Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 8366:2010 về Bình chịu áp lực - Yêu cầu về thiết kế và chế tạo

TCVN 8366:2010

BÌNH CHỊU ÁP LỰC - YÊU CẦU VỀ THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO

Pressure vessels - Requirement of design and manufacture

Lời nói đầu

TCVN 8366:2010 thay thế TCVN 6153:1996; TCVN 6154:1996;

TCVN 8366:2010 được biên soạn trên cơ sở AS 1210:1997 Pressure vessels

TCVN 8366:2010 do Ban kỹ thuật tiêu chuẩn quốc gia TCVN/TC 11 Nồi hơi và bình chịu áp lực biên soạn, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng đề nghị, Bộ khoa học và Công nghệ công bố.

Lời giới thiệu

TCVN 8366:2010 Bình chịu áp lực - Yêu cầu về thiết kế và chế tạo được biên soạn trên cơ sở tham khảo tiêu chuẩn AS 1210:1997 Presure vessels. Trong quá trình soát xét các TCVN 6153:1996 đến TCVN 6156:1996 về Bình chịu áp lực. Ban kỹ thuật TCVN/TC 11 Nồi hơi và Bình chịu áp lực nhận thấy các tiêu chuẩn về Nồi hơi và Bình chịu áp lực của Australia (AS) hiện hành tương đương với các tiêu chuẩn Hoa kỳ ASME, sẵn có và phù hợp với điều kiện của Việt Nam hiện nay. Các nước trong khu vực đều sử dụng các tiêu chuẩn ASME làm tiêu chuẩn quốc gia. Do đó việc biên soạn các TCVN về thiết bị áp lực trên cơ sở tham khảo các tiêu chuẩn AS là phù hợp trong nền kinh tế hội nhập hiện nay. Trong thời gian tới các TCVN về lắp đặt, sử dụng, sửa chữa bình chịu áp lực và các vấn đề liên quan khác sẽ được nghiên cứu biên soạn.

Về bố cục và nội dung của TCVN 8366:2010 cơ bản là tương đương với AS 1210:1997. Các tài liệu, tiêu chuẩn viện dẫn trong TCVN 8366:2010 sử dụng các tài liệu, tiêu chuẩn viện dẫn trong AS 1210:1997 và tương đương, điều này đảm bảo thuận lợi cho người sử dụng và phù hợp với điều kiện hiện nay của nước ta.

BÌNH CHỊU ÁP LỰC- YÊU CẦU VỀ THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO

Pressure vessels- Requirement of design and manufacture

1  Phạm vi và các yêu cầu chung

1.1  Phạm vi áp dụng

Tiêu chuẩn này quy định các yêu cầu tối thiểu về vật liệu, thiết kế, chế tạo, thử nghiệm, giám sát, chứng nhận và chuyển giao các bình chịu áp lực có đốt nóng hoặc không đốt nóng cấu tạo từ kim loại đen hoặc kim loại màu bằng cách hàn, hàn vảy cứng, đúc, rèn, phủ, lót và bao gồm cả việc sử dụng các thiết bị ngoại vi cần thiết cho sự hoạt động chuẩn xác và an toàn của bình chịu áp lực. Tiêu chuẩn này cũng đưa ra các yêu cầu đối với các bình phi kim loại và bình kim loại có lớp lót phi kim loại.

Các yêu cầu của tiêu chuẩn này đã được xây dựng trên cơ sở mặc định rằng: trong quá trình chế tạo các bước kiểm tra cần thiết đã được thực hiện đầy đủ; và trong suốt thời gian làm việc sau đó thiết bị đã được quản lý một cách thích hợp bao gồm cả việc theo dõi sự xuống cấp của nó.

1.2  Các yêu cầu

Các bình chịu áp lực theo tiêu chuẩn này phải thỏa mãn các yêu cầu dưới đây:

a) Đảm bảo sự an toàn hợp lý cho tất cả mọi người liên quan đến vận hành thiết bị trong suốt quá trình sử dụng cũng như an toàn cho các tài sản và môi trường xung quanh;

b) Đảm bảo mức độ kinh tế, hiệu suất, độ tin cậy, khả năng vận hành và khả năng bảo dưỡng một cách thích hợp trong suốt thời gian hoạt động của bình;

c) Kiểm soát được những rủi ro để ít nhất đáp ứng được các luật hiện hành về an toàn, sức khỏe và môi trường.

Dưới đây là mô tả chi tiết các quy tắc cần thiết để đáp ứng các yêu cầu trên.

1.3  Áp dụng

Tiêu chuẩn này áp dụng cho các bình chịu áp lực:

a) Có áp suất thiết kế nằm phía trên đường đồ thị trong Hình 1.3.1 và 1.3.2 nhưng không vượt quá 21 MPa cho các bình kim loại hoặc phi kim loại cấu tạo hàn, rèn, hàn vảy cứng hay đúc trừ trường hợp có sự đồng thuận bởi các bên có liên quan và

b) Có nhiệt độ vận hành nằm trong giới hạn nhiệt độ của các loại vật liệu và bộ phận được chỉ ở điều thích hợp trong tiêu chuẩn này

Những chi tiết sau được coi là những bộ phận chịu áp lực phải thuộc phạm vi áp dụng của tiêu chuẩn này.

i) Khi các ống ngoại tuyến được nối với bình:

a) Mép hàn nối ống theo chu vi đối với mối nối bằng hàn;

b) Mối nối ren đầu tiên đối với mối nối bằng ren;

c) Bề mặt của mặt bích đầu tiên đối với mối nối bằng bu lông bắt bích;

d) Bề mặt kín đầu tiên đối với các mối nối lắp ráp phụ kiện.

ii) Mối hàn để gắn các bộ phận không chịu áp lực với bình khi các bộ phận này được hàn trực tiếp với bề mặt trong hoặc ngoài của bình áp lực.

iii) Các loại nắp chịu áp lực để có thể mở bình như nắp đậy lỗ chui người hoặc lỗ thò tay.

iv) Chân đỡ bình và là một bộ phận của bình.

v) Các thiết bị bảo vệ, van xả áp và bảo vệ nhiệt khi người mua yêu cầu.

Tiêu chuẩn này không áp dụng cho các bồn chứa chất lỏng, bồn chứa khí lớn áp suất thấp (như đã quy định trong tiêu chuẩn ANSI/API Std 620), bình chứa dùng trong công nghệ hạt nhân, các máy móc như bơm và vỏ máy nén hay là các bình chứa chịu áp gây ra chỉ bởi cột áp tĩnh của bình chứa, lò hơi ống lò ống lửa, lò hơi ống nước, đường ống ngoại tuyến.

Các yêu cầu với bình chịu áp theo thiết kế và kết cấu tiên tiến được đưa ra trong phụ lục 1 của TCVN 8366.

Các tiêu chuẩn liên quan đưa ra những lựa chọn thay thế cho các yêu cầu trong tiêu chuẩn này là AS 2971 và AS 3509 (trong phạm vi áp dụng của các tiêu chuẩn đó).

Các bên áp dụng tiêu chuẩn này cần lưu ý rằng tự thân tiêu chuẩn này không có hiệu lực về pháp lý nhưng nó sẽ trở nên có hiệu lực pháp lý trong các trường hợp sau:

1) Khi tiêu chuẩn này được cơ quan nhà nước có thẩm quyền hoặc cơ quan chức năng có thẩm quyền khác chấp nhận sử dụng.

2) Khi bên mua sử dụng tiêu chuẩn này như 1 yêu cầu của hợp đồng.

3) Khi người chế tạo công bố rằng bình chịu áp lực được chế tạo theo tiêu chuẩn này.

Hình 1.3.1 - Các bình chịu áp suất trong

Hình 1.3.2 - Các bình chịu áp suất ngoài

1.4  Phân loại kết cấu bình

1.4.1  Các bình kim loại

Cấu tạo hàn được phân thành 3 loại chính, căn cứ vào các yêu cầu thiết kế, chế tạo, thử nghiệm và giám sát thể hiện trên Bảng 1.4. Loại 2 được chia thành 2 loại phụ là 2A và 2B, trong đó loại 2A cho phép sử dụng hệ số bền mối hàn cao hơn khi thực hiện kiểm tra không phá hủy điểm.

Với việc kết hợp các loại của cấu trúc hàn, xem 1.5.2.4

1.4.2  Các bình phi kim loại và bình rèn không được phân loại

Các bình khác không phân loại nhưng các mức độ cấu tạo khác nhau được phân biệt bởi

a) Các hệ số chất lượng đúc khác nhau (xem 3.3.1.1(d)) đối với kết cấu đúc và;

b) Hệ số bền mối hàn vảy khác với kết cấu hàn vảy cứng.

Bảng 1.4 - Phân loại các bình chịu áp lực cấu tạo hàn

1.5  Ứng dụng của các loại và kiểu bình

1.5.1  Tổng thể

Việc tuân thủ 1.5.2 và 1.5.3 dẫn đến những yêu cầu về cấu tạo tối thiểu nhằm bảo vệ con người và tài sản. Người thiết kế phải xác định các nguy hiểm trong vận hành và phải tính đến hậu quả của việc hỏng bình, đánh giá những rủi ro phát sinh từ những sự hư hỏng đó. Việc này phải bao gồm cân nhắc một trong các khía cạnh sau:

a) Sự thích hợp của vật liệu, thiết kế, chế tạo, vận hành và bảo dưỡng;

b) Đặc tính của các điều kiện làm việc;

c) Năng lượng áp suất (áp suất và thể tích) của bình;

d) Đặc tính tự nhiên của môi chất bên trong bình khi bị thoát ra;

e) Vị trí của bình tương ứng với con người và nhà máy;

f) Trong trường hợp cần thiết phải cân nhắc thêm tính kinh tế của việc sửa chữa, thay thế và sự lỗi thời.

Các bình chứa môi chất nguy hiểm gây chết người phải là dạng đúc liền, rèn hoặc phải là bình cấu tạo hàn loại 1. Ví dụ môi chất gây chết người là Xyanua hydro, Clorua cacbon, và các vật chất có tính phóng xạ cao.

Không được sử dụng các bộ trao đổi nhiệt kiểu ống góp nổi khi môi chất tiếp xúc với mối hàn là độc hại hay có khả năng cháy.

1.5.2  Cấu tạo hàn

1.5.2.1  Các bình thuộc cấu tạo hàn loại 1

Cấu tạo hàn loại 1 được sử dụng cho:

a) Các bình được cấu tạo từ vật liệu có chiều dày phải yêu cầu cấu tạo loại 1 (xem Bảng 1.5);

b) Các bình được thiết kế với hệ số bền mối hàn phải yêu cầu cấu tạo loại 1 (xem Bảng 3.5.1.7);

c) Các bình phải được thử khí nén đến áp suất lớn hơn 20% áp suất thử yêu cầu bởi 5.10.2.1 trước khi thử thủy lực;

d) Các bình có chứa chất gây chết người như đã đề cập trong 1.5.1;

e) Các bình sử dụng cho các ứng dụng đặc biệt không ăn mòn ví dụ như các bình trữ lạnh cách nhiệt bằng chân không mà không có điều kiện lắp cửa kiểm tra để phục vụ kiểm tra sau này (xem 3.20.6(b)) và;

f) Các bình di động (trên xe vận chuyển) mà 3.26 yêu cầu phải là cấu tạo loại 1.

1.5.2.2  Các bình thuộc cấu tạo hàn loại 2

Cấu tạo loại 2A và 2B ít nhất được sử dụng cho:

a) Các bình cấu tạo từ vật liệu có chiều dày phải yêu cầu cấu tạo loại 2 (xem Bảng 1.5);

b) Các bình được thiết kế với hệ số bền mối hàn phải yêu cầu cấu tạo loại 2 (xem Bảng 3.5.1.7) và;

c) Các bình di động có dung tích không lớn hơn 5 m3 dung tích nước cho phép theo 3.26 theo cấu tạo loại 2.

1.5.2.3  Các bình theo cấu tạo hàn loại 3

Cấu tạo loại 3 có thể được sử dụng khi không cần thiết theo cấu tạo loại 1 và loại 2.

1.5.2.4  Cấu tạo hàn kết hợp

Cho phép kết hợp các loại cấu tạo hàn với các điều kiện sau đây:

a) Loại cấu tạo được sử dụng cho bất kỳ bộ phận hoặc mối nối nào cũng không thuộc loại thấp hơn như yêu cầu của 1.5.2.1 hoặc 1.5.2.2 được áp dụng cho bộ phận đó hoặc mối hàn đó;

b) Khi tiêu chuẩn này không yêu cầu chụp X quang toàn bộ nhưng các mối hàn dọc của bình được chụp X quang toàn bộ, kiểu B (xem mục 3.5.1.1) các mối hàn theo chu vi phải được chụp điểm theo các yêu cầu liên quan trong “đánh giá điểm” của AS 4307 và TCVN 6008.

Các ví dụ về các bình chịu áp lực khi cấu tạo kết hợp có thể được sử dụng là:

a) Các bình có các đoạn khác nhau chịu các điều kiện công nghệ khác nhau đòi hỏi phải đảm bảo cấu tạo hàn khác nhau, ví dụ như các tháp chưng cất chính và các bộ trao đổi nhiệt;

b) Các bình có chiều dày thành khác nhau theo suốt chiều dài của bình do tính đến tải trọng bên ngoài (ví dụ như gió hoặc trọng lượng bản thân) hoặc có các đường kính khác nhau và;

c) Thân loại 1 nối với đáy loại 1 bằng mối hàn loại 2 thỏa mãn tất cả các điều khoản và giới hạn cho cấu tạo loại 2.

1.5.3  Các loại cấu tạo khác

Giới hạn áp dụng của các loại khác nhau đối với cấu tạo đúc, rèn, hàn vảy cứng được quy định trong các điều liên quan đối với các loại cấu tạo này. Giới hạn áp dụng cho các bình phi kim loại được quy định trong điều 10.

Bảng 1.5 - Chiều dày danh nghĩa tối thiểu vật liệu thân yêu cầu cấu tạo loại 1 hoặc 2^*)

CHÚ THÍCH:

1 Xem thêm 1.5, và đối với tấm có lớp phủ thì xem 3.3.1.2;

2 Mức này có thể tăng lên đến 40 mm khi áp dụng gia nhiệt trước khi hàn không dưới 100^oC, hay thép sử dụng được chế tạo là thép lặng hạt mịn với năng lượng va đập dọc là 27 J ở âm 20^oC;

3 Được hàn bằng các điện cực (que hàn) crom thẳng;

4 Được hàn bằng mọi loại điện cực ngoài các loại ghi trong chú thích 5;

5 Được hàn bằng các điện cực tạo ra mối hàn thép austenit crom-Niken, hoặc chất lắng crom-niken-sắt không làm cứng;

6 Về cơ sở phân nhóm thép, xem AS 3992 và đối với các vật liệu cụ thể, xem Bảng 3.3.1;

7 Theo sự thỏa thuận giữa các bên liên quan.

1.6  Thuật ngữ và định nghĩa

Trong tiêu chuẩn này, sử dụng các thuật ngữ và định nghĩa sau:

1.6.1

Chiều dày thực (Actual thickness)

Chiều dày thực của vật liệu sử dụng trong một bộ phận của bình có thể được lấy theo chiều dày định mức, trừ đi dung sai chế tạo được áp dụng (xem 3.4.2(i)).

