Mặt bích ANSI là cách gọi quen của mặt bích theo hệ Class của Mỹ, hiện được quy định trong ASME B16.5 (cỡ NPS 1/2 đến 24) và ASME B16.47 (NPS 26 đến 60). Nếu chưa nắm khái niệm chung, hãy xem trước bài mặt bích là gì. Bên dưới là ảnh bảng tra cho bảy cấp Class 150, 300, 400, 600, 900, 1500 và 2500, mỗi ảnh tra kích thước mặt bích ANSI theo từng cỡ NPS.
Cách tra nhanh: chọn đúng Class, tìm đúng cỡ NPS, rồi đọc dòng tương ứng. Bảng kích thước chỉ cho biết hình học của mặt bích. Áp suất làm việc cho phép phải tra thêm bảng áp suất–nhiệt độ (P-T rating) theo nhóm vật liệu, phần này được giải thích ở mục Class và áp suất. Bản ASME B16.5 mới nhất là B16.5-2025; các giá trị áp suất trong bài lấy theo bảng hệ mét của bản 2020, cần đối chiếu với bản mà dự án chỉ định.
Bảng tra thông số tiêu chuẩn mặt bích ANSI B16.5
ANSI B16.5 Class 150
Class 150 là cấp thấp nhất trong B16.5 và là cấp mặt bích ANSI dùng nhiều nhất cho đường ống tiện ích: cấp thoát nước, khí nén, HVAC và các tuyến công nghiệp áp suất thấp. Đừng hiểu 150 là 150 psi. Áp suất cho phép của mặt bích giảm khi nhiệt độ tăng và còn tùy nhóm vật liệu.
ANSI B16.5 Class 300
Mặt bích ANSI Class 300 dày hơn, có vòng bu lông lớn hơn và thường nhiều bu lông hơn Class 150 ở cùng cỡ, nên chịu được áp suất cao hơn ở cùng nhiệt độ. Với thép A105, áp suất cho phép ở nhiệt độ thường của Class 300 là 51,1 bar, gấp hơn 2,5 lần Class 150. Cấp này hay gặp ở tuyến dầu khí, hóa chất, hơi và nước nóng áp suất trung bình.
ANSI B16.5 Class 400
Class 400 ít gặp, nhiều dự án bỏ qua cấp này và chọn thẳng Class 300 hoặc 600. Nếu bản vẽ ghi Class 400, hãy dùng ảnh dưới đây để đối chiếu và đừng tự thay bằng cấp khác khi chưa có xác nhận của thiết kế. Từ Class 400 trở lên, gờ mặt lồi cao 6,4 mm và không nằm trong chiều dày ghi ở bảng.
ANSI B16.5 Class 600
Mặt bích ANSI Class 600 dùng cho tuyến áp suất cao như hơi nước, hydrocarbon và hóa chất. Mặt bích dày và nặng rõ rệt so với Class 300, nên khi lắp van nối bích cần tính thêm tải trọng và giá đỡ.
ANSI B16.5 Class 900
Mặt bích ANSI Class 900 thuộc nhóm áp suất rất cao, thường xuất hiện ở dầu khí, nhiệt điện và các tuyến hơi áp cao. Từ cấp này bu lông to và nhiều, nên việc siết bu lông cần quy trình và dụng cụ phù hợp.
ANSI B16.5 Class 1500
Mặt bích ANSI Class 1500 dùng ở các tuyến áp suất rất cao trong dầu khí và hóa chất. Ở các Class cao như 900, 1500 và 2500, kiểu làm kín RTJ (vòng đệm kim loại trong rãnh) hay được chỉ định, nên hãy kiểm tra mặt bích có rãnh gioăng hay không trước khi đặt hàng.
ANSI B16.5 Class 2500
Class 2500 là cấp cao nhất trong B16.5 và trong tiêu chuẩn này chỉ có đến NPS 12. Cấp này ít dùng, thường đặt theo bản vẽ cho những điểm có áp suất rất cao.
Download Bảng tra tiêu chuẩn mặt bích ANSI
Cách đọc bảng tra mặt bích ANSI
Mỗi ảnh ứng với một Class, mỗi dòng là một cỡ NPS. Bảng tra mặt bích ANSI thường gồm các cột dưới đây; tên cột và đơn vị (inch hay mm) cụ thể hãy xem ở tiêu đề từng ảnh, cột nào ảnh không có thì tra thêm trong ASME B16.5:
- NPS: kích thước danh nghĩa của ống, ghi bằng inch. Đây không phải đường kính thực. Ví dụ ống NPS 4 có đường kính ngoài 4,5 inch (114,3 mm).
