

- Hai phần đầu dầm thường có nhiều khuyết tật, lệch mép giữa bản cánh trên, bản cánh dưới và bản bụng

- Kích thước sau khi phay cần đảm bảo theo đúng kích thước của bản vẽ

Đối với các dầm có kích thước lớn, việc sử dụng máy phay để gia công có thể gặp khó khăn Thay vào đó, có thể áp dụng phương pháp mài bằng đá mài giấy Tuy nhiên, sản phẩm sau khi mài vẫn cần phải đáp ứng các yêu cầu chất lượng đã đề ra Để hoàn thiện, các bước phun bi và phun cát sẽ được thực hiện nhằm làm sạch kết cấu và chuẩn bị cho quá trình sơn.

- Trước khi phun bi, phun cát cần chú ý mài các cạnh sắc, góc…

- Mài láng các mối hàn gồ ghề, khuyết tật sắt thép, các ba via… Đỗ Vinh Quang 21 Lớp : 11BCNH

- Trước khi sơn cần chú ý làm sạch nước, hơi ẩm, dầu mỡ, vết phấn cũng như các chất bẩn không thích hợp

Vật liệu chế tạo kết cấu cầu thường là thép cacbon, yêu cầu chất lượng cắt cao và năng suất tốt Để đảm bảo các đường cắt đều và thẳng, phương pháp cắt bằng máy cắt giàn song song được lựa chọn.

Hình 1.9: Máy cắt giàn song song

- Trị số mạch cắt đối với thép: t≤20mm là 2mm;

30≤t≤50mm là 3mm; t≥50mm là 3.5 - 4mm

M ục đích, ý nghĩa củ a vi ệ c gi ả m ứ ng su ấ t và bi ế n d ạ ng hàn

Biến dạng hoặc cong vênh trong quá trình hàn xảy ra do sự co ngót không đều của mối hàn và kim loại cơ bản trong chu kỳ nung nóng và làm nguội Ứng suất hình thành ở mối hàn là hệ quả của những thay đổi về thể tích, đặc biệt khi mối hàn bị hạn chế bởi các cấu trúc kẹp hoặc vật liệu xung quanh Nếu các hạn chế này được loại bỏ, ứng suất có thể dẫn đến biến dạng vật liệu, thậm chí gây xé rách hoặc đứt gãy Do đó, việc ngăn ngừa biến dạng hàn là rất quan trọng để giảm chi phí sửa chữa trong quá trình hàn.

Có nhiều loại biến dạng và thay đổi kích thước, bao gồm biến dạng dọc, ngang, góc, xoắn và uốn cong Những biến dạng này có thể xảy ra đồng thời, dẫn đến sự xuất hiện của hai hoặc nhiều dạng biến dạng cùng lúc.

Biến dạng hàn gây khó khăn trong chế tạo và lắp ráp các phân đoạn, tổng đoạn của kết cấu, đồng thời làm giảm sức bền và tuổi thọ của kết cấu.

Tác giả đã nghiên cứu tài liệu chuyên ngành để hiểu rõ về dầm cầu, bao gồm cách phân loại, đặc điểm và điều kiện làm việc của chúng Bên cạnh đó, nghiên cứu cũng tập trung vào quy trình chế tạo dầm cầu chủ yếu.

Trong đồ án này, tác giả Đỗ Vinh Quang, lớp 11BCNH, sẽ đề xuất các biện pháp công nghệ chế tạo và xử lý nhiệt cho dầm chính GB3WS của Cầu Nhật Tân, dựa trên kinh nghiệm giám sát chế tạo tại công ty TNHH Kết Cấu Thép MitSui Thăng Long.

KHẢ O SÁT V Ề CÔNG NGH Ề CH Ế T Ạ O D Ầ M CHÍNH NH Ậ T TÂN

Gi ớ i thi ệ u chung v ề c ầ u Nh ậ t Tân

Cầu Nhật Tân là một trong bảy cây cầu đang được xây dựng bắc qua sông Hồng tại Hà Nội Cầu có kết cấu nhịp dạng cầu dây văng với 5 trụ tháp hình thoi và 6 nhịp dây văng Điểm khởi đầu của cầu nằm tại phường Phú Thượng, quận Tây Hồ và điểm kết thúc giao với quốc lộ 3 tại km 7+100, xã Vĩnh Ngọc, huyện Đông Anh Mục tiêu của cầu là rút ngắn khoảng cách từ sân bay Nội Bài đến trung tâm thành phố.

Cầu Hà Nội được khởi công ngay sau khi hoàn thành cầu Thanh Trì, với thiết kế dây văng liên tục bằng bê tông cốt thép dự ứng lực Cầu có 5 trụ tháp và được thi công bằng phương pháp đúng hẫng cân bằng.

Mặt cầu rộng 33,2m được chia thành 4 làn xe cơ giới, 2 làn xe buýt, và 2 dải xe hỗn hợp, cùng với phân cách giữa và đường dành cho người đi bộ Cầu có chiều dài 3,9 km, với đường dẫn dài 4,5 km, trong đó phần chính qua sông dài 1,5 km Tổng mức đầu tư dự kiến cho cầu là

7500 tỷ đến 8000 tỷđồng tùy theo số lượng cột phải thi công. Đỗ Vinh Quang 24 Lớp : 11BCNH

Hình 2.1: Mô hình cầu Nhật Tân kiểu dây văng, dẻ quạt

Cầu Nhật Tân được cấu tạo bởi hệ thống các dầm chính, dầm ngang, phần đỡ và các trụ tháp

C ấ u t ạ o d ầ m c ầ u Nh ậ t Tân

Dầm chính cầu Nhật Tân là các dầm chữ I với hệ thống các gân tăng cứng và ống neo cáp… (Phụ lục 1)

• Bản cánh trên có kích thước 570x12000x24mm, vật liệu là JIS G3016 SM570.

• Bản cánh dưới có kích thước 910x12000x55mm, vật liệu là JIS G3106 SM570.

• Bản bụngcó kích thước: 2921x12000x19mm Vật liệu là JIS G3106 SM570. Đỗ Vinh Quang 25 Lớp : 11BCNH

• Vật liệu của các gân tăng cứng là JIS G3106: SM490YA; SM490YB và SM400A

Hình 2.2: Kết cấu dầm chính cầu Nhật Tân Dầm ngang cầu Nhật Tân là dầm I với hệ thống các gân tăng cứng

Hình 2.3: Kết cấu dầm ngang cầu Nhật Tân Đỗ Vinh Quang 26 Lớp : 11BCNH

2.2.1 Thành phần hóa học của các loại thép trong dầm GB3WS

Bảng 2.1: Thành phần hóa học của thép [1]

SM400A 0.23 max - 2,5x%C min 0.035 max 0.035 max

SM490YA 0.20 max 0.55max 1.6 max 0.035 max 0.035 max

SM490YB 0.20 max 0.55max 1.6 max 0.035 max 0.035 max

SM570 0.18 max 0.55max 1.6 max 0.035 max 0.035 max

2.2.2 Cơ tính của các loại thép trong dầm GB3WS

Bảng 2.2: Cơ tính của thép [1]

Giới hạn chảy (N/mm 2 ) Giới hạn bền

(N/mm 2 ) Độgiãn dài tương đối

Chiều dày (mm) Chiều dày (mm)

SM490YB 365min 355min 335min 325min 520 –

SM570 460min 450min 430min 420min 570 –

≥20 20 Đỗ Vinh Quang 27 Lớp : 11BCNH

2.2.3 Các mác thép tương đương

Bảng 2.3: Các mác thép tương đương [2]

ASTM EN DIN BS ISO GB

SM490YA A572M Gr50 S355K2G3 St355 50C E355E 16MnCuq

Dầm chính cầu Nhật Tân được chế tạo từ thép JIS G3101 SM570, với mối hàn chủ yếu là mối hàn góc Quy trình hàn áp dụng cho các mối hàn dầm chính được trình bày trong bảng dưới đây.

