Đường ống mới lắp xong vài tháng đã xuất hiện vết nứt. Ống thay mới nhưng lại hỏng nhanh như cũ. Đây là vấn đề nhiều kỹ sư và kỹ thuật viên gặp phải. Nguyên nhân không phải lúc nào cũng do chất lượng ống kém. Phần lớn trường hợp đến từ sai lầm trong thiết kế, lắp đặt hoặc vận hành. Hiểu đúng nguyên nhân mới xử lý được tận gốc.
Búa Nước (Water Hammer)
Đây là nguyên nhân phổ biến nhất gây nứt ống trong thời gian ngắn.
Búa nước xảy ra khi dòng chảy bị dừng đột ngột. Van đóng quá nhanh. Bơm dừng đột ngột mà không có van một chiều. Dòng lưu chất đang chuyển động nhanh bị chặn lại. Toàn bộ động năng chuyển thành sóng áp suất cực lớn. Sóng này dội ngược lại trong ống với lực rất mạnh.
Áp suất tức thời do búa nước có thể cao gấp 10 đến 20 lần áp suất vận hành bình thường. Ống chịu được áp suất thiết kế nhưng không chịu được sóng xung này. Vết nứt xuất hiện tại điểm yếu nhất. Thường là mối hàn, mối nối hoặc chỗ ống thay đổi hướng.
Dấu hiệu nhận biết là tiếng va đập mạnh trong ống khi đóng van hoặc dừng bơm. Tiếng càng lớn thì búa nước càng mạnh.
Cách khắc phục là đóng van từ từ. Lắp van một chiều sau bơm. Lắp bình tích áp hoặc thiết bị giảm xung tại điểm xung yếu.
Ăn Mòn Bên Trong Ống
Ăn mòn bên trong ống diễn ra âm thầm. Không nhìn thấy từ bên ngoài. Nhưng thành ống mỏng dần theo từng ngày.
Ăn mòn hóa học xảy ra khi lưu chất có tính axit hoặc kiềm mạnh. Vật liệu ống không phù hợp với đặc tính hóa học của lưu chất. Thành ống bị hòa tan dần từ bên trong. Đến khi thành ống quá mỏng thì nứt vỡ dưới áp suất vận hành bình thường.
Ăn mòn điện hóa xảy ra khi có dòng điện lạc chạy qua ống. Phổ biến ở ống chôn dưới đất gần nguồn điện. Hoặc hệ thống ống kim loại khác nhau nối trực tiếp với nhau mà không có cách điện.
Ăn mòn do xói mòn xảy ra khi lưu chất chứa hạt rắn lơ lửng chảy với vận tốc cao. Hạt rắn va đập liên tục vào thành ống. Bào mòn kim loại tại các điểm đổi hướng như co, cút và chỗ thu hẹp tiết diện.
Cách phòng ngừa là chọn vật liệu ống phù hợp với lưu chất. Lắp cathodic protection cho ống chôn đất. Kiểm soát vận tốc lưu chất không vượt mức khuyến nghị.
Lắp Đặt Sai Kỹ Thuật
Nhiều trường hợp ống nứt sớm bắt nguồn từ sai sót ngay trong quá trình lắp đặt.
Ống không được đỡ đúng khoảng cách. Ống dài mà không có giá đỡ đủ sẽ bị võng xuống theo trọng lực. Trọng lượng lưu chất bên trong cộng thêm. Ứng suất uốn tích lũy tại điểm võng. Ống nứt tại điểm này theo thời gian.
Mối hàn chất lượng kém. Hàn không ngấu, hàn có bọt khí bên trong hoặc hàn bị rỗ. Đây là điểm yếu ngay từ đầu. Khi hệ thống lên áp, mối hàn kém là nơi vết nứt xuất hiện đầu tiên.
Ống bị uốn cong quá mức khi lắp. Bán kính uốn nhỏ hơn mức cho phép. Thành ống phía ngoài cong bị kéo căng. Thành ống phía trong bị nén. Ứng suất dư cao ngay sau khi lắp. Ống nứt sớm hơn rất nhiều so với tuổi thọ thiết kế.
Không bù giãn nở nhiệt. Ống kim loại giãn nở khi nóng lên và co lại khi nguội đi. Nếu hai đầu ống bị cố định cứng hoàn toàn, không có chỗ cho ống giãn nở. Ứng suất nhiệt tích lũy. Ống nứt tại điểm yếu nhất sau vài chu kỳ nóng lạnh.