- Đường kính ngoài (O.D.): đường kính toàn bộ mặt bích, dùng để tính khoảng trống lắp đặt và giá đỡ.
- Đường kính vòng tâm lỗ bu lông (bolt circle) cùng với số lỗ và đường kính lỗ: ba thông số quyết định hai mặt bích có ghép được với nhau hay không.
- Cỡ bu lông: bu lông của B16.5 theo hệ inch (ví dụ 5/8″ hoặc 3/4″), cần chuẩn bị đúng loại khi mua riêng bu lông và gioăng.
- Độ dày mặt bích: tăng theo Class, quyết định khối lượng và khả năng chịu áp.
Có một chi tiết hay bị bỏ sót: với Class 150 và 300, chiều dày T trong ảnh bảng tra đã tính cả gờ mặt lồi cao 1,6 mm (1/16″). Ví dụ NPS 1/2 Class 150 ghi 0,44 in; một số bảng tra theo bản B16.5 mới ghi chiều dày tối thiểu không gồm gờ là 0,38 in. Hai con số chênh đúng 1/16 in, cùng một mặt bích, chỉ khác cách ghi. Với Class 400 trở lên, gờ cao 6,4 mm và chưa nằm trong chiều dày, nên khi tính chiều dài bu lông hoặc khoảng hở giữa hai bích phải cộng thêm.
Ví dụ một yêu cầu đầy đủ là “mặt bích Class 300, NPS 6, RF, cổ hàn, A105”. Bạn mở ảnh Class 300, đọc dòng NPS 6 để lấy vòng bu lông và số bu lông, rồi đối chiếu với mặt bích đối ứng trên van hoặc bơm. Mặt bích thật còn khắc Class và cỡ trên cạnh, ví dụ dòng chữ CL150 hoặc NPS 4; cách đọc các ký hiệu CL150, NPS trên mặt bích có trong bài riêng.
Bảng dưới đổi các cỡ NPS thường gặp sang DN. DN chỉ dùng để quy đổi cỡ ống, còn kích thước mặt bích vẫn tra theo NPS. Bài về NPS và DN có thêm các cỡ khác.
| NPS (inch) | 1/2 | 1 | 2 | 3 | 4 | 6 | 8 | 12 | 24 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| DN tương ứng | DN15 | DN25 | DN50 | DN80 | DN100 | DN150 | DN200 | DN300 | DN600 |
Class và áp suất: vì sao Class 150 không phải 150 psi
Class là cấp áp suất và nhiệt độ, không phải một con số áp suất cố định. Áp suất cho phép của mặt bích lấy từ bảng P-T trong B16.5, tra theo nhóm vật liệu và nhiệt độ làm việc. Nhiệt độ càng cao thì áp suất cho phép càng thấp, vì giới hạn bền của thép giảm khi nóng và ứng suất cho phép của vật liệu giảm theo.
Ví dụ, Class 150 bằng thép carbon rèn A105 (nhóm 1.1) cho phép 19,6 bar ở nhiệt độ từ −29 đến 38 °C, nhưng chỉ còn 5,5 bar ở 425 °C, tức khoảng 28 % giá trị ban đầu. Bảng hệ inch của B16.5 ghi cùng giá trị là 285 psi ở nhiệt độ thường và 80 psi ở 800 °F (427 °C), nên con số 150 không trùng với áp suất cho phép ở bất kỳ mốc nào. Đường ống hơi hoặc dầu nóng chọn bích chỉ dựa vào con số ở nhiệt độ phòng là sai lầm hay gặp.
Bảng P-T Class 150 và 300, nhóm vật liệu 1.1 (A105)
| Nhiệt độ (°C) | ≤ 38 | 100 | 150 | 200 | 250 | 300 | 350 | 400 | 425 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Class 150 (bar) | 19,6 | 17,7 | 15,8 | 13,8 | 12,1 | 10,2 | 8,4 | 6,5 | 5,5 |
| Class 300 (bar) | 51,1 | 46,6 | 45,1 | 43,8 | 41,9 | 39,8 | 37,6 | 34,7 | 28,8 |
Số liệu trên lấy theo bảng hệ mét của ASME B16.5-2020 (áp suất dư, bar). Tiêu chuẩn còn các mốc trung gian như 50, 325, 375 °C và các mốc trên 425 °C, hãy tra trực tiếp khi cần; giữa hai mốc được phép nội suy tuyến tính. Với Class 300, 51,1 bar tương ứng 740 psi trong bảng hệ inch (1 bar ≈ 14,5 psi). Ở nhiệt độ thường, các Class cao hơn của nhóm 1.1 cho phép 68,1 bar (Class 400), 102,1 bar (Class 600), 153,2 bar (Class 900), 255,3 bar (Class 1500) và 425,5 bar (Class 2500).