1.6.2

Tổng thành công nghệ chế tạo (Construction)

Trong tiêu chuẩn Tổng thành thiết bị này bao gồm toàn bộ các hạng nêu ra trong Hình 1.6.2.

Hình 1.6.2 - Các hạng mục sử dụng trong tổng thành công nghệ chế tạo

1.6.3

Ăn mòn (Corrosion)

Bao gồm vấn đề oxi hóa, đóng cáu, mài mòn cơ khí, ăn mòn và tất cả các dạng gây hao hụt

1.6.4

Thiết kế (Design)

Bản vẽ, tính toán, thông số kỹ thuật, mô hình và tất cả các thông tin khác cần thiết để mô tả đầy đủ về bình và công việc chế tạo nó.

1.6.5

Người thiết kế (Designer)

Cơ quan, công ty hoặc cá nhân thiết kế thiết bị chịu áp lực hoặc chịu trách nhiệm về thiết kế.

1.6.6

Tuổi thọ thiết kế (Design lifetime)

Tuổi thọ quy định cho mỗi thành phần của bình hoạt động trong giới hạn dão (ở nhiệt độ cao) và được sử dụng trong việc xác định độ bền thiết kế của vật liệu; được thể hiện bằng số giờ phục vụ tại điều kiện đặt ra.

CHÚ THÍCH: Tuổi thọ thiết kế chỉ liên quan đến khả năng dão của các bộ phận liên quan và không nhất thiết liên quan đến tuổi thọ của bình.

1.6.7

Áp suất thiết kế (Design pressure)

Áp suất cho phép lớn nhất ở nhiệt độ thiết kế, cho phép ở đỉnh của bình đặt trong tư thế làm việc (còn gọi là áp suất làm việc cho phép lớn nhất)

1.6.8

Ứng suất thiết kế (Design strength)

Ứng suất cho phép lớn nhất sử dụng trong các công thức tính toán chiều dày tối thiểu hoặc kích thước của các bộ phận chịu áp lực (xem 3.3).

1.6.9

Nhiệt độ thiết kế (Design temperature)

Nhiệt độ kim loại tại áp suất tính toán tương ứng được sử dụng để lựa chọn ứng suất thiết kế cho bộ phận của bình được xem xét (xem 3.2.2)

1.6.10

Bộ gia nhiệt có đốt nóng (Fired heater)

Bình chịu áp trong đó chất lỏng được gia nhiệt dưới nhiệt độ sôi tại áp suất khí quyển hoặc một môi chất làm việc được gia nhiệt trong các ống ở nhiệt độ trên hoặc dưới nhiệt độ sôi tại áp suất khí quyển bằng cách đốt các sản phẩm cháy, bằng điện năng hay bằng các biện pháp nâng cao nhiệt độ tương tự.

CHÚ THÍCH: Điều này bao gồm các nồi đun nước nóng và các bộ gia nhiệt có đốt nóng.

1.6.11

Cơ quan kiểm tra (Inspection body)

Một cơ quan hay một công ty có trách nhiệm kiểm tra một hoặc một số các vấn đề như: thẩm định thiết kế, kiểm tra chế tạo, kiểm tra trong quá trình vận hành và chứng nhận các kết quả kiểm tra.

1.6.12

Hệ số làm yếu do khoét lỗ (Ligament efficiency)

Tỉ số (biểu thị bằng thập phân) của độ bền làm việc tính toán thấp nhất của các cầu nối giữa các lỗ, trên bất kỳ đường nào mà cầu nối rơi vào, với độ bền làm việc tính toán của tấm phẳng không khoét lỗ bên cạnh đó.

1.6.13

Người chế tạo (Manufacturer)

Tổ chức, công ty hoặc cá nhân chế tạo ra bình chịu áp lực.

CHÚ THÍCH: người chế tạo có thể bao gồm cả người thiết kế.

1.6.14

Nhiệt độ thiết kế nhỏ nhất của vật liệu (MDMT) (Material design minimum temperature (MDMT))

Nhiệt độ nhỏ nhất đặc trưng của vật liệu. Nhiệt độ này được sử dụng trong thiết kế để lựa chọn vật liệu có độ dai va đập đủ để tránh nứt gãy, và là nhiệt độ tại đó vật liệu có thể được sử dụng với độ bền thiết kế đầy đủ.

1.6.15

Nhiệt độ làm việc lớn nhất (Maximum operating temperature)

Nhiệt độ lớn nhất của kim loại mà bộ phận được xem xét của bình phải chịu trong điều kiện làm việc bình thường. Nhiệt độ này được xác định bởi các yêu cầu kỹ thuật của công nghệ sử dụng (xem 3.2.2.4 về nhiệt độ làm việc cao nhất cho khí hóa lỏng).

1.6.16

Áp suất làm việc lớn nhất (Maximum operating pressure)

Áp suất cao nhất mà bộ phận được xem xét của bình phải chịu trong điều kiện vận hành bình thường. Áp suất này được xác định bởi các yêu cầu kỹ thuật của công nghệ sử dụng (xem 3.2.1).

1.6.17

Có thể (May)

Chỉ ra rằng những quy định là không bắt buộc.

1.6.18

Chiều dày tính toán nhỏ nhất (Minimum calculated thickness)

Chiều dày nhỏ nhất đã tính toán theo các công thức để chịu tải trước khi thêm vào điều gia tăng do ăn mòn hoặc các gia số bổ sung khác.

1.6.19

Nhiệt độ làm việc nhỏ nhất (MOT) (Minimum operating temperature (MOT))

Nhiệt độ nhỏ nhất của kim loại mà bộ phận được xem xét của bình phải chịu trong điều kiện làm việc bình thường. Nhiệt độ này được xác định bởi các yêu cầu kỹ thuật của công nghệ sử dụng hay nhiệt độ thấp nhất được chỉ định bởi người đặt hàng.

1.6.20

Chiều dày cần thiết nhỏ nhất (Minimum required thickness)

Chiều dày cần thiết nhỏ nhất bằng chiều dày tính toán nhỏ nhất cộng với điều gia tăng do ăn mòn và các gia số bổ sung khác.

1.6.21

Chiều dày danh nghĩa (Nominal thickness)

Chiều dày danh nghĩa của vật liệu được chọn trong các cấp chiều dày thương mại có sẵn (có áp dụng các dung sai chế tạo đã được quy định).

1.6.22

Các bên có liên quan (Parties concerned)

Người đặt hàng, người thiết kế, người chế tạo, cơ quan kiểm tra và thẩm định thiết kế, nhà cung cấp, người lắp đặt và chủ đầu tư.

1.6.23

Áp suất, tính toán (Pressure, calculation)

Áp suất (bên trong hoặc bên ngoài) được sử dụng cùng với nhiệt độ thiết kế để xác định chiều dày nhỏ nhất hoặc kích thước của bộ phận được xem xét của bình (xem 3.2.1).

1.6.24

Các áp suất (Pressures)

Trừ những điều được chú thích, tất cả các áp suất sử dụng trong tiêu chuẩn là áp suất dư hay độ chênh áp giữa các phía đối diện của bộ phận bình.

1.6.25

Bình chịu áp lực (Pressure vessel)

Bình chịu áp suất bên trong và bên ngoài. Nó bao gồm các phần và bộ phận, các van, áp kế, và các thiết bị khác ghép nối với nhau cho đến điểm đầu tiên nối với hệ thống ống. Nó cũng bao gồm cả bộ phận đốt gia nhiệt và chai chứa khí, nhưng không bao gồm bất kỳ loại bình nào nằm trong định nghĩa của lò hơi hay đường ống có áp suất trong tiêu chuẩn này.

CHÚ THÍCH: Các chai chứa khí không thuộc phạm vi áp dụng của tiêu chuẩn này. Định nghĩa trên bao gồm các bình như các bộ trao đổi nhiệt, bộ bốc hơi, bình chứa khí nén, các thiết bị phân ly dùng hơi, thiết bị khử trùng dùng hơi, nồi hấp, lò phản ứng, calorifier và các bộ phận của đường ống áp lực như các bộ tách hơi, các bộ lọc và các bộ phận tương tự. Xem 1.3 về các bình cụ thể bao gồm hoặc không bao gồm trong phạm vi này. Cũng cần lưu ý rằng trong toàn bộ tiêu chuẩn này thuật ngữ “bình chịu áp lực” được biểu thị bởi thuật ngữ “bình”.

1.6.26

Người đặt hàng (Purchaser)

Cơ quan, công ty hay cá nhân mua thiết bị chịu áp lực từ người chế tạo.

1.6.27

Quy trình hàn được chứng nhận (Qualified welding procedure)

Quy trình hàn đáp ứng được các yêu cầu trong AS 3992.

1.6.28

Cơ quan có thẩm quyền (Regulatory authority)

Cơ quan chức năng chịu trách nhiệm về an toàn thiết bị chịu áp lực, bao gồm cả viên chức của cơ quan đó với trách nhiệm được cơ quan đó giao phó.

1.6.29

Phải (Shall)

Chỉ ra rằng những quy định là bắt buộc.

1.6.30

Nên (Should)

Chỉ ra khuyến nghị thực hiện.

1.6.31

Các thuật ngữ và ký hiệu về hàn (Welding terms and welding symbols)

(Xem TCVN 5017 và AS 2812).

1.7  Đơn vị

Trừ khi được chú thích rõ ràng, các đơn vị được sử dụng trong tiêu chuẩn này dựa trên các đơn vị niuton, milimet và độ C.

1.8  Ký hiệu

Các ký hiệu được sử dụng trong các công thức của tiêu chuẩn này được xác định thống nhất khi liên quan đến các công thức cá biệt mà chúng xuất hiện.

1.9  Thông tin được cung cấp bởi người đặt hàng và người chế tạo

Phụ lục E và F tổng hợp thông tin yêu cầu trong các thông tin được cung cấp bởi người đặt hàng và người chế tạo.

1.10  Nhận biết

Các bình chịu áp lực được chế tạo theo tiêu chuẩn này phải được nhận biết theo số hiệu của tiêu chuẩn là TCVN 8366, và phương pháp hay loại cấu tạo (xem 7.1 (h)) như sau:

Với cấu tạo hàn loại 1................................ TCVN 8366-1.

Với cấu tạo hàn loại 2A................................TCVN 8366-2A.

Với cấu tạo hàn loại 2B............................... TCVN 8366-2B.

Với cấu tạo hàn loại 3................................TCVN 8366-3.

CHÚ THÍCH: xem bổ sung 1 của TCVN 8366 về việc nhận biết các bình được chế tạo theo điều bổ sung đó.

Với cấu tạo hàn vảy cứng............................ TCVN 8366-B.

Với cấu tạo đúc..................................... TCVN 8366-C.

Với cấu tạo rèn..................................... TCVN 8366-F.

Với cấu trúc kết hợp............. kết hợp một cách hợp lý các cấu tạo (ví dụ TCVN 8366-1/2A).

1.11  Tài liệu viện dẫn

Danh mục các tài liệu viện dẫn được liệt kê trong Phụ lục H là rất cần thiết đối với việc áp dụng tiêu chuẩn này. Đối với tài liệu có ghi năm công bố, áp dụng phiên bản được nêu, đối với tài liệu không ghi năm công bố, áp dụng phiên bản mới nhất kể cả các sửa đổi.

Có thể sử dụng các tài liệu và tiêu chuẩn viện dẫn tương đương khác.

2  Vật liệu

2.1  Các đặc điểm của vật liệu

2.1.1  Yêu cầu chung

Bất kỳ vật liệu nào được sử dụng để chế tạo bình phải tuân thủ các thông số thích hợp nêu trong bảng 3.3.1 trừ khi được cho phép trong 2.3. Bảng 3.3.1 chứa các thông tin để người thiết kế sử dụng

Khi sử dụng vật liệu không được liệt kê trong Bảng 3.3.1, thì vật liệu phải tuân theo các yêu cầu của AS/NZS 1200 và tương đương.

2.1.2  Các cấp vật liệu

Chỉ được sử dụng các cấp vật liệu được liệt kê, thích hợp với các bộ phận chịu áp lực và các chi tiết liên quan, phù hợp với công nghệ chế tạo và điều kiện làm việc được thiết kế cho bình.

Các vật liệu được sử dụng trong bình, đáp ứng được độ bền thiết kế dựa trên vật liệu có các đặc tính tương ứng với biến dạng dẻo tại nơi tập trung ứng suất, phải có độ dai thích hợp.

Các vật liệu sử dụng để chế tạo các bình cấu tạo hàn phải thỏa mãn tính hàn. Việc đánh giá quy trình hàn theo AS 3992 là sự kiểm chứng tối thiểu đối với sự thỏa mãn tính hàn của vật liệu. Các vật liệu được sử dụng trong việc chế tạo các bình cấu tạo hàn vảy cứng phải thỏa mãn tính hàn vảy cứng. Việc đánh giá quy trình hàn vảy cứng theo AS 3992 là sự kiểm chứng tối thiểu đối với tính hàn vảy cứng của vật liệu.

Các loại thép thuộc nhóm A đến E như Bảng 1.5, được sử dụng trong chế tạo các bình chịu áp lực cấu tạo hàn mà phải ủ lâu ở nhiệt độ trong quá trình xử lý nhiệt sau khi hàn (ví dụ tổng thời gian ủ quá 6 h) thì phải có các mẫu thử đại diện được ủ trong chu trình mô phỏng xử lý nhiệt sau khi hàn. Các mẫu thử đó phải được kiểm tra cơ tính theo tính chất của kim loại gốc để đảm bảo rằng không xảy ra bất kỳ sự suy giảm tính chất của vật liệu trong quá trình xử lý nhiệt dẫn đến không đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật.

Thép hợp kim có thể được lựa chọn cho các ứng dụng chịu ăn mòn hoặc dão. Việc này sẽ thường đòi hỏi ram nhiệt độ tại dải dưới đối với những ứng dụng chịu dão và dải trên đối với các ứng dụng chịu ăn mòn. Sự thay đổi như vậy trong nhiệt độ xáo trộn phải được tính đến trong việc lựa chọn vật liệu.

Các vật liệu tấm, được sử dụng chủ yếu trong chế tạo bình bằng tấm có lớp phủ toàn bộ (vật liệu nhiều lớp) hoặc có lớp lót bảo vệ chống ăn mòn phải tuân theo các yêu cầu về vật liệu đưa trong Bảng 3.3.1. Kim loại sử dụng cho lớp lót chống ăn mòn có thể là bất kỳ vật liệu kim loại có tính hàn phù hợp với công nghệ sử dụng và được người đặt hàng chấp thuận.

Vật liệu sử dụng vấu đỡ, chân đế, vách ngăn và các bộ phận không chịu áp lực tương tự được hàn vào bình cần phải đảm bảo tính hàn và phù hợp với các yêu cầu sử dụng.

Với thép nhóm F và G, xem 2.4.4.

2.2  Các chi tiết tiêu chuẩn và kim loại có lớp phủ toàn bộ (kim loại nhiều lớp)

Các chi tiết tiêu chuẩn bích, ống cụt, phụ kiện đường ống, chi tiết lắp xiết, van và kim loại có lớp phủ toàn bộ được sử dụng trong việc chế tạo bình phải tuân theo các yêu cầu của các tiêu chuẩn liên quan, ngoại trừ những điều đã được đưa ra trong 2.3.

Các tiêu chuẩn của Anh và Mỹ về các chi tiết tiêu chuẩn và kim loại có lớp phủ toàn bộ được các tiêu chuẩn bình chịu áp lực của Anh và Mỹ chấp nhận thì cũng được tiêu chuẩn này chấp nhận.

