Sản xuất đường ống thép không gỉ không hàn dành cho dịch vụ ở nhiệt độ cao

Khoảng cách đỡ đúng giúp hệ thống đường ống thép không gỉ tránh bị võng, rung hoặc mài mòn thủng; các tài liệu tham khảo tiêu chuẩn là MSS SP-58 và MSS SP-69, quy định về vật liệu, thiết kế và thực hành lắp đặt giá đỡ ống. Một chi tiết đặc thù đối với thép không gỉ cần lưu ý ở đây là: thép không gỉ austenitic có mô-đun đàn hồi thấp hơn khoảng 10–15% so với thép carbon, do đó cùng một nhịp sẽ võng nhiều hơn, và các bảng khoảng cách đỡ được lập cho thép carbon không đảm bảo tính an toàn khi áp dụng cho thép không gỉ. Khi cộng thêm chuyển động nhiệt và yêu cầu giữ thép không gỉ tách biệt khỏi tiếp xúc với thép carbon, việc thiết kế giá đỡ trở thành một bài toán kỹ thuật thực sự. Tại Công ty TNHH Thép Không Gỉ Chiết Giang Văn Cường, chúng tôi khuyến nghị khách hàng lên kế hoạch bố trí giá đỡ dựa trên độ cứng, nhiệt độ và cách ly điện hóa ngay từ giai đoạn đầu.

Tại sao thép không gỉ đòi hỏi sự chú ý sát sao hơn thép carbon
Độ võng dưới trọng lượng bản thân phụ thuộc vào chiều dài nhịp, tải trọng, mô-men quán tính và mô-đun đàn hồi của vật liệu. Thép không gỉ austenit có giá trị mô-đun nằm trong khoảng 193–200 GPa, so với khoảng 205–210 GPa đối với thép carbon. Vì độ võng tỉ lệ nghịch với mô-đun, nên cùng một ống đặt trên cùng một nhịp sẽ võng rõ rệt hơn khi làm bằng thép không gỉ. Nếu sao chép nguyên bảng khoảng cách lắp đặt dành cho thép carbon sang cho thép không gỉ, đường ống thép không gỉ có thể vượt quá giới hạn độ võng thông thường — thường được quy định ở mức khoảng 2,5 mm giữa hai điểm tựa nhằm duy trì độ dốc thoát nước và tránh đọng nước.
Thép không gỉ cũng thường được chỉ định với độ dày thành nhỏ hơn so với thép carbon ở cùng áp suất, vì độ bền và dự phòng chống ăn mòn của nó được tính toán khác biệt. Độ dày thành nhỏ hơn làm giảm mô-men quán tính và làm tăng độ võng. Mô-đun đàn hồi thấp hơn kết hợp với độ dày thành nhỏ hơn nghĩa là khoảng cách giữa các điểm đỡ cho ống thép không gỉ nói chung nên ngắn hơn so với ống thép carbon tương đương, hoặc cần kiểm tra cụ thể ống theo giới hạn độ võng và ứng suất thay vì dựa vào bảng tổng quát.

Hướng dẫn về khoảng cách giữa các điểm đỡ và cách sử dụng
Tiêu chuẩn MSS SP-69 quy định khoảng cách tối đa giữa các điểm đỡ cho các đoạn ống nằm ngang thẳng, phân loại theo kích thước danh nghĩa và loại môi chất, tách riêng dịch vụ nước ra khỏi dịch vụ hơi hoặc khí do đường ống chứa chất lỏng nặng hơn. Các giá trị này giả định tải trọng phân bố đều và giới hạn kết hợp giữa ứng suất uốn và độ võng. Đối với thép không gỉ, hãy coi các khoảng cách đỡ được công bố chỉ là điểm khởi đầu, sau đó cần xác minh lại độ võng hoặc rút ngắn nhẹ khoảng cách giữa các điểm đỡ để bù cho mô-đun đàn hồi thấp hơn.

Các giá trị này tuân theo tiêu chuẩn MSS SP-69 dành cho ống thép thành tiêu chuẩn; đối với ống inox thành mỏng, cần giảm khoảng cách hoặc xác minh lại tiêu chí độ võng 2,5 mm ở nhiệt độ vận hành. Các tải trọng tập trung như van, mặt bích và trạm đo lường yêu cầu giá đỡ đặt gần vị trí tải trọng, chứ không áp dụng khoảng cách trong bảng dành cho đoạn ống thẳng. Các ống đứng cần bộ dẫn hướng để kiểm soát chuyển động ngang và giá đỡ chịu lực đặt gần chân ống.

Quản lý chuyển động do nhiệt
Thép không gỉ giãn nở nhiều hơn thép carbon. Các mác austenit có hệ số giãn nở nhiệt khoảng 16–18 micromet trên một mét mỗi độ C, cao hơn khoảng 40–50% so với thép carbon (khoảng 12 gần đó). Một đường ống austenit dài 30 m, khi được làm nóng lên 200 độ C, có thể giãn dài khoảng 100 mm; do đó, hệ thống đỡ phải cho phép ống di chuyển trong khi vẫn chịu được trọng lượng của nó. Phương pháp thông thường là cố định các điểm đã chọn bằng các giá neo, để ống trượt dọc theo các bộ dẫn hướng nhằm hạn chế chuyển động ngang, đồng thời hấp thụ sự giãn nở bằng các vòng giãn nở hoặc nhờ độ linh hoạt trong cách bố trí đường ống.
Nếu bố trí sai vị trí giữa giá neo và bộ dẫn hướng, tải nhiệt lớn sẽ truyền trực tiếp vào các đầu nối thiết bị hoặc gây cong vênh đường ống. Các giá đỡ trượt yêu cầu bề mặt tựa có ma sát thấp và tương thích về mặt ăn mòn; còn các giá treo lò xo hoặc giá treo lực không đổi được lắp đặt tại những vị trí mà chuyển động nhiệt theo phương thẳng đứng có thể làm mất tải của giá treo cứng.

