Mặt bích hàn phẳng và mặt bích hàn đối đầu là hai loại mặt bích phổ biến trong công việc hàng ngày của chúng ta. Hôm nay, chúng ta sẽ tiến hành phân tích so sánh mặt bích phẳng và mặt bích hàn đối đầu từ bốn khía cạnh: vật liệu, áp suất danh nghĩa, dạng mối hàn và các kịch bản ứng dụng.
Sự khác biệt chính
Mặt bích phẳng có cấu trúc đơn giản và được kết nối thông qua các mối hàn góc, trong khi mặt bích hàn đối đầu có cấu trúc phức tạp hơn và được kết nối thông qua các mối hàn đối đầu. Sự khác biệt cơ bản này quyết định sự khác biệt về độ bền, độ tin cậy, sự phù hợp với điều kiện làm việc cụ thể và chi phí.
1.Chất liệu
Mặt bích phẳng:
Phạm vi vật liệu tùy chọn rất đa dạng và phần lớn tương tự như mặt bích hàn đối đầu. Các vật liệu phổ biến bao gồm thép cacbon (A105), thép không gỉ (304, 316) và thép hợp kim. Vì chúng thường được sử dụng trong điều kiện làm việc không khắt khe và áp suất trung bình đến thấp nên yêu cầu về hiệu suất cao của bản thân vật liệu là tương đối thấp.
Mặt bích hàn mông:
Phạm vi của các vật liệu tùy chọn cũng rộng rãi tương tự.
Điểm mấu chốt nằm ở khả năng tương thích: trong môi trường áp suất cao, nhiệt độ cao hoặc ăn mòn, vật liệu mặt bích phải khớp chính xác với vật liệu đường ống (bao gồm thành phần hóa học, tính chất cơ học và điều kiện xử lý nhiệt) để đảm bảo tính toàn vẹn của mối nối và hiệu suất nhất quán trong các điều kiện sử dụng. Ví dụ, trong đường ống chịu nhiệt độ cao và áp suất cao, vật liệu thép hợp kim như P91 và F22 thường được sử dụng.
Tóm tắt: Cả hai đều giống nhau về mặt lựa chọn vật liệu, nhưng mặt bích hàn đối đầu chú trọng nhiều hơn đến khả năng tương thích chính xác với vật liệu đường ống và yêu cầu hiệu suất cao hơn.
2. Áp suất danh nghĩa
Đây là một trong những chỉ số rõ ràng nhất về việc áp dụng cả hai.
Mặt bích phẳng:
Nó chủ yếu phù hợp với các dải áp suất trung bình đến thấp, thường bao gồm dòng PN (tiêu chuẩn GB): PN6, PN10, PN16, PN25, PN40, cũng như dòng Class (tiêu chuẩn ASME): Loại 150, Loại 300. Nó ít được sử dụng phổ biến hơn trong các xếp hạng trên Loại 300 và không được khuyến nghị cho các loại áp suất cao hơn. Do cấu trúc mối hàn phi lê và mức độ tập trung ứng suất, khả năng chịu áp lực của nó có giới hạn trên được xác định rõ ràng.
Mặt bích hàn mông:
Nó phù hợp với phạm vi đầy đủ từ áp suất thấp đến áp suất cực cao. Từ PN10 đến PN420, và từ Lớp 150 đến Lớp 2500 hoặc thậm chí cao hơn, có thể sử dụng mặt bích hàn đối đầu. Cấu trúc cổ và các mối hàn đối đầu của chúng phân phối và chịu được ứng suất một cách hiệu quả, khiến chúng trở thành cấu hình tiêu chuẩn cho các hệ thống nhiệt độ cao và áp suất cao.
Tóm tắt: Mặt bích phẳng là giải pháp kinh tế cho các ứng dụng áp suất từ trung bình đến thấp, trong khi mặt bích hàn đối đầu là lựa chọn đáng tin cậy duy nhất cho điều kiện áp suất cao và áp suất cực cao.
3.Mẫu hàn
Điều này thể hiện sự khác biệt cơ bản nhất giữa cả hai về mặt cấu trúc và chế tạo, quyết định trực tiếp đến độ bền và độ tin cậy của kết nối.
Mặt bích phẳng:
Dạng hàn: Mối hàn phi lê
Phương pháp kết nối: Ống được lắp vào lỗ mặt bích và hàn được thực hiện giữa thành ngoài của ống và mặt bích (mối hàn phi lê bên ngoài). Một mối hàn phi lê làm kín bên trong bổ sung (mối hàn phi lê bên trong) cũng có thể được áp dụng.
Nhược điểm:
- Sự tập trung ứng suất: Hình dạng hình học của mối hàn góc dẫn đến sự tập trung ứng suất cao ở chân mối hàn, khiến nó dễ trở thành nguồn gốc của các vết nứt mỏi.
- Khó khăn trong việc kiểm tra: Các mối hàn bên trong rất khó kiểm tra một cách hiệu quả bằng các phương pháp như chụp X quang (RT) hoặc kiểm tra siêu âm (UT). Chất lượng mối hàn chủ yếu dựa vào quy trình hàn và kiểm tra trực quan.
- Độ bền không phù hợp: Độ dày họng của mối hàn thường nhỏ hơn độ dày thành ống.
Mặt bích hàn mông:
Dạng hàn: Mối hàn mông
Phương thức kết nối: Đầu mặt bích được gia công có rãnh phù hợp với đường ống. Rãnh ống và mặt bích được căn chỉnh chính xác và sau đó được hàn. Mối hàn về cơ bản hoạt động như một phần mở rộng của độ dày thành ống.
