Bơm ly tâm dùng trong công nghiệp dầu mỏ, hóa dầu và khí thiên nhiên - Phần 6

6.3.3. Vỏ chịu áp phải được thiết kế để:

a) Vận hành không bị rò rỉ hoặc không có sự tiếp xúc bên trong giữa các bộ phận quay và các bộ phận tĩnh trong khi phải chịu đồng thời MAWP (và nhiệt độ vận hành lớn nhất) và trong trường hợp xấu nhất tải trọng tác dụng lên vòi phun gấp hai lần tải trọng cho phép của mỗi vòi cho trong Bảng 5.

b) Chịu được thử thủy tĩnh (xem 8.3.2).

CHÚ THÍCH: Khả năng chịu được hai lần tải trọng vòi phun là một tiêu chí để thiết kế vỏ chịu áp. Tải trọng cho phép đối với các nhà thiết kế ống là các giá trị được cho trong Bảng 5, ngoài việc thiết kế vỏ chịu áp, còn có các yếu tố khác ảnh hưởng đến tải trọng cho phép của vòi phun như: giá đỡ thân và độ cứng vững của tấm đế.

6.3.4. Ứng suất kéo được sử dụng trong thiết kế vỏ chịu áp cho bất kỳ loại vật liệu nào phải không vượt quá 0,25 lần ứng suất kéo nhỏ nhất hoặc 0,67 lần giới hạn chảy nhỏ nhất của vật liệu đó, lấy theo giá trị thấp hơn, được thiết kế cho toàn bộ dải nhiệt độ vận hành quy định. Đối với vật đúc, giá trị ứng suất kéo theo thiết kế sẽ được nhân với hệ số đúc thích hợp như được cho trong Bảng 4. Đối với nhà sản xuất khi đưa ra đề xuất, phải khẳng định đặc tính vật liệu cũng như hệ số đúc lấy ra từ nguồn nào ở trong Bảng H.2 (tức là ISO, ASTM, UNS, EN, JIS). Tiêu chuẩn quốc gia về vật liệu khác với các tiêu chuẩn được liệt kê ở Bảng H.2 có thể được sử dụng khi có sự chấp thuận của khách hàng.

CHÚ THÍCH 1: Nhìn chung, tiêu chí ở 6.3.3 ảnh hưởng đến độ biến dạng (độ bền) của chi tiết, sẽ là các tiêu chí quyết định trong việc thiết kế vỏ bơm nhằm đảm bảo việc giữ áp và tải trọng vòi phun. Độ bền kéo hoặc giới hạn chảy lớn nhất hiếm khi được sử dụng là hệ số giới hạn.

CHÚ THÍCH 2: Đối với việc bắt bu lông, ứng suất kéo cho phép được sử dụng để xác định toàn bộ vùng bắt bu lông dựa vào tải trọng thủy tĩnh hoặc tải trọng đặt trước của miếng đệm. Dễ nhận thấy rằng để tạo ra tải trọng ban đầu cần để duy trì mối ghép bu lông tin cậy, việc bắt bu lông cần được siết chặt để tạo ra ứng suất kéo cao hơn ứng suất kéo thiết kế. Các giá trị này phổ biến trong phạm vi từ 0,7 đến 0,9 lần giới hạn chảy.

Bảng 4 - Hệ số đúc

Kiểu NDE	Hệ số đúc
Bằng mắt thường, hạt từ và/hoặc thẩm thấu chất lỏng	0,8
Phép chụp điểm bằng tia X	0,9
Siêu âm	0,9
Phép chụp tổng thể bằng tia X	1,0

6.3.5. Ngoại trừ các yêu cầu đã ghi trong 6.3.6, giá trị MAWP ít nhất phải không được nhỏ hơn áp suất xả lớn nhất (xem 6.3.1 và 6.3.2) với 10 % chênh lệch áp suất lớn nhất.

a) Đối với các bơm ghép hướng trục, một và hai tầng, bơm bánh công tác lắp giữa các ổ trục và vỏ đơn, bơm treo đứng: Áp suất định mức bằng với áp suất định mức của gang ISO 7005-2 PN 20 hoặc bích thép ISO 7005-1 PN 20 của một cấp vật liệu tương ứng với áp suất định mức vỏ chịu áp;

CHÚ THÍCH 1: Với mục đích điều mục này, ANSI/ASME B16.1 loại 125 tương đương với ISO 7005-2 PN20; ANSI/ASME 816.5 và EN 1759-1 loại 150 tương đương với ISO 7005-1 PN20.

b) Với tất cả các loại bơm khác: áp suất kế ít nhất bằng 4MPa (40 bar; 600 psi) tại nhiệt độ là 38°C (100°F).

