Lựa chọn ống thép không gỉ mvr

Việc lựa chọn ống thép không gỉ cho hệ thống MVR liên quan đến việc đảm bảo sự phù hợp giữa ống với hơi nước, nước ngưng tụ, dung dịch cô đặc, nhiệt độ, áp suất, nguy cơ ăn mòn, khả năng làm sạch, gia công và bảo trì lâu dài. Trong quá trình tái nén hơi cơ học, hệ thống ống dẫn không chỉ đóng vai trò là phương tiện kết nối giữa các thiết bị mà còn ảnh hưởng đến sự sụt áp, khả năng thu hồi nhiệt, độ tin cậy và tuổi thọ của cụm thiết bị bay hơi. Hướng dẫn lựa chọn ống thép không gỉ này giải thích cách so sánh các loại thép không gỉ, xác định các điều kiện thiết kế quan trọng nhất và lựa chọn vật liệu ống phù hợp mà không làm cho hệ thống bị quá mức hoặc thiếu mức yêu cầu kỹ thuật.

Việc lựa chọn ống thép không gỉ trong hệ thống MVR có ý nghĩa như thế nào?

Ống thép không gỉ Việc lựa chọn trong hệ thống MVR có nghĩa là chọn loại ống, độ dày thành ống, phương pháp nối ống, bề mặt hoàn thiện và bố trí sao cho có thể xử lý dòng chất lỏng quá trình một cách an toàn đồng thời hỗ trợ quá trình nén lại hơi hiệu quả. MVR (tái nén hơi cơ học) tái chế hơi bằng cách nén nó lại để nhiệt thu hồi có thể được tái sử dụng trong các quy trình bay hơi, cô đặc, chưng cất hoặc xử lý chất thải. Do hệ thống phụ thuộc vào sự di chuyển ổn định của hơi và quá trình truyền nhiệt, việc lựa chọn ống cần được thực hiện dựa trên cả khả năng chống ăn mòn và hiệu quả quy trình. (en.wikipedia.org)

Trong nhiều ứng dụng MVR, ống thép không gỉ được lựa chọn vì chúng mang lại sự cân bằng hợp lý giữa khả năng chống ăn mòn, độ bền cơ học, khả năng hàn, tiêu chuẩn vệ sinh và tính sẵn có. Tuy nhiên, thuật ngữ “không gỉ” không có nghĩa là chống ăn mòn trong mọi trường hợp. Một loại ống hoạt động tốt trong môi trường nước ngưng tụ sạch có thể không phù hợp khi tiếp xúc với dung dịch cô đặc nóng chứa clorua, dung dịch tẩy rửa có tính axit hoặc các đoạn ống phải chịu chu kỳ ướt-khô lặp đi lặp lại.

Quá trình lựa chọn ống thép không gỉ phù hợp cho quy trình MVR bắt đầu từ các điều kiện vận hành thực tế. Cùng một nhà máy có thể cần các loại ống khác nhau các loại thép không gỉ trong đường ống cấp liệu, ống dẫn hơi, đường ống hồi lưu nước ngưng tụ, đường ống xả dung dịch cô đặc, mạch CIP và hệ thống thoát nước. Việc xem xét toàn bộ hệ thống như một quyết định duy nhất về vật liệu có thể tạo ra các điểm yếu, nơi mà hiện tượng ăn mòn, bám cặn, rò rỉ hoặc việc tiếp cận để bảo trì trở thành vấn đề.

Các khu vực đường ống của thiết bị bay hơi MVR với các đường ống dẫn hơi, nước ngưng tụ, nguyên liệu cấp vào và dung dịch cô đặc

Các điều kiện lắp đặt đường ống MVR ảnh hưởng đến việc lựa chọn vật liệu

Các hệ thống MVR đặt ra một loạt các yêu cầu về nhiệt, hóa học và cơ học. Các đường ống dẫn hơi có thể có đường kính lớn và nhạy cảm với sự sụt áp. Các đường ống chất lỏng có thể chứa muối đậm đặc, chất hữu cơ, hóa chất tẩy rửa, chất rắn lơ lửng hoặc có độ pH dao động. Các đoạn ống ngưng tụ có vẻ đơn giản nhưng vẫn có thể chứa các hợp chất dễ bay hơi, oxy hoặc dấu vết của các chất ăn mòn tùy thuộc vào quy trình sản xuất.

