Tiểu luận môn Ăn mòn và vảo vệ vật liệu

ĂN MÒN VÀ BẢO VỆ VẬT LIỆU

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG

KHOA KỸ THUẬT TÀU THỦY

❖ TIỂU LUẬN MÔN HỌC

ĂN MÒN VÀ VẢO VỆ VẬT LIỆU

❖ TÊN SẢN PHẨM

VỎ ĐÁY TÀU HÚT BÙN 2800m3

❖ VẬT LIỆU

THÉP ĐÓNG TÀU

GVHD: Th.S Lê Văn Bình

SVTH: Phan Minh Thuật

MSSV: 51160684

Lớp: 51CTT

Nha trang, tháng 6 măn 2011

1

SVTH:PHAN MINH THUẬT

GVHD:THS LÊ VĂN BÌNH

ĂN MÒN VÀ BẢO VỆ VẬT LIỆU

LỜI NÓI ĐẦU

Hiện nay ngành công nghiệp đóng tàu ở nước ta đang phát triển rộng rãi trên

đất nước ta có khoảng trên khoảng 100 nhà máy đóng tàu, với gần 25 vạn tàu

thuyền hoạt động trên biển.Mặt khác do kiều kiện khí hậu nước ta khắc nghiệt

cho nên sự ăn mòn vỏ tàu diễn ra rất nhanh và gây ra nhiều thiệt hại về kinh tế

lẫn tính mạng con người.Hàng năm chúng ta phải bỏ ra một khoảng tiền nhất

định để thay thế những chi tiết, kết cấu đã bị phá hủy do môi trường. Một phần

không nhỏ đó là dùng để thay thế và sửa chữa những vỏ tàu đã bị hư hỏng do

tác động của việc ăn mòn.

Nhằm mục đích tổng hợp những kiến thức cơ bản về ăn mòn, tập làm quen với

thực tế và nắm rõ hơn về quá trình ăn mòn đối với vỏ tàu đáp ứng được yêu cầu

của môn học và phục vụ công việc sau này. Và tôi được thầy Th.S LÊ VĂN

BÌNH giao cho chuyên đề: “ĂN MÒN VỎ ĐÁY TÀU HÚT BÙN 2800 M³

TRONG MÔI TRƯỜNG NƯỚC SÔNG ”.

2

SVTH:PHAN MINH THUẬT

GVHD:THS LÊ VĂN BÌNH

ĂN MÒN VÀ BẢO VỆ VẬT LIỆU

Nội dung chuyên đề gồm 9 phần:

Phần 1 : Đặt vấn đề.

Phần 2 : Khái niệm chung

Phần 3 : Cấu trúc và Tổ chức của vật liệu

Phần 4 : Phương pháp tạo ra vật liệu trong thực tế

Phần 5 : Phương pháp kiểm tra và đánh giá vật liệu

Phần 6 : Cơ chế ăn mòn và yếu tố ăn mòn vỏ tàu ở nước sông

Phần 7 : Các biện pháp chống ăn mòn và bảo vệ vật liệu

Phần 8 : Giải quyết rác thải sau sử dụng

Phần 9 : Nhận xét và đề xuát ý kiến

Mặc dù đã cố gắng rất nhiều nhưng do kiến thức còn hạn chế nên chuyên đề

của em còn nhiều thiếu sót. Rất mong sự góp ý và chỉ bảo tận tình của Thầy và

các bạn để chuyên đề được hoàn thiện hơn . Em xin chân thành cám ơn.

.

Nha trang, tháng 6 năm 2011

Sinh viên thực hiện

PHAN MINH THUẬT

3

SVTH:PHAN MINH THUẬT

GVHD:THS LÊ VĂN BÌNH

ĂN MÒN VÀ BẢO VỆ VẬT LIỆU

PHẦN 1

ĐẶT VẤN ĐỀ

Việt Nam là một nước nằm ở phía đông bán đảo Đông dương có khí hậu

nhiệt đới ẩm, có bờ biển dài, có khai thác dầu khí và đánh bắt thủy hải sản …

với gần 20 vạn tàu thuyền hoạt động trên biển. Do tác động của môi trường làm

cho bề mặt vỏ tàu bị ăn mòn với tốc độ lớn đặc biệt trong môi trường nước

sông và nước biển. Thực tế cho thấy, vấn đề bảo vệ bề mặt vỏ tàu ở nước ta

hiện nay chưa được nghiên cứu đầy đủ, nhiều biện pháp hiệu quả để bảo vệ bề

mặt vỏ tàu thì chưa được áp dụng rộng rãi. Chuyên đề : “ĂN MÒN VỎ ĐÁY

TÀU HÚT BÙN 2800 M³TRONG MÔI TRƯỜNG NƯỚC SÔNG ”. là một

trong những chuyên đề nhằm giải quyết vấn đề này.Trong chuyên đề này tôi đã

trình bày khá rõ cơ chế ăn mòn cũng như các biện pháp bảo vệ chống ăn mòn

vỏ.

4

SVTH:PHAN MINH THUẬT

GVHD:THS LÊ VĂN BÌNH

ĂN MÒN VÀ BẢO VỆ VẬT LIỆU

PHẦN 2

KHÁI NIỆM CHUNG

2.1 Định nghĩa ăn mòn

Ăn mòn là một phản ứng không thuận nghịch xảy ra trên bề mặt tiếp xúc

pha giữa vật liệu và môi trường. Phản ứng ăn mòn sẽ gây ra tiêu hao vật

liệu

hoặc hòa tan một cấu tử của môi trường vào trong vật liệu dẫn đến phá

hủy và

làm giảm tính chất của vật liệu .

