Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 11791:2017 (ISO 630-5) về Thép kết cấu - Điều kiện kỹ thuật khi cung cấp thép chịu ăn mòn khí quyển

TIÊU CHUẨN QUỐC GIA

TCVN 11791:2017

ISO 630-5

THÉP KẾT CẤU - ĐIỀU KIỆN KỸ THUẬT KHI CUNG CẤP THÉP CHỊU ĂN MÒN KHÍ QUYỂN

Structural steels -Technical delivery conditions for steels with improved atmospheric corrosion resistance

Lời nói đầu

TCVN 11791:2017 do Viện Khoa học và Công nghệ Giao thông vận tải biên soạn, Bộ Giao thông vận tải đề nghị, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng thẩm định, Bộ Khoa học Công nghệ công bố.

TCVN 11791:2017 hoàn toàn tương đương với ISO 630-5

THÉP KẾT CẤU - ĐIỀU KIỆN KỸ THUẬT KHI CUNG CẤP THÉP CHỊU ĂN MÒN KHÍ QUYỂN

Structural steels - Technical delivery conditions for steels with improved atmospheric corrosion resistance

1  Phạm vi áp dụng

Tiêu chuẩn này quy định điều kiện kỹ thuật khi cung cấp và phương pháp thử thép kết cấu chịu ăn mòn khí quyển, sử dụng cho công trình cầu, công trình xây dựng và các kết cấu khác, đồng thời giới thiệu điều kiện ứng dụng, gồm yêu cầu chế tạo, lắp đặt, bảo trì và kiểm tra để tham khảo khi sử dụng thép chịu thời tiết trong xây dựng cầu.

Tiêu chuẩn này áp dụng cho thép chịu ăn mòn khí quyển là thép tấm cán trên máy đảo chiều, thép tấm rộng, thép hình cán nóng, thép thanh sử dụng trong kết cấu hàn hoặc kết cấu liên kết bu lông.

Tiêu chuẩn này không áp dụng cho thép chịu ăn mòn khí quyển là thép lá, thép dải dẹt và thép ống.

2  Tài liệu viện dẫn

Các tài liệu viện dẫn sau rất cần thiết cho việc áp dụng tiêu chuẩn này. Đối với các tài liệu viện dẫn có ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản được nêu. Đối với các tài liệu viện dẫn không ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản mới nhất, bao gồm cả các bổ sung, sửa đổi (nếu có).

TCVN 4393 (ISO 643), Thép - Xác định độ lớn hạt bằng phương pháp kim tương.

TCVN 4399 (ISO 404), Thép và sản phẩm thép. Yêu cầu kỹ thuật chung khi cung cấp.

TCVN 6283-1 (ISO 1035-1), Thép thanh cán nóng - Kích thước của thép tròn.

TCVN 6283-2 (ISO 1035-2), Thép thanh cán nóng - Kích thước của thép vuông.

TCVN 6283-3 (ISO 1035-3), Thép thanh cán nóng - Kích thước của thép dẹt.

TCVN 6283-4 (ISO 1035-4), Thép thanh cán nóng - Dung sai.

TCVN 6527 (ISO 9034), Thép dải khổ rộng kết cấu cán nóng. Dung sai kích thước và hình.

TCVN 7446-2 (ISO 4948-2), Thép - Phân loại - Phần 2: Phân loại thép không hợp kim và thép hợp kim theo cấp chất lượng chính và đặc tính hoặc tính chất sử dụng.

TCVN 7571-1 (ISO 657-1), Thép hình cán nóng - Phần 1: Thép góc cạnh đều - Kích thước.

TCVN 7571-2 (ISO 657-2), Thép hình cán nóng - Phần 2: Thép góc cạnh không đều - Kích thước.

TCVN 7571-5 (ISO 657-5), Thép hình cán nóng - Phần 5: Thép góc cạnh đều và không đều - Dung sai hệ mét và hệ insơ.

TCVN 7571-11 (ISO 657-11), Thép hình cán nóng - Phần 11: Thép chữ C - Kích thước và đặc tính mặt cắt.

