Các loại mối nối ống gang dẻo K9 và yêu cầu lắp đặt

Ống gang dẻo K9 thường được lựa chọn khi đường ống phải chịu áp lực bên trong đồng thời vẫn có khả năng thích ứng với chuyển vị của nền đất, tải trọng tác động và các va đập thông thường trong quá trình thi công. Cấp chiều dày thành ống xác định độ bền cơ học, nhưng hiệu suất tại hiện trường thường phụ thuộc vào mối nối ở mức độ tương đương. Một mối nối được lựa chọn phù hợp phải kín dưới áp suất vận hành, duy trì ổn định trong quá trình lắp đặt và cho phép mức độ lệch góc cần thiết theo tuyến ống mà không gây quá tải cho đầu loe hoặc gioăng.

Các loại mối nối thường dùng cho ống gang dẻo K9

Loại phổ biến nhất là mối nối đầu ống cắm vào đầu loe, đôi khi được gọi là mối nối kiểu Tyton trong cách gọi thương mại thông dụng. Mối nối này sử dụng gioăng cao su đặt bên trong đầu loe, sau đó đầu trơn được đưa vào sau khi bôi trơn. Loại mối nối này được sử dụng rộng rãi cho các tuyến ống cấp nước chôn ngầm vì lắp đặt tương đối nhanh, có thể đáp ứng độ lệch góc giới hạn và độ kín tăng lên khi áp suất bên trong tác động lên biên dạng gioăng. Tuy nhiên, đặc tính làm kín này chỉ được đảm bảo khi gioăng được đặt đúng vị trí, đầu ống được đưa vào đúng độ sâu và bề mặt đầu trơn sạch, không có các cục lớp phủ hoặc hư hỏng do va đập.

Một loại khác là mối nối cơ khí, trong đó vòng ép nén gioăng bằng bu lông. Kết cấu này hữu ích khi cần kiểm soát quá trình lắp ráp, khi các phụ tùng cần được siết giữ chắc chắn hoặc khi có thể cần tháo rời về sau. Mối nối cơ khí ít cho phép sai lệch về mô-men siết bu lông. Nếu một bên được siết quá sớm, gioăng có thể bị xê dịch và tạo đường rò rỉ ngay cả khi mô-men siết cuối cùng có vẻ đạt yêu cầu.

Mối nối mặt bích được sử dụng tại các vị trí tuyến ống kết nối với van, đồng hồ đo, máy bơm, vị trí xuyên tường hoặc hệ thống đường ống trên mặt đất. Mặt bích tạo ra kết nối cứng và giúp căn chỉnh chính xác, nhưng không mang lại độ linh hoạt tương đương mối nối đầu loe trong đường ống chôn ngầm. Vì vậy, các đoạn có mặt bích trong hệ thống chôn ngầm thường cần được kiểm soát lực đẩy và bố trí giá đỡ cẩn thận. Độ lún hoặc tình trạng lệch tâm quá mức có thể truyền ứng suất uốn trực tiếp đến các bề mặt mặt bích và bu lông.

Mối nối có khả năng chống tuột được sử dụng khi tuyến ống phải chịu lực đẩy dọc trục mà không hoàn toàn phụ thuộc vào các khối chặn bê tông. Trường hợp này thường áp dụng tại các đoạn cong, nhánh chữ T, đoạn giảm, khu vực có độ dốc lớn, vị trí đưa ống vào ống bao hoặc điều kiện rãnh không ổn định. Có nhiều hệ thống chống tuột khác nhau, bao gồm các đoạn khóa, bộ phận chống tuột hàn khi được quy định cho phép và các thiết kế đầu loe đặc biệt. Chi tiết lắp đặt quan trọng hơn tên sản phẩm: nếu hệ thống chống tuột được đánh giá cho một mức độ lệch góc và khả năng chống tuột nhất định, việc lắp ráp tại hiện trường phải phù hợp chính xác với điều kiện đó.

Điều kiện hiện trường ảnh hưởng đến việc lựa chọn mối nối như thế nào

Một đoạn ống thẳng trong nền đất ổn định có thể chỉ cần các mối nối đầu cắm tiêu chuẩn, lớp đệm thông thường và các khối chặn tại vị trí phụ tùng. Tuy nhiên, cùng loại ống đó trên tuyến có nhiều thay đổi hướng có thể trở nên khó lắp ráp nếu độ lệch góc cho phép bị sử dụng hết tại quá nhiều mối nối liên tiếp. Trong trường hợp này, bố trí tuyến có thể cần các đoạn ống ngắn hơn, phụ tùng được chế tạo chuyên dụng hoặc các đoạn có khả năng chống tuột để tránh gây lực ép lên đầu loe.