2.3  Thông số của vật liệu thay thế và chi tiết thay thế

2.3.1  Tổng quát

Khi không có vật liệu hoặc chi tiết phù hợp với một trong các đặc tính trong Bảng 3.3.1 hay 2.2, có thể sử dụng các vật liệu và chi tiết khác tương đương để thay thế với điều kiện chúng tuân thủ các yêu cầu AS/NZS 1200 cho các vật liệu thay thế hay vật liệu mới.

2.3.2  Dạng sản phẩm thay thế

Khi không có thông số cho một dạng sản phẩm cá biệt của vật liệu gia công mà có các thông số cho các dạng sản phẩm khác, thì có thể sử dụng dạng sản phẩm đó khi áp dụng các điều kiện sau:

a) Hóa tính, cơ tính và lý tính, phạm vi của các yêu cầu thử nghiệm xử lý nhiệt, các yêu cầu về khử ôxy, các yêu cầu về cỡ hạt (độ mịn) phù hợp với những thông số vật liệu được đưa ra trong Bảng 3.3.1. Giá trị ứng suất tương ứng với các thông số vật liệu đó ghi trong Bảng 3.3.1 phải được sử dụng.

b) Quy trình sản xuất, dung sai, thử nghiệm và đóng mác phù hợp với các thông số cho dạng sản phẩm của vật liệu tương tự.

c) Hai điều kiện trong a) và b) là tương thích về mọi khía cạnh, ví dụ như các yêu cầu về hàn và thử nghiệm trong b) cũng thích hợp với vật liệu được đưa ra trong a).

d) Với các ống hàn từ các loại thép tấm, thép lá, thép dải không có bổ sung kim loại đắp, thì sử dụng ứng suất bằng 0,85 lần ứng suất thiết kế thích hợp được kê trong Bảng 3.3.1 hoặc được tính toán theo Phụ lục A.

e) Các báo cáo thử nghiệm của người sản xuất tham chiếu các thông số được sử dụng trong việc chế tạo vật liệu, và tham chiếu đến điều này (2.3.2)

2.3.3  Sử dụng các loại thép kết cấu và thép có chất lượng tương tự

Thép kết cấu và các loại thép cacbon và cacbon-mangan dạng tấm, thép ống, thép tròn và thép hình có chất lượng tương tự mà không được liệt kê trong Bảng 3.3.1 cũng có thể được sử dụng cho các bộ phận chịu áp của các bình loại 3 khi đáp ứng đầy đủ các điều kiện sau:

a) Độ bền kéo thấp nhất của thép không lớn hơn 460 MPa.

b) Thành phần hóa học không vượt quá các giá trị sau:

Cacbon.............................….................... 0,25%.

Phot pho.........................………................... 0,040%.

Lưu huỳnh................................................. 0,040%.

Các bon tương đương dựa trên công thức:

C + 6(Mn) + 5(Cr + Mo + V) + 15(Cu + Ni)……….......………………. 0,45 %

c) Có chứng chỉ thử nghiệm (hoặc tương đương) nhận dạng thép theo một tiêu chuẩn quốc gia và thép sẽ được đóng mác hoặc ghi nhãn thích hợp.

d) Thép tấm sử dụng cho bích có chiều dày không lớn hơn 40 mm; thép ống, thép hình, ống ren ngoài và ren trong đã được gia công có chiều dày không lớn hơn 16 mm; thép tròn có đường kính không lớn hơn 40 mm.

e) Ống hàn được chế tạo theo tiêu chuẩn yêu cầu việc thử thủy lực ống.

Không phụ thuộc vào phân loại bình, đối với ống hàn sử dụng hệ số bền mối hàn cao nhất là 0,65.

Không áp dụng hệ số 0,85 trong 2.3.2 d) và hệ số 0,92 trong f).

f) Ứng suất thiết kế để tính toán được xác định theo Phụ lục A và nhân với hệ số 0,92.

g) Tất cả các mép chuẩn bị hàn, các lỗ khoét, thép ống, thép tròn và thép hình phải được kiểm tra bằng mắt để phát hiện sự tách lớp có thể làm cho tấm không được chấp nhận.

h) Nhiệt độ thiết kế của bình nằm trong khoảng 0^oC và 250^oC.

i) Bình không được sử dụng cho các ứng dụng có độ rủi ro cao về khả năng bị xé rách hay phồng rộp do hydro.

j) Nếu thép được gia công nóng trên 650^oC hay thường hóa trong quá trình chế tạo, tính chất của vật liệu phải được kiểm tra lại bằng việc thử nghiệm trên mẫu thử chịu xử lý nhiệt mô phỏng tương đương với quá trình mà thép phải chịu trong gia công chế tạo.

k) Thép tròn và thép hình được chế tạo bằng phương pháp cán nguội không được chấp nhận trừ khi có xử lý nhiệt thích hợp như thường hóa.

2.3.4  Vật liệu được kiểm tra đặc biệt

Cho phép sử dụng thép ngoài giới hạn nêu trong 2.3.3 hoặc các loại vật liệu khác để chế tạo các bộ phận chịu áp lực trong các loại bình 1, 2 hoặc 3 với điều kiện:

a) Vật liệu được chứng minh bởi các thử nghiệm đặc biệt là phù hợp các ứng dụng cụ thể như vật liệu tương tự kê trong Bảng 3.3.1;

b) Có sự đồng thuận bởi các bên có liên quan.

Các thử nghiệm đặc biệt này có thể bao gồm cả việc phân tích thành phần hóa học, thử nghiệm cơ tính và kiểm tra không phá hủy.

2.4  Các giới hạn về ứng dụng của các loại vật liệu và các phụ kiện

2.4.1  Giới hạn áp suất lớn nhất

Áp suất lớn nhất đối với các bộ phận chịu áp lực bằng gang phải tuân theo các chú thích trong Bảng 3.3.1 (C)

Các phụ kiện phải được giới hạn áp suất lớn nhất mà theo đó chúng đã được phân cấp bởi thông số của phụ kiện và bởi các yêu cầu của tiêu chuẩn này đối với các loại phụ kiện cụ thể.

2.4.2  Các giới hạn nhiệt độ

Với giới hạn nhiệt độ cao và thấp, xem 2.5 và 2.6 tương ứng.

2.4.3  Các giới hạn về ứng dụng

2.4.3.1  Gang

Gang xám, gang dẻo và gang cầu có độ giãn dài nhỏ hơn 14% (trong chiều dài đo là 5,65 √tiết diện), không được sử dụng cho bình chứa chất lỏng nguy hiểm hoặc dễ cháy.

2.4.3.2  Các kim loại có điểm nóng chảy thấp

Điểm nóng chảy thấp của đồng, nhôm và một số hợp kim của chúng phải được tính toán khi các bình có chứa chất lỏng dễ cháy.

Các vật liệu mà trong tiêu chuẩn này không đưa ra ứng suất thiết kế ở nhiệt độ trên 350^oC thì không được sử dụng cho các bình di động (được vận chuyển) chứa các chất nguy hiểm cũng như chứa các chất dễ cháy, trừ khi bình được cách nhiệt theo 3.26.

2.4.3.3  Chịu ăn mòn

Khi lựa chọn vật liệu cho bình, cần cân nhắc khả năng tổn hao, ăn mòn toàn thể hoặc cục bộ, ăn mòn do ứng suất, mỏi, mài mòn và những khả năng tương tự.

CHÚ THÍCH: Khuyến nghị về vấn đề ăn mòn, xem phụ lục D.

2.4.4  Các kết cấu gắn vào bình và các vòng tăng cứng

Khi các bộ phận chịu áp lực được làm bằng thép nhóm G, tất cả các kết cấu gắn vào bình và vòng tăng cứng hàn trực tiếp với bộ phận chịu áp phải làm bằng vật liệu có độ bền kéo nhỏ nhất bằng hoặc lớn hơn vật liệu mà nó được gắn vào.

Khi các bộ phận chịu áp lực được làm bằng thép nhóm F, toàn bộ kết cấu gắn vào bình và vòng tăng cứng hàn trực tiếp với bộ phận chịu áp lực phải là thép 9% niken hoặc thép không gỉ austenit mà không thể làm cứng bằng xử lý nhiệt. Khi sử dụng thép không gỉ austenit cho các kết cấu gắn vào bình, thì phải xem xét đến hệ số giãn nở lớn hơn của thép không gỉ austenit.

2.5  Vật liệu cho các ứng dụng nhiệt độ thấp

2.5.1  Tổng quát

Các vật liệu và phụ kiện cho các bộ phận chịu áp lực và các chi tiết không chịu áp lực mà được hàn trực tiếp với các bộ phận chịu áp lực, đối với các ứng dụng nhiệt độ thấp hoặc khi cần bảo vệ chống gãy nứt thì phải tuân thủ các yêu cầu tương ứng của 2.5. Các yêu cầu này không áp dụng cho các chi tiết không chịu áp như các tấm ngăn, các khay, giá đỡ và các bộ phận tương tự bên trong mà không hàn với các bộ phận chịu áp lực và không phải là một bộ phận tạo thành tổng thể của bộ phận chịu áp lực.

Khi các vật liệu được hàn:

a) Xem AS 3992 về các yêu cầu thử va đập đối với vùng ảnh hưởng nhiệt và kim loại hàn trong việc thử nghiệm đánh giá quy trình hàn;

b) Xem AS 3992 về các yêu cầu thử va đập đối với tấm thử sản xuất hàn.

Xem 3.21.5 về các yêu cầu lắp xiết đối với nhiệt độ thấp.

CHÚ THÍCH: Xem phụ lục G về hướng dẫn về các yêu cầu trong tiêu chuẩn này với các bình nhiệt độ thấp.

2.5.2  Lựa chọn vật liệu

2.5.2.1  Tổng quan

Để lựa chọn vật liệu thích hợp cho mỗi bộ phận của bình, có thể sử dụng trình tự sau:

a) Với thép cacbon và cacbon-mangan và thép đúc nhưng ngoại trừ chi tiết lắp xiết - xem thêm 2.5.2.2, 2.5.2.3 và 2.5.2.4, xác định các thông số sau:

i) Nhiệt độ làm việc thấp nhất (MOT) của bộ phận theo 2.5.3.1;

ii) Nhiệt độ thiết kế thấp nhất (MDMT) của vật liệu theo 2.5.3.2;

iii) Chiều dày tham khảo của vật liệu (T_m) theo 2.5.4;

iv) Nhập các giá trị nhận được trong a) ii) và a) iii) vào Hình 2.5.2 (A) hoặc Hình 2.5.2(B), một cách thích hợp. Đường cong bên dưới điểm cắt nhau của các giá trị này chỉ ra cấp độ cho phép của thép (và các thử nghiệm va đập cần thiết và chủng loại thép). Xem chú thích 6 ở Hình 2.5.2(A) và 2.5.2(B) về cách nội suy giữa các đường đồ thị.

b) Với các kim loại ngoài thép cacbon và cacbon-mangan, thép đúc và ngoại trừ vật liệu lắp xiết

i) Xác định nhiệt độ làm việc thấp nhất (MOT) cho bộ phận của bình dựa theo 2.5.3.1;

ii) Theo Bảng 2.5.3, lựa chọn vật liệu cho phép (và thử nghiệm va đập cần thiết) có nhiệt độ thiết kế thấp nhất (MDMT) cần thiết bằng hoặc nhỏ hơn MOT.

CHÚ THÍCH: Khi có tham chiếu trong Bảng 2.5.3 đến Hình 2.5.2(A) hay 2.5.2(B), xem (a) để được hướng dẫn.

Trình tự trên có thể được thay đổi một cách thích hợp để xác định nhiệt độ làm việc thấp nhất (MOT), nhiệt độ thiết kế thấp nhất (MDMT) hay chiều dày tham khảo của vật liệu (T_m).

c) Với các vật liệu phi kim loại, xem 2.5.7.

2.5.2.2  Các ống thành mỏng bằng thép cacbon và cacbon-mangan (ống cán liền và ống hàn)

Các ống trao đổi nhiệt bằng thép cacbon và cacbon-mangan với thành phần các bon nhỏ hơn 0,25% và độ bền kéo nhỏ nhất thấp hơn 450MPa, có thể được sử dụng với nhiệt độ làm việc thấp nhất (MOT) như chỉ ra trong Bảng 2.5.2.2 với điều kiện:

a) Các ống được sử dụng trong các bộ trao đổi nhiệt kiểu nối bằng ống góp;

b) Các ống được sử dụng trong các bộ trao đổi nhiệt kiểu ống chữ U được xử lý nhiệt sau khi uốn nguội theo yêu cầu bởi AS 4458;

c) Các bộ trao đổi nhiệt kiểu mặt sàng cố định, đã chứng minh được rằng ứng suất trong ống do chênh lệch giãn nở nhiệt là thấp, ví dụ khi sử dụng ống xoắn kiểu lò xo (ruột gà) hoặc hộp xếp giãn nở thì ứng suất tính toán là nhỏ hơn 50 MPa.

Bảng 2.5.2.2

Nhiệt độ thiết kế nhỏ nhất của vật liệu dùng cho các ống của bộ trao đổi nhiệt

2.5.2.3  Vật liệu mỏng

Các vật liệu có chiều dày không đủ để tạo mẫu vát mép chữ V 2,5 mm có thể được sử dụng ở nhiệt độ không thấp hơn nhiệt độ cho phép đối với vật liệu không thử va đập hoặc loại tương tự, hay như chỉ dẫn trong 2.5.2.2, hoặc nhiệt độ được thiết lập bởi thử nghiệm mà các bên có liên quan chấp nhận.

2.5.2.4 Không chỉ định

Hình 2.5.2 (A) Thép cacbon và cacbon-mangan - Lựa chọn vật liệu khi sử dụng ở nhiệt độ thấp - Hàn không xử lý nhiệt

Hình 2.5.2 (B) Thép cacbon và cacbon-mangan - Lựa chọn vật liệu khi sử dụng ở nhiệt độ thấp - Xử lý nhiệt sau khi hàn

Bảng 2.5.2 - Bảng giải thích cho các đường cong của Hình 2.5.2 (A) và 2.5.2 (B)

CHÚ THÍCH: cho Hình 2.5.2(A), Hình 2.5.2(B) và Bảng 2.5.2:

1 Được thử nghiệm bởi người sản xuất thép hoặc người chế tạo.

2 Thép được sản xuất theo công nghệ hạt mịn, nghĩa là.

a) Thép được thường hóa khi Mn% chia cho C% ≥4;

b) Thép được cán có kiểm soát;

c) Thép được cán có kiểm soát nhiệt - cơ; hay

d) Các nguyên tố làm mịn hạt được đưa vào, ví dụ như nhôm hoặc titan (hoặc cả hai) tối thiểu là 0,01%. Các ví dụ là AS 1548, kiểu 5 và 7, và AS 1594 cấp HU 300/1.

3 Đối với thép có giá trị thử va đập bằng hoặc lớn hơn 27 J và nhỏ hơn 40 J, thì áp dụng nhiệt độ thiết kế nhỏ nhất của vật liệu cao hơn đường cong 10^oC. Khi tiêu chuẩn không quy định nhiệt độ tương ứng với năng lượng va đập mẫu có vát mép chữ V 27J (hay 31 hoặc 40 J), thì giá trị đưa ra có thể được chuyển đổi thành nhiệt độ ứng với 27 J (hoặc 31 J hay 40 J) trên cơ sở là 1,5 J/^oC. Sự chuyển đổi này phải được phép trong khoảng năng lượng va đập mẫu có vát mép chữ V từ 20 J đến 50 J. Ví dụ, AS 1548 cấp 7-460 cho 47 J tại âm 20^oC có thể tương đương với 27 J tại âm 33^oC.

