Sai số cho phép của khe hở mặt bích thép không gỉ là bao nhiêu?

Nếu khe hở không đúng, gioăng sẽ hỏng. Đó là lý do ngắn gọn tại sao dung sai khe hở mặt bích lại quan trọng, và trong ngành dầu khí hoặc hóa dầu, gioăng hỏng hiếm khi chỉ là vấn đề bảo trì thông thường.

Thị trường mặt bích thép không gỉ toàn cầu đạt 1,276 tỷ USD vào năm 2025. Đến năm 2032, con số này tăng lên 1,819 tỷ USD với tốc độ tăng trưởng kép hàng năm (CAGR) là 5,21 tỷ USD/năm. Mỗi dự án đường ống dẫn dầu quy mô lớn, dự án mở rộng nhà máy lọc dầu hay dự án phát điện đều góp phần thúc đẩy con số này, phụ thuộc vào các mối nối mặt bích chịu được áp lực. Việc đạt được dung sai chính xác là điều kiện tiên quyết để điều đó xảy ra.

Trong hướng dẫn này, bạn sẽ học được:

• Mức dung sai cho phép đối với khe hở mặt bích là bao nhiêu?
• Tiêu chuẩn ASME B16.5 định nghĩa dung sai kích thước như thế nào?
• Ý nghĩa của dung sai H6 và H7 trong ứng dụng mặt bích
• So sánh dung sai mặt bích ANSI với dung sai ASME.
• Ảnh hưởng trực tiếp của dung sai đến hiệu suất làm kín.
• Khoảng hở cho phép trong đường ống công nghiệp trông như thế nào?

Mức dung sai cho khe hở mặt bích là bao nhiêu?

Khe hở mặt bích là khoảng không gian giữa hai mặt bích tiếp xúc trước khi gioăng được nén. Khe hở đó không phải là ngẫu nhiên. Gioăng cần được nén đủ để làm kín nhưng không được quá mức đến mức bị phồng lên hoặc làm hỏng bề mặt làm kín.

Hầu hết các kỹ sư đường ống đều làm việc với khe hở trước khi siết bu lông từ 3mm đến 5mm đối với các loại gioăng tiêu chuẩn, với khe hở sau khi nén được xác định bởi thông số kỹ thuật nén của nhà sản xuất gioăng. Sai sót trong lắp đặt là nguồn gốc của các vấn đề. Mặt bích bị lệch tạo ra các khe hở không đều trên vòng tròn bu lông. Một bên nén đúng cách trong khi bên kia vẫn hở. Siết chặt bu lông hơn không khắc phục được sự nén không đều một khi nó đã tồn tại. Tiêu chuẩn ASME B16.5 cho phép độ lệch căn chỉnh tối đa là 1,5mm trên toàn bộ mẫu lỗ bu lông, một con số mà các công trình lắp đặt thực tế thường vượt quá mà không ai nhận thấy cho đến khi mối nối bị rò rỉ.

Căn chỉnh mặt bích và dung sai khe hở: Tiêu chuẩn và thực tiễn tốt nhất

Dung sai căn chỉnh và dung sai khe hở hoạt động cùng nhau. Một mặt bích được sản xuất với dung sai kích thước chính xác vẫn có thể bị hỏng nếu lắp đặt không đúng cách. Hai yếu tố này phải được kiểm soát đồng thời.

Phương pháp tốt nhất cho đường kính lớn mặt bích thép không gỉ Trong các dự án EPC bao gồm các biện pháp kiểm soát sau:

1. Kiểm tra kích thước trước khi lắp ráp

Cần tiến hành kiểm tra kích thước trước khi lắp ráp của cả hai mặt tiếp xúc trước khi lắp đặt.

2. Kiểm soát siết chặt bu lông

Được kiểm soát trình tự siết bu lông Nên áp dụng phương pháp này để phân bổ tải trọng đều khắp gioăng.

3. Đo khoảng cách

Cần đo khe hở tại nhiều điểm xung quanh vòng tròn bu lông trước khi siết chặt cuối cùng.

