Không phải môi trường nào cũng giống nhau. Một chiếc van hoạt động tốt trong hệ thống nước cấp thông thường có thể hỏng chỉ sau vài tuần trong nhà máy hóa chất hoặc giàn khoan ngoài khơi. Môi trường khắc nghiệt đặt ra yêu cầu hoàn toàn khác về vật liệu, thiết kế và bảo trì van. Hiểu đúng các yêu cầu này giúp chọn đúng van và tránh được sự cố nghiêm trọng.
Thế Nào Là Môi Trường Khắc Nghiệt?
Môi trường khắc nghiệt là bất kỳ điều kiện nào vượt ra ngoài phạm vi vận hành thông thường mà van thông thường không thể đáp ứng lâu dài.
Nhiệt độ cực cao hoặc cực thấp. Áp suất rất cao hoặc chân không. Hóa chất ăn mòn mạnh như axit đặc, kiềm mạnh hoặc dung môi hữu cơ. Lưu chất chứa nhiều hạt rắn gây mài mòn. Môi trường ngoài trời biển mặn có độ ẩm cao. Khu vực có nguy cơ cháy nổ. Bức xạ hạt nhân trong nhà máy điện hạt nhân.
Mỗi loại môi trường đòi hỏi giải pháp van khác nhau. Không có một loại van nào phù hợp cho tất cả.
Van Trong Môi Trường Nhiệt Độ Cao
Nhà máy điện, lò hơi, lò nung và các quy trình hóa chất nhiều lúc vận hành ở nhiệt độ trên 300 đến 600 độ C. Van thông thường không thể chịu được điều kiện này.
Vật liệu thân van cần thay đổi theo nhiệt độ. Thép carbon thông thường mất độ bền đáng kể ở trên 400 độ C. Cần chuyển sang thép hợp kim như P11, P22 hoặc thép không gỉ Austenitic 316H cho nhiệt độ cao hơn. Với nhiệt độ trên 600 độ C cần dùng hợp kim Inconel hoặc Hastelloy.
Đệm kín là bộ phận dễ hỏng nhất ở nhiệt độ cao. Cao su và PTFE thông thường không thể dùng. Cần chuyển sang Grafoil hay còn gọi là graphite linh hoạt, hoặc đệm kín kim loại mềm như đệm spiral wound với lõi thép và lớp graphite.
Thiết kế van ở nhiệt độ cao cần tính đến giãn nở nhiệt. Các bộ phận giãn nở không đều. Nếu thiết kế không tính đến điều này, van bị kẹt hoặc rò rỉ khi nóng lên dù hoàn toàn kín ở nhiệt độ thường.
Van cổng và van cầu với thiết kế full-bore thường được chọn cho hệ thống hơi nước nhiệt độ cao. Van bi đặc biệt cho nhiệt độ cao cũng được dùng nhưng cần đặt hàng theo thiết kế riêng.
Van Trong Môi Trường Nhiệt Độ Cực Thấp
Ngành hóa dầu xử lý LNG và LPG vận hành ở nhiệt độ âm 160 đến âm 196 độ C. Nhà máy không khí lỏng làm việc ở nhiệt độ thậm chí còn thấp hơn.
Ở nhiệt độ cực thấp, nhiều vật liệu thép thông thường trở nên giòn và dễ vỡ như thủy tinh. Hiện tượng này gọi là giòn lạnh. Một va đập nhỏ ở nhiệt độ âm sâu có thể gây vỡ thân van mà không có bất kỳ cảnh báo nào.
Vật liệu phù hợp cho nhiệt độ cực thấp bao gồm thép không gỉ Austenitic 304 và 316, hợp kim nhôm và đồng thau. Các vật liệu này duy trì được độ dẻo dai ngay cả ở nhiệt độ rất thấp.
Đệm kín cần dùng PTFE vì đây là vật liệu polymer chịu nhiệt độ cực thấp tốt nhất. Cao su thông thường cứng đơ và mất đàn hồi ở âm 40 độ C.
Van cho ứng dụng nhiệt độ cực thấp cần có cán van dài hơn bình thường. Điều này giúp cơ cấu dẫn động và đệm kín cán van ở nhiệt độ môi trường thay vì nhiệt độ cực thấp của lưu chất. Gọi là thiết kế extended bonnet.
Van Trong Môi Trường Hóa Chất Ăn Mòn Mạnh
Nhà máy hóa chất xử lý axit clohydric đặc, axit sulfuric, clo lỏng, kiềm mạnh và hàng trăm loại hóa chất khác. Mỗi loại hóa chất ăn mòn theo cơ chế khác nhau và đòi hỏi vật liệu chống ăn mòn riêng.
Không có vật liệu nào chống được tất cả hóa chất. Cần tra bảng tương thích hóa chất trước khi chọn vật liệu van. Một số nguyên tắc chung như sau.
Axit clohydric ăn mòn hầu hết thép không gỉ thông thường. Cần dùng Hastelloy C-276 hoặc van có lớp lót PTFE toàn bộ bên trong.
Axit sulfuric loãng ăn mòn thép thường nhưng thép không gỉ 316L chịu được khá tốt. Axit sulfuric đặc lại ít ăn mòn hơn và thép carbon thông thường đôi khi dùng được.
Clo ướt ăn mòn cực mạnh với hầu hết kim loại. Cần dùng Titanium hoặc Hastelloy C cho thân van. Đệm kín bắt buộc dùng PTFE.
