Mặt bích bị rò rỉ phần lớn do ứng suất ép lên gioăng không đủ hoặc không đều, chứ ít khi do bản thân mặt bích hỏng. Nếu bạn đã nắm mặt bích là gì thì nguyên lý rất đơn giản: mối nối kín nhờ lực ép của bu lông giữ gioăng giữa hai mặt làm kín. Mất lực ép, gioăng sai vật liệu, mặt làm kín hỏng hoặc ống tạo thêm tải lên bích đều dẫn tới rò rỉ mặt bích. Hiểu đúng cơ chế giúp xử lý mặt bích bị rò rỉ một lần, không phải siết đi siết lại.
Dưới đây là 9 nguyên nhân khiến mặt bích bị rò rỉ, mỗi nguyên nhân gồm dấu hiệu, lý do và cách xử lý tại hiện trường, kèm bảng chẩn đoán nhanh để khoanh vùng trước khi tháo.
An toàn trước khi xử lý mặt bích bị rò rỉ
Mọi việc kiểm tra bên trong mối nối chỉ bắt đầu sau khi đã loại bỏ nguồn năng lượng. Khi mặt bích bị rò rỉ, môi chất đã tìm được đường thoát, và nới bu lông lúc này có thể làm gioăng bật ra, môi chất phun mạnh hơn nhiều.
- Cách ly đoạn ống bằng van đóng kín hai phía, khóa và gắn thẻ nguồn năng lượng theo quy trình của nhà máy.
- Xả áp và xả môi chất qua van xả; mở van xả hoặc thông hơi để xác nhận hết áp thay vì chỉ tin áp kế, vì áp có thể kẹt giữa hai van.
- Chờ nguội khi môi chất là hơi hoặc nước nóng. Hơi quá nhiệt gần lỗ phun gần như không nhìn thấy nhưng gây bỏng nặng, nên không đưa tay vào chỗ nghi rò.
- Đeo bảo hộ phù hợp môi chất: kính hoặc mặt nạ, găng, quần áo chống hóa chất; với môi chất độc, cháy hoặc oxy cần quy trình riêng.
Không siết bu lông khi mối nối đang có áp hoặc hơi nóng, trừ khi nhà máy có quy trình bằng văn bản và biện pháp bảo vệ cho việc siết nóng. Nếu không thể dừng hệ thống, kẹp bịt rò (leak sealing) chỉ là biện pháp tạm do đơn vị chuyên môn thực hiện, không thay cho việc sửa nguyên nhân.
Cách xác định vị trí và kiểu rò khi mặt bích bị rò rỉ
Xác định đúng kiểu rò giúp thu hẹp nguyên nhân khi mặt bích bị rò rỉ, trước khi tháo. Quan sát từ khoảng cách an toàn, chú ý rò ở đâu trên chu vi, rò liên tục hay theo chu kỳ.
- Rỉ giọt, ẩm đều quanh chu vi: thường là lực ép thấp hoặc gioăng bắt đầu lão hóa.
- Rò một phía, các phía còn lại khô: nghi bích nghiêng, siết không đều hoặc ống lệch tâm.
- Phun thành tia: gioăng bị đùn, vỡ hoặc đường rò xuyên qua vết xước hướng kính.
- Rò theo chu kỳ nhiệt (chỉ khi nóng hoặc chỉ khi nguội): giãn nở nhiệt, gioăng mất lực khi chu kỳ.
- Rò theo nhịp bơm, khi đóng mở van: rung hoặc búa nước làm mất lực kẹp.
Để định vị rò rỉ mặt bích, với khí và khí nén, bôi nước xà phòng quanh chu vi và quan sát bọt; với khí cháy dùng máy dò khí thích hợp, và với oxy chỉ dùng chất dò tương thích oxy. Với chất lỏng, dùng giấy thấm màu hoặc giấy thử pH; vị trí rò còn được xác định bằng thuốc nhuộm UV hoặc camera nhiệt. Chụp ảnh và ghi vị trí rò theo giờ trên mặt đồng hồ để so với kết quả sau xử lý.
9 nguyên nhân khiến mặt bích bị rò rỉ và cách xử lý
Chín nguyên nhân làm mặt bích bị rò rỉ dưới đây xếp từ lỗi lắp ráp thường gặp nhất đến lỗi phát sinh khi vận hành. Trong thực tế một mối nối thường có hai ba nguyên nhân cùng lúc, nên cần kiểm tra đủ trước khi quyết định cách sửa.