Bất kỳ sự thay đổi khoảng cách điểm-đến-điểm nào vượt quá 1,5mm Cần phải điều tra kỹ lưỡng trước khi tiến hành.

4. Cảnh báo cài đặt

Việc ép chặt khớp nối bị lệch bằng mô-men xoắn bu lông sẽ tạo ra ứng suất cục bộ trên gioăng, làm ảnh hưởng đến khả năng làm kín lâu dài.

Dung sai mặt bích theo tiêu chuẩn ASME B16.5 là bao nhiêu?

Tiêu chuẩn ASME B16.5 Công bố các dung sai kích thước cụ thể cho từng loại mặt bích và cấp áp suất. Các giá trị dung sai chính ảnh hưởng đến việc kiểm soát khe hở và hiệu suất làm kín bao gồm những điều sau đây.

Dung sai đường kính mặt bích nhô lên là ±0,8mm đối với các mặt bích có kích thước lên đến NPS 24. Dung sai độ dày mặt bích là +3,2mm/-0mm, nghĩa là mặt bích có thể dày hơn kích thước danh nghĩa nhưng không được mỏng hơn. Dung sai đường kính vòng tròn lỗ bu lông là ±0,5mm đối với hầu hết các kích thước, ảnh hưởng trực tiếp đến sự phân bố tải trọng bu lông đồng đều xung quanh mối nối. 

Sai số cho phép về vị trí góc của lỗ bu lông là ±0,5 độ so với vị trí thực. Trên mặt bích có đường kính lớn, nửa độ đó tương ứng với độ dịch chuyển tuyến tính đáng kể, ảnh hưởng đến sự thẳng hàng của bu lông và sự phân bố tải trọng của gioăng.

Dung sai độ nhám bề mặt là biến số quan trọng nhất trong quá trình làm kín. Tiêu chuẩn ASME B16.5 quy định độ nhám bề mặt từ 125 đến 250 microinch Ra cho mặt bích lồi sử dụng gioăng xoắn ốc. Bề mặt nằm ngoài phạm vi này sẽ không làm gioăng khít đúng cách, bất kể việc kiểm soát khe hở trong quá trình lắp đặt.

Dung sai H6 và H7 trong mặt bích là gì?

H6 và H7 là các ký hiệu dung sai ISO cho lỗ, thường được tham chiếu trong các ứng dụng gia công chính xác lỗ mặt bích và phụ kiện. Ký hiệu H chỉ vùng dung sai của lỗ, còn con số chỉ cấp độ dung sai, trong đó số càng nhỏ thì dung sai càng chặt.

H7 là cấp dung sai được chỉ định phổ biến nhất cho các ứng dụng lỗ mặt bích yêu cầu sự ăn khớp tốt với các bộ phận ghép nối. Nó cho phép sai lệch dương so với kích thước lỗ danh nghĩa, nghĩa là đường kính lỗ có thể bằng hoặc lớn hơn kích thước danh nghĩa nhưng không được nhỏ hơn. H6 còn chặt hơn nữa, được sử dụng khi yêu cầu độ chính xác cao hơn giữa lỗ mặt bích và ống hoặc phụ kiện ghép nối.

Trong các ứng dụng mặt bích thép không gỉ đường kính lớn, dung sai lỗ H7 thường được quy định cho mặt bích trượt Các cấu hình trong đó ống phải trượt qua lỗ khoan một cách trơn tru trước khi hàn. Việc duy trì dung sai H7 trên các đường kính lớn như DN600 đến DN4000 đòi hỏi khả năng gia công chính xác mà không phải tất cả các nhà sản xuất đều cung cấp một cách nhất quán.

Dung sai mặt bích ANSI: So sánh với tiêu chuẩn ASME

Dung sai mặt bích ANSI và dung sai ASME B16.5 về cơ bản là cùng một tiêu chuẩn trong thực tiễn hiện đại. ASME B16.5 đã tích hợp và thay thế tiêu chuẩn ANSI B16.5 cũ hơn. Những gì được công bố là ANSI B16.5 nay được công bố là ASME B16.5 với cùng bảng dung sai kích thước.

