Luận văn Nghiên cứu công nghệ hàn giáp mối một phía thép không gỉ SUS 316 ứng dụng trong chế tạo thùng chứa hóa chất
BỘ LAO ĐỘNG - THƯƠNG BINH VÀ XÃ HỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT NAM ĐỊNH
NGUYỄN VĂN THANH
NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ HÀN GIÁP MỐI MỘT PHÍA
THÉP KHÔNG GỈ SUS 316 ỨNG DỤNG TRONG CHẾ TẠO
THÙNG CHỨA HÓA CHẤT
LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
NAM ĐỊNH – NĂM 2021
BỘ LAO ĐỘNG - THƯƠNG BINH VÀ XÃ HỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT NAM ĐỊNH
NGUYỄN VĂN THANH
NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ HÀN GIÁP MỐI MỘT PHÍA
THÉP KHÔNG GỈ SUS 316 ỨNG DỤNG TRONG CHẾ TẠO
THÙNG CHỨA HÓA CHẤT
Chuyên ngành: Kỹ thuật cơ khí
Mã số: 8520103
LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
TS. VŨ VĂN BA
Nam Định – Năm 2021
i
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan ngoại trừ các số liệu được trích dẫn từ tài liệu tham khảo
thì nội dung còn lại là công trình nghiên cứu và tính toán của riêng tôi, các số liệu
tính toán là trung thực và chưa từng được ai công bố. Nếu sai tôi xin hoàn toàn chịu
trách nhiệm.
Nam Định, ngày 10 tháng 10 năm 2021
Người cam đoan
Nguyễn Văn Thanh
ii
LỜI CẢM ƠN
Tác giả chân thành cảm ơn TS. Vũ Văn Ba đã tận tình hướng dẫn, tạo điều
kiện về tài liệu và động viên tác giả trong quá trình nghiên cứu và hoàn thành bản
luận văn này.
Tác giả xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ nhiệt tình của các Thầy cô
trong Bộ môn Hàn, Khoa Cơ khí trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Nam Định,
trường Cao đẳng cơ điện, xây dựng Việt Xô; T.s Nguyễn Hồng Thanh và Th.s
Vũ Văn Đạt đã giúp đỡ em trong quá trình thực hiện. Tꢀc giả cũng xin trân
trọng cảm ơn trung tâm thực hành Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Nam
Định đã tạo điều kiện cơ sở vật chất để tác giả thực hiện các thí nghiệm hoàn
thành luận văn này!
Tác giả luận văn
Nguyễn Văn Thanh
iii
MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ........................................................................................................i
LỜI CẢM ƠN .............................................................................................................ii
MỤC LỤC................................................................................................................. iii
DANH MỤC BẢNG.................................................................................................vii
MỞ ĐẦU.....................................................................................................................1
1. Lý do chọn đề tài.....................................................................................................1
2. Lịch sử nghiên cứu..................................................................................................1
3. Mục đích nghiên cứu...............................................................................................2
4. Nội dung nghiên cứu...............................................................................................2
5. Phương phꢀp nghiên cứu.........................................................................................2
1.1.1. Tình hình nghiên cứu ở nước ngoài ..............................................................4
1.1.2. Tình hình nghiên cứu trong nước..................................................................5
1.2.3. Công nghệ hàn thùng chứa hóa chất............................................................17
2.1. Nguyên lý............................................................................................... 23
2.2. Đặc điểm................................................................................................ 23
2.3. Các thông số công nghệ ......................................................................... 24
2.3.1.Cường độ dòng điện hàn ..............................................................................24
2.3.2. Điện ꢀp hàn.................................................................................................25
2.3.3. Lưu lượng khí bảo vệ..................................................................................26
2.3.4. Đường kính dây hàn....................................................................................27
2.3.5. Vận tốc hàn .................................................................................................27
2.3.6. Tầm với điện cực (độ nhú của điện cực) ....................................................27
iv
2.4.Thiết bị hàn MIG thép không gỉ............................................................... 27
2.5.Vật liệu hàn............................................................................................. 31
2.5.1. Khí bảo vệ...................................................................................................31
2.5.2. Dây hàn phụ ................................................................................................32
giáp mối một phía thép không gỉ ................................................................... 33
2.6.2. Ảnh hưởng của dòng điện hàn ....................................................................35
2.6.3. Ảnh hưởng của điện ꢀp hồ quang................................................................36
