1: Chức năng chính của Mặt bích mù niken đồng{1}} trong hệ thống đường ống hàng hải và công nghiệp là gì và các yêu cầu quan trọng về đặc tính vật liệu là gì?
Mặt bích mù bằng đồng-niken (Cu-Ni), thường được gọi là mặt bích trống hoặc mặt bích đóng, là một đĩa đặc dùng để bịt kín vĩnh viễn hoặc tạm thời phần cuối của đường ống, van hoặc vòi phun của bình áp lực. Không giống như mặt bích tiêu chuẩn, nó không có lỗ khoan trung tâm. Chức năng chính của nó là:
Đóng kiểm tra áp suất và cách ly hệ thống: Nó cung cấp một lớp bịt kín an toàn, được định mức áp suất{0}}để cách ly các phần của hệ thống nhằm bảo trì, để đóng các vòi phun không sử dụng trên bình chứa hoặc dùng làm điểm cuối trong quá trình kiểm tra áp suất thủy tĩnh.
Điểm mở rộng trong tương lai: Điểm này hoạt động như một điểm cuối có mặt bích được chỉ định cho các phần mở rộng hệ thống trong tương lai, cho phép kết nối dễ dàng mà không cần làm việc nóng trên đường dây trực tiếp.
Nắp truy cập kiểm tra: Mặc dù không phải là lối đi tiêu chuẩn nhưng nó có thể được tháo chốt để cung cấp lối vào để kiểm tra nội bộ hoặc làm sạch đường ống.
Đối với những vai trò này, mặt bích mù Cu{0}}Ni phải đáp ứng các yêu cầu đặc tính quan trọng phù hợp với vật liệu đường ống:
Khả năng chống ăn mòn phù hợp: Nó phải có cùng loại hợp kim (thường là C70600 90-10 CuNi hoặc C71500 70-30 CuNi) làm mặt bích và đường ống đối tiếp để ngăn chặn sự ăn mòn điện và đảm bảo hiệu suất đồng nhất trong môi trường sử dụng (ví dụ: nước biển, nước muối).
Áp suất-Chứa tính toàn vẹn: Là ranh giới áp suất chính, nó phải có độ bền cơ học để chịu được toàn bộ áp suất và nhiệt độ của hệ thống mà không bị lệch hoặc rò rỉ. Độ dày của nó được tính theo mã (ASME BPVC Phần VIII hoặc B31.3) và lớn hơn đáng kể so với mặt bích cổ trượt-hoặc hàn tiêu chuẩn có cùng loại áp suất để tính đến phần tâm không được đỡ.
Khả năng chịu tải của bu lông: Nó phải chống lại sự biến dạng dưới tải bu lông cao cần thiết để nén miếng đệm và duy trì độ kín đối với mặt bích giao phối, đặc biệt là ở các cấp áp suất cao (ví dụ: Loại 300, 600).
2: Định mức áp suất và độ dày tối thiểu của Mặt bích mù Cu{1}}Ni được xác định như thế nào theo Mã nồi hơi và bình áp suất ASME?
Thiết kế mặt bích mù như một bộ phận chứa áp suất-được quản lý chặt chẽ bởi Mã nồi hơi và bình chịu áp lực ASME, Phần VIII, Phân mục 1, Phụ lục 2. Nó không chỉ đơn giản là một "tấm" mà còn là một bộ phận được thiết kế.
Công thức chính để tính độ dày yêu cầu tối thiểu (t) của mặt bích mù được lấy từ lý thuyết về một tấm phẳng, hình tròn được kẹp ở các cạnh của nó:
t=d * √(CP / SE) + Phụ cấp ăn mòn
Ở đâu:
d=Đường kính hiệu dụng của phản lực tải đệm (dựa trên vị trí của đệm).
C=Hệ số phụ thuộc vào phương pháp gắn (tích hợp, tùy chọn, rời). Đối với mặt bích mù tiêu chuẩn được bắt vít vào mặt bích khác, giá trị 'C' cụ thể từ biểu đồ mã sẽ được sử dụng.
P=Áp suất thiết kế bên trong.
S=Giá trị ứng suất tối đa cho phép đối với vật liệu Cu-Ni ở nhiệt độ thiết kế (từ bảng ASME Phần II, Phần D cho SB171 hoặc SB283).
E=Hiệu suất chung (thường là 1,0 đối với vật rèn rắn).
Phụ cấp ăn mòn: Độ dày bổ sung được bổ sung cho mức độ ăn mòn dự kiến trong suốt tuổi thọ thiết kế.
Ý nghĩa quan trọng đối với Cu{0}}Ni:
Giá trị 'S' thấp hơn: Hợp kim đồng{0}}niken có ứng suất cho phép ('S') thấp hơn đáng kể so với cacbon hoặc thép không gỉ. Đối với cùng loại áp suất (ví dụ: Loại 150), mặt bích mù Cu-Ni sẽ dày hơn đáng kể so với mặt bích thép của nó.