Nguyên nhân 1: Lực siết thiếu làm mặt bích bị rò rỉ
Dấu hiệu: mặt bích bị rò rỉ ngay khi nâng áp lần đầu hoặc sau vài ngày, đai ốc còn xoay được bằng cờ lê lực ở mô men thấp. Vì sao: gioăng cần một ứng suất tối thiểu để lấp khe nhám của mặt làm kín. Khi có áp, áp suất còn đẩy hai bích tách ra: ống DN100 ở 1,6 MPa, tính trên lòng ống 7 850 mm², chịu lực đẩy khoảng 12,6 kN; tính đúng hơn tới đường kính trung bình của gioăng (khoảng 140 mm) thì gần 24 kN (ví dụ minh họa). Lực này lấy đi một phần lực kẹp của gioăng. Lực kẹp ban đầu thấp thì phần còn lại không đủ giữ kín.
Xử lý: xả áp, cách ly rồi siết lại bu lông theo trình tự hình sao với mô men mục tiêu do kỹ sư hoặc nhà sản xuất gioăng xác định. Không tăng mô men tùy ý: quá tay có thể nghiền gioăng và làm bu lông chảy dẻo.
Nguyên nhân 2: Siết không đều khiến mặt bích bị rò rỉ một phía
Dấu hiệu: rò rỉ mặt bích tập trung một vị trí, khe hở giữa hai bích không đều, gioăng bị ép dày mỏng khác nhau khi tháo ra. Vì sao: bích cứng còn gioăng đàn hồi, nên siết lần lượt các bu lông sát nhau làm bích nghiêng và hở phía đối diện. Các bu lông còn tác động qua lại: siết bu lông này làm bu lông lân cận mất một phần lực căng, nên một vòng siết duy nhất không đủ.
Xử lý: tháo, kiểm tra gioăng và mặt làm kín, lắp gioăng mới và siết lại theo hình sao nhiều vòng (20–30 %, 50–70 %, 100 % và vòng tròn) theo tiêu chuẩn ASME PCC-1. Dùng cờ lê lực còn hạn hiệu chuẩn thay cho siết cảm tính.
Nguyên nhân 3: Gioăng sai vật liệu gây rò rỉ mặt bích
Dấu hiệu: gioăng trương nở, mềm nhão, cứng giòn nứt hoặc bị đùn ra ngoài; rò xuất hiện sau thời gian ngắn hoặc sau chu kỳ nhiệt. Vì sao: mỗi vật liệu chỉ phù hợp một dải môi chất và nhiệt độ. EPDM chịu nước nóng nhưng trương nở trong dầu khoáng, vì cao su không phân cực này bị hydrocarbon không phân cực thấm vào mạch polyme. NBR chịu dầu nhưng kém với hơi nước và ozone. PTFE trơ hóa học nhưng chảy nguội, nên mất lực ép theo thời gian. Vòng RTJ cứng hơn rãnh sẽ không biến dạng ôm rãnh mà làm hằn rãnh.
Xử lý: đối chiếu môi chất, nhiệt độ, áp suất và dạng mặt làm kín để chọn lại gioăng mặt bích. Gioăng và vòng RTJ đã tháo không dùng lại vì đã biến dạng dẻo.
Nguyên nhân 4: Hai mặt bích khác tiêu chuẩn
Dấu hiệu: bu lông lệch tâm lỗ, phải ép hoặc nong lỗ, mặt tựa đai ốc lệch, chỉ vài bu lông chịu lực thực sự. Vì sao: các hệ PN, Class và JIS K dù cùng cỡ ống vẫn khác vòng tâm lỗ, số lỗ, đường kính lỗ và kiểu mặt. Ví dụ PN10 và PN16 trùng kích thước lắp ráp tới DN150 nhưng từ DN200 trở lên thì khác. PN16 và Class 150 khác vòng tâm lỗ ở mọi cỡ thông dụng (DN50: 125 mm so với 120,7 mm), nên không lắp lẫn.
Xử lý: tra tiêu chuẩn mặt bích của cả hai bên và thay một bích cho cùng hệ, hoặc dùng mặt bích chuyển tiếp thiết kế đúng. Không ép bu lông qua lỗ lệch.
