NGHIÊN cứu xây DỰNG QUI TRÌNH CHẾ tạo và KIỂM TRA mối hàn các vật LIỆU KHÁC NHAU BẰNG kỹ THUẬT KIỂM TRA KHÔNG PHÁ hủy

M CL 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

vi


2.1.2.1 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 ........... 19

2.2 Công ngh hàn v t li u khác ch ng lo i bằngăph
2.2.1 Khái ni m và nguyên lý ho tăđ ng ph

ngăphápăhƠnăTIG .. 18

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
2.3.1 Tình hình nghiên c uătrongăn
2.3.2 Tình hình nghiên c u
2.3.3 Đ nhăh
CH

NG 3: C

3.1 CÁCăPH

n

c.................................................... 25

c ........................................................... 25

c ngoài ....................................................... 26

ng nghiên c u c aăđ tài ......................................................... 28
S

LÝ THUY T ..................................................................... 29

NGăPHÁPăHÀNăTHÉPăCACBONăVÀăTHÉPăKHỌNGăG ...... 29
ngăphápăhƠnănổ (Explosive

3.1.1 Hàn thép cacbon v i thép không g bằngăph

Welding Process) ............................................................................................ 29
ngăphápăhƠnămaăsát ........ 29

3.1.2 Hàn thép cacbon v i thép không g bằngăph

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

vii


3.2,4 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
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
4.1.2. L a ch năph
4.2 PH

ng án ................................................................................ 58
ngăán ............................................................................. 60

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
CH

ngăphápăch p nh phóng x . ..................... 55

ngăán .............................................................................. 65

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

viii


5.2 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

ix


5.5.3.2 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

x


DANH 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

CR

Crack

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

PA

Phased Array

RT

Radiographic Test

SAW

Sumerge Arc Welding

SMAW

Shield Metal Arc Welding

TIG

Tungsten Inert Gas

UT

Ultrasonic Test

xi

DANH 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:Thôngă s ă kỹă thu tă c ă b nă c aă máyă hƠnă TIGă 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

xii

DANH 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. HƠnă liênă k tă thépă cacbonă - thépă khôngă g ă bằngă ph

ngă phápă hƠnă maă

sát quay ............................................................................................ 31
Hình 3.4. HƠnăliênăk tăthépăcacbonă ậ thépăkhôngăg ăăbằngăph

ngăphápăhƠnăđi nă

ti păxúc đi măđi nătr ............................................................................. 33

Hình 3.5. HƠnăliênăk tăthépăcacbonăậ thépăkhôngăg ăbằngăph
Hình 3.6. Nguyên lý ph

ngăphápăhƠnăMIG.. 34

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

xiii


Hình 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

Hình 3.22. V ătríăth

ngăxu tăhi năv tăn tăd c ................................................. 44

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

xiv


Hình 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
Hình 5.24. M uăhƠnăTC1-TS1ăsauăkhiăhƠnăđ

ngăhƠnă2......................................... 83

Hình 5.25. Gócăđ ăm ăhƠnăvƠădơyăhƠnăph ăkhiăhƠnăđ
Hình 5.26. M uăhƠn TC1-TS1ăsauăkhiăhƠnăđ
Hình 5.27. Kíchăth

ngăhƠnă2ăm uăhƠnăTC1-TS1.. 83
ngăhƠnă3............................ 84

ngăhƠnă3......................................... 84

căm iăhƠnăl păph .................................................................. 84

Hình 5.28. Gócăđ ăm ăhƠnăvƠădơyăhƠnăph ăkhiăhƠnăđ
Hình 5.29. M uăhƠnăTC1-TS1ăsauăkhiăhƠnăđ
Hình 5.30. Gócăđ ăm ăhƠnăkhiăhƠnăđ

ngăhƠnă6............................ 85

ngăhƠnă6......................................... 85

ngăhàn 7 .................................................... 86

xv


Hình 5.31. M uăhƠnăTC1-TS1ăsauăkhiăhƠnăđ
Hình 5.32. Kíchăth

ngăhƠnă7......................................... 86

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

xvi

Hình 5.60. Gócăđ ăm ăhƠnăkhiăhƠnăđ

ngăhƠnă2ăvƠă4ăm uăLP.S-LP.C. ................ 106

Hình 5.61. M uăLP.S-LP.CăsauăkhiăhƠnăđ
Hình 5.62. Gócăđ ăm ăhƠnăkhiăhƠnăđ

ngăhƠnă3ăvƠă5ăm uăLP.S-LP.C. ................ 107

Hình 5.63. M uăLP.S-LP.CăsauăkhiăhƠnăđ
Hình 5.64. Gócăđ ăm ăhƠnăkhiăhƠnăđ

ngăhƠnă4ăl păđ p. ............................. 106
ngăhƠnă5ăl păđ p. ............................. 107

