Vật liệu van (valve) | Gang – Đồng – Thép – Inox – Nhựa

Tiêu chuẩn vật liệu van (valve) là một trong những kiến thức chuyên sâu đòi hỏi người những người làm việc liên quan cần phải hiểu rõ, để đảm bảo được các sản phẩm chọn mua phù hợp với đặc tính môi trường mà vật liệu đó sẽ tiếp xúc

1. Tiêu chuẩn vật liệu van là gì

Có rất nhiều loại vật liệu khác nhau và trong mỗi loại vật liệu lại có các chủng loại vật liệu, tất cả đều được tiêu chuẩn hóa. Với chuyên môn liên quan đến vật liệu van, chúng tôi chỉ chia sẻ các loại vật liệu phổ biến liên quan tới ngành, cùng với các tên tiếng Anh tương ứng như dưới đây

• Vật liệu (nói chung) – Material
• Gang – Cast iron
• Đồng – Copper, brass, bronze
• Thép – Steel
• Sắt – Iron
• Nhôm – Aluminium
• Inox – Stainless steel
• Cao su – Rubber
• Nhựa – Plastic

⊕ Trong phạm vi bài viết này

• Chúng tôi chỉ giới thiệu chủng loại – tiêu chuẩn và mác vật liêu van. Để biết chi tiết và chuyên sâu hơn về kiến thức của mỗi loại vật liệu, hãy mở link đường dẫn được gắp trên mỗi từ khóa và tìm hiểu kỹ hơn
• Tiêu chuẩn vật liệu van được qui định cụ thể theo từng tiêu chuẩn (tiêu chuẩn của tổ chức thế giới hoặc tiêu chuẩn của từng quốc gia). Tại Việt Nam chúng ta sử dụng nhiều tiêu chuẩn JIS (Nhật Bản) và ASTM (Mỹ) vì vậy chia sẻ kiến thức cũng xoay quay 2 tiêu chuẩn này
• “Gr.” là viết tắt của Grade – tức là lớp vật liệu hay nhóm vật liệu

⊗ Đừng nhẫm lẫn giữa tiêu chuẩn (Standard) và kí hiệu (symbol)

• Tiêu chuẩn được chuẩn hóa theo các tổ chức và qui định rõ về thành phần và các đặc tính lý hóa của vật liệu
• Kí hiệu: Sử dụng các kí hiệu để người đọc có thể nhận diện đó là loại vật liệu gì (đất, cát, gỗ, kim loại, vải,…)

2. Ý nghĩa vật liệu van

Vật liệu van là vật liệu của tất cả các bộ phận cấu thành nên van, song khối lượng vật liệu nằm nhiều nhất ở thân van. Vật liệu van quan trọng lại nằm ở đĩa van, bộ phận làm kín và các bộ phận chịu mài mòn hoặc chịu ứng suất lớn

2.1 Vật liệu thân van

Thân van là bộ phận mà bề ngoài tiếp xúc trực tiếp với môi trường, phần mặt trong tiếp xúc với lưu chất. Vật liệu van sẽ ảnh hướng lớn tới trọng lượng van và đây cũng là yếu tố chính quyết định độ bền của van

• Thân van chịu tác động bên ngoài: Thân van chịu tác động của môi trường và nhiệt độ, đặc biệt van được lắp đặt ngoài trời sẽ chịu nhiều tác động khắc nhiệt và còn chịu tác động va chạm không mong muốn trong suốt quá trình vận hành
• Thân van chịu tác động bên trong: Tác động chính là áp suất của dòng lưu chất, áp lực có thể chịu là PN16, PN25, PN40, … và có thể chịu nhiệt độ có thể lên tới 400 ~ 500^oC. Chính vì vậy vật liệu van cổng sẽ đóng vai trò quan trọng trong khả năng chịu áp

Thân van có thể được đúc từ nhiều vật liệu khác nhau

2.2 Vật liệu các bộ phận khác

Các bộ phận van có chi tiết vật liệu thường được chỉ rõ trong spec của van hoặc catalogues của van bao gồm

• Tay van (vô lăng)
• Đĩa van (cánh van)
• Vòng đệm
• Các bộ phận làm kín theo từng loại van

3. Vật liệu đúc

Vật liệu đúc có tên tiếng Anh là casting material, bao gồm các loại vật liệu valve: Gang, thép đúc, sắt dễ uốn và inox đúc với nhiều tiêu chuẩn cho các mác vật liệu van khác nhau

Dưới và đây cũng là các vật liệu van phổ biến theo các tiêu chuẩn thường dùng tại Việt Nam chúng ta, điển hình là các mác vật liệu van theo tiêu chuẩn của Mỹ và của Nhật

Vật liệu thép đúc sẽ bao gồm cả thép thông thường và thép không gỉ tức là inox theo cách gọi của Việt Nam chúng ta

2.1 Thép đúc

Vật liệu van làm bằng thép đúc có những ưu điểm nổi bật như: ĐỘ bền cao, có tính dẻo dai và đặc biệt giá thành rẻ hơn so với thép đúc không gỉ. Ngoài ra khả năng chịu nhiệt cao cũng là ưu điểm để van có thân đúc từ vật liệu này phủ hợp với dầu nóng, nước nóng, lưu chất có nhiệt

2.2 Thép đúc không gỉ

Các vật liệu van là thép đúc không gỉ hay chính là các van bi inox. Những van này có khả năng vừa chịu nhiệt độ cao, chịu áp tốt và đặc biệt là khả năng chống ăn mòn nên phù hợp với rất nhiều hệ thống, trong nhiều lĩnh vực khác nhau

