Nghiên cứu biện pháp làm giảm ứng suất dư mối hàn giáp nối các ống có đường kính trung bình(Ứng dụng siêu âm kiểm tra đánh giá kết quả)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI ----------
---------- NGUYỄN VĂN KHANH NGHIÊN CỨU BIỆN PHÁP LÀM GIẢM ỨNG SUẤT DƯ MỐI HÀN GIÁP MỐI CÁC ỐNG CÓ ðƯỜNG KÍNH TRUNG BÌNH (ỨNG DỤNG SIÊU ÂM KIỂM TRA ðÁNH GIÁ KẾT QUẢ) LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Chuyên ngành : Kỹ thuật máy và thiết bị cơ giới hoá nông, lâm nghiệp Mã số : 60.52.14 Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. ðÀO QUANG KẾ HÀ NỘI - 2010 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... .......i LỜI CAM ðOAN Tôi xin cam ñoan rằng, số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn là hoàn toàn trung thực và chưa hề ñược sử dụng ñể bảo vệ một học vị nào. Tôi cam ñoan rằng, mọi sự giúp ñỡ cho việc thực hiện luận văn ñã ñược cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn ñều có nguồn gốc, nếu sai tôi hoàn toàn chịu trách nhiệm. Ngày tháng năm 2010 Người cam ñoan Nguyễn Văn Khanh Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... .......ii LỜI CẢM ƠN ðề tài này ñược thực hiện tại Bộ môn Công nghệ Cơ khí - Khoa Cơ-ðiện Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội. Trong quá trình thực hiện ñề tài, tôi ñược sự quan tâm tạo ñiều kiện của tập thể các thầy cô giáo trong bộ môn, ñặc biệt là PGS.TS. ðào Quang Kế người ñã hướng dẫn tôi tận tình, chu ñáo trong suất quá trình thực hiện ñề tài. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành ñối với những sự giúp ñỡ quí báu ñó. Tôi xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu và tập thể các giáo viên Trường Cao ñẳng Công nghiệp và Xây dựng - Quảng Ninh, cảm ơn TS. Hoàng Văn Châu, KS Lục Văn Thương -Viện Nghiên cứu Cơ khí - Bộ Công Thương, các bạn bè ñồng nghiệp ñã tạo ñiều kiện thuận lợi, tham gia ñóng góp ý kiến ñể tôi hoàn thành luận văn tốt nghiệp này. Hà nội; Ngày tháng năm 2010 Tác giả Nguyễn Văn Khanh Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... .......iii MỤC LỤC Trang DANH MỤC CÁC CHỮ, KÝ HIỆU VIẾT TẮT Vi DANH MỤC HÌNH Viii DANH MỤC BẢNG Xi MỞ ðẦU 1 Chương 1: TỔNG QUAN 3 1.1. Lịch sử phát triển kết cấu thép ở Việt Nam 3 1.2. Tổng quan về sản xuất chế tạo ñường ống, bình chịu áp lực, nồi hơi, kết cấu thép trong công nghiệp và xây dựng dân dụng ở Việt Nam 5 1.3. Tổng quan về các phương pháp hàn ñược ứng dụng ñể hàn ñường ống, bình chịu áp lực, nồi hơi, kết cấu thép trong công nghiệp và xây dựng dân dụng ở Việt Nam hiện nay 7 1.4. Các phương pháp hàn ñược ứng dụng dùng ñể ống chịu áp lực có ñường kính trung bình 16 1.5. Mục tiêu và nội dung của ñề tài 16 1.6. Kết luận chương 1 17 Chương 2: ðỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. ðối tượng nghiên cứu 18 2.2. Phương pháp nghiên cứu 18 2.3. ðịa ñiểm và thời gian nghiên cứu 22 Chương 3: NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT 3.1. Ứng suất và biến dạng hàn 23 3.1.1. Khái niệm cơ bản về ứng suất và biến dạng hàn 23 3.1.2. Nguyên nhân gây ra ứng suất hàn 23 3.1.3. Các loại ứng suất và biến dạng hàn 25 3.2. Công nghệ xử lý nhiệt sau khi hàn 28 3.2.1. Khái niệm chung 28 3.2.2. Cơ sở lý thuyết tính toán chế ñộ gia nhiệt 29 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... .......iv 3.2.3. Thiết bị công nghệ xử lý nhiệt 32 3.2.4. Thứ tự các bước công nghệ xử lý nhiệt 33 3.2.5. Kiểm tra chất lượng công việc 34 3.2.6. Các biện pháp an toàn lao ñộng và bảo vệ môi trường 35 3.3. Biện pháp giảm ứng suất dư 35 3.3.1. Biện pháp kết cấu 35 3.3.2. Các biện pháp công nghệ khi hàn 37 3.3.3. Các biện pháp công nghệ sau khi hàn 38 3.4. Năng lượng nổ 40 3.4.1. Khái niệm về năng lượng nổ 40 3.4.2. Phân loại thuốc nổ 40 3.4.3. ðịnh luật cơ bản của sự kích nổ thuốc nổ 40 3.4.4. Một số loại thuốc nổ thường dùng ở Việt Nam 42 3.4.5. Phản ứng hóa học của thuốc nổ 44 3.4.6. Thuốc nổ trong quân ñội 44 3.5. Kiểm tra hàn bằng phương pháp siêu âm 48 3.5.1. Phân loại và cơ sở vật lý của phương pháp siêu âm 48 3.5.2. ðặc trưng cơ bản dò khuyết tật 57 3.6. Kết luận chương 3 70 Chương 4: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM 4.1. Hàn mối giáp mối các ống có ñường kính trung bình 71 4.2. Các mẫu ống ñã hàn hoàn thiện 75 4.3. ðo ứng suất dư bằng thiết bị siêu âm UltraMars 75 4.3.1. Giới thiệu chung về thiết bị 75 4.3.2. Cấu tạo của thiết bị ño UltraMars 76 4.3.3. Nguyên tắc làm việc 81 4.4. Qui trình ño ứng suất dư 82 4.4.1. Chuẩn bị mối hàn ống- thiết bị ño 82 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... .......v 4.4.2. Vận hành thiết bị 83 4.4.3. Bảo quản thiết bị 86 4.5. Kết quả thử nghiệm 86 4.5.1. Chuẩn bị thiết bị, vật tư 86 4.5.2. Thử nghiệm ño ứng suất trên mối hàn ống sau khi hàn 86 4.5.3. Bàn luận về kết quả thử nghiệm ống sau hàn 88 4.5.4. Các mẫu ống ñược tiến hành gia công nổ như sau 89 4.5.5. Thử nghiệm ño ứng suất dư trên mối hàn ống sau khi nổ 91 4.5.6. Bàn luận về kết quả thử nghiệm ống sau nổ 95 4.6. Kết luận chương 4 96 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 97 TÀI LIỆU THAM KHẢO 99 PHỤ LỤC 101 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... .......vi Danh mục các chữ, kí hiệu viết tắt MAG Hàn tự ñộng và bán tự ñộng bằng ñiện cực nóng chảy trong môi trường khí bảo vệ là khí hoạt tính CO2 hoặc khí trộn giữa CO2+Ar MIG Hàn tự ñộng và bán tự ñộng bằng ñiện cực nóng chảy trong môi trường khí bảo vệ là trơ (Ar, He) TIG Hàn tự ñộng và bán tự ñộng bằng ñiện cực không nóng chảy trong môi trường khí bảo vệ là trơ (Ar, He) SAW Hàn hồ quang dưới lớp thuốc bảo vệ FCAW Hàn hồ quang bằng ñiện cực nóng chảy (dây lõi thuốc) trong môi trường khí bảo vệ là khí hoạt tính CO2 WTh ðiện cực vônfram thôri CT3 Thép cacbon chất lượng thường AWS Tiêu chuẩn Hiệp hội hàn hoa kỳ KHKT Khoa học kỹ thuật NCKH Nghiên cứu khoa học QTCN Qui trình công nghệ 6h Vị trí bắt ñầu hàn (ñáy ống) 9h, 3h Vị trí hàn giữa ống 12h Vị trí hàn ñỉnh ống (kết thúc hàn) 1G Hàn giáp mối ở vị trí hàn bằng 6G Hàn nối ống cố ñịnh nghiêng 450 ZI Xung dò-hoạt ñộng khi có kích thích của bộ chuyển ñổi áp OS ðường hiển thị UZ Siêu âm SUZ Các ñường siêu âm PV-UZK unit Bộ phận truyền và nhận dao ñộng siêu âm XF1 Bộ chuyển ñổi áp ñiện sóng siêu âm chiều dọc Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... .......vii YF23 Bộ chuyển ñổi áp ñiện sóng siêu âm ñứt quãng F1 Tần số chu trình của ñường siêu âm ñược hiển thị ñối với sóng dọc, hướng OX1 F2 Tần số chu trình của ñường siêu âm ñược hiển thị ñối với sóng ngang ñược phân cực trên hướng OX2 F3 Tần số chu trình của ñường siêu âm ñược hiển thị ñối với sóng ngang ñược phân cực trên hướng OX3 σ33 và σ22 Các thành phần ño ñược theo hướng vuông góc với nhau. ðơn vị ño lường MPa ∆F Hệ số thể hiện mức biến dạng của nguyên vật liệu, ñược xác ñịnh thông qua sự khác nhau của tần suất các ñường hiển thị ño ñược theo hướng trực giao A, B, M, N Hệ số co giãn cơ khí của nguyên vật liệu ñược xem xét. A và B tính theo ñơn vị ño Mpa; M, N không có ñơn vị Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... .......viii DANH MỤC HÌNH Trang Hình 1.1: Chế tạo nồi hơi 6 Hình 1.2: Hàn ống chịu áp lực 6 Hình 1.3: ðường ống công trình thủy ñiện 6 Hình 1.4: Kết cấu cầu 7 Hình 1.5: Kết cấu khung nhà xưởng 7 Hình 1.6: Nguyên lý hàn hồ quang 8 Hình 1.7: Phân loại hàn trong môi trường khí bảo vệ 9 Hình 1.8: Sơ ñồ hàn hồ quang nóng chảy trong môi trường khí trơ 10 Hình 1.9: Vùng hồ quang và vũng hàn 10 Hình 1.10: Sơ ñồ hàn hồ quang nóng chảy trong môi trường khí bảo vệ 11 Hình 1.11: Nguyên lý hàn FCAW 13 Hình 1.12: Sơ ñồ hàn dưới lớp thuốc bảo vệ 14 Hình 1.13: Máy hàn tự ñộng dưới lớp thuốc hàn 15 Hình 3.1: Ứng suất hàn theo các phương 24 Hình 3.2: Ứng suất và biến dạng dọc 25 Hình 3.3: Sự suất hiện các ứng suất ngang do co dọc 26 Hình 3.4: Ảnh hưởng của trình tự hàn 27 Hình 3.5: Các biện pháp kết cấu 36 Hình 3.6: Các biện pháp kết cấu 36 Hình 3.7: Trình tự hàn các mối hàn kết cấu 37 Hình 3.8: Phương pháp hàn phân ñoạn nghịch 38 Hình 3.9: ðặt vật hàn ngược với chiều biến dạng 38 Hình 3.10: Dầm chữ T sau khi hàn 40 Hình 3.11: Sơ ñồ nguyên lý siêu âm 49 Hình 3.12: ðồ thị mô tả sự dao ñộng 50 Hình 3.13: ðồ thị mô tả phương trình 1-2 51 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... .......ix Hình 3.14: Sóng dọc gần vùng xen kẽ 54 Hình 3.15: Biểu diễn mô phỏng của sóng ngang 55 Hình 3.16: Lan truyền sóng trên mặt kim loại 55 Hình 3.17: Giản ñồ các mô hình cơ bản của sóng lam 56 Hình 3.18: Vị trí ñầu dò phát và ñầu dò thu 58 Hình 3.19: Dẫn hướng âm trong phương pháp truyền qua 58 Hình 3.20: Nguyên lý của phương pháp xung phản hồi 59 Hình 3.21: Sơ ñồ khối của thiết bị siêu âm 60 Hình 2.22: Cấu tạo ñầu dò siêu âm 61 Hình 2.23: Dạng làm việc của ñầu dò 62 Hình 2.24: Thay ñổi tiêu ñiểm của chùm tia trong nước 62 Hình 2.25: Nguyên lý và ñường truyền âm 62 Hình 2.26: Sự truyền âm của ñầu dò 63 Hình 2.27: Cấu tạo của ñầu dò thẳng loại nhúng 63 Hình 2.28: ðầu dò góc 64 Hình 2.29: Các loại ñầu dò góc 64 Hình 2.30: ðầu dò TR rộng 65 Hình 2.31: ðầu dò dạng tinh thể 65 Hình 2.32: Kỹ thuật tanden 66 Hình 2.33: Thấu kính hình trụ và hình cầu 67 Hình 2.34: Kỹ thuật ðenta 67 Hình 2.35: Kỹ thuật TÒD 68 Hình 2.36: Kỹ thuật sóng dọc 68 Hình 2.37: Kiểm tra nhúng 69 Hình 4.1: Ống Ø168, Ø140 71 Hình 4.2: Que hàn ñá mài 71 Hình 4.3: Xưởng hàn 72 Hình 4.4: Máy hàn 72 Hình 4.5: Cắt ống trên máy tiện 72 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... .......x Hình 4.6: Kiểm tra góc vát 72 Hình 4.7: Làm sạch ống 73 Hình 4.8: Hàn ống 73 Hình 4.9: Hàn ñính ống 73 Hình 4.10: Hàn lót 73 Hình 4.11: Hàn TIG lót xong 73 Hình 4.12: Hàn que lớp trung gian 73 Hình 4.13: Hàn trung gian xong 74 Hình 4.14: Hàn que lớp phủ 74 Hình 4.15: Mối hàn lớp phủ xong 74 Hình 4.16: Hàn lớp phủ thứ hai 74 Hình 4.17: Mối hàn ống hoàn thiện 74 Hình 4.18: Các mối hàn ống hoàn thiện 75 Hình 4.19: Các bộ phận của thiết bị 76 Hình 4.20: Thiết bị ño và bộ chuyển ñổi 77 Hình 4.21: Mặt trước của thiết bị 78 Hình 4.22: Bộ tuyền và nhận sóng âm 78 Hình 4.23: Bộ chuyển ñổi XF1 và YF23 79 Hình 4.24: sơ ñồ thiết bị nhìn từ phía sau 80 Hình 4.25: Các loại ñá dùng ñể ñánh bóng 82 Hình 4.26: Lắp bộ cố ñịnh 83 Hình 4.27: Các ñiểm ño ứng suất trên ống Ø168 86 Hình 4.28: Các ñiểm ño ứng suất trên ống Ø140 87 Hình 4.29: Ống ñược quấn thuốc nổ 90 Hình 4.30: Dòng dây ñiện kích nổ thuốc nổ 90 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... .......xi DANH MỤC BẢNG Trang Bảng 1.1: Chiều dầy của chi tiết hàn tương ứng với các loại mối hàn 16 Bảng 4.1: Kết quả ño ứng suất trên ống Ø168 sau hàn 86 Bảng 4.2: Kết quả ño ứng suất trên ống Ø140 sau hàn 87 Bảng 4.3: Kết quả ño ứng suất trên ống Ø168 sau nổ 91 Bảng 4.4: Kết quả ño ứng suất trên ống Ø140 sau nổ 93 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... .......1 MỞ ðẦU Ngày nay, nền khoa học kỹ thuật ñã và ñang có sự phát triển với tốc ñộ rất mạnh