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

xvii

Hình 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

xviii


CH

NG 1: M

Đ U

Trong côngănghi păhóaăch tăcácădơyăchuy năs năxu tăho tăđ ngăliênăt cătrong
cácăđi uăki năcôngăngh ăkh cănghi tăđ
tr

căkh ngăch ăr tănghiêmăngặt vƠăm t môi

ngăhóaăch tăgơyănênăhanăg ,ă h ăh ngăchoăcácăthi tăb ,ămáyămóc. Theoăs ăli uă

th ngăkêăm iănh t,ătrongăcácănhƠămáyăhóaăch tăchiăphíădƠnhăchoăb oăv ăch ngăĕnă
mònă 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 ă

nĕngălƠmăch 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,ă ng

iă taă khôngă th ă s ă d ngă thépă h pă kimă đ ă ch ă t oă hoƠnă toƠnă m tă k tă c uă

máy vì lý do kinhăt ,ămƠăch ăs ăd ngăchúng choătừngăv ătríăcôngăngh ăcóăyêuăcầuă
caoăv ănhi tăvƠăch ngămòn.ă
Từăđơy,ăv năđ ăs ăd ngăcác k t c uăđ
cacbon và thép không g đƣăđ

c hình thành từ hai lo i v t li u là thép

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
th .ăNgoƠiăra,ăđ xây d ng qui trình này cần ti n hành m t s l
v i các mác thép c th đ đ m b oăđ

c ch tăl

i

ng l n th c nghi m

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

1


tính 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 uă c ă khí 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 tă đ
l

c tính ch tă c ă h c t t hoặc là kh i

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 ăkhíăvƠă quá 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

2

ng l n thí nghi m và chi


phíăđoăki m cao. Ngày nay, cùng v i s phát tri n bùng nổ v s nhà máy l c hoá
Vi t Nam, nhu cầu xây d ng các bồn ch aăxĕngădầu, bồn ch a khí gas càng

dầu

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

cứu xây dựng qui trình chế tạo và kiểm tra mối hàn các vật liệu khác nhau bằng
kỹ thuật kiểm tra không phá hủy”.
M c tiêu nghiên c u c a đ tài

1.2.

-

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]
c nh ch V, bằng ph
-

d ng liên k t giáp m i vát

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
ph

ngăphápăsiêuăơm và ch p nh phóng x .

1.3.

Đ it

ng và ph m vi nghiên c u c a đ tài

1.3.1.

Đ it

ng nghiên c u

Đ tài nghiên c u công ngh hàn thép cacbon và thép không g bằngăph

ngă

phápăhƠnăTIG.ăĐơyălƠăliênăk t hàn giáp m i vát c nh ch V, trên hai lo i v t li u
khác nhau v c uătrúc,ăc ătính,ălýătínhăvƠăhóaătính.ă
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

3


1.3.2.

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.
1.4.

Ph

ng pháp nghiên c u

VìăđơyălƠăm tăđ tài th c hi n mà các quy trình hàn, thông s hàn, v t li u

hƠnăch a đ

căquyăđ nh thành các tiêu chu n.ăChoănênăđ th a mãn tính công ngh

và tính kinh t tác gi l a ch năph

ngăphápănghiênăc u là: Nghiên c u lý thuy t +

th c nghi m. c th :
-

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
-

Xácăđ nhăđ

ngăpháp hàn TIG.

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.

4


-

Tính ch năđ

c các thông s hƠnă(c

nhi tăđ gi aăcácăđ
v

ng đ dòngăđi n hàn, v n t c hàn,

ng hàn) phù h p từ đóăki m soát nĕngăl

ngăđ

ng không

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
g austenit A240 316L.
ụ nghĩa th c ti n c a đ tài:

-

Cho phép ng d ng ph

ngă phápă hƠnă TIG đ hàn thép cacbon A516

Grade 65 v i thép không g austenit A240 316L

d ng liên k t hàn giáp m i t m

vát c nh ch V.
-

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 aă đ tài này góp phầnă vƠoă quáă trìnhă đƠoă t 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
mối hàn các vật liệu khác nhau bằng kỹ thuật kiểm tra không phá hủy” đ

th c hi n bao gồmăcácăch

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

5

c


CH
2.1.

