Van rò rỉ ở mặt bích – vấn đề và tầm quan trọng
Mặt bích (flange) là mối nối rất phổ biến trong hệ thống đường ống, van. Để đảm bảo kín giữa hai mặt kim loại, người ta thường dùng vòng đệm kết hợp với bulông/đai ốc để tạo lực ép kín. Tuy nhiên, trong thực tế vận hành, rò rỉ tại mối mặt bích là một trong những nguyên nhân gây mất an toàn, mất môi chất, ảnh hưởng tới hiệu suất và chi phí bảo trì.
Rò rỉ có thể xảy ra rất nhỏ, hoặc lớn đến mức máy phải dừng khẩn cấp. Trong nhiều trường hợp, nguyên nhân không phải do Vòng đệm “tự nhiên hỏng” mà là do cách lắp đặt, siết bulông không đúng, chọn vật liệu kém, hoặc không kiểm soát quá trình siết chặt.
Có 2 nguyên nhân phổ biến nhất dẫn đên rò rỉ ở mặt bích.
Nguyên nhân 1: Lực siết bulông không đều
-
Cơ chế ảnh hưởng của lực siết
Khi ta siết bulông qua đai ốc để ép hai mặt bích lại, bulông sẽ chịu kéo và tạo ra lực dọc trục, kéo hai mặt bích áp vào nhau và ép vòng đệm giữa hai mặt. Nếu lực siết không đồng đều, sẽ có vùng vòng đệm chịu áp lực cao hơn, vùng khác áp lực thấp hơn — vùng thấp sẽ không đủ áp để ngăn dòng lưu chất thoát ra.
Một cách hình tượng: nếu bạn đặt một tấm cao su giữa hai bản kim loại, rồi chỉ siết từ một phía mạnh hơn, cao su sẽ bị ép cứng ở sát chỗ siết, còn vùng xa có thể bị nứt hoặc không áp sát.
Trường hợp lực siết quá thấp thì không đủ áp đóng kín, còn siết quá mạnh có thể làm biến dạng Vòng đệm hoặc làm cong mặt bích.
-
Nguyên nhân dẫn tới việc bulông không được siết đều
- Quy trình siết không chuẩn
Nhiều thợ hoặc kỹ thuật viên thiếu tuân thủ quy trình siết chéo hoặc theo vòng đồng tâm. Nếu siết theo chiều vòng tròn một chiều, bulông đầu tiên sẽ “căng” để căn chỉnh mặt bích, khiến các bulông tiếp theo không thể đạt lực đúng.. - Ma sát không đồng đều tại ren bulông, mặt tiếp xúc đai ốc, hoặc mặt rửa
Hệ số ma sát biến đổi, khiến lực truyền vào bulông không giống nhau mặc dù cùng siết lực cờ-lê. - Mặt bích không song song, lệch tâm
Nếu hai mặt bích không đồng trục hoặc không thẳng song song, khi siết, bulông ở khu vực cong hoặc lệch sẽ chịu lực khác so với vùng khác, dẫn tới phân bố áp lực không đồng đều. - Sự giãn nở nhiệt, dao động cơ học, biến dạng trong vận hành
Khi hệ thống chạy, áp suất, nhiệt độ thay đổi có thể khiến bulông “relax” (giảm lực), hoặc mặt bích bị biến dạng nhẹ, làm phân bố lực thay đổi theo thời gian.
-
Hậu quả của siết bulông không đều
- Rò rỉ chỗ áp lực thấp
- Vòng đệm bị ép lệch, bị xô hoặc biến dạng
- Mặt bích bị bóp méo, vênh
- Quá tải tại bulông nào đó dẫn đến gãy hoặc kéo dài
- Khi siết lại (retightening) đôi khi càng làm vấn đề nặng hơn
Nguyên nhân 2: Vòng đệm kém chất lượng
Một vòng đệm dù đẹp đến đâu cũng không thể bù đắp cho một hệ thống bulông siết không đúng, nhưng nếu Vòng đệm chất lượng kém thì nguy cơ rò rỉ càng cao.