mẽ, nhiều sản phẩm mới ñược tạo ra ñòi hỏi chất lượng và yêu cầu kỹ thuật cao. Hòa nhập với sự phát triển ñó ngành hàn Việt Nam ñã và ñang có nhiều bước tiến mạnh mẽ, ngày càng sản sinh ra các sản phẩm có chất lượng cao mang tính kỹ thuật ñáp ứng ñược yêu cầu của khoa học kỹ thuật nhằm khẳng ñịnh vai trò to lớn trong nền sản xuất hiện ñại. Vị thế ngành hàn ngày càng ñược nâng cao, giữ một vị trí quan trọng trong các khối ngành sản xuất cơ khí, không chỉ trong lĩnh vực cơ khí thuần tuý mà trong ngành công nghiệp ñóng tầu, xây dựng cầu ñường, chế tạo nồi hơi, hàn ñường ống...các kết cấu hàn ñóng vai trò hết sức quan trọng. Cùng với sự phát triển của nền kinh tế ñất nước, ngành kinh tế ñóng tầu và xây dựng, chế tạo nồi hơi, ñường ống ñang phát triển rất mạnh mẽ. Do ñó, ngoài việc ñòi hỏi có ñội ngũ kỹ sư giỏi và công nhân lành nghề trong lĩnh vực này thì các nhà chuyên môn cũng phải nghiên cứu nhiều hơn nữa về kỹ thuật hàn ñặc biệt là phải chú trọng vào việc kiểm tra chất lượng mối hàn ñể từ ñó có những biện pháp kịp thời tránh những hư hỏng, tai nạn xảy ra. Từ những phương pháp kiểm tra thủ công (như quan sát bằng mắt thường, thẩn thấu bằng dầu hoả, kiểm tra bằng áp lực nước…) phương pháp thông thường phương pháp thuỷ lực tĩnh có áp suất, thử kim cương hay cơ tính ñến những phương pháp hiện ñại (chiếu xạ xuyên qua mối hàn, siêu âm…) trong ñó phương pháp siêu âm nổi bật lên nhờ những ưu ñiểm của nó: Không làm pháp huỷ mối hàn, cho kết quả chính xác và có thể ño trực tiếp trên kết cấu thực, xác ñịnh ñược ứng suất dư trong mối hàn. Vấn ñề ñặt ra là làm thế nào ñể giảm ứng suất dư trong mối hàn, một trong những phương pháp rất mới hiện nay, hầu như chưa có công trình khoa học nào nghiên cứu về nó ñó là phương pháp dùng “Năng lượng nổ” ñể làm giảm ứng suất dư trong mối hàn. Như ta biết ứng suất dư tồn tại trong mối hàn quá mức cho phép sẽ làm giảm ñộ bền, tính chịu lực và ñặc biệt là có thể phá hỏng kết cấu hoặc chi tiết máy trong một thời gian ngắn. Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... .......2 ðề tài Luận văn cao học: “Nghiên cứu biện pháp làm giảm ứng suất dư mối hàn giáp mối các ống ñường kính trung bình (ứng dụng siêu âm kiểm tra và ñánh giá kết quả)”mà tác giả lựa chọn nghiên cứu nhằm mục tiêu nâng cao chất lượng mối hàn ống trong hàn ñường ống áp lực nói riêng và trong các mối hàn kết cấu nói chung. Việc kế thừa các nghiên cứu trước ñây về ứng dụng của năng lượng nổ, thiết bị kiểm tra siêu âm. Trong ñó có sự tham gia trực tiếp của tác giả Luận văn cao học này, là một ñịnh hướng mới về mặt khoa học trong việc áp dụng công nghệ mới ñể làm giảm ứng suất dư trong mối hàn là rất cần thiết và có hiệu quả kinh tế cao. ðề tài Luận văn ñược tác giả hoàn thành tại Phòng thí nghiệm trọng ñiểm Công nghệ hàn và xử lý bề mặt - Viện Nghiên cứu Cơ khí (Bộ Công Thương) dưới sự hướng dẫn, chỉ bảo tận tình của TS. Hoàng Văn Châu và PGS.TS. ðào Quang Kế cùng các thầy cô trong khoa Cơ ñiện - Trường ðại học nông nghiệp - Hà nội, ñã giúp ñỡ tôi hoàn thành Luận văn này. Qua ñây, tác giả xin chân thành cảm ơn PGS.TS. ðào Quang Kế cùng các thầy cô trong khoa Cơ ñiện- Trường ðại học nông nghiệp - Hà nội, TS. Hoàng Văn Châu Giám ñốc phòng thí nghiệm trọng ñiểm Công nghệ hàn và xử lý bề mặt - Viện Nghiên cứu Cơ khí (Bộ Công Thương) Hà nội, ngày… tháng…. Năm 2010 Người thực hiện Nguyễn Văn Khanh Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... .......3 Chương 1. TỔNG QUAN 1.1. Lịch sử phát triển kết cấu thép ở Việt Nam 1.1.1. Thời kỳ cuối thế kỷ 19 ñầu thế kỷ 20 Mọi công trình xây dựng, công nghệ chế tạo và thi công liên quan ñến thép ñều là của Pháp. Do bê tông cốt thép chỉ ñược áp dụng ở Việt Nam từ những năm 30 và hầu như không có kết cấu nhịp lớn, nên hầu hết các nhà công nghiệp và công trình nhịp lớn như hội trường, rạp hát ñều dùng kết cấu thép, ít ra là hệ mái. Ví dụ Nhà hát lớn Hà Nội, một công trình nổi tiếng hoàn thành vào thập kỷ ñầu tiên thế kỷ 20, có kết cấu ñược xây dựng hoàn toàn bằng gạch và thép, không có bê tông cốt thép. Mái vòm tròn là cupôn hình nón gồm các sườn hình tam giác, tựa trên vành gối. Thép cacbon thấp, có cường ñộ xấp xỉ thép CCT34. Mọi sàn nhà lớn, ban công, cầu thang ñều làm bằng dầm thép chủ tổ hợp ñinh tán, các dầm thép hình và cuốn gạch tạo mặt sàn. Cấu tạo sàn kiểu dầm thép và cuốn gạch này ñược áp dụng trong hầu hết các mặt sàn và ñược áp dụng trong hầu hết các nhà tầng có tầng gác ñược xây dựng thời kỳ ñó. Các nhà xưởng lớn bằng thép ñáng kể là: nhà máy xe lửa Gia Lâm, nhà máy rượu Hải Dương, các hàng ga máy bay ở Gia Lâm và Bạch Mai…Công nghệ và hình thức kết cấu là ở vào trình ñộ ñương ñại: thép cacbon thấp, liên kết ñinh tán, thép cán cỡ nhỏ, sơ ñồ kết cấu cổ ñiển. 1.1.2. Thời kỳ những năm 50 và 60 Sau khi hoà bình lập lại ở ðông Dương, miền Bắc Việt Nam bắt ñầu xây dựng cơ sở cho nền công nghiệp hoá, trước hết là các nhà máy công nghiệp nặng và công nghiệp nhẹ. Lúc ñó, thép là vật liệu hiếm có và rất quý giá, do hoàn toàn nhập từ các nước xã hội chủ nghĩa mà tại các nước này, thép cũng rất quý và hiếm. Phương châm thiết kế kết cấu thép là: tiết kiệm ở mức cao nhất. Do ñó, chỉ dùng thép cho những nhà xưởng lớn, có cầu trục nặng, cột cao và nhịp rộng. ðiển hình là các nhà xưởng của Khu Liên hợp Gang thép Thái Nguyên. Tại ñó, có những khung toàn thép với dàn nhịp 30 ñến 40m, cột rỗng bậc thang ñỡ cầu trục 20 ñến 75tấn, dầm cầu trục nhịp 18m cao tới 2m. Lượng thép tính cho một mét vuông sàn là khá lớn: 70 ñến 100kg/m2. Một công trình ñáng kể nữa là nhà máy Supe Phốt phát Lâm Thao: phần lớn các phân xưởng nhiều tầng hay một tầng ñều dùng kết cấu thép. Do việc sử dụng thép nhiều mà nhà máy này ñã ñược hoàn thành nhanh hơn 1 năm so Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... .......4 với việc dùng kết cấu bê tông, việc này ñã mang lại lợi ích không nhỏ cho nền công nghiệp lúc ñó, (theo ý kiến phát biểu của một vị lãnh ñạo ngành xây dựng). Sơ ñồ hệ thống kết cấu thông dụng là: dàn gồm các thép góc, cột và dầm tổ hợp tấm và thép cán; liên kết hàn, không dùng ñinh tán. Ngoài ra, các trường hợp khác ñều chỉ dùng kết cấu bê tông cốt thép: trong tất cả các nhà dân dụng, trong phần lớn nhà xưởng, kể cả xưởng nhịp lớn. Có thể nêu ví dụ ở Nhà máy ñòng tàu Bạch ðằng, xưởng rộng 21mét ñã dùng dàn bêtông cốt thép ứng lực trước, nặng hơn 10tấn, thi công cực kỳ khó khăn trong khi một dàn thép tương tự chỉ nặng 1,5 tấn nhưng không ñược dùng. Tại nhiều trường hợp khác, ñể ñỡ mấy tấm fibrô xi măng nặng 100kg, ñã dùng xà gồ bê tông nặng tới 500kg chứ không dám dùng một xà gồ thép nhẹ nhàng. Những ví dụ này cho thấy rõ chủ trương không dùng kết cấu thép mỗi khi có thể ñược. 1.1.3. Thời kỳ những năm 70 và 80 Công tác xây dựng chủ yếu là khôi phục các công trình bị phá hoại, xây dựng những xưởng máy mới loại nhẹ. Áp dụng rộng rãi sơ ñồ kết cấu hỗn hợp, cột bê tông và dàn thép. Bắt ñầu sử dụng nhiều kết cấu thép tiền chế nhập từ nước ngoài. ðiển hình là loại Khung kho Tiệp. ðó là khung nhịp 12 ñến 15m, dàn bằng thép ống, cột thép cán tổ hợp và xà gồ là cấu kiện thành mỏng cán nguội. Khung này là nguyên liệu ñể làm kho, sang ñến Việt Nam ñã ñược cải tạo ñể làm kết cấu cho nhà xưởng có các cửa trời và cầu trục, nhà thể thao, và thậm chí cả ga hàng không. Ngoài ra, nhiều công trình dân dụng như trường học, bệnh viện do các tổ chức nhân ñạo trợ giúp nhập từ nước ngoài, ñược làm bằng kết cấu thép tiền chế 1 tầng và 2 tầng. Phương châm tiết kiệm thép không còn sức mạnh nữa; các yếu tố thuận tiện cho vận chuyển, cho thi công, cho việc hoàn thành nhanh ñã trở nên quyết ñịnh. Ở miền Nam Việt Nam trong các thời kỳ ñó, kỹ thuật xây dựng ñã ñược phát triển nhanh với sự hỗ trợ của công nghệ của các nước tiên tiến. Các xu hướng thiết kế là giống như của phương Tây: thép ñược áp dụng rộng rãi trong các công trình công nghiệp, xưởng ñóng tàu, nhà cao tầng (tới 16 tầng), hàng ga máy bay và cả nhà chung cư nhiều tầng. 1.1.4. Thời kỳ những năm 90 ñến nay Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... .......5 Cùng với sự phát triển nhanh chóng của nền kinh tế và của ngành xây dựng, việc sử dụng thép ñã tăng nhanh chưa từng thấy. Hầu như 100% nhà xưởng là làm hoàn toàn hay ñại bộ phận bằng thép. Những mái nhà nặng nề bằng bê tông cốt thép ñã biến mất, thay thế bằng mái tôn nhẹ ñặt trên xà gồ thành mỏng. Không thấy ở ñâu dàn bê tông cốt thép, dầm mái bê tông cốt thép ñúc sẵn một thời phát triển. ðặc biệt hiện nay, với hàng loạt các dự án xây dựng nhà máy Thủy ñiện, với hệ thống ñường ống dẫn rất lớn chịu áp lực cao, làm hoàn toàn bằng ống thép. Do vậy, việc hàn và kiểm tra các mối hàn ống ñó là rất cần thiết. 1.2. Tổng quan về sản xuất chế tạo ñường ống, bình chịu áp lực, nồi hơi, kết cấu thép trong công nghiệp và xây dựng dân dụng ở Việt Nam Hiện nay ngành cơ khí ở Việt Nam nói chung ñang phát triển rất mạnh mẽ, trong nền sản xuất cơ khí, sản lượng sản xuất bằng hàn hoặc liên quan ñến hàn chiếm 1 tỷ trọng rất lớn. Hàn ñã và ñang ñóng vai trò quan trọng trong ngành sản xuất cơ khí. Một số ngành hàn có thể nói là không thể thiếu vì nó chiếm tới 90% sản lượng như công nghiệp ñóng tàu, sản xuất ôtô, chế tạo nồi hơi, bình áp lực, hàn ñường ống, bể chứa dầu và chứa khí, hình trụ và hình cầu, dung tích từ 100 ñến 5000m3, thậm chí ñến 10.000m3, ñặt tại các kho dầu trên khắp miền ñất nước. Phần lớn do Việt Nam tự thiết kế và lắp ñặt. - Các công trình trên biển như dàn khoan, công trình bảo vệ thềm lục ñịa (các Nhà dàn hải quân trong quân ñội), các công trình dầu khí. Chiều cao tới trên 40m, bằng thép ống. Từ những công trình ñầu tiên hoàn toàn nhập ngoại, nay ñã do Việt Nam thiết kế, chế tạo và lắp ñặt. - Một số công trình khác như: ðường ống dẫn lớn, ñường kính trên 1m, dài hàng chục km ở Bà Rịa – Vũng Tàu; các công trình ñường cáp treo như ở núi Bà ðen, Yên Tử, Chùa Hương thường có cột ñỡ bằng thép ống cao trên 30m, ñường kính trên 1m ñến 1,4m các công trình thủy ñiện, chế tạo nồi hơi…Hàn ống tại các công trình thủy ñiện và việc cơ giới hóa hàn ống là rất cấp thiết. ðề tài nghiên cứu khoa học cấp Nhà nước do TS. Hoàng Văn Châu – Viện nghiên cứu cơ khí làm chủ nhiệm ñề tài ‘’ Nghiên cứu thiết kế chế tạo hệ thống thiết bị hàn tự ñộng nối ống có Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... .......6 ñường kính lớn ở trạng thái không quay’’ hàn bằng phương pháp hàn tự ñộng dưới lớp khí bảo vệ ñã nghiên cứu chế tạo thành công. ðã và ñang ñược ứng dụng ñể hàn ñường ống tại công trình thủy ñiện ðậm khánh - Lào cai. Phần nào ñã ñáp ứng ñược vấn ñề này. và theo sự phát triển của khoa học kỹ thuật, ngành hàn phát triển rất mạnh mẽ. Các phương pháp hàn mới, các thiết bị hàn mới ngày càng hiện ñại, ñem lại cho nền sản xuất cơ khí những sản lượng khổng lồ với chất lượng ngày càng ñược nâng cao. ðồng thời giảm ñáng kể sức lao ñộng cho con người thậm trí không cần tham gia trực tiếp. Ví