Hình dạng mối hàn Dải chiều dày

Hàn dầm chính (SM570) FCAW-

Bảng 2.4: Sơ bộ quy trình hàn áp dụng cho hàn dầm chính cầu Nhật Tân

Chi tiết quy trình hàn áp dụng cho hàn dầm chính cầu Nhật Tân được thể hiện trong (phụ lục 4)

0-2mm Đỗ Vinh Quang 28 Lớp : 11BCNH

V ậ t li ệ u hàn d ầ m

Theo khuyến cáocủa nhà thầu chính, vật liệu hàn chotheo bảng sau:

Bảng 2.5: Vật liệu hàn theo khuyến cáo của nhà thầu chính

Welded steel Process AWS specification JIS specification Trade Name Manufacture

MX-200 Kobeco SF-71MX Hyundai

US36 / MF38 Kobeco S-777MXH/H-14 Hyundai

G Z3183 S584-H S-777MXH / A-3 Hyundai Đỗ Vinh Quang 29 Lớp : 11BCNH

Công ty Mitsui Thăng Long áp dụng công nghệ chế tạo tiên tiến, chủ yếu sử dụng phương pháp hàn FCAW và SAW trong sản xuất Phương pháp hàn SMAW được khuyến cáo sử dụng chỉ cho mục đích hàn sửa chữa.

Việc lựa chọn vật liệu hàn được thực hiện dựa trên điều kiện cụ thể của công ty và các khuyến cáo từ nhà thầu chính Dưới đây là bảng vật liệu hàn được sử dụng trong thực tế.

Bảng 2.6: Vật liệu hàn thực tế

Welded steel Process AWS specification JIS specification Trade Name Manufacture

Chi tiết các vật liệu hàn được sử dụng trong dầm chính GB3WS như hình sau: Đỗ Vinh Quang 30 Lớp : 11BCNH

Hình 2.4: Vật liệu hàn sử dụng cho dầm chính (phía bên trong)

Hình 2.5: Vật liệu hàn sử dụng cho dầm chính (phía bên ngoài) Đỗ Vinh Quang 31 Lớp : 11BCNH

Công ngh ệ ch ế t ạ o d ầ m chính c ầ u Nh ậ t Tân

Quy trình chế tạo dầm chính cầu Nhật Tân được thể hiện trong (phụ lục 3) bao gồm các bước công nghệ sau:

Bước đầu tiên trong quy trình là kiểm tra vật liệu đầu vào và kích thước chủng loại Sau đó, cắt mẫu để kiểm tra độ bền kéo (01 mẫu) và thực hiện 03 mẫu thử độ dai va đập tại các vị trí thừa trên tấm thép.

Bước 2: Lấy dấu, cắt các chi tiết theo bản vẽ của phòng thiết kế phát hành ra.

Bước 3: Hàn nối tấm (nếu có), chụp phim để xác nhận mối hàn nối tấm không có khuyết tật Nắn dạng.

Bước 4: Khoan lỗ bắt bulông hai đầu dầm chính.

Bước 5:Gá lắp, hàn đính.

Bước 6:Hàn, hỏa công nắn dạng sau hàn.

Bước 7:Gá lắp và hàn các gân tăng cứng, phần tăng cứng cho ống neo cáp.

Bước 8:Gá lắp và hàn ống neo cáp ở mặt sau.

Bước 9:Hàn đinh, nắn biến dạng cục bộ, sửa chữa các khuyết tật…

Bước 10:Kiểm tra sản phẩm trước khi đưa ra lắp thử. Đỗ Vinh Quang 32 Lớp : 11BCNH

2.4.1 Thiết kế đồ gá hàn

Phần này tác giảsẽ thiết kế đồ gá dùng để gá lắp và đồ gá hàn. a Đồ gá gá lắp

Hình 2.6: Đồ gá gá lắp và đồ gá hàn

Đồ gá lắp được mô tả chi tiết trong Phụ lục 2, bao gồm hệ thống đỡ bản bụng làm từ dầm I300x300 và hệ thống đỡ bản cánh trên, bản cánh dưới bằng dầm I200 gắn vào hệ thống trụ cột I300 Hệ thống kích thủy lực được sử dụng để ép chặt bản cánh trên và dưới vào bản bụng Đồ gá hàn, cũng được trình bày trong Phụ lục 2, bao gồm các thiết bị để chi tiết lên hàn và đồ gá xoay lật, với hệ thống dầm I300x300 hỗ trợ bản bụng.

Sử dụng máy hàn OTC XD500 của hãng DAIHEN với các thông số được thể hiện trong bản sau: Đỗ Vinh Quang 34 Lớp : 11BCNH

Hình 2.8: Máy hàn OTC XD500

Bảng 2.7: Bảng thông số của máy hàn OTC XD500

Dải điện áp đầu vào 415V ±10%

Dải công suất đầu vào 31,5kVA, 28kW

Dải dòng điện đầu vào 43,9A

Dòng điện đầu ra 500A Điện áp tải 45V

Dải dòng điện đầu ra 50-500A

Dải điện áp đầu ra 15-45V Điện áp không tải max 68V

Kích thước 460x660x859mm Đỗ Vinh Quang 35 Lớp : 11BCNH

Máy hàn OTC XD500 được sử dụng hiệu quả cho hàn đính, hàn sửa và hàn khóa đầu dầu Đặc biệt, máy này tích hợp đầu hàn tự động HANDY CARRIAGE I-D của MATSUMOTO KIKAI CO.,LTD, mang lại sự chính xác và hiệu suất cao trong quá trình hàn.

Thông số của đầu hàn Handy Cariage I-D được thể hiện ở bảng 2.6

Bảng 2.8: Bảng thông số của đầu hàn Handy Carriage I-D

Phương pháp di chuyển 4-WD, Bánh xe cao su, Hút bằng nam châm Phương pháp theo dõi Dẫn hướng bằng con lăn

Lực kéo 245N(25kgf) (Khoảng hở là 2mm)

147N(15kgf) (Khoảng hở là 3mm)

Tốc độ di chuyển 100 ~1,300mm/ph (50Hz) /100~1,500mm/ph

Mỏ có thể điều chỉnh với tần số 60Hz, cho phép di chuyển 50mm sang trái/phải và lên/xuống Góc mỏ có thể điều chỉnh từ 45º đến +10º/-5º so với vị trí thẳng đứng Thiết bị cũng được trang bị chức năng tự động dừng, hoạt động hiệu quả ở cả hai hướng.

Thiết bị chuyển mạch 1)Nguồn 2)Hướng dich chuyển 3)Điều chỉnh tốc đô

4)Ra dây(Hồ quang)/Chạy/Hàn 5)Bắt đầu 6)Dừng Điều chỉnh bắn tóe Không cung cấp

Khoảng cách không hàn Bắt đầu: 105mm, Kết thúc:140mm

Nguồn cung cấp AC100V., 50/60Hz., 1-Phase

(110V and 220V are available) Kích thước W×L×H(mm) 315 × 242 × 292mm

Trọng lượng 9.8kgs Đỗ Vinh Quang 36 Lớp : 11BCNH

Hình 2.9: Đầu hàn Handy Carriage I-D

2.4.3 Nghiên cứu công nghệ hàn dầm chính cầu Nhật Tân

2.4.3.1 Chế độ hàn đính cho dầm chính cầu Nhật Tân

Mối hàn dầm chính cầu Nhật Tân là mối hàn góc, kích thước mối hàn góc không quá 4 mm, chiều dài mối hàn đính 50 – 80 mm

Chế độ hàn đính sử dụng phương pháp hàn FCAW theo lớp số 1 trong thông số quy trình hàn FCAW-FA1 và FCAW-FA2 [Phụ lục 4].

1 Thợ hàn đính phải được phòng Quản lý Chất lượng công ty sát hạch và có chứng chỉ phù hợp với tiêu chuẩn AWS D1.5

2 Chiều dài mối hàn đính tối thiểu là 80mm, kích thước tối thiểu là 4mm, khoảng cách giữa các mối hàn đính tối đa là 400mm.

3 Xỉ trên mối hàn đính phải được loại bỏ, bề mặt mối hàn đính phải được kiểm tra cẩn thận trước khi hàn chính

Với các yêu cầu ở trên, chế độ hàn đính như sau:

Chúng tôi sử dụng phương pháp hàn FCAW với kích thước mối hàn đính là 5mm, theo tiêu chuẩn Đỗ Vinh Quang 37 Lớp: 11BCNH Diện tích tiết diện đắp được tính bằng công thức FH = 1/4 x πR² = 0.25 x 3.14 x 5² (mm²) Loại dây hàn được chọn là E81T1-Ni1C, phù hợp với sản phẩm của hãng Kobelco, mang mã DW-60 và đường kính dây là 1,2mm.

