Nghiên cứu phương pháp kiểm tra bằng siêu âm, áp dụng cho mối hàn thép hợp kim thấp độ bền cao, xây dựng bài thí nghiệm kiểm tra vết nứt hàn siêu âm
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (6.3 MB, 77 trang )
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
CƠNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP TRƯỜNG
NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP KIỂM TRA
BẰNG SIÊU ÂM, ÁP DỤNG CHO MỐI HÀN THÉP
HỢP KIM THẤP ÐỘ BỀN CAO, XÂY DỰNG
BÀI THÍ NGHIỆM KIỂM TRA VẾT NỨT
MỐI HÀN BẰNG SIÊU ÂM
S
K
C
0
0
3
9
5
9
MÃ SỐ: T2013-94
S KC 0 0 5 3 9 8
Tp. Hồ Chí Minh, 2013
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
BÁO CÁO TỔNG KẾT
ĐỀ TÀI KH&CN CẤP TRƢỜNG
NGHIÊN CỨU PHƢƠNG PHÁP KIỂM TRA BẰNG SIÊU ÂM,
ÁP DỤNG CHO MỐI HÀN THÉP HỢP KIM THẤP ĐỘ BỀN
CAO, XÂY DỰNG BÀI THÍ NGHIỆM KIỂM TRA VẾT NỨT
MỐI HÀN BẰNG SIÊU ÂM
Mã số: T2013-94
Chủ nhiệm đề tài: GVTH Võ Đông Lao
TP. HCM, Tháng 12 năm 2013
TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
ĐƠN VỊ CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY
BÁO CÁO TỔNG KẾT
ĐỀ TÀI KH&CN CẤP TRƢỜNG
NGHIÊN CỨU PHƢƠNG PHÁP KIỂM TRA BẰNG SIÊU ÂM,
ÁP DỤNG CHO MỐI HÀN THÉP HỢP KIM THẤP ĐỘ BỀN
CAO, XÂY DỰNG BÀI THÍ NGHIỆM KIỂM TRA VẾT NỨT
MỐI HÀN BẰNG SIÊU ÂM
Mã số: T2013-94
Chủ nhiệm đề tài: GVTH Võ Đông Lao
Thành viên đề tài:
TP. HCM, Tháng 12 năm 2013
1
THƠNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
1. Thơng tin chung:
- Tên đề tài: Nghiên cứu phƣơng pháp kiểm tra bằng siêu âm, áp dụng cho mối hàn thép
hợp kim thấp độ bền cao, xây dựng bài thí nghiệm kiểm tra vết nứt mối hàn bằng siêu âm
- Mã số: T2013 - 94
- Chủ nhiệm: GVTH. VÕ ĐÔNG LAO
- Cơ quan chủ trì: Đại học Sƣ phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh
- Thời gian thực hiện: 01/2013 – 12/2013
2. Mục tiêu:
- Nghiên cứu phƣơng pháp kiểm tra bằng siêu âm, áp dụng vào phân tích mối hàn hợp kim
thấp độ bền cao.
- Xây dựng bài kiểm tra vết nứt mối hàn bằng siêu âm.
3. Tính mới và sáng tạo:
- Vận dụng kiến thức tổng hợp để xây dựng bài thí nghiệm phụ vụ tại bộ môn
4. Kết quả nghiên cứu:
- Xây dựng thành công bài kiểm tra vết nứt mối hàn bằng siêu âm
5. Sản phẩm:
- Bản thuyết minh
- Bài thí nghiệm kiểm tra vết nứt mối hàn bằng siêu âm.
6. Hiệu quả, phƣơng thức chuyển giao kết quả nghiên cứu và khả năng áp dụng:
- Chuyển giao kết quả nghiên cứu tại bộ môn
Trƣởng Đơn vị
Chủ nhiệm đề tài
(ký, họ và tên, đóng dấu)
(ký, họ và tên)
1
MỤC LỤC
MỞ ĐẦU .................................................................................................................................... 3
1.
Tổng quan tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vực đề tài ở trong và ngoài nƣớc:............... 3
2.
Tính cấp thiết : ................................................................................................................. 3
3.
Mục tiêu: .......................................................................................................................... 3
4.
Cách tiếp cận: .................................................................................................................. 3
5.
Phƣơng pháp nghiên cứu ................................................................................................. 3
6.
Đối tƣợng nghiên cứu: ..................................................................................................... 3
7.
Phạm vi nghiên cứu: ........................................................................................................ 3
8.
