Nghiên cứu công nghệ xử lý nhiệt khi hàn dầm chữ i kích thước lớn

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - Đỗ Vinh Quang NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NHIỆT KHI HÀN DẦM CHỮ I KÍCH THƯỚC LỚN CHUN NGÀNH : CƠNG NGHỆ HÀN LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC : PGS.TS NGUYỄN THÚC HÀ Hà Nội – 2014 Viện SĐH- Đại học Bách Khoa Hà Nội Viện Cơ khí LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn “Nghiên cứu công nghệ xử lý nhiệt hàn dầm chữ I kích thước lớn” cơng trình nghiên cứu tơi chưa cơng bố, trình bày báo hay tạp trí khoa học tác giả nước Tác giả luận văn Đỗ Vinh Quang Đỗ Vinh Quang Lớp : 11BCNH Viện SĐH- Đại học Bách Khoa Hà Nội Viện Cơ khí LỜI CẢM ƠN Để hồn luận văn này, cố gắng thân, tác giả nhận giúp đỡ nhiều tập thể, cá nhân ngồi trường Tơi xin bày tỏ lịng kính trọng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Nguyễn Thúc Hà, người ln tận tình hướng dẫn, động viên giúp đỡ tơi hồn thành luận văn Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn tới Ban lãnh đạo Viện Cơ Khí, Viện Đào tạo Sau đại học Bộ môn Hàn Công nghệ Kim loại trường Đại học Bách Khoa Hà Nội tạo điều kiện thuận lợi cho trình học tập nghiên cứu Trong trình làm đề tài, nhận giúp đỡ nhiệt tình cán cơng nhân viên, đội ngũ kỹ sư, giám sát tư vấn công ty TNHH Kết Cấu Thép MitSui Thăng Long Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới người thân gia đình, bạn bè đồng nghiệp, người ln bên tơi, động viên tơi q trình học cao học hồn thiện luận văn Cuối cùng, tơi xin cám ơn anh chị lớp Cao Học khóa 2011B – Cơng nghệ Hàn trường Đại Học Bác Khoa Hà Nội hỗ trợ nhiều trình thực đề tài Đỗ Vinh Quang Lớp : 11BCNH Viện SĐH- Đại học Bách Khoa Hà Nội Viện Cơ khí MỤC LỤC Trang TRANG PHỤ BÌA…………………………………… ………………………………1 LỜI CAM ĐOAN MỤC LỤC Danh mục ký hiệu, chữ viết tắt Danh mục bảng Danh mục hình vẽ, đồ thị PHẦN MỞ ĐẦU 10 CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ DẦM 12 1.1 Khái niệm 12 1.2 Đặc điểm phân loại 12 1.3 Sơ lược dầm hàn ứng dụng dầm hàn kết cấu thép 14 1.4 Cấu tạo dầm chữ I 18 1.5 Quy trình chế tạo dầm hàn chữ I 18 1.6 Mục đích, ý nghĩa việc giảm ứng suất biến dạng hàn 21 CHƯƠNG II KHẢO SÁT VỀ CƠNG NGHỀ CHẾ TẠO DẦM CHÍNH NHẬT TÂN 23 2.1 Giới thiệu chung cầu Nhật Tân 23 2.2 Cấu tạo dầm cầu Nhật Tân 24 2.2.1 Thành phần hóa học loại thép dầm GB3WS 26 2.2.2 Cơ tính loại thép dầm GB3WS 26 2.2.3 Các mác thép tương đương 27 2.2.4 Quy trình hàn 27 2.3 Vật liệu hàn dầm 28 2.4 Công nghệ chế tạo dầm cầu Nhật Tân 31 2.4.1 Thiết kế đồ gá hàn 32 Đỗ Vinh Quang Lớp : 11BCNH Viện SĐH- Đại học Bách Khoa Hà Nội Viện Cơ khí 2.4.2 Thiết bị hàn 33 2.4.3 Nghiên cứu công nghệ hàn dầm cầu Nhật Tân 36 2.5 Kết luận 42 CHƯƠNG III ỨNG SUẤT, BIẾN DẠNG CỦA DẦM CHÍNH CẦU NHẬT TÂN VÀ CÁC BIỆN PHÁP HẠN CHẾ 43 3.1 Ứng suất biến dạng dầm cầu Nhật Tân 43 3.1.1 Ứng suất biến dạng co ngang gây 43 3.1.2 Xác định tiết diện vùng ứng suất tác động cánh cặp mối hàn góc gây 45 3.1.3 Xác định tiết diện vùng ứng suất tác động cánh mối hàn góc gây 48 3.1.4 Ứng suất biến dạng co dọc gây 50 3.1.5 Tính tốn độ võng dư phương án hàn nối cánh