Các điều kiện quan trọng nhất cần xác định trước khi lựa chọn ống thép không gỉ bao gồm:

• Thành phần của chất lỏng hoặc hơi: Xác định các chất clorua, axit, kiềm, sunfua, chất hữu cơ, oxy hòa tan và hóa chất tẩy rửa.
• Nhiệt độ hoạt động và thiết kế: Các cơ chế ăn mòn thường diễn ra nhanh hơn khi có nhiệt, và một số các loại thép không gỉ trở nên dễ bị tổn thương hơn trong một số điều kiện có nồng độ clorua cao.
• Áp suất vận hành và thiết kế: Loại ống, phụ kiện, mặt bích, gioăng, giá đỡ và các yêu cầu thử nghiệm phải phù hợp với phạm vi áp suất.
• Sự thay đổi nồng độ: Các hệ thống MVR thường làm cô đặc dòng chất lỏng quá trình, do đó dòng chất lỏng ra có thể có tính ăn mòn cao hơn nhiều so với dòng chất lỏng đầu vào.
• Tốc độ và sự sụt áp: Đường ống dẫn hơi có đường kính quá nhỏ có thể làm giảm hiệu suất của hệ thống, trong khi tốc độ dòng chất lỏng quá cao có thể gây ra hiện tượng xói mòn, tiếng ồn hoặc rung động.
• Khả năng vệ sinh: Các hệ thống trong ngành thực phẩm, dược phẩm và một số ngành hóa chất chuyên dụng có thể đòi hỏi bề mặt nhẵn hơn, khả năng thoát nước tốt và các kết nối đảm bảo vệ sinh.
• Phương pháp chế tạo: Các hệ thống hàn, không mối hàn, hàn quỹ đạo, có mặt bích và nối cơ khí đều có những yêu cầu khác nhau về lắp đặt và kiểm tra.

Các yếu tố này có sự tương tác lẫn nhau. Ví dụ, nồng độ clorua có thể kiểm soát được ở nhiệt độ thấp có thể trở nên nguy hiểm khi chất lỏng ở trạng thái nóng và cô đặc. Loại ống có khả năng chịu được chất lỏng trong quá trình sản xuất vẫn có thể bị hỏng sớm nếu không loại bỏ vết ố do nhiệt hàn, nếu các khe hở tích tụ cặn bẩn, hoặc nếu các đoạn ống chết khiến chất lỏng ứ đọng và cô đặc.

Các loại thép không gỉ thường được xem xét

Cụm từ “các loại thép không gỉ” bao gồm một họ hợp kim rất đa dạng. Đối với các lựa chọn vật liệu ống MVR, cuộc thảo luận phổ biến nhất thường bắt đầu từ các loại thép không gỉ austenit như 304L và 316L, sau đó chuyển sang các loại thép duplex, super duplex hoặc các vật liệu hợp kim cao hơn nếu nguy cơ ăn mòn gia tăng. Các loại 304 và 316 là các loại thép không gỉ được chế tạo rộng rãi, trong khi các loại chứa molypden như 316 thường được lựa chọn khi cần khả năng chống ăn mòn rỗ và ăn mòn khe hở tốt hơn.

Thép không gỉ 304 và 304L

Thép không gỉ 304 và 304L thường được xem xét sử dụng trong các ứng dụng MVR có điều kiện tương đối ôn hòa, chẳng hạn như nước ngưng tụ không ăn mòn, nước sạch, nguồn cấp có hàm lượng clorua thấp, hệ thống đường ống tiện ích chung, và một số bộ phận không tiếp xúc trực tiếp với chất lỏng hoặc bộ phận bên ngoài. Phiên bản “L” có hàm lượng carbon thấp hơn, giúp giảm thiểu nguy cơ nhạy cảm hóa trong các ứng dụng hàn. Loại thép này phổ biến và thường dễ gia công, do đó rất phù hợp cho các ứng dụng có tính chất hóa học được hiểu rõ và không có tính ăn mòn cao.

