Nghiên cứu công nghệ và thiết bị có điều khiển PLC để chế tạo thép ống có đường kính lớn chiều dài tuỳ ý từ phôi dạng cuộn

..

MỤC LỤC
Lời cam đoan

4

Danh mục các kí hiệu và chữ viết tắt

5

Danh mục các bảng

6

Danh mục các hình vẽ, đồ thị

7

Lời nói đầu

10

Chƣơng 1: TỔNG QUAN VỀ CƠNG NGHỆ CHẾ TẠO VÀ ỨNG

12

DỤNG CỦA ỐNG THÉP ĐƢỜNG KÍNH LỚN
1.1. Nhu cầu sử dụng ống thép

12

1.1.1. Thị trường nội địa

12

1.1.2. Thị trường xuất khẩu

14

1.2. Phân loại ống thép

16

1.3. Ứng dụng của ống thép trong kỹ thuật và dân dụng

16

1.4. Ưu điểm và nhược điểm của ống thép hàn cỡ lớn

20

1.5. Công nghệ sản xuất ống thép hàn xoắn chiều dài tùy ý

22

1.5.1. Khái qt q trình cơng nghệ

22

1.5.2. Một số hình ảnh của ống thép hàn xoắn

23

1.5.3. Quy trình sản xuất ống thép hàn xoắn

25

1.6. Kết luận chương 1

35

Chƣơng 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT QUÁ TRÌNH UỐN TẤM

36

2.1. Trạng thái ứng suất và biến dạng khi uốn phôi tấm

36

2.2. Lực và mô men uốn

43

2.3. Biến dạng đàn hồi khi uốn

47

2.4. Bán kính uốn nhỏ nhất

51

2.5. Cơng nghệ uốn xoắn liên tục

53

2.5.1.Ngun lý uốn xoắn

54

2.5.2. Xác định áp lực uốn và công biến dạng

61

2.5.3. Xét các đặc điểm của quá trình uốn xoắn.

64

2.6. Kết luận chương 2

66

1


Chƣơng 3 : NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ VÀ THIẾT BỊ MÁY UỐN

67

- HÀN XOẮN ĐỂ CHẾ TẠO ỐNG CÓ ĐƢỜNG KÍNH D ≥ 500 MM
3.1. Các thơng số của ống hàn xoắn

67

3.2. Sơ đồ nguyên lý uốn xoắn

68

3.3. Các thông số chính của máy

72

3.4. Sơ đồ động của máy uốn hàn xoắn

73

3.4.1. Xác định momen uốn M

75

3.4.2. Xác định lực ma sát

75

3.5. Xác định các thông số của trục uốn

76

3.5.1. Xác định đường kính trục trên

76

3.5.2. Kiểm nghiệm độ bền mỏi của trục uốn

79

3.6. Xác định các thông số của các trục đỡ

81

3.6.1. Xác định đường kính trục đỡ

81

3.6.2. Kiểm nghiệm điều kiện bền mỏi của trục đỡ

83

3.7. Hệ thống thủy lực

84

3.8. Tính tốn chọn xylanh thủy lực

87

3.9. Hệ thống van thủy lực và bơm thủy lực

89

3.10. Kết luận chương 3

90

Chƣơng 4: CÔNG NGHỆ HÀN ỐNG

91

4.1. Lý thuyết cơ bản về cơng nghệ hàn

91

4.1.1. Sự tạo hình mối hàn

91

4.1.2. Tổ chức kim loại mối hàn.

95

4.1.3. Vùng ảnh hưởng nhiệt và các yếu tố ảnh hưởng đến kích

96

thước của khu vực ảnh hưởng nhiệt
4.1.4. Ứng suất và biến dạng hàn.

98

4.2.1. Nguyên lý hàn tự động dưới lớp thuốc

104

4.2.2. Đặc điểm của quá trình hàn hồ quang dưới lớp thuốc

104

4.2.3. Lựa chọn thiết bị hàn tự động

106

2


4.2.4. Vật liệu hàn

108

4.2.5. Xác định chế độ hàn

110

4.2.5. Quy trình hàn ống

113

Kết luận chương 4

117

4.3.

