Ống gang dẻo K9 liên quan như thế nào đến các cấp áp suất trong ISO 2531

Ống gang dẻo K9 không tương ứng với một cấp áp suất chung duy nhất theo ISO 2531. K9 xác định cấp chiều dày thành ống, trong khi ký hiệu cấp áp suất thể hiện khả năng chịu áp suất theo các yêu cầu của tiêu chuẩn áp dụng. Khi lịch ống quy định K9 nhưng nhà cung cấp chào sản phẩm cấp C, chỉ dựa vào các ký hiệu này thì không thể xác định sản phẩm tương đương hay không phù hợp.

Sự khác biệt này rất quan trọng trong quá trình phê duyệt kỹ thuật: xem K9 là một định mức áp suất cố định có thể dẫn đến việc chấp thuận ống hoặc mối nối không đáp ứng yêu cầu về áp suất vận hành, áp suất xung áp hoặc thử nghiệm tại công trường. Việc đánh giá phải đối chiếu phiên bản tiêu chuẩn được quy định, đường kính danh nghĩa, chiều dày thành ống và giới hạn áp suất công bố cho cấu hình ống và mối nối thực tế.

K9 mô tả chiều dày, không phải một mức áp suất cố định tính bằng bar

Trong phương pháp phân loại K, hệ số cấp xác định chiều dày danh nghĩa của thành gang theo đường kính danh nghĩa. Công thức thường dùng là:

e = K × (0.5 + 0.001 × DN)

Trong đó, e là chiều dày thành ống danh nghĩa tính bằng milimét, DN là đường kính danh nghĩa và K là hệ số cấp chiều dày. Với K9, hệ số là 9. Tuy nhiên, vẫn cần kiểm tra các quy định của tiêu chuẩn áp dụng về chiều dày tối thiểu, dung sai chế tạo và các sản phẩm thuộc phạm vi áp dụng của công thức này.

Công thức này giải thích vì sao không thể hiểu “K9” là “9 bar”. Công thức cũng cho thấy cùng một ký hiệu cấp K áp dụng cho nhiều đường kính không có nghĩa là chúng có cùng một khả năng chịu áp suất. Khả năng chịu áp suất bên trong phụ thuộc vào mối quan hệ giữa đường kính và chiều dày thành ống hữu hiệu, cùng với đặc tính vật liệu và các quy định thiết kế được dùng để xác định áp suất cho phép.

Chiều dày danh nghĩa không nhất thiết là chiều dày tối thiểu được sử dụng trong tính toán áp suất. Khi xem xét kỹ thuật, cần tính đến dung sai chế tạo âm được phép và các mức dự phòng khác theo phương pháp thiết kế áp dụng. Không được tính lớp lót vữa xi măng và lớp phủ bên ngoài vào chiều dày kết cấu bằng gang.

Phiên bản tiêu chuẩn làm thay đổi cơ sở so sánh

ISO 2531 đã sử dụng các phương pháp phân loại khác nhau qua các phiên bản. Các quy cách trước đây thường viện dẫn cấp chiều dày như K9; các quy cách về cấp áp suất ở những phiên bản sau sử dụng ký hiệu C. Vì vậy, tài liệu chỉ ghi “ISO 2531 K9” vẫn chưa làm rõ một vấn đề quan trọng: phiên bản nào và các quy định phân loại nào được áp dụng cho sản phẩm cung cấp?

Không áp dụng bảng cấp áp suất của một phiên bản cho ký hiệu cấp chiều dày của phiên bản khác nếu không có cơ sở được lập thành văn bản. Việc so sánh kỹ thuật cần xác định các yêu cầu áp dụng về kích thước, đặc tính vật liệu, tính toán áp suất, dung sai, mối nối và thử nghiệm.

Nhà cung cấp có thể chào ống cấp áp suất thay cho ống K9 được quy định. Việc thay thế này cần được xem xét về mức độ phù hợp, không phải chỉ thay đổi thuật ngữ. Ngay cả khi khả năng chịu áp suất đáp ứng yêu cầu, khác biệt về chiều dày thành ống vẫn có thể ảnh hưởng đến đánh giá tải trọng bên ngoài, yêu cầu thao tác hoặc các yêu cầu được nêu rõ trong quy cách dự án.