với bụng 52 3.1.6 Tân Các biện pháp hạn chế ứng suất biến dạng hàn cho dầm cầu Nhật 65 3.1.7 Biện pháp kết cấu 65 3.1.8 Biện pháp công nghệ 68 3.1.9 Biện pháp công nghệ sau hàn 69 3.2 Kết luận 70 CHƯƠNG IV CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NHIỆT KHI HÀN DẦM CHÍNH CẦU NHẬT TÂN 71 4.1 Công nghệ xử lý nhiệt trước hàn 71 4.1.1 Mục đích 71 4.1.2 Phương pháp 71 4.1.3 Xác định nhiệt độ nung nóng sơ 72 4.1.4 Công nghệ xử lý nhiệt trước hàn 73 4.2 Công nghệ xử lý nhiệt hàn 77 4.2.1 Xác định nhiệt độ lớn lớp hàn (maximum interpass Temperature) 77 4.2.2 Kiểm soát nhiệt độ lớp hàn 78 Đỗ Vinh Quang Lớp : 11BCNH Viện SĐH- Đại học Bách Khoa Hà Nội 4.3 Viện Cơ khí Xử lý nhiệt sau hàn 78 4.3.1 Mục đích 78 4.3.2 Nghiên cứu công nghệ nắn nhiệt 79 4.3.3 Xử lý biến dạng dư bụng cánh sau hàn 86 4.4 Quy trình xử lý nhiệt cho dầm cầu Nhật Tân 89 4.4.1 Kiến thức hỏa công 89 4.4.2 Chuẩn bị 91 4.4.3 Kỹ thuật nắn dầm GB3WS 92 4.4.4 Kiểm tra kích thước sau hỏa công dầm GB3WS 94 CHƯƠNG V.KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 98 TÀI LIỆU THAM KHẢO 98 Phụ lục 1: Bản vẽ dầm GB3WS 100 Phụ lục 2: Bản vẽ đồ gá hàn 102 Phụ lục 3: Quy trình chế tạo 103 Phụ lục 4: Quy trình hàn 105 Phụ lục 5: Mỏ hỏa công HD310C 113 Đỗ Vinh Quang Lớp : 11BCNH Viện SĐH- Đại học Bách Khoa Hà Nội Viện Cơ khí Danh mục ký hiệu, chữ viết tắt Ký hiệu Đơn vị Nội Dung t mm Chiều dày FH mm2 Diện thích đắp d mm Đường kính dây hàn Ψn Hệ số ngấu j A/mm2 Mật độ dòng điện qd Calo/cm Năng lượng đường η Hệ số hữu ích hàn hồ quang δb mm Chiều dày cánh δv mm Chiều dày bụng k mm Cạnh mối hàn góc bn mm Vùng ứng suất tác động Σδ cm Tổng chiều dày truyền nhiệt σT Kg/cm2 Ứng suất kéo toàn phần vùng ứng suất tác động δ mm Độ võng E MPa Môđun đàn hồi vật liệu CE Thành phần Cacbon tương đương C ET Đương lượng Cabon tồn phần o TP C Nhiệt độ nung nóng sơ Độ cứng vật liệu HB σ MPa Độ bền vật liệu ak % Độ giãn dài tương đối FCAW Flux core arc welding : Hàn hồ quang dây lõi thuốc Ih A Cường độ dòng điện hàn Uh V Điện áp hàn Vh mm/ph Tốc độ hàn Đỗ Vinh Quang Lớp : 11BCNH Viện SĐH- Đại học Bách Khoa Hà Nội Viện Cơ khí Danh mục bảng Bảng 1.1: Bán kính cong độ võng yêu cầu nắn uốn chi tiết thép 26 Bảng 2.1: Thành phần hóa học thép 26 Bảng 2.2: Cơ tính thép 26 Bảng 2.3: Các mác thép tương đương 27 Bảng 2.4: Sơ quy trình hàn áp dụng cho hàn dầm cầu Nhật Tân 28 Bảng 2.5: Vật liệu hàn theo khuyến cáo nhà thầu 28 Bảng 2.6: Vật liệu hàn thực tế 29 Bảng 2.7: Bảng thông số máy hàn OTC XD500 34 Bảng 2.8: Bảng thông số đầu hàn Handy Carriage I-D 35 Bảng 3.1 : Bảng so sánh độ võng trường hợp hàn mối hàn 63 Bảng 3.2 : Bảng so sánh độ võng trường hợp hàn đồng thời cặp mối hàn 64 Bảng 4.1: Nhiệt độ nung nóng sơ nhiệt độ tối thiểu lớp hàn 73 Bảng 4.2: Thông số súng đo nhiệt độ IR-HI 76 Bảng 4.3: Bảng so sánh nắn lửa với Inductor 84 Bảng 4.4: Nhiệt độ tối đa cho nắn dạng dầm cầu Nhật Tân 87 Bảng 4.5: Bảng kích cỡ bép hỏa cơng Victor Professional 88 Bảng 4.6: Chuyển vị mép cánh sau hỏa công (đo 03 điểm) 95 Bảng 4.7: Chuyển vị mép cánh sau hỏa công (đo 03 điểm) 95 Bảng 4.8: Dung sai cho phép chế tạo dầm cầu Nhật Tân [6] 96 