TCVN 7571-15 (ISO 657-15), Thép hình cán nóng - Phần 15: Thép chữ I - Kích thước và đặc tính mặt cắt.

TCVN 7571-16 (ISO 657-16), Thép hình cán nóng - Phần 16: Thép chữ H - Kích thước và đặc tính mặt cắt.

TCVN 8992:2011 (ISO 9443), Thép có thể nhiệt luyện và thép hợp kim - cấp chất lượng bề mặt thép thanh tròn và thép dây cán nóng - Điều kiện kỹ thuật khi cung cấp.

TCVN 9986-1 (ISO630-1), Điều kiện kỹ thuật chung khi cung cấp sản phẩm thép cán nóng.

TCVN 10349:2014 (ISO 20723:2004), Thép kết cấu - Trạng thái bề mặt của thép hình cán nóng - Yêu cầu khi cung cấp (Structural steels - Surface condition of hot-rolled sections - Delivery requirements).

TCVN 10351 (ISO 7452), Thép tấm cán nóng. Dung sai kích thước và hình dạng (Hot-rolled structural steel plats. Tolerances on dimensions and shape).

TCVN 10352 (ISO 7788), Thép - Hoàn thiện bề mặt thép tấm và thép tấm rộng cán nóng - Yêu cầu khi cung cấp (Steel - Surface finish of hot rolled plates and wide plats - Delivery requirements).

TCVN 11236:2015 (ISO 10474:2013), Thép và sản phẩm thép - Tài liệu kiểm tra (Steel and Steel products - Inspection documents).

ISO 657-19, Hot-rolled steel sections - Part 19: Bulb flats (Metric senes) - Dimensions, sectional properties and tolerances [Thép hình cán nóng - Phần 19: Thép dạng phẳng mặt cong lồi (tính theo hệ mét) - Kích thước, tính chất mặt cắt và dung sai].

ISO 657-21, Hot-rolled steel sections - Part 21: T-section with equal depth and flange width - Dimensions [Thép hình cán nóng - Phần 21: Thép chữ T có chiều dày và chiều rộng mép bằng nhau (loạt tính theo hệ mét) - Kích thước].

ISO/TS 4949, Steel names based on letter symbols (Tên thép dựa trên các ký hiệu bằng chữ).

3  Thuật ngữ và định nghĩa

Tiêu chuẩn này áp dụng các thuật ngữ và định nghĩa được cho trong TCVN 9986-1 (ISO 630-1) và các thuật ngữ, định nghĩa sau:

3.1  Thép chịu ăn mòn khí quyển (steels with improved atmospheric corrosion resistance)

Thép có chứa một lượng nhất định các nguyên tố hợp kim như P, Cu, Cr, Ni...được chủ định thêm vào để làm tăng độ bền ăn mòn khí quyển bằng cách tạo một lớp màng oxít tự bảo vệ cho kim loại nền. Thép này còn được gọi là “thép chịu thời tiết”.

3.2  Như cán (as-rolled)

Thép không qua bất cứ quá trình cán đặc biệt và/hoặc điều kiện xử lý nhiệt nào.

3.3  Thép hạt mịn (fine-grain)

Thép có cấu trúc hạt mịn với chỉ số cỡ hạt tương đương với cỡ hạt ferit 6.

CHÚ THÍCH: Để xác định cỡ hạt, xem TCVN 4393 (ISO 643).

3.4  Cán thường hóa (normalized-rolled)

Thép được cán với công nghệ cán trong đó biến dạng lần cuối được thực hiện ở một phạm vi nhiệt độ thích hợp làm cho trạng thái của vật liệu tương ứng với trạng thái thu được sau khi thường hóa và giữ được các giá trị quy định của cơ tính sau khi thường hóa.

CHÚ THÍCH: Trong các tài liệu xuất bản của quốc tế, thuật ngữ “cán được kiểm soát” (controlled rolling) được sử dụng để chỉ cán thường hóa cũng như cán cơ nhiệt.