2.6.4. Ảnh hưởng của tầm với điện cực ................................................................37
2.6.5. Ảnh hưởng của tốc độ hàn ..........................................................................37
2.6.6. Ảnh hưởng của góc nghiêng điện cực.........................................................38
2.6.8. Ảnh hưởng của kỹ thuật hàn .......................................................................39
2.6.9. Ảnh hưởng của dòng xung ..........................................................................39
Kết luận chương 2......................................................................................... 41
GỈ SUS 316 ...............................................................................................................42
3.2. Phương pháp thực nghiệm...................................................................... 42
3.2.1. Quy hoạch thực nghiệm ..............................................................................42
3.2.2. Đối tượng nghiên cứu .................................................................................42
3.3.1. Xꢀc định cꢀc thông số đầu vào....................................................................43
3.3.2. Thông số đầu ra...........................................................................................43
v
3.4.1. Kim loại cơ bản...........................................................................................45
3.4.2.Vật liệu hàn..................................................................................................46
3.4.3. Thiết bị hàn.................................................................................................47
3.4.4. Thiết kế mối ghép hàn.................................................................................50
3.4.5. Chế độ hàn MIG..........................................................................................52
3.5.1. Đặt vấn đề...................................................................................................52
phần tử hữu hạn ....................................................................................................52
SUS 316................................................................................................................59
3.6.1. Mô hình hóa................................................................................................64
3.6.2. Mô phꢁng số ...............................................................................................66
3.6.3. Kết quả mô phꢁng.......................................................................................66
3.7.1. Kết quả thực nghiệm...................................................................................75
3.7.2.Kiểm tra cơ tính ...........................................................................................83
Kết luận chương 3......................................................................................... 91
1. Các kết quả thu được ................................................................................ 92
2. Kết luận và kiến nghị ................................................................................ 92
TÀI LIỆU THAM KHẢO.........................................................................................94
PHỤ LỤC..................................................................................................................96
vi
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
Kí hiệu/
Ý nghĩa
STT
chữ viết tắt
1
2
3
4
5
6
KLCB
KLMH
HAZ
Ih
Kim loại cơ bản
Kim loại mối hàn
Vùng ảnh hưởng nhiệt
Cường độ dòng điện hàn
Điện ꢀp hàn
Uh
Vh
Vận tốc hàn
Hàn hồ quang trong môi trường khí bảo vệ với
điện cực nóng chảy (Metal Inert Gas)
7
8
MIG (GMAW)
TIG (GTAW)
Hàn hồ quang trong môi trường khí bảo vệ với
điện cực không nóng chảy (Tungsten Inert Gas)
Hàn hồ quang que hàn thuốc bọc (Submerged
Metal Arc Welding)
9
SMAW(MMA)
PAW
Hàn hồ quang plasma
10
11
12
13
14
15
16
17
18
Ar
He
AC
DC
B
Khí bảo vệ argon
Khí bảo vệ heli
Dòng điện xoay chiều
Dòng điện một chiều
Bề rộng mặt lồi mối hàn
Chiều cao mặt lồi mối hàn
Bề rộng mặt đꢀy của mối hàn
Chiều cao mặt đꢀy của mối hàn
H
b
h
vii
DANH MỤC BẢNG
hóa chất .....................................................................................................................19
Bảng 2.2. Các thông số hàn trên Inox ( hợp kim thấp)..............................................25
Bảng 3.1. Bảng trực giao L9 .....................................Error! Bookmark not defined.
Bảng 3.2. Giꢀ trị thông số công nghệ trong thực nghiệmError! Bookmark not
defined.
Bảng 3.3.Cơ tính thép không gỉ sus 316 ...................Error! Bookmark not defined.
Bảng 3.4. Thành phần hóa học thép không gỉ sus 316Error!
Bookmark
not
defined.
Bảng 3.5. Thành phần hóa học dây hàn ER316 theo AWS A5.9Error! Bookmark
not defined.
Bảng 3.6.Thông số kĩ thuật của mꢀy DIGITECH 400 PULSED và bộ cấp dây TA4
...................................................................................Error! Bookmark not defined.
Bảng 3.7.Trang thiết bị phụ trợ và bảo hộ lao động .Error! Bookmark not defined.
Bảng.3.8. Mô hình nguồn nhiệt theo Goldak............Error! Bookmark not defined.
Bảng 3.9. Chế độ hàn ................................................Error! Bookmark not defined.