Hạn chế nằm ở việc tiếp xúc với clorua. Clorua ở nhiệt độ cao, cặn lắng đọng, các khe nứt và hiện tượng cô đặc do bay hơi có thể khiến thép 304L dễ bị ăn mòn cục bộ. Nếu hệ thống xử lý nước muối, nước rỉ rác, nước thải có hàm lượng clorua cao, chất thải thủy sản, cặn bã lên men hoặc các dòng chất lỏng hóa học có độ biến động không xác định, thì nên thận trọng khi sử dụng thép 304L thay vì coi nó là lựa chọn mặc định.

Thép không gỉ 316 và 316L

316L là lựa chọn nâng cấp phổ biến khi quy trình sản xuất chứa hàm lượng clorua vừa phải hoặc khi cần tăng cường khả năng chống ăn mòn rỗ và ăn mòn khe hở. Hàm lượng molypden là lý do chính khiến loại thép này thường được ưa chuộng hơn so với 304L trong các môi trường nước có yêu cầu khắt khe hơn. Trong các hệ thống MVR, thép 316L có thể phù hợp cho nhiều đường ống dẫn nguyên liệu, nước ngưng tụ, CIP và chất lỏng quá trình khi thành phần hóa học nằm trong giới hạn thực tế cho phép.

Tuy nhiên, thép 316L không phải là giải pháp cho mọi vấn đề. Hiện tượng nứt do ăn mòn dưới tác động của clorua và ăn mòn rỗ vẫn có thể là những mối lo ngại trong các điều kiện vận hành ở nhiệt độ cao, dung dịch cô đặc hoặc hệ thống thoát nước kém. Điều này đặc biệt quan trọng trong quá trình MVR vì quá trình bay hơi có thể làm tăng hàm lượng chất rắn hòa tan và tạo ra các cặn ăn mòn mạnh tại các khuỷu ống, điểm thấp, mối hàn và các đầu nối.

Thép không gỉ hai pha

Thép không gỉ hai pha, chẳng hạn như loại 2205 và các loại tương tự, kết hợp khả năng chống ăn mòn hữu ích với độ bền cao hơn so với thép không gỉ austenit tiêu chuẩn. Chúng thường được xem xét trong các trường hợp yêu cầu khắt khe hơn về khả năng chịu tác động của clorua, áp suất, độ dày thành ống hoặc độ bền cơ học. Thép không gỉ hai pha được biết đến với khả năng chống ăn mòn do clorua rất cao so với nhiều loại thép austenit tiêu chuẩn, nhưng việc hàn và kiểm soát nhiệt độ phải được thực hiện bởi những người có chuyên môn.

Đối với hệ thống đường ống MVR, thép duplex có thể là lựa chọn phù hợp cho các đường ống dẫn dung dịch cô đặc, hệ thống cấp nguyên liệu có hàm lượng clorua cao, các vòng tuần hoàn của thiết bị bay hơi hoặc các đoạn đường ống tiếp xúc với dung dịch muối nóng hơn. Độ bền cao hơn của loại thép này cũng có thể hữu ích trong các trường hợp phải chịu tải trọng cơ học, mặc dù các nhà thiết kế vẫn cần đánh giá các yêu cầu của tiêu chuẩn kỹ thuật, độ dẻo dai, quy trình gia công cũng như khả năng tương thích với các phụ kiện và van.

Các loại thép siêu kép và các loại thép có hàm lượng hợp kim cao hơn

Thép không gỉ siêu duplex, thép không gỉ molypden 6%, titan, hợp kim niken hoặc các vật liệu chuyên dụng khác có thể được xem xét khi điều kiện môi trường vượt quá phạm vi hoạt động đáng tin cậy của thép không gỉ 316L hoặc thép không gỉ duplex tiêu chuẩn. Các lựa chọn này thường được đánh giá cho các dung dịch muối có tính ăn mòn cao, clorua axit, điều kiện tương tự nước biển, nước thải nặng hoặc các ứng dụng mà thời gian ngừng hoạt động gây tốn kém cực kỳ. Một số nhà cung cấp thiết bị MVR cũng đề cập đến các lựa chọn vật liệu như thép không gỉ, thép không gỉ duplex, titan và hợp kim niken cho các bộ phận phía hơi, nhấn mạnh sự cần thiết phải lựa chọn vật liệu phù hợp với điều kiện vận hành thực tế.