Nguyên nhân 5: Ghép sai kiểu mặt FF và RF
Dấu hiệu: bích gang (thân van, bơm) bị nứt tai hoặc rò ở một phía khi siết, gioăng bị ép lệch. Vì sao: gioăng chỉ chạm vào gờ lồi của bích RF, trong khi bích FF phẳng đỡ ở cả mép ngoài. Siết bu lông tạo mô men uốn quanh mép gờ RF, và gang giòn nên tai bích nứt thay vì biến dạng.
Xử lý: gia công phẳng mặt RF của bích thép, dùng gioăng toàn mặt (full face) và siết đều, nhẹ tay. Cách phân biệt mặt bích FF và RF được trình bày trong bài riêng; nếu bích gang đã nứt thì phải thay.
Nguyên nhân 6: Mặt làm kín xước hoặc cong vênh
Dấu hiệu: mặt bích bị rò rỉ theo vệt xước, rò không đổi dù đã thay gioăng và siết đúng. Vì sao: vết xước hướng kính (chạy theo bán kính) tạo đường rò xuyên qua toàn bộ bề rộng gioăng mà lực ép không bịt được. Bích hàn bị vênh do co ngót mối hàn, hoặc bị siết quá tay, làm gioăng chỉ ép một phần mặt.
Xử lý: kiểm tra mặt dưới ánh sáng nghiêng. Vết xước nông có thể gia công lại mặt để khôi phục rãnh xoắn; mặt vênh hoặc đã mất chiều dày tối thiểu thì thay. Độ sâu khuyết tật và độ phẳng cho phép theo loại gioăng lấy theo phụ lục của ASME PCC-1 hoặc tiêu chuẩn dự án.
Nguyên nhân 7: Ăn mòn mặt làm kín hoặc bu lông
Dấu hiệu: mặt làm kín rỗ, lớp gỉ dày dưới gioăng, bu lông mòn tiết diện, đai ốc kẹt hoặc đứt khi tháo. Vì sao: ăn mòn khe (crevice) xảy ra dưới gioăng, nơi ít oxy và ẩm tụ lâu. Bu lông mòn nhỏ lại thì không giữ được lực căng, còn bề mặt rỗ vượt khả năng bù của gioăng. Ghép hai kim loại khác điện thế trong môi chất dẫn điện (inox với thép carbon) làm kim loại kém quý hơn bị ăn mòn nhanh.
Xử lý: thay bu lông, đai ốc, gia công hoặc thay bích rỗ. Nếu ăn mòn lặp lại, cân nhắc đổi vật liệu mặt bích (inox 316, duplex theo môi chất) hoặc dùng bộ cách điện cho cặp kim loại khác nhau.
Nguyên nhân 8: Ứng suất đường ống và giãn nở nhiệt làm mặt bích bị rò rỉ
Dấu hiệu: hai bích không song song khi tháo bu lông, ống tự “nhảy” khỏi vị trí, rò sau chu kỳ nhiệt. Vì sao: khi ống lệch mà dùng bu lông kéo về, ống giữ lại ứng suất uốn và liên tục đẩy bích ra. Ống thép dài giãn khi nóng: độ giãn xấp xỉ ΔL = α × L × ΔT. Với α khoảng 12 × 10⁻⁶ /K (thép carbon, tham khảo), ống 20 m tăng 80 °C giãn khoảng 19 mm (ví dụ minh họa). Nếu bị chặn hoàn toàn, ứng suất nén lý thuyết E × α × ΔT ≈ 190 MPa, đủ làm ống cong và vặn mối nối bích.
Xử lý: kiểm tra gối đỡ, điểm cố định và ray trượt; căn lại bích trước khi siết. Với ống chịu giãn nở hoặc rung từ máy bơm, lắp khớp nối mềm hoặc bù giãn nở để hấp thụ chuyển vị.
Nguyên nhân 9: Rung, búa nước khiến mặt bích bị rò rỉ dần
Dấu hiệu: mối nối ban đầu kín, mặt bích bị rò rỉ dần sau vài tuần hoặc vài tháng; đai ốc đã xoay so với vạch sơn đánh dấu. Vì sao: rung ngang làm đai ốc xoay lùi từng chút (tự nới lỏng), chu kỳ nhiệt làm gioăng chảy và các bề mặt lún vào nhau, mỗi lần mất một ít lực căng. Búa nước tạo xung áp đột ngột, đẩy hai bích tách ra rồi ép lại, gioăng bị đùn dần.