CHÚ THÍCH 2: Điều mục này đưa ra các yêu cầu nhỏ nhất phù hợp với các thiết kế có tại thời điểm công bố tiêu chuẩn này. Với các tài liệu công bố tiếp theo, toàn bộ bơm loại OH, BB1 và BB2 có bích ISO 7005-1 PN 50 phải cần có áp lực vận hành lớn nhất cho phép (MAWP) của thân tương đương với các mặt bích của chúng.

Buồng làm kín của bơm và cụm làm kín phải có áp suất-nhiệt độ định mức ít nhất bằng áp suất và nhiệt độ làm việc lớn nhất cho phép của thân bơm phù hợp với 3.41 của TCVN 9736:2012 (ISO 21049:2004).

CHÚ THÍCH 3: Phạm vi chênh lệch áp suất 10% sẽ điều tiết làm tăng cột áp (6.14), tăng tốc tốc độ của loại bơm thay đổi được tốc độ (6.1.5) và dung sai cột áp (thử nghiệm) (xem 8.3.3.3b)).

CHÚ THÍCH 4: Với mục đích điều mục này, ANSI/ASME B16.1 loại 300 và EN 1759-1 loại 300 tương đương với ISO 7005-1 PN50.

6.3.6. Trừ trường hợp được quy định, bơm treo đứng, vỏ kép, Bơm nhiều tầng, trục ngang và bơm treo đứng, bơm truyền động bằng bánh răng ăn khớp trong (loại OH6) có thể được thiết kế với hai giá trị áp suất định mức. Nếu được quy định, các vùng hút phải được thiết kế với cùng MAWP với vùng xả. Khách hàng phải xem xét đến việc lắp đặt van an toàn ở phía hút của lắp đặt này.

6.3.7. Vỏ chịu áp phải được thiết kế để có độ ăn mòn cho phép đáp ứng được yêu cầu 6.1.1. Trừ trường hợp được quy định, độ ăn mòn cho phép nhỏ nhất là 3 mm (0,12 in).

Nhà cung cấp được khuyến khích đề xuất độ ăn mòn cho phép thay thế nếu vật liệu có khả năng chống ăn mòn cao và có giá thành thấp hơn nếu không ảnh hưởng đến độ an toàn và tính tin cậy.

6.3.8. Vỏ trong của bơm vỏ kép phải được thiết kế chịu được chênh lệch áp suất lớn nhất hoặc 350 kPa (3,5 bar; 50 psi), tùy theo giá trị nào lớn hơn.

6.3.9. Trừ trường hợp được quy định, bơm có vỏ ghép hướng kính được yêu cầu trong để làm việc trong bất kỳ điều kiện làm việc nào dưới đây:

a) Nhiệt độ bơm là 200 °C (400 °F) hoặc lớn hơn (nên xem xét giới hạn nhiệt độ thấp hơn nếu có thể xảy ra sự thay đổi nhiệt độ đột ngột);

b) Chất lỏng có tỷ trọng tương đối nhỏ hơn 0,7 tại nhiệt độ bơm quy định;

c) Chất lỏng tại áp suất xả định mức theo áp suất kế trên 10 Mpa (100 bar; 1 450 psi).

Vỏ ghép dọc trục được sử dụng hiệu quả trong các trường hợp không nằm trong giới hạn nêu trên, nhìn chung loại bơm này được sử dụng ở trường hợp đặc biệt như áp lực cao hơn hoặc tỷ trọng thấp hơn (trọng lượng riêng). Sử dụng hiệu quả hay không phụ thuộc vào giới hạn giữa áp suất thiết kế và áp suất định mức, kinh nghiệm nhà sản xuất trong các ứng dụng tương tự, việc thiết kế và chế tạo mối ghép vỏ và khả năng của người sử dụng để làm lại một cách chính xác mối ghép vỏ bơm ngoài hiện trường. Khách hàng nên chú ý đến các yếu tố này trước khi xác định dạng vỏ tách dọc trục cho điều kiện làm việc không nằm trong giới hạn đề cập ở trên.

