Vật liệu thép Q345R chế tạo bồn LPG
Trên thị trường sản xuất bồn chứa áp lực hiện tại có nhiều tiêu chuẩn vật liệu khác nhau, phổ biến nhất là vật liệu ASTM A516 Gr70 theo tiêu chuẩn ASME, và vật liệu khác là Q345R theo tiêu chuẩn thép của Trung Quốc.
Theo tiêu chuẩn GB 713
của Trung Quốc về các loại thép tấm dùng cho lò hơi và bình chịu áp lực, tiêu
chuẩn GB 713 sau sẽ thay thế cho tiêu chuẩn GB 713 trước đó và GB 6654.
Về sau này sẽ có các phiên
bản mới của tiêu chuẩn ra đời nhưng vì chưa tìm được nên mình tạm dùng phiên bản
2007 để viết lên bài này, mong những anh em nào có hiểu biết sâu hơn thì chia sẻ
giúp để bài viết hiệu quả hơn nữa.
Trong tiêu chuẩn GB 713
có quy định về ký hiệu của tên vật liệu Q345R, trong đó các thép các bon và thép
hợp kim thấp và thép cường độc cao thì được mã hóa theo giới hạn chảy (Yielding
strenth) và tiền tố Q chỉ độ bền dẻo (yielding) và hậu tố R chỉ thép dùng cho bình
chứa (vessel). Do đó khi mua thép về chế tạo hoặc mua bình chịu áp lực thì các
bạn phải xem rõ có đủ chữ Q và R theo 2 vị trí đó không nha.
Về trọng lượng riêng của
thép Q345R cũng giống như những loại thép các bon khác là 7.85 g/cm3.
Thành phần hóa học thép Q345R.
Khi nói về thép thì thành
phần cần quan tâm nhất là nguyên tố các bon chiếm bao nhiêu phần trăm trong đó,
đối với thép Q345R thì thành phần các bon không quá 0.2% nhưng có thể lên đến
0.22% nếu như là thép tấm với độ dày lớn hơn 60 mm.
Thành phần còn lại là
Chrome, nickel và đồng thì không lớn 0.3% cho mỗi loại, thành phần Molybdenum
thì nhỏ hơn 0.08% và tổng cộng tất cả nhưng thành phần đã được kể trên không quá
0.7%.
Thành phần P có thể chưa
không quá 0.015% và S không hơn 0.005%.
Bảng 1: Thành phần hóa học của thép Q345R
|
C |
Si |
Mn |
P |
S |
|
≤0.2% |
≤0.35% |
0.5
– 1% |
≤0.025% |
≤0.015% |
Bảng 2: Ứng suất của thép Q345R
|
Độ
dày (mm) |
Ứng
suất kéo Rm
(N/mm2) |
Ứng
suất dẻo RL
(N/mm2) |
Độ
dãn dài A
(%) |
|
3
– 16 |
510
– 640 |
345 |
21 |
|
>16
– 36 |
500
– 630 |
325 |
21 |
|
>36
– 60 |
490
– 620 |
315 |
21 |
|
>60
– 100 |
490
– 620 |
305 |
20 |
|
>100
– 150 |
480
– 610 |
285 |
20 |
|
>150
– 200 |
470
– 600 |
265 |
20 |
Như vậy chúng ta thấy
khi độ dày vật liệu càng tăng thì các chỉ số sức bền điều giảm xuống bởi vì thành
phần các bon trong phân tử tăng lên để đảm bảo tính đồng nhất vật liệu cũng như
hình dạng sản phẩm.
Đối với những thiết bị được
thiết kế ở nhiệt độ cao thì khi tính toán ta chọn giá trị ứng suất dẻo phù hợp
với bảng sau.
Dựa vào biểu đồ ta thấy
giá trị ứng suất phụ thuộc và 2 yếu tố độ dày và nhiệt độ, độ dày càng lớn ứng
suất càng bé và nhiệt độ càng cao ứng suất càng giảm.
Vật liệu thép Q345R tương đương với loại vật liệu nào?
Theo tìm hiểu các nguồn
trên mạng internet thì tôi tìm được điểm chung là vật liệu tương đương theo ASTM
là A516 Gr70, đây là loại vật liệu thép tấm ứng dụng cho việc sản xuất các bồn áp
lực dùng phương pháp hàn, nhưng nguồn tài liệu chứng minh thì chưa có do đó ta
tự so sánh với các số liệu chuẩn lấy từ tiêu chuẩn ASME.