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

118

TÀI LIỆU THAM KHẢO

119

3


LỜI CAM ĐOAN.
Tôi là Phạm Quang Định, học viên Cao học khóa 2012 , chuyên ngành
Chế tạo máy. Sau hai năm học tập nghiên cứu, được sự giúp đỡ của các thầy cô giáo
và đặc biệt là sự giúp đỡ của PGS.TS. Phạm Văn Nghệ, thầy giáo hướng dẫn tốt
nghiệp của tôi, nên tôi đã đi đến cuối chặng đường để kết thúc khố học.
Tơi đã quyết định chọn đề tài tốt nghiệp là: “ Nghiên cứu công nghệ và thiết bị có
điều khiển PLC để chế tạo thép ống có đường kính lớn chiều dài tuỳ ý từ phơi
dạng cuộn”.
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tôi dưới sự hướng
dẫn của PGS.TS. Phạm Văn Nghệ và chỉ tham khảo các tài liệu đã được liệt kê.
Các kết quả nghiên cứu nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được công bố
trong bất kỳ các cơng trình nào khác. Nếu có tơi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm.
Tác giả luận văn

Phạm Quang Định

4

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
Công nghệ gia công áp lực

GCAL

ộ điều khiển PLC

PLC

Programmable Logic Controller

NC

Numerical Control

Điều khiển số

CNC

Computer Numerical Control

Điều khiển số bằng máy tính

5


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng

Ý nghĩa

Trang

1.1

Tiêu thụ ống thép 3 năm gần đây, kể cả xuất khẩu và trong nước

16

1.2

Xuất khẩu thép 6 thàn đầu năm 2012 và 2013

36

1.3

Bảng xuất nhập khẩu thép ống năm 2012

60

1.4

Mức độ an toàn khi sử dụng cọc ống thép hàn xoắn

67

4.1

Lực tương ứng với mối hàn khi hàn với chiều dày khác nhau

99

4.2

Ký hiệu thuốc hàn theo Viện Hàn quốc tế IIW

109

4.3

Mật độ dòng điện hàn phụ thuộc vào đường kính dây hàn

111

4.4

Tốc độ hàn phụ thuộc vào đường kính dây hàn

112

6


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
Ý nghĩa

Hình

Trang

1.1

Biểu đồ tiêu thụ thép trong nước 2009 ÷ 2012

12

1.2

Biểu đồ năng lực sản xuất ống thép

13

1.3

Biểu đồ tiêu thụ thép ống 2010- 2012

14

1.4

Trụ cầu được ép bằng ống hàn xoắn để khoan nhồi bê tông

17

1.5

Các ống thép được liên kết trong thi công các cây cầu

17

1.6

Sử dụng ống thép hàn xoắn trong q trình thi cơng cọc bê tơng

18

của các cây cầu
1.7

Thép ống hàn xoắn để thi công các trụ cột trong xây dựng

19

1.8

Sử dụng ống thép hàn xoắn để thi công các cây cầu

19

1.9

Sử dụng ống thép hàn xoắn để làm đường dẫn khí, dẫn nước,
dẫn dầu

22

1.10

Sơ đồ quy trình sản xuất ống thép hàn xoắn

22

1.11

Biểu đồ kỹ thuật của ống thép SSAW

23

1.12

Ống thép hàn xoắn đã được hoang thiện