Bảng 3.10. Thông số mô phꢁng ................................Error! Bookmark not defined.
Bảng 3.11. Chế độ hàn thực nghiệm và hình ảnh mối hàn đạt được ................ Error!
Bookmark not defined.
Bảng 3.12.Hệ số ngấu và kích thước, hình dạng của cꢀc mẫu hàn theo chế độ khꢀc
nhau...........................................................................Error! Bookmark not defined.
Bảng 3.13. Bảng kết quả tính toꢀn dữ liệu...............Error! Bookmark not defined.
Bảng 3.14.Ảnh hưởng của cꢀc thông số đến hệ sốngấu của sản phẩm theo ANOVA
...................................................................................Error! Bookmark not defined.
Bảng 3.15.Cơ tính hợp kim thép không gỉ Sus 316..Error! Bookmark not defined.
viii
Bảng 3.16.Kết quả thử kéo cꢀc mẫu hàn...................Error! Bookmark not defined.
Bảng 3.17. Bảng kết quả tính toꢀn dữ liệu...............Error! Bookmark not defined.
Bảng 3.18.Ảnh hưởng của cꢀc thông số đến cơ tính của sản phẩm theo ANOVA
...................................................................................Error! Bookmark not defined.
ix
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
Hình 1.2. Ứng dụng của hàn khí ...............................................................................12
Hình 1.6. Sơ đồ mꢁ hàn hàn hồ quang plasma..........................................................16
Hình 2.2. Súng hàn MIG thép không gỉ....................................................................28
Hình 2.3 Mꢀy hàn MIG thép không gỉ......................................................................29
Hình 2.6. Bình chứa khí Ar.......................................................................................30
Hình 2.7. Đồng hồ giảm ꢀp Ar..................................................................................31
Hình 2.8. Cꢀc kích thước đặc trưng của mối hàn......................................................33
Hình 2.9. Quꢀ trình dịch chuyển dạng cầu................................................................34
Hình 2.10. Dịch chuyển dạng phun...........................................................................34
Hình 2.11. Dịch chuyển dạng nhꢁ giọt .....................................................................35
cực và đường kính dây điện cực. [17].......................................................................36
tốc cấp dây và đường kính dây điện cực [18] ...........................................................37
Hình 2.15.Góc nghiêng mꢁ hàn khi hàn giꢀp mối ....................................................38
Hình 3.1. Mꢀy hàn Mig thép không gỉ......................................................................47
Hình 3.2. Mối ghép hàn thép không gỉ .....................................................................51
Hình 3.3. Đồ gꢀ kꢂp phôi tạo mối ghép hàn .............................................................51
Hình 3.4. Sơ đồ kꢂp phôi hàn và vị trí mꢁ hàn .........................................................51
Hình 3.5. Mô hình nguồn nhiệt hàn MIG .................................................................60
Hình 3.6. Giới hạn chảy của không gỉ SUS 316 .......................................................61
x
Hình 3.7. Hệ số dẫn nhiệt của không gỉ SUS 316.....................................................62
Hình 3.11. Mô đun Young của không gỉ sus 316 .....................................................64
Hình 3.12.Vùng chia lưới và kiểu lưới .....................................................................65
Hình 3.13. Vị trí gꢀ kꢂp khi mô phꢁng .....................................................................65
Hình 3.16. Hình dạng vũng hàn ................................................................................67
Hình 3.17. Biến dạng tổng ........................................................................................68
Hình 3.18. Biến dạng theo phương X .......................................................................69
Hình 3.19. Phân bố ứng suất dư Von mises..............................................................70
Hình 3.20. Phân bố ứng suất dư theo phương X.......................................................71
Hình 3.21. Phân bố ứng suất dư theo phương Y.......................................................72
Hình 3.22. Vị trí cꢀc đường lấy kết quả ứng suất dư ................................................73
Hình 3.23. Ứng suất dư Von mises lấy theo 3 vị trí .................................................73
Hình 3.17. Mẫu thử kéo theo AWS D1.2[17]...........................................................83
Hình 3.18. Mꢀy thử kéo nén vạn năng......................................................................83
Hình 3.19. Kꢂp mẫu ..................................................................................................84
Hình 3.20. Giai đoạn biến dạng đàn hồi ...................................................................84
Hình 3.21. Giai đoạn biến dạng dꢃo..........................Error! Bookmark not defined.