Mức độ xâm thực của đất cũng rất quan trọng. Khi có nước ngầm, hàm lượng clorua hoặc nguy cơ dòng điện rò, cần xem xét đồng thời hệ thống lớp phủ bên ngoài và hệ thống bọc bảo vệ tại khu vực mối nối. Khu vực đầu loe và đầu trơn thường là nơi lớp phủ bị hư hỏng trong quá trình vận chuyển và đưa ống vào. Thân ống đáp ứng đúng quy cách vẫn có thể trở thành vấn đề bảo trì nếu lớp phủ tại mối nối bị cào xước và không được sửa chữa trước khi lấp đất.

Trong các khu vực quản lý áp suất, các thiết bị phụ trợ lân cận cũng ảnh hưởng đến quyết định lựa chọn mối nối. Một cụm điều khiển sử dụng Van điều khiển thủy lực có thể tạo ra các điều kiện quá độ tùy thuộc vào đặc tính đóng mở. Khi có khả năng xảy ra hiện tượng nước va, cần kiểm tra khả năng chống tuột của mối nối, thiết kế neo giữ và giới hạn lệch góc như một hệ thống thống nhất thay vì xem xét từng bộ phận riêng lẻ.

Các điểm lắp đặt ảnh hưởng đến hiệu suất làm kín

Đáy rãnh cần được tạo hình sao cho thân ống được đỡ liên tục, đồng thời khu vực đầu loe được chừa khoảng trống. Nếu đầu loe tựa trên nền đất cứng, tuyến ống sau khi lắp đặt có thể phát sinh tải trọng tập trung và ứng suất góc ngay cả trước khi chịu áp suất. Lớp đệm nhìn có vẻ bằng phẳng khi quan sát từ phía trên vẫn có thể chứa một viên đá nằm cục bộ dưới thân ống, và điểm tiếp xúc đơn lẻ đó có thể làm hỏng lớp lót hoặc thay đổi độ căn chỉnh.

Trước khi lắp ráp, cần lau sạch mặt trong đầu loe và đầu trơn. Cát, mảnh lớp phủ bong rời, dăm gỗ từ vật liệu đóng gói và các viên đá nhỏ thường là nguyên nhân gây rò rỉ ngay lập tức. Gioăng phải nằm đều trong rãnh, không bị xoắn. Gioăng bị xoắn có thể vẫn cho phép đưa ống vào, nhưng sẽ cuộn lại dưới tác động nén và khiến một phần môi làm kín không chịu tải.

Chất bôi trơn phải tương thích với hợp chất cao su và chỉ được bôi tại những vị trí cần thiết. Quá ít chất bôi trơn có thể kéo gioăng ra khỏi vị trí. Bôi quá nhiều một cách không kiểm soát có thể giữ lại tạp chất hoặc khiến việc phát hiện gioăng bị xê dịch trở nên khó khăn hơn. Đôi khi tại hiện trường người ta dùng các chất thay thế có nguồn gốc dầu mỏ khi thiếu chất bôi trơn phù hợp; đây có thể là một sai sót nghiêm trọng nếu vật liệu đàn hồi không có khả năng kháng chất đó.

Việc đưa đầu ống vào không đơn giản chỉ là đẩy cho đến khi lực cản tăng lên. Vạch đánh dấu độ sâu đưa đầu trơn vào có lý do của nó. Nếu ống dừng trước vị trí, mối nối có thể vẫn trông như đã ăn khớp nhưng dải nén của gioăng sẽ không đúng. Nếu đưa ống vượt quá vị trí dự kiến bằng cách ép mạnh, độ lệch góc cho phép có thể bị giảm và đầu loe có thể chịu quá tải. Với các đường kính lớn hơn, thường cần sử dụng dụng cụ căn chỉnh hoặc dây treo để đầu trơn đi vào đồng tâm thay vì cạo xước gioăng ở một phía.