Nội dung nghiên cứu : ..................................................................................................... 3
CHƢƠNG 1 ................................................................................................................................ 4
CƠ SỞ LÝ THUYẾT ................................................................................................................. 4
1.1. Tổng quan về thép hợp kim thấp độ bền cao ................................................................... 4
1.2. Phƣơng pháp kiểm tra bằng siêu âm................................................................................ 6
1.3. Các loại thiết bị kiểm tra siêu âm: ....................................................................................... 8
1.4. Một số ứng dụng đặc trƣng.................................................................................................. 9
1.5. Kiểm tra mối hàn bằng siêu âm ......................................................................................... 14
1.6 - Quy trình chung để kiểm tra mối hàn bằng siêu âm ........................................................ 17
1.7 - Kiểm tra đáy mối hàn nối đối đầu hình chữ V đơn khơng có vịng lót trong các mối hàn
dạng tấm và ống........................................................................................................................ 21
1.8 - Kiểm tra thân mối hàn chữ V đơn khơng có vịng lót (backing strip) ............................. 25
1.9 - Kiểm tra mối hàn nối chữ V đơn có vịng lót hoặc có đệm chèn ở đáy ........................... 27
1.10 - Kiểm tra các mối hàn kiểu chữ V kép ............................................................................ 29
1.11. Kiểm tra các mối hàn chữ T ............................................................................................ 30
1.12 - Kiểm tra các mối hàn ống nhánh ( nozzle weld) ............................................................ 31
1.13 - Kiểm tra các mối hàn vẩy cứng và hàn dán ................................................................... 32
1.14. Kiểm tra siêu âm các vật rèn: .......................................................................................... 34
1.15. THÍ NGHIỆM KIỂM TRA MỐI HÀN BẰNG SĨNG SIÊU ÂM ................................. 41
CHƢƠNG 2 .............................................................................................................................. 51
XÂY DỰNG BÀI THÍ NGHIỆM KIỂM TRA VẾT NỨT MỐI HÀN BẰNG SIÊU ÂM ...... 51
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ...................................................................................................... 55
TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................................ 56
2
MỞ ĐẦU
1. Tổng quan tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vực đề tài ở trong và ngoài nƣớc:
Thực tế Việt Nam, tại các Công ty Chế tạo thiết bị dầu khí; Cơng ty Doosan –
KCN Dung Quất; Tổng Cơng ty Rƣợu, bia và nƣớc giải khát Sài Gòn; Nhà máy nhiệt
điện bằng tuabin khí,… q trình phá hủy của các chi tiết, cụm chi tiết có mối ghép
hàn là điều đáng lo ngại.
2. Tính cấp thiết :
Phá hủy kết cấu hàn đã đƣợc quan tâm từ lâu. Đánh giá độ bền và độ ổn định
của kết cấu hàn định kỳ sau một thời gian sử dụng là một yêu cầu rất quan trọng, nhằm
phát huy tối đa hiệu quả sử dụng của các kết cấu hàn. Thực tế Việt Nam, tại các Cơng
ty Chế tạo thiết bị dầu khí; Cơng ty Doosan – KCN Dung Quất; Tổng Công ty Rƣợu,
bia và nƣớc giải khát Sài Gòn; Nhà máy nhiệt điện bằng tuabin khí,… q trình phá
hủy của các chi tiết, cụm chi tiết có mối ghép hàn là điều đáng lo ngại.
3. Mục tiêu:
- Nghiên cứu phƣơng pháp kiểm tra bằng siêu âm, áp dụng cho mối hàn thép hợp
kim thấp độ bền cao
- Xây dựng bài thí nghiệm kiểm tra vết nứt mối hàn bằng siêu âm
4. Cách tiếp cận:
- Tìm hiểu nhu cầu thực tế và tính khả thi của đề tài.
5. Phƣơng pháp nghiên cứu
- Khảo sát thực tế
- Nghiên cứu tài liệu.
- Thực nghiệm.
6. Đối tƣợng nghiên cứu:
- Mối hàn thép hợp kim thấp độ bền cao
- Phƣơng pháp kiểm tra bằng siêu âm
7. Phạm vi nghiên cứu:
- Phƣơng pháp kiểm tra bằng siêu âm mối hàn thép hợp kim thấp độ bền cao
- Xây dựng bài thí nghiệm kiểm tra vết nứt mối hàn bằng siêu âm
8. Nội dung nghiên cứu :
- Phƣơng pháp kiểm tra bằng siêu âm mối hàn thép hợp kim thấp độ bền cao
- Xây dựng bài thí nghiệm kiểm tra vết nứt mối hàn bằng siêu âm
3
CHƢƠNG 1
CƠ SỞ LÝ THUYẾT
1.1. Tổng quan về thép hợp kim thấp độ bền cao
1.1.1. Khái niệm chung
Thép hợp kim thấp có độ bền cao (Thép HSLA: High Strength Low Alloy Steel)
là nhóm thép hợp kim có hàm lƣợng cacbon thấp và hàm lƣợng nhỏ các nguyên tố hợp
kim chẳng hạn nhƣ: Mangan, Silic, nhôm, vanadi, titan, molipden, đồng, … Do các đặt
điểm nhƣ vậy nên chúng có các đặc tính chất nhƣ: độ bền và độ dai va đập cao, có tính
hàn tốt. Độ bền cao đƣợc sinh ra do chúng đƣợc thêm vào một lƣợng nhỏ các nguyên
tố hợp kim có hàm lƣợng nhỏ hơn 0.1%. Giới hạn chảy của chúng lớn. Nhờ vậy nhóm
thép này có các thơng số u cầu về độ dẻo, độ dai, tính hàn và tính chống ăn mịn rất
tốt. Hàm lƣợng các thành phần nguyên tố hợp kim đƣợc điều chình tùy vào yêu cầu
làm việc của từng loại thép.
Thép HSLA có thể đƣợc chia thành sáu loại sau:
- Thép hợp kim thấp Ferite – Pearlite: có chứa bổ sung rất nhỏ (bé hơn 0,1%)
cacbite mạnh hay carbonitride hình thành nhƣ Nb, V, Ti, để tăng cƣờng độ bền, làm
mịn hạt.
