Van bướm PVC được sử dụng rộng rãi trong xử lý nước, tưới tiêu, xử lý hóa chất và hệ thống HVAC vì chúng nhẹ, chống ăn mòn và tiết kiệm chi phí. Tuy nhiên, khi chỉ định các loại van này cho các ứng dụng công nghiệp, các kỹ sư và đội mua sắm thường hỏi: van bướm PVC có thể chịu được áp suất và nhiệt độ cao không? Bài viết này cung cấp đánh giá thực tế, kỹ thuật về khả năng, hạn chế, tùy chọn vật liệu và mặt ngồi của van bướm PVC, các cân nhắc về lắp đặt và thử nghiệm cũng như hướng dẫn lựa chọn để giúp bạn chọn loại van phù hợp cho hệ thống của mình.

Đặc tính vật liệu PVC liên quan đến áp suất và nhiệt độ

Polyvinyl clorua (PVC) là một loại nhựa nhiệt dẻo có khả năng kháng hóa chất tuyệt vời với nhiều loại axit, muối và kiềm, cộng với chi phí thấp và dễ chế tạo. Độ bền cơ học và độ cứng của nó đủ cho các ứng dụng áp suất vừa phải ở nhiệt độ môi trường. Tuy nhiên, mô đun và giới hạn chảy của PVC giảm khi nhiệt độ tăng và vật liệu trở nên dẻo hơn khi nó đạt đến phạm vi chuyển tiếp thủy tinh và làm mềm. Do đó, bản thân vật liệu áp đặt bộ giới hạn đầu tiên về áp suất và nhiệt độ cho phép.

Hành vi vật chất chính

Ở nhiệt độ cao, PVC bị giảm độ bền kéo và tăng độ rão khi chịu tải kéo dài. Việc tiếp xúc lâu dài với nhiệt độ gần hoặc cao hơn định mức tối đa của ống/van sẽ làm tăng tốc độ thay đổi kích thước và có thể dẫn đến biến dạng xung quanh vòng đệm và ốc vít. Tiếp xúc với tia cực tím và một số dung môi nhất định sẽ làm suy giảm thêm các tính chất cơ học nếu không được bảo vệ đúng cách.

Xếp hạng áp suất và nhiệt độ tiêu chuẩn

Hầu hết các van bướm PVC có bán trên thị trường đều được thiết kế cho các hệ thống áp suất thấp đến trung bình. Xếp hạng áp suất điển hình (ở 20 °C / 68 °F) nằm trong khoảng tương đương từ PN6 đến PN16 (khoảng 6–16 bar hoặc 90–232 psi) đối với các hợp chất PVC được thiết kế và kết cấu van. Tuy nhiên, những số liệu đó phụ thuộc rất nhiều vào kích thước van, thiết kế đĩa, cốt thép và thử nghiệm của nhà sản xuất. Xếp hạng nhiệt độ thường bảo thủ: van PVC tiêu chuẩn thường được đánh giá lên tới 60 ° C (140 ° F) để sử dụng trong thời gian ngắn, với giới hạn dịch vụ liên tục được khuyến nghị là khoảng 40–50 ° C (104–122 ° F).

Tại sao xếp hạng lại khác nhau

Các công thức PVC khác nhau (uPVC so với CPVC), thiết kế thân van (sân gia cố, thành dày hơn) và vật liệu mặt tựa dẫn đến áp suất và nhiệt độ làm việc cho phép khác nhau. CPVC (PVC clo hóa) có khả năng chịu nhiệt độ cao hơn uPVC tiêu chuẩn và đôi khi được sử dụng khi nhiệt độ đạt đến giới hạn trên của dịch vụ PVC.

Vật liệu làm chỗ ngồi và con dấu: Ảnh hưởng của chúng đến giới hạn nhiệt độ

Vật liệu đế van và vòng đệm thường kiểm soát giới hạn nhiệt độ vận hành thực tế nhiều hơn thân nhựa nhiệt dẻo. Vật liệu ghế phổ biến bao gồm EPDM, NBR (Buna-N), FKM (Viton), PTFE (Teflon) và chất đàn hồi nhựa nhiệt dẻo. Mỗi loại có phạm vi nhiệt độ chấp nhận được và hồ sơ tương thích hóa học khác nhau.

