Trong các hệ thống đường ống dẫn hơi nóng, dầu tải nhiệt, khí nóng, dầu truyền nhiệt,…thì hiện tượng giãn nở nhiệt là bắt buộc xảy ra.

Để kiểm soát chuyển vị nhiệt an toàn, hệ thống tiêu chuẩn quốc tế luôn phải phối hợp 4 thành phần cực kỳ quan trọng:

1. Fixed Point (điểm cố định: Khóa cứng đường ống tại một vị trí, không cho đường ống dịch chuyển, chịu toàn bộ lực nhiệt và lực áp và điều hướng giãn nở về phía mong muốn)
2. Sliding Support (gối trượt: Cho phép đường ống trượt khi giãn nở)
3. Guide Support (gối dẫn hướng: Dẫn hướng chuyển động nhiệt)
4. Expainsion joint/Expainsion Loop (Khớp giãn nở: Bù trừ giãn nở nhiệt cho đường ống)

Nếu thiết kế sai hoặc thiếu một trong bốn thành phần này, hệ thống có thể:

• Cong đường ống
• Rung mạnh
• Nứt mối hàn
• Gãy mặt bích
• Phá hỏng expansion joint
• Hư bơm hoặc turbine

1. Fixed Point (Điểm Cố Định)

Hệ thống đường ống nếu không có điểm cố định (Fixed Point) ?

Khi nhiệt độ tăng:

• Đường ống giãn dài mọi hướng
• Khớp giãn nở (Expansion joint) bị kéo sai hướng
• Hệ thống đường ống mất kiểm soát chuyển vị

Hậu quả:

• Bellows hư nhanh
• Rung động mạnh
• Xé, nứt

Hình 1: Đường ống thiết kế có 2 điểm cố định (Fixed point)

Hình 2: Cấu tạo điểm cố định (Fixed point)

Ví dụ:

• Đường hơi DN300 dài 80 mét
• Nhiệt độ làm việc 320°C

Nếu không có Fixed Point:

• Toàn bộ tuyến ống sẽ “trôi”
• Lực nhiệt đẩy vào bơm hoặc turbine

Khi có Fixed Point:

• Chuyển vị được kiểm soát
• Giãn nở đi đúng hướng thiết kế

2. Sliding Support (Gối trượt.Giá đỡ trượt)

Chức Năng

• Gối trượt (Sliding Support) có nhiệm vụ:
• Đỡ tải trọng đường ống
• Cho phép đường ống trượt khi nóng lên
• Giảm ma sát
• Giảm ứng suất nhiệt

Nói đơn giản:  Gối trượt (Sliding Support) giúp đường ống “trượt được”.

Hình 3: Hình ảnh thực tế của gối trượt (Sliding support

Vật liệu chế tạo thông thường:

• Đĩa thép đỡ ống, có thể dụng Inox 304 hoặc 316 nếu trong môi trường hóa chất ăn mòn.

• lớp PTFE/Teflon: nhựa kỹ thuật đặc biệt có hệ số ma sát thấp, chịu nhiệt tốt, chống ăn mòn hóa chất rất mạnh, giúp giảm lực kéo trên gối cố định, tránh kẹt đế ống, giảm rung và chống mài mòn.

• Đế ống: thép carbon/inox để:

• giảm ma sát,
• giảm lực kéo lên thiết bị

Hình 4: Các dạng gối trượt/Giá trượt (Sliding Support)

3. Guide Support (Gối/Giá đỡ dẫn hướng)

Guide Support có nhiệm vụ:

• Dẫn hướng chuyển vị nhiệt
• Cho phép ống di chuyển dọc trục
• Ngăn đường ống lệch ngang
• Bảo vệ expansion joint khỏi lệch tâm

Nói đơn giản:

Guide Support cho phép ống “chạy thẳng”, nhưng không cho “lắc ngang”.

Hình 5: Hình ảnh thực tế của gối trượt (Guide Support)

Hình 6: Các dạng gối trượt/Giá trượt (Sliding Support)

Nếu Thiếu gối đỡ trượt (Guide Support) ?

• Đường ống rung ngang
• Có nguy cơ ống bị lệch ngang.
• Ống bellows bị xoắn hoặc bị bẻ cong
• Khớp giãn nở nứt sớm

Đặc biệt nguy hiểm với:

• Đường ống chịu chuyển vị dọc trục
• Đường ống có áp suất cao

4. Expainsion Joint/Expainsion Loop (Khớp giãn nở)

4.1 Expansion Joint (khớp giãn nở) là thiết bị hấp thụ chuyển vị do giãn nở nhiệt của đường ống

1. Chức năng chính của Expainsion Joint (Khớp giãn nở)

• Hấp thụ giãn nở nhiệt
• Giảm ứng suất nhiệt lên đường ống
• Giảm rung động
• Bảo vệ bơm, van, turbine, thiết bị trao đổi nhiệt
• Hạn chế nứt gãy mối hàn và bệ đỡ

     b.Một số hình ảnh sự cố của hệ thống đường ống không lắp khớp giãn nở

Hình 10: Khi nhiệt độ tăng, ống bị giãn dài gây nứt bệ bê tông lắp giá đỡ ống

4.2 Expansion Loop (Vòng bù trừ giãn nở):  là đoạn ống được uốn thành hình chữ U, chữ Z hoặc chữ L để tạo độ đàn hồi tự nhiên cho hệ thống.