• Các thông số chế độ hàn đính giống như chế độ hàn trong các quy trình

FCAW-FA1 và FCAW-FA2 [phụ lục 4]

2.4.3.2 Tính toán chế độ hàn

Bản thông số hàn dầm chính cầu Nhật Tân - WPS được thể hiện trong (phụ lục

Các thông số hàn được ghi chép và kiểm nghiệm thông qua các phép thử cơ tính Để nâng cao năng suất và giảm thiểu biến dạng hàn, trong quy trình hàn giữa bản bụng và bản cánh, tác giả áp dụng hai xe hàn hoạt động đồng thời.

Thứ tự hàn như sau

Sau khi hoàn tất hàn một bên của dầm I, quy trình tiếp theo là xoay lật dầm để thực hiện hàn bên còn lại Phương án này sẽ được trình bày chi tiết trong mục 3.15.

Hình 2.11: Hàn dầm chính sử dụng dầu hàn Handy Carriage I-D a Chếđộ hàn FCAW cho mối hàn giữa bản cánh trên và bản bụng

Hình 2.12 Dạng liên kết hàn của mối hàn giữa bản bụng với bản cánh trên

Diện tích tiết diện ngang của kim loại chảy mối hàn FH được tính là 100 mm², với mỗi phía hàn có diện tích khoảng 50 mm² Do đó, không thể hàn một lớp ngấu hết mối hàn, nên sơ bộ ta sẽ chọn hàn 2 lớp cho mỗi phía.

Tính chế độ hàn cho lớp thứ nhất của mỗi phía: F H1 = 30(mm 2 ):

Theo thực tế kiểm nghiệm, chế độ dòng điện, điện áp và tốc độ hàn được đo như sau: Dòng hàn dao động từ 0A đến 270A, điện áp hàn nằm trong khoảng 30V đến 33V, và tốc độ hàn đạt từ 30 đến 35 cm/ph.

• Hệ số ngấu Ψ n được xác định theo [8] trang 139: Ψ n = k’ (19-0,01.I ).d.(U/I) (2.1)

- k’: Hệ số được xác định như sau:

- k’ = 1 khi hàn bằng dòng xoay chiều.

- Khi hàn bằng dòng một chiều cực thuận: k’ =1,12 nếu j ≥ 120 (A/mm 2 ) k’ = 2,82.j 0,1925 nếu j < 120(A/mm 2 )

- Khi hàn bằng dòng một chiều cực nghịch: k’ = 0,92 nếu j ≥ 120 (A/mm 2 ) k’ = 0,367.j 0,1925 nếu j < 120(A/mm 2 )

- Do ta dùng dòng hàn một chiều cực nghịch, đường kính dây Φ 1.2 có:

- Mật độ dòng điện j (Chọn dòng điện là 270A): j=4I/πd 2 =4.270/(3,14.1,2 2 )"0 (A/mm 2 )

Ψn tính toán là 2,2, không nằm trong khoảng tối ưu từ 1,3 đến 2, nhưng vẫn nằm trong khoảng an toàn từ 0,8 đến 4, do đó vẫn đảm bảo tránh hiện tượng cháy lẹm cạnh hàn.

• Tính nhiệt lượng đường theo [8]: Đỗ Vinh Quang 40 Lớp : 11BCNH qđ (calo/cm)

Trong đó: q - công suất nhiệt hữu ích của hồ quang,calo/s qđ- nhiệt lượng đường,calo/cm

Uh - điện thế hồ quang hàn,V vh - tốc độ hàn,cm/s η - hệ số hữu ích của hồ quang (hàn tay η = 0,75, hàn tựđộng η = 0,85)

Tính chế độ hàn cho lớp thứ hai của mỗi phía: F H2 = 20(mm 2 ):

Theo kết quả kiểm nghiệm, các thông số thực tế của chế độ hàn bao gồm dòng hàn từ 0A đến 270A, điện áp hàn dao động từ 30V đến 33V, và tốc độ hàn đạt từ 30 đến 35 cm/ph.

• Hệ số ngấu Ψ n được xác định theo [8] trang 139: Ψ n = k’ (19-0,01.I ).d.(U/I) (2.3)

- k’: Hệ số được xác định như sau:

- k’ = 1 khi hàn bằng dòng xoay chiều.

- Khi hàn bằng dòng một chiều cực thuận: k’ =1,12 nếu j ≥ 120 (A/mm 2 ) k’ = 2,82.j 0,1925 nếu j < 120(A/mm 2 ) h h h h V

= Đỗ Vinh Quang 41 Lớp : 11BCNH

- Khi hàn bằng dòng một chiều cực nghịch: k’ = 0,92 nếu j ≥ 120 (A/mm 2 ) k’ = 0,367.j 0,1925 nếu j < 120(A/mm 2 )

- Do ta dùng dòng hàn một chiều cực nghịch, đường kính dây Φ 1.2 có:

- Mật độ dòng điện j (Chọn dòng điện là 240A):

Ψn tính toán là 2,3, không nằm trong khoảng tối ưu 1,3÷2 nhưng vẫn nằm trong khoảng an toàn 0,8 ÷ 4, đảm bảo tránh hiện tượng cháy lẹm cạnh hàn.

• Tính nhiệt lượng đường theo [8]: q đ (calo/cm)

Trong đó: q - công suất nhiệt hữu ích của hồ quang,calo/s q đ - nhiệt lượng đường,calo/cm

Uh - điện thế hồ quang hàn,V vh - tốc độ hàn,cm/s η - hệ số hữu ích của hồ quang (hàn tay η = 0,75, hàn tựđộng η = 0,85)

0 = calo cm b Chếđộ hàn FCAW cho mối hàn giữa bản cánh trên và bản bụng h h h h V

= Đỗ Vinh Quang 42 Lớp : 11BCNH

Hình 2.13 minh họa dạng liên kết hàn giữa bản bụng và bản cánh dưới, cho thấy chế độ hàn tương tự như mối hàn giữa bản bụng và bản cánh trên.

K ế t lu ậ n

Dầm I lớn và cồng kềnh gây khó khăn trong việc áp dụng các biện pháp giảm biến dạng và đồ gá khi hàn Trong chương tiếp theo, tác giả sẽ tiến hành nghiên cứu và tính toán ứng suất, biến dạng của dầm chính cầu Nhật Tân.

Ứ NG SU Ấ T, BI Ế N D Ạ NG C Ủ A D Ầ M CHÍNH C Ầ U NH Ậ T TÂN VÀ CÁC BI Ệ N PHÁP H Ạ N CH Ế

Ứ ng su ấ t và bi ế n d ạ ng c ủ a d ầ m chính c ầ u Nh ậ t Tân

3.1.1 Ứng suất và biến dạng do co ngang gây ra

Khi hàn các mối hàn giáp cánh, ứng suất kéo ngang xuất hiện khi mối hàn nguội, dẫn đến việc hai phần cánh bị kéo quay một góc θ nhất định Điều này khiến cho hai nửa của cánh bị uốn giống như dầm công xôn.

Hình 3.1: Biến dạng của tấm cánh khi hàn liên kết chữ T

- B: Chiều rộng bản cánh dầm I

- δb: Chiều dày bản cánh dầm I

- δv: Chiều dày bản bụng dầm I

- yA1: Chuyển vị của điểm A của bản cánh trên ( Điểm đầu mút của tấm cánh)

- yA2:Chuyển vị của điểm A của bản cánh dưới ( Điểm đầu mút của tấm cánh)

- θ: Góc quay của nửa cánh sau khi hàn

- b1: Chiều rộng mối hàn đắp Đỗ Vinh Quang 44 Lớp : 11BCNH a Áp d ụng công thức trong [3] ta có biến dạng góc của bản cánh trên:

- (cm) , với chiều dày bản bụng là 19mm Thay vào ta có: b 1 = 0.8+1.9/2=1.75(cm)

Thay vào công thức (4.1) ta có:

Chuyển vị của mép bản cánh trên:

570x = 8.6(mm) (3.3) b Áp d ụng công thức trong [3] ta có biến dạng góc của bản cánh dưới:

- (cm) , với chiều dày bản bụng là 19mm Thay vào ta có: b 1 = 1.2+1.9/2=2.15(cm)

Thay vào công thức (4.1) ta có:

Chuyển vị của mép bản cánh dưới

= 2 Đỗ Vinh Quang 45 Lớp : 11BCNH

3.1.2 Xác định tiết diện vùng ứng suất tác động của bản cánh trên do cặp mối hàn góc gây ra

Hình 3.2: Sơđồ vùng ứng suất tác động do cặp mối hàn gây ra

• Trong đó: o bn1 : vùng ứng suất tác động của cánh trên khi hàn mối hàn góc. o bn2 : vùng ứng suất tác động của bụng khi hàn mối hàn góc.