- Thép cán Pearlite: bao gồm thép C - Mn nhƣng cũng có thể bổ sung lƣợng nhỏ
nguyên tố hợp kim khác để tăng cƣờng độ bền, dẻo dai và tính hàn.
- Thép Ferrite hình kim: (cacbon thấp bainite) cacbon thấp (ít hơn 0,05% C) độ
bền cao, (690 MPa) khả năng hàn và tính dẻo dai tốt.
- Thép song pha:trong đó có một cấu trúc tinh thể của mactenxit phân tán trong
ma trận Ferite và tạo một hợp chất có độ dẻo và độ bền kéo cao.
- Thép tạo hình: bổ sung thêm các nguyên tố hợp kim Ca, Zr, Ti để cải thiện
tính dẻo dai của thép.
1.1.2. Thành phần hóa học và Cơ tính theo tiên chuẩn của một số Quốc gia
Tiêu chuẩn Viê ̣t Nam
TCVN 1659 – 75 quy đinh
̣ phƣơng pháp biể u thi ma
̣ ́ c thép . Ký hiệu mác thép
HSLA gồ m hai phầ n : 2 chƣ̃ số đƣ́ng đầ u biể u thi ̣hàm lƣơ ̣ng cacbon trung bình theo
phầ n va ̣n và ký hiê ̣u chỉ nguyên tố hơ ̣p kim đƣ́ng sau thƣờng là Mn , Cr, Si, Ni,… Nế u
hàm lƣợng hợp kim khoảng 1% thì sau nguyên tố hợp kim khơng có chƣ̃ sớ , nế u vƣơ ̣t
q 1.5% thì thêm số 2.
Ví dụ: thép 12MnSi – thép chứa cacbon trung bình 0.12%, hàm lƣợng Mn khoảng
1%
và hàm lƣợng Si khoảng 1%.
Tiêu chuẩn Nga (Liên Xô cũ)
Tiêu chuẩ n Viê ̣t Nam biể u thi ̣mác thép gầ n giố n g tiêu chuẩ n của Nga (tiêu chuẩ n
ΓΟCT). Sau đây là bảng biể u thi ̣tên nguyên tố hơ ̣p kim tƣơng đƣơng giƣ̃a tiêu chuẩ n
TCVN và tiêu chuẩ n ΓΟCT. (Trang 130 Sổ tay mác thép thế giới)
Bảng 3.1: Ký hiệu nguyên tố hợp kim tương đương giữa tiêu chuẩn TCVN và tiêu
chuẩn ΓΟCT
4
Ký hiệu theo tiêu
chuẩ n ΓΟCT
A
Б
B
Γ
Д
К
M
H
П
P
C
T
Y
Ф
X
Ц
Ю
Tên nguyên
tố hơ ̣p kim
Nitơ
Niôbi
Vônfram
Mangan
Đồng
Côban
Môlipđen
Niken
Phố t pho
Bo
Silic
Titan
Cacbon
Vanadi
Crôm
Kẽm
Nhôm
Ký hiệu theo tiêu
chuẩ n TCVN
N
Nb
W
Mn
Cu
Co
Mo
Ni
P
B
Si
Ti
C
V
Cr
Zn
Al
Bảng 3.2: Thành phần hóa học của một sớ mác thép theo tiêu chuẩn TCVN3104-79
5
Bảng 3.3 Một sớ mác thép hợp kim thấp có độ bền cao theo tiêu chuẩn Nga
Hàm lƣợng (%)
Mác thép
C
Si
Mn
Crmax
Nimax
Cumax
Pmax
Smax
Nguyên tố
khác
Thép kết cấu hợp kim
14Mn
0,12÷0,18
0,17÷0,37
0,7÷1,0
0,3
0,3
0,3
0,035
0,04
09Mn2
≤ 0,12
0,17÷0,37
1,4÷1,5
0,3
0,3
0,3
0,035
0,04
18Mn2
0,14÷0,2
0,25÷0,55
1,2÷1,6
0,3
0,3
0,3
0,035
0,04
12MnSi
0,09÷0,15
0,50÷0,80
0,5÷1,2
0,3
0,3
0,3
0,035
0,04
09Mn2Si
≤0,12
0,50÷0,80
1,3÷1,7
0,3
0,3
0,3
0,035
0,04
15MnV
0,12÷0,18
0,17÷0,37
0,9÷1,2
0,3
0,3
0,3
0,035
0,04
14CrMnSi
0,11÷0,16
0,40÷0,70
0,9÷1,2
0,5÷0,8
0,3
0,3
0,035
0,04
15CrSiNiC
0,12÷0,18
0,40÷0,70
0,4÷0,7
0,6÷0,9
0,3÷0,6
0,2÷0,4
0,035
0,04