Sự phân biệt này có ý nghĩa lịch sử vì các tài liệu dự án cũ hơn có thể tham chiếu đến dung sai ANSI B16.5. Các dung sai đó có giá trị số học giống hệt với các giá trị ASME B16.5 hiện hành. Một mặt bích được quy định theo ANSI 150 và một mặt bích được quy định theo ASME B16.5 Loại 150 có cùng yêu cầu về dung sai kích thước.

Ảnh hưởng của dung sai đến khả năng làm kín mặt bích

Hiệu suất làm kín được quyết định trực tiếp bởi độ chính xác của kích thước sản phẩm khi so sánh với dung sai quy định. Ba biến số dung sai ảnh hưởng đến kết quả làm kín.

Dung sai độ nhám bề mặt ảnh hưởng đến độ khít của gioăng. Bề mặt quá nhám sẽ ngăn cản sự tiếp xúc đồng đều của gioăng. Quá nhẵn, gioăng không thể bám chắc vào bề mặt làm kín trong quá trình thay đổi nhiệt độ. Cả hai trường hợp đều tạo ra nguy cơ rò rỉ mà chỉ siết chặt bu lông không thể khắc phục được.

Dung sai đường kính mặt nâng ảnh hưởng đến diện tích tiếp xúc khả dụng cho gioăng. Dung sai đường kính mặt vượt quá giới hạn cho phép có thể khiến gioăng nằm một phần ngoài vùng làm kín, làm giảm chiều rộng tiếp xúc hiệu quả và tăng tải trọng lên diện tích tiếp xúc còn lại.

Sai số vị trí lỗ bu lông ảnh hưởng đến sự phân bố tải trọng. Các lỗ đặt sai vị trí sẽ tạo ra khoảng cách giữa các bu lông không đều, ngăn cản sự nén gioăng đồng đều xung quanh toàn bộ chu vi. Trong các ứng dụng mặt bích thép không gỉ chịu áp suất cao, sự nén không đồng đều tạo ra các đường rò rỉ ưu tiên tại các vùng bị nén không đủ.

Dung sai khe hở mặt bích cho phép trong hệ thống đường ống công nghiệp

Trong hệ thống đường ống công nghiệp, dung sai khe hở cho phép thay đổi tùy thuộc vào điều kiện vận hành và loại gioăng. Đối với gioăng xoắn ốc trong các ứng dụng mặt bích nâng tiêu chuẩn, khe hở trước khi siết bu lông đồng đều từ 3mm đến 5mm là mục tiêu cần đạt được. Đối với mặt bích kiểu vòng được sử dụng trong điều kiện áp suất cao, dung sai khe hở chặt hơn vì gioăng vòng kim loại yêu cầu khoảng cách giữa các mặt bích chính xác hơn để khớp đúng vị trí.

Nguy cơ rò rỉ tăng không tuyến tính với độ lệch khe hở. Khe hở 1mm nằm ngoài phạm vi mục tiêu tạo ra nguy cơ rò rỉ có thể đo được. Khe hở 3mm nằm ngoài phạm vi mục tiêu trong ứng dụng thép không gỉ áp suất cao gần như chắc chắn là nguồn gây rò rỉ tại hiện trường. Mặt bích đường kính lớn làm tăng thêm nguy cơ này vì sự thay đổi khe hở nhỏ khi tính theo phần trăm đường kính lại trở nên đáng kể khi tính theo kích thước tuyệt đối ở DN600 trở lên.

Đối với sản xuất mặt bích thép không gỉ đường kính lớn của Longan Flange từ DN600 đến DN4000, việc kiểm soát dung sai kích thước trong toàn bộ quy trình sản xuất, từ rèn đến gia công cuối cùng, là điều đảm bảo dung sai khe hở mà việc lắp đặt tại hiện trường phụ thuộc vào. Với 160 trung tâm gia công chính xác cao và 150 thiết bị kiểm tra, việc xác minh kích thước được thực hiện ở mọi giai đoạn chứ không chỉ ở khâu kiểm tra cuối cùng.

Tìm hiểu thêm về năng lực sản xuất của Longan Flange tại trang web của họ.