Xử lý: xử lý nguồn rung (giá đỡ, khớp nối mềm, cân bằng máy), chống búa nước (đóng van chậm, bình giảm xung) rồi lắp gioăng mới và kiểm tra lại mô men khi đã xả áp. Dùng vòng đệm cứng, đai ốc có khóa theo thiết kế khi rung mạnh.
Bảng chẩn đoán nhanh mặt bích bị rò rỉ
| Triệu chứng | Nguyên nhân khả dĩ | Kiểm tra | Xử lý |
|---|---|---|---|
| Mặt bích bị rò rỉ giọt đều quanh chu vi sau khi lắp | Lực siết thiếu (1) | Mô men còn lại ở từng bu lông khi hết áp | Siết lại hình sao, các vòng 20–30 %, 50–70 %, 100 % |
| Rò một phía, khe hở không đều | Siết không đều, ống lệch (2, 8) | Khe hở bằng dao căn lá, độ song song | Căn lại, lắp gioăng mới, siết lại |
| Gioăng trương nở hoặc cứng giòn | Sai vật liệu gioăng (3) | Đối chiếu môi chất và nhiệt độ | Chọn lại gioăng |
| Bu lông lệch lỗ, thiếu bu lông | Khác tiêu chuẩn (4) | Vòng tâm lỗ, số lỗ, đường kính | Thay bích đúng hệ |
| Nứt tai bích gang | Ghép RF với FF (5) | Kiểu mặt hai bích | Thay bích, gia công phẳng RF, gioăng toàn mặt |
| Vệt rò đi theo đường xước | Mặt xước, vênh (6) | Soi mặt dưới ánh sáng nghiêng | Gia công lại hoặc thay bích |
| Mặt rỗ, bu lông mòn, đai ốc kẹt | Ăn mòn (7) | Tiết diện bu lông, độ sâu rỗ | Thay bu lông, đổi vật liệu |
| Rò khi nóng hoặc khi nguội | Giãn nở, ứng suất ống (8) | Gối đỡ, điểm cố định, bù giãn nở | Chỉnh hệ đỡ ống, lắp khớp nối mềm |
| Rò dần sau thời gian vận hành | Rung, búa nước, chu kỳ nhiệt (9) | Vạch đánh dấu đai ốc, nguồn rung | Xử lý nguồn rung, siết lại theo lịch |
Quy trình thay gioăng khi mặt bích bị rò rỉ
Phần lớn trường hợp mặt bích bị rò rỉ được giải quyết bằng thay gioăng mặt bích sau khi đã xử lý đúng nguyên nhân. Chỉ thay gioăng mà bỏ qua nguyên nhân gốc thì mặt bích bị rò rỉ lại.
- Cách ly, xả áp, xả môi chất, chờ nguội và khóa gắn thẻ.
- Nới bu lông theo hình sao, từng chút một, bắt đầu từ phía xa người thao tác để khe bích mở ra phía ngoài; giữ đai ốc trên ren đến khi chắc chắn không còn áp, tách bích bằng dụng cụ tách bích, không cạy vào mặt làm kín.
- Lấy gioăng cũ, làm sạch mặt làm kín bằng dụng cụ mềm hơn bích (không dùng đục hoặc bàn chải thép thô trên mặt inox).
- Soi mặt, kiểm tra bu lông và đai ốc; thay bộ nào mòn, kẹt hoặc sai cấp bền.
- Đặt gioăng mới đúng vật liệu, căn đồng tâm, bôi trơn ren và mặt tựa đai ốc rồi siết lại theo trình tự hình sao nhiều vòng.
- Thử áp từng cấp, kiểm tra rò; nếu quy trình yêu cầu, kiểm tra lại mô men khi đã hạ áp.
Khi nào mặt bích bị rò rỉ phải thay bích thay vì thay gioăng
Thay gioăng không giải quyết được hư hỏng nằm ở chính mặt bích. Khi mặt bích bị rò rỉ, thay bích nếu gặp một trong các trường hợp sau:
- Mặt làm kín có vết xước sâu hướng kính hoặc rỗ sâu mà gia công lại sẽ làm bích mỏng hơn mức tối thiểu cho phép.
- Bích bị vênh, cong, không còn song song sau khi hàn hoặc do va đập.
