Đánh giá áp suất ống nhựa: Nhiệt độ, thời gian và các mối nối thay đổi như thế nào

Xếp hạng áp suất ống nhựa: Con số thực sự có ý nghĩa gì

Đường PN16 ở 23 °C không phải là đường PN16 ở 70 °C. Đây là cách các kỹ sư đọc xếp hạng nhựa nhiệt dẻo trước khi họ phê duyệt dây chuyền hóa chất, mạ hoặc nước thải.

Một kỹ sư nhà máy thay thế đường dây kim loại bị ăn mòn bằng ống CPVC có định mức PN16. Sáu tháng sau, hai khớp bích bị rách và thân van xuất hiện vết nứt chân tóc. Không có gì nằm ngoài đặc điểm kỹ thuật. Dây chuyền chỉ chạy ở nhiệt độ 65°C, trong đó vật liệu tương tự giữ khoảng 60% áp suất mà nó quảng cáo ở nhiệt độ phòng.

Mức áp suất được in trên ống nhựa, khớp nối hoặc van là giá trị tham chiếu. Nó được đo bằng nước ở nhiệt độ 23°C, dựa trên đường cong thời gian xảy ra lỗi xác định và nó đã bao gồm hệ số thiết kế. Áp suất làm việc cho phép trong nhà máy của bạn là con số được điều chỉnh theo nhiệt độ, mức độ tiếp xúc với hóa chất, loại mối nối, sự đột biến và thành phần yếu nhất trong quá trình vận hành. Các phần bên dưới giải thích từng sửa đổi, nguồn gốc của các số liệu cơ bản và các bước kiểm tra cần hoàn thành trước khi ký hóa đơn nguyên vật liệu.

Đánh giá trên đường ống, phụ kiện hoặc van thực sự có ý nghĩa gì

Các sản phẩm nhựa nhiệt dẻo có ba họ nhãn hiệu khác nhau và chúng không có ý nghĩa giống nhau. Các giá trị áp suất danh nghĩa như PN10 và PN16 đến từ truyền thống GB, DIN và ISO. Các lịch trình như SCH 40 và SCH 80 mô tả độ dày của tường chứ không phải áp suất. Các lớp mặt bích như Lớp 150 mô tả giao diện bắt vít và đệm. Đọc một dòng như thể nó là một dòng khác là nguồn phổ biến nhất của các dòng được chỉ định quá mức hoặc được chỉ định dưới mức một cách âm thầm.

Hai chuyển đổi giúp ích khi so sánh các ưu đãi từ các nhà cung cấp khác nhau: 1 bar bằng 14,5 psi và 0,1 MPa, do đó xếp hạng PN10 là khoảng 145 psi. Ống DN50 là ống 2 inch bất kể dòng tiêu chuẩn được sản xuất.

Nhiệt độ là sự điều chỉnh đầu tiên bạn áp dụng

Mọi polyme đều mềm đi khi nóng lên, do đó áp suất cho phép giảm theo nhiệt độ. Sự sụt giảm không phải là tuyến tính cũng không nhỏ. PVC-U, đặc trưng của dịch vụ hóa chất lạnh, chỉ giữ được 40% định mức nhiệt độ phòng khi đường dây đạt tới 60°C. CPVC giữ khoảng 65 phần trăm ở cùng nhiệt độ. Đó là lý do tại sao một chiếc tẩu trông có vẻ quá khổ một cách thoải mái trên giấy ở nhiệt độ 23°C lại có thể giảm sút vào một buổi chiều nóng bức.

Một ví dụ thực tế làm cho hiệu ứng trở nên cụ thể. Dây chuyền CPVC được đánh dấu PN16 cung cấp khoảng 10,4 bar áp suất tham chiếu ở 60°C, được tính bằng 16 nhân với 0,65. Nếu tiêu chuẩn nhà máy của bạn bổ sung thêm hệ số thiết kế cho dịch vụ hóa chất, hãy áp dụng hệ số đó sau khi giảm định mức thay vì trước đó, nếu không, bạn sẽ tính gấp đôi biên độ đã được tính vào số liệu đã công bố.