• EPDM: Tốt cho nước nóng và nhiều loại hóa chất; dịch vụ liên tục điển hình lên tới 120 ° C trong thời gian ngắn nhưng thường bị giới hạn bởi thân PVC.
• NBR (Buna-N): Chịu dầu tốt; nói chung khả năng chịu nhiệt thấp hơn—sử dụng thực tế lên tới ~80 °C tùy thuộc vào mức độ tiếp xúc.
• FKM (Viton): Chất đàn hồi nhiệt độ cao, hữu ích khi cần nhiệt độ cao hơn - yếu tố hạn chế thường là thân PVC chứ không phải ghế.
• PTFE: Khả năng chịu hóa chất và nhiệt độ tuyệt vời; kết hợp với thân CPVC, ghế PTFE mở rộng khả năng sử dụng ở nhiệt độ cao hơn, nhưng phải xác nhận hoạt động bịt kín cơ học.

Các biến thể thiết kế và tác động của chúng đến việc xử lý áp suất

Van bướm được chế tạo theo thiết kế wafer, vấu và mặt bích đôi. Gia cố kết cấu, vật liệu đĩa (PVC, kim loại phủ PVC hoặc kim loại), thiết kế trục và bố trí ổ trục ảnh hưởng đến khả năng chịu áp lực và tuổi thọ.

Wafer vs lug vs mặt bích đôi

kiểu wafer Van bướm PVC nhẹ và tiết kiệm nhưng dựa vào các bu lông mặt bích xung quanh để giữ và kém chắc chắn hơn dưới áp suất chênh lệch cao. Van kiểu Lug có các chi tiết ren cho phép cách ly dòng ra khi tháo chốt ở một bên, cải thiện khả năng bảo trì. Thiết kế mặt bích đôi (hiếm ở PVC nguyên chất) hoặc van thân được gia cố giúp tăng độ ổn định cơ học và có thể chịu tải áp suất cao hơn khi được thiết kế với thành dày hơn hoặc lớp chèn kim loại.

Giới hạn nhiệt độ và áp suất thực tế - Điều gì sẽ xảy ra

Trong hầu hết các ứng dụng công nghiệp thực tế, hãy chờ đợi hướng dẫn thận trọng sau đây trừ khi nhà sản xuất có quy định khác:

• Nhiệt độ liên tục an toàn: 0–40 °C (32–104 °F) đối với van uPVC tiêu chuẩn hoạt động liên tục.
• Tiếp xúc ngắn hạn không liên tục: có thể chịu được nhiệt độ lên tới 60 ° C (140 ° F) tùy thuộc vào vật liệu ghế và áp suất.
• Khả năng chịu áp suất điển hình: lên tới PN10–PN16 trên kích thước nhỏ hơn ở nhiệt độ môi trường đối với các thiết kế được gia cố; đường kính lớn hơn thường có áp suất cho phép thấp hơn.

Đây là những hướng dẫn chung - luôn tham khảo các đường cong áp suất-nhiệt độ (P-T) cụ thể của nhà sản xuất. Đường cong P-T thể hiện áp suất làm việc cho phép khi nhiệt độ tăng lên và là tài liệu quan trọng nhất khi đánh giá sự phù hợp của van.

Các cân nhắc về cài đặt, giảm tốc độ và hệ thống

Ngay cả khi xếp hạng danh nghĩa của van có vẻ thỏa đáng thì việc giảm mức định mức vừa phải vẫn là biện pháp thực hành kỹ thuật tốt. Cho phép tăng áp suất, giãn nở nhiệt và các nguồn nhiệt nhất thời. Hãy xem xét các biện pháp phòng ngừa vận hành sau đây:

• Giảm áp suất cho phép khi nhiệt độ tăng theo đường cong P-T của nhà cung cấp.
• Cung cấp biện pháp bảo vệ chống đột biến ngược dòng hoặc bộ truyền động đóng chậm để giảm thiểu rủi ro búa nước có thể vượt quá áp suất thiết kế ngắn hạn.
• Tránh đặt van dưới ánh nắng trực tiếp hoặc gần nguồn nhiệt trừ khi có tấm chắn nhiệt; Chất ổn định tia cực tím trong PVC giúp ích nhưng không thay thế được sự suy giảm cơ học.