Ưu điểm:
- Phân bố ứng suất tuyệt vời: Mối hàn mang lại sự chuyển tiếp suôn sẻ, dẫn đến hệ số tập trung ứng suất cực thấp và độ bền mỏi cao.
- Dễ dàng kiểm tra không phá hủy: Các mối hàn đối đầu có thể trải qua thử nghiệm chụp ảnh phóng xạ (RT) 100% để đảm bảo chất lượng không có khuyết tật bên trong, đáp ứng các yêu cầu an toàn tiêu chuẩn cao.
- Độ bền bằng nhau: Về mặt lý thuyết, độ bền của mối hàn có thể đạt được ngang bằng với kim loại cơ bản của đường ống.
Tóm tắt: Mối hàn góc và mối hàn đối đầu thể hiện sự khác biệt giữa "kết nối" và "kết nối". Loại thứ hai có lợi thế vượt trội về tính toàn vẹn cấu trúc và khả năng kiểm tra.
4.Ứng dụng
Dựa trên những khác biệt trên, việc áp dụng cả hai có sự khác biệt một cách tự nhiên.
Mặt bích phẳng:
- Hệ thống tiện ích áp suất thấp: Hệ thống nước tuần hoàn nhà máy, hệ thống khí nén áp suất thấp, đường ống dẫn nước làm mát áp suất thấp.
- Môi trường không độc hại: Nước sinh hoạt, nước điều hòa, đường ống dẫn dầu bôi trơn áp suất thấp.
- Cài đặt hạn chế về không gian: Do cấu trúc ngắn hơn nên chúng có thể được sử dụng trong không gian nhỏ gọn.
- Các hệ thống không quan trọng nhạy cảm với chi phí: Được chọn cho mục đích tiết kiệm chi phí trong các tình huống có rủi ro an toàn cực thấp và điều kiện nhiệt độ và áp suất ổn định.
Mặt bích hàn mông:
- Đường ống dẫn hơi có nhiệt độ cao và áp suất cao (ví dụ: đường dẫn hơi chính trong các nhà máy điện).
- Phương tiện dễ cháy và nổ (ví dụ: đường ống dầu mỏ, khí đốt tự nhiên, hydro, hydrocarbon).
- Môi trường độc hại và nguy hiểm (ví dụ: clo, amoniac, hóa chất độc hại).
- Đường ống xử lý các chất cực kỳ nguy hiểm.
- Điều kiện hoạt động có rủi ro cao và đòi hỏi khắt khe.
- Đường ống chịu sự biến động đáng kể khi vận hành: Những đường ống trải qua chu trình nhiệt, dao động áp suất, rung cơ học hoặc dễ bị búa nước.
- Tất cả các đường ống xử lý cấp thiết kế cao: Cấu hình tiêu chuẩn trong các công trình lắp đặt cốt lõi như nhà máy hóa chất, cơ sở hóa dầu, nhà máy điện hạt nhân và đường ống dẫn dầu và khí đốt đường dài.
5. Bảng tham khảo tóm tắt và nhanh chóng để lựa chọn mô hình
| Thứ nguyên so sánh | Mặt bích phẳng | Mặt bích hàn mông |
| Cấu trúc cốt lõi | Kiểu tấm phẳng, có mặt chịu lực | Với cổ thon |
| Dạng hàn | Mối hàn góc (phi lê bên trong/bên ngoài) | Mối hàn giáp mép (mối hàn rãnh) |
| Kiểm tra mối hàn | Khó khăn, thách thức đối với RT/UT | Dễ dàng, phù hợp để kiểm tra 100% RT/UT |
| Áp suất danh nghĩa | Áp suất trung bình-thấp (Thường ≤ PN40/Loại 30) | Phạm vi áp suất đầy đủ (Áp suất thấp đến cực cao) |
| Đặc điểm căng thẳng | Nồng độ ứng suất đáng kể, khả năng chống mỏi kém | Chuyển đổi ứng suất êm ái, chống mỏi tốt |
| Vật liệu chính | Thép carbon, thép không gỉ, v.v. (Mục đích chung) | Thép carbon, thép không gỉ, thép hợp kim, v.v. (Phải phù hợp với đường ống) |
| Ứng dụng điển hình | Hệ thống nước, không khí, không nguy hiểm áp suất thấp | Dây chuyền xử lý nhiệt độ cao, áp suất cao, nguy hiểm, rung động, quan trọng |
| Chi phí ban đầu | Hạ xuống | Cao hơn |
| Tổng chi phí vòng đời | Cao hơn maintenance risk in severe service | Độ tin cậy cao trong các hệ thống quan trọng, chi phí tổng thể thuận lợi hơn |
6. Khuyến nghị lựa chọn cuối cùng của Van VATTEN
Trong thiết kế kỹ thuật hoặc chế tạo và lắp đặt tự quản lý, đặc biệt là khi tuân thủ các tiêu chuẩn như ASME hoặc GB, việc lựa chọn thường không mang tính tùy tiện. Các quy tắc và tiêu chuẩn chỉ định trực tiếp các tình huống trong đó phải sử dụng mặt bích hàn đối đầu dựa trên các yếu tố như loại chất lỏng, áp suất thiết kế và nhiệt độ của đường ống. Nói một cách đơn giản: khi có nghi ngờ, trong các điều kiện đòi hỏi khắt khe hoặc trong các ứng dụng quan trọng về an toàn, nên ưu tiên mặt bích hàn đối đầu. Mặt bích phẳng chỉ được xem xét cho các điều kiện vận hành ổn định, áp suất thấp và rủi ro thấp được xác định rõ ràng, chủ yếu nhằm mục đích tiết kiệm chi phí.