Các yếu tố cần cân nhắc bao gồm chi phí, tính sẵn có, độ phức tạp trong gia công và thời gian chờ mua sắm. Không nên lựa chọn vật liệu có hàm lượng hợp kim cao chỉ vì nó nghe có vẻ an toàn hơn; việc lựa chọn này cần được chứng minh dựa trên thành phần hóa học, nhiệt độ, rủi ro trong suốt vòng đời và các yêu cầu bảo trì.

Tiêu chuẩn lựa chọn ống thép không gỉ trong các điều kiện nồng độ ion clorua khác nhau

Nồng độ clorua ≤ 200 ppm:

Sử dụng ống thép không gỉ loại 304 đạt tiêu chuẩn vệ sinh, phù hợp cho ngành thực phẩm, công nghiệp nhẹ nói chung và các ứng dụng xử lý nước thải có mức độ ăn mòn thấp, với dải pH chịu được từ 3 đến 12, mang lại chi phí thấp nhất.

Nồng độ clorua ≤ 1000 ppm (1000 mg/L):

Chọn Ống thép không gỉ 316L, có chứa molypden 2-3% để ngăn ngừa hiệu quả hiện tượng ăn mòn giữa các hạt, phù hợp với các quy trình mạ điện thông thường và các trường hợp nước thải có nồng độ thấp nhưng hàm lượng muối cao.

Nồng độ clorua 2000–20000 mg/L:

Sử dụng 2205 Ống thép không gỉ hai lớp, với giới hạn chảy và khả năng chống ăn mòn do ứng suất vượt trội hơn hẳn so với thép không gỉ austenit thông thường, khiến nó trở thành lựa chọn chủ đạo cho nước thải có hàm lượng clorua từ trung bình đến cao, đồng thời đảm bảo độ ổn định vận hành lâu dài cao.

Nồng độ clorua 20.000–50.000 mg/L:

Chọn ống thép không gỉ siêu kép 2507 để có khả năng chống ăn mòn do clorua nồng độ cao tốt hơn, phù hợp với điều kiện bay hơi nước thải có hàm lượng muối cao kèm theo clorua kết tinh.

Nồng độ clorua > 50.000 mg/L:

Vượt quá giới hạn dung sai của thép không gỉ thông thường. Nên chuyển sang sử dụng titan TA2 hoặc Hastelloy. Không nên sử dụng vật liệu thép không gỉ thông thường.

⚠️ Những yếu tố cần xem xét khi lựa chọn trong các điều kiện vận hành đặc biệt

Nếu nước thải chứa đồng thời cả ion clorua và ion amoni, thì ngay cả khi nồng độ clorua không đạt mức cao, Thép không gỉ siêu kép 2507 phải được lựa chọn trực tiếp để ngăn ngừa hiện tượng ăn mòn rỗ cục bộ.
Nếu nồng độ ion florua trong nước thải vượt quá 10 mg/L, việc sử dụng vật liệu titan bị nghiêm cấm. Ưu tiên lựa chọn Thép không gỉ hai pha 2507 hoặc Hastelloy để ngăn chặn sự ăn mòn nhanh chóng do các ion florua gây ra.
Khi độ pH của nước thải có tính axit dưới 4, tính ăn mòn của các ion clorua sẽ tăng lên đáng kể, do đó cần phải nâng cấp vật liệu lên một cấp so với mức ban đầu dựa trên nồng độ ion clorua ban đầu.
Khi nhiệt độ bay hơi duy trì ổn định ở mức trên 80°C, ngưỡng chống ăn mòn của thép không gỉ sẽ giảm đáng kể, do đó cần phải điều chỉnh giảm cho phù hợp giới hạn trên của nồng độ ion clorua đối với vật liệu tương ứng.

Làm thế nào để so sánh các lựa chọn về vật liệu ống?

Hãy so sánh các lựa chọn vật liệu ống bằng cách ưu tiên đánh giá rủi ro trong quá trình vận hành, sau đó lựa chọn vật liệu đơn giản nhất có thể đáp ứng các yêu cầu về chống ăn mòn, áp suất, nhiệt độ, vệ sinh và gia công. Lựa chọn phù hợp không phải lúc nào cũng là hợp kim đắt nhất. Đó là phương án mang lại tuổi thọ sử dụng phù hợp, chất lượng gia công có thể dự đoán được và công tác bảo trì có thể kiểm soát được trong điều kiện vận hành thực tế.

