Các loại van thép rèn công nghiệp: Các loại, cấu trúc, nguyên lý, chức năng, lựa chọn và lĩnh vực ứng dụng
Van thép rèn chịu áp lực cao được sản xuất bằng quy trình rèn, tạo ra mật độ vật liệu cao, độ bền và độ dẻo dai tuyệt vời, thích hợp cho các ứng dụng chịu áp lực cao. Các loại và cấu trúc phổ biến như sau:
Van cổng thép rèn áp suất cao
Cấu trúc: Van sử dụng kiểu van một cửa/hai cửa song song hoặc hình nêm, bề mặt làm kín của đế van được phủ một lớp hợp kim cứng (như STL). Trục van được dẫn động bằng ren hoặc bánh răng côn.
Đặc điểm : Khi mở hoàn toàn, đường dẫn dòng chảy không bị cản trở và lực cản chất lỏng thấp; khi đóng, van kín khít, thích hợp cho các đường ống dẫn hơi nước và dầu áp suất cao.
Ví dụ: Van cổng bằng thép rèn loại VMX, áp suất định mức lên đến PN420 (CLASS2500).
Van bi thép rèn áp suất cao
Cấu trúc: Thiết kế bi cố định, bi và đế van được bịt kín bằng gioăng cứng kim loại (như hàn phủ hợp kim Stellite), và phần đáy của thân van được trang bị cấu trúc chống bung.
Đặc điểm: Khả năng làm kín hai chiều, chống cháy và chống tĩnh điện, thích hợp cho môi chất chứa hydro sunfua, nhiệt độ và áp suất cao.
Ví dụ: Van bi thép rèn áp suất cao loại Q347H, có thể được trang bị bộ truyền động điện/khí nén.
Cấu trúc: Kênh dẫn dòng thẳng hoặc xiên, đĩa van hình nón hoặc phẳng, và cơ cấu truyền động ren trên thân van cho phép nâng hạ.
Đặc điểm: Hiệu suất điều tiết tốt, nhưng lực cản chất lỏng cao, thích hợp cho các hệ thống áp suất cao yêu cầu điều chỉnh lưu lượng chính xác.
Ví dụ: Van đóng ngắt áp suất cao loại J61Y, đường kính danh nghĩa DN15-DN300.
Van một chiều bằng thép rèn chịu áp lực cao
Cấu trúc: Kiểu xoay (đĩa van quay quanh trục) hoặc kiểu nâng (đĩa van di chuyển theo chiều dọc), có cơ chế làm kín bằng lò xo.
Đặc điểm: Ngăn chặn dòng chảy ngược của môi chất và phù hợp với đường ống đầu ra của bơm áp suất cao.
Ví dụ: Van một chiều cao áp kiểu H44H.
Nguyên lý hoạt động của van thép rèn
Van cổng: Trục van điều khiển cánh van di chuyển theo chiều dọc lên xuống để đạt được trạng thái mở hoàn toàn hoặc đóng hoàn toàn. Độ kín của van phụ thuộc vào độ khít giữa đĩa van và đế van.
Van bi: Xoay viên bi 90° sẽ thay đổi hướng đóng mở đường dẫn dòng chảy, và gioăng kim loại cứng giúp đạt được khả năng không rò rỉ nhờ lực nén lò xo.
Van cầu: Đĩa van di chuyển dọc theo đường tâm của kênh dẫn dòng, và lưu lượng được điều chỉnh bằng cách thay đổi diện tích dòng chảy. Bề mặt làm kín tiếp xúc theo đường thẳng và có khả năng chống mài mòn cao.
Van một chiều: Khi môi chất chảy theo chiều thuận, đĩa van được đẩy mở; khi chảy theo chiều ngược lại, đĩa van được đóng lại nhờ trọng lực hoặc lò xo.
Chức năng cốt lõi
Ngắt và dẫn dòng : Nhanh chóng ngắt hoặc kết nối dòng chảy của môi chất (như van cổng và van bi).
Điều chỉnh lưu lượng : Kiểm soát chính xác lưu lượng bằng cách thay đổi vị trí của đĩa van (chẳng hạn như van khóa, van kim).
Ngăn ngừa dòng chảy ngược : Bảo vệ thiết bị khỏi tác động của dòng chảy ngược của môi chất (ví dụ như van một chiều).
Bảo vệ an toàn : Tự động xả áp suất trong trường hợp quá áp (ví dụ như một số van bi có chức năng tự động xả áp suất ở khoang giữa).
Những điểm quan trọng khi lựa chọn van thép rèn
Đặc điểm môi trường
Ăn mòn : Đối với môi trường axit, hãy chọn van có lớp lót bằng polytetrafluoroethylene (PTFE); đối với môi trường muối, hãy chọn van bằng thép không gỉ song pha (ví dụ như vật liệu 2205).