V:
0,05÷0,1
Thép làm cốt bêtơng
33MnSi
0,30÷0,37
0,6÷0,9
0,8÷1,2
0,3
0,3
0,3
0,04
0,045
20CrMn2Z
0,19÷0,26
0,4÷0,7
1,5÷1,7
0,9÷1,2
0,3
0,3
0,04
0,045
6
Zr:
0,07÷0,14
Mác Thép
09Γ2
≤0.12
Si
Mn
P≤
S≤
Cr≤
Ni≤
Cu
0.17 ÷ 0.37
1.4 ÷ 1.8
0.035
0.040
0.30
0.30
0.30
Thành phần khác
Ni≤0.008
As≤0.08
09Γ2 Д
≤0.12
0.17 ÷ 0.37
1.4 ÷ 1.8
0.035
0.040
0.30
0.30
0.30
Ni≤0.008
As≤0.08
14Γ2
0.12 ÷ 0.18
0.5 ÷ 0.8
1.2 ÷ 1.6
0.035
0.040
0.30
0.30
0.30
Ni≤0.008
As≤0.08
12ΓC
0.09 ÷ 0.15
0.5÷ 0.8
0.8 ÷ 1.2
0.035
0.040
0.30
0.30
0.30
Ni≤0.008
As≤0.08
16ΓC
0.12 ÷ 0.18
0.4 ÷ 0.7
0.9 ÷ 1.2
0.035
0.040
0.30
0.30
0.30
Ni≤0.008
As≤0.08
17ΓC
0.14 ÷ 0.2
0.4 ÷ 0.6
1.0 ÷ 1.40
0.035
0.040
0.30
0.30
0.30
Ni≤0.008
As≤0.08
09 Γ2C
≤0.12
0.5 ÷ 0.8
1.3 ÷ 1.7
0.035
0.040
0.30
0.30
0.30
Ni≤0.008
As≤0.08
09Γ2C Д
≤ 0.12
0.5 ÷ 0.8
1.3 ÷ 1.7
0.035
0.040
0.30
0.30
0.30
Ni≤0.008
As≤0.08
10Γ2C1
≤ 0.12
0.8 ÷ 1.1
1.3 ÷ 1.65
0.035
0.040
0.30
0.30
0.30
Ni≤0.008
As≤0.08
10Γ2C Д
≤ 0.12
0.8 ÷ 1.1
1.3 ÷ 1.65
0.035
7
0.040
0.30
0.30
0.30
Ni≤0.008
15ΓФ
0.12÷ 0.18
0.17 ÷ 0.37
1.3 ÷ 1.65
0.035
0.040
0.30
0.30
0.30
V0.05÷0.12
As≤0.08,Ni≤0.008
15ΓФД
0.12÷ 0.18
0.17 ÷ 0.37
0.9 ÷ 1.2
0.035
0.040
0.30
0.30
0.30
V0.05÷0.12
As≤0.08,Ni≤0.008
15Γ2CФ
0.12÷ 0.18
0.4 ÷ 0.7
1.3 ÷ 1.7
0.035
0.040
0.30
0.30
0.30
V0.05÷0.12
As≤0.08,Ni≤0.008
15Γ2CФ Д
0.12÷ 0.18
0.4 ÷ 0.7
1.3 ÷ 1.7
0.035
0.040
0.30
0.30
0.30
V0.05÷0.12
As≤0.08,Ni≤0.008
14Γ2AФ
0.12÷ 0.18
0.3 ÷ 0.6
1.2 ÷ 1.6
0.035
0.040
0.30
0.30
0.30
V0.05÷0.12
As≤0.08,Ni≤0.008
14Γ2AФ Д
0.12÷ 0.18
0.3 ÷ 0.6
1.20÷ 1.60
0.035
0.040
0.30
0.30
0.30
V0.05÷0.12
As≤0.08,Ni≤0.008
16Γ2AФ
0.12÷ 0.18
0.3 ÷ 0.6
1.30÷ 1.70
0.035
0.040
0.30
0.30
0.30
V0.08÷0.14,As≤0.08
No0.015÷0.025
16Γ2AФ Д
0.14 ÷ 0.20
0.30 ÷ 0.60
1.30 ÷ 1.70
0.035
0.040
0.30
0.30
0.30
V0.08÷0.14,As≤0.08
No0.015÷0.025
18Γ2AФnc
0.14 ÷ 0.20
≤ 0.17
1.30 ÷ 1.70
0.035
0.040
0.30
0.30
0.30
V0.08÷0.14,As≤0.08
No0.015÷0.025
10 Γ2Б
0.14 ÷ 0.22
0.17 ÷ 0.37
1.20 ÷ 1.60
0.035
8
0.040
0.30
0.30
0.30
V0.08÷0.14,As≤0.08
No0.015÷0.025
10 Γ2Б Д
≤ 0.12
0.17 ÷ 0.37
1.20÷ 1.60
0.035
0.040
0.30
0.30
0.30
V0.08÷0.14,As≤0.08
No0.015÷0.025
9
Theo Tiêu chuẩn Hoa Kỳ
Theo tiêu chuẩ n SAE quy đinh
̣ về phƣơng pháp biể u thi ̣mác thép , trong đó thép
HSLA đƣơ ̣c ký hiê ̣u nhƣ sau:
-
Chƣ̃ số thƣ́ nhấ t là số
Hai chƣ̃ số tiế p theo là giới ha ̣n chảy tố i thiể u theo đơn vi ̣K
Tiế p theo là chƣ̃ cái A, B, C, D hoă ̣c X để phân biê ̣t các thành phầ n khác nhau
trong nhóm mác có cùng giới ha ̣n chảy .