dụ: Tại một số nước có nền công nghiệp phát triển, các nhà máy sản xuất ñều có thiết bị, dây chuyền hàn tự ñộng hiện ñại như trong các nhà máy sản xuất ôtô, sản xuất nồi hơi… Hình 1-1: Chế tạo nồi hơi Hình 1-2: Hàn ống chịu áp lực Hình 1-3: ðường ống Công trình thủy ñiện thác mơ Hình 1-1: Chế tạo nồi hơi Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... .......7 Trong sự lớn mạnh của nền kinh tế và ngành xây dựng, kết cấu thép ở Việt Nam sẽ có viễn cảnh phát triển mạnh mẽ. Hàng trăm công trình lớn sẽ ñược xây dựng bằng thép. Lượng thép sử dụng trong xây dựng ñã và ñang tăng ñột biến trong tương lai gần. Các hướng phát triển sắp tới của kết cấu thép là: - Nhà tiền chế tiếp tục ñược sử dụng ngày càng nhiều ở các công trình xây dựng phục vụ cho ngành công nghiệp; - Kết cấu thép nhẹ, bao gồm kết cấu thành mỏng tạo hình nguội, kết cấu hợp kim nhôm, kết cấu hỗn hợp bê tông cốt thép và thép; - Các nhà thấp tầng trong các công trình dân dụng cũng ñang có thế mạnh. - Kết cấu sử dụng thép ống, bao gồm cả kết cấu dàn không gian; - Kết cấu nhà cao tầng; - Kết cấu nhà xưởng, cầu ñường… 1.3. Tổng quan về các phương pháp hàn ñược ứng dụng ñể hàn ñường ống, bình chịu áp lực, nồi hơi, kết cấu thép trong công nghiệp và xây dựng dân dụng ở Việt Nam hiện nay 1.3.1. Hàn hồ quang tay Là phương pháp hàn hồ quang có ñiện cực là que hàn. Trong quá trình hàn các chuyển ñộng như gây hồ quang, dịch chuyển que, dịch chuyển hồ quang theo Hình 1-4: Kết cấu cầu Hình 1-1: Chế tạo nồi hơi Hình 1-5: Kết cấu khung nhà xưởng Hình 1-1: Chế tạo nồi hơi Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... .......8 dọc mối hàn ñược thực hiện bằng tay. Phương pháp công nghệ hàn này ñược sử dụng rộng rãi nhất hiện nay. Nó có tối ña tính linh hoạt và có thể hàn với nhiều loại kim loại trong tất cả các vị trí hàn từ chiều dày nhỏ nhất cho tới những chiều dày lớn nhất. Sự ñầu tư về thiết bị tương ñối rẻ tiền. Mặc dù ñã có những phương pháp mới có năng suất, chất lượng cao; nhưng phương pháp hàn hồ quang tay vẫn không thể thiếu trong dạng sản xuất sửa chữa, sản xuất loạt nhỏ, ñặc biệt ở những qui trình công nghệ hàn không thể tiến hành cơ khí hóa và tự ñộng hóa. Và ñược ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp ñóng tàu, lắp ñặt các kết cấu thép vv… Chất lượng của mối hàn phụ thuộc chủ yếu vào tay nghề của người công nhân và dòng ñiện hàn. Hình 1-6: Nguyên lý hàn hồ quang tay Xét về hàn tay với một ñiện cực que hàn rất thích hợp cho hàn ñường ống, bình áp lực, hàn ñược tất cả các vị trí hàn trong không gian từ vị trí 1G ñến 6G. ðể có ñược một hiệu quả cao, hàn tay ñược giảm ñi và ñược thay thế bằng các công nghệ hàn mới như hàn tự ñộng dưới lớp thuốc, hàn tự ñộng dưới lớp khí bảo vệ. 1.3.2. Hàn hồ quang trong môi trường khí bảo vệ Hàn hồ quang trong môi trường khí bảo vệ là phương pháp hàn thích ứng với mọi kết cấu hàn và cho năng suất và chất lượng hàn cao. Phương pháp công nghệ này có thể phân loại thành các phương pháp sau (Hình 1-7): Nguồn hàn Kìm hàn que hàn Hồ quang xỉ Bể hàn kim loại cơ bản Kim loại lỏng Kim loại mối hàn Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... .......9 Hình 1-7: Phân loại hàn trong môi trường khí bảo vệ Ở các phương pháp hàn này, bể hàn ñược bảo vệ khỏi sự tác dụng của môi trường bên ngoài (chủ yếu là ôxy và nitơ). Môi trường bảo vệ có thể là khí hoạt tính hoặc khí trơ. Môi trường khí trơ không có phản ứng hóa học với bể hàn. Môi trường khí hoạt tính có phản ứng hóa học với bể hàn; những tác ñộng xấu ñó lại ñược khắc phục bằng thành phần hóa học thích hợp của vật liệu hàn (dây hàn). a) Hàn hồ quang ñiện cực không nóng chảy trong môi trường khí trơ (hàn TIG) ðiện cực không nóng chảy thường dùng là Volfram và phương pháp hàn này tiếng Anh gọi là TIG (Tungsten Inert Gas). ðây là phương pháp hàn vạn năng: có thể hàn bằng tay hoặc hàn tự ñộng cũng như hàn ñắp. Công nghệ này phù hợp cho hàn nhôm và hợp kim nhôm, thép không gỉ, thép hợp kim cao, gang, ñồng ñặc biệt là ứng dụng ñể hàn lớp lót cho mối hàn ống chịu áp lực. Hồ quang trong hàn TIG có nhiệt ñộ rất cao, có thể ñạt tới hơn 6.1000C. Kim loại mối hàn có thể tạo thành chỉ từ kim loại cơ bản khi hàn những chi tiết mỏng với liên kết gấp mép, hoặc ñược bổ sung từ que hàn phụ. Toàn bộ vũng hàn ñược bao bọc bởi khí trơ thổi từ chụp khí. Hàn trong môi trường khí bảo vệ Hàn ñiện cực không nóng chảy (TIG) Hàn ñiện cực nóng chảy (que hàn) Hàn MIG (Ar; He) Hàn MAG (CO2; hỗn hợp CO2+Ar) Hàn bằng tay Hàn tự ñộng Hàn bán tự ñộng Hàn tự ñộng Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... .......10 Hình 1-8: Sơ ñồ nguyên lý hàn hồ quang nóng chảy trong môi trường khí trơ. Hình 1-9: Vùng hồ quang và vũng hàn. b) Hàn hồ quang ñiện cực nóng chảy trong môi trường khí bảo vệ (hàn MIG- MAG) Hàn hồ quang ñiện cực nóng chảy trong môi trường khí bảo vệ là quá trình hàn nóng chảy trong ñó nguồn nhiệt hàn ñược cung cấp bởi hồ quang tạo ra giữa ñiện cực nóng chảy (dây hàn) và vật hàn; hồ quang và kim loại nóng chảy ñược bảo vệ khỏi sự tác dụng của ôxy và nitơ trong môi trường xung quanh bởi một loại khí hoặc một hỗn hợp khí. Tiếng Anh phương pháp này gọi là GMAW (Gas Metal Arc Welding). Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... .......11 Hình 1-10: Sơ ñồ hàn hồ quang ñiện cực nóng chảy trong môi trường khí bảo vệ Khi ñiện cực hàn hay dây hàn ñược cấp tự ñộng vào vùng hồ quang thông qua cơ cấu cấp dây, còn sự dịch chuyển hồ quang dọc theo mối hàn ñược thao tác bằng tay thì gọi là hàn hồ quang bán tự ñộng trong môi trường khí bảo vệ. Nếu tất cả chuyển ñộng cơ bản ñược cơ khí hóa thì gọi là hàn hồ quang tự ñộng trong môi trường khí bảo vệ. * Hàn MIG (Metal Inert Gas): Là phương pháp hồ quang bằng ñiện cực nóng chảy trong môi trường khí trơ (Ar; He). Vì các loại khí trơ có giá thành cao nên không ñược ứng dụng rộng rãi, chỉ dùng ñể hàn kim loại màu và thép hợp kim. * Hàn MAG (Metal Active Gas): Là phương pháp hàn hồ quang bằng ñiện cực nóng chảy trong môi trường khí hoạt tính (CO2 , CO2 + Ar, ….) ñược ứng dụng rộng rãi do có rất nhiều ưu ñiểm: - CO2 là loại khí dễ kiếm, dễ sản xuất và giá thành thấp; Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... .......12 - Năng suất hàn trong CO2 gấp hơn 2,5 lần so với hàn hồ quang tay; - Tính công nghệ của hàn trong CO2 cao hơn so với hàn hồ quang dưới lớp thuốc vì có thể tiến hành ở mọi vị trí không gian khác nhau; - Chất lượng hàn cao. Sản phẩm hàn ít bị cong vênh do tốc ñộ hàn cao, nguồn nhiệt tập trung, hiệu suất sử dụng nhiệt lớn, vùng ảnh hưởng nhiệt hẹp; - ðiều kiện lao ñộng tốt hơn so với hàn hồ quang tay và trong quá trình hàn không phát sinh khí ñộc. * Phạm vi ứng dụng: Trong nền công nghiệp hiện ñại, hàn hồ quang nóng cháy trong môi trường khí bảo vệ chiếm một vị trí rất quan trọng. Nó không những có thể hàn các loại thép kết cấu thông thường, mà còn có thể hàn các loại thép không gỉ, thép chịu nhiệt, thép bền nóng, các hợp kim ñặc biệt, các hợp kim nhôm, magiê, niken, ñồng, các hợp kim có ái lực hoá học mạnh với ôxi. Phương pháp hàn này có thể sử dụng ñược ở mọi vị trí trong không gian, chiều dày vật liệu hàn từ 0,4 ÷ 4,8 mm thì chỉ cần hàn một lớp mà không phải vát mép, từ 1,6 ÷ 10 mm thì hàn một lớp có vát mép, còn từ 3,2 ÷ 25 mm thì hàn nhiều lớp, thực hiện ñể hàn các mối hàn góc và các kết cấu tấm phẳng, và hàn một mặt có tấm ñỡ phía sau khi hàn. Thực hiện ñể hàn các mối hàn góc và các kết cấu tấm phẳng, và hàn một mặt có tấm ñỡ phía sau khi hàn. Công nghệ hàn hàn MIG, MAG trong môi trường khí bảo vệ CO2 ñược áp dụng hàn tự ñộng và bán tự ñộng trong quá trình hàn kết cấu nói chung và hàn ñường ống, bình áp lực nói riêng. Trong nền công nghiệp hiện ñại, hàn hồ quang nóng chảy trong môi trường khí bảo vệ chiếm một vị trí rất quan trọng trong nghành hàn. * Một phương pháp hàn nữa sử dụng khí CO2 bảo vệ là hàn hồ quang bằng dây hàn có._. lõi thuốc (FCAW). Thuốc trợ dung trong lõi dây hàn thực hiện các chức năng cần thiết như ñối với thuốc bọc của que hàn, tuy nhiên khí CO2 ñược sử dụng ñể tạo mối hàn có chất lượng tốt nhất. Ưu ñiểm của quá trình hàn FCAW : Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... .......13 - Kim loại bắn tóe ít, bề mặt mối hàn tốt. - Tốc ñộ nguội chậm, do có xỉ hàn bao phủ bề mặt mối hàn do vậy hạn chế nứt trên bề mặt mối hàn. - Lượng khí tiêu hao trong quá trình hàn ít hơn so với qúa trình hàn MAG/CO2. Hình 1-11: Nguyên lý hàn FCAW 1.3.3. Hàn hồ quang dưới lớp thuốc bảo vệ (Submerged Arc Welding - SAW) Hàn hồ quang dưới lớp thuốc bảo vệ còn gọi là hàn hồ quang chìm, tiếng Anh viết tắt là SAW (Submerged Arc Welding), là quá trình hàn nóng chảy mà hồ quang cháy giữa dây hàn (ñiện cực hàn) và vật hàn dưới một lớp thuốc bảo vệ. Dưới tác dụng nhiệt của hồ quang, mép hàn, dây hàn và một phần của thuốc hàn sát hồ quang bị nóng chảy tạo thành vũng hàn. Dây hàn ñược ñẩy vào vũng hàn bằng một cơ cấu ñặc biệt với tốc ñộ phù hợp với tốc ñộ cháy của nó (Hình 1-12a). Theo ñộ chuyển dịch của nguồn nhiệt (hồ quang) mà kim loại vũng hàn sẽ nguội và kết tinh tạo thành mối hàn (Hình 1-12b). Trên mặt vũng hàn và phần mối hàn ñã ñông ñặc hình thành một lớp xỉ có tác dụng tham gia vào các quá trình luyện Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... .......14 kim khi hàn, bảo vệ và giữ nhiệt cho mối hàn, và sẽ tách khỏi mối hàn sau khi hàn. Phần thuốc hàn chưa ñược nóng chảy có thể sử dụng lại. Hàn hồ quang dưới lớp thuốc bảo vệ có thể ñược tự ñộng cả hai khâu cấp dây vào vùng hồ quang và di chuyển hồ quang theo trục mối hàn. Trường hợp này ñược gọi là “hàn hồ quang tự ñộng dưới lớp thuốc bảo vệ”. Nếu chỉ tự ñộng hóa khâu cấp dây hàn vào vùng hồ quang còn khâu chuyển ñộng hồ quang dọc theo trục mối hàn ñược thao tác bằng tay thì gọi là “hàn hồ quang bán tự ñộng dưới lớp thuốc bảo vệ”. (b) Hình 1-12: Sơ ñồ hàn dưới lớp thuốc bảo vệ a- Sơ ñồ nguyên lý; b- Cắt dọc theo trục mối hàn Hàn hồ quang dưới lớp thuốc bảo vệ có ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực cơ khí chế tạo như trong sản xuất: các kết cấu thép dạng tấm vỏ kích thước lớn, các dầm thép có khẩu ñộ và chiều cao, các ống thép có ñường kính lớn, các bồn, bể chứa, bình chịu áp lực và trong công nghệ ñóng tàu… Tuy nhiên, phương pháp này (a) Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... .......15 chủ yếu ñược ứng dụng ñể hàn các mối hàn ở vị trí hàn bằng, các mối hàn có chiều dài lớn và có quỹ ñạo không phức tạp. Phương pháp hàn hồ quang dưới lớp thuốc bảo vệ có thể hàn ñược các chi tiết có chiều dày từ vài mm ñến hàng trăm mm. Hình 1-13: Máy hàn tự ñộng dưới lớp thuốc hàn - Chất lượng liên kết hàn cao do bảo vệ tốt kim loại mối hàn khỏi tác dụng của oxi và nitơ trong không khí xung quanh. Kim loại mối hàn ñồng nhất về thành phần hóa học. Lớp thuốc và xỉ hàn làm liên kết nguội chậm nên ít bị thiên tích. Mối hàn có hình dạng tốt, ñều ñặn, ít bị các khuyết tật như không