Ăn mòn trong thép đóng tàu

2.2.1 Thép dùng trong đóng tàu

Thép sử dụng trong đóng tàu và ứng dụng

5

SVTH:PHAN MINH THUẬT

GVHD:THS LÊ VĂN BÌNH

ĂN MÒN VÀ BẢO VỆ VẬT LIỆU

2.2.1 Những nguyên nhân gây hư hỏng vỏ tàu

Vỏ tàu là phần bảo vệ bên ngoài , nó không chỉ chịu tác động của môi trường

ngoài (sóng gió, đá ngầm,nước biển…) mà nó còn chịu các tác động của bên

trong (khối lượng hàng hóa, kết cấu…). Chính vì vậy sau một thời gian khai

thác sẽ bị hư hỏng ở những mức độ khác nhau.Có nhiều nguyên nhân dẫn đến

hư hỏng như:

- Hư hỏng do mài mòn

- Hư hỏng do kết cấu và công nghệ

- Hư hỏng do khai thác

- Hư hỏng do đột biến…

Ở đây ta chỉ xét đến hư hỏng do mài mòn

Thực tế cho thây sự mài mòn của cơ cấu than tàu do cọ sát là không đáng kể

mà sự mài mòn do hóa học, điện phân là cơ bản.Tôn bao tàu thủy luôn luôn

tiếp xúc với môi trường nước biển nên sự mài mòn càng tăng nhanh.

Hiện tượng mài mòn do điện phân là hiện tượng nguy hiểm nhất đối với tàu vỏ

thép.Bản chất hiện tượng này giống như hiện tuợng mạ điện. Tấm kim loại

được nhúng vào nước- một môi trường điện phân, dần dần bị phá hủy. Trong

trường hợp này tấm kim loại được coi như cực dương và các phần tử nhỏ của

các kim loại khai thác trên bề mặt của tấm tôn đượ coi như cực âm và do đó

sinh ra dòng điện tức là sinh ra hiện tượng phân ly của cực dương. Điều kiện

để sinh ra hiện tượng này là do kim loại không đồng chất. Hậu quả của sự mài

mòn hóa học và điện phân có thể gây ra những

dạng gỉ và mài mòn như trên hình 1

a-Hiện tượng gỉ đều trên bề mặt kết cấu.

b-Hiện tượng gỉ cục bộ trên bề mặt cơ cấu.

c-Hiện tượng gỉ bên trong cơ cấu.

d-Hiện tượng gỉ cục bộ nhưng đi saau vào bên

trong cơ cấu.

đ-Hiện tượng gỉ cục bộ từng điểm tên bề mặt

6

SVTH:PHAN MINH THUẬT

GVHD:THS LÊ VĂN BÌNH

ĂN MÒN VÀ BẢO VỆ VẬT LIỆU

PHẦN 3

CẤU TRÚC ,TỔ CHỨC CỦA VẬT LIỆU THÉP XÂY DỰNG.

3.1 Cấu trúc và thành phần hóa học của thép

3.1.1 Cấu trúc tinh thể

Cấu trúc thép (hình 1.1) tạo bởi:

- Ferit : Fe nguyên chất,chiếm 99% thể tích, dẻo và

mềm

- Ximentic: Hợp chất Fe3C cứng và giòn do thành

phầnC

- Màng Peclit : Hỗn hợp Fe và Fe3C là màng đàn hồi

bao quanh ferit.Màng càng dày thép càng cứng và kém dẻo

Hình1.1:Cấu trúc

tinh thể

3.1.2 Thành phần hóa học

- Fe chiếm 99%

- C: Có hàm lượng nhỏ hơn 1,7%. Lượng C càng cao thì thép có độ cứng

càng lớn nhưng dòn nên khó hàn và khó gia công.Yêu cầu thép xây

dựng có:%C<0,22%

- Các thành phần có lợi

· Mn : 0,4 ÷ 0,65% tăng cường độ, độ dai nhưng làm thép dòn. Nên

chọn %Mn<1,5%

. Si : 0,12 ÷ 0,35% tăng cường độ nhưng giảm tính chống gỉ , khó

hàn Nên chọn %Si<0,3%

-

Các thành phần có hại

. P : Giảm tính dẻo độ dai va chạm , thép giòn ở nhiệt độ thấp

. S : Làm thép giòn ở nhiệt độ cao, dễ nứt khi rèn và hàn

. O2, N2 : Làm thép giòn, cấu trúc không thuần nhất

Nên chọn %O2<0,05%, %N2<0,0015%

Ngoài ra trong thep hợp kim còn có một số thành phần Ni,Cr,Cu…để cải thiện

tính chất của thép.

7

SVTH:PHAN MINH THUẬT

GVHD:THS LÊ VĂN BÌNH

ĂN MÒN VÀ BẢO VỆ VẬT LIỆU

3.1.3 Số hiệu của thép xây dựng

1 Thép C

Theo kí hiệu Liên Xô cũ từ CT0 ÷ CT7 chỉ số càng cao hàm lượng C càng lớn , thép có

cường độ cao nhưng kém dẻo khó hàn và gia công

. CT0 : Dẻo dùng làm kết cấu không chịu lực : Bulông thường , đinh tán , chi tiết…

. CT1, CT2 : Mềm , ccường độ thấp dùng làm kết cấu vỏ

. CT3 : Phổ biến nhất trong xây dựng, thường là thép lò bằng – sôi hoặc thép nửa

tĩnh . Kết cấu chịu tải trọng nặng, động dùng thép lò bằng tĩnh

. CT4 : Cường độ cao, dùng trong công công nghiệp đóng tàu

. CT5 : Khó gia công chế tạo, khó hàn chỉ dùng cho kết cấu đinh tán

. CT6, CT7 : Quá cứng , dòn không dùng được trong xây dựng chỉ dùng

làm máy công cụ

2 Thép hợp kim thấp

Ngày càng phổ biến trong xây dựng nhờ cường độ cao, bền và chống gỉ tốt.

Theo kí hiệu Liên Xô các chỉ số chỉ thành phần hóa học và hàm lượng C

3.2 Các đặc trưng cơ học chủ yếu của thép

Biểu đồ kéo cho thấy các đặc trưng cơ học chủ yếu của thép quy định trong quy

phạm tùy mác thép đó là:

- Modun đàn hồi E : Độ dốc của đoạn thẳng OA.E=

=tag α(α là góc nghiêng của biểu đồ đàn hồi- thép CT3

E=0, giai đoạn tự gia cường E rất nhỏ và E



/



0

- Giới hạn tỷ lệ : Giá trị ứng suất giới hạn vật liệu



tl

làm theo định luật Hooke.