6.3.10. Vỏ ghép hướng kính phải có mối ghép trực tiếp kim loại-kim loại, với các miếng đệm giới hạn có thể điều khiển được độ nén: như vòng O hoặc loại vòng xoắn ốc. Những kiểu miếng đệm khác kiểu vòng xoắn ốc có thể được đề xuất và được cấp nếu phù hợp với mục đích sử dụng và được sự chấp thuận của khách hàng. Bu lông và mối nối vỏ chịu áp suất hướng kính phải được thiết kế để đạt được miếng đệm vòng xoắn ốc (xem 9.3.2.3 cho bơm kiểu VS).

CHÚ THÍCH: Bảng H.1 chỉ thể hiện miếng đệm vòng xoắn ốc cho các mối nối vỏ. Miếng đệm vòng xoắn ốc nhìn chung được ưa thích hơn vì người sử dụng nhận thức được chúng có khả năng ứng dụng tốt hơn, cho phép nhận biết vật liệu tốt hơn, có tính tương thích hóa học và phạm vi nhiệt độ rộng hơn, có bề mặt tiếp xúc rộng hơn (ít bị rò rỉ do tính không đồng đều của bề mặt làm kín) và dễ dàng điều chỉnh và bảo quản hơn vòng O. TCVN 9736 (ISO 21049) và ANSI/API Std 682, đặc biệt yêu cầu vòng O trên tấm nắp đệm chịu áp ở nhiệt độ thấp <175°C (350°F).

6.3.11. Những loại vỏ bơm được đỡ theo phương dọc trục phải được sử dụng cho tất cả các loại bơm trục ngang ngoại trừ những loại được cho phép trong 9.2.1.2.

6.3.12. Bề mặt đệm làm kín của vòng O, bao gồm rãnh và lỗ, phải có giá trị trung bình độ nhám bề mặt lớn nhất, Ra, là 1,6 mm cho vòng O tĩnh và 0,8 mm (32 min) cho bề mặt mà vòng O động lực trượt trên đó. Các lỗ phải có bán kính nhỏ nhất là 3 mm (0,12 in) hoặc đầu vào được vát mép nhỏ nhất là 1,5 mm (0,06 in) đối với vòng O tĩnh và nhỏ nhất là 2 mm (0,08 in) đối với vòng O động lực. Các mép phải có góc vát lớn nhất là 30°.

6.3.13. Các kích vít phải được cung cấp để thuận tiện cho việc tháo dỡ phần vỏ. Một trong các mặt tiếp xúc phải được hạ bậc (doa hoặc soi rãnh) để tránh mối nối rò rỉ hoặc lắp ráp không chính xác gây ra bởi sự hư hỏng mặt tiếp xúc.

6.3.14. Phải giảm thiểu việc sử dụng các ren lỗ trong các chi tiết chịu áp. Đề tránh rò rỉ ở phần vỏ, phần kim loại có độ dày nhỏ nhất phải bằng một nửa đường kính danh nghĩa của bu lông và vít cấy cộng với độ ăn mòn cho phép, phải được để lại ở xung quanh và dưới đáy các lỗ khoan và lỗ ren.

6.3.15. Bu lông trong phải là vật liệu có khả năng chống ăn mòn hoàn toàn chất lỏng được bơm.

6.3.16. Nếu nhà sản xuất các chi tiết vỏ chịu áp bằng phương pháp đúc yêu cầu sử dụng các lỗ để đỡ lõi, tháo lõi hoặc kiểm tra đường nước và làm sạch, các lỗ này phải được thiết kế sao cho chúng có thể được kín bằng phương pháp hàn với quy trình hàn chất lượng trong hoàn thành của quá trình đúc.

6.4. Vòi phun và các đầu nối vỏ chịu áp

6.4.1. Kích cỡ lỗ vỏ

6.4.1.1. Các lỗ lắp vòi phun và các đầu nối với vỏ chịu áp khác phải có kích cỡ ống tiêu chuẩn. Không được sử dụng các lỗ DN 32, DN 65, DN 90, DN 125, DN 175 và DN 225 (NPS 1¼, NPS 2½, NPS 3½, NPS 5, NPS 7 và NPS 9).

6.4.1.2. Các đầu nối vỏ không kể vòi hút và vòi xả phải có kích cỡ ít nhất là DN 15 (NPS ½) cho bơm có lỗ vòi xả DN 50 (NPS 2) và nhỏ hơn. Các đầu nối phải có kích cỡ ít nhất là DN 20 (NPS 3/4) cho bơm có lỗ vòi xả DN 80 (NPS 3) và lớn hơn, ngoài trừ các đầu nối không liên quan đến kích cỡ bơm đối với đường ống dòng chức năng cụm làm kín và áp kế có thể có kích cỡ là DN 15 (NPS ½).