4 Chỉ áp dụng đối với thép có độ bền kéo nhỏ nhất bằng hoặc thấp hơn 470 MPa.

5 Thử va đập không yêu cầu đối với vật liệu mỏng hơn 3 mm hoặc khi không thể lấy được mẫu 10 mm x 2,5 mm. (Xem 2.5.2.3. Thông số vật liệu có thể không yêu cầu thử va đập trên mẫu vát mép nhỏ hơn 10 mm x 5 mm mà không cần có thỏa thuận đặc biệt và vì thế vật liệu mỏng hơn 7 mm được thử va đập có thể không có sẵn)

6 Các giá trị tại nhiệt độ thử nghiệm trung gian có thể nhận được bằng cách nội suy tuyến tính.

7 Xem 2.5.5 về thử va đập.

8 Với các thép này, giới hạn trên của độ bền kéo cũng có thể được lấy như sau:

a) Khi thông số của thép bao gồm độ bền kéo lớn nhất (hay độ cứng tương đương) - thì lấy bằng giá trị nhỏ hơn giữa 560 MPa và giá trị trong thông số thép

b) Khi thông số của thép không giới hạn độ bền kéo lớn nhất - thì lấy bằng 560 MPa.

9 Với các thép này, giới hạn trên của độ bền kéo cũng có thể được lấy như sau:

a) Khi thông số của thép bao gồm độ bền kéo lớn nhất (hay độ cứng tương đương) - thì lấy bằng giá trị nhỏ hơn giữa 600 MPa và giá trị trong thông số thép.

b) Khi thông số của thép không giới hạn độ bền kéo lớn nhất - thì lấy bằng 600 MPa.

10 Với các thép này, giá trị giới hạn trên của độ bền kéo cũng có thể được lấy như sau:

a) Khi thông số của thép bao gồm độ bền kéo lớn nhất (hay độ cứng tương đương) - thì lấy bằng giá trị nhỏ hơn giữa 620 MPa và giá trị trong đặc tính yêu cầu kỹ thuật thép.

b) Khi thông số của thép không giới hạn độ bền kéo lớn nhất - thì lấy bằng 620 MPa.

11 Hàm lượng cacbon cho phép lớn nhất theo phân tích mẻ nấu là 0,25%; giới hạn này có thể yêu cầu hạn chế hàm lượng các bon thường được nêu trong một số loại thép mà tiêu chuẩn này cho phép.

Bảng 2.5.3 - Nhiệt độ thiết kế nhỏ nhất của vật liệu (MDMT)

CHÚ THÍCH:

1 Nhiệt độ thiết kế nhỏ nhất của vật liệu (MDMT) này áp dụng với độ bền thiết kế đã đưa trong Bảng 3.3.1. Xem 2.5.3.2 về những sửa đổi được phép hoặc cần thiết.

2 Thép hợp kim thấp không được liệt kê hoặc không tương đương với những loại kê trong bảng này thì phải đáp ứng các yêu cầu quy định cho thép nhóm B.

3 Về các nhóm thép, xem Bảng 1.5 và AS 3992.

4 (a) Xem 2.5.5 về thử va đập.

(b) Cv = Giá trị năng lượng va đập mẫu có vát mép chữ V; Rm là độ bền kéo nhỏ nhất.

(c) Khi nêu giá trị năng lượng va đập mẫu có vát mép chữ V, thì các giá trị này là giá trị trung bình thấp nhất cho mỗi bộ gồm 3 mẫu thử nghiệm 10 mm x 10 mm.

5 Xem các giới hạn trong chú thích 8, 9 và 10 trong Hình 2.5.2(A) và 2.5.2(B).

6 Về sự biến thiên cho phép đối với các giá trị năng lượng và nhiệt độ thử nghiệm khác nhau, xem chú thích 3 của Hình2.5.2(A) và 2.5.2(B).

7 Ngoài thử va đập mẫu có vát mép chữ V, cần thử va đập thả rơi đối với -

(a) Thép nhóm F có chiều dày ≥ 16 mm để sử dụng tại nhiệt độ làm việc thấp nhất (MOT) dưới -170^oC; và

(b) Thép nhóm G có chiều dày ≥ 16 mm để sử dụng tại nhiệt độ làm việc thấp nhất (MOT) dưới -30^oC.

8 Thử va đập đối với các thép hợp kim cao này không cần thiết ở dưới nhiệt độ đã đưa ra khi ứng suất trung bình tính toán được sử dụng để tính chiều dày không vượt quá 50 MPa.

9 Các loại gang này có thể được sử dụng dưới -30^oC với sự đồng thuận của các bên có liên quan, trên cơ sở thử nghiệm thích hợp hay kinh nghiệm thành công trong quá khứ.

10 Với thép nhóm F và G, nhiệt độ thử nghiệm cao nhất là 0^oC.

2.5.2.5  Sử dụng cơ học đứt gãy

Các vật liệu có thể được sử dụng ở nhiệt độ thấp hơn những nhiệt độ khác yêu cầu trong 2.5, với điều kiện là có thực hiện các thử nghiệm và phân tích cơ học đứt gãy chứng minh cho nhiệt độ thấp hơn đó.

2.5. 3 Nhiệt độ thấp nhất

2.5.3.1  Nhiệt độ làm việc thấp nhất (MOT)

Nhiệt độ làm việc thấp nhất (MOT) phải là nhiệt độ thấp nhất của bộ phận kim loại được xem xét trong quá trình làm việc bình thường bao gồm cả những dao động bình thường trong công nghệ và trong khi khởi động và ngừng thiết bị đúng cách. MOT phải là giá trị thấp nhất của những giá trị sau:

a) Với các bình được bọc cách nhiệt bên ngoài - là nhiệt độ thấp nhất của môi chất chứa tiếp xúc.

b) Với bình không có bảo ôn cách nhiệt - là giá trị thấp hơn trong các giá trị sau:

i) Nhiệt độ môi trường trung bình của ngày thấp nhất (LODMAT) cộng với 10^oC, tại đó kim loại có thể phải chịu nhiệt độ này trong khi thân bình phải chịu áp suất, hoặc

ii) Nhiệt độ nhỏ nhất của môi chất chứa tiếp xúc với bình. Ngoại trừ trường hợp đối với các loại thép nhóm A1, A2, A3, B, C, D1, D2, và G, các bình chứa chất lỏng tại các nhiệt độ được chi phối chỉ bởi điều kiện áp suất khí quyển, và áp suất hóa hơi của các chất lỏng đó giảm đi cùng với việc giảm nhiệt độ, thì có thể sử dụng nhiệt độ tương ứng với áp suất hóa hơi được lấy bằng cách chia áp suất thiết kế của bình cho 2,5.

c) Nếu có bằng chứng chỉ ra rằng do bức xạ, giãn nở đoạn nhiệt hay các ảnh hưởng khác, mà những cách trên không cung cấp được nhiệt độ ước định đáng tin cậy, thì phải thỏa thuận về phương pháp được sử dụng trong việc ước định nhiệt độ. Phải tính dự phòng cho mọi khả năng làm lạnh dưới nhiệt độ ngưng tụ trong quá trình giảm áp suất.

d) Nhiệt độ thấp hơn các nhiệt độ được xác định từ (a), (b) hoặc (c) khi nhiệt độ đó được chỉ định bởi người đặt hàng hay trong tiêu chuẩn áp dụng.

2.5.3.2  Nhiệt độ thiết kế nhỏ nhất của vật liệu (MDMT) cho thép cacbon và cacbon-mangan

Nhiệt độ thiết kế nhỏ nhất của vật liệu (MDMT) phải được xác định như sau:

a) Tổng quát: Nhiệt độ thiết kế nhỏ nhất của vật liệu (MDMT) cần thiết để sử dụng ở Hình 2.5.2(A) và 2.5.2(B) phải là giá trị thấp nhất trong các giá trị sau, và được điều chỉnh bởi (b) và (c) nếu cần thiết:

(i) Nhiệt độ thấp nhất xảy ra trùng khớp với các điều kiện của quá trình, khi quá trình đó tạo ra:

Ứng suất tương đương tính toán ≥ 3(2)f η

(Về ứng suất tương đương tính toán, xem 7.3.5)

Trong đó:

f: Độ bền kéo thiết kế tại nhiệt độ môi trường (xem Bảng 3.3.1), tính bằng megapascal

η: Hệ số bền mối hàn.

(ii) Nhiệt độ cao hơn 10^oC so với nhiệt độ thấp nhất xảy ra trùng khớp với các điều kiện của quá trình, khi quá trình đó tạo ra:

ứng suất tương đương tính toán ≥ 50 MPa nhưng phải < 3(2)f η

(iii) Nhiệt độ cao hơn 50^oC so với nhiệt độ thấp nhất xảy ra trùng khớp với các điều kiện của quá trình, khi các quá trình đó tạo ra các ứng suất tính toán tại bất kỳ tiết diện nào nhỏ hơn 50 MPa đối với ứng suất trung bình và nhỏ hơn 100 MPa với ứng suất tới hạn.

Các ứng suất tính toán cần phải tính đến tất cả các tải trọng như áp suất trong và ngoài, ứng suất nhiệt và tải trọng bên ngoài do kết nối đường ống. Khi bình như vậy cũng phải chịu áp suất cao hơn tại nhiệt độ cao hơn, ví dụ như trong hệ thống làm lạnh với khí hóa lỏng, vật liệu và thiết kế phải thích hợp với tất cả những kết hợp dự tính của áp suất và nhiệt độ làm việc (xem ví dụ trong phụ lục G)

b) Quy định khác đối với chất độc hại: Đối với các bình chứa chất độc hại, nhiệt độ thiết kế nhỏ nhất của vật liệu cần thiết (MDMT) phải lạnh hơn nhiệt độ làm việc thấp nhất cần thiết (MOT) là 15^oC theo 2.5.3.1, nhưng không nóng hơn 0^oC

c) Quy định khác đối với việc xử lý nhiệt sau khi hàn từng phần: Đối với các bình loại 1, khi các tấm có chứa các ống cụt, chân đỡ hoặc các chi tiết hàn vào khác đã được xử lý nhiệt sau khi hàn trước khi chúng được hàn nối với thân, nhưng các mối hàn chính không được xử lý nhiệt sau khi hàn, MDMT cần thiết nhận được từ (a) cho các bộ phận được hàn như vậy có thể được điều chỉnh bằng cánh thêm vào 15^oC. Khoảng cách tối thiểu từ mép mối hàn của các chi tiết gắn vào bình đến các mối hàn chính phải không nhỏ hơn 150 mm.

d) Vật liệu cho các bình chịu va chạm: Tất cả các thép (trừ thép nhóm K sử dụng cho các bình có thể vận chuyển được) phải có MDMT cần thiết lạnh hơn 15^oC so với MOT yêu cầu bởi 2.5.3.1.

2.5.3.3  MDMT cho các kim loại ngoài thép cacbon và cacbon-mangan

Với các kim loại ngoài thép cacbon và cacbon - mangan, MDMT cần thiết phải như đã chỉ ra trong 2.5.2.1.

2.5.4  Chiều dày tham khảo của vật liệu

Chiều dày tham khảo (T_m) được sử dụng trong Hình 2.5.2(A) và 2.5.2(B) phải được xác định như sau tùy theo loại bộ phận.

a) Các bộ phận hàn giáp mép: Chiều dày tham khảo của mỗi bộ phận phải được lấy theo chiều dày thực tế của bộ phận được xem xét tại mép chuẩn bị hàn.

b) Bích hàn cổ, bích mỏng và bích trượt, mặt sàng và đáy phẳng: Chiều dày tham khảo phải là giá trị lớn hơn giữa giá trị một phần tư chiều dày thực tế của bích, mặt sàng hoặc đáy phẳng, và giá trị chiều dày của ống nhánh hoặc thân được hàn vào (xem Hình 2.5.4(a), (b), (c) và (d)).

Nếu khoảng cách từ bích, mặt sàng hoặc đáy phẳng đến mối hàn giáp mép không nhỏ hơn 4 lần chiều dày của mối hàn, thì chiều dày tham khảo đối với điều kiện hàn không khử ứng suất phải bằng chiều dày tại mép chuẩn bị hàn.

Chiều dày tham khảo của mặt sàng hàn ống phải không nhỏ hơn chiều dày ống.

CHÚ THÍCH: Khi mối hàn thân với mặt sàng được khử ứng suất nhưng mối hàn ống với mặt sàng không khử ứng suất, thì điều này có thể ảnh hưởng đến việc lựa chọn vật liệu cho mặt sàng.

c) Các ống nhánh, ống cụt và các tấm bù: Chiều dày tham khảo của mỗi bộ phận cần được xác định riêng bằng cách chỉ xem xét chiều dày thực tế của bộ phận đó. Khi sử dụng ống lót hàn giáp mép, chiều dày tham khảo phải tương ứng với chiều dày tại mép của phần chuẩn bị hàn.

d) Ống: Chiều dày tham khảo phải là chiều dày thực tế của ống.

CHÚ THÍCH:

T_m hàn (không xử lý nhiệt sau hàn) = giá trị lớn hơn giữa t2 và 0,25 t1 (sử dụng Hình 2.5.2 (A))

T_m được xử lý nhiệt sau hàn = giá trị lớn hơn giữa t₂ và 0,25t₁ (sử dụng Hình 2.5.2(B))

(a) Bích mỏng và bích trượt

Hình 2.5.4 Các ví dụ xác định chiều dày tham khảo của vật liệu (T_m)

CHÚ THÍCH:

T_m hàn (không xử lý nhiệt sau hàn) = giá trị lớn hơn giữa t₂ và 0,25 t₁ (sử dụng Hình 2.5.2 (A))

T_m được xử lý nhiệt sau hàn = giá trị lớn hơn giữa t₂ và 0,25t₁ (sử dụng Hình 2.5.2(B))

(b) Mặt sàng, đáy phẳng và tấm phẳng lồng bên trong

CHÚ THÍCH:

Với tất cả các bộ phận (bao gồm cả thân)

Hàn (không xử lý nhiệt sau hàn) L<4t₃: T_m = giá trị lớn nhất trong các giá trị t₂, t₃ và t_1/4 (sử dụng Hình 2.5.2(A))

L≥ 4t₃: Tm= giá trị lớn nhất trong các giá trị t₂ và t₃ (sử dụng Hình 2.5.2 (A)) hay 0,25t₁ (sử dụng Hình 2.5.2(B))

Xử lý nhiệt sau hàn: T_m = giá trị lớn nhất của t₂ và t₃ và 0,25t₁ (sử dụng Hình 2.5.2 (B))

(c) Bích hàn cổ đúc hoặc rèn, mặt sàng và đáy phẳng

Hình 2.5.4 Các ví dụ xác định chiều dày tham khảo của vật liệu (T_m) (tiếp theo)

CHÚ THÍCH:

Với tất cả các bộ phận (bao gồm cả thân)

Hàn (không xử lý nhiệt sau hàn): T_m giá trị lớn hơn giữa 0,25t₂ hoặc t₃ (sử dụng Hình 2.5.2(A)); hay

0,25t₁ (sử dụng Hình 2.5.2 (B))

Xử lý nhiệt sau hàn: T_m = giá trị lớn hơn giữa t₃ và 0,25 t₁ (sử dụng Hình 2.5.2 (B))

(d) Mặt sàng và đáy phẳng có vét rãnh

CHÚ THÍCH:

T_m cho bộ phận không chịu áp lực = giá trị lớn hơn giữa t₂ và 0,25 t₁

T_m cho bộ phận chịu áp lực = t₁

L₃ = giá trị lớn hơn giữa 50 mm và 2t₂

(e) Bộ phận không chịu áp lực

Hình 2.5.4 Các ví dụ xác định chiều dày tham khảo của vật liệu (T_m) (tiếp theo)

CHÚ THÍCH

T_m cho điều trung gian = giá trị lớn hơn giữa t₂ và 0,25t₁

T_m cho điều chịu áp = t₁

L₃ = giá trị lớn hơn giữa 50mm và 2t₂

(f) Bộ phận không chịu áp với bộ phận trung gian

Hình 2.5.4 Các ví dụ xác định chiều dày tham khảo của vật liệu (T_m) (kết thúc)

e) Các chi tiết gắn vào bình: Các chi tiết gắn vào bình được hàn trực tiếp với bộ phận chịu áp lực cần được coi như một phần của bộ phận chịu áp và chiều dày tham khảo phải là chiều dày như chỉ ra trong Hình 2.5.4. Phần ghép nối trung gian, (xem Hình 2.5.4 (f) phải được sử dụng khi có yêu cầu phải ghép gắn các bộ phận không quan trọng vào thân.

f) Các bộ phận không hàn: Các bộ phận không hàn được tính như đã được khử ứng suất và chiều dày tham khảo phải lấy bằng một phần tư của chiều dày của bộ phận đó.