3.5  Thường hóa (Normalizing)

Thép được sản xuất bằng cách nung nóng tới một nhiệt độ cao hơn vùng chuyển biến pha và sau đó được làm nguội trong không khí tới nhiệt độ ổn định thấp hơn rất nhiều vùng chuyển biến pha.

3.6  Tôi (Quenching)

Quy trình làm nguội sản phẩm sắt nhanh hơn để trong không khí từ nhiệt độ cao trên Ac₁ (là mức nhiệt độ mà austenit bắt đầu tạo hình khi làm nóng).

3.7  Ram (Tempering)

Xử lý nhiệt được áp dụng cho sản phẩm sắt, thường thực hiện sau khi tôi hoặc xử lý nhiệt khác để có được những đặc tính yêu cầu, bằng cách nung nóng đến mức nhiệt cụ thể (nhỏ hơn Ac₁) và nhúng nước một hoặc nhiều lần, sau đó sẽ làm nguội theo tốc độ thích hợp.

3.8  Cán cơ nhiệt (Thermomechanical processed)

Cán thép với quy trình, trong đó sự biến dạng cuối cùng được thực hiện ở phạm vi nhiệt độ nhất định, dẫn tới tình trạng vật vật liệu không thể đạt được những tính chất nhất định hoặc lặp lại qui trình xử lý nhiệt đơn lẻ.

CHÚ THÍCH 1: Xử lý nóng hoặc xử lý nhiệt sau khi hàn với nhiệt độ trên 580^oC có thể làm giảm độ bền, vì vậy khuyến nghị không nên thực hiện.

CHÚ THÍCH 2: Cán cơ nhiệt có thể có quy trình tăng tốc độ làm nguội có hoặc không có quá trình tôi, bao gồm cả tự tôi, nhưng không bao gồm tôi trực tiếp và tôi ram.

CHÚ THÍCH 3: Trong một số tài liệu công bố, khái niệm “Quy trình kiểm soát cơ nhiệt” cũng được sử dụng.

4  Phân loại và ký hiệu

4.1  Phân loại

4.1.1  Nhóm thép

Các loại thép được nêu cụ thể trong tiêu chuẩn này sẽ được phân vào nhóm thép hợp kim theo TCVN 7446-2 (ISO 4948-2).

4.1.2  Mác thép và nhóm chất lượng

4.1.2.1  Tiêu chuẩn này quy định các mác thép S235 and S355 tại Phụ lục A và các mác thép SG245, SG345, SG365, SG400, SG460, SG500 và SG700 tại phụ lục B. Mỗi mác thép có bốn (4) nhóm chất lượng. Mác thép và nhóm chất lượng thép được phân biệt theo quy định về tính chất cơ lý và yêu cầu về năng lượng va đập. Thép mác S355 và mác SG345 được chia thành lớp W và lớp WP, phân biệt chủ yếu theo thành phần phốt pho. Các mác thép SG245, SG365 và SG460 được chia thành lớp W1 và lớp W2 được phân biệt chủ yếu về yêu cầu thành phần hợp kim là Si, Cr, Cu, và Ni (xem Bảng B.1). Lớp W được ký hiệu là thép chịu thời tiết; lớp WP được ký hiệu là thép chịu thời tiết có thành phần phốt pho cao hơn.

4.1.2.2  Các nhóm chất lượng của mác thép đề cập tại 4.1.2.1 được quy định như sau:

- Nhóm chất lượng A: không có thử nghiệm va đập;.

- Nhóm chất lượng B: thử nghiệm va đập tại + 20 ⁰C;

- Chất lượng C: thử nghiệm va đập tại 0 ⁰C;

- Nhóm chất lượng D và D1: thử nghiệm va đập ở -20 ⁰C.

CHÚ Ý: Nhóm chất lượng D1 quy định về năng lượng va đập tối thiểu cao hơn nhóm D.

