1. Định nghĩa mặt bích đường ống.

Mặt bích là một sản phẩm cơ khí có vật liệu bằng thép, inox, nhựa, đồng… được sử dụng để kết nối các chi tiết, thiết bị trên đường ống.

Việc nghiên cứu chế tạo ra mặt bích giúp cho quá trình lắp ráp, thi công, thay thế trở nên vô cùng tiện dụng và ngày càng được ứng dụng rộng rãi. 

Hiện tại mặt bích đã trở thành một thiết bị, chi tiết không thể thay thế trong quá trình thi công các công trình, nhà máy có sử dụng đường ống.

2. Tiêu chuẩn mặt bích đường ống.

Hiện nay mặt bích đường ống được phân loại theo các tiêu chuẩn phổ biến như sau:

2.1 Tiêu chuẩn ASA/ASME (USA):

Ở Mỹ, Viện Tiêu Chuẩn Quốc Gia Mỹ - ANSI (American National Standards Institute) ban hành tiêu chuẩn mặt bích ống ASME B16.5/ ASME B16.47 và MSS SP-44. Mặt bích đường ống thường được làm từ vật liệu đúc và sau đó bề mặt được gia công. Tiêu chuẩn ASME B16.5 đề cập đến kích thước ống danh nghĩa (NPS-Nominal Pipe Size) từ ½" đến 24" trong khi tiêu chuẩn B16.47 đề cập NPS từ 26 "đến 60".

Mặt bích đường ống còn được phân loại theo các lớp áp suất (Psi): 150, 300, 400, 600, 900, 1500 và 2500 cho tiêu chuẩn B16.5, và B16.47 phân loại các mặt bích của nó thành các lớp áp suất 75, 150, 300, 400, 600, 900

2.2 Tiêu chuẩn PN/DIN (European):

Hầu hết các nước ở châu Âu chủ yếu lắp đặt mặt bích theo tiêu chuẩn DIN EN 1092-1 (thép không gỉ hoặc mặt bích rèn). Tương tự như tiêu chuẩn mặt bích ASME, tiêu chuẩn EN 1092-1 có các dạng bích cơ bản, chẳng hạn như: Mặt bích hàn trượt (Slip-on flange), Mặt bích hàn cổ (Welding neck flange), Mặt bích hàn bọc đúc (socket welding flange), Mặt bích ren (Threaded flange), Mặt bích lỏng (Lap Joint flange), Mặt bích mù (blind flange)…

Tiêu chuẩn mặt bích DIN (DIN 2527) phân loại mặt bích thành: PN10, PN16, PN25, PN40, PN64, PN 100 trong khi tiêu chuẩn mặt bích DIN EN 1092-1 phân loại mặt bích thành PN16, PN25, PN40, PN63, PN 100.

2.3 Tiêu chuẩn JIS/KS (Japanese/Korean)

Tiêu chuẩn mặt bích JIS B2220 về cơ bản có thể hoán đổi cho nhau với tiêu chuẩn mặt bích KS B1503 (Tiêu chuẩn Hàn Quốc)

Tiêu chuẩn mặt bích JIS xếp hạng áp suất thành: 5K, 10K, 16K, 20K, 40K, 63K (K = kg/cm2)

2.4 Tiêu chuẩn BS10 (British/Australian)

Tiêu chuẩn mặt bích BS10 phân loại mặt bích theo kích thước BS10 bảng A, BS10 bảng D, BS10 bảng E, BS10 bảng F, BS10 bảng H, BS10 bảng J, BS10 bảng K.

2.5 Các tiêu chuẩn Quốc gia khác.

Nga GOST 12820-80, GOST 12821-80, GOST 12815-80 áp lực PN0.6MPa đến PN10MPa; SABS 1123 / SANS của Nam Phi phân lớp áp suất 600kPa đến 4000kPa.

3. Hình dạng mặt bích đường ống.

Mặt bích đường ống thường được chia làm 6 loại phổ biến:

3.1 Mặt bích hàn trượt (Slip-on flange)

Không có phần bọc đúc như mặt bích hàn bọc đúc, mặt bích hàn trượt có đường kính trong lớn hơn đường kính ống một chút để có thể trượt thoải mái trên đường ống. Mặt bích hàn trượt là loại mặt bích gắn kết với đường ống bằng cách hàn cả mặt ngoài và mặt trong mặt bích. Mối hàn điền đầy mặt ngoài được thực hiện ở phần tiếp xúc bên ngoài của mặt bích và thân ống tương tự như mối hàn của mặt bích hàn bọc đúc. Mối hàn điền đầy mặt trong (filled weld inside) được thực hiện ở phần tiếp xúc bên trong của mặt bích và đầu ống. Khi đưa ống vào bên trong mặt bích cần chú ý: đầu ống không quá sát với bề mặt mặt bích mà cần có một khoảng hở để không gây hư hỏng mặt bích, thông thường khoảng cách này bằng với độ dày thành ống cộng thêm 3mm. Chú ý: Mặt bích hàn trượt là mặt bích không được dùng để hàn gắn kết trực tiếp với phụ kiện.

