Bulong Lục giác thép mạ kẽm 10.9 M16x55 DIN 931 – Ren lửng

Bu lông lục giác thép mạ kẽm 10.9 M16x55 DIN 931 ren lửng nằm ở giao điểm của hai yêu cầu vốn xung khắc nhau: cấp bền cao và mạ điện phân. Xung khắc ấy có tên gọi là giòn hydro, và nó là rủi ro nghiêm trọng nhất của nhóm sản phẩm này.

Hydro vào thép bằng đường nào

Trong quá trình tẩy gỉ bằng axit và trong bể mạ điện phân, phản ứng sinh ra hydro nguyên tử ngay trên bề mặt thép. Nguyên tử hydro rất nhỏ nên khuếch tán được vào mạng tinh thể của thép thay vì thoát hết ra ngoài.

Khi vào bên trong, hydro tích tụ ở các khuyết tật và biên hạt. Dưới ứng suất kéo, những vị trí này trở thành điểm khởi phát nứt. Thép càng cứng thì mạng tinh thể càng ít khả năng biến dạng dẻo để giải toả, nên càng nhạy.

Đây là lý do bu lông cấp 4.8 hay 8.8 mạ kẽm gần như không gặp vấn đề, còn cấp 10.9 thì nằm trong nhóm cần kiểm soát chặt. Cấp 12.9 mạ điện phân thậm chí thường bị khuyến cáo tránh hoàn toàn.

Vì sao kiểu hỏng này đặc biệt nguy hiểm

Bu lông bị giòn hydro không hỏng ngay lúc lắp. Nó chịu được mô-men siết bình thường, qua được mọi phép kiểm tra thông thường, rồi nứt vỡ sau vài giờ tới vài ngày dưới tải tĩnh.

Mặt gãy phẳng, sáng, không có biến dạng dẻo, không có cổ thắt. Không có dấu hiệu báo trước nào để người vận hành nhận ra. Với cụm liên kết nhiều bu lông, hiện tượng thường xảy ra lần lượt trên nhiều con cùng lô.

Khử hydro: bước không được bỏ

Cách xử lý là nung sản phẩm ở khoảng 190 đến 220 độ C trong nhiều giờ, càng sớm sau khi mạ càng tốt, thường trong vòng vài giờ. Nhiệt độ này đủ để hydro khuếch tán ngược ra ngoài nhưng không làm thay đổi cơ tính đã đạt sau nhiệt luyện.

Thời gian nung phụ thuộc độ cứng và tiết diện, thường từ 4 đến 24 giờ. Điểm mấu chốt là phải làm sớm: để càng lâu sau mạ thì hydro càng khó thoát vì lớp kẽm cản đường.

Đây là công đoạn tốn thời gian và tốn năng lượng, nên cũng là công đoạn dễ bị bỏ qua ở các cơ sở mạ không kiểm soát chất lượng. Từ ngoài nhìn vào, sản phẩm đã khử hydro và chưa khử hoàn toàn giống nhau.

Người mua kiểm soát bằng cách nào

Không có phép thử tại hiện trường nào phát hiện được giòn hydro. Đây là điểm khác biệt lớn so với kiểm tra cấp bền, vốn có thể đo độ cứng ngay tại kho.

Vì vậy biện pháp duy nhất là kiểm soát qua hồ sơ và nguồn cung. Chứng nhận chất lượng của lô cần nêu rõ đã thực hiện khử hydro sau mạ, kèm thông số nhiệt độ và thời gian. Nhà sản xuất nghiêm túc luôn có thông tin này.

Với công trình quan trọng, có thể yêu cầu thử nghiệm theo phương pháp đặt tải duy trì trên mẫu đại diện của lô. Đây là phép thử phá huỷ, làm trên mẫu chứ không làm trên hàng sẽ lắp.

Nếu không thể kiểm soát được nguồn, phương án an toàn là chọn bản thép đen cho vị trí chịu lực quan trọng rồi sơn phủ sau khi lắp, vì bản thép đen không qua mạ nên không phát sinh rủi ro này.

Thông số cỡ 55 mm

Câu hỏi thường gặp

Giòn hydro xảy ra sau bao lâu? Thường trong vài giờ tới vài ngày sau khi chịu tải. Nếu mối ghép vận hành ổn định qua vài tuần thì rủi ro này gần như đã qua.

Có kiểm tra được tại kho không? Không. Chỉ kiểm soát được qua hồ sơ khử hydro và uy tín nguồn cung.

Mạ nhúng nóng có bị không? Rủi ro thấp hơn nhiều vì quy trình khác và nhiệt độ nhúng cao giúp hydro thoát ra. Nhưng nhiệt độ nhúng lại có thể ảnh hưởng cơ tính của thép cấp cao, nên cần loại chuyên dụng.

Vì sao cấp 8.8 ít gặp vấn đề hơn

Độ nhạy với giòn hydro tăng theo độ cứng của thép. Cấp 8.8 có độ cứng khoảng 23 đến 34 HRC, cấp 10.9 khoảng 32 đến 39 HRC, cấp 12.9 còn cao hơn.

Thép mềm hơn có khả năng biến dạng dẻo cục bộ tốt hơn, nên khi hydro tích tụ ở một khuyết tật, vùng xung quanh chảy dẻo và giải toả ứng suất thay vì tạo vết nứt. Thép cứng không có cơ chế giải toả ấy.

Ngưỡng thường được nhắc tới trong thực hành là khoảng 32 HRC, tương ứng giới hạn bền quanh 1000 MPa. Dưới ngưỡng này rủi ro thấp, trên ngưỡng thì cần kiểm soát chặt. Cấp 10.9 nằm ngay tại vạch, đó là lý do nó vừa dùng được vừa cần cẩn thận.

Hệ quả thực tế khi lựa chọn: nếu mối ghép không thật sự cần cấp 10.9, dùng cấp 8.8 mạ kẽm sẽ đơn giản hơn về mặt kiểm soát chất lượng. Chỉ nên dùng 10.9 mạ điện phân khi tính toán yêu cầu đúng cấp bền đó.

Thời điểm nguy hiểm và cách bố trí thi công

Nứt do giòn hydro cần ba yếu tố cùng lúc: hydro trong thép, ứng suất kéo đủ lớn, và thời gian. Ứng suất kéo xuất hiện ngay khi siết, nên đồng hồ bắt đầu chạy từ lúc lắp.

Phần lớn trường hợp nứt xảy ra trong khoảng vài giờ tới vài ngày sau khi siết. Nếu mối ghép vận hành ổn định qua vài tuần thì rủi ro này gần như đã qua, vì hydro đã khuếch tán và phân bố lại.

Cách bố trí thi công tận dụng được đặc điểm này: với cụm quan trọng, nên siết đủ lực kẹp rồi để chịu tải một thời gian trước khi đưa vào vận hành chính thức, và kiểm tra lại toàn bộ trước khi bàn giao. Con nào có vấn đề sẽ lộ ra trong giai đoạn đó thay vì lúc đang chạy.

Nếu phát hiện một con nứt kiểu giòn, phải xử lý cả lô chứ không chỉ thay con đó, vì các con cùng lô đã qua cùng quy trình mạ và mang cùng rủi ro.

Sản phẩm liên quan

• Bu lông M16x60 DIN 931 mạ kẽm – cỡ dài hơn kế tiếp
• Bu lông M16x50 DIN 931 mạ kẽm – cấu tạo lớp mạ điện phân
• Bu lông M16x55 DIN 931 thép đen – không qua mạ, không có rủi ro hydro
• Toàn bộ dòng bu lông lục giác mạ kẽm 10.9