Ống PVC-U công nghiệp là những ống nhựa nhiệt dẻo cứng được sản xuất từ polyvinyl clorua không hóa dẻo, một dạng PVC không chứa chất phụ gia làm dẻo. Sự vắng mặt của chất hóa dẻo là điểm khác biệt giữa PVC-U với vật liệu PVC dẻo và mang lại cho nó độ ổn định về kích thước, khả năng kháng hóa chất và độ cứng cơ học cần thiết cho các ứng dụng đường ống công nghiệp đòi hỏi khắt khe. Hợp chất PVC-U được sản xuất bằng cách trộn nhựa PVC với chất ổn định nhiệt, chất điều chỉnh tác động, chất hỗ trợ xử lý, chất màu và chất độn trong các công thức được kiểm soát chính xác nhằm xác định tính chất cuối cùng của ống. Sau đó, hợp chất này được xử lý thông qua máy đùn trục vít đôi làm nóng chảy, đồng nhất và ép vật liệu qua khuôn ống để tạo thành ống liên tục, sau đó được định cỡ, làm nguội trong bể hiệu chuẩn, cắt theo chiều dài và kiểm tra trước khi gửi đi.
Các thông số quá trình ép đùn - nhiệt độ nóng chảy, tốc độ trục vít, hình dạng khuôn và tốc độ làm mát - được kiểm soát cẩn thận để đảm bảo độ dày thành, độ tròn và chất lượng bề mặt bên trong nhất quán trong mỗi chiều dài ống. Dây chuyền ép đùn ống PVC-U công nghiệp hiện đại kết hợp phép đo độ dày thành ống nội tuyến bằng máy đo siêu âm, hệ thống kiểm soát đường kính tự động và phần mềm kiểm soát quy trình thống kê liên tục theo dõi các thông số kích thước và cảnh báo người vận hành về những sai lệch trước khi chúng tạo ra sản phẩm ngoài thông số kỹ thuật. Kết quả là tạo ra một đường ống có kích thước được kiểm soát chặt chẽ, lỗ khoan bên trong nhẵn giúp giảm thiểu lực cản dòng chảy và đặc tính kháng cơ học và hóa học nhất quán cho phép các kỹ sư thiết kế hệ thống đường ống với sự tự tin về hiệu suất lâu dài của vật liệu.
Hiệu suất của ống PVC-U công nghiệp đang được sử dụng bị chi phối bởi một tập hợp các tính chất vật lý và cơ học vốn có của vật liệu PVC không hóa dẻo và quy trình sản xuất ống. Các đặc tính này phải được hiểu và đánh giá theo yêu cầu của ứng dụng dự định trước khi PVC-U được chọn làm vật liệu ống được lựa chọn.
Một trong những lý do thuyết phục nhất để chỉ định PVC-U trong các ứng dụng đường ống công nghiệp là khả năng chống lại nhiều loại hóa chất ăn mòn. PVC-U có khả năng chống lại hầu hết các axit vô cơ bao gồm axit clohydric, axit sulfuric, axit photphoric và axit nitric ở nồng độ vừa phải, cũng như kiềm, muối, chất oxy hóa và nhiều hợp chất hữu cơ. Khả năng chống chịu này làm cho nó phù hợp để vận chuyển các hóa chất trong quá trình, nước thải axit, dung dịch muối và dòng nước thải công nghiệp có thể ăn mòn nhanh chóng thép cacbon hoặc thậm chí cả hệ thống đường ống bằng thép không gỉ.
Tuy nhiên, PVC-U không có khả năng kháng hóa chất phổ biến và các hạn chế của nó phải được kiểm tra cẩn thận trước khi đưa ra thông số kỹ thuật. Nó bị tấn công bởi axit sulfuric đậm đặc với nồng độ khoảng 70%, bởi các hydrocacbon thơm như benzen, toluene và xylene, bởi các dung môi clo hóa bao gồm methylene chloride và trichloroethylene, và bởi các xeton như axeton và MEK. Este, ete và một số dung môi hữu cơ phân cực cũng có thể gây phồng hoặc làm mềm PVC-U. Đối với bất kỳ ứng dụng nào liên quan đến hóa chất nằm ngoài đặc tính kháng tiêu chuẩn, độ kháng hóa chất cụ thể của loại PVC-U đang được xem xét phải được xác minh dựa trên bảng kháng hóa chất toàn diện do nhà sản xuất ống cung cấp, có tính đến nồng độ, nhiệt độ và thời gian tiếp xúc của hóa chất đang sử dụng.