ngấu, rỗ khí, nứt và bắn tóe. - Giảm tiêu hao vật liệu (dây hàn). - Hồ quang ñược bao bọc kín bởi thuốc hàn nên không làm hại mắt và da của thợ hàn. Lượng khói (khí ñộc) sinh ra trong quá trình hàn rất ít so với hàn hồ quang tay. - Dễ cơ khí hóa và tự ñộng hóa quá trình hàn. * Phạm vi ứng dụng: Hàn hồ quang dưới lớp thuốc bảo vệ có ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực cơ khí chế tạo như trong sản xuất: - Các kết cấu thép dạng tấm vỏ kích thước lớn, các dầm thép có khẩu ñộ và chiều cao, các ống thép có ñường kính lớn trong công nghiệp ñóng tàu v.v. Tuy nhiên, phương pháp này chủ yếu ñược ứng dụng ñể hàn các mối hàn ở vị trí hàn bằng các mối hàn có chiều dài lớn và có quỹ ñạo không phức tạp. Ví dụ khi Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... .......16 hàn bình áp lực hoặc các ống có ñường kính lớn thì ống sẽ quay còn mỏ hàn cố ñịnh. Phương pháp hàn hồ quang dưới lớp thuốc bảo vệ có thể hàn ñược các chi tiết có chiều dày từ vài mm cho ñến hàng trăm mm. Bảng 1-1 chỉ ra các chỉ các chiều dày chi tiết hàn tương ứng với hàn một lớp và nhiều lớp, có vát mép và không vát mép bằng phương pháp hàn tự ñộng dưới lớp thuốc. Bảng 1.1: Chiều dày chi tiết hàn tương ứng với các loại mối hàn mm Chiều dày chi tiết Loại mối hàn 1,3 1,4 1,6 3,2 4,8 6,4 10 12,7 19 25 51 102 203... Hàn một lớp không vát mép Hàn một lớp có vát mép Hàn nhiều lớp 1.4. Các phương pháp hàn ñược ứng dụng dùng ñể ống chịu áp lực có ñường kính trung bình Hiện nay, có hơn 120 phương pháp hàn khác nhau một trong các phương pháp hàn ñược thế giới và trong nước ứng dụng rất phổ biến ñể hàn các ñường ống có ñường kính trung bình chịu áp lực là các phương pháp hàn sau: - Hàn TIG; - Hàn hồ quang tay. Hàn lớp lót bằng phương pháp hàn TIG, các lớp trung gian và lớp phủ hàn bằng phương pháp hàn Hồ quang tay với que hàn áp lực (que hàn có cơ tính tốt) theo ñúng tiêu chuẩn Hiệp hội hàn hoa kỳ (AWS) hoặc hàn toàn bộ ống bằng hàn TIG với que hàn bù theo ñúng tiêu chuẩn Hiệp hội hàn hoa kỳ (AWS) 1.5. Mục tiêu và nội dung của ñề tài Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... .......17 Từ những phân tích trên với sự phát triển nhanh chóng chưa từng thấy của ngành hàn với những sản phẩm khổng lồ không thể thiếu trrong các ngành công nghiệp mục tiêu của ñề tài là: Nghiên cứu biện pháp làm giảm ứng suất dư của mối hàn từ ñó nâng cao chất lượng của sản phẩm hàn nói chung và của mối hàn ống áp lực nói riêng, dựa trên cơ sở ứng suất và biến dạng hàn, các biện pháp giảm ứng suất hàn, ứng dụng biện pháp giảm ứng suất hàn ñể giảm ứng suất dư cho các mối hàn giáp mối ống có ñường kính trung bình. ðưa ra các kết quả của thực nghiệm và kết luận. ðể ñạt ñược mục tiêu trên, nội dung cụ thể của luận văn bao gồm: - Nghiên cứu về ứng suất và biến dạng hàn, các biện pháp giảm ứng suất hàn, lựa chọn ñược biện pháp giảm ứng suất dư áp dụng cho mối hàn ống - Nghiên cứu về thiết bị ño ứng suất dư - Nghiên cứu, thiết kế và hàn ñược các mẫu ống có ñường kính trung bình - Thử nghiệm ño ứng suất dư các mẫu ống có ñường kính trung bình sau hàn và sau nổ 1.6. Kết luận chương 1 Trong phần này, tác giả Luận văn ñã trình bày khái quát ñược những nội dung chính sau ñây: 1) Khái quát về lịch sử phát triển của kết cấu thép ở Việt Nam nói chung và các công trình công nghiệp sử dụng ñường ống áp lực nói riêng; 2) Khái quát tình hình sản xuất, chế tạo nồi hơi, bình chịu áp lực, hàn ñường ống, kết cấu thép trong xây dựng dân dụng và công nghiệp. Từ ñó cũng có thể rút ra ñược quá trình phát triển ngành hàn nói riêng và ngành cơ khí nói chung ñến nay và dự báo tiềm năng phát triển của nó trong quá trình Công nghiệp hóa, Hiện ñại hóa ñất nước trong quá trình hội nhập kinh tế thế giới như hiện nay. 3) Trình bầy khái quát về các phương pháp hàn ñược ứng dụng ñể hàn ñường ống- bình áp lực và hàn kết cấu hiện nay, trong các phương pháp ñó lựa chọn phương pháp thích hợp nhất ñể hàn ñường ống chịu áp lực ñó là phương pháp hàn TIG và phương pháp hàn hồ quang tay. 4) Trình bầy khái quát về mục tiêu và nội dung của ñề tài. Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... .......18 Chương 2. ðỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ðể giải quyết nhiệm vụ ñặt ra cho ñề tài luận văn là ‘’Nghiên cứu biện pháp làm giảm ứng suất dư mối hàn giáp mối các ống có ñường kính trung bình (ứng dụng siêu âm kiểm tra ñánh giá kết quả)’’. Cần phải nghiên cứu lựa chọn các biện pháp làm giảm ứng suất dư, từ ñó lựa chọn ñược một phương pháp mới có ñầy ñủ các ưu ñiểm, ñồng thời khác phục ñược các nhược ñiểm của biện pháp giảm ứng suất thông thường. Phương pháp nghiên cứu dựa trên các nội dung sau: 2.1. ðối tượng nghiên cứu ðể nâng cao chất lượng của các mối hàn nói chung và mối hàn ống nói riêng, ta chọn ñối tượng nghiên cứu là các mối hàn giáp mối ống có ñường kính trung bình, vật liệu là thép CT3 có ñường kính Ø168x12; Ø140x8,56. Các ống sau khi hàn ñược tiến hành gia công nổ, sau ñó tiến hành ño ứng suất dư bằng thiết bị siêu âm. Cuối cùng là so sánh, kết luận ứng suất của mối hàn ống sau hàn và sau nổ. 2.2. Phương pháp nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu là kết hợp giữa nghiên cứu lý thuyết và nghiên cứu thực nghiệm trong ñó nghiên cứu thực nghiệm là chủ yếu. 2.2.1. Nghiên cứu lý thuyết Nghiên cứu lý thuyết ñề cập ñến năm vấn ñề sau: - Ứng suất và biến dạng hàn - Công nghệ xử lý nhiệt sau khi hàn - Các biện pháp giảm ứng suất dư - Năng lượng nổ - Kiểm tra hàn bằng phương pháp siêu âm Một trong các ứng dụng của năng lượng nổ là giảm ñược ứng suất dư trong mối hàn. ðể ñảm bảo ñược việc lựa chọn phương pháp giảm ứng suất là hợp lý cần phải nghiên cứu ñiều kiện làm việc và hình dáng hình học của chi tiết ống. Như ta biết mối hàn ống có dạng chu vi hình tròn nếu dùng các biện pháp giảm ứng suất thông thường như (gia nhiệt sau hàn, dùng lực tác dụng, các biện pháp kết cấu...) thì chưa thật hiệu quả. Ngoài việc chúng tôi dùng biện pháp kết cấu, kết hợp với biện pháp Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... .......19 giảm ứng suất dư bằng năng lượng nổ ñể giảm ứng suất dư, bởi năng lượng nổ vừa có tác dụng về lực vừa có tác dụng về nhiệt có thể giảm ứng suất dư là rất tốt. ðể xây dựng ñược qui trình giảm ứng suất, cần phải nghiên cứu về bản chất của năng lượng nổ, các giá trị ứng suất ño ñược nhờ thiết bị ño (kiểm tra hàn bằng siêu âm) thể hiện trên ñồ thị ño ứng suất, từ ñó ñưa ra biện pháp, công nghệ giảm ứng suất nhằm nâng cao chất lượng mối hàn ống. Nghiên cứu chế ñộ hàn thích hợp ñể hàn các mối hàn ống giáp mối có ñường kính trung bình, ñúng qui trình ñạt yêu cầu kỹ thuật mối hàn không bị các khuyết tật. Nội dung nghiên cứu lý thuyết ñược trình bày ở chương 3. 2.2.2. Nghiên cứu thực nghiệm Trên cơ sở nghiên cứu lý thuyết, khi nghiên cứu thực nghiệm cần phải giải quyết một số vấn ñề sau: - Hàn ñược các mẫu mối hàn ống có ñường kính trung bình Ø168x12; Ø140x8,56, ñúng qui trình ñạt yêu cầu kỹ thuật. - Thí nghiệm kiểm tra ứng suất dư sau hàn các ống Ø168x12; Ø140x8,56 bằng thiết bị kiểm tra siêu âm UltraMars. - Vẽ ñồ thị ứng suất dư sau hàn các ống Ø168x12; Ø140x8,56 - Thí nghiệm giảm ứng suất dư bằng năng lượng nổ - Thí nghiệm kiểm tra ứng suất dư sau nổ các ống Ø168x12; Ø140x8,56 bằng thiết bị kiểm tra siêu âm UltraMars - Vẽ ñồ thị ứng suất dư sau nổ các ống Ø168x12; Ø140x8,56 Qui trình hàn ống, ño ứng suất, giảm ứng suất, ñồ thị ứng suất ñược trình bày ở chương 4 2.2.3. Phương pháp xử lý các số liệu thực nghiệm Trong nghiên cứu thực nghiệm, các kết quả ño ñược là ñại lượng ngẫu nhiên, có ñộ sai lệch nhất ñịnh do ảnh hưởng của nhiễu. Vì vậy ñể ñảm bảo ñộ tin cậy các thí nghiệm cần phải lặp lại ñể ñảm bảo ñộ chính xác tin cậy của dụng cụ, thiết bị ño. Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... .......20 ðể xử lý các số liệu ño, cần kiểm tra áp dụng các qui tắc của xác xuất thống kê toán học. Các thí nghiệm ñược lặp lại n lần ñược giá trị Yi (i=1....n) Ở ñây số ñiểm lặp lại ở mỗi lần của thí nghiệm là như nhau (mj = m = 3, j = 1÷ N; N- số ñiểm thí nghiệm), sau ñó kiểm tra số lần lặp ấy có ñảm bảo ñộ chính xác theo yêu cầu chưa. Xử lý kết qủa bao gồm các bước sau: a. Loại bỏ sai số thô - Tính giá trị trung bình thực nghiệm jY và phương sai thực nghiệm ở ñiểm thí nghiệm thứ j theo các công thức sau: j m i ji j m Y Y j ∑ == 1 ; (2.1) trong ñó: Yji - kết quả thông số ñầu ra ở ñiểm thí nghiệm thứ j, số lần lặp thứ i. - Tính phương sai thực nghiệm: ∑ = − − = jm i jji j j YYm S 1 22 )( 1 1 . (2.2) - Tính giá trị chuẩn thực nghiệm của các giá trị nghi ngờ (giá trị lớn nhất và giá trị nhỏ nhất) ở mỗi ñiểm thí nghiệm: j jj j j jj j S YY S YY min min max max ; − = − = νν (2.3) - So sánh giá trị chuẩn thực nghiệm (νmax, νmin) với giá trị chuẩn lý thuyết (ν3;0,05). Nếu giá trị chuẩn thực nghiệm (νmax, νmin) lớn hơn giá trị chuẩn lý thuyết thì giá trị nghi ngờ phải loạt bỏ. b. Xác ñịnh sai số tuyệt ñối và sai số tương ñối - Sai số tuyệt ñối: j j kj m S t ⋅= ,αδ , (2.4) - Sai số tương ñối: j j j k j j j Y m S t Y ⋅ ==∆ ,α δ , (2.5) Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... .......21 Nếu sai số tương ñối lớn hơn sai số tương ñối cho phép (10%) thì cần phải tăng số lượng thí nghiệm lặp lại. c. Kiểm tra ñồng nhất phương sai (theo tiêu chuẩn Kohren) - Lập tỷ số giữa phương sai thực nghiệm lớn nhất ( 2maxjS ) với tổng các phương sai thực nghiệm ở tất cả các ñiểm thí nghiệm: ∑ = = N j j j S S G 1 2 2 max (2.6) - Nếu G < Gk,k1,α thì phương sai ở các thí nghiệm là ñồng nhất. ðiều này cho phép coi cường ñộ nhiễu là ổn ñịnh khi thay ñổi các thông số trong thí nghiệm. d. ðánh giá ảnh hưởng thực sự của thông số vào (X) ñến thông số ra (Y) - Xác ñịnh phương sai do sự thay ñổi của các thông vào trong X gây nên( 2XS ): ∑ = − − = N j jX YYN m S 1 2 0 2 )( 1 (2.7) trongñó ∑ = ⋅= N j jo YN Y 1 1 , (2.8) là giá trị trung bình chung của thông số ra Y phụ thuộc vào thông số xào X. - Xác ñịnh ước lượng phương sai do nhiễu thực nghiệm gâ y ra( 2cS ): ∑ = ⋅= N j jc SN S 1 22 1 . (2.9) - Xác ñịnh số: 2 2 c X S S F = (2.10) - Nếu F > Fk1, k2, α thì ảnh hưởng của thông số vào ñến thông số ra là ñáng kể thực sự. e. Vẽ ñồ thị biểu thị sự thay ñổi ứng suất ngang, ứng suất dọc của mối hàn ống sau khi hàn và sau khi nổ. Trục hoành biểu diễn các ñiểm ño của ống, trục tung biểu diễn các giá trị trung bình (Ytb hay jY ), giá trị giới hạn trên (Ytr_j = jY + δj) và giá trị giới hạn dưới Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... .......22 (Yd_j = jY - δj) của ứng suất ngang và ứng suất dọc tương ứng với các ñiểm thí nghiệm. Qua ñồ thị có thể ñánh giá mức ñộ thay ñổi của ứng suất ngang, ứng suất dọc của mối hàn ống sau hàn và sau khi nổ. 2.3. ðịa ñiểm và thời gian nghiên cứu * ðịa ñiểm: Hàn các ống có ñường kính trung bình tại Trường Trung cấp nghề Cơ khí I-Hà Nội; Nổ tại công trường nổ-Uông Bí-Quảng Ninh; ðo và xử lý số liệu tại