-
Các chỉ tiêu quan trọng của vòng đệm
- Vật liệu và tương thích hóa học/ánh nhiệt
Vòng đệm phải chịu được môi trường chất lỏng hoặc khí trong hệ thống (axit, kiềm, dầu, hơi…); nếu không, vòng đệm có thể bị ăn mòn, nứt, chai cứng. - Độ đàn hồi, độ co hồi, độ biến dạng
Khi áp suất, nhiệt độ thay đổi, Vòng đệm sẽ chịu ứng suất dài hạn: nếu vật liệu không có khả năng hồi phục hoặc biến dạng vĩnh viễn, lực ép sẽ mất dần, dẫn đến rò rỉ. - Chịu nén và độ cứng
Vòng đệm phải mềm vừa đủ để lấp đầy các khuyết nhỏ bề mặt, nhưng không quá mềm làm biến dạng. Nếu cứng quá, khó nén đều; nếu mềm quá, dễ bị đè bẹp hoặc trượt. - Độ dày, độ hoàn thiện bề mặt
Bề mặt bích không thể tiếp xúc hoàn hảo nếu Vòng đệm quá dày hoặc không đồng đều. Sự không đồng nhất trong độ dày cũng dẫn đến vùng áp lực thấp. - Chất lượng gia công, tính đồng nhất
Nếu Vòng đệm lỗi (nứt nhỏ, lỗ chân không nội, không đồng nhất vật liệu), khi ép lực lớn sẽ là điểm yếu dẫn đến rò rỉ.
-
Vòng đệm kém + lực siết không đều
Khi vòng đệm đã có đặc tính kém và lại bị siết không đều, các vùng áp lực thấp trên Vòng đệm sẽ không đủ ép để giữ kín, dẫn đến khe hở vi mô. Dưới áp suất, dòng lưu chất sẽ “lọt” qua các khe này và bắt đầu rò rỉ.
Đặc biệt với các Vòng đệm mềm như cao su, PTFE — nếu siết quá mức để bù Vòng đệm kém — có thể gây nghiền nát, trượt Vòng đệm làm hỏng lớp đệm.
-
Các dấu hiệu vòng đệm kém chất lượng hoặc xuất hiện hư hại
- Bề mặt Vòng đệm có dấu hiệu nứt, gãy, trượt
- Vòng đệm bị chai xơ, giòn khi sử dụng một thời gian
- Khi tháo ra, mặt trên/dưới Vòng đệm có sự khác biệt rõ về độ ép
Cách thiết kế và thi công để hạn chế rò rỉ từ hai nguyên nhân trên
- Tuân theo tiêu chuẩn, quy trình siết bulông chuyên nghiệp
- Áp dụng tiêu chuẩn như ASME PCC-1 hoặc EN 1591-1 / EN 1591-4 để đảm bảo quy trình siết đúng và nhân viên đủ năng lực.
- Siết theo kiểu chéo để phân bố lực đều khắp vùng mặt bích.
- Chuẩn bị mặt bích đúng cách
- Chọn Vòng đệm và vật liệu chất lượng
- Giám sát và bảo dưỡng định kỳ
- Thiết kế tối ưu bằng mô hình số / phân tích lực
Trong các trường hợp hệ thống phức tạp, người ta có thể dùng mô hình phần tử hữu hạn (FEM) để mô phỏng biến dạng mặt bích, phân bố áp lực Vòng đệm và tối ưu thứ tự siết bulông sao cho áp lực Vòng đệm phân bố đồng đều sau khi đưa vào vận hành.
Kết luận
Rò rỉ tại mối mặt bích thường không phải do một nguyên nhân duy nhất mà là sự kết hợp giữa siết bulông không đều và vòng đệm chất lượng kém (cùng các yếu tố hỗ trợ khác như mặt bích lệch, dao động, giãn nở).
Xem thêm sản phẩm TẠI ĐÂY
FACEBOOK:https://web.facebook.com/Công Ty Tnhh Đầu Tư Và Thiết Bị Công Nghiệp ADM
Mọi nhu cầu tư vần hay báo giá sản phẩm liên hệ qua:
Điện thoại:0965.595.039
GMAIL: Vattunhamay01@gmail.com