Vật liệu van inox rất thông dụng và được sản xuất từ vật liệu inox 201, inox 304, hoặc 316. Ưu điểm chính là không bị ăn mòn cho nên van được sử dụng cho hệ thống cấp nước sạch, hệ thống xử lý nước thải, thậm chí dùng được cả cho hóa chất. Phổ biến trong các chủng loại là van cổng inox

2.3 Gang đúc

Liên quan đến vật liệu van là gang, chúng ta sẽ thường xuyên bắt gặp các từ khóa như: Gang trắng, gang xám hay GCD450 hoặc GC200. Các van có thân đúc từ những vật liệu này mang đặc điểm nổi bật là rẻ tiền hơn, đặc biệt là khả năng hấp thụ tiếng ồn và chịu mài mòn

Với vật liệu gang đúc ngoài các tiêu chuẩn quốc tế phổ biến trên thì vật liệu van với thân gang theo mác tiêu chuẩn của Trung Quốc thường thấy là QT450-10

Vật liệu van bằng gang thường có tính giòn, tuy nhiên nó lại hấp thụ được tiếng ồn, giảm chấn và giới hạn áp suất không quá lớn. Van cổng gang là loại van phổ biến nhất hiện nay và được sử dụng rộng rãi nhất trong các loại van gang và được sử dụng nhiều cho các hệ thống cấp nước, thoát nước, PCCC.

3. Vật liệu rèn

Thép ren có tên tiếng Anh là forging material là một trong những tiêu chuẩn vật liệu được sử dụng cho những trường hợp valve cần khả năng chịu được nhiệt độ và áp suất rất cao. Vật liệu van thường thấy của loại này là A105

Van được làm từ thép A105 điển hình là van cầu thép, van cổng thép và van bi thép thường chịu nhiệt lên tới 450^oC

4. Nhôm và đồng

Trên name plate hoặc trên thân các van bi đồng, van cửa đồng và van bướm có thân làm từ vật liệu nhôm. Chúng ta thường xuyên bắt gặp các tiêu chuẩn vật liệu van dưới đây hoặc chi ít chúng ta thường xuyên thấy các tiêu chuẩn này trong catalogues của các thiết bị công nghiệp

Vật liệu van bằng đồng được ứng dụng rộng rãi cho các hệ thống dân dụng, sinh hoạt. Van đúc từ các vật liệu này thường được chế tạo theo kiểu bắt ren, chịu được nhiệt độ đến 110^oC và thường có kích cỡ lớn đến DN100. Chủng loại điển hình chính là van cửa đồng

4.1 Vật liệu van là nhôm

Với đặc tính nhẹ, không có độc và khả năng chống mài mòn tốt chịu áp và nhiệt ở mức ổn định và giá thành không cao. Van được sử dụng trong những trường hợp đặc biệt và nhãn hiệu nổi tiếng có sử dụng vật liệu van này chính là van bướm Kitz

4.2 Vật liệu van đồng

Đặc điểm của hai loại vật liệu này thường mềm hơn nhiều so với các vật liệu là thép, inox hoặc gang nên kí hiệu vật liệu ít được đúc liền thân van. Đặc tính an toàn và rất phù hợp với ứng dụng trong dân dụng van có thân đúc bằng đồng dùng chủ yếu cho nước và hơi nóng. Mác đồng phổ biến trong các van đến từ châu Âu là CW617N

5. Vật liệu van nhựa

Vật liệu valve nhựa rất phong phú. Với các loại van nhựa dân dụng thường sử dụng các loại nhựa như nhựa uPVC hay nhựa PPR, nhưng trong hệ thống các đường ống công nghiệp thì các vật liệu như nhựa CPVC, PP, PE, PVDF sẽ được ứng dụng đa dạng

6. Vật liệu gioăng làm kín cho van

Gioăng làm kín kết nối của các bộ phận van, giữa van với các thiết bị hoặc ống, hoặc là vật liệu ghế van. Vật liệu này được làm bằng các vật liệu phổ biến như:

• EPDM,: Chủ yếu dùng kết hợp với các van gang
• PTFE: Chịu nhiệt cao và kháng hóa chất, đảm bảo an toàn cho người dùng nên thường được sử dụng cùng với van có thân là inox
• Vitton: Chủ yếu làm các gioăng và phớt
• FKM,: Kháng dầu mỡ ở nhiệt độ tới 250^oC và đặc biệt kháng được axit
• NBR: Cho khả năng kéo giãn tốt, kháng hóa chất dầu mỡ và đặc biệt chịu được nhiệt độ cao

7. Hướng dẫn chọn vật liệu valve

Để lựa chọn vật liệu van, đòi hỏi người mua người tư vấn sử dụng hoặc kỹ sư bán hàng phải có kiến thức chuyên môn về vật liệu valve cũng như hiểu rõ các van sẽ sử dụng trong môi trường với nhiệt độ và áp suất như thế nào. Vì vậy để chọn được van công nghiệp chúng ta cần phải hiểu rõ vật liệu van và mối tương quan giữa vật liệu và các yếu tố dưới đây

• Nhiệt độ môi trường nơi van làm việc
• Nhiệt độ và áp suất của dòng lưu chất chảy trong valve
• Lưu chất là gì và đặc tính của lưu chất đó

Từ đó mới chọn được vật liệu valve phù hợp, rất may mắn cho người mua khi phần lớn các van đã được viết rõ trong spec hoặc được người có chuyên môn chỉ định rõ rang khi được yêu cầu mua hàng