Data sheet vật liệu chế tạo van công nghiệp
Van công nghiệp là thành phần quan trọng trong các hệ thống điều khiển dòng chảy như nước, khí, dầu, và hóa chất. Các loại van được làm từ nhiều chất liệu khác nhau, mỗi loại chất liệu đều được lựa chọn dựa trên các đặc tính và ứng dụng cụ thể. Dưới đây là tóm lược về một số chất liệu phổ biến trong van công nghiệp.
Phân loại vật liệu dùng trong chế tạo van
Gang: Gang là một loại hợp kim chủ yếu của sắt và carbon, được sử dụng rộng rãi trong các loại van như van bướm, van cổng, và van một chiều.
Đặc điểm:
-
Chị lực tính cơ cao, khả năng chị mòn tốt.
-
Dễ gia công và sản xuất.
-
Chi phí thấp, phù hợp cho các hệ thống áp suất thấp và trung bình.
Nhược điểm:
-
Dễ gãy dưới tác động mạnh.
-
Không thích hợp trong các môi trường axit mạnh hoặc dầu.
Thép Carbon Thép carbon thường được sử dụng trong các hệ thống đòi hỏi độ bền và chịu áp lực cao.
Đặc điểm:
-
Chịu được áp suất và nhiệt độ cao.
-
Chi phí vừa phải.
-
Có thể gia cố với nhiều kích thước.
Nhược điểm:
-
Chịu mòn kém hơn inox.
-
Cần lớp phủ hoặc sơn để tăng khả năng chịu mòn.
Inox (Thép Không Gỉ)
Inox là tên thông dụng tại Việt Nam để chỉ thép không gỉ. Tên quốc tế là "stainless steel." Inox bao gồm thép và ít nhất 10,5% crom giúp tăng tính chống gỉ sét và mòn.
Đặc điểm:
-
Chịu được điều kiện môi trường khác nghiệt như axit, kiềm, nước biển.
-
Bền bí, đảm bảo độ kín tốt.
-
Thích hợp cho ngành dược phẩm, thực phẩm, và hóa chất.
Nhược điểm:
-
Chi phí cao hơn so với gang và thép carbon.
Nhôm: Nhôm là một kim loại nhẹ, phổ biến trong các hệ thống cần tính linh hoạt cao hoặc giảm tải trọng.
Đặc điểm:
-
Trọng lượng nhẹ, dễ lắp đặt và vận hành.
-
Kháng ăn mòn tự nhiên nhờ lớp oxit bảo vệ trên bề mặt.
-
Dẫn nhiệt tốt, phù hợp trong các ứng dụng cần giải nhiệt.
Nhược điểm:
-
Chịu áp suất thấp hơn so với thép và gang.
-
Dễ bị biến dạng dưới tác động cơ học lớn.
Nhựa PVC, UPVC: Nhựa PVC và UPVC (nhựa PVC đã gia cố) được sử dụng trong các hệ thống điều khiển dòng chảy nhàn vì, nước thải, và hoá chất nhẹ.
Đặc điểm:
-
Nhẹ, dễ lắp đặt.
-
Chống ăn mòn tốt, đặc biệt là với hóa chất nhẹ.
-
Chi phí thấp, phù hợp với các hệ thống áp suất thấp và trung bình.
Nhược điểm:
-
Không chịu được nhiệt độ cao (thường dưới 60°C).
-
Không thích hợp trong các môi trường có áp suất cao hoặc va đập lớn.
Hướng dẫn lựa chọn vật liệu van cho kỹ sư thiết kế hệ thống
Khi thiết kế hệ thống van công nghiệp, việc lựa chọn vật liệu van phù hợp đóng vai trò quan trọng nhằm đảm bảo hiệu quả hoạt động, tính an toàn và độ bền. Dưới đây là danh sách các nhóm vật liệu chính, đặc tính kỹ thuật và ứng dụng của chúng nhằm hỗ trợ quyết định hiệu quả.
1. Thép Cacbon (Carbon Steel)
-
Thành phần: C-Mn-Fe
-
Tiêu chuẩn: ASTM A105N (Rèn), A216-WCB (Đúc)
-
Ứng dụng: Sử dụng cho các hệ thống dịch vụ chung, không yêu cầu tính chống ăn mòn cao.
-
Nhiệt độ hoạt động: -50ºF (-46ºC) đến 650ºF (340ºC).
2. Thép Cacbon Nhiệt Độ Thấp (Low-Temperature Carbon Steel)
-
Thành phần: C-Mn-Fe
-
Tiêu chuẩn: ASTM A350 LF2 (Rèn), A352 LCB/LC1/LC2 (Đúc)
-
Ứng dụng: Hệ thống có môi trường lạnh từ -50ºF (-46ºC) đến 800ºF (427ºC).
3. Thép Hợp Kim Thấp (Low Alloy Steel)
-
Thành phần: C-1/2 Mo
-
Tiêu chuẩn: ASTM A182 F1, A217 WC1
-
Ứng dụng: Dịch vụ đến 875ºF (468ºC), thích hợp hơi nước áp suất trung bình.
4. Thép Crom-Moly (Chrome-Moly Steel)
-
Thành phần và Tiêu chuẩn:
-
1-1/4Cr-1/2Mo: ASTM A182 F11, A217 WC6 (Lên đến 1100ºF/593ºC)
-
2-1/4Cr-1Mo: ASTM A182 F22, A217 WC9 (Dịch vụ hơi nước áp suất cao)
-
5Cr-1/2Mo: ASTM A182 F5, A217 C5 (Nhiệt độ cao trong lọc dầu)
-
-
Ứng dụng: Có khả năng chị đỡ nhiệt cao và chống ăn mòn tốt.