Một so sánh thực tế cần xem xét các yếu tố sau:

1. Nguy cơ ăn mòn: Tổng quan về các hợp chất clorua, pH, chất oxy hóa, chất khử, hóa chất tẩy rửa và ảnh hưởng của nồng độ.
2. Nhiệm vụ nhiệt: Cần tính đến các điều kiện vận hành bình thường, khởi động, tắt máy, các tình huống bất thường, xả hơi và các chu trình làm sạch.
3. Thiết kế cơ khí: Xác nhận mức áp suất định mức, tiêu chuẩn ống, giá đỡ, độ giãn nở nhiệt, độ rung và tải trọng lên đầu ống.
4. Chất lượng gia công: Chỉ định quy trình hàn, vật liệu hàn, yêu cầu về khí làm sạch, loại bỏ vết ố do nhiệt, xử lý thụ động và kiểm tra.
5. Yêu cầu về bề mặt: Hãy quyết định xem nên chọn ống công nghiệp tiêu chuẩn, ống được đánh bóng hay ống vệ sinh là cần thiết.
6. Chi phí trong suốt vòng đời: Cần tính đến rủi ro thay thế, tần suất vệ sinh, chi phí ngừng hoạt động, phụ tùng thay thế và những thay đổi trong quy trình trong tương lai.

Đối với hệ thống đường ống trong các quy trình công nghiệp, tiêu chuẩn ASME B31.3 thường được áp dụng cho hệ thống đường ống tại các cơ sở như nhà máy hóa chất, dược phẩm, điện lực, dệt may và các nhà máy chế biến liên quan. Tiêu chuẩn này không thay thế cho sự đánh giá kỹ thuật, nhưng nó cung cấp một khung quy định được công nhận về thiết kế đường ống chịu áp lực, yêu cầu về vật liệu, kiểm tra và thử nghiệm. (asme.org)

Hướng dẫn thực tiễn về lựa chọn ống thép không gỉ cho các dự án MVR

Một quy trình lựa chọn có hệ thống giúp tránh việc phỏng đoán. Hãy áp dụng quy trình làm việc sau đây ngay từ giai đoạn đầu của dự án, trước khi các bản vẽ isometric hệ thống ống dẫn, các đầu nối thiết bị và các yêu cầu kỹ thuật mua sắm được chốt lại.

1. Phân vùng hệ thống theo khu vực dịch vụ

Chia hệ thống MVR thành các khu vực: dòng nguyên liệu, dòng nguyên liệu đã được làm nóng trước, dòng tuần hoàn, đầu ra hơi, đầu vào máy nén, đầu ra máy nén, phía gia nhiệt, nước ngưng tụ, dung dịch cô đặc, CIP, ống xả khí, ống thoát nước và hệ thống phụ trợ. Mỗi khu vực có thể cần có cơ sở vật liệu riêng. Ví dụ, đường ống chất cô đặc thường cần được chú ý nhiều hơn so với đường ống nước ngưng tụ sạch vì hàm lượng chất rắn hòa tan và các ion ăn mòn có thể cao hơn nhiều.

2. Làm một chiếc phong bì hóa học

Không nên chỉ dựa vào một mẫu trung bình duy nhất. Cần xác định các khoảng giá trị dự kiến cho các thông số: clorua, tổng chất rắn hòa tan, pH, axit hữu cơ, chất oxy hóa, chất rắn lơ lửng và chất tẩy rửa. Cần tính đến các mẻ sản xuất ban đầu, biến động theo mùa, những thay đổi trong quy trình thượng nguồn và nồng độ trong trường hợp xấu nhất. Hệ thống MVR có thể làm trầm trọng thêm những giả định hóa học nhỏ do quá trình bay hơi làm thay đổi thành phần của chất lỏng theo thời gian.

