Giới thiệu
Ống thép không gỉ là vật liệu dạng ống được làm từ hợp kim sắt với hàm lượng crom không dưới 10,5%, có những ưu điểm hiệu suất độc đáo. Đặc điểm nổi bật nhất là sự hình thành của một lớp màng thụ động oxit crom dày đặc, mang lại cho vật liệu khả năng chống ăn mòn tuyệt vời. Tùy thuộc vào thành phần hợp kim, độ bền kéo của ống thép không gỉ có thể dao động từ 520 đến 1035 MPa, kết hợp độ bền cơ học và độ dẻo tốt. Về khả năng thích ứng với nhiệt độ, các loại ống thép không gỉ khác nhau có thể đáp ứng yêu cầu ứng dụng từ môi trường lạnh -196 đến điều kiện nhiệt độ cao 1100. Ngoài ra, bề mặt nhẵn và không có kết tủa của chúng làm cho chúng hoàn toàn tuân thủ các tiêu chuẩn vệ sinh cấp thực phẩm (FDA) và cấp y tế (ISO 13485).
Phạm vi
Hướng dẫn này áp dụng cho nhiều loại ống thép không gỉ, bao gồm các loại austenitic (như 304, 316), các loại ferritic (như 430) và ống thép không gỉ duplex (như 2205). Nó cung cấp các hướng dẫn và cân nhắc chi tiết và cụ thể cho từng loại này để đảm bảo ứng dụng hiệu quả và hiệu quả của chúng trong các kịch bản công nghiệp và thực tế khác nhau.
Các biện pháp phòng ngừa an toàn
Khi xử lý ống thép không gỉ, điều quan trọng nhất là phải đeo thiết bị bảo hộ thích hợp, bao gồm găng tay và kính bảo hộ, để bảo vệ khỏi các chấn thương tiềm ẩn. Ngoài ra, trong quá trình hàn hoặc cắt, cần đảm bảo thông gió đúng cách và đầy đủ để ngăn ngừa sự tích tụ của khói độc hại và duy trì môi trường làm việc an toàn.
Bảo vệ mắt:
Phải đeo kính bảo hộ chống va đập (tiêu chuẩn ANSI Z87.1).
Khi thực hiện các hoạt động hàn, sử dụng mũ hàn tự động tối màu (số bóng ≥ 10).
Bảo vệ hô hấp:
Sử dụng khẩu trang chống bụi cấp N95 trong môi trường bụi.
Hoạt động tẩy axit được trang bị mặt nạ lọc khí kép cho hơi hữu cơ và khí axit.
Bảo vệ cơ thể:
Găng tay chống cắt (tiêu chuẩn EN 388, cấp độ chống cắt ≥ 3)
Tạp dề chống axit và kiềm (làm từ vật liệu PVC hoặc cao su)
Giày an toàn mũi thép (theo tiêu chuẩn ASTM F2413)
2.Nguyên tắc chọn vật liệu
Việc chọn loại thép không gỉ phù hợp nhất là rất quan trọng để đạt được hiệu suất tối ưu trong các điều kiện môi trường và yêu cầu hoạt động cụ thể.
Nguyên tắc thích ứng với môi trường ăn mòn
Môi trường axit (pH < 7): Ưu tiên chọn các loại thép chứa molypden (316L/2205)
Môi trường chứa clo: Giá trị PREN > 35 (PREN = %Cr + 3.3 × %Mo + 16 × %N)
Môi trường oxy hóa: Hàm lượng crom ≥ 18% (như 304/310S)
Oxy hóa ở nhiệt độ cao (>800): Chọn 310S (Cr25Ni20)
Vùng nhạy cảm với ăn mòn ứng suất: Tránh sử dụng 304 trong môi trường có clo và nhiệt độ trên 60.
Điều kiện hoạt động ở nhiệt độ thấp (< -50): Thép austenitic cần được carbon hóa siêu thấp (304L/316L)
Nguyên tắc phù hợp với hiệu suất cơ học
Chịu áp suất thông thường: 304 (σb ≥ 515 MPa)
Đường ống áp suất cao: Thép duplex 2205 (σb ≥ 620 MPa)
Điều kiện làm việc chịu mài mòn: Xử lý bề mặt cứng (HV ≥ 800)
Ứng suất chu kỳ: Hệ số độ bền mỏi ≥ 0.35 (316LN được ưu tiên hơn)
Tải trọng va đập: -196, Akv ≥ 100J (Hợp kim siêu thấp carbon và nitơ)
Nguyên tắc thích ứng quy trình
Ống thành mỏng (δ< 3mm): Chọn 304L/316L (hàm lượng carbon thấp, không nhạy cảm)
Ống thành dày: Đối với 2205, cần kiểm soát đầu vào nhiệt (15 - 25 kJ/cm)
Xử lý sau hàn: tẩy axit và thụ động hóa (axit nitric 20% + axit hydrofluoric 3%)
Uốn lạnh: 304 vượt trội hơn 430 (độ giãn dài ≥ 40%)
Xử lý ống giãn nở: 316Ti (Ổn định hóa bằng Titanium để chống ăn mòn giữa các hạt)
Nguyên tắc tối ưu hóa kinh tế cho uốn lạnh
Chi phí vật liệu: 2205 ≈ 2 × 304,904L ≈ 4 × 304
Vòng đời: Đối với đường ống hóa chất, chi phí hàng năm được tính toán dựa trên thời gian 20 năm.