Phòng thí nghiệm trọng ñiểm Công nghệ hàn và xử lý bề mặt-Viện nghiên cứu Cơ khí-Bộ Công Thương và Bộ môn Công nghệ cơ khí-Trường ðại học Nông nghiệp - Hà Nội. * Thời gian: Từ tháng 6/2009 ñến 9/2010 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... .......23 Chương 3. NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT 3.1. Ứng suất và biến dạng hàn 3.1.1. Khái niệm cơ bản về ứng suất và biến dạng hàn Ứng suất và biến dạng hàn là trạng thái ứng suất biến dạng do quá trình hàn gây ra và tồn tại trong kết cấu hàn sau khi hàn xong. Nó có ảnh hưởng nhất ñịnh ñến chất lượng và khả năng làm việc của kết cấu hàn. Như vậy, ta có thể hiểu ñược vì sao con tàu vượt ñại dương vẫn có thể gẫy thành hai nửa khi trời yên biển lặng, một cây cầu thép vẫn có thể bị ñổ sập khi không có phương tiện ñi lại trên ñó. Việc tìm hiểu nguyên nhân sinh ra ứng suất và biến dạng hàn và tìm phương pháp ñể ñề phòng, hạn chế ảnh hưởng của chúng là một vấn ñề rất quan trọng ngay cả ñối với người thợ hàn khi tham gia chế tạo kết cấu hàn. 3.1.2. Nguyên nhân gây ra ứng suất hàn Quá trình hàn là quá trình nung nóng cục bộ khu vực cần hàn trong thời gian ngắn tới nhiệt ñộ rất cao. Khi nguồn nhiệt hàn di ñộng lên phía trước, thì khối kim loại ñược nung nóng nguội dần trở về nhiệt ñộ ban ñầu và kèm theo những biến dạng nhiệt. Do sự phân bố nhiệt rất khác nhau (không ñồng ñều) ở các vùng xung quanh mối hàn nên sự thay ñổi thể tích do (co, giãn) ở các vùng ñó cũng khác nhau. ðiều này dẫn ñến sự tạo thành nội lực, ứng suất và biến dạng hàn. Vậy nguyên nhân xuất hiện ứng suất dư trong các kết cấu hàn là: + Nung nóng không ñồng ñều kim loại vật hàn. + ðộ ngót ñúc của kim loại nóng chảy của mối hàn sau khi kết tinh. + Sự thay ñổi tổ chức của vùng kim loại lân cận mối hàn. Nung nóng không ñồng ñều kim loại vật hàn làm cho những vùng ở xa nguồn nhiệt không hoặc rất ít bị biến dạng nhiệt, chúng sẽ cản trở sự biến dạng ở Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... .......24 vùng lân cận mối hàn. Do vậy sẽ suất hiện ứng suất trong mối hàn và vùng kim loại lân cận nó. Trường ứng suất này sẽ vẫn tồn tại cả khi kết thúc quá trình hàn và vật hàn ñã trở về trạng thái bình thường (ñã nguội hoàn toàn) Kim loại lỏng ở mối hàn bị giảm thể tích do kết quả ñông ñặc tương tự như vật ñúc. Do kết quả ngót ñúc của kim loại trong mối hàn xuất hiện các lực nén theo phương dọc cũng như phương ngang so với trục mối hàn và tạo ra trường ứng suất dư tại ở ñó. Những thay ñổi tổ chức kim loại trong vùng lân cận mối hàn là những thay ñổi về kích thước và vị trí sắp xếp của các tinh thể kim loại, ñồng thời kèm theo sự thay ñổi thể tích của kim loại trong vùng ảnh hưởng nhiệt. Sự thay ñổi cục bộ như vậy dẫn ñến việc tạo thành nội ứng suất. Khi hàn các thép hợp kim và thép cacbon cao có khuynh hướng tôi thì các ứng suất này có thể ñạt tới những giá trị rất cao. Ứng suất dư trong vật hàn kết hợp với ứng suất sinh ra do ngoại lực tác dụng khi làm việc có thể làm giảm bớt khả năng làm việc của kết cấu và làm suất hiện các hiện tượng vết nứt, gây. Biến dạng hàn làm sai lệch hình dáng, kích thước của các kết cấu hàn, vật hàn, do ñó sau khi hàn thường phải tiến hành các công việc sửa, nắn…rất phức tạp và tốn kém. Từ hình 3-1 ta thấy khi kim loại ñông ñặc ở mối hàn suất hiện các phương co như sau: X1 X2 X3 σ33 σ22 Hình 3-1: Ứng suất hàn theo các phương (mối hàn giáp mối) Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... .......25 + Theo phương ngang X2 + Theo phương dọc X1 + Theo phương thẳng ñứng X3 ðối với co ngót theo phương X2 sự dãn nở nhiệt là nguyên nhân chính (chiếm từ 90 ñến 95%) chỉ còn khoảng 5÷10% là sự co ngót khi ñông ñặc của kim loại que hàn gây ra ứng suất dư. Sự co ngót dọc X3 tương ñối nhỏ (khoảng 0,1÷0,3%mm/m chiều dài mối hàn) nhưng ứng suất theo phương này sinh ra lớn. Sự co ngót theo phương X1 không thấy rõ với mối hàn thông thường. Do ñó ta chỉ cần quan tâm ñến sự co ngót theo ngang X2 và sự co ngót theo phương dọc X3, tương ứng với ứng suất sinh theo hai phương này là σ22 và σ33 3.1.3. Các loại ứng suất và biến dạng hàn * Ứng suất và biến dạng dọc Ứng suất tác dụng dọc song song với trục hàn gọi là ứng suất dọc, nó suất hiện do sự co dọc của mối hàn. Khi hàn các kết cấu mà ở ñó trọng tâm các mặt cắt ngang của các phần tử liên kết không ñối xứng với mối hàn, ñộ co ngót dọc gây ra biến dạng dọc trục của sản phẩm. Nếu hàn ñắp mối hàn trên một trong những mép của tấm thì nó sẽ lõm xuống (hình 3-2a). Sự biến dạng của mối hàn chữ T cũng sẽ xảy ra tương tự như vậy (hình 3-2b). Khi hàn các kết cấu mỏng, các ứng suất sẽ làm cho sản phẩn bị cong vênh (hình 3-2c). Hình 3-2: Ứng suất và biến dạng dọc a/ b/ c/ Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... .......26 ðộ co ngót tổng cộng từ 0,05÷0,3mm trên một mét dài của mối hàn khi bề dày của kim loại từ 5 ÷16mm. * Ứng suất và biến dạng ngang Các ứng suất ngang xuất hiện do ñộ co ngót ngang của mối hàn và ñồng thời do sự kẹp chặt của chi tiết hàn. Khi hàn giáp mối các ứng suất ngang xuất hiện ñồng thời kèm theo khuynh hướng của tấm bị biến dạng do ñó ñộ co dọc tương tự như xảy ra trong khi hàn ñắp mối hàn trên một trong những mép dọc (hình 3-2a). Nếu cắt liên kết giáp mối theo trục mối hàn (hình 3-3a) thì ñộ cong vênh của tấm sẽ xảy ra như ñã biểu thị ở trên (hình 3-3b) ñồng thời ứng suất ngang cực ñại (kéo) sẽ tập trung vào phần giữa chiều dài mối hàn (hình 3-3c) các ứng suất do ñộ co ngang trong những ñiều kiện không tốt dẫn ñến việc xuất hiện các vết nứt và làm gẫy kết cấu hàn. Hình 3-3: Sự xuất hiện các ứng suất ngang do ñộ co dọc của mối hàn a- Mẫu hàn b- Sự biến dạng khi cắt theo trục dọc của liên kết hàn c- Biểu ñồ ứng suất trong mối hàn ðại lượng và sự phân phối các ứng suất ngang phụ thuộc vào bề dày kim loại. Tính chất kẹp các chi tiết khi hàn và thứ tự bố trí các mối hàn. Cùng với việc tăng bề dày kim loại và số lớp mối hàn, ñại lượng các ứng suất ngang tăng lên. ðộ co ngang gây ra sự di chuyển của các phần tử trong phương về phía trục mối hàn. ðối với kim loại có bề dày 6÷8mm sự di chuyển ngang khi hàn tay, hàn tự ñộng và bán tự ñộng thực tế như nhau và tổng cộng gần 1mm trên một mối hàn. ðối P a b c + -- Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... .......27 với kim loại có bề dày 12÷20mm, sự dịch chuyển khi hàn tự ñộng tăng lên không ñáng kể, nhưng khi hàn tay tăng ñến 2÷3mm trên một mối hàn. Sự kẹp chặt các chi tiết khi hàn cản trở sự di chuyển và có thể gây ra ứng suất ngang rất lớn có khả năng phá huỷ mối hàn. Thứ tự bố trí các mối hàn có ảnh hưởng lớn ñến ñại lượng và sự phân phối các ứng suất ngang. Khi hàn giáp mối các tấm tự do tiến hành hàn từ giữa ra hai ñầu, sự phân phối các ứng suất gần ñúng do ñộ co ngang biểu diễn bằng ñồ thị trên (Hình 3-4a). Sau khi làm nguội mối hàn, ở hai ñầu của nó xuất hiện ứng suất kéo còn trong phần giữa xuất hiện ứng suất nén. Nếu hàn từ hai ñầu vào giữa thì khoảng giữa mối hàn sẽ tồn tại ứng suất kéo còn ở hai ñầu ứng suất nén (Hình 3-4b). Trong trường hợp này ứng suất kéo ở giữa mối hàn do ñộ co ngang và sẽ cộng với các ứng suất kéo do ñộ co dọc (Hình 3-2) có thể làm gẫy mối hàn. Vì vậy không nên hàn từ hai ñầu vào giữa. + + - + - - a/ b/ Hình 3-4: Ảnh hưởng trình tự hàn ñến việc phân phối ứng suất ngang a- Hàn từ giữa ra hai ñầu b- Hàn từ hai ñầu vào giữa Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... .......28 3.2. Công nghệ xử lý nhiệt sau khi hàn 3.2.1. Khái niệm chung Xử lý nhiệt chi tiết sau khi hàn là một trong những biện pháp công nghệ phổ biến ñược áp dụng ñể khắc phục ứng suất dư của kim loại mối hàn và kim loại cơ bản, ñồng thời còn có tác dụng ổn ñịnh tổ chức kim loại mối hàn, giảm ảnh hưởng của việc biến ñổi cấu trúc pha trung gian, giảm ñộ cứng bề mặt chi tiết, tăng tính dẻo và ñộ dai va ñập cho kim loại mối hàn. Trong nhiều trường hợp, ñây cũng là biện pháp ảnh hưởng quyết ñịnh ñến chất lượng và tuổi thọ của kết cấu trong quá trình làm việc lâu dài. Phương pháp gia nhiệt có thể ñược thực hiện bằng nhiều cách: sử dụng ngọn lửa ôxy-axetylen một ñầu ñốt hoặc nhiều ñầu ñốt dạng vòng cung, nung nóng bằng ñiện trở hoặc dùng dòng cảm ứng tần số công nghiệp hay cao tần. Trong ña số các trường hợp, người ta dùng biện pháp ram cao ở nhiệt ñộ 580÷720OC, giữ nhiệt với thời gian 2÷3 phút cho 1 mm chiều dày chi tiết, làm nguội với tốc ñộ chậm ñể không xảy ra thay ñổi cấu trúc vật hàn. Phương pháp công nghệ gia nhiệt bằng ‘’năng lượng nổ’’ cho các chi tiết ống là một phương pháp thuận tiện và có hiệu quả trong việc ñảm bảo chất lượng mối hàn, khắc phục nứt tế vi và ứng suất dư của kết cấu hàn bằng thép cac-bon trung bình và thép hợp kim, tăng ñộ bền và tuổi thọ chi tiết. QTCN này ñược thiết lập trên cơ sở quá trình nghiên cứu lý thuyết và triển khai thực nghiệm của ðề tài Luận văn cao học: ‘’Nghiên cứu biện pháp làm giảm ứng suất dư mối hàn giáp mối các ống ñường kính trung bình (ứng dụng siêu âm kiểm tra và ñánh giá kết quả)’’ tại Phòng Thí nghiệm công nghệ hàn và xử lý bề mặt, Viện Nghiên cứu Cơ khí. Hàn là công nghệ cơ bản ñể sản xuất các kết cấu và chi tiết từ kim loại, hợp kim và các loại vật liệu khác. Mối ghép hàn ñặc trưng bởi sự liên kết liên tục và nguyên khối về kết cấu và tổ chức nhờ các liên kết nguyên-phân tử giữa các hạt cơ bản của vật liệu hàn. Tính ưu việt của các kết cấu hàn so với ñúc, tán và rèn là hiển nhiên, bao gồm sự giảm tiêu hao kim loại, giảm chi phí lao ñộng, rút ngắn thời gian sản Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... .......29 xuất và tăng chất lượng sản phẩm mà không cần mở rộng mặt bằng sản xuất, dễ dàng áp dụng cơ giới hoá, tự ñộng hoá vào trong quá trình sản xuất. Tuy nhiên, cũng như hầu hết các công nghệ có sử dụng ñến nguồn nhiệt năng lớn, trong công nghệ hàn một trong những hạn chế cơ bản là ảnh hưởng của trường nhiệt ñến các tính chất cơ-lý-hoá của vật liệu, ñến biến dạng, ứng suất dư và tuổi thọ làm việc của kết cấu. Vì vậy, khi thiết kế công nghệ hàn cho kết cấu, ñặc biệt là của các bình bồn chứa áp lực, kết cấu vỏ tàu, việc thiết lập QTCN khắc phục biến dạng và ứng suất dư sau khi hàn là một biện pháp công nghệ nhất thiết cần thực hiện. Trong Luận văn này, với các ống áp lực từ 4 ñến 8ich tác giả ñã dùng ‘’năng lượng nổ’’ ñể giảm ứng suát dư. Qui trình ñược giới thiệu tại mục [4.4] 3.2.2. Cơ sở lý thuyết tính toán chế ñộ gia nhiệt ðể thực hiện công nghệ xử lý nhiệt cho các kết cấu hàn, việc quan trọng ñầu tiên là cần xác ñịnh và tính toán chế ñộ gia nhiệt hợp lý và ñảm bảo cho kết cấu. Ngoài ra các thông số công nghệ của chế ñộ hàn như: - ðiện áp hàn. - Dòng ñiện hàn. - Tốc ñộ cấp dây. - Tốc ñộ hàn. - Hình dạng mối nối. - Loại vật liệu hàn: dây, khí,. . .