^{- Giới hạn chảy}_c^{:Quan trọng nhất vì đó là ứng suất}

lớn nhất có thể có trong vật liệu mà không được phép

^{vượt qua .Khi ứng suất trong kết cấu đạt}_c^{(Thép CT3,}

là

_c^{= 2400 kg/cm2) coi như kết cấu đạt trạng thái giới hạn vè cường độ}

căn cứ xác định cường độ tính toán của thép

8

SVTH:PHAN MINH THUẬT

GVHD:THS LÊ VĂN BÌNH

ĂN MÒN VÀ BẢO VỆ VẬT LIỆU

- Giới hạn bền : Cừong độ tức thời của thép khi bị kéo đứt, đối với thép

_b

CT3

>

do đó nó xác định vùng an toàn dự trữ giữa hai trạng thái làm

_b_c

việc và phá họai .Đối với thép không có thềm chảy,

là trị số giới hạn ứng

_b

suát làm việc.Đối vơi thép có thềm chảy nhưng cho phép biến dạng dẻo có thể

lấy ứng suất giới hạn theo

_b

- Biến dạng khi đứt : Đặt trưng cho độ dẻo và độ dai của thép .Thép CT3 có

=20÷25%>> =0,2% chứng tỏ thép không bao giờ bị kéo đứt khi còn ở

_b

_C

trạng thái dẻo . Thép chỉ bị phá hủy khi chuyển sang trạng thái dòn

Giải thích; Nếu ít C , màng peclit không đủ để ngăn các hạt ferit trượt .

Ngược lại , màng peclit dày luôn luôn ngăn cản không cho các hạt ferit

trượt nên biểu đồ hầu như không có thềm chảy

9

SVTH:PHAN MINH THUẬT

GVHD:THS LÊ VĂN BÌNH

ĂN MÒN VÀ BẢO VỆ VẬT LIỆU

PHẦN 4

PHƯƠNG PHÁP TẠO VẬT LIỆU

Trong phần này chúng ta sẽ tìm hiểu quy trình sản xuất thép

4.1 Nguyên liệu sản xuất thép

- Gang trắng hoặc gang xám , sắt thép phế liệu

- Không khí hoặc oxi

- Nhên liệu : Dầu mamut hoặc khí đốt

- Chất chảy : Canxi oxit hoặc silicIV oxit

4.2 Quy trình sản xuất

- Bước 1: Nấu chảy phế liệu và các nguyên liệu khác như sắt thỏi cùng các chất

phụ gia để sản xuất thép sạch

- Bước 2: Thép sạch đã tinh chế và phân lọai ở dạng lỏng và được rót vào một

máy đúc liên tục với độ dày trung bình .

- Bước 3: Thép từ máy đúc qua lò. Tại đây thép thanh được duy trì tại nhiệt độ

cán yêu cầu và sau đó chuyển sang máy cán liên tục Cuối cùng sản phẩm được

đóng gói và dán nhãn trước khi được lưu kho

Quy trình chế tạo và đóng tàu (hay vỏ đáy tàu)

Hầu hết các Nhà máy của VINASHIN đã từng bước áp dụng công nghệ cao

của các nước tiên tiến chuyển giao để cho ra đời những con tàu có chất lượng

đạt tiêu chuẩn quốc tế. Xu hướng đóng tàu theo module là biện pháp tốt nhất để

các cơ sở đóng tàu của ta thực hiện thành công các đơn hàng của nước ngoài

vốn đã đầy ắp cho nhiều năm tới. Nó là tiêu chí bắt buộc để các dự án nâng cấp

hoặc xây dựng mới các nhà máy đóng tàu cần tính đến nhằm tiết kiệm kinh phí

đầu tư, lựa chọn trang thiết bị và xây dựng các quy trình công nghệ phù hợp.

Với những ưu điểm vượt trội so với cách làm thông thường, phương pháp đóng

tàu theo module rút ngắn đến 40% thời gian tàu nằm trên đà (con số khiêm tốn

do ta mới bắt đầu ứng dụng công nghệ này) so với phương pháp đấu đà hình

tháp bởi vì thời gian nằm đà lúc này chỉ là công việc đấu ghép các module với

nhau, hơn nữa cùng một lúc có thể triển khai được nhiều bộ phận chuyên môn

khác như: hệ thống đường ống, hệ thống điện, hệ thống neo, hệ thống lái…. mà

trước đây các bộ phận này thường phải chờ nhau. Trong bài viết này, tác giả

xin giới thiệu phương pháp công nghệ đóng tàu theo module đã được thực hiện

thành công và hiệu quả tại các nước phát triển như: Ba Lan, Đan Mạch, Nhật

Bản, Hàn quốc… từ hàng chục năm về trước.

Về cơ bản phương pháp đóng tàu theo module là việc lắp ráp con tàu từ các

tổng đoạn khối (Block) trên đó đã lắp đặt sẵn các trang thiết bị cố định. Các

công đoạn chế tạo phân tổng đoạn hoàn toàn không có gì mới, nhưng phải đảm

bảo độ chính xác cao hơn về lượng dư gia công, vị trí lắp đặt hệ ống… và đặc

biệt các thiết bị trên tàu được lắp ráp ngay từ những công đoạn đầu. Do đó đòi

hỏi Nhà máy phải có điều kiện cơ sở vật chất đạt đến một trình độ nhất định,

đồng bộ giữa khâu thiết kế công nghệ và thi công, trình độ của người thợ…

10

SVTH:PHAN MINH THUẬT

GVHD:THS LÊ VĂN BÌNH

ĂN MÒN VÀ BẢO VỆ VẬT LIỆU

phải được trang bị công nghệ tự động hoá tối thiểu như triển khai tôn vỏ bằng

phần mềm chuyên dùng kết hợp với việc trang bị các trang thiết bị: cẩu đủ lớn

để nâng được một đơn vị là module lớn nhất của con tàu được đóng (thường

trên 150 tấn đối với tàu cỡ 15.000 DWT), máy sơ chế tôn, máy hàn cắt tự động,

bãi lắp ráp đủ tiêu chuẩn…

Đóng tàu theo module thường được thực hiện theo các bước sau:

1. Phân nhóm công nghệ:

Nguyên vật liệu để đóng vỏ tàu là thép hình và thép tấm sau khi nhập về được

tiến hành làm sạch trong phân xưởng vỏ (xử lý bề mặt và sơn lót), Vỏ tàu thủy

được hình thành bởi rất nhiều các tấm phẳng, cong, các thanh dầm và các chi

tiết từ đơn giản đến phức tạp. Do vậy để thuận lợi cho chế tạo, cần phân nhóm

các hệ chi tiết cũng như trình tự gia công để đảm bảo rằng một chi tiết sau khi

được gia công hành trình của nguyên vật liệu qua các nguyên công trong dây

chuyền sản xuất theo con đường ngắn nhất.

