Hướng dẫn về mặt bích bằng thép carbon và kích thước của nó

Xác định kích thước mặt bích chính xác là một trong những nhiệm vụ quan trọng nhất trong thiết kế, bảo trì và mua sắm hệ thống đường ống. Kích thước mặt bích không khớp có thể dẫn đến rò rỉ, lỗi hệ thống và thời gian ngừng hoạt động tốn kém. Mặt bích bằng thép carbon là một trong những loại được sử dụng rộng rãi nhất trong đường ống công nghiệp do độ bền, giá cả phải chăng và tính linh hoạt - nhưng chúng có nhiều kích cỡ, cấp áp suất và loại mặt phải được xác định chính xác trước khi lắp đặt hoặc thay thế. Hướng dẫn này hướng dẫn bạn mọi thứ bạn cần biết về cách nhận biết kích thước mặt bích trên mặt bích thép cacbon, bao gồm các kích thước chính cần đo và các tiêu chuẩn chi phối chúng.

Điều gì xác định kích thước mặt bích bằng thép carbon?

"Kích thước" của mặt bích không phải là một phép đo đơn lẻ - nó là sự kết hợp của một số thông số chiều cùng nhau xác định xem hai mặt bích có tương thích và phù hợp với một dịch vụ nhất định hay không. Mặt bích bằng thép carbon được sản xuất theo tiêu chuẩn ASME B16.5 và ASME B16.47 là loại mặt bích phổ biến nhất trong đường ống công nghiệp và kích thước của chúng được chỉ định chính xác trong các tài liệu đó.

Các mã định danh kích thước chính cho bất kỳ mặt bích thép cacbon nào bao gồm kích thước ống danh nghĩa (NPS), xếp hạng cấp áp suất, đường kính vòng tròn bu lông, số lượng và đường kính lỗ bu lông, đường kính ngoài của mặt bích, độ dày mặt bích và đường kính lỗ khoan. Hiểu từng tham số này và cách chúng tương tác là điều cần thiết để xác định mặt bích chính xác tại hiện trường hoặc trong quá trình thiết kế kỹ thuật.

Kích thước ống danh nghĩa: Điểm khởi đầu để xác định mặt bích

Kích thước ống danh nghĩa (NPS) là kích thước đầu tiên và cơ bản nhất được sử dụng để mô tả mặt bích thép carbon. Điều quan trọng là phải hiểu rằng NPS là một ký hiệu được tiêu chuẩn hóa và không tương ứng trực tiếp với bất kỳ phép đo vật lý nào trên mặt bích. Đối với kích thước ống từ 14 inch trở lên, NPS không bằng đường kính ngoài của ống tính bằng inch, nhưng đối với kích thước dưới 14 inch, NPS chỉ là tham chiếu danh nghĩa.

Để xác định NPS của một mặt bích thép cacbon khi không có tài liệu, phương pháp đáng tin cậy nhất là đo đường kính ngoài của mặt bích và sau đó đối chiếu chéo phép đo đó với bảng kích thước mặt bích tiêu chuẩn. Mỗi sự kết hợp NPS và cấp áp suất sẽ mang lại một đường kính ngoài cụ thể, do đó, việc khớp giá trị đo được của bạn với bảng sẽ xác nhận kích thước danh nghĩa. Ví dụ: mặt bích NPS 4 Loại 150 có đường kính ngoài là 9,00 inch, trong khi mặt bích NPS 4 Loại 300 có kích thước 10,75 inch - chứng tỏ rằng loại áp suất ảnh hưởng đáng kể đến kích thước vật lý của mặt bích ngay cả ở cùng một kích thước ống danh nghĩa.

Cách đo chính xác kích thước mặt bích chính

Khi mặt bích đã được lắp đặt hoặc gỡ bỏ khỏi tài liệu, phép đo vật lý là cách đáng tin cậy duy nhất để biết kích thước mặt bích. Sử dụng thước cặp vernier đã hiệu chuẩn hoặc micromet bên ngoài để có độ chính xác. Các phép đo sau đây phải được thực hiện một cách có hệ thống:

Đường kính ngoài (OD)

Đo toàn bộ mặt bích từ mép ngoài này đến mép ngoài đối diện, đi qua tâm. Đây là đường kính ngoài của mặt bích. Ghi lại giá trị này theo inch hoặc milimét và so sánh nó với bảng tiêu chuẩn tham khảo của bạn. Phép đo đơn lẻ này, kết hợp với số lượng lỗ bu lông được mô tả bên dưới, thường đủ để thu hẹp NPS và phân loại xuống một hoặc hai khả năng.