23

1.13

Thép ống hàn xoắn trong quá trình chuẩn bị lắp đặt

24

1.14

Ống thép đã hoàn thiện sau khi sử dụng phương pháp uốn hàn
xoắn

24

1.15

Cắt ống theo chiều dài yêu cầu

25

1.16

Nắn phẳng phôi trước khi uốn và hàn

26

1.17

Cắt 2 mép biên tấm

27

1.18

Uốn hàn xoắn tạo hình sản phẩm

28

1.19

Thực hiện mối hàn trong dưới lớp thuốc

29

1.20

Thực hiện hàn ngoài dưới lớp thuốc

29

1.21

Siêu âm mối hàn

30

1.22

Cắt ống bằng phương pháp plasma

31

1.23

Nung dãn đầu ống ở trạng thái nóng

31

7


1.24

Thử nghiệm thủy tĩnh

32

1.25

Kiểm tra bằng tia rơn gen hoặc gama

33

1.26

Phun phủ

34

2.1

Sơ đồ uốn dưới tác dụng của tải trọng P

36

2.2

Trạng thái ứng suất và biến dạng khi uốn phôi dải rộng

37

2.3

Phân bố ứng suất khi uốn có và khơng có hố bền

41

2.4

Sơ đồ xác định mơ men uốn

43

2.5

Sự biến dạng đàn hồi khi uốn

47

2.6

Quan hệ giữa góc đàn hồi và bán kính uốn tương đối

50

2.7

Các sơ đồ uốn xoắn

53

2.8

Sơ đồ nguyên lý uốn - hàn xoắn

55

2.9

Các kết cấu máy uốn xoắn

60

2.10

Sơ đồ uốn xoắn và sự phân bố ứng suất theo chiều dày phôi

61

2.11

Sơ đồ xuất hiện biến dạng dẻo ( vùng đen - vùng biến dạng dẻo)

64

2.12

Biểu đồ ứng suất chính σ1

65

3.1

Biểu đồ ứng suất chính σ1

67

3.2

Các sơ đồ uốn xoắn

68

3.3

Sơ đồ nguyên lý uốn - hàn xoắn

69

3.4

Sơ đồ động của máy đưa phôi

74

3.5

Sơ đồ nguyên lý hoạt động của máy đưa phôi

75

3.6

Sơ đồ đặt lực

76

3.7

Kết cấu trục và phân bố tải trọng trên trục

77

3.8

Biểu đồ phân bố mômen uốn trên trục

78

3.9

Biểu đồ phân bố mômen xoắn trên trục

78

3.10

Kết cấu trục trên

81

3.11

Kết cấu trục trên và phân bố tải trọng trên trục

81

3.12

Biểu đồ phân bố mômen uốn của trục dưới

82

3.13

Biểu đồ phân bố mômen xoắn của trục dưới

83

8


3.14

Sơ đồ hệ thống thủy lực của máy

85

3.15

Van phân phối 4 cửa, 3 vị trí điều khiển bằng điện từ

89

3.16

Van tiết lưu

89

4.1

Mối nối hàn

91

4.2

Bể hàn

92

4.3

Hình dạng và kích thước bể hàn

93

4.4

Kích thước bể hàn

93

4.5

Tác dụng của lực từ trường ép lên que hàn

94

4.6

Tổ chức kim loại của mối hàn

95

4.7

Tổ chức kim loại của khu vực ảnh hưởng nhiệt

97

4.8

Biến dạng góc mối hàn và vát mép chữ V do ứng suất co ngót

99

4.9

Sơ đồ chống sự co ngót khi hàn

99

4.10

Thứ tự hàn

102

4.11

Tạo biến dạng ngược khi hàn

103

4.12

Nguyên lý quá trình hàn tự động dưới lớp thuốc

104

4.13

Sơ đồ cân bằng nhiệt khi hàn dưới lớp thuốc

105

4.14

Các khả năng chuyển động của đầu hàn tự động trên xe hàn.