Áp suất-Giảm nhiệt độ: Xếp hạng áp suất được công bố cho mặt bích thép tiêu chuẩn (theo ASME B16.5) dựa trên đặc tính vật liệu của thép. Mặt bích mù Cu-Ni không thể sử dụng cùng mức áp suất. Các kỹ sư phải sử dụng giá trị 'S' của vật liệu Cu-Ni trong công thức trên hoặc tham khảo các bảng nhiệt độ-áp suất riêng biệt dành cho hợp kim đồng, cho thấy áp suất cho phép thấp hơn nhiều ở nhiệt độ và loại nhất định.
Do đó, "Mặt bích mù loại 150 Cu-Ni" phải được thiết kế dành riêng cho Cu-Ni chứ không chỉ được làm từ Cu-Ni theo tiêu chuẩn kích thước của mặt bích thép Loại 150.
3: Rủi ro ăn mòn cụ thể và các chế độ hư hỏng đối với Mặt bích mù Cu{1}}Ni trong dịch vụ nước biển, đặc biệt là trên các mặt bị che khuất của nó là gì?
Mặc dù mặt bích mù chắc chắn nhưng lại có những thách thức ăn mòn đặc biệt do hình dạng và cách lắp ráp của chúng:
Ăn mòn kẽ hở trên mặt đệm: Khu vực giữa mặt nhô lên của mặt bích và vật liệu đệm là một kẽ hở cổ điển. Nếu vật liệu đệm không phù hợp hoặc tải trọng bu lông không đủ, nước biển có thể xâm nhập vào không gian chật hẹp này. Nước đọng, khử oxy bên dưới miếng đệm có thể trở thành axit, phá vỡ màng Cu₂O bảo vệ và gây ra các vết rỗ cục bộ mạnh mẽ trên bề mặt bịt kín. Điều này có thể làm hỏng con dấu trong quá trình lắp ráp tiếp theo.
Ăn mòn điện do bắt vít không giống nhau: Mặt bích Cu-Ni thường được bắt vít bằng vật liệu bền hơn, quý hơn như thép không gỉ (316), Hợp kim 625 hoặc Monel K500. Nếu không có lớp cách nhiệt thích hợp, điều này sẽ tạo ra một cặp điện. Tuy nhiên, do các bu lông có diện tích bề mặt (cực dương) nhỏ hơn nhiều so với mặt bích (cực âm) nên bản thân các bu lông có nguy cơ bị ăn mòn nhanh, có khả năng dẫn đến hỏng bu lông và mất lực kẹp.
Bên dưới-Vòng đệm bu lông/Ăn mòn mặt bích: Vùng tiếp xúc dưới đầu bu lông và đai ốc là một kẽ hở khác. Sự ăn mòn ở đây có thể "đóng băng" các bu lông, khiến cho việc tháo rời không thể thực hiện được nếu không cắt.
Rỗ bên ngoài trên bề mặt lộ thiên: Bề mặt-hướng ra ngoài của mặt bích mù tiếp xúc với khí quyển biển, vùng bắn nước hoặc môi trường đáy tàu. Nó dễ bị rỗ, đặc biệt nếu lớp màng bảo vệ bề mặt bị hư hỏng hoặc nếu bị nhiễm các hạt sắt (từ dụng cụ).
Xói mòn-Ăn mòn ở phía mặt bích giao phối: Trong các hệ thống có tốc độ dòng chảy cao biến thành điểm chết-ở mặt bích mù, sự nhiễu loạn và va đập lên thành ống liền kề ngay trước mặt bích mù có thể gây ra xói mòn-ăn mòn cục bộ.
4: Các phương pháp tốt nhất để lựa chọn, bắt vít và lắp đặt miếng đệm nhằm đảm bảo tính toàn vẹn lâu dài-của kết nối Mặt bích mù Cu-Ni là gì?
Việc lắp đặt đúng cách là rất quan trọng để giảm thiểu rủi ro ăn mòn và đảm bảo lớp đệm kín không bị rò rỉ:{0}}
Lựa chọn miếng đệm:
Chất liệu: Sử dụng miếng đệm phi kim loại, toàn bộ{1}}có khả năng nén đều. Sợi amiăng không-nén (CNAF) hoặc PTFE là những lựa chọn tuyệt vời cho nước biển và phạm vi nhiệt độ rộng. Chất đàn hồi như EPDM có thể được sử dụng ở nhiệt độ thấp hơn.
Kiểu dáng: Miếng đệm toàn mặt- (che toàn bộ mặt từ lỗ bu lông đến lỗ bu lông) thường được ưu tiên hơn vòng đệm dành cho mặt bích mù vì nó mang lại bề mặt tiếp xúc đồng đều hơn và có thể giúp cách nhiệt một phần bu lông khỏi mặt bích.
Tránh: Vòng đệm vết thương-xoắn ốc có vòng thép cacbon bên ngoài, vì thép sẽ bị ăn mòn nhanh chóng và có thể "hàn" vào mặt Cu-Ni.