Ống PVC-U công nghiệp được phân loại theo mức áp suất, xác định áp suất vận hành tối đa cho phép của nước ở 20°C mà ống có thể duy trì liên tục mà không bị hỏng. Xếp hạng áp suất được xác định bởi đường kính ngoài của ống, độ dày thành ống và độ bền thủy tĩnh lâu dài của vật liệu PVC-U. Mối quan hệ giữa các tham số này được biểu thị bằng Tỷ lệ kích thước tiêu chuẩn (SDR), là tỷ lệ giữa đường kính ngoài của ống với độ dày thành ống. Giá trị SDR thấp hơn cho thấy thành dày hơn và xếp hạng áp suất cao hơn đối với đường kính ống nhất định.
Bảng dưới đây tóm tắt các loại SDR phổ biến nhất được sử dụng trong hệ thống ống PVC-U công nghiệp và xếp hạng áp suất danh nghĩa tương ứng của chúng ở 20°C:
| Lớp SDR | Áp suất danh nghĩa (PN) ở 20°C: | Ứng dụng điển hình |
| SDR 51 | PN 4 (4 thanh) | Thoát nước trọng lực áp suất thấp |
| SDR 34 | PN 6 (6 thanh) | Cấp nước, tưới tiêu |
| SDR 21 | PN 10 (10 thanh) | Đường ống quy trình công nghiệp |
| SDR 17 | PN 12,5 (thanh 12,5) | Định lượng hóa chất, quy trình áp suất cao hơn |
| SDR 13,6 | PN 16 (16 thanh) | Hệ thống công nghiệp áp suất cao |
Điều quan trọng cần lưu ý là mức áp suất của ống PVC-U giảm đáng kể khi nhiệt độ chất lỏng tăng trên 20°C. Ở 40°C, áp suất cho phép thường giảm xuống khoảng 75% định mức 20°C và ở 60°C, áp suất giảm xuống khoảng 50%. Các hệ số suy giảm này phải được áp dụng khi thiết kế hệ thống vận chuyển chất lỏng xử lý nóng hoặc vận hành trong môi trường nhiệt độ môi trường cao để đảm bảo rằng độ dày thành ống đã chọn cung cấp đủ giới hạn an toàn ở nhiệt độ sử dụng thực tế.
Ống PVC-U công nghiệp được sản xuất và cung cấp theo nhiều tiêu chuẩn sản phẩm quốc gia và quốc tế chi phối thành phần hóa học, tính chất cơ học, dung sai kích thước, kiểm tra áp suất và yêu cầu đánh dấu. Việc tuân thủ tiêu chuẩn hiện hành là điều cần thiết để đảm bảo rằng đường ống hoạt động như thiết kế và đáp ứng các yêu cầu về thông số kỹ thuật của dự án, chính sách bảo hiểm và khung pháp lý. Các tiêu chuẩn được tham khảo rộng rãi nhất bao gồm:
Sự kết hợp giữa khả năng kháng hóa chất, khả năng chịu áp lực, hiệu suất thủy lực, trọng lượng thấp và chi phí cạnh tranh làm cho ống PVC-U công nghiệp phù hợp với nhiều ứng dụng quy trình và cơ sở hạ tầng trong nhiều ngành công nghiệp.
Các nhà máy hóa chất sử dụng rộng rãi đường ống PVC-U để vận chuyển axit loãng, kiềm, dung dịch muối và dòng xử lý nước giữa các lò phản ứng, bể chứa, máy lọc và thiết bị xử lý. Khả năng chống ăn mòn của vật liệu bởi các phương tiện này giúp loại bỏ nhu cầu về đường ống bằng thép lót hoặc thép không gỉ đắt tiền trong nhiều điều kiện sử dụng và lỗ khoan trơn tru của nó giảm thiểu nguy cơ ô nhiễm sản phẩm từ các sản phẩm ăn mòn đường ống. PVC-U đặc biệt phổ biến trong các nhà máy clo-kiềm, cơ sở sản xuất phân bón, xưởng mạ điện, hệ thống lưu trữ và phân phối axit, nơi tính chất mạnh mẽ của các hóa chất xử lý sẽ nhanh chóng phá hủy các chất thay thế kim loại.