Vật liệu không thể thay thế cho nhau trên các dải nhiệt độ. PVC-U thường được giới hạn ở mức lạnh và ấm, trong khi PVC-C, PPH và PVDF mở rộng phạm vi sử dụng lên trên. Đối với dịch vụ ăn mòn nóng, ống CPVC được sản xuất với kích thước GB từ DN15 đến DN600 đáp ứng hầu hết các yêu cầu của nhà máy mà không cần dụng cụ tùy chỉnh.

Cơ sở thời gian đằng sau con số: HDB, ASTM D1598 và ISO 9080

Ống nhựa nhiệt dẻo không bị hỏng ở một áp suất cố định. Nó bị hỏng khi ứng suất bên trong, nhiệt độ và thời gian kết hợp lại để bắt đầu xuất hiện vết nứt chậm. Nhà thử nghiệm nắm bắt được điều này bằng cách giữ mẫu thử dưới áp suất bên trong không đổi cho đến khi chúng vỡ, đó là phương pháp được mô tả trong ASTM D1598, sau đó vẽ biểu đồ phân tán kết quả của các điểm hỏng dọc theo đường cong ứng suất-vỡ. ASTM D2837 và ISO 9080 xác định cách ngoại suy dữ liệu đó thành cường độ thủy tĩnh dài hạn, thường được trích dẫn là giá trị 50 năm. Xếp hạng áp suất được công bố là một phần của sức mạnh lâu dài đó, thường là một nửa của sức mạnh đó.

Đánh giá là ứng suất có thể tồn tại ở nhiệt độ tham chiếu và thời gian tham chiếu. Thay đổi một trong hai và con số sẽ thay đổi theo nó, vì vậy câu hỏi thực sự không bao giờ là xếp hạng là gì mà là xếp hạng ở điều kiện của bạn.

Áp lực trong dây chuyền làm việc cũng xuất phát từ máy bơm chứ không chỉ từ cột áp tĩnh. Một máy bơm ly tâm bằng nhựa chống ăn mòn có thể tăng thêm vài bar áp suất xả và đầu ngắt của nó là con số cao nhất mà đường ống hạ lưu từng thấy khi van đóng lại. Chỉ tính kích thước đường ống đó từ điểm làm việc sẽ khiến đường ống lộ ra trên mỗi lần xả bị chặn, đó chính xác là thời điểm các xung đột biến và áp suất xuất hiện cùng nhau.

Các khớp nối, phụ kiện và van thường đặt giới hạn thực

Ống hiếm khi có chiều dài duy nhất. Các ổ cắm được xi măng bằng dung môi, các mối nối hàn đối đầu và hợp nhất ổ cắm, bộ chuyển đổi ren và mặt bích bắt vít đều nằm bên trong đường bao áp suất và mỗi loại đều có hiệu quả riêng. Mối hàn đúng cách trong PPH hoặc PVDF thường chắc chắn như ống gốc, nhưng mối hàn nguội, mối hàn quá nóng hoặc mặt bích chịu mô-men xoắn kém sẽ trở thành điểm yếu nhất trong quá trình vận hành. Logic tương tự cũng áp dụng cho các phụ kiện: một chữ T giảm hoặc một mặt bích mù thuộc cùng loại danh nghĩa có thể không chia sẻ độ dày thành ống mà nó nối vào.

Các van xứng đáng được kiểm tra riêng vì có hai xếp hạng nằm trong một thân. Xếp hạng vỏ bao phủ vỏ, trong khi xếp hạng ghế hoặc màng bao phủ phần tử đóng và nó thường thấp hơn. Van màng là lựa chọn phổ biến cho các chất bùn và môi trường bị ô nhiễm vì môi trường chỉ chạm vào lớp lót thân máy và màng ngăn, điều này cũng làm cho màng ngăn trở thành bộ phận đặt ra trần áp suất thực tế. Nhiệt độ và áp suất cũng tương tác ở đây và cần xem xét phạm vi nhiệt độ và áp suất vận hành ảnh hưởng như thế nào đến hiệu suất và tuổi thọ của van hóa học trước khi mô hình được cố định trong thông số kỹ thuật.