106

4.15

Sơ đồ nguyên lý xe hàn vạn năng

107

4.16

Kích thước cho mối hàn giáp mối có vát mép hàn từ hai phía

108

9


LỜI NĨI ĐẦU
Cơng nghệ gia cơng áp lực (GCAL) là một phương pháp tạo hình chi tiết dựa
trên tính dẻo của vật liệu kim loại. Với sự phát triển nhanh chóng của cơng nghiệp
hóa, hiện đại hóa, sản phẩm của GCAL ngày càng chiếm tỷ trọng cao trong các lĩnh
vực cơng nghiệp như cơ khí chế tạo, xây dựng, điện, điện tử, gia dung, y tế, quốc
phịng, giao thơng vận tải. Đối với các nước công nghiệp phát triển như Mỹ, Anh,
Đức, Nhật, Trung quốc, GCAL ln đóng vai trị then chốt cho phát triển công
nghiệp nặng, siêu nặng như luyện kim, đóng tàu, vũ khí, hàng khơng… Sở sĩ như
vậy là vì GCAL có tính ưu việt hơn hẳn so với các phương pháp gia cơng cơ khí
khác đặc biệt khi thị trường phát triển, cần sản xuất loạt lớn như tiết kiệm vật liệu,
đảm bảo độ chính xác chi tiết, tăng cơ tính sản phẩm, chi phí sản xuất loạt lớn thấp,
khả năng tự động hóa cao.
Đối với thị nền sản xuất cơ khí trong nước, rất nhiều các sản phẩm hiện hữu
như bình chứa, bồn chứa nhiên liệu, nguyên liệu, nồi hơi, ống dẫn, vỏ tàu được sản
xuất, chế tạo một cách khá đơn giản và hiệu quả với cơng nghệ uốn tạo hình. Loại
hình cơng nghệ uốn xoắn để tạo ra các ống có chiều dài tùy ý với đường kính lớn

được áp dụng cho các cơng trình cầu, đường ống dẫn khí, dẫn dầu...đã và đang phát
triển và được ứng dụng khá phổ biến trong nhiều doanh nghiệp sản xuất ở Việt
Nam. Tuy vậy, còn rất nhiều các nhà máy cơ khí trong nước mặc dù muốn áp dụng
công nghệ và thiết bị này để sản xuất các sản phẩm phục vụ cho doanh nghiệp
mình, nhưng vẫn chưa có được đội ngũ những nhà kỹ thuật có chun mơn và am
hiểu để sẵn sàng thiết kế công nghệ và chế tạo thiết bị. Hầu hết các doanh nghiệp
như thiết bị lọc hóa dầu, nhà máy sửa chữa cơ khí, thiết bị cho ngành xi măng, nhiệt
điện, than, các công ty lắp máy… đi mua thiết bị và tìm hiểu ln cơng nghệ uốn
xoắn của nước ngồi.
Trên cơ sở phát triển đưa loại hình cơng nghệ uốn xoắn vào các doanh
nghiệp dầu khí và nâng cao năng lực thiết kế công nghệ, thiết bị, đồng thời đáp ứng
nhu cầu của doanh nghiệp cơ khí hàng hải, em đã đề xuất thực hiện đề tài Nghiên
cứu công nghệ và thiết kế thiết bị để uốn ống đường kính lớn có chiều dài tùy ý.

10


Phần nội dung chính của luận văn được trình bày trong 4
Chương 1: Tổng quan về công nghệ chế tạo và ứng dụng của ống thép đường
kính lớn
Chương 2: Cơ sở lý thuyết q trình uốn tấm
Chương 3:Nghiên cứu cơng nghệ và thiết bị máy uốn - hàn xoắn để chế tạo
ống có đường kính D ≥ 500 mm
Chương 4: Cơng nghệ hàn ống
Trong q trình thực hiện luận văn, do điều kiện nghiên cứu, khảo sát thực
tiễn còn chưa nhiều nên có thể luận văn cịn những khiếm khuyết, kính mong các
Thầy, Cơ giáo và các bạn đồng nghiệp đóng góp ý kiến để kết quả nghiên cứu được
hồn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn PGS.TS Phạm Văn Nghệ, PGS.TS Nguyễn Đắc
Trung cùng toàn bộ tập thể Bộ mơn GCAL, Viện Cơ khí đã hướng dẫn, tạo điều

kiện và giúp đỡ em thực hiện thành công đề tài này, đồng thời xin cảm ơn Viện Đào
tạo sau đại học, trường ĐH KHN đã tạo điều kiện thuận lợi để em hồn thành khóa
Hà Nội, tháng 8 năm 2014

học này.