Hình 3.22. Giai đoạn phꢀ hủy liên kết ......................Error! Bookmark not defined.
1
MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Ngày nay cùng với sự phát triển không ngừng của khoa học kỹ thuật thì hàng
loạt các vật liệu mới đã ra đời. Cho đến nay vật liệu được sử dụng trong các ngành
là rất đa dạng về chủng loại và tính công nghệ. Cùng với đó nhu cầu của con người
về năng suất, chất lượng và tính thẩm mỹ của sản phẩm ngày càng được nâng cao.
Thép không gỉ hiện đang được ứng dụng rộng rãi trong xây dựng, hàng không và
đặc biệt là công nghiệp hóa chất. Vì vậy ngành công nghệ hàn cũng phải nghiên cứu
để tìm ra những công nghệ nhằm đꢀp ứng thực tế đó. Kết quả là hàng loạt công
nghệ hàn ra đời, trong đó có công nghệ hàn MIG thép không gỉ từng bước được áp
dụng rộng rãi trong và ngoài nước.
Quá trình hàn MIG thép không gỉ có cꢀc ưu điểm: thời gian duy trì hồ quang
dài, tốc độ đắp lớn, không bị tổn thất đầu mẩu que hàn nhiều so với hàn hồ quang
tay; dễ tự động hóa; mức độ bắn tóe rất thấp... Với cꢀc ưu điểm của mình thì công
nghệ hàn MIG thép không gỉ ngày càng được áp dụng rộng rãi trong thực tiễn. Tuy
nhiên hàn MIG thép không gỉ là một phương phꢀp hàn tương đối mới ở nước ta,
việc nghiên cứu, ứng dụng công nghệ này vào thực tế sản xuất còn rất hạn chế, chủ
yếu là áp dụng trong dân dụng. Vì vậy, để có cơ sở đꢀnh giꢀ chất lượng mối hàn,
việc nghiên cứu ảnh hưởng của thông số cơ bản công nghệ hàn đến kích thước và
hình dạng của mối hàn thực hiện bằng công nghệ hàn MIG thép không gỉ là hết sức
cần thiết và có ý nghĩa thực tiễn cao.
2. Lịch sử nghiên cứu
Từ nhiều năm nay, thép không gỉ được ứng dụng khꢀ rộng rãi trên toàn thế
giới ở cꢀc lĩnh vực như xây dựng, dầu khí, hóa chất,…Rất nhiều cꢀc công ty, tập
đoàn lớn cũng đã nghiên cứu quy trình công nghệ hàn và sản xuất vật liệu hàn cho
thép không gỉ như: Huyndai, Miller, Lincol,… Ở nước ta thép không gỉ được ꢀp
dụng rộng rãi trong dân dụng, xây dựng… từ nhiều năm nay, còn trong công nghiệp
hóa chất thì mới ꢀp dụng công nghệ hàn hồ quang tay và công nghệ hàn TIG thép
không gỉ để chế tạo thùng chứa hóa chất một vài năm gần đây, tuy nhiên các
2
phương phꢀp trên đều tồn tại rất nhiều hạn chế như: Tốc độ hàn chậm, ứng suất dư
tồn tại trong mối hàn lớn... Do đó để giảm những tồn tại trên, công nghệ hàn MIG
thép không gỉ đang được nghiên cứu nhiều hơn cho ứng dụng hàn thép không gỉ,
tuy nhiên mức độ nghiên cứu mới chỉ chủ yếu đối với vật liệu sus 304 và vật liệu
308, còn đối với vật liệu sus 316 thì các nghiên cứu rất hạn chế, chung chung.
3. Mục đích nghiên cứu
Đꢀnh giꢀ ảnh hưởng của các thông số công nghệ hàn đến hệ số ngấu và cơ
tính của mối hàn giáp mối một phía thép không gỉ sus 316 thực hiện bằng công
nghệ hàn MIG nhằm ứng dụng vào sản xuất một cách có hiệu quả.
4. Nội dung nghiên cứu
- Nghiên cứu tổng quan về công nghệ hàn MIG; thiết bị hàn và vật liệu hàn
thép không gỉ;
- Nghiên cứu tổng quan về vật liệu cơ bản thép không gỉ sus 316 và phạm vi
ứng dụng trong chế tạo.