Nhóm vật liệu trong B16.5
B16.5 gom vật liệu thành các nhóm có ứng suất cho phép tương tự nhau. Nhóm 1.1 gồm thép carbon như A105, A350 LF2 và đúc A216 WCB. Nhóm 2.1 là inox 304 (A182 F304), nhóm 2.2 là inox 316 (F316), còn các mác carbon thấp như F304L và F316L thuộc nhóm 2.3.
| Nhóm | Vật liệu điển hình | Class 150 ở ≤ 38 °C | Class 300 ở ≤ 38 °C |
|---|---|---|---|
| 1.1 | A105, A350 LF2, A216 WCB | 19,6 bar | 51,1 bar |
| 2.1 | F304 | 19,0 bar | 49,6 bar |
| 2.2 | F316 | 19,0 bar | 49,6 bar |
| 2.3 | F304L, F316L | 15,9 bar | 41,4 bar |
Inox austenit ở trạng thái ủ có giới hạn chảy thấp hơn thép A105 (F304 tối thiểu 205 MPa, A105 tối thiểu 250 MPa), nên ở nhiệt độ phòng áp cho phép thấp hơn một chút. Mác “L” có carbon thấp, giới hạn chảy chỉ còn 170 MPa, vì vậy ở nhiệt độ thường bích F316L cho phép ít hơn F316 khoảng 16 % dù cùng Class. Khi nóng lên, giới hạn chảy của inox austenit giảm nhanh, nên trong khoảng 100–400 °C bích inox Class 300 chịu áp thấp hơn A105 rõ rệt. Chỉ từ khoảng 450 °C, khi thép carbon dão mạnh và có nguy cơ graphit hóa, inox mới cho áp cao hơn.
Không quy đổi Class sang PN để lắp lẫn
Cấp PN của châu Âu là áp suất danh nghĩa tính bằng bar ở 20 °C, còn Class là chỉ số cấp gắn với từng nhóm vật liệu. Hai cách ghi này không quy đổi một-một. Điều quan trọng hơn là kích thước: mặt bích DIN PN16 và mặt bích Class 150 cùng cỡ danh nghĩa vẫn khác vòng tâm lỗ, nên không lắp lẫn.
Hệ Nhật dùng cấp K (5K, 10K, 16K, 20K) với bảng kích thước riêng, xem thêm tiêu chuẩn mặt bích JIS. Hệ Anh trước đây theo BS 4504 cũng dùng PN, nay đã được thay bằng BS EN 1092-1; thông số cũ có trong bảng tra mặt bích BS.
Bảng dưới so sánh cỡ ống 4 inch (DN100) giữa các hệ, giá trị tham khảo, cần đối chiếu với ảnh bảng tra và bảng tra từng tiêu chuẩn:
| Mặt bích | Đường kính ngoài | Vòng tâm lỗ | Số lỗ × đường kính lỗ |
|---|---|---|---|
| ANSI Class 150, NPS 4 | 229 mm | 190,5 mm | 8 × 19,1 mm |
| ANSI Class 300, NPS 4 | 254 mm | 200,2 mm | 8 × 22,2 mm |
| EN 1092-1 PN16, DN100 | 220 mm | 180 mm | 8 × 18 mm |
| JIS 10K, 100A | 210 mm | 175 mm | 8 × 19 mm |
Cả bốn bích đều có 8 lỗ nhưng vòng tâm lỗ lệch nhau từ 5 mm trở lên, nên lỗ của hai bích không trùng tâm. Cặp lệch ít nhất (PN16 và JIS 10K, 180 và 175 mm) đôi khi vẫn cố xỏ được bu lông M16, nhưng bu lông bị ép lệch và gioăng không đồng tâm, không được coi là lắp lẫn. Muốn nối hai hệ cần mặt bích chuyển tiếp hoặc thay hẳn một đầu cho cùng tiêu chuẩn.