Kiềm mạnh NaOH tấn công nhôm và một số hợp kim đồng. Thép không gỉ 316L hoặc Hastelloy thường phù hợp.
Ngoài vật liệu thân van, van trong môi trường hóa chất cần có độ kín hoàn toàn ra ngoài. Không chấp nhận bất kỳ rò rỉ nào qua cán van ra môi trường. Cần dùng van có thiết kế fugitive emission thấp theo tiêu chuẩn ISO 15848 hoặc TA-Luft.
Van Trong Môi Trường Có Hạt Mài Mòn
Khai thác khoáng sản, xử lý bùn thải và một số quy trình hóa chất làm việc với lưu chất chứa hạt rắn cứng. Hạt cát, đá nghiền và tinh thể hóa chất va đập liên tục vào bề mặt bên trong van. Mài mòn ăn sâu vào kim loại theo từng ngày vận hành.
Van thông thường hỏng rất nhanh trong điều kiện này. Đĩa van và đế van bị mài mòn đến mức không còn khả năng đóng kín.
Giải pháp cho môi trường mài mòn gồm nhiều hướng. Dùng van có lớp phủ ceramic hoặc Tungsten Carbide tại các bề mặt tiếp xúc. Độ cứng của lớp phủ này vượt xa thép thông thường, chịu mài mòn tốt hơn nhiều lần.
Van bi với bi và đế van phủ ceramic được thiết kế riêng cho bùn khoáng sản. Kết hợp với thiết kế full bore để tránh điểm tích tụ hạt rắn.
Van knife gate cũng phổ biến trong môi trường bùn và hạt rắn. Lưỡi van cắt thẳng qua dòng bùn khi đóng thay vì ép lên đế van như van thông thường. Ít bị mài mòn hơn ở bề mặt đế van.
Vận tốc dòng chảy cần được kiểm soát không quá cao. Mài mòn tăng theo lũy thừa của vận tốc. Vận tốc tăng gấp đôi làm mài mòn tăng gấp 4 đến 8 lần.
Van Trong Môi Trường Biển Và Ngoài Khơi
Giàn khoan ngoài khơi và các cơ sở ven biển tiếp xúc liên tục với muối biển, độ ẩm cao và sóng bắn. Đây là môi trường ăn mòn điện hóa cực kỳ mạnh.
Thép carbon thông thường rỉ sét rất nhanh trong môi trường biển ngay cả khi được sơn phủ. Cần dùng thép không gỉ Duplex 2205 hoặc Super Duplex 2507 cho van trong môi trường biển. Các loại thép này có hàm lượng crom và molypden cao, chịu được ăn mòn lỗ trong môi trường clorua biển.
Thiết bị truyền động van ngoài khơi cần được bảo vệ theo tiêu chuẩn NACE MR0175 hoặc ISO 15156. Tiêu chuẩn này quy định vật liệu và thiết kế cho thiết bị trong môi trường có khí H2S, một loại khí ăn mòn phổ biến trong khai thác dầu khí.
Sơn và phủ bề mặt van cần đạt tiêu chuẩn chống ăn mòn biển. Thường dùng hệ thống sơn đa lớp gốc epoxy với lớp ngoài polyurethane.
Van Trong Khu Vực Nguy Hiểm Cháy Nổ
Khu vực có khí dễ cháy như nhà máy lọc dầu, kho chứa dung môi và nhà máy hóa chất được phân loại theo vùng nguy hiểm Zone 0, Zone 1 và Zone 2.
Van có thiết bị truyền động điện trong các khu vực này cần đạt chứng nhận ATEX hoặc IECEx. Thiết bị điện không đạt chứng nhận có thể tạo tia lửa điện và gây cháy nổ hỗn hợp khí dễ cháy.
Van tay hoặc van dẫn động khí nén không có vấn đề về điện. Nhưng cần đảm bảo vật liệu thân van không tạo tia lửa khi va đập. Không dùng van nhôm trong khu vực có khí hoặc bụi dễ cháy vì nhôm có thể tạo tia lửa nhiệt độ cao khi va đập với rỉ sét thép.
Nguyên Tắc Chung Khi Chọn Van Cho Môi Trường Khắc Nghiệt
Xác định rõ tất cả các yếu tố khắc nghiệt của môi trường trước khi chọn van. Nhiệt độ tối đa và tối thiểu, áp suất, loại hóa chất, hàm lượng hạt rắn và yêu cầu an toàn khu vực.
Tra cứu bảng tương thích vật liệu với hóa chất. Không dựa vào kinh nghiệm cảm tính mà cần tra cứu dữ liệu kỹ thuật từ nhà sản xuất vật liệu.
Chọn van có thông số kỹ thuật cao hơn điều kiện vận hành thực tế một mức. Đây là biên độ an toàn cần thiết khi điều kiện vận hành có thể đột ngột thay đổi.
Không tiết kiệm chi phí bằng cách chọn van thấp hơn yêu cầu. Chi phí van đúng loại chỉ là một phần nhỏ so với chi phí sự cố và thiệt hại do van hỏng gây ra.
Lên kế hoạch bảo trì và thay thế van phù hợp với tuổi thọ thực tế trong môi trường khắc nghiệt. Tuổi thọ van trong môi trường khắc nghiệt thường ngắn hơn nhiều so với điều kiện thông thường.
Kết Luận
Môi trường khắc nghiệt không tha thứ cho những lựa chọn van sai. Nhiệt độ cực đoan, hóa chất ăn mòn, hạt mài mòn và môi trường biển đều đòi hỏi van được thiết kế và chế tạo đặc biệt.
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