Chức năng: Khi ống giãn dài:

• đoạn loop sẽ biến dạng đàn hồi
• hấp thụ chuyển vị nhiệt
• giảm lực kéo/nén trên tuyến ống chính

 Hình 11: Các dạng vòng bù trừ giãn nở

5. So sánh Expansion Joint và Expansion Loop

6. Khi nào nên dùng khớp giãn nở hay vòng bù trừ giãn nở ?

Dùng Expansion Joint (Khớp giãn nở) khi:

• Không đủ không gian
• Tuyến ống ngắn
• Cần giảm rung
• Kết nối thiết bị quay

Dùng Expansion Loop (Vòng bù trừ giãn nở) khi:

• Tuyến ống dài
• Nhà máy có không gian
• Nhiệt độ rất cao
• Muốn độ bền lâu dài

So Sánh 4 Thành Phần Quan Trọng

Hình 12: Các dạng giá đỡ ống phổ biến

7. Cách thiết kế chuẩn theo tiêu chuẩn quốc tế

Các tiêu chuẩn thường áp dụng: ASME B31.1, ASME B31.3, EJMA, …

8. Nguyên tắc thiết kế quan trọng

8.1. Fixed Point (Điểm cố định)

Phải đủ khả năng chịu:

• Lực áp suất
• Lực đẩy
• Lực ma sát
• Lực nhiệt

Thông thường đặt:

• Gần thiết bị
• Đầu tuyến
• Giữa tuyến chia nhánh giãn nở

8.2. Guide Support (Gối dẫn hướng)

Theo EJMA:

Guide đầu tiên:

• Cách expansion joint khoảng 4D

Guide thứ hai:

• Cách guide đầu khoảng 14d

(D = đường kính ống)

8.3. Sliding Support (Gối trượt)

Khoảng cách giữa các gối trượt phụ thuộc:

• Đường kính ống, nhiệt độ làm việc, độ võng cho phép và tải trọng đường ống

Ví Dụ:  Thiết kế thực tế hệ thống dẫn hơi nóng  DN200

Thông số: chiều dài ống 40 mét, nhiệt độ làm việc 280°C và có khớp giãn nở axial

Thiết kế đúng:

• 1 Fixed Point (điểm cố định)
• 2 Guide Support (gối đỡ dẫn hướng) đầu gần khớp bù trừ giãn nở (Expansion Joint)
• Bố trí Sliding Support (gối trượt) dọc theo chiều dài tuyến đường ống

9. Một số thiếu sót trong thiết kế thường gặp

• Không có điểm cố định (Fixed Point) → toàn bộ hệ thống bị trôi

• Có khớp giãn nở (Expansion Joint) nhưng không có gối đỡ dẫn hướng (Guide Support) → Expansion Joint lệch tâm, nứt hoặc hư hỏng mặt bích
• Không có gối trượt (Sliding Support) → lực ma sát quá lớn → gãy mặt bích
• Không có khớp giãn nở (Expansion Joint) → Lực dọc trục gây phá hủy đường ống

10. Kết Luận

Trong hệ thống đường ống nhiệt độ cao:

Fixed Point  → Giữ cố định

Guide Support →  Dẫn hướng chuyển động

Sliding Support →  Cho phép ống trượt

Expansion Joint →  Bù trừ giãn nở nhiệt

Bốn thành phần này phải được phối hợp đồng bộ theo tiêu chuẩn quốc tế để:

1. Kiểm soát giãn nở nhiệt
2. Giảm ứng suất
3. Tăng tuổi thọ hệ thống
4. Bảo vệ expansion joint
5. Tránh nứt gãy đường ống
6. Đảm bảo an toàn vận hành lâu dài

11. Tư vấn kỹ thuật

Nếu bạn đang:

• Thiết kế hệ thống đường ống
• Gặp vấn đề rung, nứt, rò rỉ
• Cần chọn đúng khớp giãn nở

►Dân Đạt – ISO 9001:2015 sẵn sàng hỗ trợ:

• Tư vấn kỹ thuật miễn phí
• Thiết kế theo yêu cầu
• Sản xuất đa dạng chủng loại
• Giao hàng đúng theo thời gian hợp đồng.

►Hotline: 0862.618.918

►Email: dandatflex@gmail.com

►Website: https://dandat.com.vn