3. Phù hợp các loại thép không gỉ với các cơ chế ăn mòn

Xác định xem rủi ro chính là ăn mòn tổng quát, ăn mòn rỗ, ăn mòn khe hở, nứt do ăn mòn dưới tác động của ứng suất, ăn mòn do xói mòn, ăn mòn do vi sinh vật hay ô nhiễm. Molypden giúp tăng cường khả năng chống ăn mòn rỗ và ăn mòn khe hở, đó là lý do tại sao thép không gỉ loại 316L và các loại thép không gỉ có hàm lượng hợp kim cao hơn thường được xem xét sử dụng trong các môi trường chứa clorua. (nickelinstitute.org) Nếu hàm lượng clorua cao và nhiệt độ tăng cao, các lựa chọn vật liệu duplex hoặc hợp kim có hàm lượng cao hơn có thể cần được chuyên gia về ăn mòn xem xét.

4. Chọn kích thước dựa trên lưu lượng và hiệu suất, chứ không chỉ dựa vào đường kính kết nối

Hiệu suất của hệ thống MVR phụ thuộc vào việc vận chuyển hơi và chất lỏng với mức tổn thất áp suất được kiểm soát. Hệ thống ống dẫn hơi có độ cản quá cao có thể làm giảm chênh lệch nhiệt độ khả dụng và tăng tải cho máy nén. Hệ thống ống dẫn chất lỏng được thiết kế không phù hợp có thể gây ra tổn thất áp suất cao, hiện tượng bốc hơi tức thời, rung động, xói mòn tại các đoạn uốn cong hoặc làm giảm hiệu suất hoạt động của máy bơm.

Khi xác định kích thước, cần xem xét các yếu tố sau:

• Mật độ hơi và thể tích hơi trong điều kiện vận hành
• Sự sụt áp cho phép giữa thiết bị bay hơi, máy nén và các bề mặt gia nhiệt
• Tốc độ dòng chất lỏng trong các đường ống tuần hoàn và đường ống dẫn dung dịch cô đặc
• Yêu cầu về cột hút dương hiệu dụng của máy bơm
• Khả năng thoát nước và việc loại bỏ điểm thấp nhất
• Các vòng giãn nở hoặc đầu nối linh hoạt ở những vị trí dự kiến sẽ xảy ra chuyển động do nhiệt

5. Xác định chính xác độ dày thành ống và cấp áp suất

Việc lựa chọn độ dày thành ống không chỉ dựa trên cấp thép. Điều này phụ thuộc vào áp suất thiết kế, nhiệt độ thiết kế, hệ số dự phòng chống ăn mòn hoặc xói mòn, tải trọng cơ học, phương pháp nối ống, các yêu cầu của tiêu chuẩn kỹ thuật và các phụ kiện có sẵn. Trong một số ứng dụng, ống thép không gỉ có thể có độ dày thành mỏng hơn so với ống thép carbon, nhưng ống thành mỏng lại dễ bị hư hỏng do thao tác xử lý, khó khăn trong quá trình hàn, rung động và tải trọng bên ngoài hơn.

Các mặt bích, van, miếng đệm, khớp giãn nở, thiết bị đo lường và các điểm nối nhánh cần được kiểm tra như là một phần của cùng một ranh giới áp suất. Độ tin cậy của hệ thống phụ thuộc vào thành phần tương thích yếu nhất trong hệ thống đó.

6. Kiểm soát quá trình hàn và tình trạng sau khi hàn

Nhiều sự cố liên quan đến thép không gỉ bắt nguồn từ các chi tiết gia công chứ không phải từ bản thân vật liệu cơ bản. Việc kiểm soát quá trình thổi khí không tốt có thể dẫn đến bề mặt hàn bên trong bị oxy hóa. Vết ố nhiệt, đường hàn gồ ghề, hiện tượng cắt dưới, khe hở và cặn bám bị kẹt có thể làm suy giảm khả năng chống ăn mòn. Đối với ứng dụng MVR, các quy định hàn cần xác định các quy trình chấp nhận được, vật liệu hàn, quá trình thổi khí bên trong, kiểm tra, làm sạch và xử lý thụ động khi cần thiết.

Điều này đặc biệt quan trọng đối với thép không gỉ hai pha. Các loại thép duplex cần được kiểm soát lượng nhiệt đưa vào trong quá trình hàn và sử dụng vật liệu hàn phù hợp để duy trì các tính chất chống ăn mòn và cơ học theo thiết kế. Nếu đơn vị thi công thiếu kinh nghiệm trong việc gia công thép duplex, những ưu điểm của vật liệu có thể bị mất đi trong quá trình lắp đặt.

