Kiểm Tra Chất Lượng Thép: Tiêu Chuẩn & Phương Pháp Kiểm Định Vật Liệu Kết Cấu Nhà Xưởng

Kết cấu thép là “bộ xương” của toàn bộ nhà xưởng công nghiệp. Mọi tính toán về thiết kế chống động đất hay khẩu độ vượt nhịp đều dựa trên một giả định: Thép đạt chuẩn. Nhưng nếu thép thực tế KHÔNG đạt chuẩn thì sao? Toàn bộ công trình trở thành một “canh bạc”. Do đó, kiểm tra chất lượng thép không phải là lựa chọn, mà là một thủ tục pháp lý và kỹ thuật bắt buộc.

Bài viết này sẽ phân tích chi tiết quy trình kiểm tra chất lượng thép kết cấu (thép hình H, I, U, V, thép tấm…) cho nhà xưởng, từ khâu hồ sơ (CO/CQ) đến các thí nghiệm cơ lý (thử kéo) tại phòng thí nghiệm.

1. Tại Sao Kiểm Tra Chất Lượng Thép Là “Sống Còn”?

Nhiều chủ đầu tư tin tưởng 100% vào nhà thầu hoặc nhà cung cấp. Tuy nhiên, trong một thị trường phức tạp, các rủi ro sau là có thật:

• Rủi ro “Under-Design” (Thiết kế không đủ): Kỹ sư thiết kế dựa trên mác thép A36 (Giới hạn chảy 250 MPa). Nhưng thép thực tế nhập về là thép “trôi nổi”, chỉ đạt 210 MPa. Toàn bộ kết cấu yếu hơn 15-20% so với thiết kế và có thể sụp đổ khi đủ tải (gió bão, cầu trục, hoặc động đất).
• Rủi ro Thép “Giòn” (Brittle): Thép có thành phần hóa học sai (ví dụ: hàm lượng Carbon, Lưu huỳnh quá cao) sẽ trở nên giòn. Nó có thể chịu lực nén tốt, nhưng khi chịu uốn hoặc rung động (tải trọng động đất), nó sẽ “gãy vỡ” đột ngột thay vì “biến dạng dẻo” -> Gây sụp đổ thảm khốc.
• Rủi ro Pháp lý: Khi xảy ra sự cố, cơ quan điều tra sẽ truy xuất hồ sơ. Nếu không có chứng từ kiểm tra chất lượng thép đầu vào, chủ đầu tư và đơn vị tư vấn giám sát sẽ là người chịu trách nhiệm đầu tiên. Hồ sơ thẩm duyệt PCCC (đối với hạng mục sơn chống cháy) cũng yêu cầu rõ mác thép.
• Rủi ro Kinh tế (Thép “Thiếu Zem”): Bạn đặt mua thép tấm 10mm, nhưng thép giao về chỉ 9.5mm (dung sai âm quá lớn). Bạn đang trả tiền cho 10mm nhưng chỉ nhận về 9.5mm.

2. Quy Trình Kiểm Tra 3 Lớp (Từ Giấy Tờ Đến Phòng Lab)

Xem thêmSơn Epoxy Kháng Khuẩn: Công Nghệ, Tiêu Chuẩn & Ứng Dụng

Một quy trình kiểm tra chất lượng thép chuyên nghiệp phải đi qua 3 bước lọc, không được bỏ sót bước nào.

Lớp 1: Kiểm Tra Hồ Sơ (CO, CQ) – “Giấy Khai Sinh”

Khi thép được giao đến công trường, việc đầu tiên Giám sát (Tư vấn hoặc Chủ đầu tư) phải làm là “check” hồ sơ đi kèm lô hàng.

• CO (Certificate of Origin – Giấy chứng nhận xuất xứ): Cho biết thép này từ đâu? (Nhật Bản, Hàn Quốc, Trung Quốc, Đài Loan, hay nội địa…).
• CQ (Certificate of Quality – Giấy chứng nhận chất lượng): Đây là giấy tờ quan trọng nhất. Nó là “báo cáo thử nghiệm” (Mill Test Report) do chính nhà máy sản xuất thép cấp.

Trong CQ, bạn phải đọc được các thông số sau và đối chiếu với Tiêu chuẩn thiết kế (ví dụ: A36):

• Tiêu chuẩn sản xuất (Standard): Ghi rõ JIS G3101 (SS400), ASTM A36, GB/T Q235…?
• Mác thép (Grade): SS400, A36, Q345…
• Thành phần hóa học (Chemical Composition): % Carbon (C), % Mangan (Mn), % Silic (Si), % Phốt pho (P), % Lưu huỳnh (S).
• Tính chất cơ lý (Mechanical Properties):
  • Giới hạn chảy (Yield Strength – $F_y$) – (ví dụ: 255 MPa)
  • Giới hạn bền kéo (Tensile Strength – $F_u$) – (ví dụ: 410 MPa)
  • Độ dãn dài (Elongation) – (ví dụ: 21%)

Lưu ý: CO/CQ có thể bị làm giả. Do đó, không bao giờ được tin tưởng 100% vào giấy tờ. Nó chỉ là bước lọc đầu tiên.