- Nghiên cứu trường nhiệt độ, ứng suất và biến dạng phân bổ trong liên kết
hàn giáp mối một phía thép không gỉ sus 316 có chiều dày 6mm bằng phương phꢀp
mô phꢁng số trên phần mềm Sysweld.
- Nghiên cứu thực nghiệm ảnh hưởng của các thông số công nghệ hàn MIG
đến độ bền cơ tính khi hàn giꢀp mối một phía thép không gỉ sus 316 có chiều dày
6mm;
- Xꢀc định bộ thông số chế độ hàn phù hợp để thu được chất lượng mối hàn
cao nhất.
- Thiết lập bộ thông số công nghệ hàn MIG và xây dựng quy trình hàn thép
không gỉ sus 316 có chiều dày 6mm.
5. Phương pháp nghiên cứu
Nghiên cứu lý thuyết: nghiên cứu công nghệ hàn MIG thép không gỉ và các
thông số công nghệ hàn; thiết bị hàn MIG; vật liệu hàn thép không gỉ; tiêu chuẩn
hàn thép không gỉ.
Nghiên cứu thực nghiệm: Sử dụng phương phꢀp quy hoạch thực nghiệm
Taguchi và mô phꢁng quá trình hàn trên phần mềm Sysweld để nghiên cứu ảnh
3
hưởng của các thông số chế độ hàn chính đến hệ số ngấu và cơ tính của mối hàn
thép không gỉ sus 316.
4
CHƯƠNG1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ HÀN THÉP KHÔNG GỈ
1.1. Tình hình nghiên cứu trong nước và nướcngoài
1.1.1. Tình hình nghiên cứu ở nước ngoài
Nhóm tác giả Vikas chauhan và Dr.R.S.Jadon thuộc trường Đại học nông
nghiệp và công nghệ Pant, Pantnagar, Ấn độ đã nghiên cứu về “Tối ưu hóa tham số
của hàn TIG cho thép không gỉ SUS 304. Với nghiên cứu này nhóm tác giả đã đưa
ra một số kết luận là phương phꢀp Taguchi có thể sử dụng để xꢀc định ảnh hưởng
của các thông số hàn (dòng điện, điện áp, tốc độ hàn) đến độ bền kéo của mối hàn.
Tác giả Pawan Kumar, Dr.B.K. Roy, của viện công nghệ và quản lý Om,
Haryana, ấn độ đã nghiên cứu về “Tối ưu hóa thông số của hàn hồ quang bằng điện
cực nóng chảy trong môi trường khí bảo vệ (GMAW) cho thép không gỉ Austenit
(AISI 304) với nghiên cứu này nhóm tác giả đã phân tích ảnh hưởng của 3 thông số
hàn là cường độ dòng điện, điện thế hồ quang và lưu lượng khí bảo vệ đến hình
dáng và chất lượng mối hàn. Trong đó dòng điện hàn có ảnh hưởng lớn nhất.
Nhóm tác giả K.Krishnaprasad, Raghu v.Prakash đã nghiên cứu về sự phát
triển của vết nứt do mꢁi của mối hàn vật liệu khác nhau giữa thép không gỉ và thép
cacbon. Trong nghiên cứu này nhóm tác giả đã sử dụng cặp vật liệu là thép không gỉ
SUS 316L và thép các bon IS2062 Grade A, sử dụng phương phꢀp hàn TIG và dây
hàn phụ là SUS 309. Với vết nứt được khởi xướng tại khu vực kim loại cơ bản, khu
vực mối hàn và vùng ảnh hưởng nhiệt. Kết quả là tốc độ phát triển vết nứt đã được
tìm ra để nâng cao ứng suất cho mối hàn và kim loại cơ bản. Tốc độ phát triển vết
nứt do mꢁi tại vùng ảnh hưởng nhiệt của thép không gỉ là thấp nhất còn trên thép
cacbon thì tốc độ phát triển vết nứt nhanh hơn. Hơn nữa dải tán xạ của dữ liệu được
tìm ra bị thu hꢂp, cường độ chống nứt tìm ra tại rất nhiều vị trí khác nhau của mối
hàn, cường độ chống nứt được tìm ra tại rất nhiều vị trí khác nhau của mối hàn,
cường độ chống nứt được tìm ra có giá trị thấp nhất tại mối hàn và cao nhất tại vùng
ảnh hưởng nhiệt.
