CÔNG CỤ TÍNH ÁP SUẤT LÀM VIỆC CỦA ỐNG INOX

Công cụ tính áp suất làm việc của ống inox giúp bạn tính toán sơ bộ khả năng chịu áp của thành ống dựa trên chất liệu, loại ống, nhiệt độ làm việc, đường kính ngoài và chiều dày. Bằng cách thay đổi các thông số trong bảng tính, bạn có thể so sánh những quy cách khác nhau để hỗ trợ lựa chọn ống cho nhu cầu sử dụng.

Kết quả được xác định theo dữ liệu đầu vào và các hệ số áp dụng trong công cụ. Khi lựa chọn cho hệ thống thực tế, cần đối chiếu thêm điều kiện vận hành và mức chịu áp của van, phụ kiện, mối nối trên cùng tuyến ống.

1. Công thức tính áp suất làm việc của ống inox và căn cứ áp dụng

Bảng tính sử dụng công thức áp suất trong của ống thẳng theo ASME B31.3-2020, mục 304.1.2. Công thức liên hệ ứng suất cho phép của vật liệu, chất lượng mối hàn, nhiệt độ và kích thước thành ống để xác định khả năng chịu áp trong những điều kiện áp dụng của tiêu chuẩn.

Từ phương trình xác định chiều dày chịu áp, có thể biến đổi để tính áp suất như sau:

P =2 × S × E × W × tminD − 2 × Y × tmin

Trong đó:

  • P: Áp suất tính toán, có đơn vị bar khi sử dụng công thức với hệ số 20.S: Ứng suất cho phép của vật liệu tại nhiệt độ xét, đơn vị MPa.
  • D: Đường kính ngoài của ống, đơn vị mm.
  • tmin: Chiều dày còn lại sau khi trừ dung sai, đơn vị mm.
  • E: Hệ số chất lượng của vật liệu hoặc mối hàn dọc theo quy định áp dụng, không có đơn vị.
  • W: Hệ số giảm độ bền mối hàn. Ở nhiệt độ làm việc dưới 425ºC thì W = 1
  • Y: Hệ số phụ thuộc vật liệu và nhiệt độ. Theo ASME B31.3, các loại inox thuộc dòng Austenitic làm việc trong nhiệt độ ≤482ºC thì Y = 0.4

Lưu ý: Công thức chỉ áp dụng cho ống inox mỏng có độ dày t < D/6 và nhiệt độ làm việc < 425ºC.

Ví dụ

Tính áp suất làm việc của ống đúc inox 316L đúc Ø21.34 dày 2.11mm (dung sai 12.5%) tại 150°C. Ta có:

  • D = 21.34 mm
  • t = 2.11 mm ⇒ tmin = 2.11 × (1 – 0.125) = 1.84625
  • S = 115 MPa. Lấy số liệu tại bảng A-1M, ASTM B31.3-2020
  • E = 1
  • W = 1
  • Y = 0,4

Sử dụng công thức như sau:

P =2 × S × E × W × tminD − 2 × Y × tmin
P =2 × 115 × 1 × 1 × 1,8462521,34 − 2 × 0.4 × 1.84625
P =424.637519.863

P ≈ 21.38 Mpa ≈ 213.8 bar

Vậy áp suất làm việc của ống đúc inox 316L đúc Ø21.34 dày 2.11mm (dung sai 12.5%) làm việc trong điều kiện nhiệt độ Max 150°C là 213.8 bar.

2. Hướng dẫn sử dụng công cụ tính áp suất làm việc của ống inox

Để sử dụng công cụ, bạn cần xác định đúng mác vật liệu, loại ống và kích thước sản phẩm. Những thông tin này có thể tra trên catalogue, thông số đặt hàng hoặc chứng chỉ vật liệu. Sau đó, thực hiện lần lượt các bước dưới đây.