Độ lệch góc và kiểm soát lực đẩy

Mỗi mối nối đầu loe đều có phạm vi lệch góc cho phép, và giá trị này phải được xem là giới hạn lắp đặt chứ không phải mục tiêu áp dụng cho mọi mối nối trên tuyến. Việc điều chỉnh lệch góc sau khi đưa đầu ống vào hoàn toàn là thông lệ, nhưng góc lệch phải nằm trong dung sai quy định cho đường kính và thiết kế mối nối. Độ lệch quá mức có thể không gây rò rỉ trong lần thử thủy lực đầu tiên, nhưng có thể làm giảm tuổi thọ gioăng hoặc tăng nguy cơ tuột mối nối khi xảy ra xung áp.

Các thay đổi hướng tạo ra lực đẩy dọc trục. Tại các đoạn cong, nhánh chữ T, đầu bịt và mặt bích bịt, tuyến ống cần có phương pháp chống giữ được xác định rõ. Khối chặn bê tông là phương pháp truyền thống, nhưng phụ thuộc vào điều kiện chịu lực của đất và diện tích tiếp xúc chính xác với thành rãnh chưa bị xáo trộn. Trong nền đất mềm, ướt hoặc mới lấp, một khối chặn có vẻ chắc chắn vẫn có thể bị dịch chuyển. Mối nối có khả năng chống tuột giúp giảm sự phụ thuộc vào khối chặn, nhưng không loại bỏ nhu cầu kiểm tra toàn bộ đường truyền lực đẩy.

Các vấn đề về bốc xếp, lưu kho và vận chuyển có thể phát sinh về sau

Các vấn đề về mối nối thường bắt đầu trước khi đào rãnh. Ống được xếp trên các thanh gỗ không bằng phẳng có thể hơi bị méo tại đầu loe nếu bảo quản không đúng cách. Việc nâng ống bằng xích không được bảo vệ có thể làm xước đầu trơn. Gioăng để lâu dưới ánh nắng, bị nhiễm dầu hoặc được lưu trữ lẫn với các vật liệu không tương thích có thể bị lão hóa trước khi lắp đặt. Không vấn đề nào trong số này có thể dễ dàng nhận thấy sau khi tuyến ống đã được đặt trong rãnh, vì vậy việc kiểm tra đầu vào cần tập trung vào độ tròn của đầu loe, tình trạng mép lớp lót xi măng, tính liên tục của lớp phủ và tình trạng gioăng, thay vì chỉ kiểm đếm số lượng.

Trong quá trình dỡ hàng, va đập vào đầu loe đặc biệt gây hư hỏng. Một vết sứt hoặc biến dạng nhỏ tại miệng đầu loe có thể không ngăn cản việc lắp ráp, nhưng có thể ảnh hưởng đến vị trí đặt gioăng hoặc tạo điểm khởi đầu nứt trên lớp phủ và lớp lót. Việc sửa chữa cần tuân thủ quy trình tương ứng với vật liệu và phải hoàn tất trước khi hạ ống xuống rãnh.

Những nhận định sai thường gặp khi lắp đặt tại hiện trường

• Cho rằng bất kỳ vòng cao su nào có kích thước lắp vừa đều có thể sử dụng được, ngay cả khi biên dạng hoặc độ cứng không phù hợp với thiết kế mối nối.
• Sử dụng lực đưa ống vào như bằng chứng cho việc lắp ráp đúng, thay vì xác nhận vị trí của gioăng và độ sâu đưa ống vào.
• Lấy độ lệch góc mối nối tối đa từ catalogue và áp dụng tại các đoạn thay đổi độ dốc lớn mà không xem xét sai số căn chỉnh tích lũy.
• Lấp đất dày một bên trước khi tuyến ống được căn chỉnh đúng, khiến ứng suất bị cố định trong mối nối.
• Thử thủy lực quá sớm, trước khi các giá đỡ bê tông hoặc khối chặn đạt được điều kiện được giả định trong thiết kế.

Khi ống gang dẻo K9 được quy định sử dụng, mối nối phải đồng thời được xem là một phần của hệ thống chịu áp lực, hệ thống kết cấu và trình tự lắp đặt. Hầu hết các vấn đề rò rỉ không xuất phát từ cấp ống mà từ những sai lệch nhỏ tại đầu loe, gioăng, khâu căn chỉnh hoặc công đoạn chống giữ, vốn vẫn tiềm ẩn cho đến khi thử áp lực hoặc đưa vào vận hành sớm.