PVC-U là một trong những vật liệu ống chiếm ưu thế cho đường ống phân phối nước uống, hệ thống cấp nước công nghiệp và đường ống xử lý nhà máy xử lý nước trên toàn thế giới. Tính trơ với nước, không bị ăn mòn và nhiễm lao gây ra hiện tượng lão hóa của đường ống dẫn nước bằng kim loại và việc tuân thủ các tiêu chuẩn phê duyệt tiếp xúc với nước uống như NSF/ANSI 61 khiến nó trở thành lựa chọn lâu dài đáng tin cậy cho cơ sở hạ tầng nước. Trong các nhà máy xử lý nước, PVC-U được sử dụng cho các dây chuyền định lượng hóa chất mang chất đông tụ, chất khử trùng và hóa chất điều chỉnh độ pH, cũng như cho đường ống rửa ngược bộ lọc, đường chuyển bùn và đầu phân phối nước đã xử lý.
Hệ thống xử lý nước thải công nghiệp tạo ra nhiều dòng nước thải ăn mòn khác nhau phải được thu gom, vận chuyển và xử lý trước khi thải ra ngoài. Đường ống PVC-U xử lý nước thải axit từ hoạt động hoàn thiện kim loại, dòng chất thải ăn da từ hoạt động làm sạch và chế biến thực phẩm, nước thải mặn từ quá trình khử muối và tái sinh trao đổi ion cũng như nước thải công nghiệp nói chung có chứa muối hòa tan, kim loại nặng và các hợp chất hữu cơ. Khả năng chống bám bẩn sinh học của vật liệu cũng khiến nó phù hợp để sử dụng lâu dài trong môi trường nước thải, nơi sự phát triển hữu cơ trên bề mặt đường ống bên trong sẽ làm tăng khả năng cản dòng chảy và cần phải làm sạch định kỳ.
Việc lựa chọn phương pháp nối cho hệ thống ống PVC-U công nghiệp có ý nghĩa quan trọng đối với tính toàn vẹn của hệ thống, tốc độ lắp đặt, khả năng tiếp cận bảo trì và hiệu suất lâu dài. Các lựa chọn mối nối chính hiện có là mối nối xi măng dung môi, mối nối gioăng đàn hồi (khớp đẩy), mối nối ren và mối nối mặt bích.
Nối xi măng dung môi - trong đó chất kết dính gốc dung môi hòa tan và kết dính các bề mặt ống và khớp nối với nhau để tạo thành một mối nối đồng nhất - là phương pháp phổ biến nhất cho các hệ thống ống PVC-U công nghiệp có đường kính nhỏ hơn có đường kính lên tới khoảng 160mm. Mối nối đạt được mức áp suất đường ống tối đa khi được chế tạo đúng cách và phù hợp với hầu hết các điều kiện sử dụng hóa chất công nghiệp, mặc dù khả năng kháng hóa chất của xi măng dung môi phải được xác minh cho các ứng dụng hóa học mạnh. Mối nối bịt kín đàn hồi sử dụng vòng cao su nằm trong ổ cắm của khớp nối hoặc khớp nối ống mang lại mối nối linh hoạt, kín khít, có khả năng điều chỉnh độ lệch góc nhỏ và chuyển động nhiệt - một lợi thế khi chạy đường ống chôn dài và trong các hệ thống chịu sự thay đổi nhiệt độ đáng kể. Các kết nối mặt bích được sử dụng tại các kết nối thiết bị, trạm van và bất cứ nơi nào hệ thống yêu cầu tháo rời định kỳ để bảo trì hoặc kiểm tra, sử dụng mặt bích gốc PVC-U được hỗ trợ bởi các vòng đệm bằng thép để phân bổ tải trọng bu lông mà chỉ riêng mặt bích PVC-U không thể duy trì một cách đáng tin cậy ở áp suất toàn hệ thống.