Theo tiêu chuẩ n ASTM thì biể u thi ̣thép HSLA nhƣ sau
-
Chƣ̃ thƣ́ nhấ t là Grade
Hai chƣ̃ số tiế p theo chỉ giới ha ̣n chảy tố i thiể u theo đ ơn vi ̣Ksi hoă ̣c các chƣ̃ cái
A, C, D, E
Theo tiêu chuẩn ASTM có các mác thép nhƣ A656, A690, A709, A715, A808,
A812, A841, A871, A242, A440, A441, A529, A588, A606, A607, A618…
(trang 512 sổ tay mác thép thế giới)
Bảng 3.4 thành phần hóa học của mác thép A558 theo tiêu chuẩn ASTM
Mác Thép
ASTM
UNS
Gr. H
K12032
Gr. J
K12044
C
Si
Mn
P
S
Cu
V
Nguyên tố
khác
0.2
0.2÷
0.75
1.25
0.04
0.04
0.2
÷0.35
0.02
Cr0.1÷0.25
Ni0.3÷0.6,
Ti0.005 0.03
0.3÷
0.5
0.6 1
0.2
0.04
0.05
≥0.03
÷ 0.1
Ni 0.5÷0.7
Ti0.03 ÷0.05
Cr0.4 ÷0.7
Gr. K
0.17
0.25÷
0.5
0.5÷
0.04
0.05
0.3÷
0.5
1.2
Ni 0.4
Mo 0.1
Nb0.005÷0.05
Bảng 3.5: Thành phần hóa học và cơ tính của một sớ mác thép HSLA theotiêu chuẩn
SAE
Mác thép
Hàm lƣợng (%)
10
R0,2
Cmax
Mnmax
Simax
Pmax
Smax
(min, Ksi)
SAE 942X
0,21
1,35
0,90
0,040
0,050
42
SAE 945A
0,15
1,00
0,90
0,040
0,050
45
SAE 945C
0,23
1,40
0,90
0,040
0,050
45
SAE 945X
0,22
1,35
0,90
0,040
0,050
45
SAE 950A
0,15
1,30
0,90
0,040
0,050
50
SAE 950B
0,22
1,30
0,90
0,040
0,050
50
SAE 950C
0,25
1,60
0,90
0,040
0,050
50
SAE 950D
0,15
1,60
0,90
0,040
0,050
50
SAE 950X
0,23
1,35
0,90
0,040
0,050
50
SAE 955X
0,25
1,35
0,90
0,040
0,050
55
SAE 960X
0,26
1,45
0,90
0,040
0,050
60
SAE 965X
0,26
1,45
0,90
0,040
0,050
65
SAE 970X
0,26
1,65
0,90
0,040
0,050
70
SAE 980X
0,26
1,65
0,90
0,040
0,050
80
Bảng 3.6: Thành phần hóa học của một số mác thép theo tiêu chuẩn ASTM A572-88C
Hàm lƣợng (%)
Đƣờng
kính /chiều
dài
Simax
Grade
Cmax
Mnmax
Pmax
Smax
(mm)
Tấm ≤40mm
Thép hình
≤630 Kg/m,Z,T
Tấm>40mm
Thép hình
>630
Kg/m
150
42
0,21
1,35
0,04
0,05
0,4
0,15÷0,40
100
50
0,23
1,35
0,04
0,05
0,4
0,15÷0,40
32
60
0,26
1,35
0,04
0,05
0,4
_
13÷32
65
0,23
1,65
0,04
0,05
0,4
_
≤13
65
0,26
1,35
0,04
0,05
0,4
_
Bảng 3.7: Cơ tính của các mác thép theo tiêu chuẩn ASTM A572-88C
Grade
R0,2 (min)
Rm (min)
11
A (min, %)
MPa
Ksi
MPa
Ksi
Mẫu 200
(mm)
Mẫu 50
42
290
42
415
60
20
24
50
345
50
450
65
18
21
60
415
60
520
75
16
18
65
450
65
550
80
15
17
(mm)
Bảng 3.8: Thành phần hóa học của một số mác thép theo tiêu chuẩn ASTM A573-89
Hàm lƣợng (%) các ngun tố hóa học
ASTM
Cmax
Mn
Pmax
Smax
Si
0,23
0,60÷0,90
0,04
0,050
0,10÷0,35
0,24
0,26
0,85÷1,20
0,04
0,050
0,15÷0,40
0,27
0,28
0,85÷1,00
0,04
0,050
0,15÷0,40
Dày ≤13 mm
13÷40 mm
Grade 58
0,23
Grade 65
Grade 70
Bảng 3.9: Cơ tính của một sớ mác thép theo tiêu chuẩn ASTM A573-89
R0.2 (min)
Rm (min)
A (min, %)
MPa
Ksi
MPa
Ksi
Mẫu 200
(mm)
Mẫu 50
Grade 58
220
32
480÷490
58÷71
21
24
Grade 65
240
35
450÷530
65÷77
20
23
Grade 70
290
42
485÷620
70÷79
18
21
ASTM
12
(mm)
Bảng 3.10: Thành phần hóa họccủa một sớ mác thép ASTM A633-90
Hàm lƣợng (%)
Mn
ASTM