Nhiệt độ : Đối với môi chất có nhiệt độ cao (>450℃), hãy chọn van bằng thép chịu nhiệt (chẳng hạn như thép hợp kim F91).
Áp suất : Đối với hệ thống áp suất cao (PN≥160), van thép rèn được ưu tiên; đối với hệ thống áp suất cực cao (PN≥420), cần thiết kế riêng theo yêu cầu.
Chức năng van
Yêu cầu về van ngắt : Chọn van cổng hoặc van bi (đường kính lớn, điện trở dòng chảy thấp).
Yêu cầu về quy định : Chọn van khóa hoặc van điều chỉnh (cần có bộ định vị).
Yêu cầu đối với van một chiều : Chọn van một chiều kiểu xoay (đường kính lớn) hoặc kiểu nâng (đường kính nhỏ).
Phương pháp vận hành
Vận hành bằng tay : Thích hợp cho các trường hợp vận hành không thường xuyên, áp suất thấp và đường kính nhỏ.
Hệ thống điện/khí nén : Yêu cầu điều khiển từ xa hoặc hệ thống tự động hóa (như dây chuyền sản xuất hóa chất).
Thủy lực : Thích hợp cho các van có áp suất cực cao, đường kính lớn (như đường ống dẫn dầu khí đường dài).
Lựa chọn vật liệu
Thân van : Thép cacbon (WCB) được sử dụng cho áp suất trung bình và thấp, thép không gỉ (304/316) được sử dụng cho môi trường ăn mòn, và thép hợp kim (F91) được sử dụng cho nhiệt độ và áp suất cao.
Bề mặt làm kín : Gioăng cứng (kim loại + hợp kim cứng) thích hợp cho nhiệt độ và áp suất cao, gioăng mềm (cao su/PTFE) thích hợp cho nhiệt độ bình thường và áp suất thấp.
Lắp đặt và bảo trì
Hạn chế về không gian : Chọn van bi hoặc van bướm nhỏ gọn.
Dễ bảo trì : Chọn các loại van có khả năng thay thế gioăng trực tuyến (chẳng hạn như van hộp đệm có hệ thống bơm mỡ).
Các lĩnh vực ứng dụng của van thép rèn
Dầu khí
Tình huống : Khai thác dầu khí, đường ống dẫn dầu khí đường dài, nhà máy lọc dầu và hóa chất.
Các loại van điển hình : Van cổng thép rèn chịu áp lực cao (Z60Y), van bi chống lưu huỳnh (Q347H).
Quá trình hóa học
Tình huống : Đầu vào và đầu ra của bình phản ứng, tháp chưng cất và bể chứa.
Các loại van điển hình : Van cổng áp suất cao (J61Y), van cổng kín bằng ống xếp (dành cho môi chất cực độc).
Ngành công nghiệp điện lực
Tình huống : Nước cấp cho lò hơi, đường ống dẫn hơi, hệ thống làm mát nhà máy điện hạt nhân.
Các loại van điển hình : van cổng chịu nhiệt độ và áp suất cao (PN≥64), van điều chỉnh điện (loại ZDLP).
Ngành công nghiệp luyện kim
Tình huống : Khí lò cao, hơi nước lò chuyển hóa, hệ thống thủy lực máy đúc liên tục.
Các loại van điển hình : Van cổng phẳng áp suất cao (có chức năng DBB), van bi chống mài mòn.
Các lĩnh vực khác
Đóng tàu : Van thép không gỉ song pha được lựa chọn cho đường ống dẫn nước biển.
Công trình : Van bướm bằng thép rèn (DN≥300) được lựa chọn cho hệ thống phòng cháy chữa cháy.
Ngành khai thác mỏ : Van cổng chọn đường ống bùn (loại Z73X).
Tóm tắt
Van thép rèn, với những ưu điểm về độ bền cao, khả năng chống ăn mòn và độ kín khít đáng tin cậy, đã trở thành thiết bị điều khiển chất lỏng cốt lõi trong các ngành công nghiệp như dầu khí, hóa chất và năng lượng. Khi lựa chọn van, cần phải xem xét toàn diện các đặc tính của môi chất, yêu cầu chức năng, phương pháp vận hành và khả năng tương thích vật liệu để đảm bảo hoạt động ổn định lâu dài trong điều kiện khắc nghiệt.
Công ty TNHH Van Công Nghiệp Đỉnh Vạn Thành – Đơn vị cung cấp van công nghiệp, van hơi, bẫy hơi, van giảm áp và thiết bị đường ống uy tín tại Việt Nam.
