Khe co giãn áp suất cao không chỉ là ống thổi dày hơn. Nó phải chứa áp suất bên trong cao trong khi vẫn hấp thụ sự tăng trưởng nhiệt, độ rung và độ lệch nhẹ. Trong một dự án nhà máy hóa chất gần đây, đường dây tách khí cần có khe co giãn cân bằng áp suất, được gia cố bằng vòng vì hộp xếp một lớp thông thường không thể xử lý sự kết hợp giữa áp suất 80 bar và chuyển động dọc trục lớn.
Trong hướng dẫn này, chúng ta xem xét điều gì làm cho khớp nối giãn nở áp suất cao trở nên khác biệt, cách đọc xếp hạng áp suất và nhiệt độ, nơi sử dụng các khớp nối này và nguyên nhân khiến chúng bị hỏng. Bạn cũng sẽ nhận được các bài kiểm tra cài đặt thực tế và câu trả lời cho những câu hỏi mà người mua hỏi nhiều nhất.
Điều gì làm cho khe co giãn áp suất cao trở nên khác biệt?
Một khe co giãn hấp thụ chuyển động. Nếu áp suất thấp, khớp cao su hoặc vải có thể thực hiện được công việc. Khi áp suất tăng lên, thành ống thổi phải chống lại ứng suất vòng, lực đẩy áp lực và nguy cơ mất ổn định cột đôi khi được gọi là "xoắn". Do đó, khe co giãn áp suất cao được chế tạo với các ống xếp kim loại, các vòng gia cố tùy chọn và đôi khi là sự bố trí cân bằng áp suất giúp giảm tải truyền tới các neo và vòi phun.
Dải áp suất làm việc điển hình cho khe co giãn hướng trục DN50
| Xây dựng | Áp suất làm việc điển hình | Khả năng chuyển động dọc trục | Sự phù hợp với áp suất cao |
|---|---|---|---|
| Cao su | Lên đến 25 thanh | Cao | Bị giới hạn |
| PTFE | Lên đến 20 thanh | Trung bình | Bị giới hạn |
| Kim loại đơn lớp unreinforced | Lên đến 40 thanh | Trung bình | Bị giới hạn |
| Kim loại đơn lớp reinforced | Lên đến 100 thanh | Trung bình | Có |
| Gia cố nhiều lớp | Lên đến 160 thanh | Trung bình | Có |
Vòng gia cố là điểm khác biệt chính. Các ống thổi được gia cố bằng vòng có các vòng được lắp vào các rễ xoắn để tăng mức áp suất mà không làm cho thành quá dày đến mức mất đi tính linh hoạt. Thiết kế cân bằng áp suất sử dụng thêm ống thổi hoặc thanh giằng để triệt tiêu lực đẩy áp suất, điều này quan trọng đối với đường dây áp suất cao nơi tải trọng cuối có thể lên tới vài tấn.
Hình ảnh đẳng cự của khe co giãn áp suất cao được gia cố bằng vòng
Cách xác định khe co giãn áp suất cao
Bắt đầu với các điều kiện dịch vụ, không phải danh mục. Chỉ riêng mức áp suất thôi là chưa đủ. Bạn cần biết áp suất thiết kế, nhiệt độ thiết kế, thành phần chất lỏng, chuyển động cần thiết, tuổi thọ mỏi, đường kính ống và loại kết nối cuối. Bảy tham số này tạo thành tập hợp tối thiểu cho thông số kỹ thuật đáng tin cậy:
- Áp suất vận hành và thiết kế, bao gồm cả trường hợp tăng áp và chân không.
- Nhiệt độ thiết kế và vận hành, bao gồm cả chu kỳ khởi động và tắt máy.
- Thành phần chất lỏng, chất ăn mòn và yêu cầu về độ sạch.
- Chuyển động dọc trục, ngang và góc do giãn nở nhiệt.
- Tuổi thọ chu trình yêu cầu và đánh giá độ mỏi, thường được biểu thị bằng chu kỳ mỗi năm.
- Đường kính danh nghĩa, độ dày thành và tiêu chuẩn kết nối cuối.
- Không gian lắp đặt sẵn có và vị trí của thanh dẫn hướng ống và neo.
Đánh giá áp suất và nhiệt độ phải được xem xét cùng nhau. Ở nhiệt độ cao, cường độ chảy giảm xuống, do đó áp suất cho phép thấp hơn. Trong hộp xếp 316L, đường cong giảm thông số chung có nghĩa là mối nối được định mức cho 100 bar ở 20°C có thể bị giới hạn ở khoảng 70 bar ở 300°C. Lựa chọn cuối cùng phải luôn được kiểm tra dựa trên bảng tính toán chi tiết của nhà sản xuất ống thổi.
Khe co giãn dạng sóng bù kim loại linh hoạt cho đường dây cao áp Khe co giãn bằng thép không gỉ này xử lý áp suất lên tới 1,6 MPa và phù hợp với nước, hơi nước hoặc dầu. Hãy cân nhắc điều này khi sự giãn nở nhiệt đe dọa mặt bích hoặc máy bơm, vì ống thổi của nó làm giảm không gian so với vòng giãn nở. Xem sản phẩm → Nơi sử dụng khe co giãn áp suất cao
Các khe co giãn áp suất cao thường gặp trong các quá trình mà sự giãn nở nhiệt sẽ làm quá tải máy bơm, máy nén, mặt bích hoặc vòi phun của thiết bị. Chúng cũng được sử dụng để giảm không gian so với các vòng giãn nở, điều này có thể không thực tế trên đường dây cao áp có lỗ khoan nhỏ.
- Các nhà máy hóa chất và hóa dầu: tách không khí, xử lý khí và đường cấp liệu cho lò phản ứng.