Bảng 3: So sánh thành
phần hóa học của các loại thép
|
|
C |
Si |
Mn |
P |
S |
|
Q345R |
≤0.2% |
≤0.35% |
0.5 – 1% |
≤0.025% |
≤0.015% |
|
A516
Gr70 |
≤0.31% |
0.13
- 0.45% |
0.79
– 1.3% |
≤0.035% |
≤0.035% |
|
A516
Gr55 |
≤0.26% |
0.13
- 0.45% |
0.55
- 0.98% |
≤0.035% |
≤0.035% |
Theo bảng so sánh ta thấy
thành phần của thép A516 Gr70 có phần cao hơn với thép Q345R, với thép A516
Gr55 thì ở độ dày từ 12.5mm đến 50mm thì có thể tương đương với thép Q345R, nhưng
xét về sự phổ biến của thị trường để chọn mua loại thép phù hợp, nguyên tắc sản
xuất là không nên chọn loại vật tư không theo sự phổ biến của thị trường.
Bảng 4: Ứng suất cho phép của thép A516 Gr70
|
Độ
dày (mm) |
Ứng
suất kéo Rm
(N/mm2) |
Ứng
suất dẻo RL
(N/mm2) |
Độ
dãn dài A
(%) |
|
≤50 |
485
– 620 |
260 |
21 |
|
50
– 200 |
485
– 620 |
260 |
17 |
|
Giá trị sai số max.
0.5% |
|||
Dựa vào bảng trên ta thấy
được giá trị ứng suất kéo của 2 loại thép tương đương nhau, giá trị ứng suất dẻo
của thep Q345R cao hơn A516 Gr70 bởi vì thành phần các bon của thép nào cao hơn
thì giá trị ứng suất dẻo sẽ thấp hơn.
Kết
luận:
-
Thép
Q345R và thép A516 Gr70 có thể nói là tương đương nhau nếu xét về đặc tính quan
trọng nhất đó là loại thép tấm ứng dụng cho việc chế tạo lò hơi, thiết bị áp lực
có thể hàn với giá trị ứng suất kéo tương đương nhau.
-
Mặc
khác cũng có thể nói là không tương đương vì thành phần hóa học khác nhau sẽ dẫn
đến các quy trình hàn, phương pháp gia công chế tạo khác nhau, việc này có thể
kiểm soát được trong quá trình sản xuất và giá trị cũng không lớn.
Vậy có nên dùng bồn sản
xuất từ vật liệu thép Q345R không? Câu trả lời là hoàn toàn có thể sử dụng được
nếu như hồ sơ thiết kế không yêu cầu loại thép cụ thể và tiêu chuẩn cụ thể nào,
vì các chỉ số đầu vào của thép điều đạt, bên cạnh đó giá thép Q345R rẻ hơn rõ rệt
so với thép ASTM.
Thế vì sao lại có sự chênh
lệch về giá như vậy trong khi thông số đầu vào không quá khác nhau? Bởi vì chất
lượng sản phẩm làm ra, trong tổ chức tế vi của thép có các liên kết và đôi khi
thép nhập về từ Trung Quốc có các khuyết tật không thể nhìn thấy bằng mắt thường,
cũng không thể kiểm tra bằng phương pháp thử áp suất thông thường được, các
khuyết tật này nhỏ đôi khi bằng phân tử Hydro và sau thời gian nhất định sẽ tạo
thành khuyết tật lớn gây ảnh hưởng đến sản phẩm. Nhưng đối với các bồn LPG,
CNG, hay các khí thông thường thì không xảy ra trường hợp đó. Đối với các khí có
tính thẩm thấu cao, phân tử cực nhỏ, nguy hiểm chết người thì lúc đó mới xét đến
yếu tố xuất sứ nhiều.
Trên đây là bài viết về
thép Q345R dùng để chế tạo bồn áp lực, dựa trên những hiểu biết trong thực tế và
phân tích của tác giả cùng với các nguồn tài liệu tin tưởng. Rất mong được sự
chia sẻ thêm thông tin độc giả để góp phần tạo ra giá trị của bài viết.
Mọi đóng góp gửi về địa
chỉ email: hungpham.name.vn@gmail.com
hoặc Zalo (Quét mã QR ở phần logo)
Bài viết không dùng mục
đích kiếm tiền hay câu view để trục lợi cá nhân.
Cre. By: HungPham
Đăng nhận xét