Chúng tôi tính toán các giá trị bn1 và bn2 bằng phương pháp tuần tự xấp xỉ, dựa trên lý thuyết phát triển ứng suất nén trong thớ kim loại cũng như lý thuyết truyền nhiệt trong quá trình hàn.

Trong bài viết này, các yếu tố quan trọng được đề cập bao gồm: h là chiều rộng tính toán tính bằng cm, q0 là năng lượng riêng tính bằng cal/cm², tổng chiều dày truyền nhiệt được ký hiệu là , và m là hệ số tính đến sự tiêu hao năng lượng do mất nhiệt bề mặt, ký hiệu là δ.

∑ Đỗ Vinh Quang 46 Lớp : 11BCNH σT: Ứng suất kéo toàn phần ở vùng ứng suất động

Để tính toán giá trị bn, đầu tiên lấy một giá trị m, chẳng hạn như 0,6 ÷ 0,95 hoặc 0,7 ÷ 0,8, và thay vào công thức tính bn (công thức 3.6) để tìm giá trị b’n Tiếp theo, thay b’n vào công thức tính m trong công thức 3.6 Nếu giá trị tính được của m trùng với giá trị đã chọn, thì bn = b’n Nếu không, tiếp tục lặp lại quá trình này cho đến khi hai giá trị trùng khớp.

Kim loại không phải là vật đàn hồi tuyệt đối, do đó, với các tấm có chiều rộng lớn, sự biến dạng sẽ giảm dần khi xa trục mối hàn Điều này khiến sự biến dạng thực tế không còn phù hợp với giả thiết về tiết diện phẳng Vì vậy, trong tính toán, chỉ sử dụng giá trị chiều rộng tính toán, cụ thể là h = 300 ÷ 350 mm cho hàn tự động dưới lớp thuốc và h%0 cho hàn hồ quang tay.

• Như vậy ở đây ta sẽ lấy chiều rộng tính toán của o Cánh h100(mm)0(cm) o Chiều rộng tính toán của bụng h200 (mm)0(cm)

Mối hàn góc nối bản cánh và bụng là mối hàn nhiều lớp, và khi xác định biến dạng trong hàn nhiều lớp, cần xem xét sự chồng chéo của các vùng biến dạng dẻo từ từng đường hàn Thông thường, khi hàn hai hoặc ba lượt, thể tích co tương đối và biến dạng dư chủ yếu được xác định bởi đường hàn đầu tiên, nơi cần sử dụng năng lượng lớn nhất.

• Tính toán năng lượng đườngtheo công thức : qđ h (calo/cm) (3.8) h h h V

= Đỗ Vinh Quang 47 Lớp : 11BCNH

• Các chỉ số U, I, V được cho trong quy trình FCAW-FA1 (cho hàn tự động sử dụng đầu hàn Handy Carriage I-D) ta có :

Ihmax= 270A ; Uhmax= 33V ; Vmin0(cm/ph) và chọn hệ số η=0,85 (chọn các thông số của lớp hàn thứ nhất)

Khi hàn cặp mối hàn góc từ hai phía, vùng ứng suất của hai mối hàn sẽ phủ lên nhau một phần, dẫn đến biến dạng dư tăng lên Để tính toán, năng lượng đường cần thiết cho mối hàn này sẽ cao hơn khoảng 15% đến 20% so với năng lượng đường của từng mối hàn riêng lẻ Cụ thể, năng lượng đường trong trường hợp này được tính là qđ = 3635 + 3635 20% = 4362 (calo/cm).

Tổng chiều dày truyền nhiệt Σδ =δ cánh trên +δbụng=2.4+1.9=6.7 (cm)

Thay các giá trị bn1 hoặc bn2 vào công thức (3.6) ta được: m = 1-0,08.1.3 2 /6.7=0,98 Như vậy giá trị m ta chọn ban đầu là thỏa mãn Đỗ Vinh Quang 48 Lớp : 11BCNH

Ta có : bn1 (mm) bn2 (mm)

Ta tính được tổng tiết diện vùng ứng suất tác động do một cặp hàn góc gây ra bằng: (áp dụng công thức 4.17 trong [3]).

3.1.3 Xác định tiết diện vùng ứng suất tác động của bản cánh dưới do cặp mối hàn góc gây ra

Hình 3.3: Sơđồ vùng ứng suất tác động do cặp mối hàn gây ra

• Trong đó: o bn1 : vùng ứng suất tác động của cánh dưới khi hàn mối hàn góc. o bn2 : vùng ứng suất tác động của bụng khi hàn mối hàn góc.

Chúng tôi tính toán các giá trị bn1 và bn2 bằng phương pháp tuần tự xấp xỉ, dựa trên lý thuyết về sự phát triển ứng suất nén trong các thớ kim loại cũng như lý thuyết truyền nhiệt trong quá trình hàn.

• Công thức tính : Đỗ Vinh Quang 49 Lớp : 11BCNH bn m q h h

Chiều rộng tính toán (h) được xác định bằng cm, trong khi năng lượng riêng (q0) được đo bằng cal/cm² Tổng chiều dày truyền nhiệt cũng được tính bằng cm, và hệ số m phản ánh sự tiêu hao năng lượng do mất nhiệt bề mặt Ứng suất kéo toàn phần (σT) được áp dụng trong vùng ứng suất động, với chiều cao h nằm trong khoảng 300 ÷ 350 mm Quy trình hàn tự động được thực hiện dưới lớp thuốc, sử dụng hàn dây lõi thuốc.

• Như vậy ở đây ta sẽ lấy chiều rộng tính toán của o Cánh h100(mm)0(cm) o Chiều rộng tính toán của bụng h200 (mm)0(cm)

• Tính toán năng lượng đườngtheo công thức : qđ (calo/cm)

• Các chỉ số U, I, V được cho trong quy trình FCAW-FA1 (cho hàn tự động sử dụng đầu hàn Handy Carriage I-D) ta có :

Ihmax= 270A ; Uhmax= 33V ; Vmin0(cm/ph) và chọn hệ số η=0,85 (chọn các thông số của lớp hàn thứ nhất)

Khi thực hiện hàn đồng thời cặp mối hàn góc (liên kết chữ T) từ hai phía, vùng ứng suất tác động của hai mối hàn sẽ chồng lấp lên nhau, tuy nhiên sự chồng lấp này không hoàn toàn mà chỉ một phần δ.

Sau khi hàn cặp mối hàn, phần và biến dạng dư sẽ tăng lên Để tính toán, năng lượng đường của mối hàn sẽ cao hơn khoảng 15% đến 20% so với năng lượng đường của từng mối hàn ở mỗi phía Cụ thể, năng lượng đường trong trường hợp này được tính là: qđ = 3635 + 3635 20% = 4362 (calo/cm) Tổng chiều dày truyền nhiệt được xác định bằng công thức: Σδ = δcánh trên + δcánh dưới + δbụng = 2x5.5 + 1.9 = 12.9 (cm).

Thay các giá trị bn1 hoặc bn2 vào công thức (4.3) ta được: m = 1-0,08.1.4 2 /12.9=0,96 Như vậy giá trị m ta chọn ban đầu là thỏa mãn

Ta có : bn1=7 (mm) bn2=7 (mm)

Ta tính được tổng tiết diện vùng ứng suất tác động do một cặp hàn góc gây ra bằng: (áp dụng công thức 4.17 trong [3])

3.1.4 Ứng suất và biến dạng do co dọc gây ra Đỗ Vinh Quang 51 Lớp : 11BCNH

Hình 3.4 : Biểu đồứng suất khi hàn liên kết chữ I

• Theo (3.9) tiết diện vùng ứng suất tác động do một cặp mối hàn của bản cánh trên Fc =9.1(cm2)

• Nội lực tác động của nó :

Nội lực tác động của mỗi cặp mối hàn khi thực hiện với chế độ hàn tương đồng sẽ có giá trị và hướng ứng suất phản kháng dọc trục giống nhau.