Kiểm tra, chứng nhận và xác nhận

Yêu cầu báo cáo thử nghiệm tại nhà máy bao gồm thử nghiệm vỏ và đế thủy tĩnh, thử nghiệm độ bền theo chu kỳ và chứng chỉ vật liệu. Tìm kiếm sự tuân thủ các tiêu chuẩn hiện hành cho van nhựa chẳng hạn như ISO 9393/ISO 14313 (nếu có liên quan), các cân nhắc về ANSI/ASME B16.34 đối với các bộ phận chịu áp lực và xếp hạng cụ thể của nhà sản xuất. Nên xác nhận tại hiện trường và lắp đặt thí điểm trong điều kiện nhiệt độ và chất lỏng thực tế cho các ứng dụng cận biên.

Bảo trì và khắc phục sự cố ở điều kiện nâng cao

Ở nhiệt độ và áp suất cao hơn, hãy theo dõi tình trạng mòn mặt tựa tăng tốc, lỏng trục, biến dạng từ biến hoặc rò rỉ xung quanh vòng đệm. Thiết lập lịch kiểm tra dựa trên giờ hoạt động và chu kỳ nhiệt. Giữ lại các phụ tùng thay thế của các bộ phận dễ bị mài mòn thông thường (ghế ngồi, vòng đệm chữ O, vòng bi trục) và ghi lại bất kỳ sự lệch nào về mô-men xoắn khi vận hành như một cảnh báo sớm về sự xuống cấp.

Hướng dẫn lựa chọn nhanh

Sử dụng danh sách kiểm tra thực tế sau đây khi đánh giá xem van bướm PVC có phù hợp cho ứng dụng áp suất cao hoặc nhiệt độ cao hay không:

• Lấy đường cong P-T của nhà sản xuất để biết kiểu và kích thước van chính xác.
• Xác nhận tính tương thích của vật liệu ghế với chất lỏng và nhiệt độ.
• Đánh giá áp suất nhất thời và chỉ định biện pháp bảo vệ đột biến nếu cần thiết.
• Hãy xem xét CPVC hoặc các vật liệu thay thế (thân kim loại hoặc van lót) khi nhiệt độ vượt quá phạm vi an toàn của PVC.
• Lập kế hoạch giảm công suất một cách thận trọng và kiểm tra theo lịch trình.

Khi nào nên chọn giải pháp thay thế

Nếu ứng dụng của bạn thường xuyên thấy nhiệt độ trên 60–80 °C, áp suất cao thường xuyên thay đổi hoặc môi trường khắc nghiệt thách thức PVC, hãy xem xét các lựa chọn thay thế: van bướm kim loại có lớp lót chống ăn mòn, van thép không gỉ hoặc nhựa hiệu suất cao như PVDF để có khả năng chịu nhiệt độ và hóa chất cao hơn. Những lựa chọn thay thế này có chi phí ban đầu cao hơn nhưng giảm rủi ro và bảo trì trong các dịch vụ đòi hỏi khắt khe.

Kết luận

Van bướm PVC là sự lựa chọn đáng tin cậy, tiết kiệm cho nhiều ứng dụng có áp suất vừa phải và nhiệt độ môi trường xung quanh. Chúng thường không phải là lựa chọn tốt nhất cho các dịch vụ chịu nhiệt độ cao hoặc áp suất rất cao mà không có vật liệu đặc biệt hoặc sửa đổi thiết kế. Luôn tham khảo các đường cong P-T của nhà sản xuất, chọn vật liệu ghế tương thích, giảm hiệu ứng nhiệt và cung cấp các quy trình kiểm tra và bảo vệ đột biến. Trong trường hợp nhiệm vụ của bạn không đáng kể, các thử nghiệm thí điểm hoặc lựa chọn vật liệu hiệu suất cao hơn là những bước thận trọng để đảm bảo hoạt động an toàn, lâu dài.