Ảnh cận cảnh mối hàn trên ống thép không gỉ đã được xả khí đúng cách trong hệ thống đường ống công nghệ

Những sai lầm thường gặp trong quá trình tuyển chọn cần tránh

Ngay cả những đội ngũ giàu kinh nghiệm cũng có thể gặp khó khăn khi áp lực về tiến độ, thời hạn giao hàng hoặc dữ liệu quy trình chưa đầy đủ khiến việc lựa chọn vật liệu phải được thực hiện quá gấp gáp. Những sai lầm phổ biến nhất không phải là những điều hiếm gặp; chúng chỉ là những sơ suất trong thực tế.

Hãy tránh những lỗi sau đây:

• Áp dụng một mức điểm duy nhất cho mọi trường hợp: Các khu vực khác nhau có thể cần những các loại thép không gỉ.
• Bỏ qua các hiệu ứng tập trung: Vòng tuần hoàn xả hoặc tuần hoàn lại có thể có tính ăn mòn cao hơn so với dòng cấp.
• Chọn 304L làm mặc định: Nó có thể phù hợp với các điều kiện vận hành nhẹ, nhưng không phù hợp với nhiều dòng chất lỏng có hàm lượng clorua cao hoặc dòng chất lỏng đậm đặc.
• Quá tin tưởng vào thép không gỉ 316L: Vật liệu này giúp tăng khả năng chống ăn mòn trong nhiều môi trường khác nhau, nhưng vẫn có thể bị rỗ hoặc nứt khi tiếp xúc với môi trường clorua có tính ăn mòn mạnh.
• Bỏ qua các yêu cầu về chất lượng mối hàn: Việc lựa chọn kim loại cơ bản không thể bù đắp cho chất lượng gia công kém.
• Tạo ra các vùng nước đọng: Các đoạn sông bị ứ đọng, dòng chảy chậm và các đoạn thoát nước kém có thể làm tích tụ các chất ô nhiễm.
• Quên các chất tẩy rửa: Các dung dịch CIP có thể có tính ăn mòn cao hơn so với chất lỏng trong quy trình thông thường.
• Trộn các vật liệu không tương thích: Cần xem xét đồng thời các loại kim loại khác nhau, các loại gioăng và các chi tiết buộc chặt.

Bài học thực tiễn rất đơn giản: việc lựa chọn ống thép không gỉ là một quyết định mang tính hệ thống. Loại thép, hình dạng, lưu lượng, chất lượng mối hàn và khả năng tiếp cận để bảo trì đều có mối liên hệ chặt chẽ với nhau.

Khi nào thì nên chọn loại thép không gỉ có cấp độ cao hơn?

Nên xem xét sử dụng thép không gỉ có chất lượng cao hơn khi chi phí phát sinh do ăn mòn, rò rỉ, ô nhiễm hoặc thời gian ngừng hoạt động cao hơn chi phí vật liệu và gia công bổ sung. Trong các hệ thống MVR, điều này thường áp dụng cho dung dịch cô đặc nóng, dòng chất lỏng có hàm lượng clorua cao, các đường dẫn hơi quan trọng, hệ thống đường ống khó tiếp cận và các nhà máy hoạt động liên tục. Đường ống càng khó kiểm tra hoặc thay thế thì việc lựa chọn vật liệu một cách thận trọng càng trở nên quan trọng.

Tuy nhiên, việc nâng cấp mọi đường ống có thể không cần thiết. Một thiết kế cân bằng có thể sử dụng thép 316L cho các ứng dụng tiếp xúc với chất lỏng nói chung, thép duplex cho các khu vực chứa dung dịch cô đặc hoặc giàu clorua, và chỉ sử dụng thép hợp kim có hàm lượng cao hơn cho những đoạn có môi trường ăn mòn mạnh nhất. Các cấu kiện chịu lực, bệ đỡ hoặc khung bên ngoài không tiếp xúc với chất lỏng có thể sử dụng các vật liệu khác nếu chúng được cách ly đúng cách khỏi môi trường ăn mòn.