Sử dụng theo cấp độ: ống chính 316L + ống nhánh 304
Tối ưu hóa độ dày thành: ASME B31.3 cho phép giảm 15% độ dày thành.
Giải pháp thay thế: Ống composite (lõi thép carbon + lớp lót thép không gỉ)
Nguyên tắc tuân thủ tiêu chuẩn
Thực phẩm cấp: ASTM A270 (316L)
Ngành công nghiệp dược phẩm: ASME BPE (Ra ≤ 0.5 μm)
Đường ống áp suất: GB/T 14976 (Kiểm tra ăn mòn giữa các hạt)
3.Lắp đặt đúng cách ngăn ngừa rò rỉ, nứt ứng suất và hỏng hóc sớm
Kiểm tra vật liệu
Xác nhận rằng vật liệu của ống thép không gỉ (như 304, 316L, v.v.) tuân thủ các yêu cầu thiết kế.
Kiểm tra xem có vết trầy xước, biến dạng hoặc lớp oxit trên bề mặt không. Nếu cần thiết, thực hiện xử lý tẩy axit và thụ động hóa.
Công cụ và phụ kiện
Công cụ cắt: Máy cắt chuyên dụng cho thép không gỉ (để tránh ô nhiễm bởi thép carbon).
Máy vát mép: Đảm bảo rằng giao diện hàn phẳng (với góc vát từ 30° đến 45°).
Công cụ làm sạch: acetone hoặc cồn (để loại bỏ dầu mỡ và tạp chất).
Yêu cầu môi trường
Tránh hàn trực tiếp trong môi trường ẩm ướt hoặc có hàm lượng clo cao (như gần biển).
Đảm bảo rằng khu vực làm việc được giữ sạch sẽ và ngăn ngừa các chất gây ô nhiễm như mạt sắt bám dính.
Thông số kỹ thuật cắt
Sử dụng cắt plasma hoặc lưỡi cưa chuyên dụng cho thép không gỉ thay vì đĩa mài thông thường (có thể gây ô nhiễm carbon).
Độ lệch của độ thẳng đứng của vết cắt không được quá 1°. Các gờ cần được làm mịn bằng cách sử dụng dũa hoặc giấy nhám.
3.5 Chuẩn bị cạnh
Các giao diện hàn cần được gia công thành rãnh hình chữ V đơn hoặc đôi (với góc 30° đến 45° và cạnh gốc 1 đến 2 mm).
Độ nhám bề mặt của rãnh là Ra ≤ 12.5 μm.
3.6 Kiểm tra mối hàn
Kiểm tra trực quan (không có vết nứt, lỗ rỗng)
Kiểm tra thẩm thấu (PT) hoặc kiểm tra bức xạ (RT)
4.Thông số kỹ thuật kỹ thuật cho điều kiện hoạt động của ống thép không gỉ
4.1 Phạm vi làm việc thường xuyên
Thép không gỉ Austenitic (304/316): -196 ~ 800
Thép không gỉ Duplex (2205): -50 ~ 300
Thép không gỉ Ferritic (430): -20 ~ 600
4.2 Cảnh báo nhiệt độ quan trọng
Phạm vi nhạy cảm: 450 - 850 (nguy cơ kết tủa cacbua)
Giòn lạnh: Đối với 304L, cần xác minh độ dai va đập khi nhiệt độ thấp hơn -196.
4.3 Cấm sử dụng môi trường
Axit hydrochloric (bất kỳ nồng độ nào)
Axit hydrofluoric (>1% nồng độ)
Kiềm đậm đặc ở nhiệt độ cao (NaOH > 40%, > 80)
4.4 Xử lý môi trường đặc biệt
Dung dịch clorua: Đối với 316L, nồng độ Cl nên được kiểm soát dưới 1000 ppm ở 25.
Môi trường khí hydro sulfide: Yêu cầu cấp độ carbon siêu thấp (316L, C ≤ 0.03%)
4.5 Phòng ngừa hiện tượng xâm thực
Áp suất đầu vào của bơm lớn hơn 1.3 lần áp suất hơi bão hòa của môi trường.
Tránh thiết kế các góc cua 90 độ sắc nhọn.
4.6 Giới hạn số chu kỳ
304: > 5000 phân tích mỏi cần được thực hiện.
2205:> 10,000 thử nghiệm cần được thực hiện.