Cmax
Grade A
Grade D
Grade E
0,18
0,20
0,22
40÷100
(mm)
100÷150
(mm)
Pmax
1,0÷1,35 1,0÷1,35
0,7÷1,35 1,0÷1,6
1,15÷1,5 1,15÷1,5
1,15÷1,5
0,04 0,05
0,04 0,05
0,04 0,05
Dày≤14
(mm)
Smax
Si
Nbmax
V
Cuma
Nimax Crmax Momax
x
0,15÷0,5
0,15÷0,5
0,15÷0,5
0,05
0,01÷0,0
5
0,04÷0,11
0,35
-
0,25
-
0,25
-
0,08
-
Bảng 3.11: Cơ tính của một số mác thép theo tiêu chuẩn ASTM A633-90
R0,2 (min)
MPa
ASTM
Grade A
Grade D
Grade E
Rm (min)
MPa
dày ≤
65(mm)
≤100(mm)
≤160
(mm)
dày ≤ 65
(mm)
290
345
415
290
315
415
380
430÷570
485÷620
550÷690
13
A (min)
%
≤ 100 (mm) ≤ 160 (mm)
430÷570
450÷590
550÷690
515÷655
Mẫu 200
(mm)
Mẫu 50
(mm)
18
18
18
23
23
23
Tiêu chuẩn Nhật Bản
Tiêu chuẩ n Nhâ ̣t JIS quy đinh
̣ phƣơng pháp biể u thi ̣mác thép gồ m ba phầ n :
- Chƣ̃ cái thƣ́ nhấ t biể u thi ̣thép S (Steel)
- Chƣ̃ cái thƣ́ hai biể u thi ̣công du ̣ng H (Hot rolling) cán nóng.
- Ba chƣ̃ sớ tiế p theo biể u thị giá trị thấp nhất của độ bền. Ngoài ra các mác thép
đôi khi có thể có thêm ký hiê ̣u biể u thi ̣hình da ̣ng vâ ̣t liê ̣u thép , phƣơng pháp
chế ta ̣o và nhiê ̣t luyê ̣n. P (Plate) thép tấm, S thép băng.
Bảng 3.12: Thành phần hóa học (%) của các mác thép theo JIS G319-88
Hàm lƣợng (%)
JIS
SH590P
SH590S
Cmax
Mnmax
Pmax
Smax
Simax
(Nb + V) max
0,12
0,18
2,0
1,8
0,030
0,035
0,03
0,03
0,4
0,4
0,15
0,15
Bảng 3.13: Cơ tính của một số mác thép theo tiêu chuẩn JIS G319-88
JIS
R0,2 (min)
Rm (min)
(MPa)
(MPa)
SH590P
SH590S
440
440
590
590
A
(%)
19÷26
13÷17
Bảng 3.14: Thành phần hóa học (%) của các mác thép theo JIS G3128-87
Hàm lƣợng (%)
JIS
Cmax Simax
Pmax
Smax
Cumax
Ni
Crmax Momax Vmax Bomax
SHY-685
SHY0,18 0,55 0,030 0,025 0,50
1,20 0,60 0,10 0,005
685N
0,18 0,55 0,030 0,025 0,50 0,70÷1,50 0,80 0,60 0,10 0,005
SHY0,18 0,55 0,015 0,015 0,50 0,70÷1,50 0,80 0,60 0,10 0,005
685NS
Cơ tính của cả 3 mác thép SHY-685, SHY685N, SHY685NS đều đảm bảo:
R0.2 ≥ 685 Mpa
Rm ≥ 785 MPa(Trích từ sổ tay mác thép thế giới trang 294)
Tiêu chuẩn Trung Quốc
14
Bảng 3.15: Thành phần hóa học của một sớ mác thép theo tiêu chuẩn GB 1591- 94
Hàm lƣợng (%)
Mác thép
Phẩm
cấp
Cmax
Mn
Simax
Pmax
Smax
V
N
Timax
Al
Q295
A
B
0.16
0.16
0.80 ÷ 1.50
0.80 ÷1.50
0.55
0.55
0.045
0.040
0.045
0.040
0.02 ÷ 0.15
0.02 ÷ 0.15
0.015 ÷ 0.060
0.015 ÷ 0.060
0.02
0.02
-
Q345
A
B
C
D
E
0.20
0.20
0.20
0.18
0.18
1.00 ÷ 1.60
1.00 ÷ 1.60
1.00 ÷ 1.60
1.00 ÷ 1.60
1.00 ÷ 1.60
0.55
0.55
0.55
0.55
0.55
0.045
0.040
0.035
0.030
0.025
0.045
0.040
0.035
0.030
0.025
0.02 ÷ 0.15
0.02 ÷ 0.15
0.02 ÷ 0.15
0.02 ÷ 0.15
0.02 ÷ 0.15
0.015 ÷ 0.060
0.015 ÷ 0.060
0.015 ÷ 0.060
0.015 ÷ 0.060
0.015 ÷ 0.060
0.02
0.02
0.02
0.02
0.02
0.015
0.015
0.015
Q390
A
B
C
D
E
0.20
0.20
0.20
0.20
0.20
1.00 ÷ 1.60
1.00 ÷ 1.60
1.00÷1.60
1.00÷1.60
1.00 ÷1.60
0.55
0.55
0.55
0.55
0.55
0.045
0.040
0.035