Tiêu chuẩn mặt bích ANSI: ASME B16.5 và B16.47
ANSI là Viện Tiêu chuẩn Quốc gia Hoa Kỳ, còn nội dung kỹ thuật của mặt bích do ASME soạn thảo. Vì vậy tên đầy đủ là ASME B16.5 hoặc ANSI/ASME B16.5, và “mặt bích ANSI” chỉ là cách gọi truyền thống. Để thấy vị trí của hệ Mỹ so với các hệ khác, xem bài so sánh ANSI với DIN, JIS, BS.
- ASME B16.5: mặt bích ống và phụ kiện nối bích, NPS 1/2 đến 24, gồm các Class 150, 300, 400, 600, 900, 1500 và 2500.
- ASME B16.47: mặt bích đường kính lớn, NPS 26 đến 60. Có Series A (trước đây là MSS SP-44) và Series B (trước đây là API 605). Hai series có kích thước khác nhau, không lắp lẫn.
Kiểu mặt làm kín
- Raised Face (RF): mặt có gờ nhô lên, kiểu phổ biến nhất. Gờ cao 1,6 mm ở Class 150 và 300, cao 6,4 mm từ Class 400. Ở mặt bích ANSI, gờ gom lực bu lông lên diện tích gioăng nhỏ hơn, nên cùng lực siết cho ứng suất ép lên gioăng cao hơn so với mặt phẳng.
- Flat Face (FF): mặt phẳng hoàn toàn, dùng khi nối với thiết bị hoặc van gang. Gang giòn, nếu ghép với bích thép RF thì bu lông tạo mô men uốn quanh mép gờ và làm nứt tai bích gang; mặt phẳng cùng gioăng toàn mặt tránh được điều này.
- Ring Type Joint (RTJ): có rãnh để đặt vòng đệm kim loại, dùng cho áp suất và nhiệt độ cao. Vòng phải mềm hơn rãnh để biến dạng thay cho mặt bích, và không dùng lại.
Cách chọn giữa ba kiểu này theo môi chất và Class có trong bài về mặt bích RF và RTJ.
Kiểu mặt bích
- Weld Neck (WN): có cổ dài để hàn đối đầu, hợp với áp suất cao và tải thay đổi. Lỗ khoan theo độ dày ống nên cần ghi rõ SCH của ống.
- Slip-On (SO): ống luồn qua lỗ mặt bích rồi hàn trong và ngoài, dễ lắp hơn WN.
- Blind (BL): mặt bích đặc, dùng bịt đầu ống hoặc cửa thiết bị.
- Socket Weld (SW): đặt ống vào lỗ lõm rồi hàn góc, dùng cho ống nhỏ.
- Threaded (TH): có ren trong, dùng ở cỡ nhỏ khi khó hàn.
- Lap Joint (LJ): bích rời lắp với đầu ống loe (stub end), dễ căn lỗ bu lông, hợp chỗ cần tháo lắp thường xuyên.
Vật liệu
Mặt bích thép carbon rèn thường là ASTM A105. Mặt bích inox thường theo ASTM A182 (ví dụ F304, F316), và thép carbon dùng ở nhiệt độ thấp có A350 LF2. Vật liệu quyết định áp suất cho phép của từng Class, như bảng P-T ở trên.
Bảng của B16.5 cho nhóm 1.1 kéo tới 538 °C, nhưng ASME lưu ý không nên dùng lâu trên 425 °C: tiếp xúc lâu ở nhiệt độ đó, pha cacbit có thể chuyển thành graphit làm thép giòn. Vì vậy thực tế A105 dùng đến khoảng 425 °C, cao hơn phải đổi sang thép hợp kim như F11, F22. Bài về chọn vật liệu mặt bích theo nhiệt độ phân tích từng mác thép, inox, gang và nhựa.
Khi nào nên chọn hệ ANSI
Thường chọn khi dự án hoặc thiết bị thiết kế theo hệ Mỹ, đặc biệt dầu khí, hóa dầu và nhiệt điện. Van nối bích như van cổng cũng được ghi Class và NPS. Khi đặt mua, hãy nêu đủ Class, NPS hoặc DN, kiểu mặt làm kín, kiểu mặt bích và vật liệu. Mặt bích ANSI không lắp lẫn được với các hệ khác, kể cả khi cùng cỡ danh nghĩa.