Áp Suất Và Nhiệt Độ Vượt Thông Số Thiết Kế
Ống được chế tạo với thông số áp suất và nhiệt độ tối đa nhất định. Vận hành vượt quá thông số này làm ống xuống cấp nhanh hơn nhiều.
Áp suất vượt mức thiết kế liên tục làm thành ống chịu tải cao hơn cho phép. Vật liệu kim loại bị biến dạng dẻo dần dần. Ống phình ra tại điểm yếu trước khi nứt vỡ.
Nhiệt độ cao làm giảm độ bền cơ học của vật liệu. Thép mất đi khoảng 30 đến 50 phần trăm độ bền khi nhiệt độ tăng từ 20 lên 300 độ C. Ống nhựa mềm hóa và biến dạng ở nhiệt độ vượt ngưỡng cho phép.
Chu kỳ áp suất và nhiệt độ thay đổi liên tục gây mỏi vật liệu. Giống như uốn thanh kim loại qua lại nhiều lần. Dù mỗi lần uốn không đủ để gãy ngay. Nhưng tích lũy đủ chu kỳ thì gãy đột ngột.
Chất Lượng Vật Liệu Ống Không Đạt Tiêu Chuẩn
Ống kém chất lượng là nguyên nhân ít gặp hơn nhưng vẫn cần kiểm tra.
Ống không đúng mác vật liệu so với chứng chỉ. Thành ống không đồng đều, chỗ dày chỗ mỏng. Vật liệu có tạp chất làm giảm độ bền. Ống nhựa dùng hạt tái chế không đảm bảo chất lượng.
Cần mua ống từ nhà cung cấp uy tín. Yêu cầu chứng chỉ vật liệu và kiểm tra xác nhận trước khi lắp đặt.
Ứng Suất Bên Ngoài Tác Động Lên Ống
Ống chôn dưới đất chịu tải trọng từ đất và phương tiện bên trên. Nếu lớp đệm cát không đủ hoặc chiều sâu chôn ống không đủ, tải trọng tập trung vào một điểm. Ống bị bẹp hoặc nứt theo chiều dọc.
Ống nổi bị va đập cơ học từ thiết bị hoặc phương tiện. Vết va đập tạo ra điểm ứng suất tập trung. Ống nứt từ điểm đó khi chịu áp suất bên trong.
Rung động từ máy móc gần đó truyền vào ống liên tục. Rung động biên độ nhỏ nhưng tần số cao gây mỏi vật liệu nhanh. Đặc biệt tại các mối nối và mối hàn.
Bảng Tổng Hợp Nguyên Nhân Và Cách Phòng Ngừa
| Nguyên nhân | Dấu hiệu nhận biết | Cách phòng ngừa |
|---|---|---|
| Búa nước | Tiếng va đập khi đóng van | Đóng van từ từ, lắp van một chiều |
| Ăn mòn bên trong | Vết rỉ, thành ống mỏng dần | Chọn đúng vật liệu ống |
| Lắp đặt sai | Ống võng, mối hàn kém | Đỡ ống đúng khoảng cách, kiểm tra mối hàn |
| Vượt thông số thiết kế | Ống phình, biến dạng | Kiểm soát áp suất và nhiệt độ |
| Vật liệu kém chất lượng | Nứt đều nhiều điểm | Mua ống có chứng chỉ kiểm tra |
| Ứng suất bên ngoài | Nứt theo chiều dọc | Chôn ống đúng độ sâu, bảo vệ ống nổi |
Cách Kiểm Tra Ống Trước Khi Đưa Vào Vận Hành
Thực hiện thử áp thủy lực trước khi đưa hệ thống vào vận hành. Bơm nước vào ống và tăng áp lên 1,5 lần áp suất vận hành. Giữ trong 30 phút. Nếu áp suất không giảm thì hệ thống kín và đạt yêu cầu.
Kiểm tra trực quan toàn bộ mối hàn và mối nối. Dùng phương pháp kiểm tra không phá hủy như siêu âm hoặc chụp X-quang cho mối hàn quan trọng.
Kiểm tra giá đỡ ống đủ số lượng và đúng vị trí. Đảm bảo có khớp giãn nở nhiệt tại các đoạn ống dài.
Kết Luận
Ống bị nứt sau thời gian ngắn thường không phải do may rủi. Luôn có nguyên nhân cụ thể đằng sau. Búa nước, ăn mòn, lắp đặt sai và vận hành vượt thông số là bốn nhóm nguyên nhân chính.
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