F C Đỗ Vinh Quang 52 Lớp : 11BCNH

Trong đó: F : tiết diện ngang của dầm, cm 2

• Sau khi hàn xong, phía bản cánh trên của dầm sẽ ngắn đi một đoạn:

Trong đó: l - chiều dài của dầm (của mối hàn),cm

• Sau khi hàn xong, phía bản cánh dưới của dưới của dầm sẽ bị ngắn đi một đoạn : 𝜎𝜎2 = 2 (𝐹𝐹−2.𝐹𝐹 𝑃𝑃

Hai phía cánh dầm bị ngắn một đoạn tương đương nhau.

3.1.5 Tính toán độ võng dư của các phương án hàn nối cánh với bụng

Với 4 mối hàn góc của dầm chữ I thì ta sẽ có các phươngán hàn như sau

Hình 3.5 minh họa các phương án hàn dầm chữ I, với các số (1,2,3,4) chỉ thứ tự hàn các mối hàn góc Mỗi trường hợp hàn sẽ dẫn đến độ võng dư khác nhau, và việc phân tích các trường hợp a và b sẽ giúp hiểu rõ hơn về ảnh hưởng của từng phương án hàn đến kết cấu.

Hình 3.6 : Phương án hàn dầm theo trường hợp a,b Trường hợp hàn lần lượt các mối hàn các mối hàn theo thứ tự như trên hình 3.5.

Khi hàn mối hàn 1, diện tích vùng ứng suất do mối hàn 1 ta đã tính được ở công thức (3.9) và (3.10) ta có :

• Với bản cánh trên Fct= 13.7 (cm 2 )

• Với bản cánh dưới Fcd= 18.5 (cm 2 )

• Nội lực tác động của mối hàn 1: P= στ Fc

• Nội lực này sẽ gây ra mômen uốn M1 tác động lên mặt phẳng tấm bụng

Cánh trên của dầm được hàn đính với tấm bụng, vì vậy ảnh hưởng đến sự uốn của dầm là không đáng kể Thực tế, mômen uốn M1 do mối hàn tạo ra không gây ra tác động lớn đến cấu trúc của dầm.

1 gây ra chỉ tác dụng lên phần tiết diện chữ T gồm cánh dưới và bụng

Theo [3] công thức (4.24) ta có :

• Trong đó : y0d: khoảng cách từ trọng tâm của vùng ứng suất tác động của mối hàn 1 đến trọng tâm phần tiết diện chữ T gồm cánh dưới và bụng, cm

Do diện tích vùng ứng suất tác động của mối hàn 1 nhỏ so với tiết diện chữ T bao gồm cánh dưới và bụng, chúng ta có thể gần đúng y0d bằng khoảng cách từ

4 3 a b Đỗ Vinh Quang 54 Lớp : 11BCNH trọng tâm của tiết diện chữ T gồm cánh dưới và bụng đến mặt trên của cánh dưới như hình vẽ

• Gọi M là trọng tâm của tiết diện, O là trọng tâm của bản bụng Khoảng cách

OM được tính theo công thức sau :

• Ta có khoảng cách y từ trọng tâm M tới mặt dưới của bản cánh dưới trên hình 3.6 được xác định bằng công thức : y= 55 + 2921/2-705c0.5

• Theo [3] công thức (4.19) ta có ứng suất phản kháng dọc trục σ2 Đỗ Vinh Quang 55 Lớp : 11BCNH σ2 Fc F

• Theo [3] công thức (4.26) thì ta tính được độ võng dư do M1 gây ra :

• Trong đó: l : Chiều dài của dầm (của mối hàn) l (m)= 1200(cm)

J1 : Mô men quán tính của phần dầm gồm bản bụng và tấm cánh dưới

E : Mô đun đàn hồi của vật liệu Ethép=2,1.10 5 (MPa)=2,1.10 6 (kg/cm 2 )

K ế t lu ậ n

Theo các tính toán, biến dạng do co ngang ở dầm chính GB3WS là 8,6mm tại bản cánh trên và 3,6mm tại bản cánh dưới.

Việc tính toán biến dạng do co ngang khi hàn dầm GB3WS là cơ sở quan trọng để so sánh với thực nghiệm và nghiên cứu công nghệ xử lý nhiệt, nhằm giảm thiểu biến dạng này theo yêu cầu và dung sai chế tạo cho phép.

Phần tiếp theo sẽ đề cập tới công nghệ xử lý nhiệt khi hàn biện pháp giảm biến dạng do co ngang gây ra. Đỗ Vinh Quang 71 Lớp : 11BCNH

CÔNG NGH Ệ X Ử LÝ NHI Ệ T KHI HÀN D Ầ M CHÍNH C Ầ U NH Ậ T TÂN

Công ngh ệ x ử lý nhi ệ t trướ c khi hàn

Tăng tính hàn của thép Cacbon kết cấu có chiều dày lớn

Giảm nguy cơ nứt nguội

Loại bỏhơi nước ra khỏi mối hàn, tránh rỗ khí , nứt hydro…

Hiện nay, có nhiều phương pháp xử lý nhiệt trước khi hàn, bao gồm sử dụng khí gas, lò nung, điện và điện từ Tại nhà máy kết cấu thép Mitsui Thăng Long, phương pháp gia nhiệt bằng khí gas được áp dụng để chuẩn bị trước khi hàn.

Thép dầm chính GB3WS cầu Nhật Tân là thép JIS G3106 SM570, với chiều dày: bản bụng = 31mm; bản cánh trên 24mm, bản cánh dưới 55mm.

Nhiệt độ nung nóng sơ bộ được tính toán dựa trên đương lượng Cacbon tương đương

Để xác định xem có cần nung nóng sơ bộ trước khi hàn hay không, cần tính toán đương lượng cacbon tương đương (CE) dựa vào hàm lượng carbon và các nguyên tố hợp kim nhạy cảm khác.

Với thành phần hóa học của thép SM570 như trên ta có thành phần cacbon tương đương theo IIW:

Cu Ni V Mo Cr Si

Thép SM570 thuộc vùng III, do đó cần hạn chế nhiệt lượng hàn để đảm bảo cơ tính của vật liệu Phương pháp kiểm soát hydro là cách hiệu quả để xác định mức gia nhiệt phù hợp.

Hình 4.1: Phân loại vùng của thép

4.1.3 Xác định nhiệt độ nung nóng sơ bộ

4.1.3.1 Xác định nhiệt độ nung nóng sơ bộ theo AWS D1.1:2010

Theo [4] ta có công thức tính hàm lượng Cacbon tương đương

Pcm=C+Si/30+Mn/20+Cu/20+Ni/60+Cr/20+Mo/15+V/10+5B (4.2)

Pcm là thông số biểu thị cho sự nứt ở vùng ảnh hưởng nhiệt, công thức tính Pcm còn được gọi là công thức Ito Bessyo.

Khi hệ số Pcm ≤ 0.23%, thép không cần phải gia nhiệt trước khi hàn

Tra bảng I.1 [4] ta được chỉ số mức nhạy cảm là D với mức Hydro dư là H2. Đỗ Vinh Quang 73 Lớp : 11BCNH

Tra bảng I.2 [4] ta được nhiệtđộ nung nóng sơ bộ và nhiệt độ tối thiểu giữa các lớp hàn cho thép SM570 là

Bảng 4.1: Nhiệt độ nung nóng sơ bộ và nhiệt độ tối thiểu giữa các lớp hàn

Chiều dày thép (mm) Nhiệt độ nung ( °C )

Nhiệt độ nung nóng sơ bộ và nhiệt độ tối thiểu giữa các lớp hàn của mối hàn giữa bản cánh trên và bản bụng là 110°C, trong khi bản cánh dưới và bản bụng cũng cần được chú ý để đảm bảo chất lượng hàn.