ñều cần ñược xem xét và ñánh giá ñể hiệu chỉnh chế ñộ. 3.2.2.1. Xử lý nhiệt trước khi hàn Nhiệt ñộ nung nóng chi tiết trước khi hàn ñược xác ñịnh trên cơ sở hàm lượng cac-bon tương ñương của kim loại nền theo công thức thực nghiệm của Viện Hàn Paton (Liên Xô), Viện Hàn Cộng hoà Pháp và Viện Hàn thế giới (IIW) như sau: [ C ]tñ = %C + %Mn/6 + %Cr/5 + %V/5 + %Mo/5 + %Ni/15 + %Cu/15 ( 1 ) Trong công thức này, hàm lượng cacbon tương ñương ñược xác ñịnh cùng với các ảnh hưởng của các nguyên tố hợp kim có trong thành phần kim loại mối hàn và Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... .......30 trong kim loại cơ bản, hàm lượng cacbon tương ñương này có ảnh hưởng quyết ñịnh ñến chất lượng mối hàn của kết cấu. Sau ñó ta xác ñịnh hàm lượng cacbon tổng của kết cấu, nghĩa là có bổ sung thêm hiệu ứng chiều dày chi tiết bằng công thức: [ C ]Σ = ( 1 + 0,005 x S ) x [ C ]tñ ( 2 ) Trong ñó: S - là chiều dày của chi tiết tính bằng mm, với các chi tiết ñặc tròn xoay, S là bán kính của chi tiết. Khi ñã có hàm lượng cacbon tổng của chi tiết, ñã tính ñến hiệu ứng chiều dày, nhiệt ñộ gia nhiệt trước khi hàn của chi tiết ñược tính như sau: T°C = 350 x { [C ]Σ - 0,25 } 1/2 ( 3 ) Thực hiện chế ñộ gia nhiệt này ñảm bảo cho chi tiết có một trường nhiệt ñộ hợp lý chống lại các biến ñổi cấu trúc xâm hại ñến chất lượng kết cấu và khắc phục biến dạng do co ngót không ñều tạo nên ứng suất dư lớn và cong vênh chi tiết trong quá trình hàn. 3.2.2.2. Xử lý nhiệt trong quá trình hàn Trong quá trình hàn, việc giữ một chế ñộ nhiệt hợp lý giữa các ñường hàn là rất cần thiết, phụ thuộc vào kích thước và hình dạnh của kết cấu hàn. Biến dạng và ứng suất dư trong giai ñoạn này có tác ñộng lớn hơn cả vì lượng nhiệt ñược cung cấp bởi quá trình hàn ñược phân bổ nhiều tại ñây. Tuỳ theo hàm lượng cacbon tương ñương của vật liệu chi tiết mà ta chỉ ñịnh nhiệt ñộ giữa các lớp hàn: - Ctd ≤ 0,45% không khống chế - Ctd = 0,45% - 0,60% nhiệt ñộ từ 50 ñến 205 OC - Ctd ≥ 0,60% nhiệt ñộ từ 205 ñến 371 OC ðương lượng nhiệt cấp vào chi tiết từ nguồn hàn ñược xác ñịnh: E . I . 60 J = ----------------- ( 4 ) V . 100 Trong ñó: Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... .......31 J - ñương lượng nhiệt, kJ/m E - ñiện áp hồ quang, Volt I - dòng ñiện hàn, Amper V - tốc ñộ hàn, m/phút ngoài ra, khi hàn hồ quang tay, hệ số hữu ích của nhiệt hồ quang ñược tính 75 ÷ 80%, còn khi hàn tự ñộng dưới lớp trợ dung là 90÷100%. 3.2.2.3. Xử lý nhiệt sau khi hàn Xử lý nhiệt sau khi hàn cũng là một công ñoạn rất quan trọng ñể khắc phục ứng suất dư của kim loại mối hàn và kim loại cơ bản, ñồng thời còn có tác dụng ổn ñịnh tổ chức kim loại mối hàn, giảm ảnh hưởng của việc biến ñổi cấu trúc pha trung gian, giảm ñộ cứng bề mặt chi tiết, tăng tính dẻo và ñộ dai va ñập cho kim loại mối hàn yếu tố quan trọng ñầu tiên là nhiệt ñộ nung nóng chi tiết. Thực chất quá trình này là sự phân bổ lại trường ứng suất trong chi tiết hàn. Khi ñó thành phần biến dạng ñàn hồi trong vật liệu và trong mối nối chuyển hoá gần như hoàn toàn hoặc hoàn toàn sang trạng thái chảy trong khi giá trị toàn phần của biến dạng là không ñổi ứng với giá trị của trường ứng suất dư. Khi nung nóng, các vùng vật liệu có giá trị ứng suất dương ñược giãn ra, còn các vùng với giá trị ứng suất âm lại càng co lại. ðiều này dẫn ñến giảm trường ứng suất dư trong vật liệu vì trạng thái ban ñầu của ứng suất dư dãn dài gây nên do biến dạng chảy co, còn trạng thái ban ñầu của ứng suất dư co gây nên do biến dạng chảy dãn dài. Ngoài ra còn có các ảnh hưởng khác của thời gian diễn ra quá trình phân bổ lại ứng suất dư trong chi tiết. Khi bị nung nóng hoặc làm nguội quá nhanh kết cấu, thường xảy ra hiện tượng tăng hoặc hạ thấp nhiệt ñộ ñột ngột, dẫn ñến tạo nên trường ứng suất do nhiệt quá lớn và ảnh hưởng ñến chất lượng của chi tiết kết cấu. Trong các tiêu chuẩn quy phạm của ðức B1.TRD201 (DIN) có ñề ra các chế ñộ công nghệ sau ñây cho xử lý nhiệt: a. Xác ñịnh sự cần thiết ñể ram cao chi tiết khử ứng suất hàn: Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... .......32 - Hàm lượng các nguyên tố vượt quá: C = 0,22%, Si = 0,50%, Mn = 1,20%, Cr = 0,30%, Cu = 0,30%, Mo = 0,50%, Ni = 0,30%, V = 0,20%. - Khi ñồng thời tổng hàm lượng các nguyên tố vượt quá: Cr + Ni._. liệu khác, tính toán và in biểu ñồ ứng suất dư. Phần mềm luôn cho phép kết nối dễ dàng với máy tính. Thiết bị này có thể sử dụng ñể xác ñịnh ứng suất trong các bộ phận và các thành phần kết cấu trong quá trình sản xuất, quá trình lắp ráp và bảo dưỡng 4.3.2. Cấu tạo của thiết bị ño UltraMars Hệ thống ño gồm có: - Thiết bị ño có bộ chuyển ñổi - Phần mềm hỗ trợ - Máy tính xách tay Thiết bị ño có bộ chuyển ñổi: - ðo tốc ñộ truyền sóng siêu âm theo chiều dọc và sóng ñứt quãng ñể xác ñịnh ứng suất 1 trục và 2 trục tính trung bình trên toàn chiều dầy vật liệu. - ðo tốc ñộ truyền của sóng bề mặt ñể xác ñịnh ứng suất trên bề mặt vật liệu. Hình 4-19: Các bộ phận của Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... .......77 1- Bàn phím 2- Bộ chuyển ñổi Y23 3-Thiết bị PV-UZK với bộ cố ñịnh 4- Cáp hiển thị 5- Công tắc ñiện * Phần mềm hỗ trợ - Kiểm soát quá trình ño - Lưu các thông số ño ñược - Tính toán và vẽ sơ ñồ ứng suất thặng dư * Máy tính sách tay: - Phân tích các ảnh hưởng của ứng suất dư tới tuổi thọ của chi tiết hàn - Phân tích ñộ bền mối hàn dựa trên các cơ sở sau: + Vật liệu mối hàn + Kết cấu mối hàn + Quá trình làm giảm ứng suất dư mối hàn + Xử lý nhiệt trước khi hàn + ðiều kiện làm việc thực tế của chi tiết 5 1 2 3 4 Hình 4-20: Thiết bị ño và chuyển bộ Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... .......78 a/ Mặt trước của thiết bị 1- Bàn phím 2- Màn hình 3- Bộ chuyển ñổi XF1 4- Bộ chuyển ñổi YF23 5- Công tắc ñiện 6- Nút cố ñịnh của bộ chuyển ñổi 7- Liên kết giữa bộ chuyển ñổi và bộ cố ñịnh 8- Tay xách thiết bị 9- Phần cố ñịnh tay xách thiết bị b/ Thiết bị cố ñịnh PV-UZK (truyền và nhận sóng âm) 6 7 4 3 9 1 2 8 5 Hình 4-21: Mặt trước của thiết bị 1 8 7 6 5 4 2 3 Hình 4-22: Bộ phận truyền và nhận sóng âm PV- UZK Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... .......79 1- Phần thân 2- Bộ phận liên kết giữa thiết bị với thiết bị ño 3- Kẹp 4- Vỏ trục (gồm cần chuyển ñộng) 5- Cần chuyển ñộng ñể nối phần ñiện với tấm áp ñiện của bộ chuyển ñổi 6- Nút bộ cố ñịnh của bộ chuyển ñổi 7- Lỗ cố ñịnh của bộ chuyển ñổi 8- Công tắc kết nối giữa bộ chuyển ñổi và thiết bị PV-UZK c/ Bộ chuyển ñổi 1- Tay quay 1 2- Tay quay 2 3- Bộ cố ñịnh có tay quay 4- Tấm áp ñiện của bộ chuyển ñổi 5- Bộ giảm âm của bộ chuyển ñổi 6- Vỏ trục bao gồm bộ chuyển ñổi áp ñiện 7- Phần thân của bộ áp ñiện 8- Bộ kết nối của bộ cố ñịnh của bộ chuyển ñổi 9- Vỏ trục với bộ phận kết nối của bộ cố ñịnh của bộ chuyển ñổi 10- Bộ phận kết nối ñể liên kết nguồn ñiện với mặt trong của tấm áp ñiện của bộ chuyển ñổi 1 2 7 3 10 8 6 5 4 4 6 10 8 9 5 Hình 4-23: Bộ chuyển ñổi XF1 và YF23 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... .......80 Bộ chuyển ñổi XF1 và YF23 phân biệt với nhau bằng các tấm áp ñiện. Bộ chuyển ñổi XF1 có một tấm áp ñiện cắt X ñể ño tần số OS theo hướng dọc. Bộ chuyển ñổi YF23 có tấm áp ñiện cắt Y ñể ño tần số ngang OS theo hướng vuông góc. c/ Bảng sau của thiết bị 1- Bộ phận kết nối ñể kết nối thiết bị với bộ phận PV-UZK (truyền và nhận dao ñộng siêu âm) 2- Bộ phận kết nối ΠK ñể ñưa ra các dấu hiệu bật thiết bị UltraMars 3- Nút khởi ñộng lại 4- Bộ phận kết nối ñầu ra với tần số cao k. 10MHz/Frx ñể kết nối ñến ñồng hồ ño tần số 5- Giao diện RS-232 ñể nối tới PC 6- Bộ phận thông khí 7- Bộ kết nối ngược trở lại tần số cao ñể kết nối máy phát ñiện với ñồng hồ ño tần số 6 14 15 5 4 3 2 1 7 11 1 8 9 12 13 Hình 4-24: Sơ ñồ thiết bị nhìn từ phía sau Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... .......81 8- Bộ kết nối tần số cao SUZ ñể kết nối thiết bị ñến ống Y tần số cao của ñồng hồ ño phạm vi ñể bật và ñiều chỉnh các ñường UZ 9- Cầu chì 0,5A 10- Ký hiệu ñể nối tiếp ñất thiết bị 11- Bộ kết nối tần số ZI ñể kết nối thiết bị ñến ống Y tần số cao của ñồng hồ ño phạm vi ñể bật và ñiều chỉnh các ñường UZ 12- Hộp chỉ số 220V ñể kiểm soát cầu chì ñảm bảo an toàn cho thiết bị 13- Cáp ñiện 14- Các chân của thiết bị 15- Tay cầm của thiết bị 4.3.3. Nguyên tắc làm việc - Nguyên tắc ño bằng siêu âm của ứng suất cơ khí dựa trên các ảnh hưởng của sự dao ñộng âm. Do tốc ñộ truyền sóng âm trên các chất liệu rắn phụ thuộc vào ứng suất cơ khí. Khi các ñặc tính của nguyên vật liệu ñược chỉ rõ thì tiến hành ño ứng suất bằng cách xác ñịnh các tốc ñộ truyền sóng âm theo hướng dọc và theo hướng vuông góc. - ðặc tính nguyên vật liệu ñược phản ánh trên hệ số tỷ lệ. Hệ số này ñược xác ñịnh bằng 2 hoặc 3 hệ số dãn nở. Hệ số tỷ lệ có thể tính toán ñược hoặc xác ñịnh theo thử nghiệm với tải trọng trên 1 hoặc 2 trục (theo lực hoặc theo ứng suất) của mẫu thử. - ðo tốc ñộ truyền trên một hoặc hai trục của sóng ñược thực hiện hoàn toàn bằng phương pháp ño tần suất của chu kỳ xuất hiện trên vật liệu. - Truyền và nhận sóng âm trên vật liệu ñược thực hiện thông qua bộ chuyển ñổi siêu âm áp ñiện theo sóng dài (bộ chuyển ñổi XF1) và sóng ngắn (bộ chuyển ñổi XF23). Bộ cố ñịnh ñược lắp ñặt cố ñịnh tại một ñiểm ño ứng suất trên mẫu thử, chi tiết hoặc các kết cấu bằng cách sử dụng bộ cố ñịnh cơ khí. Bộ này có thể ñược gắn kèm với các mẫu thử, chi tiết bằng các kẹp dải hoặc kẹp ñiện từ. Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... .......82 - Các kết quả ño ứng suất trên mỗi ñiểm kiểm tra của mẫu thử ñược ghi lại và lưu trong bộ nhớ của bộ vi sử lý của thiết bị. Các thông số này ñược vẽ trên biểu ñồ ứng suất. -Thiết bị UltraMars trong quá trình hoạt ñộng thực hiện: + ðiều khiển bộ chuyển ñổi XF1 và YF23 + ðọc và phân tích các tham số vật lý ñiều khiển của mẫu/bộ phận + Phân tích quá trình hoạt ñộng và cung cấp thông tin cho quá trình ñó. ðiều khiển các ñiều kiện kỹ thuật của thiết bị 4.4. Qui trình ño ứng suất dư 4.4.1. Chuẩn bị mối hàn ống- thiết bị ño a/ Chuẩn bị bề mặt mẫu thử (mối hàn ống) * Chuẩn bị 02 loại mẫu mối hàn ống Ø168x12 và Ø140x8,56 (mối hàn ống sau khi hàn) * Làm sạch mẫu ống theo trình tự sau: - Làm sạch toàn bộ mẫu ống bằng bàn trải sắt Ø100, mẫu ống phải sạch hết bụi bẩn, rỉ sắt trong phạm vi bán kính không nhỏ hơn 25mm; - ðánh bóng bề mặt ống bằng 04 loại sau: Bát ñánh gỉ, ñá nháp thô, ñá nháp xám, phớt lỷ sao cho ñộ nhám bề mặt nhỏ hơn 0,8-1,6 µm, áp dụng ñúng qui trình ñánh bóng bề mặt. - Làm sạch bề mặt mẫu ống trong khu vực lắp bộ chuyển ñổi bằng cồn hoặc axêtôn b/ Chuẩn bị thiết bị ño Hình 4-25: Các loại ñá dùng ñể ñánh bóng Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... .......83 - Cắm dây nối với bộ phận kết nối ở bảng phía sau của thiết bị (vị trí 10 hình 4-24). Cắm ñầu còn lại của dây nối với hệ thống tiếp ñịa. - Cắm 1 ñầu của cáp ñiện giữa thiết bị với bộ phận PV-UZK vào bảng phía sau của thiết bị (vị trí 1 hình 4-24) và bắn vít kết nối các dây. - Cắm ñầu dây cáp còn lại giữa thiết bị với bộ kết nối của PV-UZK và cố ñịnh các vít (vị trí 2 hình 4-22) - Cắm một ñầu cáp cao tần vào bộ kết nối SUZ tại bảng