Học viên

Phạm Quang Định

Lê Thọ Tiệp

11


CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO VÀ ỨNG DỤNG
CỦA ỐNG THÉP ĐƢỜNG KÍNH LỚN
1.1. Nhu cầu sử dụng ống thép
1.1.1. Thị trƣờng nội địa
Tổng tiêu thụ thép của thị trường nội địa những năm gần đây không có sự tăng
trưởng rõ nét. Từ 10 triệu tấn năm 2007, giảm xuống còn 8.7 triệu trong năm khủng
hoảng tài chính tồn cầu 2008. Sau đó tăng trưởng mạnh vào năm 2009 (11.7 triệu
tấn) nhờ các giải pháp kích cầu trong năm. Kể từ năm 2009 đến nay tiêu thụ ngành
thép phần lớn là tăng trưởng âm.

Hình 1.1. Biểu đồ tiêu thụ thép trong nước 2009 ÷ 2012
(Trích nguồn: Báo cáo của VSA tại Dusit Thani- Pattaya- Thái Lan 6/2013)
Tuy nhiên, tiêu thụ thép đạt (flat products) năm 2012 là 4.91 triệu tấn,
có một mức tăng ấn tượng: tăng 40% so với năm 2011. Tỷ lệ này cho thấy dịch
chuyển cơ cấu ngành thép đang chuyển dần về thép dẹt: năm 2012, tỷ lệ là 45%

thép dẹt và 50% thép dài. Tỷ lệ tương ứng lần lượt là 30% và 58% vào năm
2011. Tỷ lệ thép dài cao là do tỷ trọng sử dụng thép xây dựng cao trong ngành
xây dựng cơ sở hạ tầng .

12


Đối với ống thép, năng lực sản xuất trong nước tăng mạnh trong các năm gần
đây. Từ mức 528 ngàn tấn năm 2007, đạt đến 775 ngàn tấn năm 2012 [1].

Hình 1.2. Biểu đồ năng lực sản xuất ống thép
(Trích nguồn: Báo cáo của VSA tại Dusit Thani- Pattaya- Thái Lan 6/2013)
Bảng 1.1. Tiêu thụ ống thép 3 năm gần đây, kể cả xuất khẩu và trong nước
(Trích nguồn: VSA)
Năm

2010

2011

2012

Tấn

568,830

632,826

649,706

13


Hình 1.3. Biểu đồ tiêu thụ thép ống 2010- 2012
1.1.2. Thị trƣờng xuất khẩu
Theo vinanet ( trung tâm thông tin công nghiệp và thương mại Bộ công
thương): 6 tháng đầu năm 2013, xuất khẩu thép đạt trên 1 triệu tấn, trị giá 897,6
triệu USD thăng 23,94% về lượng và tăng 16,55% về giá trị so với cùng kỳ năm
2012[2].
Các thị trường chủ yếu là:
Bảng 1.2. Xuất khẩu thép 6 thàn đầu năm 2012 và 2013
XK 6T/21013
Tên nước

Tấn

Trị giá

XK 6T/2012
Tấn

(USD)
Tổng KN

Trị giá

% So Sánh
Lượng Trị giá

(USD)

1.077.278 897.659.525 869.197 770.179.259 23,94

16,55

Cambodia 337.539

234.269.868 261.087 200.753.709 29,28

16,70

Indonesia

188.616

160.876.573 169.683 148.793.349 11,16

8,12

Malaysia

123.985

102.103.280 78.360

71.510.991

58,22

42,78

Philippin

122.802

69.856.433

54.090

34.647.104

127,03 101,62

Thailand

107.760

112.185.577 97.126

88.499.979

10,95

14

26,76


Xuất khẩu ống thép hàn năm 2012 đạt 191,000 tấn, tăng hơn gấp đôi so với
năm 2011 (85.000 tấn)[3]. Chiếm tỷ lệ 21% so với sản lượng tiêu thụ. 4 tháng đầu

năm 2013 tỷ lệ xuất khẩu đã chiếm 29% tổng tiêu thụ thép ống(70,607/241,812 tấn).
Bức tranh xuất nhập khẩu thép năm 2012 như sau:(Nguồn: VSA- Dusit Thani
Pattaya- Thailand- June 2013)
Bảng 1.3. Bảng xuất nhập khẩu thép ống năm 2012
A Nhập khẩu:
Thép không gỉ