Nhóm 1: Gồm các tấm phẳng lớn như: đáy trong, ngoài, mạn, vách, thượng

tầng…

Nhóm 2: Các tấm cong một chiều có thể vạch dấu gia công hoàn toàn trước khi

uốn (hông, mạn, boong tàu…)

Nhóm 3: Các tấm cong 2 chiều phải vạch dấu sơ bộ trước khi uốn, sau khi uốn

lấy dấu lại trước khi gia công tinh (các tấm mạn phần mũi, phần lái)

Nhóm 4: Các chi tiết được cắt bởi mỏ cắt hay máy cắt cơ khí (các loại mã, đà

dọc ngang...)

Nhóm 5: Các chi tiết gia cường thẳng (sườn mạn, nẹp vách, xà boong)

Nhóm 6: Các chi tiết có bán kính cong lớn (các sườn vùng hông tàu, vùng mũi,

vùng đuôi).

Nhóm 7: Các tấm cong nhỏ: đà ngang vùng hông, các tấm mã dưới đáy đôi liên

kết sườn với các dầm dọc đáy…

2. Chế tạo chi tiết thanh thép chữ T và L

Trong kết cấu tàu thuỷ thường sử dụng chi tiết có kết cấu tiết diện T và chữ L

là các chi tiết gia cường chính (đường sườn chính, dầm dọc đáy, xà dọc

boong...). Việc chế tạo các chi tiết kết cấu được tiến hành theo các bước sau:

- Lắp các chi tiết với nhau và ép giữ các chi tiết đó theo dấu đã vạch sẵn trên

vật liệu

- Hàn đính các chi tiết.

- Hàn chính thức theo phương pháp tự động và bán tự động

- Kiểm tra lại hình dáng và nắn thẳng nếu cần.

- Việc hàn đính phải tuân theo trình tự hàn để đảm bảo ứng suất và biến dạng

hàn nhỏ nhất. Nếu dùng phương pháp tay thì phải hàn lùi từng đoạn để tránh

tập trung ứng suất.

3. Chế tạo cụm chi tiết tấm

Cụm chi tiết tấm được chế tạo bằng cách lắp ghép nhiều tấm riêng biệt với

nhau. Quá trình chế tạo cụm chi tiết tấm có thể tiến hành trên diện tích phẳng

(đối với cụm chi tiết tấm phẳng hoặc cong ít) hoặc cũng có thể trên các bệ lắp

11

SVTH:PHAN MINH THUẬT

GVHD:THS LÊ VĂN BÌNH

ĂN MÒN VÀ BẢO VỆ VẬT LIỆU

ráp chuyên dùng đối với những cụm có độ cong tương đối lớn hoặc có dạng

phức tạp. Quá trình chế tạo cụm chi tiết tấm bao gồm những bước sau:

- Kiểm tra đồng bộ của nguyên liệu từ kho chi tiết tới sau đó tất cả các tấm bao

theo đúng vị trí trên bản vẽ qui định trên vị trí lắp ráp; Rà khớp các mép tấm

với nhau, hàn đính chúng lại; Hàn các mối nối đấu đầu ;

- Kiểm tra nắn thẳng

- Việc hàn đính sau khi rà khớp cũng được tiến hành tương tự như các trường

hợp lắp ráp khác nghĩa là chiều dài mỗi mối khoảng từ 30 đến 40 mm và

khoảng cách giữa 2 mối ít nhất là 300 mm, ngoài ra mối hàn đính đối với cụm

chi tiết tấm cần cách mép ngoài cùng 100 mm. Hàn đấu đầu giữa các tấm với

nhau theo phương pháp tự động dưới chất trợ dung và hàn đồng thời cả hai

phía.

4. Chế tạo phân đoạn phẳng

Các phân đoạn phẳng tiêu biểu là: phân đoạn vách dọc, vách ngang, phân đoạn

mạn, phân đoạn boong, phân đoạn đáy đơn... Để chế tạo phân đoạn phẳng cần

phải tuân theo trình tự sau:

- Chế tạo cụm chi tiết tôn bao

- Lấy dấu trên cụm chi tiết tôn bao và lắp đặt các khung xương nhóm I (các cơ

cấu thường)

- Hàn các khung xương nhóm I với tôn bao

- Lắp đặt các chi tiết khung xương nhóm II và một số các trang thiết bị (cơ cấu

khoẻ)

- Hàn các chi tiết khung xương nhóm II;

- Nắn phẳng phân đoạn;

- Lấy lại dấu đường bao và cắt phân đoạn theo kích thước (chú ý lượng dư lắp

ráp)

- Thử kín nước và nghiệm thu phân đoạn trước khi chuyển đến kho bán thành

phẩm.

- Khi lắp đặt khung xương theo vị trí vạch dấu trên tôn bao cần ép lần lượt từng

khung xương sát với tôn bao trên đường vạch dấu hàn đính. Trong lắp đặt cần

phải đảm bảo khe hở hàn giữa khung xương và tôn bao theo tiêu chuẩn. Phải

tuân thủ đúng qui trình hàn để đảm bảo biến dạng sinh ra do hàn là nhỏ nhất,

các lỗ chui và đường ống cũng được thi công trong gia đoạn này

5. Chế tạo phân đoạn khối

Phân đoạn khối được chế tạo từ các phân đoạn phẳng và các cụm chi tiết, việc

chế tạo phân đoạn khối hoàn toàn phụ thuộc vào điều kiện cẩu của nhà máy.

Một phân đoạn khối điển hình đáy đôi bao gồm cụm tấm bao đáy trong và phân

đoạn đáy ngoài. Trình tự chế tạo phân đoạn khối đáy đôi như sau:

- Chế tạo cụm chi tiết tấm bao đáy ngoài và đáy trong.