Tránh tiếp xúc giữa thép carbon và các khe hở
Một nguyên nhân gây hỏng sớm tinh vi nhưng phổ biến là tiếp xúc trực tiếp giữa ống inox và các giá đỡ bằng thép carbon. Sắt từ kẹp, bu-lông chữ U hoặc dầm bằng thép carbon chuyển sang bề mặt inox và bị gỉ; điểm tiếp xúc trở thành khe hở nơi ion clorua tập trung, dẫn đến ăn mòn điểm (pitting) hoặc ăn mòn khe hở (crevice corrosion). Giải pháp là cách ly ống khỏi các giá đỡ ferrous bằng các miếng đệm inox hoặc phi kim loại, lớp lót đàn hồi hoặc PTFE, hoặc các miếng đệm bảo vệ chống mài mòn gắn kết.
Dao động làm tình trạng mài mòn tại các vị trí giá đỡ trở nên nghiêm trọng hơn. Tại những đoạn đường ống có bơm hoặc thiết bị kiểu pít-tông, hoặc nơi khả năng xuất hiện dao động do dòng chảy là cao, khoảng cách lắp đặt giá đỡ ngắn hơn sẽ nâng cao tần số riêng và giảm nguy cơ cộng hưởng; đồng thời, các kẹp đệm giảm chấn hạn chế hiện tượng mài rung (fretting). Bất kỳ điểm cứng nào cho phép ống cọ xát kim loại–kim loại đều sẽ làm mỏng dần thành ống theo thời gian, do đó các lớp lót bảo vệ vừa chống ăn mòn vừa chống mài mòn.

Dao động, bộ dẫn hướng và bộ neo trong thực tế
Khoảng cách giữa các điểm đỡ cũng xác định tần số tự nhiên của hệ thống. Các nhịp dài hơn sẽ võng nhiều hơn và dao động ở tần số thấp hơn, gần với tần số kích thích từ máy móc quay; do đó, rút ngắn nhịp là cách trực tiếp để điều chỉnh lại tần số dao động của đường ống. Các bộ dẫn hướng ngăn chặn chuyển động lắc ngang, còn các điểm neo xác định vị trí mà sự giãn nở nhiệt được hấp thụ. Một sơ đồ hợp lý được thiết kế như một chuỗi liên tiếp gồm các điểm neo, các bộ dẫn hướng và các điểm đỡ tải sao cho mỗi nhịp đều đáp ứng giới hạn võng cho phép, mọi điểm chịu tải đều được đỡ đầy đủ và mọi chuyển động do nhiệt đều có lộ trình xác định.

Danh sách kiểm tra thực tế
Thiết kế các giá đỡ bằng thép không gỉ sao cho độ võng giới hạn khoảng 2,5 mm thay vì sao chép khoảng cách giữa các nhịp thép carbon, đồng thời giảm khoảng cách giữa các giá đỡ đối với sản phẩm thành mỏng. Đặt các giá đỡ ngay cạnh van, mặt bích và các tải trọng tập trung khác. Cung cấp các điểm neo, bộ định hướng và độ linh hoạt cần thiết để đáp ứng hệ số giãn nở nhiệt cao hơn của các mác thép austenitic. Cách ly ống khỏi các giá đỡ bằng thép carbon bằng các miếng đệm phi kim loại hoặc thép không gỉ nhằm ngăn ngừa sự xâm nhập của sắt tự do, ăn mòn khe hở và mài mòn rung. Wenqiang cung cấp ống thép không gỉ không hàn và hàn theo các mác và độ dày thành ống mà thiết kế giá đỡ của quý khách yêu cầu, kèm chứng nhận về kích thước và vật liệu để đảm bảo ống phù hợp với các giả định kỹ thuật làm cơ sở cho khoảng cách lắp đặt.

Các câu hỏi thường gặp
Câu hỏi: Vì sao ống thép không gỉ cần khoảng cách giữa các giá đỡ nhỏ hơn so với ống thép carbon?
A: Thép không gỉ austenit có mô-đun đàn hồi thấp hơn khoảng 10–15% so với thép carbon và thường được cung cấp với thành ống mỏng hơn, do đó cùng một khẩu độ sẽ võng nhiều hơn. Việc sao chép bảng khoảng cách dành cho thép carbon có thể làm vượt quá giới hạn võng thông thường là 2,5 mm.
C: Làm thế nào để ngăn ngừa ăn mòn tại các điểm đỡ ống?
A: Cách ly ống thép không gỉ khỏi kẹp và dầm bằng thép carbon bằng cách sử dụng miếng đệm mài mòn bằng vật liệu phi kim loại hoặc thép không gỉ, hoặc lớp lót PTFE. Việc này giúp ngăn chặn sự xâm nhập của sắt, loại bỏ khe hở nơi ion clorua tập trung và đồng thời giảm mài mòn rung do dao động.

Để đặt hàng ống thép không gỉ không hàn và hàn theo yêu cầu về điểm đỡ và độ võng của quý khách, vui lòng liên hệ Công ty TNHH Thép Không Gỉ Chiết Giang Văn Cường tại số +86 577 8922 2595 \/ https://www.chinawqsteel.com/