460,000

Thép ống hàn

40,000

Thép ống hàn liền mạch

64,000

Thép hợp kim

371,000

Các loại thép khác

92,000
1,027,000

Tổng
B. Xuất khẩu:
Thép không gỉ

76,000

Thép ống hàn

1910,000

Thép ống hàn liền mạch

12,000

Thép hợp kim

60,000

Các loại thép khác

94,000

Tổng

433,000

Từ bảng 1.3 ta có thể thấy:
 Tuy xuất khẩu được 191.000 tấn ống thép hàn nhưng mặt khác đã nhập
40.000 tấn ống thép hàn khác => cán cân là 151,000 tấn.
 Ống thép không rỉ phần lớn là nhập để tiêu thụ nội địa nhập siêu 348,000 tấn.
 Ống thép đúc nhập 64,000 tấn tiêu thụ nội địa 100%. Lý do việt nam chưa
sản xuất loại ống này.

15

1.2. Phân loại ống thép.
Ta có các loại ống thép như sau:
 ống thép hàn, ống thép đúc, ống thép hàn xoắn. riêng ống thép đúc chỉ ứng
dụng trong công nghệ chế tạo máy, dẫn dầu, dẫn nước, các loại khí ga và thủy lực.
 ống thép đen, ống thép mạ kẽm. trong ống mạ kẽm có hai loại, loại mạ trước
khi hàn ống và loại mạ nhúng sau khi hàn ống. loại mạ nhúng cho độ dày bám kẽm
cao, thường áp dụng cho ống chế tạo từ thép cán nóng có độ dày trên 2.5mm.
 phân loại ống thép theo tiết diện mặt cắt ngang: ống hình trịn, hình bầu dục,
hình vng, hình chữ nhật, hình chữ D, hình ô van.
1.3. Ứng dụng của ống thép trong kỹ thuật và dân dụng.
Ống thép được sử dụng rộng rãi trong các kết cấu xây dựng hay nhà thép tiền
chế, giàn giáo chịu lực, cọc siêu âm trong kết cấu nền móng, kết cấu hệ giàn khơng
gian của các mái nhà vịm, dùng làm trụ viễn thơng, khung quảng cáo, chế tạo cột
đèn giao thông, chiếu sáng đô thị. Chế tạo khung xe máy, xe đạp, khung bàn ghế, kệ
giá đỡ, các khung thùng xe tải và trong các thiết bị máy móc khác. Ống tráng kém
chuyên dùng trong cấp nước và được ứng dụng rộng rãi trong các nhà máy để cấp
nước, thốt nước, và vận chuyển các dung mơi khác. Ống thép đen dùng để làm
giàn giáo, lan can.
Ngoài ra hàng năm có vài trăm nghìn tấn cọc ống thép được sử dụng ở tất cả
các quốc gia trên thế giới và gần đây cọc ống thép còn được sử dụng rộng rãi tại
các nước châu Á. Nơi có nhịp điệu phát triển cơ sở hạ tầng mạnh mẽ, nhu cầu vật
liệu xây dựng đang tăng.
Đặc biệt Việt Nam có một số lượng lớn các dự án chính được quy hoạch xây
dựng hay cải tạo những cảng biển, đường bộ, đường sắt, nhà máy nhiệt điện, lọc
dầu… do đó nhu cầu vật liệu tại việt nam có khả năng tăng cao và mở rộng trong
những năm tới.