Xem xét ba giới hạn áp suất, thay vì chỉ dựa vào một mức áp suất được nêu chung

Hồ sơ trình duyệt kỹ thuật cần phân biệt các thuật ngữ áp suất dùng cho vận hành và thử nghiệm. Theo các định nghĩa ISO áp dụng, những thuật ngữ chính gồm:

• PFA — áp suất vận hành cho phép: áp suất bên trong mà một cấu kiện có thể chịu liên tục khi sử dụng, không bao gồm xung áp.
• PMA — áp suất vận hành tối đa cho phép: áp suất bên trong tối đa mà một cấu kiện có thể chịu khi sử dụng, bao gồm xung áp.
• PEA — áp suất thử nghiệm cho phép: áp suất thủy tĩnh bên trong tối đa mà một cấu kiện mới lắp đặt có thể chịu trong khoảng thời gian ngắn theo quy định của phép thử.

Các giới hạn này giải đáp những vấn đề khác nhau. Cần đánh giá áp suất vận hành bình thường theo PFA; áp suất tối đa, bao gồm các quá độ thủy lực, theo PMA. Phép thử thủy tĩnh dự kiến tại công trường phải nằm trong giới hạn PEA của hệ thống đã lắp ráp và tuân thủ quy trình thử nghiệm áp dụng.

Chứng chỉ thử nghiệm thủy tĩnh tại nhà máy không thay thế cho việc đánh giá này. Thử nghiệm trong quá trình sản xuất chứng minh sự phù hợp với các yêu cầu thử nghiệm chế tạo đã quy định; không được xem áp suất thử nghiệm này là định mức vận hành liên tục. Nhà cung cấp cũng không nên chỉ đưa ra một con số “áp suất tối đa” mà không làm rõ đó là PFA, PMA, PEA hay áp suất thử nghiệm trong sản xuất.

Thân ống có thể không phải là cấu kiện giới hạn áp suất

Phải đánh giá khả năng chịu áp suất của toàn bộ cụm đường ống. Mối nối đầu bát, mối nối có neo giữ, mặt bích, phụ kiện, van, đầu chuyển và gioăng làm kín có thể có giới hạn khác với thân ống thẳng. Vì vậy, chỉ tính toán thân ống không thể xác định áp suất cho phép của đường ống sau lắp đặt.

Hiệu năng của mối nối cũng phụ thuộc vào cấu hình được công bố. Cần kiểm tra định mức công bố có áp dụng ở góc lệch dự kiến hay không, có bố trí neo giữ dọc trục hay không, và vật liệu gioăng có phù hợp với lưu chất được vận chuyển cũng như nhiệt độ vận hành hay không. Không được mặc định rằng phiên bản có neo giữ và không có neo giữ có cùng giới hạn.

Khả năng chịu áp suất và khả năng chống lực đẩy là hai hạng mục cần kiểm tra riêng. Mối nối không có neo giữ có thể phù hợp với áp suất bên trong nhưng vẫn cần khối chặn lực đẩy được thiết kế kỹ thuật hoặc biện pháp neo giữ khác tại các đoạn uốn, tê, côn thu và đầu bịt. Việc chọn ống dày hơn không loại bỏ các yêu cầu này.

Công trình chôn ngầm cần được đánh giá thêm về chiều sâu chôn, tải trọng giao thông, lớp đệm, khả năng đỡ của đất và chất lượng lắp đặt. Việc đáp ứng yêu cầu về áp suất bên trong không tự động chứng minh công trình đủ khả năng chịu tải trọng bên ngoài, đặc biệt khi đánh giá phương án ống cấp áp suất có thành mỏng hơn so với thành ống K9 được quy định.