Sai lầm thường gặp khi tra bảng mặt bích ANSI
- Đọc Class như psi: Class 150 không phải 150 psi. Hãy tra bảng P-T theo nhóm vật liệu và nhiệt độ cao nhất của đường ống.
- Quên chiều dày chưa gồm gờ: từ Class 400, chiều dày trong bảng chưa có gờ 6,4 mm, dẫn tới bu lông ngắn hoặc sai khoảng hở.
- Nhầm NPS với đường kính thật: NPS 4 có đường kính ngoài ống 114,3 mm, và DN100 chỉ là cỡ quy đổi.
- Ghép bích thép RF với van gang: đổi sang mặt FF và gioăng toàn mặt, nếu không tai bích gang dễ nứt.
- Dùng bu lông hệ mét: bích B16.5 khoan lỗ cho bu lông hệ inch, thay bằng M16 hay M20 sẽ rơ hoặc không lọt.
- Tìm Class 2500 cỡ lớn: Class 2500 trong B16.5 chỉ có đến NPS 12, cỡ lớn hơn không có trong tiêu chuẩn này.
Với đơn hàng mặt bích ANSI, gửi bản vẽ hoặc nhãn thiết bị để Viva đối chiếu Class, cỡ NPS, nhóm vật liệu và kiểu mặt làm kín. Viva tư vấn tại Số 20, Ngõ 102 Hoàng Đạo Thành, P. Khương Đình, TP. Hà Nội.
Địa chỉ: Số 20 ngõ 102 Hoàng Đạo Thành, P. Khương Đình, TP. Hà Nội
Phụ trách kinh doanh: Miss Hoa
Câu hỏi thường gặp về mặt bích ANSI
Mặt bích ANSI và ASME khác nhau thế nào?
Thực tế là một loại. ASME soạn nội dung kỹ thuật, ANSI công nhận tiêu chuẩn, nên tên đúng là ASME B16.5 hoặc ANSI/ASME B16.5. “Mặt bích ANSI” là cách gọi quen trên thị trường, bản mới nhất của tiêu chuẩn là B16.5-2025.
Mặt bích ANSI Class 150 chịu được bao nhiêu bar?
Class không phải áp suất cố định. Với thép carbon rèn A105 (nhóm 1.1), Class 150 cho phép 19,6 bar ở nhiệt độ từ −29 đến 38 °C, giảm còn 13,8 bar ở 200 °C và 5,5 bar ở 425 °C. Inox F304 (nhóm 2.1) cho phép 19,0 bar ở nhiệt độ thường, còn F304L và F316L (nhóm 2.3) chỉ 15,9 bar.
Class 150 có lắp được với mặt bích PN16 không?
Không. Hai cấp này khác vòng tâm lỗ bu lông, đường kính lỗ và bộ bu lông, kể cả khi cùng cỡ danh nghĩa. Ví dụ ở cỡ 4 inch (DN100), vòng tâm lỗ Class 150 là 190,5 mm còn PN16 là 180 mm. Muốn nối hai hệ cần mặt bích chuyển tiếp hoặc đổi một đầu cho cùng tiêu chuẩn.
ASME B16.5 và B16.47 khác nhau thế nào?
B16.5 dùng cho NPS 1/2 đến 24 với bảy Class từ 150 đến 2500. B16.47 dùng cho cỡ lớn NPS 26 đến 60 và chia thành Series A và Series B có kích thước khác nhau, không lắp lẫn. Khi đặt hàng cỡ lớn phải ghi rõ series.
NPS khác DN thế nào?
NPS là cỡ danh nghĩa theo inch của hệ Mỹ, DN là cỡ danh nghĩa theo mm của hệ mét. Hai cỡ tương ứng nhau, ví dụ NPS 4 ứng với DN100, nhưng mặt bích hệ Mỹ vẫn tra kích thước theo NPS và Class chứ không tra theo DN.
Bích inox 316L có chịu áp bằng bích inox 316 không?
Không bằng. Trong B16.5, F316 thuộc nhóm 2.2 còn F316L thuộc nhóm 2.3 vì mác L có giới hạn chảy thấp hơn (170 so với 205 MPa). Ở nhiệt độ thường, Class 150 bằng F316 cho phép 19,0 bar còn F316L chỉ 15,9 bar; Class 300 là 49,6 so với 41,4 bar. Cần tra đúng nhóm vật liệu trong bảng P-T.