- Sản xuất điện: hệ thống hơi nước, nước cấp và tua-bin.
- Khí công nghiệp: xả máy nén và kết nối bộ làm mát sau.
- Dược phẩm và công nghệ sinh học: quy trình đường ống có độ tinh khiết cao đòi hỏi phải luân chuyển nhiệt độ thường xuyên.
- Hàng hải và ngoài khơi: đường nhiên liệu, thủy lực và khí trơ.
Tại sao ống thổi kim loại áp suất cao bị hỏng
Nguyên nhân phổ biến nhất là nứt mỏi ở rễ xoắn do chuyển động tuần hoàn lặp đi lặp lại hoặc lắp đặt không đúng. Trong các hệ thống áp suất cao, một dạng hư hỏng quan trọng khác là vặn vẹo - ống thổi bị oằn ngang đột ngột khi áp suất bên trong vượt quá giới hạn ổn định trong mặt phẳng. Các nguyên nhân khác bao gồm ăn mòn, nứt ăn mòn do ứng suất, xói mòn và hư hỏng cơ học bên ngoài.
Trước khi bạn cài đặt một thiết bị thay thế, hãy xem lại các chế độ hư hỏng ống thổi kim loại phổ biến và so sánh chúng với lịch sử hoạt động của bạn.
- Các vết nứt do mỏi do chu kỳ nhiệt lặp đi lặp lại.
- Hãy vặn vẹo do áp lực quá lớn lên ống thổi không được gia cố.
- Vết nứt do ăn mòn ứng suất clorua trong môi trường biển hoặc ẩm ướt.
- Búa nước và áp suất tăng vượt quá định mức thiết kế.
- Các thanh dẫn hướng hoặc neo ống không chính xác buộc khớp nối phải chịu tải trọng không được hỗ trợ.
- Mô-men xoắn tác dụng lên ống thổi trong quá trình lắp đặt.
Kiểm tra lắp đặt và bảo trì
Hầu hết các hư hỏng ở khe co giãn áp suất cao không phải là vấn đề về thiết kế; chúng là một vấn đề cài đặt hoặc hỗ trợ. Sử dụng bản vẽ lắp đặt của nhà sản xuất và xác nhận rằng thanh dẫn hướng ống và neo được đặt chính xác như minh họa.
- Chỉ tháo các hạn chế vận chuyển sau khi mối nối đã được căn chỉnh và đường ống được đỡ.
- Kiểm tra xem vị trí kéo nguội hoặc vị trí đặt trước có chính xác đối với chuyển động nhiệt dự kiến hay không.
- Đảm bảo các bu lông mặt bích được vặn đều bằng miếng đệm phù hợp.
- Không sử dụng ống thổi để điều chỉnh độ lệch của đường ống.
- Đối với dịch vụ hơi nước hoặc gas, hãy kiểm tra sự ngưng tụ và cặn nước trước khi khởi động.
- Kiểm tra bề mặt ống thổi xem có vết lõm, ăn mòn hoặc mòn ít nhất mỗi năm một lần không.
Nếu bạn vẫn đang quyết định giữa một bộ bù kim loại và một giải pháp thay thế, bài viết trên lựa chọn giữa ống kim loại và bộ bù có thể giúp bạn xem xét sự đánh đổi.
Câu hỏi thường gặp về khe co giãn áp suất cao
Câu 1: Khe co giãn áp suất cao là gì?
Nó là một cụm ống thổi bằng kim loại linh hoạt được sử dụng trong các hệ thống đường ống để hấp thụ sự giãn nở nhiệt, độ rung hoặc sai lệch nhỏ khi hoạt động ở áp suất bên trong cao, thường là trên 25 bar.
Câu 2: Mức áp suất của khe co giãn kim loại là bao nhiêu?
Đánh giá phụ thuộc vào đường kính, vật liệu, số lớp, vòng gia cố và nhiệt độ. Đối với hộp xếp hướng trục DN50 nhỏ bằng 316L, thiết kế được gia cố có thể đạt tới 100 bar trở lên.
Câu 3: Ống thổi kim loại có thể hấp thụ sự giãn nở nhiệt không?
Đúng. Hộp xếp kim loại áp suất cao được thiết kế đặc biệt để hấp thụ chuyển động nhiệt dọc trục, ngang và góc trong khi vẫn ổn định dưới áp suất. Các giá trị chuyển động được đưa ra trong bảng dữ liệu của nhà sản xuất.
Câu 4: Sự khác biệt giữa khe co giãn và ống thổi là gì?
Ống thổi là phần tử dạng sóng linh hoạt. Khe co giãn là cụm lắp ráp hoàn chỉnh bao gồm ống xếp, phụ kiện cuối và đôi khi là các vòng gia cố, thanh giằng hoặc nắp.
Câu 5: Ống thổi áp suất cao kéo dài bao lâu?
Tuổi thọ sử dụng được xác định bởi số chu kỳ, nhiệt độ, áp suất và độ ăn mòn. Một hộp xếp được lựa chọn tốt có thể tồn tại hàng thập kỷ trong dịch vụ nhiệt chu kỳ thấp hoặc chỉ vài tháng nếu vận hành vượt quá mức định mức độ mỏi của nó.
Q6: Làm cách nào để kiểm tra xem khe co giãn có bị hỏng không?
Tìm kiếm các vết nứt, đổi màu, rỗ, vòng gia cố bị vỡ hoặc rò rỉ gần rễ xoắn. Trong các hệ thống áp suất cao, sự thay đổi hình dạng đột ngột hoặc độ cong bên cho thấy có sự vặn vẹo và cần phải tắt ngay lập tức.