Chiều dày được sử dụng làm cơ sở cho chiều dày tham khảo trên đây phải là chiều dày thực tế hay chiều dày nhỏ nhất quy định bao gồm cả bổ sung do ăn mòn và các hệ số gia tăng chiều dày khác.

2.5.5  Thử va đập

2.5.5.1  Khi có yêu cầu

Kim loại gốc của phần chịu áp và phần không chịu áp hàn trực tiếp vào phần chịu áp, cần được thử va đập theo yêu cầu trong Bảng 2.5.3.

Không yêu cầu thử va đập đối với vật liệu không phải là thép C và C-Mn mỏng hơn 3, hoặc khi không thể lấy được mẫu vát mép chữ V 10 mm x 2,5 mm (xem thêm 2.5.2.3).

Không yêu cầu thử va đập đối với thép C và C-Mn có chiều dày từ 10 mm trở xuống với điều kiện nhiệt độ thiết kế nhỏ nhất của vật liệu tính theo 2.5.3.2 không thấp hơn nhiệt độ chỉ ra trong Bảng 2.5.5.1.

Bảng 2.5.5.1 - Nhiệt độ thiết kế nhỏ nhất của vật liệu

Các báo cáo chứng nhận thử va đập được thực hiện bởi người chế tạo vật liệu phải được chấp nhận như bằng chứng rằng vật liệu tuân thủ các yêu cầu của tiêu chuẩn này, với điều kiện:

a) Các mẫu thử nghiệm là đại diện cho vật liệu được cung cấp và vật liệu không chịu xử lý nhiệt trong và sau quá trình chế tạo mà làm giảm các tính chất về độ dai va đập của vật liệu, hoặc

b) Vật liệu lấy mẫu thử đã được xử lý nhiệt riêng và như vậy chúng đại diện cho vật liệu trong một bình hoàn thiện.

Người chế tạo bình có thể thực hiện thử va đập để chứng minh tính phù hợp của vật liệu mà người chế tạo vật liệu không thử va đập, với điều kiện số lượng thử nghiệm và sự lựa chọn mẫu thử nghiệm phải đúng như đã quy định trong tiêu chuẩn vật liệu.

2.5.5.2  Phương pháp thử nghiệm

Thử va đập phải tuân theo TCVN 312 (ISO 148), ngoại trừ:

a) Thử giãn bên phải được thực hiện theo ASTM A 370 và tương đương (xem Bảng 2.5.3 về việc sử dụng); và

b) Thử va đập thả rơi để xác định nhiệt độ chuyển trạng thái dẻo về không (NDTT) theo AS 1663 và (xem Bảng 2.5.3 để sử dụng).

2.5.5.3  Các mẫu thử nghiệm

Các mẫu thử nghiệm cần được lựa chọn và chuẩn bị theo TCVN 312 (ISO 148) và:

a) Số lượng mẫu rãnh chữ V: Số lượng và vị trí lấy mẫu vát mép thử va đập phải được lựa chọn để đại diện một cách thỏa đáng cho vật liệu sử dụng trong bình, và sự lựa chọn đó phải tuân theo những thông số thích hợp với dạng sản phẩm. ví dụ:

(i) Tấm...................................... AS 1548;

(ii) Các loại ống............................... ASTM A 524;

(iii) Rèn................................................ ASTM A 350;

(iv) Đúc.................................................. ASTM A 352;

(v) Vật liệu lắp xiết.................................. ASTM A 320;

(vi) Phụ kiện đường ống...................................ASTM A 420.

Đối với thép nhóm F và nhóm G, ít nhất ba mẫu rãnh chữ V (xem 2.5.5.6 d) việc thử nghiệm lại và các yêu cầu đối với các mẫu thử bổ sung) phải được lấy từ mỗi tấm đã được xử lý nhiệt, hay từ mỗi mẻ cán của thép tròn, thép ống, thép hình, thép rèn hay thép đúc trong bất kỳ lô xử lý nhiệt nào. Đối với thép tấm mẫu thử phải lấy theo hướng ngang so với chiều cán; đối với thép rèn tròn mẫu thử phải lấy theo hướng tiếp tuyến với đường chu vi; và đối với các loại ống mẫu thử phải phải lấy theo chiều dọc.

Đối với vật liệu gia công, ít nhất ba mẫu có rãnh cần được cắt với mẫu song song với hướng nguyên lý cán nóng.

Người chế tạo của các chi tiết nhỏ ngoài các chi tiết lắp xiết, cũng như đúc hoặc rèn có thể chứng nhận một lô nhiều hơn 20 chi tiết sản xuất hàng loạt bằng việc báo cáo các kết quả của một bộ mẫu thử va đập lấy ngẫu nhiên từ một chi tiết, với điều kiện trong toàn bộ lô sử dụng cùng một mác và mẻ nấu vật liệu, có cùng một quy trình sản xuất bao gồm cả xử lý nhiệt.

b) Các kích thước của mẫu rãnh chữ V: Phải sử dụng mẫu tiêu chuẩn 10 mm x 10 mm khi chiều dày hay đường kính cho phép. Với vật liệu có chiều dày danh nghĩa từ 20 mm trở lên,mẫu 10 mmx10 mm không được bao gồm phần vật liệu cách bề mặt dưới 3 mm. Với vật liệu có chiều dày danh nghĩa dưới 20 mm, các mẫu 10 mm x 10 mm phải được gia công để chúng không bao gồm phần vật liệu cách bề mặt dưới 1 mm. Nếu vật liệu quá móng để cho phép chuẩn bị mẫu 10 mm x 10 mm, thì kích thước dọc theo đường cơ sở của vát mép phải giảm đến giá trị lớn nhất có thể trong các kích thước 7,5 mm, 5 mm và 2,5 mm.

Đường cơ sở của rãnh phải vuông góc với bề mặt ngoài ban đầu.

c) Mẫu thử va đập thả rơi: Mẫu thử thả rơi phải được lựa chọn như sau:

(i) Với tấm có chiều dày từ 16 mm trở lên, phải thực hiện một phép thử va đập thả rơi (2 mẫu) cho mỗi tấm đã được xử lý nhiệt.

(ii) Với vật liệu rèn và đúc có chiều dày từ 16 mm trở lên, phải thực hiện một phép thử va đập thả rơi (2 mẫu) cho mỗi mẻ trong bất kỳ lô xử lý nào sử dụng quy trình trong ASTM A 350 đối với vật liệu rèn và ASTM A 352 đối với vật liệu đúc.

2.5.5.4  Các yêu cầu thử va đập

Khi thử va đập được yêu cầu bởi 2.5.5.1, thì kết quả thử nghiệm phải tuân theo các tiêu chí (phương pháp thử và các giá trị) đã đưa ra trong Bảng 2.5.3 và những yêu cầu sau:

a) Yêu cầu chung: Các yêu cầu chung của các thử va đập như sau:

(i) Khi các giá trị va đập rãnh chữ V được chỉ ra trong Bảng 2.5.3, thì các giá trị năng lượng va đập trung bình của ba mẫu vát mép chữ V 10 mm x 10 mm phải không nhỏ hơn giá trị ghi trong Bảng 2.5.3 để thỏa mãn nhiệt độ thiết kế nhỏ nhất của vật liệu và các giá trị đối với các mẫu đơn lẻ phải không nhỏ hơn 70 % giá trị trung bình thấp nhất đã chỉ ra.

(ii) Khi các giá trị giãn bên được chỉ ra trong Bảng 2.5.3, mỗi mẫu phải cho thấy giãn bên nhỏ nhất là 0,38 mm trên phía đối diện của vát mép không liên quan đến kích cỡ của mẫu.

(iii) Khi nhiệt độ chuyển trạng thái dẻo về không (NDTT) được chỉ ra trong Bảng 2.5.3, NDTT phải bằng hoặc nhỏ hơn MDMT yêu cầu.

CHÚ THÍCH: Năng lượng va đập ở nhiệt độ cụ thể thường thấp hơn đáng kể đối với miếng thử nghiệm cắt theo chiều ngang thớ (nghĩa là chiều ngang so với chiều cán nóng) so với các miếng cắt theo chiều của thớ. Khi các miếng thử nghiệm phải cắt ngang thớ, năng lượng va đập nhỏ nhất chỉ ra với các mẫu theo chiều dọc phải giảm đi. Khi các giá trị thích hợp không được chỉ ra trong thông số vật liệu, thì các yêu cầu cho mẫu cắt ngang phải là vấn đề cần thỏa thuận giữa các bên có liên quan.

b) Bích cổ hàn, bích mỏng và bích trượt, mặt sàng và đáy phẳng

Năng lượng va đập nhỏ nhất phải tuân theo các quy định của 2.5.5.4(a) khi sử dụng giá trị T_m thích hợp, tuy nhiên không có trường hợp nào các yêu cầu thử va đập được thấp hơn những yêu cầu nếu chúng không được hàn.

Năng lượng va đập nhỏ nhất với mặt sàng hàn ống phải lấy theo 2.5.4(b), tuy nhiên không có trường hợp nào các yêu cầu thử va đập đối với mặt sàng được thấp hơn các yêu cầu đối với ống

c) Các chi tiết gắn vào bình

Năng lượng va đập nhỏ nhất đối với các bộ phận không chịu áp lực được hàn trực tiếp vào các bộ phận chịu áp lực phải không nhỏ hơn những yêu cầu đối với bộ phận chịu áp lực mà nó được hàn vào.

2.5.5.5  Các yêu cầu thử va đập cho các mẫu phụ

Với các mẫu vát mép chữ V phụ (nghĩa là nhỏ hơn 10 mm x 10 mm), năng lượng phải không nhỏ hơn các giá trị đưa ra trong Bảng 2.5.3 nhân với hệ số năng lượng quy đổi thích hợp đưa ra trong Bảng 2.5.5.5.

Bảng 2.5.5.5 - Các hệ số năng lượng quy đổi cho các mẫu thử nghiệm phụ

2.5.5.6  Thử nghiệm lại

Tùy theo những tình trạng không đạt của thử nghiệm, việc thử nghiệm lại có thể được thực hiện như sau:

a) Không đạt một mẫu: Nếu giá trị trung bình của ba thử nghiệm va đập vát mép vượt quá giá trị năng lượng trung bình nhỏ nhất đã chỉ ra trong Bảng 2.5.3 nhưng một miếng thử không đạt được giá trị riêng nhỏ nhất, thì phải thử ba miếng bổ sung từ mẫu ban đầu. Kết quả sẽ được thêm vào những kết quả đã nhận được trước đây và phải tính giá trị trung bình mới. Nếu giá trị trung bình của sáu thử nghiệm không nhỏ hơn giá trị trung bình nhỏ nhất quy định, và không có nhiều hơn một trong sáu kết quả thử nghiệm nhỏ nằm dưới giá trị thử nghiệm riêng rẽ đưa ra, thì sản phẩm đáp ứng được 2.5.5.

b) Không đạt về giá trị trung bình của các thử nghiệm: Nếu giá trị trung bình của ba thử nghiệm va đập không đạt được giá trị năng lượng trung bình nhỏ nhất quy định, hay nếu hai trong số các thử nghiệm nằm dưới giá trị nhỏ nhất quy định với từng lần thử riêng, vật liệu đưa ra phải được xem như không đáp ứng được với 2.5.5.

c) Không đạt do khuyết tật mẫu hay lỗi quy trình: Khi sự không đạt xảy ra là do khuyết tật bất thường của mẫu hay có lỗi trong quy trình thử nghiệm, thì hủy bỏ kết quả thay bằng mẫu mới.

d) Không đạt trong thử nghiệm giãn bên đối với mẫu các cỡ: Nếu giá trị giãn bên của một mẫu là dưới 0,38 mm nhưng không dưới 0,25 mm, và giá trị trung bình của ba mẫu bằng hoặc lớn hơn 0,38 mm thì có thể thực hiện thử nghiệm lại ba mẫu bổ sung, mỗi mẫu trong số đó phải đạt được giá trị bằng hoặc lớn hơn 0,38 mm. Nếu các giá trị yêu cầu không đạt được trong việc thử nghiệm lại hay nếu các giá trị trong lần thử đầu là thấp hơn giá trị nhỏ nhất yêu cầu với thử nghiệm lại, vật liệu phải bị loại bỏ hay đưa tới xử lý nhiệt tiếp. Sau khi xử lý nhiệt lại, phải thử nghiệm lại ba mẫu và sự giãn bên của mỗi mẫu phải bằng hoặc vượt 0,38 mm.

e) Không đạt trong thử nghiệm thả rơi: Nếu một trong 2 mẫu thử nghiệm không đạt được chỉ tiêu không vỡ thì phải lấy thêm hai mẫu và thử nghiệm lại. Mỗi mẫu trong hai mẫu đó cần đạt được chỉ tiêu không vỡ. Nếu chỉ tiêu này không đạt trong lần thử lại thì vật liệu phải bị loại bỏ hoặc đưa tới xử lý nhiệt tiếp. Sau khi tái xử lý nhiệt, phải thử nghiệm lại hai mẫu và phải đáp ứng được chỉ tiêu không vỡ.

2.5.6  Không chỉ định.

2.5.7  Các vật liệu phi kim loại

Các gioăng, đệm hoặc các bộ phận tương tự bằng vật liệu phi kim loại sử dụng cho các ứng dụng nhiệt độ thấp phải thích hợp với ứng dụng tại nhiệt độ làm việc nhỏ nhất (MOT) và phải tính đến khả năng bị hóa cứng hoặc hóa giòn.