0.030
0.025
0.045
0.040
0.035
0.030
0.025
0.02 ÷ 0.20
0.02 ÷ 0.20
0.02 ÷ 0.20
0.02 ÷ 0.20
0.02 ÷ 0.20
0.015 ÷ 0.060
0.015 ÷ 0.060
0.015 ÷ 0.060
0.015 ÷ 0.060
0.015 ÷ 0.060
0.02
0.02
0.02
0.02
0.02
0.015
0.015
0.015
Q420
A
B
C
D
E
0.20
0.20
0.20
0.20
0.20
1.00 ÷ 1.70
1.00 ÷ 1.70
1.00÷1.70
1.00÷1.70
1.00 ÷ 1.70
0.55
0.55
0.55
0.55
0.55
0.045
0.040
0.035
0.030
0.025
0.045
0.040
0.035
0.030
0.025
0.02 ÷ 0.20
0.02 ÷ 0.20
0.02 ÷ 0.20
0.02 ÷ 0.20
0.02 ÷ 0.20
0.015 ÷ 0.060
0.015 ÷ 0.060
0.015 ÷ 0.060
0.015 ÷ 0.060
0.015 ÷ 0.060
0.02
0.02
0.02
0.02
0.02
0.015
0.015
0.015
Q460
C
D
F
0.20
0.20
0.20
1.00 ÷ 1.70
1.00 ÷ 1.70
1.00 ÷ 1.70
0.55
0.55
0.55
0.035
0.030
0.025
0.035
0.030
0.025
0.02 ÷ 0.20
0.02 ÷ 0.20
0.02 ÷ 0.20
0.02 ÷ 0.20
0.02 ÷ 0.20
0.02 ÷ 0.20
0.02
0.02
0.02
0.015
0.015
0.015
15
Mác thép
Phẩm
cấp
Giới hạn chảy (MPa) (min)
Chiều dày hoặc đƣờng kính (mm)
≤ 16
> 16 ÷ 35
35 ÷ 50
50 ÷ 100
Độ bền kéo
σb
(MPa)
Độ
giãn
dài δ
(%)
Nhiệt độ
o
C
≤
Akv/J
≤ 16
>16÷10
0
Độ dai va đập
Uốn cong 108o
Q295
A
B
295
295
275
275
255
255
235
235
390 ÷ 570
390 ÷ 570
23
23
+20
34
d = 2a
d = 2a
d = 3a
d = 3a
Q345
A
B
C
D
E
345
345
345
345
345
325
325
325
325
325
295
295
295
295
295
275
275
275
275
275
470 ÷ 630
470 ÷ 630
470 ÷ 630
470 ÷ 630
470 ÷ 630
21
21
22
22
22
+20
0
-20
-40
34
34
34
27
d = 2a
d = 2a
d = 2a
d = 2a
d = 2a
d = 3a
d = 3a
d = 3a
d = 3a
d = 3a
Q390
A
B
C
D
E
390
390
390
390
390
370
370
370
370
370
350
350
350
350
350
330
330
330
330
330
490 ÷ 650
490 ÷ 650
490 ÷ 650
490 ÷ 650
490 ÷ 650
19
19
20
20
20
+20
0
-20
-40
34
34
34
27
d = 2a
d =2a
d = 2a
d = 2a
d = 2a
d = 3a
d = 3a
d = 3a
d = 3a
d = 3a
Q420
A
B
C
D
E
420
420
420
420
420
400
400
400
400
400
380
380
380
380
380
360
360
360
360
360
520 ÷ 680
520 ÷ 680
520 ÷ 680
520 ÷ 680
520 ÷ 680
18
18
19
19
19
+20
0
-20
-40
34
34
34
34
d = 2a
d = 2a
d = 2a
d = 2a
d = 2a
d = 3a
d = 3a
d = 3a
d = 3a
d = 3a
Q460
C
D
460
460
440
440
420
420
400
400
520 ÷ 720
520 ÷ 720
17
17
0
-20
34
34
d = 2a
d = 2a
d = 3a
d = 3a
16
E
460
400
420
400
520 ÷ 720
17
-40
27
Bảng 3.14: Cơ tính của một sớ mác thép theo tiêu chuẩn GB1591- 94
17
d = 2a
d = 3a
Theo tiêu chuẩ n GB 1591 – 94 thì mác thép HSLA đƣợc biểu thị nhƣ sau: Chƣ̃ cái
đƣ́ng đầ u mác thép là chƣ̃ cái “Q”, chữ số đứng sau chỉ giá trị giới hạn chảy thấp nhất(
Trang 179 Sổ tay sử dụng mác thép thế giới)
Theo tiêu chuẩn Đức
Tiêu chuẩ n DIN 17006 quy đinh
̣ phƣơng pháp biể u thi ̣mác thép theo đô ̣ bề n của
vâ ̣t liê ̣u nhƣ sau: (trang 340 sổ tay mác thép thế giới)
- Chƣ̃ cái đầ u tiên biể u thi ̣phƣơng pháp luyê ̣n hoă ̣c đă ̣c tính ban đầ u :
Q: có thể dập nguội (có thể ép, có thể biến dạng nguội)
Z: có thể kéo chuốt
- Hai chƣ̃ cái tiế p theo là St (Stahl) và theo sau là giá trị độ bền kéo (MPa).
