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

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


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

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

5.4.3.2 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



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

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



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 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

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



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 5.76. 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



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

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


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


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


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:

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


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


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.

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


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


(), 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


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


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


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