Khoan mặt bích là điểm thất bại thầm lặng. Mặt bích GB và mặt bích ANSI có cùng đường kính danh nghĩa không thể tự động thay thế cho nhau và mẫu JIS lại khác. Việc kết hợp các dòng tiêu chuẩn trong một dòng hoặc ghép nối các phụ kiện đường ống nhựa từ tiêu chuẩn này với van từ tiêu chuẩn khác là một rủi ro mua hàng chỉ xuất hiện trong quá trình lắp đặt. Việc duy trì một dòng tiêu chuẩn trong toàn bộ quá trình chạy không tốn chi phí gì ở giai đoạn thiết kế và tiết kiệm thời gian tắt máy sau này.

Danh sách kiểm tra thực tế trước khi bạn phê duyệt một dòng

Hầu hết các lỗi xếp hạng là lỗi tài liệu hơn là lỗi vật chất. Trình tự sau đây mất một giờ và ngăn chặn phần lớn chúng.

1. Ghi lại nhiệt độ sử dụng tối đa, bao gồm cả chu trình làm sạch và hấp, không chỉ ghi lại giá trị vận hành bình thường.
2. Thu thập đường cong nhiệt độ áp suất cho từng vật liệu trong dây chuyền thay vì một số liệu danh mục duy nhất.
3. Giảm mức xếp hạng danh nghĩa ở nhiệt độ đó, sau đó áp dụng hệ số thiết kế nhà máy của bạn nếu bạn sử dụng hệ số này.
4. Kiểm tra riêng từng bộ phận: đường ống, khớp nối, miếng đệm, vỏ van và đế van.
5. Xác nhận phương pháp liên kết và trình độ của thợ hàn hoặc thợ lắp phụ trách phương pháp đó.
6. Thêm mức dự phòng đột biến cho việc đóng van và ngắt bơm, rồi so sánh nó với độ bền ngắn hạn của vật liệu.
7. Cố định một nhóm tiêu chuẩn cho các kích thước và lỗ khoan mặt bích trong toàn bộ giao dịch mua.

Những sai lầm chỉ xuất hiện sau khi vận hành

Ba mô hình lặp lại trong các dự án hóa chất, mạ điện và nước thải, và cả ba đều có thể tránh được tại bàn làm việc hơn là trong nhà máy.

• Sử dụng định mức 23 °C cho đường dây nóng, sau đó đổ lỗi cho vật liệu khi khớp bắt đầu chảy nước.
• Xác định đường ống một cách cẩn thận và để lại các van, miếng đệm và phụ kiện cho người trả giá thấp nhất.
• Bỏ qua sự đột biến, do đó, đường dây vượt qua bài kiểm tra áp suất tĩnh sau đó sẽ bị hỏng trên van đóng nhanh.

Đánh giá áp suất là điều kiện ban đầu, không phải là đặc tính cố định của nhựa. Lấy con số danh nghĩa, điều chỉnh nó theo nhiệt độ mà đường dây sẽ thực sự nhìn thấy, kiểm tra các khớp nối và van có chung đường bao, sau đó chừa chỗ cho sự đột biến. Hoạt động theo thứ tự đó, việc lựa chọn vật liệu trở nên có thể dự đoán được: PVC-U và CPVC cho phạm vi vừa phải, PPH và FRPP trong đó khả năng kháng hóa chất và độ cứng là quan trọng, PVDF trong đó nhiệt độ và môi trường khắc nghiệt loại trừ mọi thứ khác. Hoạt động theo thứ tự khác, lỗi có xu hướng xuất hiện ở mặt bích, màng ngăn hoặc mối hàn hơn là ở chính đường ống và nó xuất hiện rất lâu sau khi hóa đơn đã được thanh toán.