2.6  Vật liệu sử dụng ở nhiệt độ cao

2.6.1  Yêu cầu chung

Vật liệu của bộ phận chịu áp lực của bình không được sử dụng ở nhiệt độ làm việc cao hơn nhiệt độ thiết kế cao nhất mà theo đó độ bền của vật liệu đó được chỉ ra trong Bảng 3.3.1, ngoại trừ trường hợp khi nhiệt độ cao hơn có thể được sử dụng với điều kiện vật liệu cho thấy có thể thích hợp với điều kiện làm việc và được các bên có liên quan chấp nhận.

2.6.2  Lựa chọn vật liệu cho sử dụng ở nhiệt độ cao

Trong khi lựa chọn vật liệu làm việc lâu dài ở nhiệt độ cao, cần xem xét các yếu tố sau:

a) Sự tổn thất về chiều dày do cáu cặn;

b) Sự graphít hóa thép cacbon, cacbon-mangan, cacbon-silic ở nhiệt độ cao hơn 425^oC và của thép cacbon-molipden ở nhiệt độ trên 470^oC;

c) Sự hóa giòn của thép hợp kim cao loại 430 ở nhiệt độ trên 425 0C;

d) Các ảnh hưởng môi trường khác của vật liệu;

e) Độ tin cậy của các dữ liệu thử nghiệm nâng nhiệt độ và khả năng áp dụng cơ sở ứng suất thiết kế đã đưa ra trong Phụ lục A.

2.6.3  Các van và bộ phận tương tự

Nhiệt độ hoạt động cao nhất của các van và các bộ phận tương tự có thể bị giới hạn bởi vật liệu gia công.

2.6.4  Các vật liệu dùng công nghệ hàn vảy cứng (hàn đồng) và hàn vảy mềm (hàn thiếc)

Nhiệt độ hoạt động không được quá 95^oC đối với vật liệu hàn vảy cứng và 50^oC đối với vật liệu hàn vảy mềm, ngoại trừ trường hợp nhiệt độ cao hơn có thể được sử dụng khi có sự đồng ý của các bên liên quan và được xác nhận bằng các thử nghiệm thích hợp (xem AS 3992).

2.6.5  Các loại thép

Các loại thép cho bình có hoặc không có các đặc tính khi nâng nhiệt độ do người chế tạo vật liệu xác nhận hay thử nghiệm nóng có thể được sử dụng tới nhiệt độ trên 50^oC. Xem Bảng 3.3.1 về việc độ bền thiết kế tăng thêm đối với thép được xác nhận hoặc thử nghiệm nóng trong một số cấp bền.

Khi thép được sử dụng ở nhiệt độ thiết kế trung gian (nghĩa là yêu cầu nội suy từ Bảng 3.3.1 đối với độ bền thiết kế) và được đặt hàng có thử nghiệm nóng, thì phải tiến hành thử nghiệm và kết quả phải tuân theo đặc tính của từng vật liệu ở nhiệt độ tiêu chuẩn cao hơn gần nhất.

Việc sử dụng lớp phủ hoặc lớp lót bằng thép không gỉ crom hợp kim với hàm lượng crom hơn 14% không được khuyến nghị cho nhiệt độ thiết kế lớn hơn 425^oC.

2.7  Thử nghiệm không phá hủy của vật liệu

Khi có yêu cầu tăng cường sự đảm bảo chất lượng vật liệu để giúp cho việc chế tạo một cách kinh tế, ví dụ trong mặt sàng hay các bộ phận chính của các bình loại 1, thử nghiệm không phá hủy nên được thực hiện đối với vật liệu trước khi gia công theo yêu cầu của người chế tạo hay của người đặt hàng (xem phụ lục E).

Khi có yêu cầu kiểm tra bằng siêu âm đối với mối hàn (xem AS 4037), cần phải xem xét sự cần thiết kiểm tra siêu âm đối với vật liệu cơ bản ở vùng lân cận với vùng được hàn để đảm bảo phần này của vật liệu cơ bản không có khuyết tật có thể cản trở việc kiểm tra bằng siêu âm mối hàn một cách chuẩn xác. Điều này có thể thực hiện bằng cách sử dụng vật liệu cơ bản đã được người sản xuất vật liệu kiểm tra siêu âm hoặc người chế tạo bình siêu âm tại chỗ trước khi hàn. Tương tự, cần chú ý đối với tấm sử dụng ở nơi có độ chênh ứng suất cao theo chiều dày tấm, ví dụ tại các ống nhánh xuyên vào.

Khi có yêu cầu hệ số chất lượng đúc cao, việc đúc cần phải đáp ứng các yêu cầu của AS 4037.

3  Thiết kế

3.1  Tổng quan về thiết kế

3.1.1  Các yêu cầu thiết kế chính

Thiết kế các bình và các bộ phận của bình có chịu áp phải tuân theo các yêu cầu của điều này.

Về các yêu cầu hệ thống chất lượng theo TCVN ISO 9001 của người thiết kế và việc thẩm định thiết kế.

3.1.2  Trách nhiệm thiết kế

Người thiết kế phải chịu trách nhiệm về thiết kế của bình đáp ứng các yêu cầu về thiết kế của tiêu chuẩn này và các điều kiện thiết kế phải được xác định bởi người thiết kế nếu như không được đặt ra bởi người mua hàng (xem phụ lục E).

CHÚ THÍCH: Về đánh giá rủi ro, xem phụ lục C.

3.1.3  Các phương pháp thiết kế lựa chọn

Khi thiết kế bình hay chi tiết không thực hiện theo yêu cầu của tiêu chuẩn này hoặc được yêu cầu sử dụng phương pháp khác, thì sự thỏa đáng của thiết kế phải được chứng minh bằng sự thỏa mãn của các bên liên quan bởi một hoặc một số cách sau:

a) So sánh về sự làm việc tốt với các bộ phận có hình dáng, tỷ lệ kích cỡ tương tự;

b) Có phân tích toán học chặt chẽ bao gồm cả phân tích phần tử hữu hạn (xem phụ lục B);

c) Có thử nghiệm kiểm chứng (xem 5.12) và phân tích ứng suất thực nghiệm.

Tiêu chí ứng suất để phân tích ở mục b) và c) phải được xác định theo phụ lục 1 của TCVN 8366 sử dụng độ bền kéo thiết kế của vật liệu (f) từ Bảng 3.3.1 của tiêu chuẩn này.

3.1.4  Thiết kế đề phòng hư hỏng

3.1.4.1  Điều kiện làm việc được xem xét là bình thường

Sự tuân thủ tiêu chuẩn này có thể xem như sự bảo vệ thỏa đáng chống hư hỏng cho các bình ở điều kiện làm việc thông thường.

3.1.4.2 Các điều kiện làm việc đặc biệt

Khi các điều kiện làm việc không được xem xét là bình thường, thì tiêu chuẩn này có thể không cung cấp đủ các điều kiện để chống hư hỏng. Vì thế cần có sự xem xét đặc biệt đối với tất cả các các chế độ có thể gây hư hỏng như:

(a) Mỏi do ứng lực cao hay độ mỏi do làm việc theo chu kỳ cao;

(b) Ăn mòn ứng suất hay mòn do ăn mòn;

(c) Ăn mòn, bao gồm tất cả các dạng của hao hụt;

(d) Biến dạng có thể gây ra sự nhiễu chia cắt các bộ phận liên kết;

(e) Thấm kim loại;

(f) Kết hợp của các vấn đề trên.

Phụ lục D đưa ra hướng dẫn cho việc thiết kế chống ăn mòn (xem 3.2 cho các điều kiện thiết kế có liên quan)

Độ bền thiết kế đưa ra trong Bảng 3.3.1 của tiêu chuẩn này được lựa chọn để đảm bảo rằng trong các bộ phận chính của các bình, sự rạn nứt do mỏi là không thể xảy ra. Tuy nhiên khi có những điều kiện mỏi cực kỳ khắc nghiệt, cần phải có thêm dự phòng để tránh xảy ra rạn nứt do mỏi.

3.2  Các điều kiện thiết kế

3.2.1  Áp suất thiết kế và tính toán

3.2.1.1  Áp suất thiết kế của bình

Áp suất thiết kế (xem 1.6) phải là áp suất được chỉ định bởi người đặt hàng, bởi các thông số áp dụng, hoặc được xác định theo Tiêu chuẩn này. Xem thêm 3.2.1.4.

Áp suất thiết kế phải không nhỏ hơn áp suất đặt tại mức thấp nhất của thiết bị xả áp.

Để lựa chọn áp suất thiết kế, cần đưa thêm một khoảng dư thích hợp cao hơn áp suất làm việc lớn nhất (xem 1.6) để cho phép áp suất có thể nâng lên thêm trong khi hoạt động và để phòng ngừa sự vận hành không cần thiết của thiết bị xả áp. Khi sử dụng thiết bị xả áp, áp suất thiết kế thường là 5 đến 10 % cao hơn áp suất làm việc ở điều kiện khắc nghiệt nhất, nhưng khi xảy ra khoảng dao động lớn về áp suất và nhiệt độ, giá trị biên này có thể cần tăng lên. Khi sử dụng đĩa nổ, thì áp suất thiết kế của bình nên đủ cao trên áp suất hoạt động thông thường để có một khoảng cách đủ lớn giữa áp suất làm việc và áp suất nổ, nhằm tránh sự hư hỏng sớm của đĩa nổ.

3.2.1.2  Áp suất tính toán của một bộ phận của bình

Bộ phận của bình phải được thiết kế cho điều kiện khắc nghiệt nhất về áp suất và nhiệt độ kim loại dự tính trong hoạt động bình thường không bao gồm phần quá áp tạo ra trong thử thủy tĩnh hay trong quá trình vận hành thiết bị xả áp. Thiết kế bình cũng cần phải thích hợp với môi chất thử và tư thế đặt bình trong quá trình thử thủy lực. Điều kiện khắc nghiệt nhất của áp suất và nhiệt độ trùng khớp phải là điều kiện dẫn đến chiều dày lớn nhất của phần bình nằm dưới sự xem xét không bao gồm sự ăn mòn cho phép.

Áp suất và nhiệt độ tại điều kiện này với giá trị biên thích hợp (xem 3.2.1.1), phải được sử dụng như áp suất và nhiệt độ tính toán. Với bình lớn và phức tạp, có thể có áp suất và nhiệt độ tính toán khác nhau cho các phần của bình.

Để xác định áp suất tính toán của một bộ phận, phải tính thêm áp suất do cột áp thủy tĩnh của chất lỏng chứa trong bình hay độ chênh áp do dòng chảy của chất lỏng. Áp suất tính toán của bất kỳ phần nào sử dụng chiều dày thực tế trừ đi độ ăn mòn cho phép và điều chỉnh thêm độ chênh về cột áp tĩnh, hay độ chênh áp, hay nhiệt độ, hay bất kỳ sự kết hợp nào của các nguyên nhân trên có thể xảy ra dưới điều kiện ít có lợi nhất phải tối thiểu bằng áp suất thiết kế của bình.

3.2.1.3  Áp suất bên ngoài

CHÚ THÍCH: Áp suất được xem là bên ngoài khi nó tác động lên bề mặt lồi của hình trụ hay phần cầu của bình có xu hướng gây ra sự bóp méo.

Với các bình hoặc phần bình phải chịu điều kiện chân không hoặc áp suất ngoài hoặc sự chênh lệch áp suất của hai phía đối diện của phần được xem xét, áp suất tính toán cần phải là áp suất chênh lệch lớn nhất mà phần bình phải chịu tại điều kiện khắc nghiệt nhất về nhiệt độ và độ chênh áp có xét đến tổn thất có thể về áp suất ở bất cứ phía nào của phần bình được đánh giá. Trong các trường hợp liên quan, áp suất tính toán cần phải tính toán trọng lượng bản thân của phần bình dựa trên chiều dày thực của tấm bao gồm cả dự phòng ăn mòn.

Với các bình chỉ chịu độ chân không bên trong, áp suất thiết kế bên ngoài là giá trị nhỏ hơn trong hai giá trị: 101 kPa hoặc giá trị cao hơn áp suất bên ngoài cao nhất có thể 25 %. Khi áp suất thiết kế nhỏ hơn 101 kPa, bình phải được cung cấp cùng với thiết bị xả chân không hay chèn thủy lực theo một kiểu thích hợp đáng tin cậy. (xem 8.10 về cài đặt thiết bị xả chân không)

Khi một trong các điều kiện sau sử dụng cho bình chân không, áp suất tính toán có thể giảm đến hai phần ba áp suất thiết kế bên ngoài (bằng cách giảm hệ số an toàn danh nghĩa cho thân, đáy và các vòng gia cường từ 3 còn 2)

(a) Sự uốn dọc của bình không gây ảnh hưởng đến sự an toàn.

(b) Bình tạo thành dạng vỏ chân không cho một bình khác và uốn dọc của vỏ ngoài không dẫn đến sự hư hỏng của bình bên trong hay cơ cấu đỡ.

(c) Bình không có đỡ đường đi hay sàn thao tác cao hơn cốt nền 2 m.

(d) Bình là kiểu một vỏ và không chứa chất gây hại (xem 1.5.1) và không cao quá 5 m.

(e) Các điểm đỡ và tai móc cáp được thiết kế và bố trí để tránh uốn dọc.

(f) Kiểm tra độ tròn và hình dạng của bình được thực hiện và đảm bảo theo (AS 4458).

Phải tính dự phòng đối với các điều kiện chân không có thể phát sinh trong một số trường hợp thông thường với áp suất trong, ví dụ các bình chứa hơi nước và các loại hơi ngưng ở nhiệt độ môi trường thấp.

3.2.1.4  Áp suất thiết kế cho bình chứa khí hóa lỏng

Với các bình chịu tăng áp bởi khí có thể hóa lỏng, áp suất thiết kế trong trường hợp không có các yêu cầu thiết kế trong tiêu chuẩn ứng dụng tương ứng phải lớn hơn các giá trị sau:

(a) Áp suất tại điều kiện vận hành khắc nghiệt nhất, ngoại trừ cháy và các tình huống bất thường khác.

(b) Áp suất hơi của chất lỏng chứa bên trong tại nhiệt độ làm việc cao nhất theo 3.2.2.4. Phải tính dự phòng áp suất riêng phần của các khí khác hoặc tạp chất trong bình có thể làm tăng áp suất tổng.

CHÚ THÍCH: thiết kế cũng cần đảm bảo rằng tại nhiệt độ làm việc cao nhất, tỉ lệ điền đầy phải sao cho pha lỏng trong quá trình giãn nở nhiệt sẽ không hoàn toàn làm đầy bình và không gian hơi phải không bị nén đến mức áp suất riêng phần của các khí trơ gây ra rò lọt qua các van an toàn.

Tỉ lệ điền đầy là tỉ số khối lượng khí trong bình với khối lượng nước mà bình có thể chứa. Tỉ lệ điền đầy cao nhất có thể nhận được (nếu được đưa ra) từ tiêu chuẩn áp dụng tương ứng cho các loại khí.

3.2.2  Nhiệt độ thiết kế và nhiệt độ làm việc

3.2.2.1  Nhiệt độ thiết kế cho các bình (trừ bình làm bằng kim loại nhiều lớp)

Nhiệt độ thiết kế với các bình kín (trừ các bình làm bằng kim loại nhiều lớp) phải được lấy như nhiệt độ kim loại, và cùng với áp suất tính toán, nhiệt độ đó đưa đến chiều dày lớn nhất của bộ phận được xem xét. Nhiệt độ đó không được lấy nhỏ hơn nhiệt độ kim loại đạt đến tại chiều dày trung bình của thành khi bộ phận này ở áp suất tính toán.