- Bích nứt, đặc biệt tai bích gang, hoặc có dấu hiệu nứt quanh chân cổ hàn.
- Lỗ bu lông bị mòn rộng, ren trong lỗ bị hỏng.
- Ăn mòn lan rộng, rò lặp lại dù đã thay gioăng và bu lông.
- Hai bích khác tiêu chuẩn và không thể căn chỉnh.
Nên thay một lần cả cặp gioăng, bu lông, đai ốc và vòng đệm khi thay bích, và ghi lại tiêu chuẩn, vật liệu, cấp áp của bích mới để đồng bộ hồ sơ hệ thống.
Mặt bích bị rò rỉ tại mối nối van
Mặt bích bị rò rỉ ở mối nối van có thêm vài nguyên nhân so với mối nối ống: van nặng kéo ống xuống, bích van lệch so với bích ống, hoặc van wafer kẹp lệch tâm. Khi đóng mở van, mô men và chấn động truyền vào mối nối. Nếu rò ở mặt ghép van bướm, xem thêm bài van bướm bị rò rỉ để phân biệt rò ở mối nối bích với rò qua cánh van hoặc trục van.
Với mối nối van, kiểm tra thêm: van có được đỡ riêng không, cánh van đã mở nhẹ khi kẹp chưa, mặt bích có mối hàn nhô vào lòng ống chạm cánh van hay không. Thay seat hoặc gioăng van đúng hướng dẫn của nhà sản xuất, không dùng gioăng thừa.
Tư vấn xử lý mặt bích bị rò rỉ tại Viva
Viva cung cấp mặt bích, gioăng, bu lông các loại và tư vấn chọn vật tư thay thế khi mặt bích bị rò rỉ. Để chọn nhanh, hãy gửi tiêu chuẩn và cấp áp, môi chất, nhiệt độ, áp suất làm việc và ảnh mối nối. Với mối nối chịu áp cao hoặc môi chất nguy hiểm, quy trình tháo và siết lại cần kỹ sư vận hành xác nhận. Liên hệ bộ phận kinh doanh 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 bị rò rỉ
Mặt bích bị rò rỉ thì có siết thêm bu lông được không?
Chỉ siết khi đã cách ly và xả áp, trừ khi nhà máy có quy trình bằng văn bản cho việc siết nóng. Siết theo hình sao nhiều vòng với mô men mục tiêu, không siết tùy ý một vài bu lông. Nếu siết đúng mà vẫn rò, nguyên nhân thường nằm ở gioăng, mặt làm kín hoặc ứng suất đường ống.
Vì sao mặt bích mới lắp vẫn bị rò rỉ?
Nguyên nhân hay gặp là siết sai trình tự, bôi trơn không đồng nhất làm lực kẹp lệch, gioăng sai vật liệu hoặc ống lệch tâm bị kéo bằng bu lông. Mặt làm kín có vết xước hướng kính cũng gây rò dù lắp đúng. Cần kiểm tra khe hở hai bích, mặt làm kín và gioăng khi tháo ra.
Có thể thay gioăng khi đường ống còn áp không?
Không. Phải cách ly, xả áp, xả môi chất và chờ nguội trước khi nới bu lông. Nếu không thể dừng hệ thống, kẹp bịt rò chỉ là biện pháp tạm do đơn vị chuyên môn thực hiện. Gioăng mới phải được lắp và siết lại đúng trình tự khi hệ thống dừng.
Gioăng PTFE bị rò sau vài ngày là do đâu?
PTFE chảy nguội (creep) nên lực ép giảm theo thời gian dưới tải liên tục, nhất là khi qua chu kỳ nhiệt. Nên kiểm tra lại mô men ít nhất 4 giờ sau khi siết, lúc chưa có áp, theo vòng kiểm tra tùy chọn của ASME PCC-1, hoặc chọn PTFE độn hay PTFE giãn nở (ePTFE). Kiểm tra thêm mặt làm kín và mô men ban đầu.
Khi nào nên thay mặt bích thay vì chỉ thay gioăng?
Thay mặt bích khi mặt làm kín xước hoặc rỗ sâu không gia công lại được, bích vênh, nứt (nhất là bích gang), lỗ bu lông mòn hoặc ăn mòn lan rộng. Nếu rò lặp lại dù đã thay gioăng và bu lông đúng, nguyên nhân thường nằm ở bích hoặc ứng suất đường ống.