Quy trình thực tế để chuyển từ quy cách K9 sang phê duyệt

Khi hồ sơ trình duyệt sử dụng cả ký hiệu K và C, hãy tổ chức việc xem xét theo từng đường kính danh nghĩa và cấu hình cấu kiện thực tế. Một tuyên bố tương đương chung chung hiếm khi là đủ đối với bảng quy cách có nhiều kích thước.

1. Xác định cơ sở hợp đồng. Ghi lại phiên bản ISO 2531 được quy định và xác định K9 là yêu cầu bắt buộc hay có thể đề xuất thiết kế tương đương. Xác định các yêu cầu riêng về lắp đặt, mối nối, lớp phủ và thử nghiệm.
2. Xác định dải áp suất. Thu thập áp suất vận hành thiết kế, áp suất tối đa bao gồm xung áp và áp suất thử nghiệm dự kiến tại công trường. Sử dụng các giá trị thiết kế tại những vị trí liên quan trên đường ống, không chỉ dựa vào giá trị cài đặt áp suất đầu ra của bơm.
3. Yêu cầu tài liệu theo từng đường kính. Yêu cầu cung cấp chiều dày gang danh nghĩa và chiều dày tối thiểu được phép, PFA/PMA/PEA công bố, loại mối nối và cơ sở tính toán hoặc bảng tiêu chuẩn làm căn cứ cho các định mức.
4. Kiểm tra cụm lắp ráp. So sánh áp suất yêu cầu với giới hạn của từng cấu kiện chịu áp. Xem xét độ lệch, neo giữ, nhiệt độ và các điều kiện khác gắn với những giới hạn này.
5. Thể hiện rõ mọi phương án thay thế. Lập tài liệu xác nhận sản phẩm được đề xuất có đáp ứng yêu cầu về áp suất, kết cấu, kích thước và hợp đồng hay không. Nếu sản phẩm khác cấp chiều dày được quy định, hãy xin phê duyệt thiết kế theo yêu cầu thay vì mô tả sản phẩm là tự động tương đương.

Tài liệu hỗ trợ cần liên kết với sản phẩm được chào thông qua bản vẽ, dấu nhận diện, hồ sơ kiểm tra và thông tin truy xuất nguồn gốc. Bảng thông số danh mục chung sẽ kém hữu ích nếu không xác định được đường kính, cách bố trí mối nối hoặc phiên bản tiêu chuẩn liên quan đến ống được cung cấp.

Tách riêng việc phê duyệt các cấu kiện không liên quan

Một gói hạ tầng gồm nhiều hạng mục cũng có thể bao gồm các sản phẩm như Nắp hố ga bằng gang dẻo2, được xác định là sản phẩm gang dẻo. Việc cùng vật liệu không có nghĩa là hồ sơ chứng minh sự phù hợp của sản phẩm này cũng áp dụng cho ống chịu áp lực. Hãy tách riêng việc phê duyệt nắp hố ga khỏi việc xem xét ống theo ISO 2531; chỉ riêng nhận dạng vật liệu không chứng minh được khả năng chịu áp suất của đường ống hay khả năng chịu tải của nắp.

Soạn yêu cầu nghiệm thu rõ ràng, không gây nhầm lẫn

Nếu thiết kế yêu cầu cụ thể K9, hãy nêu phiên bản tiêu chuẩn áp dụng và yêu cầu về chiều dày, sau đó nêu riêng các giới hạn áp suất và điều kiện mối nối cần thiết. Nếu cho phép lựa chọn theo cấp áp suất, hãy quy định dải áp suất cùng các tiêu chí bổ sung về kết cấu và lắp đặt, thay vì dựa vào cách quy đổi K9 sang C không chính thức.

Hồ sơ nghiệm thu hữu ích cần xác định, cho từng DN, cấp phân loại được chào, chiều dày thành ống tối thiểu, cấu hình mối nối và PFA, PMA, PEA được công bố. Mọi định mức còn thiếu, phép quy đổi không được giải thích hoặc sự không nhất quán giữa tài liệu của ống và mối nối cần được ghi nhận là vấn đề kỹ thuật chưa giải quyết, không nên che lấp bằng tuyên bố chung rằng sản phẩm “phù hợp với ISO 2531”.