CHƯƠNG 1 HIỆN TRẠNG NGÀNH THÉP VIỆT NAM 1. TỔNG QUAN NGÀNH THÉP 1. Tầm quan trọng của ngành thép Sự ra đời của kim loại thép đã góp phần rất lớn vào quá trình phát triển của loài người. Thép dần thay thế các nguyên vật liệu như đá, gỗ…bởi đặc tính vững chắc và dễ tạo hình.
Thép xuất hiện ngày càng nhiều: công trình cầu đường, nhà xưởng, đóng tàu, phương tiện vận chuyển, sản phẩm phục vụ sinh hoạt… Nhận biết được tầm quan trọng của ngành thép, hầu hết các quốc gia dành nhiều chính sách ưu đãi để phát triển ngành này. Thép được coi là nguyên vật liệu lõi cho các ngành công nghiệp khác và là ngành công nghiệp trụ cột của nền kinh tế trong quá trình hiện đại hóa đất nước. Lịch sử hình thành và phát triển Ngành thép Việt Nam manh nha từ đầu những năm 60 của thế kỷ thứ XX với mẻ gang đầu tiên của khu liên hiệp gang thép Thái Nguyên, do Trung Quốc trợ giúp. Mặc dù năm 1963 mẻ gang đầu tiên được ra đời nhưng mãi đến năm 1975 Việt Nam mới có được sản phẩm thép cán.
Sau đó, thời kỳ 1976 – 1989 là thời gian mà ngành thép không có bước tiến đáng kể, chỉ phát triển ở mức độ cầm chừng. Sản lượng chỉ duy trì ở mức 40. Do thực hiện chủ trương đổi mới kinh tế và chính sách mở cửa của Chính phủ, thời kỳ 1989 – 1995, ngành thép bắt đầu có bước tăng trưởng đáng kể, sản lượng thép sản xuất trong nước vượt ngưỡng 100. Đánh dấu sự phát triển vượt bậc của ngành thép Việt Nam là sự ra đời của Tổng công ty Thép Việt Nam vào năm 1990.
Thời kỳ này, ngành thép Việt Nam như được thay da đổi thịt, xuất hiện nhiều dự án đầu tư theo chiều sâu và liên doanh với đối tác nước ngoài được thực hiện. Ngành thép Việt Nam cũng thu hút được sự quan tâm từ các ngành trọng điểm khác của nền kinh tế như ngành cơ khí, xây dựng, quốc phòng. tham gia đầu tư dự án nhỏ sản xuất thép để phục vụ sự phát triển của chính ngành mình. -5- Sản lượng thép cán của ngành Thép năm 1995 đạt 450.000 tấn/năm, tương đương tăng gấp 4 lần so với năm 1990.
Giai đoạn 1996 – 2000, ngành thép Việt Nam tăng trưởng với tốc độ cao và có nhiều dự án đầu tư mới theo chiều sâu, có thêm 13 dự án liên doanh, trong đó có 12 nhà máy liên doanh cán thép và gia công chế biến sau cán. Năm 2000, ngành Thép đạt sản lượng 1,57 triệu tấn. Từ năm 2000 trở đi, do tác động của chính sách mở cửa và hội nhập nền kinh tế, Việt Nam trở thành một trong những địa chỉ tiềm năng thu hút nhiều dự án đầu tư từ phía đối tác nước ngoài. Theo đó, nhu cầu về thép xây dựng cũng như thép dùng trong các ngành công nghiệp khác tăng.
Các doanh nghiệp Việt Nam có điều kiện mở rộng hoạt động sản xuất kinh doanh, đầu tư theo chiều sâu các dự án nhằm đáp ứng tối đa cho sự phát triển kinh tế đất nước. Trong một vài năm qua, nhu cầu thép của Việt Nam đều tăng ở mức 2 con số mỗi năm, dự kiến trong năm 2014 sẽ có mức tăng trưởng từ 10 – 12%. Đáp ứng mức tăng ấy, sản lượng sản xuất thép của các doanh nghiệp trong nước tăng mạnh theo từng năm. Tuy nhiên, các chủng loại thép khác như thép cuộn cán nóng, thép hợp kim, thép chế tạo cơ khí, thép tấm cán nóng, thép tấm cán nguội.