phía sau của thiết bị (vị trí 8 hình 4-24). Cắm ñầu kia vào trục ñầu Y của máy ño phạm vi A. Cáp thứ 2: Một ñầu vào bộ kết nối ZI (vị trí 11 hình 4-24), một ñầu vào trục X của máy ño phạm vi B. Hai cáp cao tần này cần hỗ trợ cho thiết bị: - Cắm dây của máy ño phạm vi cung cấp nguồn ñiện vào bộ cung cấp ñiện chính và bật máy ño phạm vi cung cấp. - Cài ñặt bộ lựa chọn cân bằng nguồn ñiện của máy ño phạm vi vào vị trí 1V/div - Cài ñặt bộ lựa chọn cân bằng tần số vào 2µs/div - Cắm dây của thiết bị cung cấp nguồn ñiện vào bộ cung cấp nguồn ñiện chính * Cài ñặt hệ thống - Bật thiết bị: Chú ý chỉ ñược ño ứng suất không quá 10 phút vì không thể ñể thiết bị quá nóng - Cài ñặt hệ thống ñàn hồi: Lựa chọn theo vật liệu (ñã ñược cài ñặt sẵn) hoặc cài ñặt trong hệ số co giãn của vật liệu mới. 4.4.2. Vận hành thiết bị a/ Lắp bộ cố ñịnh Bộ chuyển ñổi Bộ truyền và nhận sóng âm Các dải ño ứng suất trên ống Vít cố ñịnh Hình4-26: Lắp bộ cố ñịnh-bộ chuyển ñổi Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... .......84 - Tiến hành ño ứng suất tại các vị trí sát mép mối hàn. ðánh dấu các vị trí cần ño ñều nhau. - Lắp và cố ñịnh bộ cố ñịnh tại vị trí lựa chọn bằng cách sử dụng các kẹp dải hoặc các kẹp ñiện từ. Tâm lỗ bộ sử lý của bộ chuyển ñổi phải trùng khớp với ñiểm lựa chọn ñể ño ứng suất Chú ý: Bộ cố ñịnh phải ñược cố ñịnh trong suất quá trình lắp ñặt và trong quá trình thay bộ chuyển ñổi, lực kẹp không nhỏ hơn 80N. - Bộ chuyển ñổi ñược lắp vào bộ cố ñịnh sẽ tạo ra một lực ép giữa tấm vuông và bề mặt tiếp xúc từ 50-60N. b/ Lắp bộ chuyển ñổi - ðưa bộ chuyển ñổi XF1 và YF23 vào ñồng thời làm sạch hoàn toàn bề mặt tấm vuông và phần ñỉnh trên của bộ giảm sóc của bộ chuyển ñổi bằng vải thấm ướt bằng chất cồn. Nhỏ một giọt (ñường kính không quá 2mm) chất lỏng tiếp xúc tại vị trí tâm của tấm lỗ vuông. Chú ý: Trước khi nhỏ chất lỏng vào tấm vuông, phải ñợi cho ñến khi các bề mặt ñược làm sạch hoàn toàn. - Lắp bộ chuyển ñổi XF1 và YF23 vào hộp bộ cố ñịnh: + Bật bộ cố ñịnh (vị trí 6 hình 22) mà không ñược ngắt ñiện và ñặt bộ chuyển ñổi vào bên trong hộp ñể bộ phận kết nối của bộ chuyển ñổi hoàn toàn ñược gắn vào vào bộ kết nối PV-UZK (bộ truyền và nhận sóng siêu âm) vị trí 2 hình 24 + Chọn nút tắt bộ cố ñịnh và nhẹ nhàng ñẩy bộ chuyển ñổi ñảm bảo bộ chuyển ñổi ở ñúng vị trí + Nếu bộ chuyển ñổi ñược ñặt và gắn ñúng cách thì nút của bộ cố ñịnh sẽ chuyển tới vị trí cuối cùng + Nếu nút của bộ cố ñịnh không chuyển tới vị trí cuối cùng thì sẽ ñẩy nhẹ nhàng bộ chuyển ñổi cho ñến khi nút của bộ cố ñịnh chuyển tới vị trí cố ñịnh - Tháo vít cố ñịnh của bộ chuyển ñổi: ðặt tay cầm 1 của bộ chuyển ñổi theo hướng vuông góc với phương quay của vật liệu muốn ño, sau ñó xiết chặt vít. Chú ý: Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... .......85 - Góc của tay quay 2 của bộ chuyển ñổi sẽ là 900. Nếu góc quay không ñúng thì nới lỏng vít ra và quay tay 1 tạo thành một góc 900 sau ñó xiết chặt vít - Tay quay 1 tạo thành một góc 1200 so với bộ giảm sóc của bộ chuyển ñổi - Tay quay 2 tạo thành một góc 1200 so với bộ giảm sóc của bộ chuyển ñổi khi vít cố ñịnh ñược lựa chọn. Tay quay 2 chỉ ra hướng chính của trục quay tâm vuông - ðể loại bỏ chất lỏng tiếp xúc giữa tấm vuông và mẫu thử (chi tiết ống) thì quay bộ giảm sóc của bộ chuyển ñổi sử dụng tay quay 2 sang phải hoặc sang trái tạo thành một góc tối thiểu 900 trong khoảng gần 5 giây - ðặt tay quay 2 của bộ chuyển ñổi tới vị trí cuối cùng hoặc sang phải hoặc sang trái c/ Tiến hành ño - Chọn Start measurement và chọn Enter ñể bắt ñầu ño ứng suất - Trên dải cần ño (hình 4-26) ñánh dấu 16 cách ñều nhau trên chu vi ống (hình 4- 27). - Nhập ñiểm cần ño và dịch chuyển vị trí của tấm áp ñiện ta sẽ ño ñược từ vị trí 1 ñến vị trí 16. - Tại các vị trí F1 hoặc F2, F3 con trỏ nhấp nháy khi ñược lắp bộ chuyển ñổi XF1 hoặc YF23 vào. Nếu không thấy con trỏ nhấp nháy tại các vị trí ñó thì ñiều chỉnh hướng tay quay của bộ chuyển ñổi. - ðiều chỉnh tần số siêu âm bằng các nút Coarse và Fine của thiết bi. Khi ñèn Coarse và Fine ñều sáng thì khi ñó có sự dịch chuyển của ñường hiển thị ñược thực hiện chính xác. - Các giá trị F1 hoặc F23 hiển thị ổn ñịnh và ñược lưu lại trên màn hình. Tương ứng ta sẽ ñược giá trị của ứng suất. - Sau khi ño xong ứng suất của ñiểm 1 cần dừng 3-5 giây ñể ño các ñiểm tiếp theo do cần thiết tạo sự tiếp xúc giữa tấm áp ñiện và bề mặt tiếp xúc. - Thực hiện các bước trên ñể ño ứng suất của các ñiểm còn lại của mối hàn ống (mẫu thử) Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... .......86 4.4.3. Bảo quản thiết bị - Tắt nguồn của thiết bị và ñồng hồ hiển thị số - Tháo bộ chuyển ñổi khỏi bộ cố ñịnh - Làm sạch bề mặt tấm áp ñiện và mặt trên của bộ giảm sóc bằng một miếng vải thấm cồn. Không còn bụi bẩn bám trên bề mặt tấm áp ñiện nếu không sẽ làm hư tấm áp ñiện của bộ chuyển ñổi. 4.5. Kết quả thử nghiệm 4.5.1. Chuẩn bị thiết bị, vật tư * Thiết bị: Máy ño ứng suất UltraMars ñồng bộ * Vật tư: - Ống chưa hàn: Là các ñoạn ống dài khoảng (200-250)mm ñược cắt ra từ các ống ñúc dài 6m. - Ống hàn: Là các ống ñược ghép giáp mối với nhau, dùng phương pháp hàn TIG và hàn hồ quang tay ñể hàn tạo thành mối hàn ống. 4.5.2. Thử nghiệm ño ứng suất trên mối hàn ống sau khi hàn 4.5.2.1. Ống Ø168x12 Chúng tôi ñã tiến hành ño ứng suất dư mối hàn giáp mối ống Ø168x12 ñược kết quả như sau: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 σ22 10,5 15,75 79,8 65,9 155,3 129 105 120,8 130,9 87,9 110,5 115,3 150,2 125,5 30,3 20,5 σ33 36,4 54,6 26,5 90 109,4 102,7 57,5 78,8 90,9 50,4 60.3 95 80,8 110,3 70,8 50,5 tt ño ứng suất Bảng 4-1: Bảng kết quả ño ứng suất trên mối hàn ống Ø168x12 sau khi hàn Hình 4-27: Các ñiểm ño ứng suất trên ống Ø168x12 sau hàn 1,2 3,4 5,6 7,8 9,10 11,12 13,14 15,16 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... .......87 4.5.2.2. Ống Ø140x8,56 Chúng tôi ñã tiến hành ño ứng suất dư mối hàn giáp mối ống Ø140x8,56 ñược kết quả như sau: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 σ22 8.5 12.6 63.84 52.72 124.24 103.2 84 96.64 104.72 70.32 88.4 92.24 120.16 100.4 24.24 16.4 σ33 29.12 43.68 21.2 72 87.52 82.16 46 63.04 72.72 40.32 48.24 76 64.64 88.24 56.64 40.4 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 σ22 σ33 Thứ tự ñiểm ño Ứng suất MPa ðồ thị 4-1: Ứng suất dư tại các ñiểm ño ñược trên mẫu ống Ø168x12 sau khi hàn Bảng 4-2: Bảng kết quả ño ứng suất trên mối hàn ống Ø140x8,56 sau khi hàn tt ño ứng suất Hình 4-28: Các ñiểm ño ứng suất trên ống Ø140x8,56 sau hàn 1,2 3,4 5,6 7,8 9,10 11,12 13,14 15,16 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... .......88 4.5.3. Bàn luận về kết quả thử nghiệm ống sau hàn Trên ñồ thị ta thấy tại các vị trí ño ñược trên hai mẫu mối hàn ống sau khi hàn Ø168x12 và ống Ø140x8,56 ứng suất trên ống Ø168x12 lớn hơn khoảng từ 18÷20% so với ống Ø140x8,56 ñiều này chứng tỏ ứng suất tồn tại trong các loại ống là không giống nhau (ống có chiều dày và ñường kính càng lớn thì trị số ứng suất càng lớn và ngược lại). Trên cả hai ñồ thị ta thấy ứng suất ngang σ22 lớn hơn ứng suất dọc σ33. Ứng suất tại các ñiểm ño ñược trên các ống Ø168x12 và Ø140x8,56 là khác nhau chứng tỏ ứng suất phân bố dọc theo mối hàn của chu vi ống là khác nhau. Tại vị trí ñiểm ño 1, 2 (vị trí bắt ñầu hàn 6h) ứng suất σ22, σ33 ño ñược ñều nhỏ. Trị số ứng suất σ22, σ33 tăng dần tại các ñiểm ño 3,4,5,6,7,8,9,10, so với ñiểm ño 1,2 tuy nhiên ứng suất lớn nhất tại ñiểm ño 5,6 (vị trí giữa của mối hàn ống 9h) trị số ứng suất lại giảm dần tại các ñiểm ño 7,8, tuy nhiên tại ñiểm ño 9,10 (vị trí cuối mối hàn ống 12h) giảm hơn so với vị trí 7,8. 1/2 mối hàn ống còn lại ứng suất σ22, σ33 cũng tăng giảm tương tự. 0 20 40 60 80 100 120 140 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 σ22 Thứ tự ñiểm ño σ33 Ứng suất MPa ðồ thị 4-2: Ứng suất dư tại các ñiểm ño ñược trên mẫu ống Ø140x8,56 sau khi hàn Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... .......89 Như vậy trị số ứng suất ở giữa các ñoạn hàn 3h và 9h là rất lớn (ñều lớn hơn 100MPa), trị số này vượt quá giới hạn ứng suất cho phép. Nếu cứ ñể ứng suất này tồn tại trong mối hàn sẽ dẫn ñến mối hàn sẽ bị phá hủy theo thời gian. ðể khác phục vấn ñề này chúng tôi ñã dùng ‘’năng lượng nổ’’ ñể giảm ứng suất. 4.5.4. Các mẫu ống ñược tiến hành gia công nổ như sau: Bước 1: Cắt các ống nhựa mềm (ống dẫn nước) có ñường kính 30mm thành từng ñoạn + ðoạn dài 600mm dùng cho mối hàn ống có kính Ø168x12 + ðoạn dài 490mm dùng cho mối hàn ống có kính Ø140x8,56 Bước 2: Dồn thuốc nổ vào trong các ñoạn ống nhựa Ống nhựa ñược dùng dây buộc chặt một ñầu, ñầu còn lại dùng phẫu dồn ñều thuốc nổ bột vào trong các ñoạn ống với lượng thuốc nổ như sau: + Ống dài 600mm lượng thuốc nổ dồn ñều vào trong ống là 20g/ống nhựa + Ống dài 490mm lượng thuốc nổ dồn ñều vào trong ống là 15g/ống nhựa Sau khi dồn ñủ lượng thuốc nổ theo tiêu chuẩn trên vào trong các ống, ta cho kíp nổ vào ñầu còn lại của ống thuốc, dùng dây hoặc băng dính quấn lại. Lưu ý: Kíp nổ phải tiếp xúc với thuốc (nằm trong thuốc) Bước 3: Tiến hành quấn thuốc nổ vào mối hàn - Mối hàn ống thứ nhất quấn 1 ống thuốc nổ xung quanh chu vi mối hàn (quấn lên ñỉnh mối hàn) Thuốc nổ Vỏ ống nhựa Thuốc nổ Vỏ ống nhựa Mối hàn Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... .......90 - Mối hàn ống thứ hai quấn 2 ống thuốc nổ xung quanh chu vi mối hàn (không ñược quấn chồng hai ống thuốc lên nhau mà phải ñối xứng sang hai bên mối hàn) - Mối hàn ống thứ ba quấn 3 ống thuốc nổ xung quanh chu vi mối hàn, ống thuốc thứ nhất ñược quấn chính giữa mối hàn hai ống còn lại ñược quấn ñối xứng sang hai bên của mối hàn. Bước 4: Tiến hành kích nổ thuốc nổ bằng acqui 12v Dùng một ñoạn dây dẫn ñiện súp ñôi có vỏ bọc bằng nhựa lõi ñồng, ñường kính khoảng 0,5÷1mm, dài khoảng 30-50m. Một ñầu ñược nối với kíp nổ, ñầu còn lại nối với nguồn acqui 12v dùng ñể kích nổ. Khi kích nổ, ống ñược ñạt cách nguồn kích nổ (acqui) ít nhất là từ 30-50m Lưu ý: Khi kích nổ mọi người phải tránh xa vị trí nổ ít nhất là từ 30-50m và phải lấp vào trong các hầm tránh nổ an toàn, phải bịt tai hoặc ñội mũ cách âm là tốt nhất, tránh trường hợp bị tai nạn do tiếng dung ñộng mạnh, tiếng nổ lớn… Hình 4-29: Ống ñược quấn thuốc nổ ñặt trên bệ thép Hình 4-30: Dòng dây ñiện ñể kích nổ thuốc nổ Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... .......91 Các ống sau khi hàn ñược ño ứng suất, tiến hành gia công nổ ở tại Quảng Ninh, sau ñó ñược mang về phòng thí nghiệm trọng ñiểm Công nghệ hàn và xử lý bề mặt - Viện Nghiên cứu Cơ khí (Bộ Công Thương) ñể tiến hành ño ứng suất. 4.5.5. Thử nghiệm ño ứng suất dư trên mối hàn ống sau khi nổ 4.5.5.1. Ống Ø168x12 Chúng tôi ñã tiến hành ño ñạc ứng suất dư mối hàn giáp mối ống Ø168x12 sau khi nổ: Lần 1(mối hàn quấn 01 ống dây nổ); Lần 2 (mối hàn quấn 02 dây thuốc nổ); Lần 3 (mối hàn quấn 03 dây thuốc nổ) ñược kết quả như sau: Lần I (01 dây thuốc nổ) Lần II (02 dây