Nhóm tác giả Wichan chuaiphan, Somerk chandra – ambhom, Satian
Nitawach và Banleng Sonil đã nghiên cứu tính khả thi của vật liệu không gỉ AISI
5
304 với chiều dày 15mm. Quꢀ trình hàn được áp dụng là hàn hồ quang điện cực
không nóng chảy trong môi trường khí trơ (GTAW) và hàn hồ quang tay (SMAW),
kết quả cấu trúc tế vi của kim loại mối hàn được hàn bởi phương phꢀp hàn GTAW
là cấu trúc mạng tinh thể hình lưới ferit trong nền Austenit, trong khi cấu trúc mạng
tinh thể ferit hình nhánh cây mịn phân bố trong nền austenit đã được tìm thấy trong
các mối hàn được hàn bởi quá trình hàn SMAW, giá trị độ cứng của kim loại mối
hàn được hàn bằng hai quꢀ trình này đều tốt hơn so với kim loại cơ bản là thép
không gỉ và thép tấm cacbon tương ứng, kim loại cơ bản được hàn bởi hai quá trình
này đã đꢀp ứng đủ điều kiện về kiểm tra kéo và uốn; kiểm tra va đập của kim loại
mối hàn được hàn bởi phương phꢀp hàn GTAW cao hơn kim loại mối hàn được hàn
bởi quá trình hàn SMAW, khả năng chống ăn mòn của kim loại mối hàn được hàn
bởi phương phꢀp hàn GTAW cao hơn so với mối hàn được hàn bằng quá trình hàn
hồ quang tay SMAW từ đây nhóm đã đưa ra kết luận quan trọng: “Trong khía cạnh
cơ tính và tính chống ăn mòn của mối hàn, phương phꢀp hàn GTAW được coi là
quá trình rất triển vọng có thể được sử dụng cho hàn vật liệu có tính chống ăn mòn
cao”.
Ngoài ra có rất nhiều nhóm tác giả cũng đã nghiên cứu ảnh hưởng của các
thông số hàn phương phꢀp hàn GTAW đến quá trình hàn thép không gỉ và hợp kim
thép không gỉ như cꢀc tꢀc giả:
Indira Rani và cộng sự, đã nghiên cứu cơ tính của hợp kim thép không gỉ AA
khi hàn TIG không xung và có xung (thay đổi tần số xung).
Norman và cộng sự, đã nghiên cứu tổ chức tế vi của hợp kim Al-Mg-Cu- Mn
trong phạm vi chế độ hàn rộng (dòng điện hàn từ 100 ÷ 190 A), tốc độ hàn thay đổi từ
420 ÷ 1500 mm/ phút. Tổ chức tế vi quan sꢀt được ở vùng trung tâm mối hàn khi làm
nguội với tốc độ lớn so sánh với tổ chức tế vi tại vùng viền chảy. Norman đã đưa ra
kết luận rằng nếu tốc độ hàn tăng, tốc độ nguội ở vùng KLMH tăng thì tổ chức tế vi
tại vùng KLMH có dạng hình nhꢀnh cây nhưng kích thước nhꢁ hơn.
1.1.2. Tình hình nghiên cứu trong nước
Ngành công nghiệp hóa chất hiện nay đang đóng vai trò rất quan trọng trong
công cuộc công nghiệp hóa - hiện đại hóa của nước ta. Sự phꢀt triển của công
6
nghiệp hóa chất có liên quan chặt chẽ với việc đổi mới công nghệ, tăng cường cꢀc
quꢀ trình công nghệ hiện có ở cꢀc cơ sở sản xuất và đầu tư xây dựng cꢀc nhà mꢀy
hóa chất mới với công nghệ sản xuất tiên tiến hơn.
Đặc trưng nhất của công nghiệp hóa chất là cꢀc dây chuyền sản xuất liên tục
rất phức tạp, cꢀc điều kiện công nghệ được khống chế rất nghiêm ngặt, môi trường
hóa chất rất khắc nghiệt. Do đó, việc tăng cường cꢀc quꢀ trình công nghệ để tăng
năng lực sản xuất tất yếu làm tăng tải trọng cơ, nhiệt, hóa trong cꢀc thiết bị hóa chất,
dẫn đến việc tăng thường xuyên cꢀc yêu cầu về vật liệu kết cấu và làm tăng chi phí
cho việc bảo vệ chống ăn mòn. Minh chứng cho điều này là ở cꢀc nước công nghiệp
phꢀt triển, chi phí cho bảo vệ chống ăn mòn thiết bị nói chung hàng năm chiếm
khoảng 5% tổng sản phẩm quốc gia và con số này hàng năm không ngừng tăng lên.
