Một số vật liệu phổ biến được sử dụng cho mặt bích rèn là gì?

Mặt bích rèn là các thành phần quan trọng trong hệ thống đường ống, được thiết kế để kết nối các đường ống, van, máy bơm và các thiết bị khác để tạo thành một mạng lưới gắn kết và chống rò rỉ. Độ bền của chúng đạt được thông qua quá trình rèn nhằm tinh chỉnh cấu trúc hạt của vật liệu, khiến chúng vượt trội hơn so với các vật liệu đúc thay thế trong các ứng dụng nhiệt độ cao và áp suất cao. Việc lựa chọn vật liệu là điều tối quan trọng vì nó quyết định các đặc tính cơ học, khả năng chống ăn mòn và sự phù hợp của mặt bích với các môi trường dịch vụ cụ thể.

Thép Carbon: Vật liệu đặc biệt

Các vật liệu phổ biến và kinh tế nhất được sử dụng cho mặt bích rèn thuộc danh mục thép cacbon . Những vật liệu này mang lại sự cân bằng tuyệt vời về độ bền, khả năng hàn và hiệu quả chi phí cho mục đích sử dụng công nghiệp nói chung.

• ASTM A105 (hoặc SA105): Đây là đặc điểm kỹ thuật tiêu chuẩn cho các thành phần đường ống rèn bằng thép carbon. Mặt bích A105 lý tưởng cho dịch vụ môi trường xung quanh và nhiệt độ cao hơn trong môi trường không ăn mòn. Chúng được sử dụng rộng rãi trong đường ống thương mại, dầu khí và sản xuất điện.
• Các lớp ASTM A350 LF1, LF2 và LF3: Đây là thép cacbon nhiệt độ thấp (LTCS) . Việc bổ sung các nguyên tố hợp kim và xử lý nhiệt cụ thể giúp tăng cường độ bền va đập của chúng ở nhiệt độ dưới 0. Lớp LF2 đặc biệt phổ biến cho các dịch vụ đông lạnh và nhiệt độ thấp, chẳng hạn như nhà máy làm lạnh và thiết bị đầu cuối khí hóa lỏng.

Thép hợp kim: Nâng cao hiệu suất ở nhiệt độ khắc nghiệt

When service conditions involve sustained high temperatures and pressures, alloy steels are often specified. These materials contain higher levels of alloying elements like chromium ($\text{Cr}$) and molybdenum ($\text{Mo}$), which improve creep resistance and tensile strength at elevated temperatures.

• ASTM A182 Các lớp F1, F5, F9, F11, F22 và F91: Những điều này bao gồm một loạt thép hợp kim ferritic và martensitic . The most common are the $\text{Cr}-\text{Mo}$ steels:
  • F11 và F22: Các lựa chọn phổ biến cho dịch vụ hơi nước ở nhiệt độ cao trong các nhà máy điện và nhà máy lọc dầu, mang lại độ bền và khả năng chống than chì hóa tốt.
  • F91: Một loại thép hợp kim tiên tiến được sử dụng trong sản xuất điện siêu tới hạn và siêu tới hạn nhờ độ bền nhiệt độ cao và khả năng chống rão đặc biệt.

Thép không gỉ: Chống ăn mòn và chịu nhiệt độ cao

Đối với các ứng dụng yêu cầu khả năng chống ăn mòn cao, độ sạch hoặc dịch vụ đông lạnh, thép không gỉ là vật liệu được lựa chọn cho mặt bích rèn. Đặc tính của chúng đến từ hàm lượng crom tối thiểu $10,5%$, tạo thành lớp oxit bảo vệ thụ động.

• ASTM A182 Cấp F304/304L và F316/316L: Đây là the most prevalent thép không gỉ austenit .
  • F304/304L: Loại “L” (cacbon thấp) được ưu tiên sử dụng khi hàn để giảm thiểu nguy cơ nhạy cảm và ăn mòn giữa các hạt. Được sử dụng rộng rãi trong xử lý hóa học và môi trường ăn mòn nói chung.
  • F316/316L: Chứa molypden, giúp cải thiện đáng kể khả năng chống rỗ và ăn mòn kẽ hở, đặc biệt là trong môi trường clorua (ví dụ: các ứng dụng hàng hải hoặc ven biển).
• Thép không gỉ song công và siêu song công (ví dụ: F51, F53, F55): Các hợp kim này có cấu trúc vi mô hỗn hợp (ferite và austenite), mang lại độ bền cao hơn đáng kể và khả năng chống nứt ăn mòn do ứng suất tốt hơn so với các loại austenit tiêu chuẩn. Chúng thường được sử dụng trong dầu khí ngoài khơi và môi trường hóa chất khắc nghiệt.

Hợp kim niken và kim loại màu

Trong môi trường có tính chuyên môn cao, ăn mòn nghiêm trọng hoặc nhiệt độ khắc nghiệt, nơi ngay cả thép không gỉ cũng có thể bị hỏng, hợp kim niken và các vật liệu kim loại màu khác là cần thiết.

• Hợp kim gốc niken (ví dụ: Monel, Inconel, Hastelloy): Chúng mang lại khả năng chống chịu đặc biệt đối với nhiều loại môi trường ăn mòn, bao gồm axit và kiềm mạnh, đồng thời duy trì tính toàn vẹn ở nhiệt độ rất cao. Mặt bích rèn được làm từ những vật liệu này rất cần thiết trong các lĩnh vực có yêu cầu cao như hàng không vũ trụ, sản xuất hóa chất và sản xuất dược phẩm.
• Hợp kim nhôm và đồng: Ít phổ biến hơn nhưng được sử dụng cho các ứng dụng cụ thể yêu cầu đặc tính nhẹ, độ dẫn điện hoặc nhiệt cao hoặc khả năng chống ăn mòn chuyên dụng.

Quá trình lựa chọn vật liệu của mặt bích rèn là một quyết định kỹ thuật quan trọng nhằm cân bằng các yêu cầu kỹ thuật—như áp suất, nhiệt độ, thành phần chất lỏng và độ bền—với các cân nhắc về kinh tế. Thông số kỹ thuật vật liệu phù hợp đảm bảo tính toàn vẹn và tuổi thọ của toàn bộ hệ thống đường ống.