còn phải nhập khẩu. Năm 2012, Việt Nam nhập khẩu 7,6 triệu tấn thép các loại và nguyên liệu thép. Đặc điểm của vật liệu thép và cầu thép Thép là vật liệu hoàn chỉnh được dùng rộng rãi trong tất cả mọi ngành công nghiệp cũng như đời sống hàng ngày và trong ngành xây dựng cầu nói riêng. Thép có tính chịu lực cao với các loại ứng suất: kéo, nén, uốn, cắt…Có thể dùng để chế tạo tất cả các dạng cầu khác nhau: dầm, dàn, vòm, treo… và các hệ liên hợp.
Thép có trọng lượng riêng lớn, độ bền cao, trọng lượng bản thân nhẹ do đó có thể xây dựng được những cầu nhịp rất lớn. Mặc khác, thép có cường độ cao và mô đun đàn hồi lớn – độ cứng lớn, đảm bảo ổn định dưới tác dụng của tải trọng gió và các loại tải trọng có chu kỳ. Về mặt lí hóa, thép có tính đồng nhất cao, dưới ảnh hưởng của nhiệt độ, cường độ và mô đun đàn hồi thay đổi ít nên cầu thường làm việc tốt trong điều kiện nhiệt độ của môi trường biến đổi. -6- Về mặt chế tạo, thép dễ gia công, dễ cắt, rèn đập, đúc cán, hàn nên có thể chế tạo thành nhiều loại hình dạng thích hợp với đặc điểm các loại cầu khác nhau, đồng thời tạo khả năng công nghiệp hóa, tự động hóa chế tạo trong công xưởng nhà máy.
Thêm vào đó các bộ phận của cầu thép được vận chuyển từ nơi chế tạo đến công trường và công việc lắp ráp có thể cơ giới hóa triệt để, tạo điều kiện đẩy nhanh thời gian xây dựng công trình. Một đặc điểm quan trọng của cầu thép là có nhiều dạng liên kết đáng tin cậy như bu lông, chốt, đinh tán, hàn và dán. Các loại liên kết của thép đảm bảo tính lắp ghép cao, làm cho cầu dễ lắp, dễ tháo có thể dùng được trong các công trình vĩnh cửu, các công trình tạm và các công trình phục vụ quốc phòng. Ưu, khuyết điểm của cầu thép 1.
Ưu điểm Thép là loại vật liệu hoàn chỉnh nhất. Nó có tính đồng nhất, đẳng hướng, làm việc hoàn toàn đàn hồi trước khi đạt cường độ chảy, có cường độ chịu nén và chịu kéo cùng cao. Thép có độ dự trữ biến dạng và cường độ cao mà các vật liệu khác không có được do đó chịu được ổn định và tải trọng động tốt. Thời gian xây dựng cầu thép nhanh hơn cầu bêtông.
Nó có thể được lắp dựng dễ dàng qua sông, suối, thung lũng trong các điều kiện môi trường khác nhau. Ngoài ra nó có thể dễ dàng thi công tại các nút giao thông trong đô thị nên giảm giá thành xây dựng. Kết cấu cầu thép có trọng lượng nhẹ nên làm giảm giá thành kết cấu phần dưới. Điều này càng có ý nghĩa khi gặp địa chất xấu, nền đất yếu.
Kết cấu nhịp cầu thép có thể thiết kế với chiều cao thấp hơn cầu bê tông nên giảm được chiều cao kiến trúc khi sử dụng xây dựng đường trên cao, cầu vượt tại các nút giao. Cầu thép dễ sửa chữa và sửa chữa nhanh hơn cầu bêtông. Khuyết điểm Gỉ của thép là vấn đề dai dẳng và tốn kém trong việc duy tu bảo dưỡng cầu. Đó là nguyên nhân chính dẫn đến phá hỏng cầu thép.
-7- Giá thành sơn cầu thép trong suốt thời gian phục vụ là rất lớn. Vấn đề cạo gỉ ảnh hưởng đến môi trường và sức khỏe con người. Việc cạo sạch sơn cũ và thu gom các phế thải độc hại vô cùng đắt đỏ, đôi khi giá thành này lại lớn hơn việc bỏ cầu cũ và xây dựng cầu mới. Việc sơn cầu cũng gây nhiều vấn đề khác như làm ô nhiễm môi trường, ảnh hưởng xấu đến sức khỏe của con người… Với những nhược điểm nói trên đã làm giảm sự hấp dẫn phần nào của cầu thép so với cầu bêtông ứng suất trước.