Tổn thất do ăn mòn thiết bị gây ra bao gồm chi phí trực tiếp cho bảo vệ
chống ăn mòn và tổn thất do dừng mꢀy gây ra giꢀn đoạn sản xuất. Theo cꢀc số liệu
phân tích ở nước ngoài và qua theo dõi thực tế sản xuất hóa chất ở nước ta, người ta
thấy tổn thất gây ra do dừng mꢀy để sửa chữa thiết bị thường cao hơn rất nhiều so
với chi phí trực tiếp cho bảo vệ chống ăn mòn thiết bị.
Chi phí trực tiếp cho bảo vệ chống ăn mòn thiết bị bao gồm cꢀc chi phí lựa
chọn vật liệu thích hợp để sản xuất thiết bị, chi phí tạo ra cꢀc lớp phủ bảo vệ, và chi
phí sử dụng cꢀc phương phꢀp bảo vệ thích hợp, thay thế sửa chữa cꢀc thiết bị hư
hꢁng.
Trong cꢀc nhà mꢀy hóa chất - theo số liệu thống kê mới nhất, chi phí dành
cho bảo vệ chống ăn mòn chiếm 70 - 80% chi phí sửa chữa và dịch vụ sửa chữa
trong năm. Do vậy người ta ngày càng chú ý hơn đến việc bảo vệ chống ăn mòn
thiết bị công nghệ.
Kỹ thuật bảo vệ chống ăn mòn bao gồm cꢀc vấn đề: thiết kế chống ăn mòn,
lựa chọn vật liệu kết cấu, ꢀp dụng phương phꢀp làm chậm ăn mòn bằng cꢀch kiểm
tra và xử lý môi trường, sử dụng cꢀc màng bảo vệ, bảo vệ điện hóa và lựa chọn cꢀc
phương phꢀp chống ăn mòn phù hợp ở tất cả cꢀc giai đoạn của sản xuất.
Ở cꢀc nước có nền công nghiệp tiên tiến đã nghiên cứu rất nhiều về công nghệ
hàn thép không gỉ bằng công nghệ hàn GTAW, Còn công nghệ hàn MIG thì mới
7
được nghiên cứu thời gian gần đây, tuy nhiên các kết quả nghiên cứu thường được
thể hiện rất chung chung, không đầy đủ và cụ thể gây khó khăn cho việc áp dụng các
kết quả nghiên cứu của họ vào thực tế hàn MIG thép không gỉ ở Việt Nam. Các kết
quả nghiên cứu ở trong nước về công nghệ hàn MIG thép không gỉ thì rất hạn chế, rất
ít chủ yếu là nghiên cứu trên vật liệu thép sus 304 và kết quả đạt chỉ mới được ứng
dụng ở phạm vi hꢂp nào đó. Phương phꢀp hàn chưa được sử dụng triệt để và hiệu quả
nhằm nâng cao chất lượng hàn, giảm cꢀc nguy cơ hình thành cꢀc khuyết tật trong hàn.
Ở đề tài này tꢀc giả đi nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ hàn MIG đến chất
lượng liên kết hàn, từ đó tìm ra chế độ công nghệ, quy trình hàn hợp lý cho thép
không gỉ sus 316 với chiều dày 6 mm.
1.2. Tổng quan về phương pháp hàn thép không gỉ
1.2.1. Đặc điểm công nghệ hàn thép không gỉ, phạm vi ứng dụng của chúng
Lịch sử ra đời thép không gỉ gắn liền với tên tuổi của một chuyên gia ngành
thép người Anh là ông Harry Brearley. Khi vào năm 1913, ông đã sꢀng chế ra một
loại thép đặc biệt có khả năng chịu mài mòn cao, bằng việc giảm hàm lượng cꢀc
bon xuống và cho Crom vào trong thành phần thép (0.24% C và 12.8% Cr).