4.1.4 Công nghệ xử lý nhiệt trước khi hàn a Kích thước khu vực cần nung nóng sơ bộ

• Theo [5] ta có kích thước vùng cần nung nóng sơ bộ A như hình vẽ:

Hình 4.2: Kích thước khu vực cần nung nóng sơ bộ Đỗ Vinh Quang 74 Lớp : 11BCNH

• Mối hàn giữa bản cánh trên với bản bụng , kích thước khu vực cần nung nóng sơ bộ:

• Mối hàn giữa bản cánh dưới với bản bụng, kích thước khu vực cần nung nóng sơ bộ:

A=75mm (4.10) b Thiết bịnung nóng sơ bộ

• Với điều kiện tại nhà máy Mitsui Thăng Long sử dụng khí O2 và khí C2H2 để hỏa công

• Sử dụng thiết bị hỏa công của hãng Victor Professional - Úc (phần 4.3.3.b) c Thiết bị kiểm tra nhiệt độ

• Sử dụng phấn nhiệt và súng đo nhiệt để đo nhiệt độ nung nóng sơ bộ cho các mối hàn dầm.

Phấn nhiệt là một giải pháp thay thế hiệu quả cho các thiết bị đo nhiệt độ điện tử đắt tiền, với ưu điểm dễ sử dụng và mang lại kết quả chính xác, đáng tin cậy Đặc biệt, phấn nhiệt không yêu cầu hiệu chỉnh hay hiệu chuẩn như các thiết bị điện tử khác.

Phấn nhiệt là công cụ đơn giản để đo nhiệt độ, chỉ cần quệt vào vùng cần đo Mỗi loại phấn nhiệt được thiết kế để tan chảy ở một nhiệt độ nhất định, từ đó cho phép xác định nhiệt độ bề mặt thông qua việc quan sát phấn nhiệt tan chảy tại vị trí tiếp xúc.

• Dải nhiệt độ của phấn nhiệt từ : 38 o C tới trên 1000 o C, cơ động khi sử dụng , cho kết quả một cách nhanh chóng và tin cậy. Đỗ Vinh Quang 75 Lớp : 11BCNH

• Ngoài ra, tại công ty Mitsui Thăng Long còn sử dụng súng đo nhiệt độ của hãng Chino với thông số của súng được cho trong bảng 4.2

Hình 4.4: Súng đo nhiệt của hãng Chino

• Bảng thông số kỹ thuật của súng đo nhiệt của hãng Chino Model IR-HI Đỗ Vinh Quang 76 Lớp : 11BCNH

Bảng 4.2: Thông số của súng đo nhiệt độ IR-HI

Type Single Color for medium Temperature

Mesuaring system Narrow band radiation thermometer

Math Maximum value, minimum value, average value

Display LCD digital display 4-digit in viewfinder and on fron panel

• Việc sử dụng súng đo nhiệt độ dựa trên nguyên lý đo nhiệt độ bằng cách phản xạ lại bước song hồng ngoại định sẵn có định hướng.

Sử dụng súng đo nhiệt độ mang lại nhiều ưu điểm, đặc biệt là khả năng đo bề mặt nhiệt độ của các vật ở xa, cao và khó tiếp cận, cũng như trong các môi trường khắc nghiệt như đường ống trên cao hoặc khu vực có nhiệt độ cực nóng, nơi có thể gây nguy hiểm cho con người Với thiết bị Đỗ Vinh Quang 77 Lớp: 11BCNH, quá trình sử dụng trở nên đơn giản, chỉ cần ngắm và bóp cò, màn hình LCD sẽ ngay lập tức hiển thị nhiệt độ.

Công ngh ệ x ử lý nhi ệ t trong khi hàn

Trong quá trình hàn, nhiệt độ giữa các lớp hàn đóng vai trò quan trọng đối với cơ tính và cấu trúc vi mô của mối hàn, ảnh hưởng đến độ bền và độ bền chảy Nhiệt độ cao giữa các lớp hàn có thể làm giảm cơ tính của mối hàn, đồng thời tạo ra cấu trúc hạt mịn hơn và tăng độ dai va đập Tuy nhiên, khi nhiệt độ giữa các lớp hàn đạt ≥290 °C, xu hướng này có thể đảo ngược.

AWS khuyến cáo nhiệt độ tối đa giữa các lớp hàn không quá 290 o C khi mà mối hàn có yêu cẩu về độ dai, độ dẻo.

Nhiệt độ tối thiểu giữa các lớp hàn không được thấp hơn nhiệt độ nung nóng sơ bộ

Để đảm bảo chất lượng hàn, việc kiểm soát nhiệt độ tối đa giữa các lớp hàn là rất quan trọng Một phương pháp hiệu quả là sử dụng hai phấn nhiệt (Tempilstik): một phấn để xác định nhiệt độ tối thiểu cần thiết cho quá trình gia nhiệt và một phấn khác để xác định nhiệt độ tối đa giữa các lớp hàn.

Nhiệt độ tối đa giữa các lớp hàn không nên vượt quá nhiệt độ chuyển biến 90% Martensitic

4.2.1 Xác định nhiệt độ lớn nhất giữa các lớp hàn (maximum interpass

Temperature) a Nhiệt độ bắt đầu chuyển biến pha Martensitic (M S )

• Theo [7] ta có công thức tính nhiệt độ MS của Steven & Haynes

MS= 561 – 474C – 33Mn – 17Cr – 17Ni – 21Mo (4.11)

MS= 561 - 474.0,18 – 33.1,6 = 423 o C (4.12) b Nhiệt độ yêu cầu cho việc hình thành 90% Martensitic theo [7]

M90= MS-185= 423-185#8 O C (4.13) Đỗ Vinh Quang 78 Lớp : 11BCNH

• Nhiệt độ giữa các lớp hàn không được quá nhiệt đô yêu cầu cho việc hình thành 90% Martensitic tức là không được vượt quá 238 O C

• Việc kiểm soát nhiệt độ giữa các lớp hàn sẽ như sau:

4.2.2 Kiểm soát nhiệt độ giữa các lớp hàn

• Các tiêu chuẩn về kết cấu hàn như AWS D1.1:2010 và AWS D1.5:2008 đều yêu cầu phải kiểm soát nhiệt độ tối thiểu và tối đa giữa các lớp hàn.

• Khoảng cách đo nhiệt độ được thể hiện trong hình (hình 4.2)

• Dùng các thiết bị đo nhiệt như phấn nhiệt (Tempilstik), súng đo nhiệt độ bằng tia hồng ngoại để đo nhiệt độ giữa các lớp hàn.

Khi sử dụng phấn nhiệt, hãy quệt nó lên vùng “A” Nếu thấy sáp phấn chảy ra, điều này cho thấy nhiệt độ đã đạt và vượt quá nhiệt độ của phấn nhiệt Ngược lại, nếu sáp phấn chưa cháy, nhiệt độ vẫn còn thấp hơn mức của phấn nhiệt.

• Dùng súng đo nhiệt bắn thẳng vào vùng “A” Thông số nhiệt độ sẽ được hiển thị trên màn hình.

X ử lý nhi ệ t sau khi hàn

Xử lý nhiệt sau khi hàn nhằm mục đích:

• Tăng khả năng khuyếch tán của hydro ra khỏi liên kết hàn.

• Làm giảm hoặc khử ứng suất dư, tăng khả năng chịu lực, khả năng chống ăn mòn do nứt dưới ứng suất của liên kết hàn

• Cải thiện một số tính chất cần thiết cho liên kết hàn như: HB↓, δ%↑, ak↑,

• Khắc phục biến dạng hàn: Đưa lại hình dạng, kích thước yêu cầu,Tăng ổn định kích thước khi phải gia công cơ tiếp theo

Bằng phương pháp ram có thể đạt được các mục đích 1,2,3

Bằng phương pháp nắn nhiệt (nắn nóng) để đạt được mục đích (4) Đỗ Vinh Quang 79 Lớp : 11BCNH

Xử lý nhiệt sau khi hàn thường sử dụng một trong các quá trình sau:

• Ủ khử ứng suất (Stress-relief heat treatment)

• Nắn nhiệt – nắn nóng (Heat straightening)

Khi hàn, cần chọn vật liệu phù hợp để đảm bảo tính chất của các liên kết hàn đáp ứng được điều kiện làm việc sau này.

Trong đồ án này, tác giả tập trung vào phương pháp nắn nhiệt và nắn nóng sau khi hàn để khắc phục tình trạng biến dạng hàn.

4.3.2 Nghiên cứu công nghệ nắn nhiệt a Công nghệ nắn nhiệt bằng ngọn lửa

Nắn thẳng bằng nhiệt cho biến dạng của dầm I hàn thường được thực hiện từng đoạn ngắn dọc theo chiều dài của dầm.