4.7 Thông số làm sạch CIP
Nhiệt độ: 80 ± 5
Chất tẩy rửa: Dung dịch axit nitric 1-2%
Thời gian: 30 - 60 phút
4.8 Chỉ số phát hiện chính
Giám sát độ dày tường: Đo độ dày UT hàng năm (cảnh báo cần thiết khi tốc độ ăn mòn > 0.1mm/năm)
Kiểm tra bề mặt: Phát hiện khuyết tật PT mỗi sáu tháng (tập trung vào các mối hàn)
5.Bảo trì và Kiểm tra
5.1 Hệ thống kiểm tra định kỳ
Kiểm tra hàng ngày: Kiểm tra rò rỉ/Âm thanh bất thường/Rung động (Khu vực có nguy cơ cao)
Kiểm tra hàng tháng: Tình trạng siết chặt của bu lông mặt bích (xác minh mô-men xoắn ±10%)
Kiểm tra hàng năm: Đo độ dày tường toàn diện (Độ chính xác của máy đo độ dày UT ± 0.1mm)
5.2 Tiêu chuẩn làm sạch và bảo trì
Bụi bẩn bề mặt: Chất tẩy rửa trung tính (pH 6-8) - lau bằng vải mềm
Khu vực hàn: Kiểm tra giấm hàng quý (để phát hiện ô nhiễm sắt)
Yêu cầu thoát nước: Hệ thống phải được thoát nước hoàn toàn khi không sử dụng (để ngăn ngừa đóng băng và nứt vỡ).
5.3 Công nghệ giám sát ăn mòn
Phương pháp treo tấm: Lắp đặt các tấm giám sát tại các vị trí điển hình (cân mỗi quý)
Đầu dò ER: Giám sát trực tuyến tốc độ ăn mòn (dữ liệu được tải lên theo thời gian thực)
Kiểm tra nội soi: Ăn mòn bên trong tại điểm khuỷu/nhánh (video độ nét cao)
6.Xử lý sự cố các vấn đề phổ biến
6.1 Sửa chữa khẩn cấp cho rò rỉ
Thiết bị niêm phong rò rỉ giữ áp suất (áp suất tối đa ≤ 80% giá trị thiết kế)
Chất bịt kín phân tử cao (với khả năng chịu nhiệt độ ≤ 150)
6.2 Hỏng hóc cơ học
Loại bỏ phần bị hư hỏng (vết cắt nên cách khuyết tật ≥ 50mm)
Việc sửa chữa hàn yêu cầu xử lý nhiệt cục bộ (cần xử lý tẩy axit sulfuric cho 316L).
6.3 Loại bỏ khuyết tật ăn mòn
Sửa chữa ăn mòn lỗ hổng Hàn sửa chữa đánh bóng Khi độ sâu vượt quá 20% độ dày tường, cần thay thế ống
Ăn mòn khe hở Thay thế miếng đệm mặt bích Sử dụng miếng đệm bọc PTFE thay thế
Ăn mòn ứng suất Thay thế toàn bộ ống Cấm hàn sửa chữa cục bộ
6.4 Hệ thống bảo vệ catốt
Anode hy sinh: Hợp kim magiê (-1.75V) được sử dụng cho đường ống nước biển.
Dòng điện bổ sung: Đầu ra chỉnh lưu ≤ 10A (Cần hiệu chuẩn định kỳ)
6.5 Bảo trì lớp phủ
Sửa chữa hư hỏng: Phun cát cấp độ Sa2.5 + Sơn lót epoxy (màng khô ≥ 150μm)
Lớp cách nhiệt: Kiểm tra hàm lượng ion clorua (≤ 50 ppm)
7.Kết luận
Ống thép không gỉ, như một vật liệu quan trọng trong công nghiệp hiện đại, chỉ có thể phát huy hết ưu điểm của mình khi được quản lý theo chu kỳ sống một cách tiêu chuẩn hóa. Đề xuất người dùng thiết lập một hồ sơ kỹ thuật hoàn chỉnh bao gồm "lựa chọn vật liệu - lắp đặt - vận hành - bảo trì", và tập trung vào việc giám sát sự thay đổi trong điều kiện làm việc của các khu vực nhạy cảm với ăn mòn. Đối với các hệ thống đường ống quan trọng, mô hình quản lý kết hợp công nghệ giám sát trực tuyến với đánh giá chuyên nghiệp định kỳ được khuyến nghị. Đồng thời, cần duy trì liên lạc kỹ thuật với các nhà cung cấp vật liệu để có được các giải pháp mới nhất.
Các thông số kỹ thuật được cung cấp trong hướng dẫn này cần được điều chỉnh phù hợp với điều kiện làm việc cụ thể. Đối với các kịch bản ứng dụng đặc biệt (như cấp độ hạt nhân, độ tinh khiết siêu cao, v.v.), cần tuân theo các thông số kỹ thuật kỹ thuật đặc biệt. Khuyến nghị ủy thác cho các tổ chức chuyên nghiệp thực hiện đánh giá sức khỏe hệ thống mỗi ba năm để đảm bảo hoạt động an toàn và kinh tế của hệ thống đường ống.