Nhiệt độ kim loại tại chiều dày trung bình của thành được lấy bằng nhiệt độ của môi chất chứa bên trong hay dòng xung quanh một cách thích hợp và phải tuân theo Bảng 3.2.2.1, trừ trường hợp khi tính toán, thử nghiệm hay các ứng dụng và kinh nghiệm trước đó cho phép sử dụng nhiệt độ khác.

Đối với thiết kế chống gãy giòn, nhiệt độ làm việc thấp nhất phải được sử dụng làm cơ sở. (xem 6.2.3).

Phải tính dự phòng thích hợp cho các tổn thất có thể của phần chịu lửa hoặc bảo ôn.

Bảng 3.2.2.1 - Nhiệt độ thiết kế cho phần bị gia nhiệt

CHÚ THÍCH:

1 Nên đo đạc ở nơi nào có thể với các cặp nhiệt nhúng và có bảo vệ. Xem AS 1228 và ISO 5730 cho việc tính toán các phần tiếp xúc trực tiếp với lửa.

2 Phải tính dự phòng cho lượng hấp thụ nhiệt giới hạn với một số chất lỏng và đối với những chênh lệch có thể của nhiệt độ lý tưởng ví dụ do những cản trở dòng chảy trong một số ống, tổn thất qua tấm chắn, điều kiện cháy khác thường với nhiên liệu và thiết bị mới, đóng cặn, sự quá lửa, khởi động nhanh hay hòa trộn kém.

3 Với các bộ trao đổi nhiệt kiểu ống hoặc tấm và các bình tương tự, nhiệt độ thấp hơn được xác định bởi sự phân tích truyền nhiệt có thể được sử dụng cho nhiều bộ phận khác nhau với điều kiện có tính dự phòng đối với sự quá nóng khi có tổn thất hay dòng bị giới hạn của môi chất lạnh. Xem AS 3857 cho thiết kế mặt sàng.

4 Giả thiết các phần duy trì áp suất là hoàn toàn chìm trong chất lỏng và không có bức xạ. Xem 3.31 cho những sự kiểm soát đặc biệt để bảo vệ sự quá mức nhiệt độ thành do gia nhiệt bức xạ trong trường hợp của phần tử lộ ra do mức môi chất thấp.

3.2.2.2  Nhiệt độ thiết kế cho các bình kim loại phủ (dùng kim loại nhiều lớp) hay có lớp lót

Nhiệt độ thiết kế cho các bình kim loại phủ hoặc lớp lót, khi các tính toán thiết kế dựa trên chiều dày của vật liệu cơ sở không bao gồm chiều dày của lớp lót hay lớp phủ, phải được lấy như giá trị áp dụng cho vật liệu cơ sở.

Khi các tính toán thiết kế dựa trên chiều dày đầy đủ tấm có phủ (xem 3.3.1.2), nhiệt độ thiết kế cao nhất phải là giá trị thấp hơn giữa giá trị cho phép đối với vật liệu cơ sở hay vật liệu phủ tham chiếu trong Bảng 3.3.1.

3.2.2.3  Sự dao động nhiệt độ từ các điều kiện bình thường

Khi sự dao động nhiệt độ trong điều kiện bình thường xảy ra, nhiệt độ thiết kế trong 3.2.2.1 và 3.2.2.2 không cần phải điều chỉnh với điều kiện:

a) Nhiệt độ nằm trong giới hạn dão (tức là tại nhiệt độ mà ở đó nơi ứng suất gây ra nứt vỡ hay 1% sức căng trong 100 000 h là ứng suất xác định sức bền thiết kế);

b) Nhiệt độ trung bình trong bất kỳ năm vận hành nào sẽ không vượt quá nhiệt độ thiết kế;

c) Những dao động bình thường về nhiệt độ sẽ không làm cho nhiệt độ vận hành vượt quá nhiệt độ thiết kế 15^oC;

d) Với các bộ phận thép, sự dao động bất thường về nhiệt độ sẽ không làm cho nhiệt độ vận hành vượt quá nhiệt độ thiết kế hơn 20^oC trong nhiều nhất là 400 h trong 1 năm hay 35^oC trong nhiều nhất 80 h trong 1 năm.

Khi nhiệt độ cao nhất vượt quá các giới hạn này, nhiệt độ thiết kế phải được tăng lên bằng phần vượt quá đó.

Khi nhiệt độ vượt quá đó có khả năng vượt trên nhiệt độ trong d) trong hơn 50% thời gian ghi trong đó, thì phải lắp thiết bị ghi nhiệt độ.

CHÚ THÍCH: Người mua hàng có trách nhiệm đảm bảo rằng thiết bị ghi nhiệt độ được lắp đặt và hoạt động để đảm bảo thỏa mãn các yêu cầu trên.

3.2.2.4  Nhiệt độ làm việc cao nhất cho bình chứa khí hóa lỏng

Nhiệt độ làm việc cao nhất phải lấy bằng giá trị lớn hơn trong các giá trị sau:

a) Nhiệt độ lớn nhất theo đó môi chất chứa phải chịu bởi quá trình công nghệ dưới điều kiện hoạt động khắc nghiệt nhất.

b) Nhiệt độ cao nhất mà chất lỏng chứa bên trong có thể đạt được do điều kiện môi trường.

CHÚ THÍCH: AS 2872 đưa ra phương pháp ước tính nhiệt độ và áp suất tương ứng chất lỏng trong bình chịu điều kiện khí quyển và sự làm nóng do mặt trời trong tháng nóng nhất của năm ở nhiều vùng của Úc.

3.2.3  Tải trọng

Các tải trọng được xem xét trong thiết kế bình phải bao gồm những tải trọng có liên quan sau:

a) Áp suất thiết kế trong hoặc ngoài (hay cả hai).

b) Cột áp tĩnh lớn nhất của môi chất chứa bên trong dưới điều kiện hoạt động bình thường.

c) Lực do trọng lực tiêu chuẩn tác động lên khối lượng của bình và phần chứa thông thường trong thời gian hoạt động và trong các điều kiện thử nghiệm bao gồm các điều kiện của áp suất giảm và áp suất không, nếu có thể áp dụng.

d) Tải trọng tăng thêm do các bình khác, lớp lót, bảo ôn, thiết bị vận hành, sàn thao tác, tuyết, nước, băng và những thứ khác.

e) Tải trọng gió.

CHÚ THÍCH: Trong tính toán sự phù hợp của thiết kế cho thử áp lực thủy tĩnh, chỉ có 75% tải trọng do gió gây ra cần được tính hoạt động đồng thời với các tải trọng khác.

Xem AS 1170.2 (phương pháp ứng suất cho phép) cho tải trọng của gió.

Với thông tin về tải trọng động của gió, tham khảo BS 4076, Moody, Mahajan, De Ghetto & Long, Freese and Bednar* (xem Phụ lục H)

f) Tải trọng do động đất.

CHÚ THÍCH: Tải do gió và động đất không cần phải giả thiết xảy ra một cách đồng thời

Xem AS/NZS 1200 và AS 1170.4 (phương pháp ứng suất cho phép) cho sự lựa chọn tải do động đất

g) Với các bình có thể vận chuyển được và lực quán tính (xem 3.26).

h) Các lực do phương pháp đỡ trong quá trình lắp ráp và dịch chuyển.

i) Các ứng suất cục bộ tại vấu đỡ (tai móc), bệ đỡ, dầm đỡ, trụ đỡ và các nhánh do phản lực của các chân đỡ bình và các tải trọng từ các kết cấu bên trong và bên ngoài tại và hệ thống ống nối.

j) Các tải trọng va chạm do sự thay đổi về dòng chảy, dồn môi chất hay phản lực (ví dụ xả van an toàn).

k) Các mô men do lệch tâm của áp suất so với trục trung hòa của bộ phận.

l) Các lực do điều kiện nhiệt độ bao gồm cả ảnh hưởng của sự giãn nở khác nhau của các bộ phận hay của hệ thống ống gắn vào.

m) Các điều kiện bên ngoài và điều kiện môi trường khác.

Khi bình cần phải thử thủy tĩnh ở vị trí lắp đặt cuối cùng như một phần của kiểm tra và sửa chữa định kỳ, bình, chân đỡ và nền móng phải được thiết kế chịu được toàn bộ tải trọng thủy tĩnh, trừ khi thực hiện các phép đo khác. Thông số thiết kế nên nêu rõ phần này có phải là yêu cầu hay không. Khi bình không thể thử thủy lực tại chỗ hay cần có những sắp xếp đặc biệt, thì cần nêu rõ điều này trong tài liệu thuyết minh.

3.2.4  Ăn mòn (bao gồm tất cả các dạng của sự hao hụt)

3.2.4.1  Tổng quát

Mỗi bình hay bộ phận bình có thể bị ăn mòn (xem 1.6) phải có dự phòng chống ăn mòn cho tuổi thọ mong muốn của bình để đảm bảo tránh phải giảm áp suất làm việc, sửa chữa hay thay thế thêm. Việc dự phòng này có thể bao gồm:

a) Tăng một cách hợp lý chiều dày vật liệu so với chiều dày xác định được bởi các công thức thiết kế để bao gồm cả sự ăn mòn chung (điều này có thể không áp dụng được khi có ăn mòn cục bộ) (xem 3.2.4.2);

b) Lót hoặc bọc.

c) Bảo vệ bằng ca tốt;

d) Xử lý hóa học cho môi chất chứa bên trong;

e) Xử lý nhiệt sau khi hàn để tránh ăn mòn ứng suất; hay

f) Kết hợp các phương pháp trên hoặc các phương pháp thích hợp khác

Khi ảnh hưởng ăn mòn được biết là không đáng kể hay hoàn toàn không tồn tại, thì không cần dự phòng nữa.

3.2.4.2  Bổ sung do ăn mòn

Khi dự phòng ăn mòn phải thực hiện theo 3.2.4.1 a), chiều dày tính toán tối thiểu sẽ được tăng lên một lượng tương đương với sự mất mát chiều dày thành dự kiến trong suốt tuổi thọ mong muốn của bình. Xem phụ lục D cho việc lựa chọn bổ sung do ăn mòn.

Các ký hiệu kích thước được sử dụng trong tất cả các công thức thiết kế trong tiêu chuẩn này thể hiện các kích thước trong điều kiện bị ăn mòn

Sự ăn mòn có thể xảy ra trên cả hai phía của thành trong một số bình và đòi hỏi bổ sung do ăn mòn cả hai phía. Bổ sung do ăn mòn không cần giống nhau cho tất cả các phần của bình khi mức độ tác động được dự kiến khác nhau.

Trong quá trình lựa chọn bổ sung do ăn mòn, cần xem xét kiểu hao hụt, nghĩa là hao hụt tổng quát, hao hụt kiểu rỗ, hay kiểu vết cắt.

Các bình bằng thép các bon, cacbon-mangan và thép hợp kim sử dụng cho công nghệ dùng khí nén, hơi nước hay nước cần có bổ sung do ăn mòn tối thiểu là 0,75 mm cho mỗi bề mặt kim loại tiếp xúc với môi chất đó, ngoại trừ trường hợp không cần thiết có bổ sung do ăn mòn khi có lớp lót hoặc lớp phủ kín, có các lớp lót thích hợp khác hoặc khi sử dụng không khí được sấy khô đặc biệt.

3.2.4.3  Sự ăn mòn của kim loại không cùng loại

Khi các kim loại không giống nhau (không cùng loại) được sử dụng cùng nhau trong môi trường ăn mòn, việc kiểm soát tác động điện hóa bằng quy trình thiết kế chuẩn xác phải được đặt ra. Điều này đặc biệt quan trọng đối với nhôm

3.2.4.4  Các lớp lót

Các bình có thể được lót toàn bộ hoặc một phần bằng vật liệu chịu ăn mòn. Vật liệu như vậy có thể để rời, hàn không liên tục, bao phủ hoàn toàn, phun hay hàn bề mặt. Các thực hiện dự phòng đặc biệt đối với việc lót men dạng thủy tinh. (xem BS 6374, điều 1 đến điều 5 về hướng dẫn thực hành lót bình)

Khi các lớp lót như vậy ngăn cản một cách hiệu quả sự tiếp xúc giữa chất gây ăn mòn và vật liệu cơ bản của bình, thì trong thời gian hoạt động của bình, không cần bổ sung do ăn mòn nữa. Thông thường, các lớp lót như vậy sẽ bao gồm lớp phủ kim loại, lớp lót kim loại sử dụng, lót thủy tinh và lớp lót nhựa hay cao su dày. Các lớp sơn, mạ kẽm nhúng, mạ điện và kim loại phun phủ là không tính đến trừ khi có sự thỏa thuận đặc biệt giữa các bên liên quan.

Khi sự ăn mòn của vật liệu phủ hay lót có thể xảy ra, chiều dày lớp phủ và lớp lót phải tăng lên một lượng cho phép tuổi thọ phục vụ của bình đạt được theo yêu cầu.

3.2.4.5  Dữ liệu ăn mòn

Thực tế không thể đưa ra các quy tắc rõ ràng hơn để bảo vệ chống ảnh hưởng ăn mòn do tính chất phức tạp của nó và nhiều sự kết hợp của các môi trường ăn mòn và các vật liệu. Tuy nhiên, cũng có các dữ liệu thêm để hướng dẫn được đưa ra trong Phụ lục D

3.2.5  Ứng dụng nhiệt độ thấp

Các bình được làm từ thép ferit và với nhiệt độ thiết kế tối thiểu dưới 0^oC cần phải đáp ứng những điểm sau:

a) Cần phải có tính linh hoạt thích hợp đối với sự co dãn khác nhau.

b) Bình cần có cấu hình đơn giản.

c) Cần phải tránh việc thay đổi nhiệt độ nhanh có khả năng làm tăng gradient nhiệt độ. Tuy nhiên khi tình huống này xảy ra, phải xem xét đến các chi tiết thiết kế đặc biệt. Các chi tiết thiết kế điển hình được đưa ra trong Hình 3.2.5.

d) Cần chú ý để tránh các chi tiết tạo ra những vùng ứng suất cục bộ cao, ví dụ như tai treo, thanh giằng tạo ra sự tăng cứng không liên tục và sự thay đổi cấu trúc đột ngột.

e) Không nên sử dụng các phần tử tăng cứng không liên tục hoặc liên tục được gắn vào bằng cách hàn phân đoạn

f) Nên được sử dụng các miếng táp để gắn chân đỡ bình.

g) Đỡ ống và neo ống nên được gắn vào bọc ngoài riêng rẽ về mặt cơ khí.

h) Không nên sử dụng các mối nối ren, các van hàn cổ và phụ kiện đường ống.

i) Các ống cụt và các kết cấu phức tạp gắn vào bình nên được hàn vào các tấm thân tại xưởng và nên được xem như một cụm tách biệt có thể được đánh giá riêng biệt về việc sự cần thiết xử lý nhiệt.

j) Các phần không chịu áp nên được ghép với phần chịu áp qua bộ phận trung gian mà bộ phận này cũng phải chịu sự chi phối giống như các phần chịu áp mà chúng được ghép vào. Việc này phải thực hiện với khoảng cách ít nhất là 2t₂ hay 50 mm, tùy theo giá trị nào lớn hơn (xem Hình 2.5.4(f)).