6.4.2. Vòi hút và vòi xả

6.4.2.1. Vòi hút và vòi xả phải có mặt bích, ngoại trừ các vòi hút và vòi xả trên bơm có vỏ được rèn, tất cả các vòi hút, vòi xả phải được bắt bích hoặc gia công cơ khí và được lắp vít cấy. Bơm một và hai tầng phải có mặt bích hút và xả có công suất bằng nhau. Nếu bơm được cấp đầu nối được gia công hoặc lắp vít cấy, nhà cung cấp bơm phải cung cấp bản vẽ tách kích cỡ của các tấm giáp nối cho phép bơm được tháo dễ dàng ra khỏi đường ống.

6.4.2.2. Bích bằng vật liệu gang phải được gia công phẳng và, ngoại trừ yêu cầu nêu trong 6.4.2.4, phù hợp với yêu cầu kích cỡ của ISO 7005-2 cũng như yêu cầu gia công tinh bích của ANSI/ASME B16.1 hoặc ANSI/ASME B16.42. Bích PN 20 (loại 125) phải có độ dày nhỏ nhất bằng độ dày của bích PN40 (loại 250) cho các kích cỡ DN 200 (NPS 8) và nhỏ hơn.

6.4.2.5. Các loại bích khác vật liệu gang, yêu cầu nhỏ nhất, phù hợp với yêu cầu kích cỡ của ISO 7005-1 PN 50 ngoại trừ các yêu cầu đã nêu trong 6.4.2.4 và yêu cầu gia công tinh bích của ANSI/ASME B16.5 hoặc ANSI/ASME B16.47.

CHÚ THÍCH: Với mục đích điều mục này, ANSI/ASME B16.5 Loại 300 và ANSI/ASME B16.47 Loại 300 và EN1759-1 Loại 300 tương đương với ISO 7005-1 PN50.

6.4.2.4. Các bích được làm từ các loại vật liệu dày hơn hoặc có đường kính ngoài lớn hơn yêu cầu tương đương ISO hoặc ASME trong tiêu chuẩn này có thể chấp nhận được. Các bích không theo tiêu chuẩn (ngoại cỡ) phải được xác định kích thước hoàn chỉnh trên bản vẽ lắp đặt. Nếu các bích quá cỡ yêu cầu vít cấy hoặc bu lông có chiều dài không theo tiêu chuẩn, yêu cầu này phải được thể hiện trên bản vẽ lắp đặt.

6.4.2.5. Các bích phải được gia công hoàn toàn hoặc một phần trên mặt lắp ghép và phải được thiết kế để bu lông có thể bắt xuyên qua, ngoại trừ vỏ áo nước.

6.4.2.6. Để giảm nhỏ nhất tải trọng vòi phun và dễ lắp đặt đường ống, các mặt bích được gia công phải song song với mặt phẳng như được chỉ ra trên bản vẽ bố trí chung trong phạm vi dung sai 0,5°. Các lỗ bu lông hay vít cấy phải ôm đối xứng đường trục song song với trục chính của bơm.

6.4.3. Đầu nối phụ trợ

6.4.3.1. Toàn bộ đầu nối phụ trợ với vỏ chịu áp, ngoại trừ nắp đầu trục, phải giới hạn ở mặt bích theo các yêu cầu của 6.4.2.2 hoặc 6.4.2.3. Các đầu nối này phải được ghép vào mặt bích, bằng phương pháp hàn điện hoặc hàn nối đầu như đã được khách hàng quy định. Không được phép hàn kín các đầu nối có ren. Các đầu nối có mặt phân cách được yêu cầu bởi khách hàng phải giới hạn ở mặt bích.

6.4.3.2. Nếu được quy định, đối với bơm vận hành trong hệ thống đường ống dẫn có nhiệt độ vận hành lớn nhất là 55 °C (130 °F) hoặc thấp hơn, các đầu nối phụ phải được tạo ren.

6.4.3.3. Nếu được quy định, phụ tùng ren đặc biệt để chuyển đổi từ vỏ đến đường ống cho hệ thống đường ống phun kín có thể được sử dụng để cung cấp cụm làm kín thứ cấp, ví dụ vòng O được sử dụng và không phụ thuộc vào mối nối tiếp xúc đường ren để làm kín chất lỏng. Ống bọc đầu nối phải có bề mặt được gia công phù hợp với sự tiếp xúc kín.