4.2  Ký hiệu

4.2.1  Các mác thép quy định trong tiêu chuẩn này được ký hiệu phù hợp với tiêu chuẩn ISO/TS 4949.

4.2.2  Ký hiệu của thép chịu thời tiết bao gồm các thành phần:

a) Ký hiệu S hoặc SG (cho kết cấu thép); Ký hiệu S quy định cho mác thép tại Phụ lục A, Ký hiệu SG quy định cho mác thép tại phụ lục B;

b) Chữ W hoặc W1 hoặc W2 thể hiện là thép chịu thời tiết.

VÍ DỤ: Thép kết cấu (SG) chịu thời tiết, lớp W1, có giới hạn chảy tối thiểu ở nhiệt độ môi trường là 365 MPa với phép thử va đập ở 20 ⁰C thì gọi là thép: SG365W1, nhóm chất lượng B.

5  Yêu cầu kỹ thuật

5.1  Yêu cầu chung

Các yêu cầu quy định tại các điều nhỏ từ 5.4 đến 5.7 áp dụng khi lấy mẫu, chuẩn bị mẫu thử và thử nghiệm được thực hiện tại điều 6, điều 7 và điều 8.

5.2  Điều kiện cung cấp

Tùy thuộc vào quy định của nhà sản xuất, các sản phẩm đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật theo tiêu chuẩn này sẽ được cung cấp sau quá trình cán, cán thường hóa, thường hóa, xử lý cơ nhiệt hay được tôi ram. Nếu có yêu cầu về tài liệu kiểm tra, thì sẽ phải nêu kèm trong điều kiện cung cấp.

5.3  Thành phần hóa học

5.3.1  Phân tích mẻ nấu

Thành phần hóa học của thép chịu thời tiết xác định bằng phân tích mẻ nấu (ở nồi rót) được quy định trong Bảng A.1 hoặc Bảng B.1.

5.3.2  Phân tích sản phẩm

Phân tích sản phẩm của mác thép S235 và S355 thực hiện theo các giá trị cho trong Bảng A.2

Độ sai lệch cho phép giữa giá trị phân tích sản phẩm và phân tích mẻ nấu của các mác thép SG 245, SG345, SG365, SG400, SG460, SG500, SG700 được quy định tại Bảng B.2.

5.3.3  Các bon đương lượng và đặc tính hàn của vật liệu

5.3.3.1  Giá trị các bon đương lượng và đặc tính hàn của vật liệu

a) Giá trị các bon đương lượng

Giá trị các bon đương lượng được áp dụng cho các sản phẩm thép được tôi và ram. Công thức để tính giá trị các bon đương lượng theo IIW (Viện Hàn quốc tế) có dạng như sau:

Trong đó CEV là giá trị các bon đương lượng (%).

CHÚ THÍCH: Có thể sử dụng công thức xác định giá trị các bon đương lượng từ kết quả phân tích mẻ nấu có dạng như sau: C_eq = C + Mn/6 + Si/24 + Ni/40 + Cr/5 + Mo/4 + V/14, trong đó C_eq - Giá trị các bon đương lượng (%)

b) Giá trị đặc tính hàn của vật liệu

Giá trị đặc tính hàn của vật liệu có thể được áp dụng thay cho giá trị các bon đương lượng. Giá trị đặc tính hàn của vật liệu được tính bằng cách sử dụng kết quả phân tích mẻ nấu theo công thức sau đây:

Trong đó P_CM - Giá trị về đặc tính hàn của vật liệu (%)

5.3.3.2  Các bon đương lượng của thép S235 và S355

Đối với thép S235, giá trị các bon đương lượng CEV tối đa là 0,44% và đối với thép S355, giá trị các bon đương lượng CEV tối đa là 0,52% từ kết quả phân tích mẻ nấu đối với mọi độ dày.

5.3.3.3  Các bon đương lượng và đặc tính hàn của thép SG460

a) Các bon đương lượng

Đối với thép có độ dày 50 mm, giá trị các bon đương lượng P_eq tối đa là 0,44% và đối với độ dày trên 50 mm đến 100 mm, giá trị các bon đương lượng P_eq tối đa là 0,47%.

b) Đặc tính hàn của vật liệu

Đối với thép có độ dày đến 50 mm, giá trị về đặc tính hàn của vật liệu P_CM tối đa là 0,28% và đối với độ dày trên 50 mm đến 100 mm, giá trị về đặc tính hàn của vật liệu P_CM tối đa là 0,30%.