- Lắp đặt các khung sườn nhóm I lên cụm chi tiết tấm bao đáy trong đã được lật

ngược sau đó hàn bằng máy hàn tự động kết cấu đó với nhau ;

- Lắp đặt các khung sườn nhóm II và hàn bằng phương pháp hàn thủ công;

- Cẩu lật cả phân đoạn đáy trong;

- Các phân đoạn khối được tiến hành trên bệ lắp ráp chuyên dùng .

12

SVTH:PHAN MINH THUẬT

GVHD:THS LÊ VĂN BÌNH

ĂN MÒN VÀ BẢO VỆ VẬT LIỆU

6. Chế tạo các tổng đoạn.

Sau khi đã có các phân đoạn phẳng và phân đoạn khối ta tiến hành lắp ráp tổng

đoạn. Ví dụ để chế tạo tổng đoạn giữa tàu được tiến hành theo trình tự sau:

- Đặt phân đoạn đáy, trước hết đặt dọc theo các mặt phẳng đường sườn, sau đó

theo mặt phẳng đối xứng và ở chiều nằm ngang dựa vào mặt phẳng đường

nước;

- Đặt phân đoạn vách ngang dựa vào đường nước và trục đối xứng vạch trên

vách. Do phân đoạn vách còn lượng dư nên phải đặt vách cao hơn vị trí một

lượng bằng lượng dư đã tính toán.

- Lấy dấu chính xác của phân đoạn vách, sau đó cắt phần dư không cần thiết và

hạ vách xuống. Nếu tổng đoạn chỉ có một vách ngang thì đầu kia phải lắp đặt

thêm vách lắp ráp

- Lắp đặt các phân đoạn mạn tàu dựa vào đường nước và mặt phẳng đường

sườn

- Lắp đặt phân đoạn boong, vị trí phân đoạn boong được xác định dựa theo dấu

mặt phẳng đối xứng mặt phẳng đường sườn và chiều cao mạn

- Trong quá trình lắp ráp cần phải sử dụng thiết bị kính ngắm để đảm bảo quá

trình lắp ráp chính xác.

7. Chế tạo bệ máy

Khi chế tạo bệ máy thường thực hiện hiện trên bệ lắp ráp. Trình tự tiến hành:

trên bệ lắp ráp phải vạch dấu chính xác vị trí các chi tiết kết cấu của bệ, sau đó

đặt tấm trên cùng của bệ xuống dưới. Trên tấm đó đặt các kết cấu khung dọc,

ngang của bệ và cuối cùng là các mã. Khi lắp đặt các chi tiết cần hàn đính ngay

và kiểm tra độ chính xác của việc lắp đặt. Sau khi lắp ráp và hàn đính toàn bộ,

tiến hành hàn theo trình tự: trưóc hết hàn các mối hàn đầu ngắn, tiếp đến hàn

các mối hàn đứng và cuối cùng là hàn giữa khung và bệ tấm trên cùng một lúc

8. Lắp đặt các chi tiết kết cấu phụ và trang thiết bị.

Việc lắp đặt các chi tiết kết cấu phụ và trang thiết bị trong giai đoạn chế tạo

Block tạo điều kiện thuận lợi cho lắp ráp vỏ tàu và là một trong những yếu tố

cơ bản để nâng cao chất lượng và hạ giá thành sản phẩm. Các trang thiết bị có

thể lắp đặt trong giai đoạn chế tạo phân tổng đoạn là các đường ống, thiết bị

điện, lớp cách ly, thiết bị trên boong, bệ máy…. Công tác lắp đặt các thiết bị

phụ và trang thiết bị tuỳ thuộc vào mức độ phức tạp ta có thể phân thành các

loại công việc và tiến hành ở từng giai đoạn chế tạo khác nhau.

9. Đấu các module trên đà

Sau khi thi công hoàn chỉnh các module: Module chuẩn, buồng máy, lái,

mũi…, bước tiếp theo là tiến hành lắp tổng thành trên đà tàu đây là giai đoạn

lắp ráp quan trọng nhất và đòi hỏi chất lượng cao nhất có ảnh hưởng trực tiếp

tới chất lượng của con tàu nên cần giám sát chặt chẽ từng bước.

13

SVTH:PHAN MINH THUẬT

GVHD:THS LÊ VĂN BÌNH

ĂN MÒN VÀ BẢO VỆ VẬT LIỆU

PHẦN 5

PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ VẬT LIỆU

Kiểm tra không phá hủy (Non-Destructive-Testing - viết tắt là NDT) là sử

dụng các phương pháp vật lý để kiểm tra và phát hiện các khuyết tật bên trong

cấu trúc vật liệu, sản phẩm hoặc chi tiết máy… mà không làm tổn hại đến khả

năng hoạt động sau này của chúng. Các phương pháp kiểm tra không phá hủy

đóng vai trò quan trọng trong việc kiểm tra chất lượng sản phẩm, được sử dụng

trong tất cả các công đoạn của quá trình chế tạo sản phẩm. Nó cũng có thể được

dùng để kiểm tra, giám sát chất lượng của các công trình, các sản phẩm công

nghiệp, đây là một phương pháp cho phép thu nhận được thông tin nhanh,

chính xác đồng thời không phải lấy mẫu (vì việc lấy mẫu trong nhiều trường

hợp là không thể thực hiện được).

* Sử dụng các phương pháp NDT trong các công đoạn của quá trình sản xuất

mang lại một số hiệu quả sau:

- Làm tăng mức độ an toàn và tin cậy của sản phẩm.- Làm giảm giá thành sản

phẩm bằng cách giảm phế liệu và bảo toàn vật liệu, công lao động và năng

lượng.

- Nó làm tăng danh tiếng của nhà sản xuất khi được biết đến như là một sản

phẩm có chất lượng.

- Tất cả những yếu tố trên không những làm tăng giá bán của một sản phẩm mà

còn tạo thêm những lợi ích về kinh tế cho nhà sản xuất.

*Các kỹ thuật kiểm tra không phá hủy NDT được ứng dụng rộng rãi trong

nhiều lĩnh vực:

- Công nghiệp có sử dụng nồi hơi, hệ thống đường ống và bình áp lực.

- Cơ khí, đúc, luyện kim, rèn dập.

- Giao thông, xây dựng, vật liệu.

- Thực phẩm đóng gói, đồ hộp, dược phẩm.