3.2 Mặt bích hàn cổ (Welding neck flange)

Mặt bích hàn cổ là loại mặt bích có cổ được hàn với đầu ống hoặc phụ kiện bằng phương pháp hàn vát mép (hàn chữ V). Được sử dụng chủ yếu cho các ứng dụng quan trọng nơi mà mối hàn cần được kiểm tra chất lượng bằng phương pháp siêu âm, chụp chiếu. Là lựa chọn phổ biến cho các hệ thống đường ống áp lực cao do sự chắc chắn của mối hàn butt weld và thiết kế mặt bích giúp giảm tránh việc tập trung áp suất. Mặt bích hàn cổ thường được chế tạo bằng phương pháp rèn, mỏng hơn so với hầu hết các mặt bích khác cùng kích thước ống nhưng nó thật sự vững chắc, tin cậy và hiệu quả.

3.3 Mặt bích hàn bọc đúc (socket welding flange)

Mặt bích hàn bọc đúc là loại mặt bích gắn kết với đường ống bằng duy nhất một mối ghép hàn ở một phía, thường được sử dụng cho đường ống có kích thước nhỏ áp lực cao. Khác với mặt bích hàn cổ, ống được đưa vào bên trong mặt bích cho đến khi đầu ống cách phần bọc đúc một khoảng vừa phải (khoảng cách này gọi là expansion gap) và mối hàn điền đầy được thực hiện ở phần tiếp xúc bên ngoài của mặt bích và thân ống. Kinh nghiệm tạo khoảng cách expansion gap: ống được đưa vào mặt bích đến độ sâu tối đa, sau đó rút ra khoảng 1/16” (1.6mm). Chú ý: Mặt bích hàn bọc đúc là mặt bích không được dùng để hàn gắn kết trực tiếp với phụ kiện.

3.4 Mặt bích ren (Threaded flange)

Mặt bích ren là loại mặt bích gắn kết với đường ống bằng mối ghép ren: mặt bích là ren trong còn ống là ren ngoài. Mối ghép ren khá yếu và dễ rò rỉ khi phải chịu áp lực cao nhưng mặt bích ren Threaded flange là loại mặt bích được dùng trong các đường ống mà tại đó việc hàn nối không thể thực hiện được, thường được sử dụng cho đường ống có kích thước nhỏ và các khu vực dễ cháy mà việc hàn là rất nguy hiểm. Khi sử dụng mặt bích ren thì lưu ý đến độ dày thành ống: thành ống dày giúp dễ dàng gia công bước ren mà không làm mỏng ống gây đứt gãy vị trí nối ren với mặt bích

3.5 Mặt bích lỏng (Lap Joint flange)

Mặt bích lỏng thường được sử dùng đi kèm với một đoạn ống ngắn được hàn trực tiếp với ống và được giữ bởi mặt bích lỏng. Được sử dụng trong đường ống ngắn áp lực thấp, trong những ứng dụng không quan trọng, là một giải pháp sử dụng kết nối mặt bích rẻ tiền. Mặt bích lỏng được thiết kế có thể trượt trên đường ống và xoay quanh trục ống, dễ dàng điều chỉnh hướng ống khi lắp đặt, nó không tiếp xúc trực tiếp với chất lưu trong đường ống nên thường được chế tạo bằng thép carbon rẻ tiền và đi kèm với phụ kiện stub end chống ăn mòn, mặt bích lỏng có thể được tái sử dụng, có đầy đủ các kích thước như những mặt bích loại khác

3.6 Mặt bích mù (blind flange)

Mặt bích mù là loại mặt bích phổ biến, không có lỗ ở giữa và thường được sử dụng để đóng kín các đầu ống chờ tạm thời mà có thể tháo lắp trở lại dễ dàng bất cứ lúc nào. Mặt bích mù được sử dụng làm kín các đường ống, giúp cho quá trình thử áp hệ thống tiến hành một cách dễ dàng hơn

3.7 Các loại mặt bích đường ống khác

4. Vật liệu mặt bích đường ống

Các loại vật liệu làm mặt bích đường ống bao gồm:

Carbon steel (A105, A266 CL2/CL4)

Low Temp Carbon steel (A350 LF2 CL1/CL2, LF3)

High Yield Carbon steel (A694 F52/F60/F65/F70)

Stainless steel (A182 F304/L, F304H, F310, F316/L, F317/L, F321/H, F347/H, F44)

Low alloy steel (A182 F1, F5, F9, F11 CL1/CL2/CL3, F12 CL1/CL2, F22 CL1/CL3, F23, F91, F92)

Duplex stainless steel (A182 F51, F53, F60)

Alloy steel (Alloy 20, Alloy625/825/800)

...