Giới thiệu chung về Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 3104:1979

Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 3104:1979 là văn bản kỹ thuật quy định về mác và các yêu cầu kỹ thuật đối với thép kết cấu hợp kim thấp. Đây là nhóm vật liệu quan trọng được ứng dụng rộng rãi trong ngành xây dựng, chế tạo máy, đóng tàu và các công trình kết cấu thép chịu lực cao nhờ vào cơ tính vượt trội và khả năng tiết kiệm kim loại so với thép carbon thông thường.

Phạm vi áp dụng của tiêu chuẩn

TCVN 3104:1979 áp dụng đối với các sản phẩm thép kết cấu hợp kim thấp cán nóng bao gồm thép tấm, thép hình, thép băng và thép thanh. Các sản phẩm này được thiết kế để sử dụng trực tiếp hoặc qua gia công chế tạo trong các kết cấu hàn, đinh tán hoặc liên kết bu lông, hoạt động trong các điều kiện khí hậu và tải trọng khác nhau.

Phân loại và ký hiệu các mác thép kết cấu hợp kim thấp

Tiêu chuẩn quy định chi tiết hệ thống ký hiệu mác thép dựa trên thành phần hóa học và hàm lượng các nguyên tố hợp kim. Các mác thép phổ biến bao gồm:

• Các mác thép chứa Mangan và Silic như: 09G2, 09G2S, 10G2S1, 14G2, 15G2SF, 17G1S.
• Các mác thép hợp kim hóa phức tạp chứa thêm các nguyên tố như Crom, Niken, Đồng, Phốt pho nhằm tăng khả năng chống ăn mòn khí quyển và cải thiện cơ tính, ví dụ: 10XNDP, 15XNDP.
• Cách đọc ký hiệu: Hai chữ số đầu thể hiện hàm lượng carbon trung bình tính theo phần vạn. Các chữ cái tiếp theo chỉ các nguyên tố hợp kim chính (G là Mangan, S là Silic, X là Crom, N là Niken, D là Đồng, P là Phốt pho, F là Vanadi). Chữ số đi sau chữ cái chỉ hàm lượng phần trăm của nguyên tố đó (nếu không có chữ số thì hàm lượng xấp xỉ hoặc nhỏ hơn 1%).

Yêu cầu kỹ thuật về thành phần hóa học

Thành phần hóa học của thép là yếu tố quyết định đến khả năng hàn và cơ tính của vật liệu. TCVN 3104:1979 đưa ra các quy định nghiêm ngặt:

• Hàm lượng Carbon được kiểm soát ở mức thấp (thường dưới 0,22%) để đảm bảo tính hàn tốt, tránh hiện tượng nứt nóng và nứt nguội khi hàn.
• Các nguyên tố hợp kim như Mangan (G) và Silic (S) được thêm vào với tỷ lệ thích hợp để tăng giới hạn chảy và giới hạn bền mà không làm giảm đáng kể độ dẻo dai.
• Hàm lượng các tạp chất có hại như Lưu huỳnh (S) và Phốt pho (P) bị giới hạn nghiêm ngặt ở mức cực thấp (thường không quá 0,035% đến 0,040%) để ngăn ngừa hiện tượng giòn nóng và giòn nguội.

Yêu cầu về tính chất cơ lý (Cơ tính)

Tiêu chuẩn quy định các chỉ tiêu cơ tính bắt buộc mà sản phẩm thép phải đạt được sau quá trình cán nóng hoặc nhiệt luyện:

• Giới hạn bền kéo (tensile strength): Đảm bảo khả năng chịu tải trọng cực hạn của kết cấu mà không bị phá hủy.
• Giới hạn chảy (yield strength): Chỉ số quan trọng để tính toán thiết kế kết cấu, xác định ranh giới giữa biến dạng đàn hồi và biến dạng dư.
• Độ giãn dài tương đối (elongation): Đánh giá độ dẻo của thép, đảm bảo kết cấu có khả năng biến dạng dẻo cảnh báo trước khi bị phá hủy hoàn toàn.
• Độ dai va đập (impact toughness): Thử nghiệm ở nhiệt độ thường và nhiệt độ âm (dưới 0 độ C) để đánh giá khả năng chống phá hủy giòn của thép trong điều kiện làm việc khắc nghiệt hoặc khí hậu lạnh giá.

Yêu cầu về chất lượng bề mặt và khuyết tật ngoại quan

Để đảm bảo an toàn cho các công trình, tiêu chuẩn đặt ra các yêu cầu khắt khe về chất lượng bề mặt sản phẩm:

• Bề mặt thép cán không được có các khuyết tật nghiêm trọng như nứt nẻ, rạn nứt, nếp gấp, lẫn xỉ hoặc bong vảy ảnh hưởng đến khả năng chịu lực.
• Các khuyết tật cục bộ nhỏ cho phép làm sạch bằng phương pháp cơ học (như mài) nhưng phải đảm bảo chiều dày còn lại của sản phẩm không vượt quá dung sai âm cho phép theo quy định.
• Mặt cắt của thép thanh, thép hình phải được cắt phẳng, không bị bẹp đầu hoặc xơ xước quá mức quy định.

Phương pháp thử nghiệm và nghiệm thu

Việc kiểm tra chất lượng sản phẩm phải được thực hiện theo các quy trình chuẩn hóa:

• Lấy mẫu phân tích thành phần hóa học theo các tiêu chuẩn phân tích hóa học hiện hành.
• Thử nghiệm kéo, thử uốn nguội và thử va đập được thực hiện trên các mẫu thử cắt từ sản phẩm theo đúng quy định về chiều và vị trí lấy mẫu.
• Sản phẩm được nghiệm thu theo từng lô, mỗi lô phải cùng một mẻ luyện, cùng kích thước và cùng chế độ nhiệt luyện (nếu có) để đảm bảo tính đồng nhất về chất lượng.