Bảng 3.16: Thành phần hóa học của một sớ mác thép theo tiêu chuẩn DIN
Mác thép
Hàm lƣợng (%)
1
Cmax
Simax
Mnmax
Pmax
Smax
Almax
Nbmax
Timax
Vmax
0.12
0.5
1.3
0.03
0.03
0.015
0.09
0.22
-
QStE 380
TM
0.12
0.5
1.5
0.025
0.02
0.015
0.09
0.15
0.2
0.12
0.5
1.4
0.03
0.03
0.015
0.09
0.22
-
QStE 420
TM
0.12
0.5
1.6
0.25
0.015
0.015
0.09
0.15
0.2
0.12
0.5
1.6
0.25
0.015
0.015
0.09
0.15
0.2
0.12
0.5
1.7
0.25
0.015
0.015
0.09
0.15
0.2
QStE 500
TM
0.12
0.5
1.8
0.25
0.015
0.015
0.09
0.15
0.2
0.15
0.5
2.1
0.025
0.02
-
0.06
0.22
-
QStE 550
TM
0.16
0.5
1.2
0.025
0.02
0.015
0.09
0.15
0.1
0.16
0.5
1.4
0.025
0.02
0.015
0.09
0.15
0.1
0.16
0.5
1.5
0.03
0.03
0.015
0.09
0.22
-
0.18
0.5
1.6
0.025
0.015
0.015
0.09
0.15
0.1
0.18
0.5
1.6
0.03
0.03
0.015
0.09
0.22
-
0.20
0.5
1.6
0.025
0.015
0.015
0.09
0.15
0.1
0.21
0.5
1.7
0.03
0.03
0.015
0.09
0.22
-
0.22
0.5
1.7
0.03
0.03
0.015
0.09
0.22
-
0.24
0.5
~ 1.55 0.035
0.035
0.025
-
0.2
-
QStE 340
TM
QStE 360
TM
QStE 460
TM
QstE 690 TM
QStE 260 N
QStE 300 N
QStE 340 N
QStE 360 N
QStE 380 N
QStE 420 N
QStE 460 N
QStE 500 N
QStE 550 N
1.1.3. Tổ chức tế vi điển hình
2
Hình 3.1 Tổ chức tế vi của HSLA-100 ở trạng thái cơ bản và ở vùng hàn
Hình 3.2 Tổ chức tế vi của HSLA-100 ở vùng ảnh hưởng nhiệt (HAZ)
3
Hình 3.3 Tổ chức tế vi của thép HSLA. a.As-rolled; b. tempered at 200°C; c. tempered
at 400°C; d. tempered at 600°C; e. tempered at 700°C.
4
Hình 3.4 Tổ chức tế vi của thép HSLA-340 đã ram
Hình 3.5 Tổ chức tế vi của thép HSLA cán nguội, tôi
1.1.4. Một số ứng dụng
07MnCrMoVR, 07MnNiCrMoVDR, 07MnCrMoV-R, 07MnCrMoV-E có tính
hàn tốt, đƣợc sử dụng trong các chi tiết ô tô
Cầu, Kết cấu giao thông đƣờng bộ đƣợc chế tạo bằng các mác thép:
15CrSiNiCu, 10CrSiNiCu, 10Mn2SiNiCu, 10Mn2NV
Kết cấu hàn của máy xúc bánh xích và máy ủi, máy múc, các kết cấu kim loại
chịu tải nặng đƣợc chế tạo bằng các mác thép: 12Mn2SiMoV, 14MnSiMoVBo.
Để làm bể chứa dung dịch lớn, bình ga và các bình chứa chịu áp lực, nồi hơi
công nghiệp dùng các mác thép: 09Mn2Si, 10Mn2NV, 10Mn2Si, 12Mn2SiMoV.
Để làm các ống dẫn khí đốt, dầu khí thép phải có tính hàn tốt, độ bền cao và đủ
dẻo, dai, khơng có khả năng bị phá hủy giòn ở nhiệt độ lắp ráp và vận hành
đƣờng ống ở trạng thái tiêu chuẩn. Thép đƣợc dùng nhiều nhất cho mục đích này
(ống có đƣờng kính lớn) là mác thép 17MnSi ở trạng thái thƣờng hóa. Ngồi ra
cũng có thể dùng các mác thép 12Mn2SiNV, 14Mn2SiVNb, 16Mn2SiNV.
Những năm gần đây, Tổng Công Ty Thép Việt Nam ở phía nam đã sản xuất và
cung cấp cho thị trƣờng một số mác thép cốt bê tông HSLA nhƣ :SD390 theo
tiêu chuẩn JIS G 3112-1987.Gr60 theo tiêu chuẩn ASTM A615/A615M-96
Một số chi tiết trong ơ tơ
Hình 3.5 Một số bộ phận của một chiếc xe CADILLAC sử dụng thép HSLA
(4) Đoạn ray ở khoan trƣớc của xe,(11) Nút dự phòng trong khung điều khiển, (17) Ray thay
thế bên dƣới thân xe, (18) Đoạn ray bên dƣới phía sau xe, (20) Ray thay thế
5