- Hải quan, an ninh, quốc phòng

- Ngành hàng không, đường sắt, nhà máy điện, dầu khí, hóa chất.

- Đóng tàu, hàng hải, ôtô, tàu hỏa.

Hiện nay, Trung Tâm Ứng dụng tiến bộ khoa học và công nghệ Bình Dương có

các phương pháp kiểm tra không phá hủy được sử dụng phổ biến:

· Phương pháp chụp ảnh phóng xạ (RT - Radiographic Testing)

· Phương pháp Siêu âm (UT - Ultrasonic Testing)

· Phương pháp Bột từ (MT - Magnetic Particle Testing)

· Phương pháp Thẩm thấu (PT - Penetrant Testing)

5.1 Phương pháp kiểm tra siêu âm trong vật liệu:

1) Mục đích kiểm tra siêu âm mối hàn:

- Trong công nghệ hàn, hai mảnh kim loại được nối liền với nhau. Kim loại

nóng chảy “rót” từ một que hàn hoà lẫn vào với kim loại cơ bản nóng chảy ở bề

mặt của hai vách đã được gia công và liên kết hai mảnh kim loại đó với nhau

khi mối hàn nguội và đông rắn lại.

14

SVTH:PHAN MINH THUẬT

GVHD:THS LÊ VĂN BÌNH

ĂN MÒN VÀ BẢO VỆ VẬT LIỆU

- Một số khuyết tật sinh ra do các bề mặt rãnh hàn không nóng chảy hay hòa

lẫn với kim loại que hàn (các khuyết tật hàn không thấu và hàn không ngấu).

- Các khuyết tật sinh ra do vảy hoặc xỉ không được làm sạch hoàn toàn trước

khi hàn phủ lớp tiếp theo (ngậm xỉ).

- Một số khuyết tật khác do nhúng que hàn quá sâu vào dòng kim loại nóng

chảy và một mảnh đồng hoặc tungsten rơi vào trong đường hàn nóng chảy

(ngậm tạp chất kim loại). Một vài khuyết tật xuất hiện theo nhiều cách giống

nhau như các khuyết tật trong vật đúc (các lổ khí, lõm co, lỗ khí xoắn, co ngót,

rãnh khuyết mặt ….v.v).

- Một số khuyết tật xảy ra do ứng suất nhiệt, do có một số phần đang ở nhiệt độ

nóng chảy, trong khi các phần còn lại của kim loại cơ bản thì đang ở nhiệt độ

thấp hơn rất nhiều (vết nứt, xé …vv.).

- Nhiều khuyết tật xuất hiện trong mối hàn nhưng không làm thay đổi độ bền

của mối hàn, một số khác có ảnh hưởng dưới nhiều mức độ khác nhau. Tuy

nhiên, các khuyết tật dạng phẳng (các vết nứt, các khuyết tật hàn không ngấu

và hàn không thấu), gây ra sự gián đoạn trên bề mặt của mối hàn nối làm cho

sức bền của mối hàn giảm xuống rất nhanh chóng.

2) Quy trình chung kiểm tra mối hàn bằng siêu âm:

- Thu thập thông tin trước khi kiểm tra mối hàn.

- Xác định vị trí và kích thước chính xác của mối hàn.

- Kiểm tra bằng mắt thường.

- Kiểm tra kim loại cơ bản.

- Kiểm tra đáy của mối hàn.

- Quy trình dò quét.

3) Mục đích sử dụng:

- Sử dụng để phát hiện hầu hết các khuyết tật trong vật liệu.

- Đo bề dày vật liệu.

- Xác định tính chất cơ học và cấu trúc hạt của vật liệu.

- Đánh giá quá trình biến đổi của vật liệu.

4) Ưu điểm phương pháp này:

15

SVTH:PHAN MINH THUẬT

GVHD:THS LÊ VĂN BÌNH

ĂN MÒN VÀ BẢO VỆ VẬT LIỆU

- Có độ nhạy cho phép phát hiện khuyết tật nhỏ.

- Khả năng xuyên thấu cao.

- Có độ chính xác trong việc phát hiện vị trí và kích thước của khuyết tật.

- Cần phát hiện một phía của vật được kiểm tra.

- Cho phép kiểm tra nhanh và tự động.

5) Hạn chế của phương pháp:

- Hình dạng của vật kiểm tra dẫn đến gây khó khăn trong việc kiểm tra.

- Khó kiểm tra các vật liệu có cấu tạo bên trong phức tạp.

- Cần phải sử dụng chất tiếp âm.

- Đầu dò phải được tiếp xúc phù hợp với bề mặt mẫu

- Hướng của khuyết tật có ảnh hưởng đến khả năng phát hiện khuyết tật.

- Nhân viên kiểm tra phải có nhiều kinh nghiệm.

6) Ứng dụng thực tế:

- Dùng để kiểm tra các khuyết tật mối hàn trong các ống dẫn dầu, khí, hóa chất,

…

- Kiểm tra các khuyết tật mối hàn trong các nồi hơi nhiệt, bồn, …

- Kiểm tra sự tách lớp bề dầy trong vật liệu: như vật liệu đúc, mối hàn chữ T

(ống, ống dạng nhánh và tấm), mối hàn đối đầu.

5.2. Phương pháp thẩm thấu:

Phương pháp thẩm thấu có khả năng phát hiện và định vị các khuyết tật bề mặt

hoặc các khuyết tật thông ra trên bề mặt của vật liệu: như vết nứt, rổ khí, nếp

gấp tách lớp của các loại vật liệu không xốp, kim loại hay phi kim loại, sắt từ

hay không sắt từ, plastic hay gốm sứ. Trong phương pháp này, chất thấm lỏng

được phun (xịt) lên bề mặt của sản phẩm trong một thời gian nhất định, sau đó

phần chất thấm còn dư được loại bỏ khỏi bề mặt. Bề mặt sau đó được làm khô

và phủ chất hiện lên nó, những chất thấm nằm trong bất liên tục sẽ bị chất hiện

hấp thụ tạo thành chỉ thị kiểm tra, phản ánh vị trí và bản chất của bất liên

tục.