16

Ống hàn xoắn

Hình 1.4. Trụ cầu được ép bằng ống hàn xoắn để khoan nhồi bê tơng

Ống hàn xoắn

Hình 1.5. Các ống thép được liên kết trong thi công các cây cầu

17


Ống hàn xoắn

Hình 1.6. Sử dụng ống thép hàn xoắn trong q trình
thi cơng cọc bê tơng của các cây cầu
Đối với kết cấu móng cơng trình xây dựng ở việt nam trong tương lai với tốc
độ phát triển nhanh chóng của cơ sở hạ tầng như kết cấu cảng nước sâu, kết cấu lớn
và kết cấu khai thách nhanh chóng … đặc biệt do điều kiện nền đất yếu, nhu cầu cọc
ống thép đòi hỏi ngày càng tăng cao với các ưu điểm như cường độ cao chất lượng
cao và thời gian thi công nhanh.

18


ống hàn xoắn

Hình 1.7. Thép ống hàn xoắn để thi cơng các trụ cột trong xây dựng

Hình 1.8. Sử dụng ống thép hàn xoắn để thi công các cây cầu
Ở Việt Nam trước năm 1975, cọc ống thép đã được sử dụng khá phổ biến
trong các cơng trình như cầu sài gòn, cảng tân cảng, cầu Trần Hưng Đạo và các cầu
trên QL1, quân cảng cam ranh, cảng chính hải phòng, gần đây cọc ống thép được sử
dụng trong một số đự án ODA, chủ yếu là cọc bê tông đúc sẵn hay cọc bê tông đổ
tại chỗ đã được sử dụng. Việc ứng dụng cọc bê tông cốt thép RC và cọc bê tông đúc
sẵn PC đang chiếm tỷ trọng lớn đã được đặt ra, hiện nay nhiều nhà máy sản xuất

19


cọc ống thép đang được xây dựng, xuất phát từ sự thừa nhận ngày càng rộng rãi
những lợi thế của loại vật liệu mới này.

ống hàn xoắn

Hình 1.9. Sử dụng ống thép hàn xoắn để làm đường dẫn khí, dẫn nước, dẫn dầu
1.4. Ƣu điểm và nhƣợc điểm của ống thép hàn xoắn
1.4.1. Ƣu điểm:
Song song với sự phát triển kinh tế và công nghiệp ứng dụng cọc ống thép
ngày càng trở nên phổ biến hơn cho quá trình phát triển đô thị, cải thiện cơ sở hạ
tầng và những cơng trình khác. Cọc ống thép mang lại nhiều ưu điểm vượt trội hơn
so với cọc bê tông bởi độ bền và cường độ cao của vật liệu, đạt được sức chống chịu
cao và khả năng kháng ngang lớn. Trong q trình thi cơng đóng cọc dễ dàng hơn
theo Phương chéo và thời gian thi công được rút ngắn. Công đoạn lắp ghép tại hiện
trường cũng dễ dàng hơn nhờ hàn hoặc mối nối cơ từ đó có thể sử dụng hệ cọc dài
hơn. Hơn thế nữa với cường độ vật liệu cao, có thể áp dụng lực quai búa lớn, cho
phép cọc thâm nhập vào các lớp trung gian và lớp cứng dễ dàng hơn.

20

Nhờ cơng nghệ chống ăn mịn cải tiến các, các cọc ống thép khơng gặp vấn
đề gì khi được sử dụng cho các kết cấu ngoài khơi trong suốt quá trình ứng dụng.
Nhờ trọng lượng nhẹ, quá trình vận chuyển các cọc ống thép cũng dễ dàng hơn. Với
những cải tiến vượt bậc về công nghệ đã cho phép sản xuất ra cọc ống thép với
đường kính ngồi lên tới 2.500mm, độ dài 90m. Theo báo cáo của tiến sỹ Osamu
kiyomiya ( đại học waseda – nhật bản) thì các chuyên gia và các kỹ sư cũng đã hiện
thực hóa những tiến bộ vượt trội trong các lĩnh vực như xác định khả năng chống
chịu nền cơ bản và các cơ chế ma sát, phát triển phương pháp thi công có độ rung,
tiếng ổn thấp, những tiến bộ trong cơng nghệ thiết kế qua phương pháp phân tử hữu
hạn; tiến bộ trong công nghệ nối hướng ngang và thẳng đứng sử dụng mối hàn hoặc
mối nối cơ và cả những tiến bộ về cơng nghệ chống ăn mịn… Mức độ an toàn cao
khi sử dụng cọc ống thép đã được ứng dụng rộng rãi.
ảng 1.4. Mức độ an toàn khi sử dụng cọc ống thép hàn xoắn
Đặc điểm