5.3.3.4  Các bon đương lượng và đặc tính hàn của thép tấm đã qua quá trình cán cơ nhiệt

Giá trị các bon đương lượng của thép tấm và đặc tính hàn của vật liệu được quy định như sau:

a) Giá trị các bon đương lượng phải phù hợp với Bảng B.5

b) Giá trị đặc tính hàn của vật liệu phải phù hợp với Bảng B.6

5.3.4  Khử oxy

5.3.4.1  Phương pháp khử oxy được liệt kê trong Bảng A.1 và Bảng A.2

5.3.4.2  Phương pháp khử oxy được xác định như sau:

- FN - Thép sôi không được phép sử dụng;

- FF - Thép lặng với các thành phần ràng buộc ni tơ với một lượng đủ để ràng buộc các ni tơ có sẵn (ví dụ, tối thiểu là 0,020% tổng lượng nhôm). Thông thường, tỉ lệ nhôm đối với ni tơ tối thiểu là 2:1 với điều kiện không có các thành phần ràng buộc ni tơ khác. Các thành phần này sẽ được ghi trong hồ sơ kiểm tra.

5.4  Tính chất cơ lý

5.4.1  Đặc tính kéo

Đặc tính kéo ở nhiệt độ trong phòng được quy định trong Bảng A.3 hoặc Bảng B.3.

5.4.2  Đặc tính va đập

Đặc tính va đập theo phương pháp thử Charpy cho mẫu rãnh chữ V được thực hiện với các giá trị quy định tại Bảng A.4 hoặc Bảng B.4. Các mẫu thử được lấy theo phương dọc, nếu lấy theo phương ngang thì phải có thỏa thuận giữa bên mua và nhà sản xuất.

Giá trị va đập cho thép S355WP được xác định nếu có thỏa thuận tại thời điểm đặt hàng (xem Bảng A.4).

Đối với nhóm chất lượng C và D tại Bảng A.4 với độ dày danh nghĩa sản phẩm nhỏ hơn 6 mm, nếu được quy định tại thời điểm đặt hàng, kích thước hạt ferit phải lớn hơn hoặc bằng 6, xác định bằng phương pháp được quy định tại TCVN 4393 (ISO 643).

5.4.3  Đặc tính hàn

5.4.3.1  Giá trị đặc tính hàn của vật liệu được nêu tại 5.2.3 của tiêu chuẩn này.

5.4.3.2  Thông tin thêm về đặc tính hàn được nêu trong Phụ lục C.

5.5  Điều kiện bề mặt

Tính chất bề mặt phải phù hợp với TCVN 10352 (ISO 7788) đối với thép tấm và thép tấm bản rộng, phải phù hợp với TCVN 10349 đối với thép hình và phải phù hợp với TCVN 8992:2011 (ISO 9443) đối với thép thanh. Có thể áp dụng các tiêu chuẩn điều kiện bề mặt khác nếu có thỏa thuận tại thời gian tìm hiểu và đặt hàng.

5.6  Yêu cầu về ăn mòn

5.6.1  Trong thiết kế và gia công kết cấu phải dự phòng cho lớp oxit tự bảo vệ bề mặt để việc hình thành và tự tái tạo không bị cản trở. Trong tính toán thiết kế cần phải chú ý bù cho lớp oxit bảo vệ bề mặt kim loại bằng cách tăng độ dày của sản phẩm.