Một danh sách kiểm tra quyết định đơn giản có thể giúp ích:

• Biến “hóa học” có phải là biến hay được định nghĩa chưa rõ ràng không?
• Quá trình bay hơi có làm tăng đáng kể nồng độ clorua hoặc chất rắn không?
• Đường ống này có đang nóng, bị ứ đọng, hoạt động theo chu kỳ hay khó thoát nước không?
• Việc rò rỉ có gây ra các vấn đề về an toàn, môi trường, chất lượng sản phẩm hay thời gian ngừng hoạt động không?
• Việc kiểm tra, vệ sinh hoặc thay thế đường ống có khó không?
• Các hóa chất tẩy rửa có tính ăn mòn mạnh hơn chất lỏng trong quy trình không?
• Nhà sản xuất được lựa chọn có kinh nghiệm trong việc gia công loại thép này không?

Nếu có nhiều câu trả lời là “có”, thì việc rà soát kỹ lưỡng hơn về nội dung là cần thiết.

Các tài liệu cần có để làm cơ sở cho việc lựa chọn cuối cùng

A Hướng dẫn lựa chọn ống thép không gỉ chỉ thực sự hữu ích nếu quyết định cuối cùng được ghi chép rõ ràng. Hồ sơ dự án cần nêu rõ lý do lựa chọn từng loại vật liệu, các giả định đã được đưa ra và những giới hạn áp dụng. Điều này giúp các đội ngũ phụ trách mua sắm, gia công, vận hành và bảo trì trong tương lai tránh việc thay thế vật liệu làm suy yếu thiết kế.

Các tài liệu hữu ích bao gồm:

• Dữ liệu về chất lỏng quá trình và các giả định về nồng độ
• Áp suất và nhiệt độ thiết kế và vận hành
• Được chọn các loại thép không gỉ theo khu vực dịch vụ
• Loại ống, tiêu chuẩn phụ kiện, loại mặt bích và loại gioăng
• Các yêu cầu về hàn, xả khí, làm sạch và thụ động hóa
• Các yêu cầu về kiểm tra và thử áp lực
• Hệ số bù ăn mòn hoặc cơ sở để không áp dụng hệ số bù
• Ghi chú về cách nhiệt, hệ thống sưởi theo dõi, giá đỡ và giãn nở nhiệt
• Các trường hợp thay thế được chấp thuận và các trường hợp thay thế bị cấm

Tài liệu rõ ràng cũng giúp ích cho việc khắc phục sự cố trong tương lai. Nếu sau này xuất hiện hiện tượng ăn mòn, nhóm kỹ thuật có thể so sánh các điều kiện vận hành thực tế với các giả định ban đầu thay vì phải bắt đầu lại từ đầu.

Các nguyên tắc lựa chọn cuối cùng để đảm bảo độ tin cậy của hệ thống đường ống MVR

Chiến lược lựa chọn ống thép không gỉ tốt nhất theo phương pháp MVR là bắt đầu từ thực tế quy trình, chứ không phải từ loại thép ưa thích. Cần xác định thành phần hóa học, nhiệt độ, áp suất, hệ số nồng độ, đặc tính dòng chảy, phương pháp làm sạch và các yêu cầu bảo trì. Sau đó, tiến hành lựa chọn Ống và phụ kiện bằng thép không gỉ phù hợp với từng khu vực dịch vụ, đảm bảo khả năng chống ăn mòn, tính toàn vẹn cơ học và khả năng kiểm soát quá trình gia công.

Đối với các điều kiện vận hành nhẹ, thép không gỉ 304L hoặc 316L có thể là lựa chọn phù hợp. Đối với các môi trường có nhiệt độ cao hơn, chứa clorua, có nồng độ cao hoặc các khu vực quan trọng, Ống duplex hoặc ống hợp kim có hàm lượng cao hơn Các lựa chọn vật liệu có thể mang lại giá trị cao hơn trong suốt vòng đời. Điều quan trọng nhất là cần coi hệ thống đường ống là một phần của quy trình MVR, chứ không phải là một yếu tố được xem xét sau cùng. Một hệ thống đường ống thép không gỉ được lựa chọn kỹ lưỡng sẽ hỗ trợ quá trình thu hồi năng lượng, đảm bảo vận hành ổn định, dễ bảo trì hơn và có tuổi thọ cao hơn.