Hình 3.2.5 - Ví dụ về ống lót bảo vệ nhiệt để tránh gradient nhiệt khắc nghiệt

3.2.6  Tuổi thọ bình

3.2.6.1  Tổng quát

Các bình tuân theo tiêu chuẩn này thường được thiết kế và chế tạo cho một thời hạn hữu dụng không xác định nhưng đủ dài và an toàn một cách hợp lý (xem lời tựa). Tuy nhiên, các bình hay bộ phận có thể được thiết kế với một tuổi thọ thích hợp tránh hư hỏng bởi các kiểu hư hỏng phụ thuộc vào thời gian như ăn mòn, mỏi, dão hay kết hợp của các kiểu trên.

Đối với thiết kế chống ăn mòn (bao gồm các dạng hao hụt), xem 3.2.4. Đối với thiết kế chống mỏi dưới các ứng suất lặp khắc nghiệt (cao hơn các ứng suất đưa ra cho hệ số thiết kế là 4 - xem Phụ lục A). Với thiết kế chống dão cho một tuổi thọ thiết kế cụ thể, xem 3.2.6.2.

3.2.6.2  Tuổi thọ thiết kế cho giới hạn dão (nhiệt độ cao)

Độ bền thiết kế đưa ra trong Bảng 3.3.1 với nhiệt độ thiết kế nằm trong giới hạn dão áp dụng cho tuổi thọ thông thường không giới hạn của bộ phận. Tuy nhiên, từng bộ phận có nhiệt độ thiết kế mà tại đó độ bền thiết kế áp dụng được phụ thuộc vào thời gian, có thể được thiết kế một cách thích hợp với tuổi thọ thỏa thuận dựa trên cơ sở đưa ra bởi đoạn A10, Phụ lục A và dữ liệu cho các tuổi thọ khác nhau liên quan đến tính chất vật liệu hay theo AS 1228 hoặc BS 5500. Tuổi thọ giống nhau là không cần thiết phải đáp ứng cho tất cả các bộ phận. Các bộ phận có khả năng thay thế có thể được thiết kế với tuổi thọ ngắn hơn sơ với tuổi thọ dự kiến chung của bình.

CHÚ THÍCH: tuổi thọ thiết kế của mỗi bộ phận là vấn đề của sự thỏa thuận giữa các bên có liên quan.

Không có bộ phận nào được thiết kế dựa trên cơ sở của đặc tính vật liệu phụ thuộc vào thời gian duy trì được sự phục vụ của mình quá tuổi thọ thiết kế đã thỏa thuận, trừ khi có thực hiện đánh giá lại sự thích hợp tiếp theo của nó về khả năng phục vụ dựa trên sự kiểm tra dão và sự xem xét quá khứ về nhiệt độ/ứng suất của nó và dữ liệu về vật liệu mới nhất. Khi được đánh giá định kỳ một cách thỏa đáng thì có thể kéo dài quá tuổi thọ thiết kế.

Trong lần đánh giá lại như trên, cần đặc biệt chú ý về tính gián đoạn hình học và các chi tiết chịu tải hay chu kỳ nhiệt độ. Cần xem xét việc lắp đặt thiết bị thích hợp để ghi lại và cung cấp lịch sử về nhiệt độ theo thời gian và lịch sử về áp suất theo thời gian của bộ phận. Thêm vào đó, sự thay đổi kích thước do dão cũng cần phải được ghi lại một cách định kỳ để hỗ trợ cho việc đánh giá lại. Sự kiểm tra về luyện kim và thử nghiệm nứt vỡ do rão ngắn hạn có thể là cần thiết.

CHÚ THÍCH: Các tài liệu như BS PD 6510 và API RP 530 cung cấp các ví dụ về quy trình được tuân theo.

Với vật liệu hợp kim, AS 1228 và BS 5500 chỉ ra các giá trị độ bền thiết kế lớn hơn các giá trị được xác định theo đoạn A10 của Phụ lục A. Các giá trị này có thể được sử dụng bởi sự thỏa thuận giữa các bên có liên quan. Trong các trường hợp như vậy, và khi đã chỉ rõ trong AS 1228 hay BS 5500 với một số vật liệu hợp kim khác, thì việc đánh giá lại sự thích hợp về khả năng phục vụ tiếp theo cần được bắt đầu vào khoảng hai phần ba tuổi thọ thiết kế chỉ định. Khi được đánh giá định kỳ một cách thỏa đáng, thì thời gian phục vụ có thể tiếp tục và kéo dài quá tuổi thọ thiết kế ban đầu

3.2.7  Sự thay đổi về điều kiện thiết kế

Bình hay bộ phận bình có thể được sử dụng ở áp suất và nhiệt độ cao hơn điều kiện thiết kế ban đầu và lớn hơn mức cho phép trong 3.2.2.3 miễn là tất cả các điều kiện sau được đáp ứng:

a) Mỗi bộ phận bị ảnh hưởng phải tuân theo các yêu cầu của tiêu chuẩn này.

b) Thời gian làm việc ở áp suất và nhiệt độ cao không làm giảm tuổi thọ thiết kế mới dự kiến hơn 5%.

c) Các van an toàn và thiết bị bảo vệ khác phù hợp với các yêu cầu của tiêu chuẩn này tại các điều kiện thiết kế mới.

d) Được các bên có liên quan đồng ý.

3.3  Độ bền thiết kế

3.3.1  Độ bền kéo thiết kế (f)

3.3.1.1  Tổng quát

Độ bền kéo thiết kế được sử dụng với các công thức trong tiêu chuẩn này được đưa ra trong Bảng 3.3.1. Đối với các ngoại lệ, xem trong 3.3.2 và 3.21. Các độ bền kéo thiết kế cho các vật liệu không đưa ra trong Bảng 3.3.1 phải được xác định theo Phụ lục A mà ở đó đưa ra cơ sở cho các độ bền thiết kế. Cũng xem 3.3.9 mà ở đó cho phép sử dụng các độ bền thiết kế cao hơn.

CHÚ THÍCH: Được chấp nhận rằng ứng suất chịu uốn và ứng suất cục bộ cao nhất trong các bình chịu áp có thể vượt quá giá trị độ bền đưa ra trong Bảng 3.3.1. Khi các ứng suất như vậy được tính toán, các tiêu chí đưa ra trong Phần bổ sung 1 TCVN 8366, Phụ lục I có thể được tuân theo đối với các vật liệu mềm dễ uốn (nhưng sử dụng các giá trị f trong Bảng 3.3.1).

Với các độ bền thiết kế đó, phải áp dụng những thông số sau một cách phù hợp:

a) Hệ số bền mối hàn (xem 3.5.1.7).

b) Hệ số bền mối hàn vảy cứng (hàn đồng) (xem 3.5.3).

c) Hệ số làm yếu do khoét lỗ (xem 3.6).

d) Hệ số chất lượng đúc được lấy theo một trong các thông số sau:

(i) Thép đúc cacbon, cacbon-mangan, thép hợp kim thấp và hợp kim cao........... 0,80.

(ii) Gang cầu và kim loại màu................................................... 0,90.

(iii) Với (i) và (ii), khi được kiểm nghiệm bởi thử nghiệm bổ sung theo TCVN 6008.. 1,0.

(iv) Gang bao gồm trong 2.4.3.1................................................................ 1,0.

Với một số bình hoạt động dưới điều kiện đặc biệt và theo yêu cầu của người thiết kế, có thể chấp nhận giảm độ bền thiết kế để:

e) Giới hạn độ võng trong các cụm lắp kín;

f) Cho phép mỏi bất thường, sự mỏi do ăn mòn hay điều kiện ăn mòn ứng suất (xem 3.1.4);

g) Cho phép tuổi thọ kéo dài cá biệt, hay

h) Đưa ra các điều kiện thiết kế khác không dự kiến được nằm trong tiêu chuẩn độ bền thiết kế trong phụ lục A

Độ bền thiết cho vật liệu lắp xiết được đưa ra trong Bảng 3.21.5.

3.3.1.2  Độ bền kéo thiết kế cho vật liệu phủ (vật liệu nhiều lớp) và vật liệu lót

Các yêu cầu sau áp dụng:

a) Các lớp lót chống ăn mòn: Chiều dày của vật liệu sử dụng cho lớp lót phải không bao gồm trong tính toán chiều dày thành cần thiết của bình được lót. Độ bền thiết kế phải là độ bền của vật liệu cơ bản đưa ra trong Bảng 3.3.1 tại nhiệt độ thiết kế (xem 3.2.2.2).

b) Tấm được phủ toàn bộ không tính độ dày của lớp phủ: Trừ trường hợp được phép trong (c), các tính toán thiết kế cần dựa trên cơ sở chiều dày tổng của tấm được phủ trừ đi chiều dày tối thiểu định mức của lớp phủ. Phần chiều dày vượt quá hợp lý của lớp phủ thực hay của kim loại hàn chống ăn mòn có thể đưa vào trong tính toán thiết kế như một chiều dày tương đương của vật liệu cơ sở. Giá trị độ bền thiết kế sẽ là giá trị đưa ra cho vật liệu cơ sở trong Bảng 3.3.1, tại nhiệt độ thiết kế (xem 3.2.2.2).

c) Tấm được phủ toàn bộ có tính độ dày lớp phủ: Khi các mối nối tấm được hoàn thiện bằng lớp kim loại hàn chống ăn mòn trên mối hàn nối vật liệu cơ sở nhằm đích phục hồi lớp phủ, thì tính toán thiết kế có thể dựa trên việc sử dụng độ bền thiết kế cho vật liệu cơ sở đưa ra trong Bảng 3.3.1, sử dụng chiều dày tổng bằng:

t = t_b + t_c x fb(fc)

Trong đó:

t_b Chiều dày danh nghĩa của vật liệu cơ sở trừ đi phần bổ sung do ăn mòn, tính bằng milimét;

t_c Chiều dày danh nghĩa của vật liệu phủ trừ đi phần bổ sung do ăn mòn tính,tính bằng milimét;

f_c Độ bền kéo thiết kế cho lớp phủ ở nhiệt độ thiết kế, tính bằng megapascal;

f_b Độ bền kéo thiết kế cho vật liệu cơ bản ở nhiệt độ thiết kế, tính bằng megapascal.

Khi f_c lớn hơn f_b, thì giá trị f_c/f_b phải lấy bằng 1. Các bình hàn mà trong đó lớp phủ được gộp trong tính toán chiều dày thành phải là bình cấu tạo loại 1 hoặc 2A (xem Bảng 1.4) khi chịu áp suất trong.

d) Các ống composit: Khi các ống được làm từ vật liệu composit và áp suất cùng các điều kiện tải trọng khác cho phép thì phải sử dụng các yêu cầu của 3.3.1.2(c).

3.3.2  Độ bền kéo thiết kế cho ứng dụng nhiệt độ thấp

Độ bền kéo thiết kế ở nhiệt độ làm việc nhỏ nhất dưới 50^oC phải không vượt quá các giá trị đưa ra trong Bảng 3.3.1 và 3.21.5 ở 50^oC trừ trường hợp nêu ra tại 3.3.3. Nhiệt độ làm việc nhỏ nhất ở độ bền này phải được xác định tại 2.5.

3.3.3  Độ bền kéo thiết kế giảm đối với ứng dụng nhiệt độ thấp

Các thép ống, thép tấm, thép rèn, các chi tiết đúc, mối hàn bằng thép cacbon và cacbon-mangan có thể được sử dụng ở nhiệt độ giảm đến 50^oC dưới nhiệt độ cho phép đối với độ bền thiết kế trong các bình mà áp suất giảm và ứng suất giảm xuất hiện ở nhiệt độ thấp, ví dụ như với khí hóa lỏng trong các bình làm lạnh. Trong các điều kiện này độ bền kéo thiết kế phải không vượt quá 50 MPa. (xem 2.5, và phụ lục G về ví dụ)

CHÚ THÍCH: Khi bình phải chịu áp suất cao hơn ở nhiệt độ cao hơn, thì thiết kế cũng phải đáp ứng các yêu cầu cho áp suất cao hơn. Cần chú ý đặc biệt tới 3.2.1.2.

3.3.4  Độ bền nén thiết kế (fc)

Độ bền nén thiết kế ngoại trừ gang phải:

a) Không vượt quá độ bền kéo thiết kế;

b) Tuân theo các yêu cầu của 3.7.5 cho thân chịu nén dọc trục;

c) Tuân theo các yêu cầu của 3.9 đối với các bình chịu áp suất ngoài.

CHÚ THÍCH: Khi xảy ra sự uốn, xoắn của bộ phận do các tải trọng khác mà không phải áp suất bên ngoài, thì nên thực hiện một phân tích để xác định ứng suất làm việc an toàn bởi sự thỏa thuận giữa các bên có liên quan

Với các chi tiết gang khi độ bền kéo thiết kế dựa trên hệ số an toàn là 10 (xem đoạn A8 của phụ lục A), thì độ bền nén thiết kế sẽ không vượt quá 2 lần giá trị đưa ra trong Bảng 3.3.1 (C).

3.3.5  Độ bền cắt thiết kế (fs)

Khi ứng suất cắt xuất hiện một mình, độ bền cắt thiết kế phải không vượt quá 60% giá trị đưa ra trong Bảng 3.3.1, và phải không vượt quá 80% giới hạn cắt như chốt bulông, đinh tán, hay cấu trúc tương tự theo đó thành phần cắt bị giới hạn đến mức mà đoạn xem xét có thể bị đứt (hỏng) mà không có sự giảm tiết diện.

3.3.6  Độ bền dọc trục thiết kế (fb)

Độ bền dọc trục thiết kế không quá 160% giá trị đưa ra trong Bảng 3.3.1.

3.3.7  Mô đun Young (Mô đun đàn hồi) (E)

Giá trị của E được đưa ra trong Bảng 3.3.7.

3.3.8  Độ bền uốn thiết kế cho chi tiết gang

Với các chi tiết gang khi độ bền kéo thiết kế dựa trên độ an toàn là 10 (xem đoạn A8 của phụ lục A), độ bền uốn thiết kế sẽ không vượt quá 150% của giá trị đưa ra trong Bảng 3.3.1 (C).

3.3.9  Độ bền thiết kế cao hơn

Theo quyết định thay đổi hệ số an toàn thiết kế từ 4,0 đến 3,5 đối với R_m, độ bền thiết kế hiện có trong tiêu chuẩn này có thể thay đổi như đưa ra tại 3.3.9.

Việc sử dụng độ bền thiết kế cao hơn các giá trị đưa ra trong Bảng 3.3.1 là được phép với những điều kiện sau.

Độ bền thiết kế cao hơn này có thể áp dụng được cho tất cả các vật liệu và bình trừ trường hợp sau:

a) Các chi tiết đúc;

b) Các bích (3.21);

c) Các chi tiết lắp xiết (Bảng 3.21.5);

d) Các bình có thể vận chuyển được (3.26).

Hệ số 3,5 có thể được sử dụng với giá trị Rm để xác định độ bền kéo thiết kế. Trong trường hợp này, độ bền thiết kế sẽ được xác định từ:

(i) Bảng 3.3.9 đối với vật liệu được lựa chọn; hay

(ii) như cho phép bởi phụ lục A (như đã sửa đổi bởi bản sửa đổi 2:1998).

Bảng 3.3.9 - Độ bền kéo thiết kế cao hơn (MPa) thép cacbon, cacbon-mangan và hợp kim thấp