5.6.2  Thông tin thêm về tính chất ăn mòn được nêu trong Phụ lục D.

5.7  Kích thước, dung sai kích thước, hình dáng và khối lượng

5.7.1  Kích thước, dung sai kích thước, hình dáng

Kích thước danh nghĩa và dung sai về kích thước của các sản phẩm được thỏa thuận tại thời điểm đàm phán và đặt hàng, có sự tham khảo các tiêu chuẩn về kích thước được liệt kê dưới đây:

a) Đối với sản phẩm dẹt cán nóng, xem TCVN 10351 (ISO 7452), đối với thép tấm và thép phẳng rộng bản xem TCVN 6527 (ISO 9034):

b) Đối với sản phẩm dài cán nóng, xem TCVN 7571-1 (ISO 657-1), TCVN 7571-2 (ISO 657-2), TCVN 7571-5 (ISO 657-5), TCVN 7571-11 (ISO 657-11), TCVN 7571-15 (ISO 657-15), TCVN 7571-16 (ISO 657-16), ISO 657-19 Và ISO 657-21 với thép hình hoặc TCVN 6283-1 (ISO 1035-1) đến TCVN 6283-4 (ISO 1035-4) với thép thanh.

5.7.2  Tính toán khối lượng

Khối lượng riêng là 7850 kg/m³ được sử dụng làm cơ sở cho việc tính toán khối lượng danh nghĩa đối với kích thước danh nghĩa của tất cả các loại thép.

5.8  Chất lượng bên trong

Theo thỏa thuận, yêu cầu siêu âm cùng với các điều kiện kiểm tra chúng phải được quy định. Xem điều 8.

6  Kiểm tra

6.1  Cách thức kiểm tra và tài liệu kiểm tra

Cách thức kiểm tra (đặc trưng hoặc không đặc trưng) và tài liệu kiểm tra theo TCVN 11236:2015 (ISO 10474:2013) được quy định tại thời điểm đặt hàng. Xem TCVN 9986-1 (ISO630-1).

6.2  Tiến hành thử

Xem TCVN 9986-1 (ISO630-1).

6.3  Thử lại

Các phép thử lại phải theo đúng quy định của TCVN 4399 (ISO 404).

7  Mẫu thử, số mẫu thử

7.1  Xác nhận

Việc xác nhận các tính chất cơ lý được thực hiện bằng phân tích mẻ nấu. Xác nhận theo lô sẽ do thỏa thuận giữa nhà sản xuất và người mua hàng.

7.2  Số mẫu thử

7.2.1  Phụ lục A

Đơn vị sản phẩm thử phải bao gồm sản phẩm cùng mác, cùng loại và cùng nhóm chất lượng, cùng điều kiện giao hàng và cùng độ dày được quy định đối với giới hạn chảy (xem Bảng A.3) và phải thử bằng phân tích mẻ nấu:

- Lô đến 40 tấn,

- Lô đến 60 tấn đối với thép hình có khối lượng lớn hơn 100 kg/m,

- Lô đến 80 tấn đối với tất cả các loại thép hình nếu khối lượng sản phẩm nóng vượt quá 200 tấn.

Theo thỏa thuận tại thời điểm đặt hàng, hai phép thử phân tích mẻ nấu có thể được sử dụng.

7.2.2  Phụ lục B

Đơn vị sản phẩm thử phải bao gồm sản phẩm cùng mác, cùng loại và cùng nhóm chất lượng, cùng điều kiện giao hàng và cùng độ dày được quy định đối với giới hạn chảy (xem Bảng B.3) với lô tối đa là 50 tấn. Theo thỏa thuận tại thời điểm đặt hàng, hai lần thử bằng phân, tích mẻ nấu có thể được áp dụng.

8  Phương pháp thử

Xem TCVN 9986-1 (ISO630-1).

9  Ghi nhãn

Sản phẩm phải được ghi nhãn đảm bảo bền và dễ thấy ở nơi dễ tiếp cận và có thể nhìn thấy những thông tin được đưa ra trong Bảng 1. Trừ khi có thỏa thuận khác, các phương pháp ghi nhãn và vật liệu ghi nhãn được nhà sản xuất quy định. Cho phép việc cung cấp sản phẩm dưới dạng bó được buộc chắc chắn. Trong trường hợp này, nhãn hoặc thẻ ghi nhãn được gắn trên bó sản phẩm.

Bảng 1 - Ghi nhãn sản phẩm

Phụ lục A

(Quy định)

Mác thép S235W, S355W, S355WP

Thành phần hóa học và tính chất cơ lý