Tiêu chuẩn góp phần kiến tạo tương lai của ngành thép

Thép là vật liệu quan trọng trong xây dựng, giao thông, sản xuất và nhiều lĩnh vực công nghiệp. Dù thường được gắn với cuộc Cách mạng Công nghiệp thế kỷ XIX, lịch sử sản xuất thép đã bắt đầu từ khoảng 3.000 năm trước. Việc bổ sung carbon vào sắt tạo ra thép carbon có độ bền, độ đàn hồi và khả năng gia công tốt hơn, mở ra nhiều ứng dụng trong chế tạo công cụ và vũ khí.

Năm 1856, nhà phát minh người Anh Henry Bessemer đưa ra phương pháp sản xuất thép hàng loạt bằng cách thổi oxy qua sắt nóng chảy để loại bỏ tạp chất. Công nghệ này rút ngắn thời gian sản xuất từ khoảng một ngày xuống còn 10–20 phút, giúp tiết kiệm chi phí và thúc đẩy sự phát triển của đường sắt, cầu, tàu biển và các công trình cao tầng.

ASTM và những tiêu chuẩn thép đầu tiên

Năm 1898, ASTM International được hình thành sau cuộc họp tại Philadelphia (Mỹ) với sự tham gia của 70 kỹ sư, nhà khoa học và doanh nhân. Trong bối cảnh ngành đường sắt phát triển nhanh nhưng thường xảy ra sự cố, các chuyên gia đã thống nhất xây dựng tiêu chuẩn nhằm nâng cao an toàn và chất lượng vật liệu.

Ủy ban thép A01 là ủy ban kỹ thuật đầu tiên của ASTM. Năm 1901, ủy ban ban hành tiêu chuẩn đồng thuận đầu tiên về thép carbon dùng làm đường ray chữ T (A1). Tiêu chuẩn quy định các yêu cầu về thành phần hóa học, độ cứng Brinell, hàm lượng hydro và phương pháp kiểm tra chất lượng đường ray.

Tiếp đó, ASTM phát triển tiêu chuẩn A2 dành cho đường ray thép carbon dạng dầm, đường ray có rãnh và đường ray bảo vệ, với các yêu cầu về thành phần hóa học, độ cứng, khối lượng, chiều dài và gia công sản phẩm.

Sau hơn 128 năm, Ủy ban A01 đã phát triển lên hơn 1.300 thành viên, với 38 tiểu ban và hơn 500 tiêu chuẩn liên quan đến thép, thép không gỉ và các hợp kim. Các tiêu chuẩn bao phủ nhiều lĩnh vực như xây dựng, giao thông, đóng tàu, đường ống và thiết bị công nghiệp.

Ảnh minh họa.

Tiêu chuẩn thép phục vụ nhiều ngành công nghiệp

Một số tiêu chuẩn ASTM tiêu biểu gồm A106 về ống thép carbon liền mạch dùng trong môi trường nhiệt độ cao; A182 về mặt bích, phụ kiện, van và các bộ phận bằng thép hợp kim, thép không gỉ; A356 về thép đúc dùng trong tua-bin hơi.

Trong lĩnh vực xây dựng, tiêu chuẩn A615 quy định yêu cầu đối với thép thanh cốt bê tông, bao gồm phân tích thành phần, thử kéo, thử uốn và kiểm tra biến dạng.

Tiêu chuẩn A706 dành cho thép thanh cốt bê tông hợp kim thấp, yêu cầu độ giãn dài và độ dẻo cao hơn. Đặc tính này đặc biệt quan trọng đối với các công trình cao tầng tại khu vực có nguy cơ động đất, giúp kết cấu có khả năng biến dạng tốt hơn, hạn chế nứt gãy.

Đổi mới tiêu chuẩn cùng công nghệ sản xuất

Ngành thép đang chuyển đổi mạnh mẽ với sự phát triển của công nghệ tự động hóa, robot, sản xuất bồi đắp và trí tuệ nhân tạo (AI).

Robot được sử dụng để kiểm tra, bảo trì các khu vực nguy hiểm như lò cao, nơi nhiệt độ có thể vượt 1.200°C và tồn tại nguy cơ khí độc. Công nghệ này giúp giảm sự tiếp xúc của người lao động với môi trường nguy hiểm, nâng cao an toàn và hiệu quả sản xuất.

Trong khi đó, sản xuất bồi đắp bằng in 3D cho phép chế tạo các chi tiết phức tạp, giảm phụ thuộc vào khuôn mẫu, rút ngắn thời gian sản xuất và hạn chế tồn kho. ASTM A01 cũng phối hợp với ủy ban F42 về sản xuất bồi đắp nhằm kết nối các tiêu chuẩn sản phẩm truyền thống với công nghệ mới.

AI đang được ứng dụng trong tối ưu hóa quy trình luyện và cán thép, phát triển mác thép, kiểm tra khuyết tật bề mặt bằng thị giác máy tính và học máy. Công nghệ này còn hỗ trợ bảo trì dự đoán thông qua phân tích dữ liệu nhiệt độ, áp suất, độ rung và tình trạng thiết bị.

Bên cạnh đó, ASTM tiếp tục nghiên cứu, sửa đổi và cập nhật các tiêu chuẩn hiện hành, trong đó có tiêu chuẩn A709 về thép kết cấu cầu và A988 về các sản phẩm thép không gỉ chế tạo bằng phương pháp ép đẳng tĩnh nóng.

Sự phát triển của hệ thống tiêu chuẩn ASTM cho thấy tiêu chuẩn hóa không chỉ góp phần bảo đảm chất lượng và an toàn mà còn tạo nền tảng để ngành thép thích ứng với công nghệ mới, nâng cao năng suất và hướng tới sản xuất bền vững.

Hà My