  • Bước 1: Chọn chất liệu inox
    Chọn mác inox tương ứng với sản phẩm cần tính. Thông tin vật liệu là cơ sở để xác định ứng suất cho phép tại nhiệt độ đã chọn.
  • Bước 2: Chọn loại ống theo kết cấu
    Ống inox đúc thường được hiểu là ống liền mạch, không có đường hàn dọc thân. Với ống hàn, lựa chọn này liên quan đến hệ số chất lượng đường hàn được công cụ sử dụng.
  • Bước 3: Chọn nhiệt độ làm việc
    Chọn nhiệt độ tại điều kiện cần đánh giá khả năng chịu áp. Không dùng nhiệt độ thường để tính cho đường ống vận hành nóng. Nếu hệ thống có nhiều chế độ như vận hành, gia nhiệt hoặc vệ sinh nóng, cần kiểm tra các trạng thái tương ứng với nhiệt độ và áp suất có thể xuất hiện đồng thời.
  • Bước 4: Nhập đường kính ngoài OD
    Nhập đường kính ngoài của ống theo đơn vị mm. OD không phải đường kính danh nghĩa DN. Ví dụ, với ống có quy cách Ø21,3 × 2,0 mm, giá trị cần nhập tại ô OD là 21,3.
  • Bước 5: Nhập chiều dày thành ống
    Nhập độ dày của ống inox cần tính áp suất làm việc theo đơn vị mm. Công cụ đã tự trừ dung sai nên chỉ cần nhập đúng thông số. Trường hợp sản phẩm chỉ ghi SCH10S, SCH40S hoặc SCH80S, cần đối chiếu với Bảng tra độ dày ống theo tiêu chuẩn SCH để có một con số cụ thể.
  • Bước 6: Đọc kết quả và so sánh quy cách
    Sau khi nhập đầy đủ thông tin, kiểm tra kết quả và đơn vị áp suất hiển thị. Bạn có thể giữ nguyên vật liệu, loại ống, nhiệt độ và OD, sau đó thay đổi chiều dày để so sánh khả năng chịu áp giữa các phương án.
Công cụ tính áp suất làm việc của ống inox
Công cụ tính áp suất làm việc của ống inox

3. Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng chịu áp của ống inox

3.1 Chất liệu inox ảnh hưởng thế nào đến khả năng chịu áp?

Áp suất làm việc của ống inox phụ thuộc vào độ bền cho phép của vật liệu tại nhiệt độ sử dụng. Vì vậy, dù có cùng đường kính và chiều dày, các ống khác mác inox vẫn có thể có khả năng chịu áp khác nhau.

Trong phép tính, đặc tính chịu lực của vật liệu được thể hiện bằng ứng suất cho phép (S). Giá trị này được tra theo mác inox, tiêu chuẩn sản phẩm và nhiệt độ tính toán. Khi những điều kiện khác giữ nguyên, ứng suất cho phép càng lớn thì áp suất tính theo thành ống càng cao.

Công cụ tính áp suất làm việc của ống inox của Inox TK sử dụng thông số ứng suất cho phép dựa theo bảng A-1M trang 262 đến 273 của ASME B31.3-2020 của các mác thép TP304, TP304L, TP316, TP316L thuộc các tiêu chuẩn ASTM A269, A270 và A312.

3.2 Kết cấu. Vì sao cần chọn đúng ống inox đúc hoặc ống inox hàn?

Ống inox đúc và ống inox hàn có thể cho kết quả tính áp suất khác nhau dù cùng vật liệu, đường kính và chiều dày. Sự khác biệt liên quan đến hệ số chất lượng đường hàn (E).

  • Ống inox đúc là cách gọi thương mại phổ biến của ống liền mạch, không có đường hàn dọc thân. Với ống ASTM A312 liền mạch, hệ số chất lượng được sử dụng là E = 1.
  • Ống inox hàn có đường hàn hình thành trong quá trình chế tạo. Khả năng chịu áp tại đường hàn được xem xét thông qua yêu cầu sản xuất và kiểm tra theo tiêu chuẩn. Vì vậy, bề mặt đường hàn được mài nhẵn hoặc khó quan sát không có nghĩa sản phẩm được đánh giá như ống liền mạch.

