Bài: Pipe

Mục lục:

1. Tiêu chuẩn liên quan đến việc tạo ra codes trong thiết kế hệ thống đường ống.

2. Các tiêu chuẩn liên quan đến việc tạo ra material specification cho đường ống.

3. Piping classification.

4. Định nghĩa về ống.

5. Kích thước danh nghĩa của đường ống.

6. Kích thước thực của đường ống.

7. Vật liệu ống.

8. Khám phá các phương pháp chế tạo ống.


1. Tiêu chuẩn liên quan đến việc tạo ra codes trong thiết kế hệ thống đường ống

- ASME: American Society of Mechanical Engineers

- ANSI: American National Standardization Institute

Các tiêu chuẩn trên đưa ra các quy chuẩn kỹ thuật cho việc thiết kế hệ thống ống của các công trình trên bờ: nhà máy, nhà xưởng, các hệ thống xử lý; công trình ngoài khơi: các giàn khoan, giàn khai thác, các giàn xử lý trung tâm, tàu chứa, tàu xử lý...

Những tiêu chuẩn này sẽ quy định về:

+ Các công thức để tính toán độ dày của đường ống.

+ Các công thức để tính toán độ dày extra mà một ống phải có khi kết nối với một nhánh.

+ Các quy tắc cho việc phân tích ứng suất.

+ Các bảng tra ứng suất lớn nhất cho phép đối với vật liệu kim loại được xác nhận theo ANSI.

+ Công thức tính mối hàn

...

Piping Codes phổ biến thường sử dụng trong nhà máy onshore và công trình offshore

ASME B31.3 - Process Piping

ASME B31.4 - Liquid Piping

ASME B31.8 - Gas Distribution and Transportation (thiết kế Pipe Line)

2. Các tiêu chuẩn liên quan đến việc tạo ra material specification cho đường ống:

- ASTM - American Society for Testing Materials

ASTM xây dựng một bộ tiêu chuẩn đặc tính kỹ thuật của vật liệu được sử dụng trong các ngành công nghiệp.

Một ASTM specification không chỉ thể hiện các thành phần hóa học cơ bản của vật liệu mà còn thể hiện quá trình hình thành hình dạng cuối cùng của sản phẩm.

3. Piping classification

Theo ASME hệ thống đường ống được chia thành 7 nhóm (Hay còn gọi là Piping Class) như sau:

+ 150#

+ 300#

+ 400# ( Rating này chỉ phổ biến ở Mỹ)

+ 600#

+ 900#

+ 1500#

+ 2500#

Việc phân chia nhóm/Class của đường ống căn cứ vào dải áp suất và nhiệt độ của thành phần chịu áp yếu nhất trong đường ống là Flange. Chúng ta sẽ tìm hiểu về flange kỹ hơn trong bài học học flange.

4. Định nghĩa về ống

Ống có là khối hình trụ có mặt cắt tròn và kích thước theo tiêu chuẩn

ASME B36.10M: welded and seamless wrought steel pipe

ASME B36.19M: Stainless steel pipe

5. Kích thước danh nghĩa của đường ống

Kích thước này giúp bạn gọi tên đường ống ngắn gọn mà không thể hiện kích thước OD hay ID của đường ống.

Có 2 kích thước danh nghĩa sau đây

Nominal Pipe Size (NPS): đây là kích thước danh nghĩa của ống theo hệ Inch.

Nominal Diameter (DN): đây là kích thước danh nghĩa của ống theo theo hệ Mét.

6. Kích thước thực của đường ống

Chắc hẳn là các bạn sẽ có câu hỏi tiếp theo, nếu kích thước danh nghĩa chỉ dùng gọi tên thì làm sao để bạn biết được kích thước thực tế của đường ống?

Đầu tiên thì kích thước thực đường ống được xác định qua 2 thông số:

+ Đường kính ngoài của Pipe Outside Diameter (OD).

+ Độ dày của Pipe (Wall thickness hay schedule)

Nếu 2 ống có cùng NPS khác nhau về bề dày thì chúng sẽ có cùng OD và khác nhau về ID.

Ví dụ: Ống 2" khác nhau về SCH (sẽ khác về Wall Thickness) Nhưng cùng Outside Diameter

Để có được kích thước thực tế thì chúng ta cùng làm một ví dụ cụ thể bằng cách dùng bảng tra theo ASME B36.10 và xác định.

Ví dụ: Thông qua bảng tra bên dưới chúng ta có thể biết được với đường ống NPS 2; SCH STD sẽ có đường kính ngoài 2.375 inch và wall thickness 0.154 inch.

Sơ đồ bên dưới sẽ giúp bạn tổng hợp kiến thức nhanh chóng và từ đó sẽ nhớ lâu hơn.

7. Vật liệu ống

Vật liệu ống được chia thành 2 nhóm chính là vật liệu kim loại và vật liệu phi kim loại như bảng bên dưới

8. Khám phá các phương pháp chế tạo ống

a. Ống thép đúc:

Phương pháp Seamless Pipe: là phương pháp đúc ống nên không có đường hàn. Phôi thép là phôi tròn. So với ống hàn thì ống đúc bền hơn. Thường dùng cho ống có NPS ≤ 24”.

Căn cứ vào công nghệ chế tạo, chia ra ống thép đúc cán nóng và ống thép đúc cán nguội. Ống thép đúc cán nguội lại gồm ống tròn và ống hộp.

Khái quát về quy trình công nghệ cán thép như sau:

Cán nóng (Ống áp lực) : Phôi tròn → nung nóng → khoét lỗ → đẩy áp → thoát lỗ→ định đường kính → làm lạnh → Ống phôi → nắn thẳng → kiểm tra áp lực → đánh dấu → nhập kho.

Cán nguội : Phôi tròn → nung nóng → khoét lỗ → chỉnh đầu → giảm lửa → rửa axit → phun dầu (mạ đồng) → cán nguội nhiều lần → Ống phôi → xử lý nhiệt → kiểm tra áp lực → đánh dấu → nhập kho.


b. Ống thép hàn:

Có hai phương pháp hàn chủ yếu được sử dụng hiện nay là: phương pháp TRB và UO/UOE.

TRB (Three Roll Bending): Là phương pháp hàn ống theo phương pháp 3 trục.

UO & UOE: Là phương pháp hàn ống theo phương pháp hàn mở rộng. Ống được chế tạo từ tấm thép phẳng được uốn cong cho tròn rồi được hàn vào tạo thành ống.

Phôi sử dụng để chế tạo ống thép hàn là phôi tấm hoặc phôi lá. Căn cứ vào hình thức hàn ta chia làm 2 loại ống: là ống hàn thẳng và ống hàn xoắn.

+ Ống hàn thẳng (Longitudinally welded): thường sử dụng cho ống có NPS≥ 16”.

+ Ống hàn xoắn (Spirally welded):

Là phương pháp chế tạo ống dạng lò xo phổ biến và rẻ nhất. Tuy nhiên nó chỉ được sử dụng cho các hệ thống ống dẫn lưu chất không độc hại, áp suất thấp và có đường kính ống rất lớn.