Lớp 2: Kiểm Tra Cảm Quan & Kích Thước (Tại Công Trường)

Sau khi kiểm tra hồ sơ, kỹ sư phải kiểm tra thực tế lô hàng.

• Kiểm tra mác thép: Thép tiêu chuẩn luôn có in/dập/sơn mác thép, logo nhà sản xuất, số lô trên thân cây. Phải đối chiếu xem có khớp với CQ không.
• Kiểm tra khuyết tật (Visual): Bề mặt thép có bị cong vênh (warping) quá mức không? Có bị tách lớp (lamination) hay nứt (crack) không?
• Kiểm tra Rỉ sét (Rust): Rỉ sét bề mặt (loại A, B) là bình thường và có thể làm sạch. Nhưng rỉ sét ăn sâu, rỗ (loại C, D) là không thể chấp nhận vì nó làm giảm tiết diện chịu lực của thép.
• Kiểm tra Kích thước (Dimensional): Dùng thước kẹp (caliper), thước dây. Đây là bước kiểm tra chất lượng thép để chống gian lận thương mại. Kiểm tra chiều dày bụng (web), dày cánh (flange), chiều rộng cánh… xem có nằm trong dung sai cho phép của tiêu chuẩn không.

Lớp 3: Thử Nghiệm Cơ Lý (Tại Phòng Thí Nghiệm LAS-XD)

Đây là bước kiểm tra cuối cùng, khách quan và đáng tin cậy nhất. Kỹ sư giám sát sẽ lấy mẫu ngẫu nhiên (theo TCVN) ngay tại lô hàng. Mẫu này được niêm phong và gửi đến một phòng thí nghiệm độc lập, được nhà nước công nhận (có dấu LAS-XD).

Các thí nghiệm bắt buộc phải làm:

1. Thí nghiệm Kéo Nén (Tensile Test): Đây là “vua” của các thí nghiệm. Mẫu thép sẽ được kẹp vào máy và kéo từ từ cho đến khi bị đứt. Máy tính sẽ vẽ biểu đồ quan hệ Lực – Biến dạng, từ đó xác định 3 chỉ số quan trọng nhất:
   • Giới hạn chảy ($F_y$): Lực mà tại đó thép bắt đầu biến dạng vĩnh viễn (bị “chảy”). Kỹ sư kết cấu dùng con số này để tính toán.
   • Giới hạn bền ($F_u$): Lực tối đa mà thép chịu được trước khi đứt.
   • Độ dãn dài (%): Thép dãn ra được bao nhiêu % trước khi đứt. Chỉ số này thể hiện “độ dẻo” của thép, cực kỳ quan trọng cho khả năng kháng chấn.
2. Phân tích Thành phần Hóa học (Chemical Analysis): Phòng lab sẽ dùng máy quang phổ để phân tích chính xác % Carbon, Mangan, P, S… để khẳng định mác thép. Ví dụ, nếu % Carbon quá cao, thép sẽ giòn, dù giới hạn chảy có thể vẫn đạt.
3. Thí nghiệm Uốn (Bend Test): Uốn gập mẫu thép 180 độ. Nếu thép tốt (dẻo), nó sẽ uốn mà không bị nứt gãy ở mặt ngoài.

Chỉ khi kết quả từ phòng LAS-XD trả về, xác nhận các chỉ số KHỚP với Tiêu chuẩn thiết kế và CQ của nhà sản xuất, lô thép đó mới chính thức được “Nghiệm thu” và cho phép đưa vào gia công, lắp dựng.

3. Các Mác Thép Kết Cấu Phổ Biến (Và Tiêu Chuẩn Tương Ứng)

Kỹ sư kiểm tra chất lượng thép sẽ phải đối chiếu kết quả thử nghiệm với các tiêu chuẩn này:

A36, SS400, Q235B và CT38 về cơ bản là tương đương nhau và được sử dụng phổ biến nhất. A572 và Q345B là thép cường độ cao, dùng cho các kết cấu chịu lực cực lớn hoặc vượt nhịp siêu lớn.

Câu Hỏi Thường Gặp (FAQ)

Để tìm hiểu sâu hơn về các tiêu chuẩn thép xây dựng, bạn có thể tham khảo Wikipedia về Thép Kết Cấu (Structural Steel) hoặc các TCVN liên quan trên cổng thông tin của Bộ Xây Dựng.