Vật liệu thép chịu thời tiết 1. Định nghĩa và đặc điểm của thép chịu thời tiết Thép chịu thời tiết (tiếng anh: weathering steels/weather resistant steels), hay để đưa tên kỹ thuật của nó là "thép dùng trong kết cấu với khả năng chống ăn mòn trong không khí được cải thiện", là cái tên để đưa ra một phạm vi về thép hợp kim thấp cường độ cao, khi dùng chúng trong điều kiện phù hợp, có thể được phơi bày ngoài hiện trường mà không cần phải sơn. Khi được sử dụng hợp lý, thép chịu thời tiết không có sơn có thể tăng cường tính chống gỉ so với thép cacbon hoặc cacbon/mangan thường trong kết cấu mà không có sơn. Tất cả thép trong kết cấu bị gỉ ở một tốc độ nào đó phụ thuộc vào sự xâm nhập của hơi ẩm và oxy vào trong kim loại sắt.
Khi quá trình xâm nhập này cứ tiếp tục diễn ra, một lớp oxit gỉ sẽ trở thành một rào cản hạn chế sự xâm nhập khác của hơi ẩm và oxy tới kim loại, và tốc độ ăn mòn này sẽ giảm xuống. Nếu như lớp gỉ này ngăn không cho thấm nước một cách thích đáng và dính bám một cách chặt chẽ thì tốc độ xâm nhập có thể giảm bớt xuống gần như tới zero. Trong trường hợp dùng thép chịu thời tiết, điều kiện ổn định này có thể đạt được tới một vài năm tùy thuộc vào điều kiện môi trường, và kim loại sau đó được bảo vệ từ sự ăn mòn trong tương lai bằng các rào cản là lớp gỉ. Giả định rằng không có sự thay đổi đáng kể nào trong môi trường và với sự kiểm tra thường xuyên tuổi thọ một cây cầu dùng thép chịu thời tiết, thì điều kiện ổn định có thể xác định được.
Sắt và thép cả hai đều gỉ khi có sự có mặt của không khí và nước, kết quả là sản phẩm của sự ăn mòn, gỉ và sắt oxit. Thép không chịu thời tiết (Non-weather- resisting steel) có một lớp oxit tương đối xốp mà có thể giữ ẩm và thúc đẩy sự ăn -8- mòn hơn nữa. Sau một thời gian nhất định (phụ thuộc vào điều kiện), lớp gỉ này sẽ tách khỏi bề mặt kim loại, làm bề mặt kim loại bị phơi bày ra và gây hư hại nhiều hơn nữa. Do đó, tốc độ gỉ phát triển như một loạt các đường cong và được xấp xỉ bởi một đường thẳng, độ dốc của nó phụ thuộc vào tính chất xâm thực của môi trường (Biểu đồ 1.
Tyû leä trung bình Bieåu ñoà maát maùt Theùp Caùc bon / Caùc bon- Mangan do gæ theo chu kyø khoâng ñöôïc baûo veä choáng gæ Maát maùt do gæ Theùp chòu thôøi tieát Thôøi gian Biểu đồ 1. So sánh giữa mất mát ăn mòn thép chịu thời tiết và thép carbon thông thường Với thép chịu thời tiết, quá trình gỉ được bắt đầu theo cùng một khuynh hướng như các loại thép cacbon thông thường. Khi phơi bày ngoài môi trường, gỉ sẽ hình thành trong giai đoạn đầu với các đặc điểm và tốc độ tương tự như thép cacbon thông thường, nhưng các thành phần hợp kim đặc biệt trong thép tạo nên một lớp gỉ ổn định, bám chặt vào kim loại cơ bản và ít xốp. Lớp gỉ “đồng” này phát triển dưới điều kiện ẩm và khô xen kẻ nhau và tạo nên một lớp oxit chống gỉ, ngăn chặn sự thâm nhập của oxy và hơi ẩm.