 

Theo bảng A-1B của ASME B31.3-2020, một số hệ số chất lượng cơ bản đối với ống ASTM A312 được phân biệt như sau:

Loại ống và điều kiện đường hàn Hệ số E
Ống liền mạch 1.00
Ống hàn nóng chảy điện, mối hàn giáp mối hai phía — double butt seam 0.85
Ống hàn nóng chảy điện, mối hàn giáp mối một phía — single butt seam 0.80
Ống hàn nóng chảy điện được chụp bức xạ 100%, đáp ứng điều kiện và ghi chú tương ứng 1.00

Công cụ của chúng tôi sử dụng hệ số chất lượng mối hàn giáp mối một phía đối với ống inox dạng hàn (E = 0.8) để tính áp suất làm việc.

3.3 Nhiệt độ làm việc ảnh hưởng thế nào đến áp suất cho phép?

Áp suất làm việc của ống inox cần được xác định tại nhiệt độ sử dụng, bởi khả năng chịu lực của vật liệu thay đổi theo nhiệt độ. Trong phép tính, ảnh hưởng này được thể hiện qua ứng suất cho phép S. Khi giá trị S giảm và các thông số khác giữ nguyên, áp suất tính theo thành ống cũng giảm tương ứng.

Chẳng hạn, theo bảng A-1M của ASME B31.3-2020, inox TP304 có ứng suất cho phép 138 MPa tại 150°C và 116 MPa tại 300°C. Nếu giữ nguyên kích thước, chiều dày hữu hiệu và các hệ số còn lại, áp suất tính toán tại 300°C bằng khoảng 84,1% giá trị tại 150°C, tức giảm khoảng 15,9%. Sự thay đổi này xuất phát từ dữ liệu độ bền cho phép của vật liệu theo nhiệt độ, dù quy cách ống vẫn giữ nguyên.

Nhiệt độ dùng để tra ứng suất là nhiệt độ kim loại thành ống. Trong nhiều hệ thống, nhiệt độ môi chất là thông tin ban đầu để đánh giá, nhưng thành ống còn có thể chịu ảnh hưởng của gia nhiệt bên ngoài, bảo ôn hoặc điều kiện truyền nhiệt. Khi đã có nhiệt độ thiết kế của đường ống, cần sử dụng thông số đó để đối chiếu khả năng chịu áp.

Một lưu ý quan trọng mà đôi lúc khách hàng của Inox TK quên tính đến đó là nhiệt độ và áp suất phải được xét theo điều kiện có thể xuất hiện đồng thời. Ví dụ, một tuyến ống vận hành với sản phẩm ở nhiệt độ thấp nhưng được vệ sinh nóng định kỳ cần được kiểm tra cho cả hai trạng thái, thay vì chỉ dựa vào nhiệt độ sản xuất.

3.4 Đường kính ngoài OD và chiều dày thành ống

Đường kính ngoài (OD) và độ dày thành ống (t) là hai kích thước trực tiếp quyết định khả năng chịu áp của một quy cách ống.

  • OD là viết tắt của Outside Diameter, nghĩa là đường kính ngoài.
  • Độ dày thành ống (t) là khoảng cách từ bề mặt ngoài đến bề mặt trong của thành ống.