Sau đó hãng thép Krupp ở Đức tiếp tục cải tiến loại thép này bằng việc cho
thêm nguyên tố niken vào thép để tăng khả năng chống ăn mòn axit và làm mềm
hơn để dễ gia công. Trên cơ sở hai phꢀt minh này mà 2 loại mꢀc thép 400 và 300 ra
đời ngay trước Chiến tranh thế giới lần thứ nhất. Sau chiến tranh, những năm 20 của
thế kỷ 20, một chuyên gia ngành thép người Anh là ông W. H Hatfield tiếp tục
nghiên cứu, phꢀt triển cꢀc ý tưởng về thép không gỉ. Bằng việc kết hợp cꢀc tỉ lệ
khꢀc nhau giữa ni ken và crôm trong thành phần thép, ông đã cho ra đời một loại
thép không gỉ mới 18/8 với tỉ lệ 8% Ni và 18% Cr, chính là mꢀc thép 304 quen
thuộc ngày nay. Ông cũng là người phꢀt minh ra loại thép 321 bằng cꢀch cho thêm
thành phần titan vào thép có tỉ lệ 18/8 nói trên.
Trải qua gần một thế kỷ ra đời và phꢀt triển, ngày nay thép không gỉ đã được
dùng rộng rãi trong mọi lĩnh vực dân dụng và công nghiệp với hơn 100 mꢀc thép
khác nhau.
8
Trong ngành luyện kim, thuật ngữ thép không gỉ (inox) được dùng để chỉ
một dạng hợp kim sắt chứa tối thiểu 10,5% crôm. Tên gọi là "thép không gỉ" nhưng
thật ra nó chỉ là hợp kim của sắt không bị biến màu hay bị ăn mòn dễ dàng như là
cꢀc loại thép thông thường khꢀc. Vật liệu này cũng có thể gọi là thép chống ăn mòn.
Thông thường, có nhiều cꢀch khꢀc nhau để ứng dụng inox cho những bề mặt khꢀc
nhau để tăng tuổi thọ của vật dụng. Trong đời sống, chúng xuất hiện ở khắp nơi như
những lưỡi dao cắt hoặc dây đeo đồng hồ…
Thép không gỉ có khả năng chống sự ôxy hoꢀ và ăn mòn rất cao, tuy nhiên sự
lựa chọn đúng chủng loại và cꢀc thông số kỹ thuật của chúng để phù hợp vào từng
trường hợp cụ thể là rất quan trọng.
Khả năng chống lại sự oxy hoꢀ từ không khí xung quanh ở nhiệt độ thông
thường của thép không gỉ có được nhờ vào tỷ lệ crôm có trong hợp kim (nhꢁ nhất là
13% và có thể lên đến 26% trong trường hợp làm việc trong môi trường làm việc
khắc nghiệt). Trạng thꢀi bị oxy hoꢀ của crôm thường là crôm ôxit (III). Khi crôm
trong hợp kim thép tiếp xúc với không khí thì một lớp crôm III oxit rất mꢁng xuất
hiện trên bề mặt vật liệu; lớp này mꢁng đến mức không thể thấy bằng mắt thường,
có nghĩa là bề mặt kim loại vẫn sꢀng bóng. Tuy nhiên, chúng lại hoàn toàn không
tꢀc dụng với nước và không khí nên bảo vệ được lớp thép bên dưới. Hiện tượng này
gọi là sự oxi hoꢀ chống gỉ bằng kỹ thuật vật liệu. Có thể thấy hiện tượng này đối với
một số kim loại khꢀc như ở thép không gỉ và kẽm.
Khi những vật thể làm bằng inox được liên kết lại với nhau với lực tꢀc dụng
như bulông và đinh tꢀn thì lớp ôxit của chúng có thể bị bay mất ngay tại cꢀc vị trí
mà chúng liên kết với nhau. Khi thꢀo rời chúng ra thì có thể thấy cꢀc vị trí đó bị ăn
mòn. Do đó ngày nay để chế tạo cꢀc sản phẩm từ thép không gỉ người ta chủ yếu
thực hiện bằng phương phꢀp hàn.
Niken cũng như mô-lip-đen và vanađi cũng có tính năng oxy hoꢀ chống gỉ
tương tự nhưng không được sử dụng rộng rãi.
Bên cạnh crôm, niken cũng như mô-lip-đen và ni tơ cũng có tính năng oxi
hoꢀ chống gỉ tương tự.
Tải về để xem bản đầy đủ
109 trang
28900
Free
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Luận văn Nghiên cứu công nghệ hàn giáp mối một phía thép không gỉ SUS 316 ứng dụng trong chế tạo thùng chứa hóa chất", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- luan_van_nghien_cuu_cong_nghe_han_giap_moi_mot_phia_thep_kho.pdf