* Về cơ bản phương pháp thẩm thấu lỏng gồm các bước sau:

16

SVTH:PHAN MINH THUẬT

GVHD:THS LÊ VĂN BÌNH

ĂN MÒN VÀ BẢO VỆ VẬT LIỆU

1/ Làm sạch bề mặt vật kiểm tra :

2/ Áp chất thẩm thấu lỏng lên bề mặt vật kiểm (đã được làm sạch) chờ một thời

gian nhất định cho chất thẩm thấu thấm vào các bất liên tục trên bề mặt vật

kiểm.

3/ Loại bỏ chất thẩm thấu thừa trên bề mặt (dùng dung môi + nùi dẻ, hoặc nước

làm sạch) nghiêm cấm xịt dung môi trực tiếp lên bề mặt vật kiểm khi đã dùng

chất thấm.

4/ Áp chất hiện lên bề mặt để chất hiện kéo chất thẩm thấu trong bất liên tục.

5/ Kiểm tra đánh giá khuyết tật trong điều kiện ánh sáng thích hợp.

6/ Làm sạch bề mặt kiểm tra, nếu cần có thể dùng chất chống ăn mòn để bảo vệ

vật kiểm tra.

- Các chất thẩm thấu lỏng được sử dụng trong phương pháp này là chất thấm

nhuộm màu nhìn thấy được và chất thấm huỳnh quang, quá trình kiểm tra bằng

chất thấm nhuộm màu nhìn thấy được thì được thực hiện dưới ánh sáng trắng

bình thường, còn quá trình kiểm tra bằng chất thấm huỳnh quang được thực

hiện dưới ánh sáng đen (tia cực tím) trong điều kiện phòng tối. Quá trình xử lý

chất thấm lỏng được phân loại theo phương pháp làm sạch vật kiểm tra.

Kết hợp 2 lọai chất thấm và 3 phương pháp làm sạch => chúng ta có tất cả 6

phương pháp thực

hiện theo quá trình kiểm tra thẩm thấu lỏng :

1/ Chất thấm huỳnh quang …nhủ tương hóa

2/ Chất thấm huỳnh quang rửa bằng dung môi hòa tan.

3/ Chất thấm huỳnh quang rửa được bằng nước.

4/ Chất thấm nhuộm màu nhìn thấy được … nhủ tương hóa.

17

SVTH:PHAN MINH THUẬT

GVHD:THS LÊ VĂN BÌNH

ĂN MÒN VÀ BẢO VỆ VẬT LIỆU

5/ Chất thấm nhuộm màu nhìn thấy được rửa bằng dung môi hòa tan.

6/ Chất thấm nhuộm màu nhìn thấy được rửa bằng nước.

Một số ưu nhược điểm của phương pháp.

* Ưu điểm:

- Rất nhạy với những khuyết tật nằm trên bề mặt.

- Thiết bị và vật nhủ tương đối rẻ tiền.

- Quá trình thực hiện tương đối đơn giản.

- Không phụ thuộc vào hình dạng vật kiểm.

- Vật kiểm tra là sắt từ hay không sắt từ nhưng vật liệu không xốp.

* Nhược điểm:

- Các khuyết tật phải hở ra trên mặt.

- Vật liệu được kiểm tra phải không xốp.

- Quá trình thực hiện kiểm tra bằng chất thẩm thấu lỏng khá bẩn.

- Phương pháp này các kết quả không giữ được lâu.

- Không phát hiện được khuết tật dưới bề mặt.

- Không hữu dụng khi kiểm tra các bề mặt nóng, bẩn, thô nhám.

Phương pháp Thẩm thấu lỏng có khả năng phát hiện và định vị các khuyết tật

bề mặt hoặc các khuyết tật thông ra trên bề mặt của vật liệu. Vật liệu kiểm tra

là kim loại hay kim loại, sắt từ hay phi sắt từ và tất cả đều không xốp.

5.3 Phương pháp chụp ảnh bức xạ (RT)

1. Phạm vi áp dụng:

Chụp ảnh bức xạ công nghiệp (Radiography-Radiographic Testing-RT) là

phương pháp kiểm tra không phá hủy (NDT) ngày càng được chấp nhân sử

dụng rộng rãi và đóng vai trò quan trọng trong công nghiệp.

Phương pháp đã chứng tỏ đem lại nhiều lợi ích và hiệu quả to lớn ở hầu hết các

ngành công nghiệp, hàng không, hóa chất, chế biến bảo quản, khai thác dầu

khí, đóng tầu, năng lượng điện .... cũng như nhiều ngành cơ khí chế tạo thiết bị

khác.

Được áp dụng cho các sản phẩm như: vật rèn, đúc, hàn.

Phương pháp chụp ảnh bức xạ là một phương pháp phát hiện tin cậy nhất các

bất liên tục thể tích nằm trong vật liệu kiểm tra trong công nghiệp (nồi hơi,

đường ống áp lực, kết cấu mối hàn…), phương pháp được áp dụng ở hầu hết

các giai đoạn sản xuất khác nhau từ vật liệu phôi ban đầu, đến quá trình thi

công, kiểm soát chất lượng sản phẩm cuối cùng cũng như còn kiểm tra bảo trì

bảo dưỡng khi sản phẩm đã đem vào sử dụng.

Được triển khai áp dụng cho nhiều công trình bê tông các cột chịu lực chính,

cao ốc văn phòng :

- Phân bố không gian cốt thép

- Kích thước cốt thép.

- Hiện trạng, chất lượng liên kết giữa bê tông với cốt thép hoặc ống cáp chịu

lực.

- Các khuyết tật bê tông: nứt, vùng rỗng, vật thể lạ.

- Chất lượng vữa trong ống cáp dự ứng lực.

2. Một số ưu điểm và nhược điểm

a. Ưu điểm:

- Có thể sử dụng kiểm tra hầu hết các loại vật liệu.

18

SVTH:PHAN MINH THUẬT

GVHD:THS LÊ VĂN BÌNH

ĂN MÒN VÀ BẢO VỆ VẬT LIỆU

- Cung cấp ảnh chụp nhìn thấy được và lưu giữ được lâu dài.

- Kiểm tra được sự sai hỏng bn trong cấu trc vật liệu.

- Nhạy phát hiện khuyết tật thể tích.