Có 2 điểm cần lưu ý khi xác định kích thước ống inox:

  1. DN là kích thước danh nghĩa, không phải đường kính ngoài đo bằng mm. Nếu thông tin đặt hàng chỉ ghi DN hoặc NPS, cần tra đúng bảng kích thước theo tiêu chuẩn của sản phẩm để xác định đường kính ngoài tương ứng.
  2. Tương tự, SCH là ký hiệu Schedule, không phải giá trị chiều dày tính bằng mm. Khi sản phẩm được ghi SCH10S, SCH40S hoặc SCH80S, phải đối chiếu đồng thời với kích thước theo bảng tiêu chuẩn của ống để xác định độ dày chính xác.
Thông số kích thước ảnh hưởng đến phép tính áp suất làm việc của ống inox
Thông số kích thước ảnh hưởng đến phép tính áp suất làm việc của ống inox

4. Mua ống inox ở đâu?

Inox TK là đơn vị chuyên cung cấp các loại ống inox vi sinh và ống inox công nghiệp, bao gồm cả ống đúc và ống hàn, đáp ứng nhu cầu sử dụng trong nhiều hệ thống đường ống. Khách hàng có thể lựa chọn sản phẩm theo mác inox, đường kính ngoài, chiều dày và tiêu chuẩn phù hợp với yêu cầu kỹ thuật. Khi cần đối chiếu khả năng chịu áp, kết quả từ công cụ tính áp suất làm việc của ống inox là thông tin tham khảo để trao đổi cụ thể hơn về quy cách cần mua.

Những lợi thế của Inox TK có thể kể đến như:

  • Hàng sẵn kho nhiều chủng loại và kích thước giúp Inox TK đáp ứng linh hoạt từ nhu cầu thay thế, sửa chữa đến các đơn hàng triển khai hệ thống mới. Với mỗi yêu cầu, chủng loại, số lượng và thời gian giao hàng được xác nhận theo quy cách thực tế, giúp khách hàng chủ động kế hoạch vật tư.
  • Bên cạnh ống, Inox TK cung cấp đầy đủ phụ kiện đi kèm như co, tê, côn thu, mặt bích, rắc co, bộ kết nối clamp và các loại van inox. Khả năng cung ứng đồng bộ giúp thuận tiện hơn khi đối chiếu kích thước, tiêu chuẩn kết nối và vật liệu giữa ống với phụ kiện, hạn chế tình trạng mua đủ số lượng nhưng không lắp ghép được với nhau.
  • Hồ sơ hàng hóa gồm CO, CQ và hóa đơn VAT theo quy định, phục vụ nhu cầu kiểm tra nguồn gốc, chất lượng, thanh toán và nghiệm thu. Những yêu cầu cụ thể về chứng từ cần được thống nhất ngay khi đặt hàng để hồ sơ cung cấp phù hợp với từng lô hàng và yêu cầu của công trình.
  • Uy tín được thể hiện qua việc đã và đang là nhà cung cấp ống inox cho nhiều công ty và tập đoàn lớn như: Habeco, Sabeco, Traphaco, Sao Thái Dương,…

Liên hệ với Inox TK theo thông tin dưới đây để nhận báo giá ống inox ngay.

THÔNG TIN LIÊN HỆ:

5. Câu hỏi thường gặp

Ống inox vi sinh ASTM A270 có sử dụng được công cụ tính áp suất làm việc của ống inox này không?
Có. Công cụ này sử dụng được các loại ống sản xuất theo tiêu chuẩn ASTM A269, A270 và A312.

Kết quả tính có phải áp suất làm việc cho phép của toàn bộ hệ thống không?
Không. Kết quả chỉ phản ánh phép tính chịu áp của đoạn ống thẳng theo thông số đã chọn.

Có thể dùng kết quả để xác định áp suất thử hệ thống không?
Tuyệt đối không sử dụng trực tiếp kết quả từ “Công cụ tính áp suất làm áp suất làm việc của ống inox” để làm áp suất thử thử. Áp suất thử cần được xác định theo tiêu chuẩn áp dụng, áp suất thiết kế, nhiệt độ thử và giới hạn của các bộ phận trong hệ thống. Kết quả từ công cụ cũng không phải áp suất phá hủy của ống.

Có thể bạn quan tâm: CÔNG CỤ TÍNH TRỌNG LƯỢNG INOX