Hình 4.5: Nắn thẳng bằng nhiệt

Phương pháp truyền thống để nắn thẳng tấm là sử dụng ngọn lửa trên bề mặt lồi của phần biến dạng.

Vùng được hơ nhiệt sẽ co lại nhiều hơn so với vùng không được hơ, do đó cần được làm mát sau khi hơ nhiệt Phương pháp này thường được áp dụng cho thép tấm để đảm bảo tính chất vật liệu.

Sự co của bề mặt làm phẳng phần bị lồi. Đỗ Vinh Quang 81 Lớp : 11BCNH

Hình4.6: Mô hình nắn nhiệt và các phương lực Tuy nhiên, công nghệ nắn nhiệt bằng ngọn lửa có một vài nhược điểm sau:

• Làm gia tăng ứng suất lên bề mặt được xử lý.

• Yêu cầu kỹ năng của người thợ phải cao.

• Rủi ro cao về việc hơ quá nhiệt (tăng khả năng xâm nhập hydro )

• Ồn, độc hại, làm gia tăng nhiệt độ môi trường.

• Nắn thẳng bằng nhiệt ngọn lửa chỉ có thể đạt được khi hơ nhiệt trên mặt lồi. b Biện pháp bổxung phương pháp trên

Dùng một thanh thép thẳng và phẳng : Đỗ Vinh Quang 82 Lớp : 11BCNH

Hình 4.7: Biện pháp sử dụng thanh thẳng

Để nắn thẳng bề mặt bị biến dạng, đầu tiên sử dụng thanh phẳng, thẳng ép lên bề mặt đó và hàn đính Sau khi hàn, dùng ngọn lửa để hơ nhiệt giúp nắn thẳng bề mặt Cuối cùng, bỏ thanh phẳng và mài mối hàn đính để hoàn thiện.

Biện pháp này cũng có nhiều nhược điểm:

• Yêu cầu kỹ năng của người thợ phải cao, tốn thời gian.

• Rất khó thực hiện, phải có vật liệu thanh thẳng. Đỗ Vinh Quang 83 Lớp : 11BCNH

• Ồn, kết quả không hoàn hảo.

Nắn thẳng bằng cảm ứng nhiệt sử dụng điện cảm để tạo ra dòng xoáy trong các tấm thép, từ đó làm tăng nhanh chóng nhiệt độ tại một khu vực nóng tập trung.

Biểu đồ mối quan hệ thời gian để đạt được nhiệt độ Curie (khoảng 740 ° C đối với thép Cacbon) ở bề mặt và thông qua các tấm thép.

Hiệu ứng nắn thẳng xảy ra khi vật liệu được làm nóng mở rộng và co thắt

Quá trình nung nóng và áp lực buộc khu vực làm nóng mở rộng theo chiều dọc, dẫn đến biến dạng vĩnh viễn Khi hạ nhiệt, vật liệu xung quanh khu vực này co lại đồng đều, khiến các tấm trở nên ngắn hơn.

Hình 4.8: Quá trình hạ nhiệt khi dùng Inductor

Nghiên cứu của EFD Inductor cho thấy, khi sử dụng Inductor để nung nóng, cơ tính tại vùng được nung nóng có sự khác biệt so với khi nung bằng ngọn lửa Thí nghiệm được thực hiện trên tấm dày 5mm và đã thu thập được các số liệu quan trọng.

Bảng 4.3: Bảng so sánh nắn bằng ngọn lửa với Inductor

Time Saving 0 75% (Not including rework to clean up welds etc)

Theo thông số thí nghiệm từ EFD Inductor, việc sử dụng Inductor vùng nung cho thấy có cơ tính ổn định hơn, thời gian thực hiện ngắn hơn và khả năng nắn phẳng tốt hơn so với phương pháp nung bằng ngọn lửa.

Hình 4.9: Thiết bị Terac Inducutor Thiết bị Inductor: Máy Terac Inductor

• Sử dụng được với kết cấu lớn, nhỏ.

• Nam châm điện để đảm bảo vị trí cố định trong quá trình nung nóng. Đỗ Vinh Quang 86 Lớp : 11BCNH

4.3.3 Xử lý biến dạng dư giữa bụng và bản cánh sau khi hàn

Theo tính toán ứng suất biến dạng, việc hàn đồng thời hai mối hàn góc ở cùng mặt phẳng tấm bụng giúp giảm thiểu độ võng dư của dầm I, gần bằng 0, do đó không cần xử lý độ võng sau hàn Tuy nhiên, độ vênh tấm cánh dầm sau hàn là 8.6 mm cho bản cánh trên và 3.6 mm cho bản cánh dưới Theo quy định, độ vênh cánh dầm không được vượt quá 2 mm, vì vậy cần tiến hành nắn thẳng cánh dầm để đảm bảo tiêu chuẩn.

Có hai phương pháp thường được sử dụng để nắn thẳng cánh dầm:

Nắn nguội là phương pháp kéo các đoạn kết cấu về kích thước và hình dạng thiết kế, nhưng có thể gây dãn dẻo và nứt ở các vùng ứng suất mối hàn, ảnh hưởng đến khả năng làm việc của dầm hàn Dầm làm bằng thép hợp kim thấp cường độ cao SM570 có cơ tính cao, kích thước lớn và cánh dày (24mm và 55mm) với chiều dài 12m, nên việc áp dụng nắn nguội đòi hỏi máy ép thủy lực công suất lớn và đồ gá lớn, làm tăng chi phí chế tạo Vì vậy, phương pháp này khó áp dụng trong xử lý biến dạng cánh dầm cần chế tạo.

Kỹ thuật nắn nóng dựa trên nguyên lý tạo ứng suất cục bộ lớn, giúp phần tử trở lại hình dạng ban đầu khi nguội Quá trình này bao gồm việc gia nhiệt cục bộ đến nhiệt độ biến dạng dẻo, khiến vật liệu giãn nở trong khi vùng xung quanh cản trở Khi nguội, vùng gia nhiệt co lại, tạo ra ứng suất kéo giúp kéo vùng xung quanh về hình dạng yêu cầu Phương pháp này đơn giản, tiết kiệm và dễ thực hiện, nhưng cần lưu ý kiểm soát nhiệt độ để tránh co rút quá mức hoặc thay đổi cấu trúc luyện kim, đặc biệt đối với thép, nơi nhiệt độ tối đa phải tuân theo yêu cầu của nhà thầu chính.

Công ty TNHH Kết cấu thép Mitsui Thăng Long không trang bị máy Inductor, do đó, quá trình nắn dạng được thực hiện bằng ngọn lửa đốt khí Acetylene và Oxygen Vì lý do này, tác giả sẽ tiến hành tính toán dựa trên chế độ ngọn lửa Acetylene và Oxygen.

Bảng 4.4: Nhiệt độ tối đa cho nắn dạng dầm chính cầu Nhật Tân theo [6]

Mác thép Nhiệt độ nung Phương pháp làm nguội

Thép tôi ram cường độ cao Không được vượt quá

Các loại thép khác Không được vượt quá

Nguội ngoài không khí hoặc làm nguội bằng nước sau khi nhiệt độdưới

650 o C a Tính toán chếđộ nung nóng

Hình 4.10 Chiều rộng vùng nung nóng Đỗ Vinh Quang 88 Lớp : 11BCNH

Toàn bộ vùng biến dạng dẻo và vùng không đàn hồi đều cần được nung nhiệt Việc sử dụng ngọn lửa khí C2H2 để nung là cần thiết, và để xác định chiều rộng khu vực cần nung, ta có thể tham khảo tiêu chuẩn JIS Z3700:1989.

• Chiều rộng vùng nung nóng.

