Đo biên dạng bề mặt thép phun cát 

Trong thi công sơn bảo vệ kết cấu thép, xử lý bề mặt bằng phương pháp phun cát hoặc phun hạt mài là bước bắt buộc nhằm loại bỏ lớp phủ cũ và tạo độ nhám thích hợp cho lớp sơn mới. Độ nhám này, hay biên dạng bề mặt (surface profile), đóng vai trò then chốt trong khả năng bám dính và tuổi thọ của hệ sơn.

Trên thực tế hiện trường, việc đo và đánh giá biên dạng bề mặt thường gây tranh cãi do sự khác biệt giữa các phương pháp đo. Bài viết này tổng hợp các định nghĩa tiêu chuẩn quốc tế, phân tích nguyên lý đo và làm rõ mối tương quan giữa các phương pháp phổ biến nhất hiện nay.

1. Biên dạng bề mặt là gì?

Sau khi phun cát, bề mặt thép hình thành một mô hình neo bám (anchor pattern) gồm các đỉnh và thung lũng phân bố ngẫu nhiên. Biên dạng bề mặt không phải là độ nhám toán học đơn giản, mà là đại lượng thống kê phản ánh chiều cao đặc trưng của các đỉnh so với các thung lũng.

Biên dạng bề mặt không phải là độ nhám toán học đơn giản

Các tiêu chuẩn định nghĩa khác nhau:

ISO 8503-1: Biên dạng là chiều cao của các đỉnh chính so với các thung lũng chính.

ASTM D7127: Biên dạng được xem là độ lệch dương và âm theo phương thẳng đứng so với đường trung bình.

ASTM D4417: Định nghĩa tương tự ISO 8503-1 và quy định ba phương pháp đo hiện trường.

2. Ba phương pháp đo biên dạng theo ASTM D4417

Phương pháp A - Mẫu so sánh biên dạng

Sử dụng mẫu chuẩn bằng thép hoặc nhựa để so sánh trực quan. Phương pháp này nhanh nhưng phụ thuộc nhiều vào kinh nghiệm người đánh giá.

Phương pháp B - Panme đo sâu

Đo trực tiếp độ sâu tại nhiều điểm trên bề mặt. Phương pháp này đơn giản nhưng kết quả rất nhạy với cách xử lý số liệu.

Phương pháp C - Băng sao chép

Là phương pháp được sử dụng rộng rãi nhất trong thực tế hiện trường nhờ tính ổn định và khả năng tương quan tốt với phương pháp kính hiển vi.

Phương pháp đo biên dạng theo ASTM D4417

3. Đo biên dạng bằng băng sao chép

Băng sao chép gồm một lớp bọt nén gắn trên nền polyester không nén dày 2 mil ± 0,2 mil. Khi ép lên bề mặt thép đã phun cát, lớp bọt ghi lại hình dạng bề mặt.

Quy trình đo:

- Ép băng lên bề mặt bằng dụng cụ ép chuẩn.

- Đo chiều dày tổng bằng panme.

- Trừ đi 2 mil của lớp nền để thu được giá trị biên dạng.

Theo ISO 8503-5, phương pháp này phản ánh trung bình của các đỉnh cao nhất, do mỏ đo panme làm phẳng nhẹ bề mặt băng.

Đo biên dạng bằng băng sao chép

4. Đo bằng thiết bị đo độ nhám dạng kim

Thiết bị sử dụng đầu dò kim cương di chuyển trên bề mặt với tốc độ không đổi. Chuyển động lên xuống của kim được ghi nhận để xác định thông số Rt theo ISO 4287 – là khoảng cách giữa đỉnh cao nhất và đáy thấp nhất trong chiều dài đánh giá 0,5 inch.

Thiết bị sử dụng đầu dò kim cương di chuyển trên bề mặt với tốc độ không đổi.

Thông thường, thực hiện 5 vệt đo và lấy giá trị trung bình Rt, tiếp tục phản ánh trung bình của các đỉnh cao nhất.

5. Đề xuất phương pháp xử lý dữ liệu mới cho panme đo sâu

Theo ASTM D4417 hiện hành, panme đo sâu yêu cầu lấy trung bình toàn bộ các phép đo, bao gồm cả các giá trị rất thấp, dẫn đến kết quả thường thấp hơn đáng kể so với replica tape và stylus.

Bài viết đề xuất cách xử lý dữ liệu thực tế hơn:

- Chọn 5 vị trí đo trên bề mặt

- Mỗi vị trí đo 10 lần

- Ghi nhận giá trị lớn nhất tại mỗi vị trí

- Lấy trung bình các giá trị lớn nhất làm kết quả cuối cùng

- Kết quả thử nghiệm cho thấy phương pháp này giúp panme đo sâu cho giá trị rất gần với replica tape và stylus.

Đề xuất phương pháp xử lý dữ liệu mới cho panme đo sâu

Biên dạng bề mặt thép phun cát là đại lượng mang tính thống kê cao do đặc điểm ngẫu nhiên của bề mặt. Nghiên cứu và thực nghiệm cho thấy replica tape và stylus roughness tester có mối tương quan chặt chẽ, phù hợp với các nghiên cứu vòng tròn của ASTM.

Panme đo sâu, nếu được xử lý dữ liệu theo phương pháp “trung bình của các đỉnh cao nhất”, hoàn toàn có thể trở thành một công cụ đo đáng tin cậy, nhất quán và so sánh trực tiếp với hai phương pháp còn lại.

Đối với kỹ sư QA/QC, kỹ sư kiểm tra sơn và nhà thầu, việc hiểu rõ bản chất từng phương pháp đo là chìa khóa để lựa chọn thiết bị phù hợp, tránh tranh chấp và đảm bảo chất lượng hệ sơn theo yêu cầu kỹ thuật.