Đường kính vòng tròn bu lông (BCD)

Đường kính vòng tròn bu lông là đường kính của vòng tròn tưởng tượng đi qua tâm của mỗi lỗ bu lông. Để đo nó, đo từ tâm của một lỗ bu lông đến tâm của lỗ bu lông đối diện trực tiếp. Nếu các lỗ không đối diện trực tiếp - xảy ra với số lượng lỗ bu lông lẻ - hãy đo từ tâm của một lỗ đến điểm giữa của hai lỗ liền kề trên mặt bích và áp dụng hiệu chỉnh hình học. BCD là một mã định danh có độ tin cậy cao khi kết hợp với số lượng và đường kính lỗ bu lông.

Số lượng và đường kính lỗ bu lông

Đếm tổng số lỗ bu lông xung quanh mặt bích. Mỗi tổ hợp NPS và cấp áp suất có một số lỗ bu lông được chỉ định. Sau đó đo đường kính của một lỗ bu lông bằng thước cặp bên trong. Hai giá trị này cùng nhau thu hẹp phạm vi nhận dạng một cách đáng kể. Ví dụ: mặt bích NPS 6 Class 150 có tám lỗ bu lông đường kính 0,88 inch, trong khi NPS 6 Class 300 có mười hai lỗ bu lông đường kính 0,88 inch - đường kính lỗ giống nhau nhưng số lượng khác nhau, giúp phân biệt rõ ràng hai lỗ này.

Đường kính lỗ khoan

Lỗ khoan là lỗ mở bên trong mà qua đó đường ống kết nối. Đo đường kính trong của lỗ khoan ở mặt bích. Kích thước này giúp xác nhận tính tương thích của lịch trình đường ống. Ví dụ, mặt bích cổ hàn bằng thép carbon sẽ có lỗ khoan khớp với đường kính bên trong của ống nối, đường kính này thay đổi theo lịch trình (độ dày thành). Điều này đặc biệt quan trọng đối với mặt bích cổ hàn, nơi lỗ khoan phải khớp chính xác với đường ống để đảm bảo mối hàn phẳng, không bị rò rỉ.

Bảng tham khảo kích thước mặt bích thép carbon

Bảng sau đây cung cấp các kích thước chính cho mặt bích thép carbon thông thường theo ASME B16.5 Loại 150, đây là loại áp suất thường gặp nhất trong đường ống công nghiệp nói chung:

Lớp áp suất: Tại sao nó thay đổi kích thước vật lý của mặt bích

Mặt bích thép carbon theo ASME B16.5 được sản xuất theo bảy loại áp suất: 150, 300, 600, 900, 1500 và 2500. Loại áp suất này không được đóng dấu ở vị trí dễ nhìn thấy trên mỗi mặt bích, vì vậy việc biết nó ảnh hưởng như thế nào đến kích thước là điều quan trọng để xác định khi nào các dấu hiệu bị mòn hoặc không có.

Khi lớp áp suất tăng lên, mặt bích trở nên lớn hơn và nặng hơn ở cùng NPS. Đường kính ngoài tăng lên, độ dày mặt bích tăng lên và số lượng lỗ bu lông cũng có thể tăng lên để phân bổ lực kẹp cao hơn cần thiết. Ví dụ: mặt bích NPS 4 Loại 150 nặng khoảng 7,5 lbs, trong khi mặt bích NPS 4 Loại 2500 của cùng loại vật liệu thép cacbon nặng hơn 50 lbs. Nếu bạn đang làm việc với một mặt bích không xác định và nó có vẻ dày hoặc nặng bất thường so với kích thước lỗ khoan của nó, thì nên nghi ngờ và xác nhận cấp áp suất cao hơn bằng cách đo cẩn thận dựa trên các bảng kích thước dành riêng cho từng loại.

Các loại mặt bích và tác động của chúng đến kích thước

Ngoài các thông số về kích thước, loại mặt của mặt bích thép cacbon là một yếu tố tương thích quan trọng. Các kiểu khuôn mặt phổ biến nhất là:

• Mặt nâng lên (RF): Loại phổ biến nhất, có khu vực hình tròn nhô cao xung quanh lỗ nơi đặt các miếng đệm. Mặt nâng lên có chiều cao cụ thể (1/16 inch đối với Loại 150 và 300; 1/4 inch đối với Loại 600 trở lên) phải được tính theo kích thước đường ống mặt đối mặt.
• Mặt phẳng (FF): Toàn bộ mặt bích phẳng không có phần nhô lên. Được sử dụng khi tiếp xúc với mặt bích bằng gang hoặc sắt dẻo để tránh nứt do tải không đều. Kích thước lỗ bu lông và OD vẫn giữ nguyên như RF cho cùng NPS và lớp.
• Khớp kiểu vòng (RTJ): Có rãnh được gia công trên mặt để tiếp nhận vòng đệm kim loại. Được sử dụng trong các dịch vụ áp suất cao và nhiệt độ cao. Kích thước rãnh phải khớp chính xác với vòng đệm để đảm bảo độ kín.
• Lưỡi và Rãnh (T&G): Mặt bích giao phối có một mặt có vòng nâng lên (lưỡi) và mặt còn lại có rãnh lõm phù hợp (rãnh). Chúng phải luôn được ghép nối với nhau và không thể ghép với mặt bích phẳng hoặc nhô cao.

Khi xác định mặt bích cho mục đích thay thế hoặc ghép nối, hãy luôn kiểm tra trực quan loại mặt trước khi đặt hàng thay thế. Việc lắp đặt mặt bích nâng lên trên mặt phẳng hoặc hệ thống RTJ mà không thích ứng sẽ dẫn đến hỏng việc bịt kín bất kể các kích thước khác có chính xác đến mức nào.

Đọc dấu mặt bích và tem nhiệt

Hầu hết các mặt bích bằng thép carbon được sản xuất theo tiêu chuẩn ASME đều có dấu đóng dấu hoặc nổi ở mép ngoài hoặc mặt của trục mặt bích. Học cách đọc những dấu hiệu này là cách nhanh nhất để biết kích thước mặt bích mà không cần đo vật lý. Trình tự đánh dấu điển hình tuân theo định dạng sau:

• Lớp vật liệu: Đối với mặt bích bằng thép cacbon, các ký hiệu phổ biến bao gồm A105 (đối với dịch vụ ở nhiệt độ cao) và A350 LF2 (đối với dịch vụ ở nhiệt độ thấp). Điều này xuất hiện đầu tiên trong chuỗi đánh dấu.
• Lớp áp lực: Được đánh dấu là "CL150", "300#" hoặc ký hiệu tương tự tùy theo quy ước của nhà sản xuất.
• NPS: Kích thước ống danh nghĩa, thường được đưa ra dưới dạng số đơn giản, chẳng hạn như "4" hoặc "6".
• Tiêu chuẩn: Tham chiếu đến tiêu chuẩn quản lý, chẳng hạn như "B16.5" hoặc "ASME B16.47 Series A."
• Số nhiệt: Mã truy xuất nguồn gốc liên kết mặt bích với báo cáo thử nghiệm vật liệu (MTR), quan trọng đối với bình chịu áp lực và các ứng dụng dịch vụ quan trọng.

Nếu các dấu hiệu bị che khuất một phần do sơn, ăn mòn hoặc hư hỏng cơ học, hãy làm sạch bề mặt mặt bích bằng bàn chải sắt hoặc dung môi trước khi thử đọc tem. Trong trường hợp các dấu hiệu hoàn toàn không đọc được, phép đo kích thước đầy đủ kết hợp với xác minh vật liệu thông qua kiểm tra độ cứng hoặc PMI (nhận dạng vật liệu dương tính) là quy trình thích hợp.

Những sai lầm thường gặp khi xác định kích thước mặt bích thép carbon

Ngay cả các kỹ sư đường ống và nhân viên bảo trì có kinh nghiệm cũng mắc lỗi khi xác định kích thước mặt bích dưới áp lực thời gian. Những lỗi thường gặp nhất bao gồm giả định rằng đường kính lỗ khoan bằng NPS, điều này không chính xác đối với kích thước ống dưới 14 inch. Một lỗi phổ biến khác là chỉ khớp các mặt bích theo đường kính ngoài mà không xác minh cấp áp suất - hai mặt bích có thể có cùng đường kính ngoài nhưng thuộc các cấp áp suất khác nhau với đường kính vòng tròn bu lông khác nhau, khiến chúng không tương thích. Đo đường kính lỗ bu lông thay vì kích thước bu lông cũng là một nguyên nhân gây nhầm lẫn: lỗ bu lông luôn lớn hơn đường kính bu lông một chút để cho phép căn chỉnh, vì vậy lỗ bu lông 0,88 inch chấp nhận bu lông 3/4 inch chứ không phải bu lông 7/8 inch. Việc xác nhận thông số kỹ thuật thực tế của bu lông theo tiêu chuẩn, không chỉ đường kính lỗ, đảm bảo sử dụng đúng ốc vít trong quá trình lắp lại.