Chiến lược chốt:
Chất liệu: Sử dụng bu lông/đai ốc/vòng đệm tương thích về mặt điện hóa hoặc cực âm với Cu-Ni. Bu lông hợp kim 625 (UNS N06625) là phương pháp tốt nhất trong ngành dành cho dịch vụ nước biển quan trọng, mang lại độ bền cao và khả năng chống ăn mòn tuyệt vời. Monel K500 là một lựa chọn cao cấp khác. Nếu sử dụng thép không gỉ 316, hãy thừa nhận nguy cơ ăn mòn kẽ hở trên các bu lông trong điều kiện ứ đọng.
Cách điện: Đối với các kết nối cần cách ly điện với đường ống liền kề (ví dụ: mặt bích mù Cu-Ni trên vòi thép), hãy sử dụng bộ đệm cách điện toàn mặt-có ống bọc cách điện cho mỗi bu lông.
Quy trình cài đặt:
Chuẩn bị bề mặt: Đảm bảo cả hai mặt mặt bích (mặt bích mù và mặt bích đối diện) đều sạch sẽ, có các dấu gia công đồng tâm với lỗ khoan (để giảm nhiễu loạn) và không bị trầy xước hoặc rỗ.
Ứng dụng miếng đệm: Không sử dụng keo dán trên miếng đệm. Việc lắp đặt sạch sẽ, khô ráo là tiêu chuẩn. Nếu thực sự cần phải sử dụng chất bịt kín, hãy sử dụng chất bịt kín được phê duyệt riêng cho Cu-Ni và chất lỏng bảo dưỡng.
Siết chặt bu-lông: Thực hiện theo trình tự siết-mẫu chéo theo nhiều bước tăng dần (ví dụ: 30%, 60%, 100% mô-men xoắn cuối cùng) để đạt được độ nén đồng đều của miếng đệm. Sử dụng cờ lê lực đã hiệu chỉnh. Giá trị mô-men xoắn mục tiêu phải dựa trên khuyến nghị của vật liệu bu lông, kích thước và miếng đệm của nhà sản xuất để đạt được ứng suất miếng đệm thích hợp mà không-làm căng mặt bích Cu-Ni quá mức.
5: Trong ngữ cảnh thiết kế hệ thống, khi nào thì nên chỉ định Mặt bích mù cổ Cu-Ni Weld trên Mặt bích mù Ni-Bằng phẳng hoặc Nâng cao-Mặt Cu-chuẩn?
Đây là sự lựa chọn thiết kế quan trọng ảnh hưởng đến sự phân bố ứng suất và tính toàn vẹn của mối hàn:
Mặt bích mù mặt phẳng/nâng tiêu chuẩn: Đây là một đĩa cứng, đơn giản. Nó chỉ được gắn bằng cách bắt vít. Nó phù hợp cho:
Các lớp áp suất-thấp.
Đóng cửa tạm thời hoặc thử nghiệm rèm.
Các vị trí có độ dốc nhiệt hoặc tải uốn cơ học tối thiểu trên kết nối.
Các kết nối dự kiến sẽ bị loại bỏ trong tương lai.
Mặt bích mù cổ hàn: Thiết kế này kết hợp một trục côn được hàn đối đầu- trực tiếp với đường ống. Đầu mù là một phần không thể thiếu của trung tâm. Nó phải được chỉ định khi:
Áp suất cao hoặc nhiệt độ cao: Mối hàn đối đầu mang lại sự kết nối vượt trội,-ngâm hoàn toàn, chống ứng suất-, phân bổ tải trọng vào thành ống một cách trơn tru. Điều này rất quan trọng đối với các hệ thống-năng lượng cao.
Mômen uốn hoặc đạp xe nhiệt nghiêm trọng: Mối nối hàn mang lại khả năng chống mỏi cao hơn nhiều so với mối nối-được bắt vít chịu rung động hoặc ứng suất giãn nở nhiệt.
Giảm thiểu chân chết-: Trục cổ mối hàn cho phép đầu mù được đặt gần đường ống hơn, giảm thể tích "chân chết" ứ đọng của đoạn ống cuộn + cụm mặt bích mù tiêu chuẩn. Điều này rất quan trọng đối với các hệ thống nhạy cảm về mặt vệ sinh hoặc ăn mòn.
Đóng vĩnh viễn: Khi một đường dây bị bỏ vĩnh viễn tại-tại chỗ, mặt bích mù cổ mối hàn sẽ cung cấp lớp bịt kín-không cần bảo trì, đáng tin cậy nhất.
Đánh đổi-chi phí và chế tạo: Mặt bích mù cổ hàn đắt hơn do trục được rèn và yêu cầu hàn chính xác và NDE (Chụp X quang). Mặt bích mù tiêu chuẩn rẻ hơn và cho phép sửa đổi dễ dàng trong tương lai. Sự lựa chọn phụ thuộc vào việc việc đóng cửa là ranh giới áp suất chính trong hệ thống động lực (ưu tiên cổ mối hàn) hay điểm phụ kiện/đầu cuối (thiên về mù tiêu chuẩn).