thuốc nổ) Lần III (03 dây thuốc nổ) Thứ tự ño σ22 σ33 σ22 σ33 σ22 σ33 1 9.975 34.58 9.765 33.852 9.45 32.76 2 14.9625 51.87 14.6475 50.778 14.175 49.14 3 75.81 25.175 74.214 24.645 71.82 23.85 4 64.582 60.25 61.287 83.7 59.31 81 5 145.09 103.96 144.329 101.742 139.77 98.48 6 122.55 97.56 119.97 95.511 116.1 92.43 7 99.75 54.625 97.65 53.475 94.5 51.93 8 114.76 74.86 112.344 73.284 108.72 70.92 9 124.355 86.355 121.737 84.537 117.81 81.81 10 83.505 47.88 81.747 46.872 79.11 54.36 11 104.975 57.285 102.765 56.079 99.45 54.27 12 109.535 90.25 107.229 88.35 103.77 85.5 13 142.69 76.76 139.686 75.144 135.18 72.72 14 119.225 104.785 116.715 102.579 112.95 99.27 15 28.785 67.26 28.179 65.844 27.27 63.72 16 19.475 47.975 19.065 46.965 18.45 45.45 Bảng 4-3: Bảng kết quả ño ứng suất trên mối hàn ống Ø168x12 sau khi nổ Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... .......92 0 20 40 60 80 100 120 140 160 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 σ33 nổ σ22 nổ Ứng suất MPa Thứ tự ñiểm ño ðồ thị 4-3: Ứng suất dư tại các ñiểm ño ñược trên mẫu ống Ø168x12 dùng 01 dây thuốc nổ 0 20 40 60 80 100 120 140 160 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 σ33 nổ σ22 nổ Ứng suất MPa Thứ tự ñiểm ño ðồ thị 4-4: Ứng suất dư tại các ñiểm ño ñược trên mẫu ống Ø168x12 dùng 02 dây thuốc nổ Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... .......93 4.5.5.2. Ống Ø140x8,56 Chúng tôi ñã tiến hành ño ñạc ứng suất dư mối hàn giáp mối ống Ø140x8,56 sau khi nổ: Lần 1(mối hàn quấn 01 dây thuốc nổ); Lần 2 (mối hàn quấn 02 dây thuốc nổ); Lần 3 (mối hàn quấn 03 dây thuốc nổ) ñược kết quả như sau: Lần I (01 dây thuốc nổ) Lần II (02 dây thuốc nổ) Lần III (03 dây thuốc nổ) Thứ tự ño σ22 σ33 σ22 σ33 σ22 σ33 1 8.075 27.664 7.905 27.0816 7.65 26.208 2 11.97 41.496 11.718 40.6224 11.34 39.312 3 60.648 20.14 59.3712 19.716 57.456 19.08 4 50.084 68.4 49.0296 66.96 47.448 64.8 5 118.028 83.144 115.5432 81.3936 111.816 78.768 6 98.04 78.052 95.976 76.4088 92.88 73.944 7 79.8 43.7 78.12 42.78 75.6 41.6 8 91.808 59.888 89.8752 58.6272 86.976 56.736 9 99.484 69.084 97.3896 67.6296 94.248 65.448 10 66.804 38.304 65.3976 37.4976 63.288 36.288 11 83.98 45.828 82.212 44.8632 79.56 43.416 12 87.628 72.2 85.7832 70.68 83.016 68.4 13 114.57 61.408 111.7488 60.1152 108.144 58.176 14 95.38 83.828 93.372 82.0632 90.36 79.416 15 23.028 53.808 22.5432 52.6752 21.816 50.616 16 15.58 38.38 15.252 37.572 14.76 36.36 Bảng 4-4: Bảng kết quả ño ứng suất trên mối hàn ống Ø140x8,56 sau khi nổ 0 20 40 60 80 100 120 140 160 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 σ33 nổ σ22 nổ Thứ tự ñiểm ño ðồ thị 4-5: Ứng suất dư tại các ñiểm ño ñược trên mẫu ống Ø168x12 dùng 03 dây thuốc nổ Ứng suất MPa Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... .......94 0 20 40 60 80 100 120 140 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 σ33 nổ σ22 nổ Thứ tự ñiểm ño ðồ thị 4-7: Ứng suất dư tại các ñiểm ño ñược trên mẫu ống Ø140x8,56 dùng 02 dây thuốc nổ Ứng suất MPa 0 20 40 60 80 100 120 140 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 σ33 nổ σ22 nổ Ứng suất MPa Thứ tự ñiểm ño ðồ thị 4-6: Ứng suất dư tại các ñiểm ño ñược trên mẫu ống Ø140x8,56 dùng 01 dây thuốc nổ Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... .......95 4.5.6. Bàn luận về kết quả thử nghiệm ống sau nổ Từ ñồ thị ta thấy ứng suất tại các ñiểm ño ñược trên các ống Ø168x12 và Ø140x8,56 là khác nhau chứng tỏ ứng suất phân bố dọc theo mối hàn của chu vi ống là khác nhau. Từ các giá trị ño lần 1, lần 2, lần 3, ta thấy ứng suất ñều giảm dần theo tỷ lệ lần 1 giảm khoảng 3-5%, lần 2 giảm khoảng 6-8%, lần 3 giảm khoảng 10-15%, ñiều này chứng tỏ lượng thuốc nổ có tác dụng rất lớn ñến việc giảm ứng suất dư. Tuy nhiên lượng thuốc nổ là bao nhiêu là phù hợp thì chúng tôi chưa thử nghiệm hết mới dừng thí nghiệm ở ba ống thuốc. Ứng suất sau khi nổ σ22 và σ33 (ñồ thị 4-8) rất gần với giá trị ứng suất cho phép. Có thể kết luận rằng ống Ø140x8,56 với 03 ống thuốc nổ là ñủ ñể giảm ñược ứng suất ñảm bảo trong giới hạn cho phép. Ứng suất sau khi nổ σ22 và σ33 (ñồ thị 4-5) ứng suất cũng giảm ñều ñặn theo tỷ lệ, nhưng giá trị ứng suất vẫn rất lớn tại các ñiểm ño 5,6 (9h) và 13,14 (3h) ta cần phải tăng thêm số lần thí nghiệm nữa và tăng thêm lượng thuốc nổ ñến khi nào ño ñược ứng suất nằm trong giới hạn cho phép thì mới ñạt yều cầu. 0 20 40 60 80 100 120 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 σ33 nổ σ22 nổ Ứng suất MPa Thứ tự ñiểm ño ðồ thị 4-8: Ứng suất dư tại các ñiểm ño ñược trên mẫu ống Ø140x8,56 dùng 03 dây thuốc nổ Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... .......96 Như vậy với các ống có chiều dầy và ñường kính trung bình khi tiến hành giảm ứng suất bằng năng lượng nổ ta lên dùng ít nhất là 03 ống thuốc nổ tương ứng với lượng thuốc nổ ít nhất là 45g là phù hợp. Tại vị trí ño ñược trên mẫu ống Ø168x12 và Ø140x8,56 (ñồ thị 4-1 và 4-2) sau hàn so với ứng suất sau khi nổ với 01 dây thuốc nổ, 02 dây thuốc nổ, 03 dây thuốc nổ, (ñồ thị 4-3, 4-4, 4-5, 4-6, 4-7, 4-8). Ta thấy ứng suất giảm rõ rệt khoảng từ 15÷22% ñiều này chứng tỏ dùng ‘’năng lượng nổ’’ ñể giảm ứng suất dư tồn tại trong mối hàn ống là rất tốt. 3.6. Kết luận chương 4 Trong phần này, tác giả Luận văn ñã trình bày khái quát ñược những nội dung chính sau ñây: 1) Khái quát và thực hiện hàn ñược các mối hàn giáp mối ống có ñường kính trung bình theo ñúng trình tự hàn. ðảm bảo yêu cầu kỹ thuật; 2) Trình bầy và thực hiện ñược các bước thực nghiệm giảm ứng suất dư các mối hàn giáp mối ống có ñường kính trung bình bằng ‘’năng lượng nổ’’ (thuốc nổ); 3) Giới thiệu chung về thiết bị UltraMars dùng ño ứng suất dư các mối hàn hồ quang. Phương pháp sử dụng, vận hành thiết bị UltraMars ñể ño ứng suất dư trên các mối hàn ống có ñường kính trung bình từ ñó ñưa ra kết quả của thí nghiệm; 4) Thiết lập ñược qui trình hàn, qui trình giảm ứng suất dư cho mối hàn ống chịu áp lực (các ống có ñường kính trung bình); 5) Phân tích và làm rõ ñược kết quả của thực nghệm từ ñó ñưa ra ñược các kết luận và kiến nghị. Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... .......97 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ * Kết luận 1. ðã nghiên cứu phân tích và lựa chọn ñược biện pháp làm giảm ứng suất dư (biện pháp dùng năng lượng nổ) ñể giảm ứng suất dư mối hàn giáp mối các ống có ñường kính trung bình. 2. ðã hàn ñược mẫu các mối hàn ống Ø140x8,56 và Ø168x12 theo ñúng qui trình, ñạt yêu cầu kỹ thuật (thể hiện trên hình 4-18) bằng Công nghệ hàn ñơn giản với vật liệu và thiết bị hàn sẵn có. 3. ðã tiến hành ño ứng suất dư bằng thiết bị siêu âm UltraMars với các ống Ø140x8,56 và Ø168x12 sau hàn. Kết quả cho thấy thiết bị làm việc khá ổn ñịnh. 4. ðã tiến hành thí nghiệm làm giảm ứng suất dư các ống Ø140x8,56 và Ø168x12 sau hàn bằng ‘’năng lượng nổ’’ (thể hiện trên hình 4-29) 5. ðã tiến hành ño ứng suất dư các ống Ø140x8,56 và Ø168x12 sau nổ bằng thiết bị siêu âm UltraMars. Kết quả cho thấy ứng suất giảm rõ rệt khoảng 15-22% so với ứng suất sau hàn (thể hiện trên ñồ thị 4-3, 4-4, 4-5, 4-6, 4-7, 4-8). 6. Qua kết quả của các thí nghiệm giảm ứng suất dư có thể kết luận chung: Kết quả nghiên cứu phù hợp với nghiên cứu lý thuyết, thiết bị ño ứng suất và biện pháp giảm ứng suất có thể ứng dụng tốt vào thực tế và cho các nghiên cứu tiếp theo. * Kiến nghị 1. Từ những kết quả thực nghiệm ñã kết luận trên, vấn ñề ñầu tư cho nghiên cứu, ñưa ra các biện pháp thực tế ñể giảm ứng suất dư các mối hàn là cực kỳ cấp thiết. 2. Hiện nay các biện pháp giảm ứng suất dư mối hàn chỉ dừng lại ở một số biện pháp thông thường chưa ñáp ứng ñược yêu cầu của một số sản phẩm hàn quan trọng như ñường ống chịu áp lực, các kết cấu thép … 3. Trong Luận văn này tác giả mạnh dạn ñưa biện pháp giảm ứng suất dư của mối hàn bằng ‘’năng lượng nổ’’ tuy còn ở một phạm vi hẹp, nhưng ñây là một trong các biện pháp mới. ðề nghị Chính phủ, Bộ, Ngành cần tạo ñiều kiện thuận lợi hơn cho ñội ngũ các Nhà nghiên cứu về chính sách, chiến lược phát triển, ñiều kiện trang Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... .......98 thiết bị Công nghệ…phải ñảm bảo ñủ ñiều kiện về tinh thần và vật chất ñể họ toàn tâm, toàn lực lao ñộng sáng tạo khoa học. 4. Hướng nghiên cứu phát triển, dựa trên các giải pháp sau: * Mở rộng và tăng cường hợp tác quốc tế trong nghiên cứu khoa học và ðào tạo về các thiết bị mới kiểm tra ứng suất dư của mối hàn, biện pháp giảm ứng suất dư các mối hàn. ðặc biệt là ñối với các nước như: Thuỵ ðiển; Hoa kỳ; Canada; CHLB ðức; Nhật Bản; Trung Quốc; Hàn Quốc. * ðào tạo ñội ngũ các nhà nghiên cứu khoa học trẻ tuổi có ñủ sự say mê nghiên cứu khoa học và ñủ khả năng tiếp cận với công nghệ mới, thiết bị hiện ñại. Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... .......99 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt: 1. Trương Công ðạt ‘’Kỹ Thuật Hàn’’. NXB khoa học kỹ thuật, Hà Nội 1977 2. Hoàng Văn Châu: Báo cáo kết quả NCKH ñề tài ‘’ Nghiên cứu thiết kế chế tạo hệ thống thiết bị hàn tự ñộng nối ống có ñường kính lớn ở trạng thái không quay’’// Báo cáo NCKH của ñề tài nghiên cứu khoa học cấp Nhà nước mã số KC: 05.09/06-10, Viện nghiên cứu Cơ khí, Hà Nội, 8/2010. 3. Hà Minh Hùng: ‘’Hàn bằng năng lượng nổ’’. NXB khoa học và kỹ thuật, 2005 4. Nguyễn Thúc Hà, Bùi Văn Hạnh, Võ Văn Phong: ‘’Giáo trình công nghệ hàn’’. NXB giáo dục, 2002 5. Nguyễn ðức Thắng:’’Kiểm tra chất lượng hàn’’ Trường ðại học Bách Khoa - Hà Nội, 2010 6. Hoàng Tùng, Nguyễn Thúc Hà, Ngô Lê Thông, Chu Văn Khang: ‘’Cẩm nang hàn’’. NXB khoa học và kỹ thuật, 2002 7. Nguyễn Lê Thông: ‘’Công nghệ hàn nóng chảy tập I, II’’. NXB khoa học và kỹ thuật, 2006 8. Nguyễn Văn Thông: ‘’Vật liệu và công nghệ hàn’’. NXB khoa học và kỹ thuật, 2006 9. Nguyễn Như Tự: ‘’Hướng dẫn thiết kế công nghệ hàn nóng chảy’’. Trường ðại học Bách Khoa - Hà Nội, 1986. 10. Hoàng Tùng; Ngô Lê Thông; Chu Văn Khang. ‘’Cẩm nang hàn’’. NXB KHKT, 1993. 11. ðào Quang Triệu (1993), Giáo trình phương pháp thực nghiệm cực trị và vấn ñề tối ưu khi nghiên cứu các quá trình kỹ thuật phức tạp, Trường ðại học Nông nghiệp I Tiếng Anh: Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... .......100 12. Handbuch der Schweistechnik. Springer-Verlag. Berlin Heidelberg NewYork. 1980. 13. Svarka v Machinostroenii. Moskva. 1978-1979. 14. DIN. B1.TRD201. 1980. 15. GOST. BCH 167-84. 16.ESAB - Welding handbook 17. Third edition. Geterborg, 1992. 18. Structural. Welding code Steel ANSI/AWS. D1- 1 - 92. 19. Welding Abington – Cambridge, 1992. Websites: 20. Comfa.vn 21. Khcn.mt.gov.vn 22. Vi.wikipedia.org 23. Meslab.org Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... .......101 PHỤ LỤC Phụ lục 1: Một số hình ảnh về thí nghiệm ño ứng suất Phụ lục 2: Một số hình ảnh về thí nghiệm nổ ở công trường ðiều khiển thiết bị ño ứng suất Nhập số liệu ño ứng suất Dao ñộng sóng âm Dao ñộng sóng âm ._.