5. Thép Không Gỉ (Stainless Steel)
-
Thành phần và Loại:
-
304/304L: Thích hợp đến 800ºF (427ºC), đối với nhiệt độ cao >1000ºF (538ºC) sử dụng loại 304H.
-
316/316L: Chị đỡ tốt hơn trong môi trường ăn mòn như nước biển.
-
321/347: Chịu nhiệt tốt, xử lý nhiệt cho nhiệt độ >1000ºF (538ºC).
-
-
Tiêu chuẩn: ASTM A182 (Rèn), A351 (CF8, CF8M - Đúc)
6. Thép Duplex & Siêu Duplex
-
Thành phần và Tiêu chuẩn:
-
Duplex 2205: ASTM A182 F51 (Nhiệt độ đến 600ºF/316ºC)
-
Super Duplex 2507: ASTM A182 F53/F55 (Khả năng chị nhiệt cao, chống ăn mòn rất tốt)
-
-
Ứng dụng: Thích hợp cho môi trường có độ ăn mòn cao như dầu khí, hóa chất.
7. Hợp Kim Niken (Nickel Alloys)
-
Thành phần và Tiêu chuẩn:
-
Inconel 600/625: ASTM B564 N06600/N06625
-
Monel 400: ASTM B564 N04400
-
Hastelloy C276: ASTM B564 N10276
-
-
Ứng dụng: Sử dụng trong môi trường ăn mòn cao, nhiệt độ cao và hóa chất.
8. Titanium
-
Thành phần: Titan tinh khiết
-
Tiêu chuẩn: ASTM B381 Gr2
-
Ứng dụng: Sử dụng cho môi trường biển, chống ăn mòn tốt và nhiệt độ cao.Chất liệu van PVC (Polyvinyl Chloride)
9. PVC (Polyvinyl Chloride)
Tiêu chuẩn: ASTM D1784, ISO 1452
Ứng dụng: Van PVC được sử dụng trong các hệ thống dẫn nước, hóa chất và các ứng dụng công nghiệp nhẹ với yêu cầu không bị ăn mòn, chịu được áp lực thấp và môi trường không có nhiệt độ cao. Được ứng dụng phổ biến trong các ngành cấp thoát nước, xử lý nước thải, hệ thống tưới tiêu, và các hệ thống hóa chất không ăn mòn. Thường hoạt động trong dải nhiệt độ từ -10ºC đến 60ºC.
PVC là chất liệu nhẹ, dễ lắp đặt và bảo trì, giúp giảm thiểu chi phí và thời gian thi công hệ thống.
Lưu ý khi lựa chọn vật liệu:
-
Xác định nhiệt độ làm việc và môi trường chứa làm chủ yếu.
-
Đối với môi trường ăn mòn cao, nên lựa chọn hợp kim Duplex hoặc Niken.
-
Môi trường nhiệt độ cao: Sử dụng thép Crom-Moly hoặc Titanium.
Bảng tra datasheet
Bảng so sánh giữa các vật liệu van
| Vật liệu | Tính chất vật lý | Tính chất hóa học | Tính kinh tế | Ứng dụng điển hình | Ưu điểm | Nhược điểm |
| Thép cacbon | Độ bền cao, cứng | Dễ bị ăn mòn, giòn ở nhiệt độ thấp | Trung bình | Đường ống nước, khí nén | Độ bền cao, giá thành hợp lý |
Dễ bị ăn mòn, giòn ở nhiệt độ thấp |
| Thép không gỉ | Độ bền cao, chống ăn mòn tốt | Chống ăn mòn tuyệt vời, chịu nhiệt tốt | Cao | Ngành thực phẩm, hóa chất | Chống ăn mòn tốt, chịu nhiệt tốt | Giá thành cao |
| Đồng | Độ bền tốt, dẫn nhiệt tốt | Chống ăn mòn tốt, đặc biệt với nước biển | Trung bình | Hệ thống cấp nước, hệ thống làm lạnh | Dẫn nhiệt tốt, chống ăn mòn tốt |
Giá thành cao hơn thép cacbon |
| Nhôm | Nhẹ, chống ăn mòn tốt | Chống ăn mòn tốt, dễ gia công | Trung bình | Ngành hàng không vũ trụ, ô tô | Nhẹ, chống ăn mòn tốt |
Độ bền không cao bằng thép |
| PVC | Nhẹ, chống ăn mòn tốt, cách điện | Không chịu nhiệt cao, dễ cháy | Thấp | Hệ thống cấp nước, xử lý nước thải | Nhẹ, chống ăn mòn tốt, giá thành thấp |
Không chịu nhiệt cao, dễ cháy |
| Gang | Độ cứng cao, chịu mài mòn tốt | Dễ bị ăn mòn | Thấp | Đường ống thoát nước, van cống | Độ cứng cao, chịu mài mòn tốt, giá thành thấp |
Dễ bị gỉ sét, giòn |
Vật liệu chế tạo van và gioăng là hai yếu tố không thể tách rời, cùng tác động đến hiệu suất và tuổi thọ của hệ thống đường ống. Việc lựa chọn sai vật liệu gioăng có thể gây ra các vấn đề như rò rỉ, giảm hiệu suất và tăng chi phí bảo trì.
Để tìm hiểu sâu hơn về các loại vật liệu gioăng và cách kết hợp chúng với vật liệu van, hãy đọc bài viết
>> So sánh các loại chất liệu gioăng của van. Lựa chọn nào cho bạn?