Đỗ Vinh Quang Lớp : 11BCNH Viện SĐH- Đại học Bách Khoa Hà Nội Viện Cơ khí Danh mục hình vẽ, đồ thị Hình 1 : Các loại dầm hình 12 Hình 1.2: Các loại dầm tổ hợp (dầm hàn – dầm đinh tán) 13 Hình 1.3: Dầm hộp 14 Hình 1.4: Dầm cầu thép 14 Hình 1.5: Dầm I kích thước lớn 17 Hình 1.6: Dầm hàn cho kết cấu cầu thép 17 Hình 1.7: Sơ đồ quy trình chế tạo kết cấu dầm chữ I 19 Hình 1.8: Cán phẳng phơi 20 Hình 1.9: Máy cắt giàn song song 21 Hình 2.1: Mơ hình cầu Nhật Tân kiểu dây văng, dẻ quạt 24 Hình 2.2: Kết cấu dầm cầu Nhật Tân 25 Hình 2.3: Kết cấu dầm ngang cầu Nhật Tân 25 Hình 2.4: Vật liệu hàn sử dụng cho dầm (phía bên trong) 30 Hình 2.5: Vật liệu hàn sử dụng cho dầm (phía bên ngồi) 30 Hình 2.6: Đồ gá gá lắp 32 Hình 2.7: Đồ gá hàn 33 Hình 2.8: Máy hàn OTC XD500 34 Hình 2.9: Đầu hàn Handy Carriage I-D 36 Hình 2.10: Thứ tự hàn dầm Nhật Tân 37 Hình 2.11: Hàn dầm sử dụng dầu hàn Handy Carriage I-D 38 Hình 2.12 Dạng liên kết hàn mối hàn bụng với cánh 38 Hình 2.13 Dạng liên kết hàn mối hàn bụng với cánh 42 Hình 3.1: Góc biến dạng cánh hàn liên kết chữ T 43 Hình 3.2: Sơ đồ vùng ứng suất tác động cặp mối hàn gây 45 Hình 3.3: Sơ đồ vùng ứng suất tác động cặp mối hàn gây 48 Hình 3.4 : Biểu đồ ứng suất hàn liên kết chữ I 51 Hình 3.5 : Các phương án hàn dầm chữ I 52 Đỗ Vinh Quang Lớp : 11BCNH Viện SĐH- Đại học Bách Khoa Hà Nội Viện Cơ khí Hình 3.6 : Phương án hàn dầm theo trường hợp a,b 53 Hình 3.7 : Khoảng cách y o 54 Hình 3.8 : Trình tự hàn 58 Hình 3.9 : Tư hàn sấp ( hàn lịng máng) liên kết chữ T 59 Hình 3.10: Trình tự hàn 60 Hình 3.11 : Trình tự hàn 61 Hình 12: Mối hàn gần trục trung hịa 66 Hình 13: Trình tự hàn cho mối hàn vát mép hai phía 66 Hình 14: Cân mối hàn quanh trục trung hịa 67 Hình 15: Tạo góc nghiêng gá 67 Hình 3.16: Mối hàn không liên tục 68 Hình 3.17: Sử dụng số lớp hàn 68 Hình 3.18: Kỹ thuật hàn phân đoạn nghịch 69 Hình 4.1: Phân loại vùng thép 72 Hình 4.2: Kích thước khu vực cần nung nóng sơ 73 Hình 4.3: Phấn đo nhiệt 75 Hình 4.4: Súng đo nhiệt hãng Chino 75 Hình 4.5: Nắn thẳng nhiệt 80 Hình4.6: Mơ hình nắn nhiệt phương lực 81 Hình 4.7: Biện pháp sử dụng thẳng 82 Hình 4.8: Quá trình hạ nhiệt dùng Inductor 83 Hình 4.9: Thiết bị Terac Inducutor 85 Hình 4.10 Chiều rộng vùng nung nóng 87 Hình 4.11: Đặc tính lửa hỏa công 91 Hình 4.12: Mỏ hỏa cơng 91 Hình 4.13: Vị trí đường hỏa cơng 92 Hình 4.14: Nắn hỏa cơng dầm GB3WS 92 Hình 4.15: Nắn hỏa công mối hàn cánh bụng dầm GB3WS 92 Hình 4.16: Nắn hỏa công mối hàn bụng cánh dầm GB3WS 92 Đỗ Vinh Quang Lớp : 11BCNH ... dư biến dạng hàn dầm chữ I kích thước lớn Xây dựng quy trình xử lý nhiệt trước, sau hàn dầm chữ I kích thước lớn nhằm giảm ứng suất dư biến dạng hàn dầm chữ I kích thước lớn - - Đ? ?i tượng nghiên. .. chính, dầm ngang cầu Nhật Tân dầm chữ I kích thước lớn Nhận thức ? ?i? ??u đó, tác giả lựa chọn đề t? ?i ? ?Nghiên cứu công nghệ xử lý nhiệt hàn dầm chữ I kích thước lớn ” để làm đề t? ?i nghiên cứu Luận...Viện SĐH- Đ? ?i học Bách Khoa Hà N? ?i Viện Cơ khí L? ?I CAM ĐOAN T? ?i xin cam đoan luận văn ? ?Nghiên cứu công nghệ xử lý nhiệt hàn dầm chữ I kích thước lớn? ?? cơng trình nghiên cứu t? ?i chưa cơng