NG 2: T NG QUAN

GI I THI U V KIM LO I HÀN

2.1.1 Thép không g
Thép không g là m t nhóm thép h p kim cao, ch a ít nh t 12% crôm [1,
20]. Nói chung, chúngăđ

c t o thành từ các nguyên t h p kim v i m t nguyên t

khác làm cho chúng có th ch ngăĕnămònătrongănhi uămôiătr

ng khác nhau. Nh ng

nguyên t này cũngă làm thay đổi c u trúc t vi c a thép h p kim, doă đó có nh
h

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

Phổ bi n là ký hi u theo h th ng AISI, đ
nhóm thép không g austenit đ
mactenxit và ferrit đ

c s d ng đ ký hi u thép không g .

c s d ng t i Mỹ. Trong h th ng AISI,

c ký hi u trong dãy 200 và 300, thép không g

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
đ

ngăl

ngăl

ng crom (CrE) và

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

6


h p kim khác nhau đ
t

ngăđ

c th hi n trong gi i h n c a hƠmă l

ngă(t c là các nguyên t nh niken cóăxuăh

nguyên t nh ă crôm cóă xuă h
niken và crôm t

ngăđ

ng niken hoặc crôm

ng hình thành austenit và các

ng hình thành ferit). Bằng cách v tổng giá tr cho

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
Đi u này cung c p m t s thông tin nh

ngă ng.

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
ĕnămònăcao,ăhoƠnătoƠnăổnăđ nhătrongăn

căsông,ăn

c nhi tăđ cao, tính ch ng

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
n

c máy,

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
thành mactenzit, b n hóa phân tán hoặc k t h p c hai.

7

c b năhóaătheoăc ăch hình


2.1.1.2 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]
Thành phần hóa học (%)

Vật liệu cơ bản
ASTM
A240 316L

C

Mn

0.03

2.0

P

S

Si

Cr

0.045 0.03 0.75

C ătínhăc a thép không g A240ă316Lăđ

Ni

16-18

Mo

10-14 2.0-3.0

c cho trong b ng 2-2.

B ng 2.2: C ătínhăc a thép không g A240 316L [20]
Cơ tính
Vật liệu cơ bản

Trạng thái

Độ bền kéo

Giới hạn chảy

Độ giãn dài

(MPa)

(MPa)

tương đối (%)

485

170

-

ASTM
A240 316L

2.1.1.3 Tính hàn c a thép không g austenit
a. N t nóng kim lo i m i hàn và vùng nh h

ng nhi t

Trên hình 2-2ălƠăs ăđồ k t tinh c a kim lo i m i hàn thuần túy austenit. Các
tinh th austenit  (chúng có nhi t đ nóng ch y cao) k tătinhătr

c, hình thành dần

kim lo iăđ p. cu iăgiaiăđo n k t tinh c a các tinh th này, pha l ng có nhi tăđ nóng
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

8


kim lo iănh ăv y nh . S co ngót kim lo i m i hàn và ng su tăkéoătĕngătrongăquáă
trình 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
lo i m iăhƠnămangătínhăđ nhăh

c (quá trình k t tinh c a kim

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 ,ă đ

c chia cách bằng các

đo n  ferită s ă c p. Các nguyên t ổnă đ ng ferit (Si,Al, Mo) có tác d ng kh l uă
huỳnhă trongă vũngă hƠnă (lƠmă gi mă l

ng sunphit cùng tinh có nhi tă đ nóng ch y

9


th p).ăăNh ăv y tác d ng c a  ferit là hòa tan t p ch t và gi m hi năt
tích. N tănóngăcóăđặcătr ngăc a n t gi a các tinh th , ch y uăd
h t thô khi các tinh th k t tinh c a l p sau n i ti p l pătr

hi n khi hàn, nhi t luy n và c khi v n hành k t c u

ng thiên

i d ng c u trúc

c. N t nóng có th xu t

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
Đ kh c ph c hi năt

ng nhi t (HAZ).
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,ălõiăqueăhƠnăđƣăquaătinhă

luy n chân không hoặc tinh luy năđi n x ).
- Gi m tr s c a các thông s hƠnă nh ă nĕngă l
hƠn,ăl

ngă đ

ng, ti t di n m i

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 nĕmă
1949),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
bằngăph

ngăphápăkimăt

căxácăđ nh

ng.

Tuyă nhiênă đi u này không ph i bao gi cũngă thu n ti nă choă đi u ki n s n
xu t hàn. Gi nă đồ Delong (hình 2-4)ă đ
ph căđ

c nh ngănh

că đ aă raă s d ng từ nĕmă 1974ă đƣă kh c

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
xácăđ nhănhanhăl

ngăphápăđoăbằng từ tínhăđ giúp

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 nă đồ 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.

10


KhiăhƠn,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
là làm gi măl

ngănit ătrong m i hàn, gây m c austenit hóa m i hàn cao, t c

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
cao có tác d ng gi

nhi tăđ cao. T căđ ngu i khi hàn

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.

11


Ngoài 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, m nă vƠă phơnă tánă đ u trong h t kim lo i
austenit, không t oă đi 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
h

ng cacbon và ôxy trong vùng nh

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
d. Hi n t

ng nhi t gây 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

12