6.4.3.4. Các đầu nối, bao gồm cả tấm nối, được hàn vào vỏ phải đáp ứng hoặc vượt quá yêu cầu vật liệu và yêu cầu nhiệt độ-áp suất của vỏ, bao gồm cả độ bền va đập thay vì yêu cầu của hệ thống đường ống đã được nối.

6.4.3.5. Việc hàn các đầu nối phải được hoàn thành trước khi vỏ được thử áp suất thủy tĩnh (xem 8.3.2).

6.4.3.6. Các đầu nối phụ trợ với vỏ chịu áp bằng gang có thể được cắt ren.

6.4.3.7. Trừ trường hợp được quy định, các ren ống phải được làm côn phù hợp với ISO 7-1. Các lỗ và ống bọc các ren ống phải phù hợp với ANSI/ASME B16.5.

CHÚ THÍCH: Với mục đích của điều mục này, ANSI/ASME B1.20.1 tương đương với ISO 7-1.

6.4.3.8. Nếu được quy định, phải sử dụng ren trụ phù hợp với ISO 228-1. Nếu ren trụ được sử dụng, chúng phải được làm kín bằng miếng đệm, và ống bọc đầu nối phải có bề mặt được gia công phù hợp với miếng đệm (xem Hình 19).

Hình 19 – Mặt gia công phù hợp với miếng đệm nếu sử dụng các ren trụ

6.4.3.9. Đoạn ống đầu tiên được cắt ren vít hoặc được hàn vào vỏ không được lớn hơn 150 mm (6 in) và phải có kích cỡ nhỏ nhất là 160 không làm kín cho các kích cỡ DN 25 (NPS 1) và nhỏ hơn và nhỏ nhất là 80 không làm kín cho các kích cỡ DN 40 (NPS 1½). Đoạn đường ống đầu tiên (vòi phun) phải thẳng, nếu thực tế, cho phép các đầu nối như: đầu xả được làm sạch. Đoạn đầu tiên có thể lắp dọc trục để tránh làm tăng chiều cao đường trục (xem 7.3.4). Trên các bơm nhỏ, nếu điều này làm ảnh hưởng đến vòi hút, ví dụ, yêu cầu này coi như không thực tế.

6.4.3.10. Nếu được quy định, hệ thống đường ống phải được ốp góc trong hai mặt phẳng trực giao để tăng độ cứng vững cho đầu nối đã được nối vào ống, phù hợp với các yêu cầu sau:

a) Các miếng đệm phải là vật liệu phù hợp với vỏ chịu áp và đường ống và phải được làm hoặc từ thanh dẹt có mặt cắt ngang nhỏ nhất 25 mm theo 3 mm (1 in theo 0,12 in) hoặc từ cốt thép tròn có đường kính nhỏ nhất là 9 mm (0,38 in).

b) Việc thiết kế miếng đệm được cho trong Hình 20.

Hình 20 - Thiết kế miếng đệm điển hình

c) Miếng đệm phải được đặt tại hoặc gần đầu nối ống và lắp khít ở vị trí thuận tiện gần nhất trên thân để tạo ra sự cứng vững tốt nhất. Chiều rộng-dài của miếng đệm được làm từ thanh phải vuông góc với ống và phải được đặt sao cho không ảnh hưởng đến việc bắt bu lông vào bích hoặc bất kỳ vùng bảo dưỡng nào trên bơm.

d) Việc hàn miếng đệm phải đáp ứng yêu cầu chế tạo (xem 6.12.3) bao gồm PWHT khi được yêu cầu, và yêu cầu kiểm tra (xem 8.2.2) của tiêu chuẩn này.

e) Miếng đệm cũng có thể được bắt bu lông vào vỏ nếu việc khoan và ta rô ren được thực hiện trước khi thử thủy tĩnh.

f) Đề xuất để sử dụng các thiết kế miếng đệm được kẹp chặt hoặc được bắt bu lông phải được sự chấp thuận của khách hàng.

Xem lại: Bơm ly tâm dùng trong công nghiệp dầu mỏ, hóa dầu và khí thiên nhiên - Phần 5

Xem tiếp: Bơm ly tâm dùng trong công nghiệp dầu mỏ, hóa dầu và khí thiên nhiên - Phần 7