Độ sâu ứng

Cƣờng độ

dụng

Tên

Chất

Tốc độ

Đất thải

lƣợng

thi cơng

Cao

Nhanh

Ít

Cọc ống thép

Khoảng 90m

Cọc khoan nhồi

Khoảng 90m

Trung bình Trung bình

Chậm

Nhiều

Cọc bê tơng dự

Khoảng 50m

Trung bình Trung bình

Trung

Ít

Cao

ứng lực

bình

Do áp dụng phương pháp uốn xoắn liên tục nên có thể sản xuất ống với chiều
dài khơng hạn chế.
Có thể sản xuất được nhiều loại ống có kích thước khác nhau bằng cách thay
đổi góc cuốn.
Năng suất cao hơn, chi phí lắp 1dây chuyền sản xuất ống thép thấp hơn.
1.4.2. Nhƣợc điểm
Do quá trình sản xuất ống thép được liên kết bởi các mối hàn trong và hàn
ngoài, vậy nên chất lượng mối hàn không được đảm bảo nếu như không chọn

21


phương pháp hàn phù hợp, tại nơi có mối hàn tính chất cơ học bị thay đổi, mạng
lưới phân tử bị phá vỡ nên sực chịu lực kém, hay có tình trạng rỗ khí tại mối hàn.
Vì ống thép được cuộn và ghép lại cho nên độ chính xác của ống thép hàn
không được cao so với ống thép đúc. Ngày nay do yêu cầu không cao nên sai số mà
khi gia công cũng đáp ứng được yêu cầu của người sử dụng.
1.5. CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT ỐNG THÉP HÀN XOẮN CHIỀU DÀI TÙY Ý
1.5.1. Khái qt q trình cơng nghệ

Ống thép hàn xoắn được chế tạo từ những tấm thép có chiều dày xác định và
được uốn xoắn tùy theo kích thước của ống. Chế tạo ống thép theo phương pháp
này chúng ta có thể chế tạo các ống có kích thước khác nhau.
Dưới dây là quy trình cơng nghệ sản xuất ống thép hàn xoắn:

Hình 1.10. Sơ đồ quy trình sản xuất ống thép hàn xoắn
Biểu đồ kỹ thuật của ống thép SSAW

22


Hình 1.11. Biểu đồ kỹ thuật của ống thép SSAW
1.5.2. Một số hình ảnh của ống thép hàn xoắn

Hình 1.12. Ống thép hàn xoắn đã được hoang thiện

23


Hình 1.13. Thép ống hàn xoắn trong quá trình chuẩn bị lắp đặt

Hình 1.14. Ống thép đã hồn thiện sau khi sử dụng phương pháp uốn hàn xoắn

24


Hình 1.15. Cắt ống theo chiều dài yêu cầu
1.5.3. Quy trình sản xuất ống thép hàn xoắn
 Nhập cuộn, xả cuộn:
Phôi liệu được các công ty, các cơ sở sản xuất đặt hàng và cuộn thành cuộn,

tùy vào chiều dày của phôi liệu mà trước khi gia công phôi liệu sẽ được gia nhiệt
làm để quá trình uốn dễ dàng hơn.
 Nắn phẳng:
Mục đích của cơng đoạn cán phẳng là làm cho phôi liệu trước khi được uốn và hàn
được cán phẳng không bị cong vênh ảnh hưởng tới quá trình tạo hình và quá trình
hàn, làm ảnh hưởng tới kỹ thuật và chất lượng của sản phẩm.

25