- Có thiết bị để kiểm tra chất lượng phim chụp.

b. Nhược điểm:

- Thực tế khó sử dụng kiểm tra vật có hình dạng phức tạp

- Phải tiếp được với hai phía của vật kiểm

- Bị giới hạn về bề dày kiểm tra.

- Độ nhạy kiểm tra giảm theo bề dày của vật thể kiểm tra.

- Các khuyết tật tách lớp thường không thể phát hiện bằng phương pháp chụp

ảnh bức xạ. không thể phát hiện được các khuyết tật dạng phẳng một cách dễ

dàng.

- Cần phải xem xét và đảm bảo an toàn bức xạ do sử dụng tia x và gamma

- Tương đối đắt tiền so với các phương pháp ndt khác.

- Phương pháp này không dễ tự động hóa

5.4 Phương pháp bột từ:

- Kiểm tra bằng bột từ là một trong bốn phương pháp NDT thông dụng nhất

hiện nay. Phương pháp này dựa trên nguyên lý của từ trường. Vật liệu kiểm tra

trước hết được cho nhiễm từ bằng cách dùng nam châm vĩnh cửu chạy xung

quanh vật kiểm tra. Từ trường cảm ứng vào trong vật kiểm tra gồm có các

đường sức từ. Nơi nào có khuyết tật sẽ làm lối loạn đường sức, một vài đường

sức này phải đi ra và quay vào vật kiểm tra. Những điểm đi ra và đi vào này tạo

thành những cực từ trái ngược nhau. Khi bột từ tính nhỏ được rắc lên bề mặt

kiểm tra thì những cực từ này sẽ hút các bột từ tính để tạo thành chỉ thị nhìn

thấy được. Trên các chỉ thị đó, ta đánh giá được hình dạng và kích thước của

khuyết tật.

- Kiểm tra bất liên tục trên bề mặt và gần bề mặt: các vết nứt, lỗ rỗng, rỗ khí,

các tạp chất,...

1) Ưu điểm:

- Phát hiện các khuyết tật hở trên bề mặt, nằm gần bề mặt của vật liệu kiểm tra.

19

SVTH:PHAN MINH THUẬT

GVHD:THS LÊ VĂN BÌNH

ĂN MÒN VÀ BẢO VỆ VẬT LIỆU

- Sử dụng không cần cạo bỏ các lớp phủ bảo vệ mỏng trên bề mặt vật thể kiểm

tra.

- Không yêu cầu nghiêm ngặt về quá trình làm sạch bề mặt trước khi kiểm tra.

- Thực hiện nhanh.

- Giá thành kiểm tra tương đối rẻ, thiết bị gọn, nhẹ.

- Độ tin cậy và độ nhạy cao nhất.

- Quá trình xử lý ít hơn, khả năng gây ra sai số do người kiểm tra thực hiện

thấp.

2) Hạn chế:

- Không áp dụng cho các vật liệu không nhiễm từ: thép không rĩ.

- Chỉ nhạy đối với các khuyết tật có góc nằm trong góc từ 45 đến 90 so với

hướng của các đường sức từ.

- Thiết bị dùng trong phương pháp này đắt tiền hơn.

5.5 Kiểm tra bằng thiết bị nội soi trong ngành Công nghiệp Đóng tàu

- Kiểm tra từ xa bằng hình ảnh (Remote Visual Inspection – RVI) sử dụng thiết

bị nội soi là kiểm tra bên trong, những chỗ mắt thường không nhìn thấy hoặc

con người không tiếp cận được để xác định rõ ràng điều kiện hoạt động, tình

trạng hiện tại cũng như các hỏng hóc của máy móc thiết bị mà không cần tháo

rời máy móc thiết bị hoặc chỉ tháo một phần rất nhỏ. Việc tháo máy móc thiết

bị để kiểm tra mất rất nhiều thời gian và đôi khi không được phép dừng máy.

Vì vậy kiểm tra bằng hình ảnh nội soi giúp kỹ thuật viên chủ động kiểm tra khi

cần thiết và quá trình kiểm tra được thực hiện nhanh chóng trong chốc lát và

đưa ra bằng chứng cụ thể chứng minh tình trạng máy móc trong thời điểm hiện

tại.

- Việc tháo máy móc thiết bị để kiểm tra mất rất nhiều thời gian và đôi khi

không được phép dừng máy. Vì vậy kiểm tra bằng hình ảnh nội soi giúp kỹ

thuật viên chủ động kiểm tra khi cần thiết và quá trình kiểm tra được thực hiện

nhanh chóng trong chốc lát và đưa ra bằng chứng cụ thể chứng minh tình trạng

máy móc trong thời điểm hiện tại.Kiểm tra theo phương pháp RVI được ứng

dụng phổ biến và mang lại hiệu quả trong nhiều ngành công nghiệp như công

nghiệp máy bay, công nghiệp dầu khí/hóa chất, công nghiệp đóng tàu/ôtô, công

nghiệp thép, xi măng…Kiểm tra RVI là một trong 6 phương pháp kiểm tra

không phá hủy (NDT) thông dụng nhất hiện nay và đã được các nước tiên tiến

trên thế giới ứng dụng kiểm tra trong công tác kiểm tra chất lượng và trong bão

dưỡng tàu thủy. Giới thiệu máy nội soi IPLEX SA của hãng OLYMPUSTrước

đây, các kỹ sư sử dụng thiết bị nội soi ống cứng hoặc thiết bị nội soi ống mềm

để kiểm tra. Tuy nhiên do các hạn chế của các loại ống nội soi này như chiều

dài ống soi hạn chế, khả năng linh hoạt kém, người kỹ thuật vên phải ghé mắt

quan sát ảnh qua hệ thống thấu kính và không có khả năng lưu hình ảnh, quay

phim hoặc đo lường kích thước khuyết tật. Ngay nay, công nghệ phát triển và

ra đời thiết bị nội soi video khắc phục nhược điểm của thiết bị nội soi ống cứng

và thiết bị nội soi ống mềm. Thay vì quan sát hình ảnh qua hệ thống thấu kính

thì bạn có thể quan sát hình ảnh trên màn hình hiển thị màu LCD.

20

SVTH:PHAN MINH THUẬT

GVHD:THS LÊ VĂN BÌNH

Tiểu luận môn Ăn mòn và vảo vệ vật liệu - Phan Minh Thuật