• Với mối hàn giữa bản bụng với bản cánh trên ta có t=8.√2,2(mm)

• Thay vào công thức (4.16) ta được: 2a≥6x11,2gmm

• Với mối hàn giữa bản bụng với bản cánh dưới ta có t.√2,7(mm)

• Thay vào công thức (4.16) ta được: 2a≥6x16,70mm b Tính toán lựa chọn thiết bị hỏa công

- Dựa trên datasheet về các sản phẩm của Victor Professional:

Bảng 4.5: Bảng các kích cỡ bép hỏa công của Victor Professional

Theo bảng trên ta chọn bép hỏa công số 10 Chọn mỏ hỏa công HD 310C (phụ lục 5) Đỗ Vinh Quang 89 Lớp : 11BCNH

Quy trình x ử lý nhi ệ t cho d ầ m chính c ầ u Nh ậ t Tân

4.4.1 Kiến thức cơ bản về hỏa công a Kỹ thuật nắn hỏa công

Mô hình hỏa công Loại biến dạng

V (Biến dạng uốn trục bản bụng)

Hơ nhiệt theo đường (Biến dạng uốn trục bản cánh)

Hơ nhiệt theo dải (Biến dạng co)

Hơ nhiệt theo điểm (Lồi cục bộ)

Biến dạng góc khi hàn dầm chính cầu Nhật Tân yêu cầu kỹ thuật nắn dạng hỏa công qua việc hơ nhiệt theo đường Để đạt hiệu quả hoả công, việc điều chỉnh ngọn lửa của mỏ đốt là yếu tố quan trọng, cần cân bằng tỷ lệ giữa Oxy và Gas Sử dụng quá nhiều Oxy hoặc Gas sẽ ảnh hưởng tiêu cực đến quá trình, đặc biệt là việc sử dụng Oxy quá mức có thể gây cháy bề mặt vật liệu Do đó, đặc tính của ngọn lửa hoả công cần được kiểm soát chặt chẽ để đảm bảo chất lượng công việc.

Quá nhiều gas axetylen sẽ tạo ra ngọn lửa dài và sáng, với nhân ngọn lửa có thể không nhìn thấy Khi lượng gas vượt quá mức cần thiết, điều này sẽ dẫn đến việc hình thành muội than ở đầu đèn.

Quá nhiều Oxy : Nhân ngọn lửa nhọn, đuôi ngọn lửa ngắn , không sáng, tiếng kêu rít, có thể làm chẩy thép

Ngọn lửa có ô xy dùng để hoả công

Ngọn lửa ô xy có mầu trắng ở giữa

Ng ọ n l ử a có nhi ề u Axêty len m ầ u tr ắ ng

Ngọn lửa có nhiều Axêty len Đỗ Vinh Quang 91 Lớp : 11BCNH

Ngọn lửa trắng xanh ở giữa Hình 4.11: Đặc tính của ngọn lửa hỏa công Điều chỉnh ngọn lửa trung hoà để nung nóng trước (hình 4.11)

Ngọn lửa chuẩn có đặc điểm sáng tự nhiên với hình dạng tròn hoặc nhọn, màu xanh đậm và đuôi hình côn nhỏ Đuôi ngọn lửa không quá sáng, phát ra tiếng kêu đều đặn.

Kết quả của hoả công phụ thuộc vào việc điều chỉnh ngọn lửa tại vị trí hoả công Khi khidi chuyển mỏ đốt trên bề mặt tôn, cần đảm bảo khoảng cách giữa ngọn lửa và mặt tôn là từ 3-5 mm Đồng thời, góc nghiêng của đèn nên giữ trong khoảng 60° – 70°.

Việc sử dụng Hoả công để nắn thẳng tôn và các kết cấu là rất quan trọng nhằm khắc phục các biến dạng nhiệt do hàn và cắt hơi gây ra Phương pháp này giúp loại bỏ các ứng suất dư cục bộ, từ đó giảm thiểu các biến dạng cục bộ trong quá trình sản xuất.

• Xác định độ dài,kích thước và loại biến dạng Đỗ Vinh Quang 92 Lớp : 11BCNH

• Xác định phương pháp dự kiến để tiến hành nắn phẳng Loại mỏ đốt và các loại dụng cụ khác hỗ trợ

• Xác định vị trí và trình tự đốt, đánh dấu tuyến đốt,vị trí tâm tuyến đốt (Đối với loại mỏ có nhiều vòi ).

• Phải chỉ dẫn thợ hoả công các trình tự hoả công, những lưu ý khi thực hiện(

Chỉ dẫn của đốc công hoặc Tổ trưởng với thợ ).

• Xác định cách thức đốt và làm mát.

Chỉ nên nắn phẳng các khu vực gãy lớn của mối hàn góc và thực hiện đốt tôn theo chiều dọc Cần đốt một thanh sau mỗi hai gia cường Sau khi dừng đốt, hãy chờ cho nguội rồi tiếp tục đốt các vị trí chưa được xử lý dọc theo gia cường.

4.4.3 Kỹ thuật nắn dầm GB3WS

Vị trí tuyến đốt, tâm tuyến đốt như hình sau:

Hình 4.13: Vị trí đường hỏa công

Chiều rộng vùng đốt “a” như tính toán phần trên:

Với mối hàn giữa bản cánh trên và bản bụng: 2agmm

Với mối hàn giữa bản cánh dưới và bản bụng: 2a0mm

Trình tự đốt theo từng phân đoạn 500mm, làm mát ngoài không khí.

Sử dụng mỏ hỏa công HD 300C và bép số 10 để hỏa công cho kết cấu dầm chính GB3WS

Lưu lượng Oxy = 12-24 (PSIG) = 0,83 – 1,65 bar Đỗ Vinh Quang 93 Lớp : 11BCNH

4.5 Thực tế nắn dạng hỏa công với dầm chính cầu Nhật Tân

Hình 4.14: Nắn hỏa công dầm chính GB3WS

Hình 4 15: Nắn hỏa công mối hàn giữa bản cánh trên và bản bụngdầm GB3WS Đỗ Vinh Quang 94 Lớp : 11BCNH

Hình 4.16: Nắn hỏa công mối hàn giữa bản bụng và bản cánh dưới dầm GB3WS

4.4.4 Kiểm tra kích thước sau hỏa côngdầm GB3WS

Hình 4.17: Sơ đồ hỏa công Đỗ Vinh Quang 95 Lớp : 11BCNH

Bảng 4.6: Chuyển vị mép bản cánh trên sau khi hỏa công (đo tại 03 điểm) Điểm đo số Chiều rộng vùng A (mm)

(mm) Sau khi hàn Sau khi nung

Bảng 4.7: Chuyển vị mép bản cánh dưới sau khi hỏa công (đo tại 03 điểm) Điểm đo số

(mm) Sau khi hàn Sau khi nung

1 50 mm 0 mm 3 mm/s 4 mm 2.0 mm

2 60 mm 10 mm 2 mm/s 4 mm 2.0 mm

3 60 mm 15 mm 2 mm/s 4 mm 1.5 mm

2.0 mm 1.5 mm Đỗ Vinh Quang 96 Lớp : 11BCNH

Bảng 4.8: Dung sai cho phép trong chế tạo dầm chính cầu Nhật Tân [6]

Kích thước Ký hiệu Dung sai cho phép (mm) Chú ý

Chiều dài đường chéo ±3mm

Uốn 1/1000 Độ phẳng của các tấm với gân tăng cứng w Bản bụng: w/250

Bản cánh: w/150 Độ vuông góc giữa bản cánh và bản bụng

Chuyển vị cho phép của mép:

• Bản cánh trên: [YA] = 570/150 = 3.8mm

• Bản cánh dưới: [YA] = 910/150 = 6 mm

Biến dạng góc sau khi hỏa công đã đạt yêu cầu của chủ đầu tư Chế độ hỏa công tối ưu là chế độ thứ 3 Dầm GB3WS là dầm đầu tiên trong loạt dầm cầu Nhật Tân do công ty Mitsui Thăng Long chế tạo, với các thông số hàn và xử lý nhiệt sẽ được áp dụng cho các dầm chế tạo tiếp theo.

Phần IV đã tính toán và đưa ra được quy trình cũng như công nghệ xử lý nhiệt trước, trong và sau khi hàn dầm chính cầu Nhật Tân Quy trình và cách thức nắn hỏa công với dầm bị biến dạng cũng được đưa ra Hiện tại, nhịp cầu do Mitsui Thăng Long chế tạo đã được chủ đầu tư, nhà thầu chính IHI- Nhật Bản, đơn vị tư vấn nghiệm thu hoàn toàn và đang trong quá trình lắp dựng ngoài hiện trường Đỗ Vinh Quang 97 Lớp : 11BCNH

Hình 4.18: Hiện trường lắp dựng nhịp cầu do MitSui- Thăng Long sản xuất Đỗ Vinh Quang 98 Lớp : 11BCNH