So sánh ống CPVC và ống kim loại trong công nghiệp hóa chất

1. Chi phí cơ hội 

Nhiều ứng dụng công nghiệp – bao gồm xử lý hóa chất, xử lý kiềm kiềm, chế biến khoáng sản và phát điện – đang nhận ra giá trị to lớn từ các hệ thống đường ống được xây dựng bằng clorua polyvinyl clorua (CPVC).

Cụ thể hơn, các nhà máy công nghiệp đang giảm chi phí lắp đặt, thời gian ngừng hoạt động để sửa chữa, thay thế ít hơn và cải thiện hiệu quả của quá trình sản xuất nhờ sự chuyển đổi sang đường ống, phụ kiện và van CPVC.

2. Làm thế nào có thể nhựa tốt hơn kim loại?

Công nghệ CPVC được thiết kế đặc biệt để đáp ứng nhu cầu của môi trường công nghiệp khắc nghiệt. CPVC là một loại nhựa nhiệt dẻo có khả năng chịu được sự tiếp xúc kéo dài với nhiệt độ cao và áp suất cao trong khi cung cấp khả năng chống ăn mòn cao.

CPVC chống oxi hóa tốt hơn kim loại

Lợi thế đáng kể nhất là hệ thống đường ống CPVC thay thế kim loại là khả năng chống ăn mòn của nó.
Hệ thống đường ống kim loại ứng dụng để xử lý nước với độ pH trung tính. Tuy nhiên, ngay sau khi pH của chất lỏng kéo dài (~ 7) hoặc muối (ví dụ như nước lợ hoặc nước biển), kim loại bắt đầu ăn mòn và có thể phân hủy tương đối nhanh chóng.

Lý do là, các ion trong chất lỏng có tính axit (pH <7) và kiềm (pH> 7) cũng như dung dịch muối có thể phản ứng với nhiều kim loại, gây ăn mòn. Cuộc tấn công này được tăng tốc khi có oxy hòa tan.
Ngược lại, ống và khớp nối được làm bằng vật liệu CPVC vốn đã trơ với hầu hết các axit, bazơ và muối.

Kim loại ăn mòn:

Kim loại có thể ăn mòn tạo ra các hố nhỏ hình thành dọc theo chiều dài của đường ống làm giảm độ dày thành ống và giảm khả năng chịu áp lực của nó.

 

​Một nguyên nhân khác cần quan tâm là ăn mòn kẽ hở. Đây là nơi các ion trong chất lỏng tập trung ở các khe hở xung quanh các mối hàn, mặt bích và các loại kết nối đường ống khác. Sự tích tụ ion này có thể làm suy giảm vật liệu nhanh chóng gây rò rỉ ở mối hàn và khớp.

Hậu quả của sự ăn mòn

Các hiệu ứng và mức độ nghiêm trọng của sự ăn mòn trong hệ thống đường ống sẽ khác nhau tùy thuộc vào ứng dụng, nhưng nói chung ăn mòn có thể dẫn đến các vấn đề sau:

 

• Đánh giá áp lực giảm trên tường thành ống mỏng.
• Tốc độ dòng chảy có thể bị làm chậm đòi hỏi máy bơm phải hoạt động nhiều hơn.
• Độ tinh khiết của chất lỏng có thể bị ô nhiễm khi các mảnh vụn kim loại bị ăn mòn trôi đi. Đây là một mối quan tâm đáng kể đối với các ứng dụng có tiêu chuẩn độ tinh khiết cao.
• Chi phí lắp đặt sẽ tăng lên, vì lao động có tay nghề cao cần phải hàn hệ thống ở mức an toàn nhất.

Những ý kiến khác:

Ăn mòn bên ngoài: Một vấn đề lớn đối với các nhà máy ở vùng ven biển, hàm lượng muối trong khí quyển có thể ăn mòn bên ngoài của ống kim loại. Ở một số khu vực, các nhà máy phải dừng hoạt động để sơn đường ống bên ngoài hàng năm để bảo vệ bề mặt của nó.

Bảo vệ lớp oxy hóa: Một số kim loại tự nhiên phát triển một lớp oxy hóa trên bề mặt của chúng, hoặc các chất phụ gia có thể được áp dụng thủ công để tạo ra lớp này. Quá trình oxy hóa này giúp củng cố đường ống bằng cách tạo ra lớp áo giáp xung quanh nó không thấm nước để giảm tấn công. Lớp áo giáp này có thể giúp bảo vệ một đường ống chống lại mức độ pH hơi bên ngoài trung tính, mở rộng phạm vi hoạt động của nó. Tuy nhiên, ngay cả các lớp oxi hóa cũng không thể chịu được các axit và bazơ tích cực hơn.

4. Sự thay đổi của hệ thống

Mở rộng quy mô là một mối đe dọa đáng kể đối với đường ống công nghiệp, vì nó có thể gây nguy hiểm đáng kể cho tốc độ dòng chảy.

Ở các mức độ pH và nhiệt độ khác nhau, một số ion kim loại hòa tan trong nước, cho phép chúng chảy qua hệ thống đường ống bằng kim loại với ít hoặc không có vấn đề gì.

Tuy nhiên, nếu chất lỏng kim loại bị hòa tan khi rơi ra ngoài phạm vi hòa tan của nó, các ion có thể rơi ra khỏi dung dịch và gắn vào thành của ống kim loại. Những ion này tích lũy theo thời gian để tạo ra những gì trông giống như vảy xung quanh bên trong đường ống.

 

 ​
Các quá trình liên quan đến magiê, canxi, sắt, nhôm và silica có xu hướng có nguy cơ cao hơn trong việc mở rộng quy mô. Canxi, ví dụ, có một phạm vi hòa tan rất hẹp, tạo ra một xu hướng lớn để loại bỏ một dung dịch.

Việc chia tỷ lệ có xu hướng xảy ra khi có xoáy trong dòng chảy. Những eddies này có thể được tìm thấy gần không hoàn hảo trong đường ống, chẳng hạn như xung quanh đường nối và mặt bích. Khi chất lỏng xoáy xung quanh các eddies này, nồng độ ion phát triển, làm tăng khả năng mở rộng quy mô. Với CPVC, có rất ít mối quan tâm về mở rộng quy mô. Vật liệu có ái lực thấp hơn đáng kể so với kim loại.

Hậu quả của việc mở rộng

Khi mở rộng quy mô, đường kính ống có thể bị hạn chế và hệ thống của bạn sẽ gặp phải một số tác dụng phụ bất lợi:
+ Hiệu suất bơm giảm.
+ Áp lực sẽ tăng lên trong hệ thống.
+ Vảy có thể vảy ra và làm tắc nghẽn các bộ lọc hoặc làm ô nhiễm chất lỏng.
+ Như với sự ăn mòn, người lao động có tay nghề cao sẽ cần thiết để tạo mối hàn trơn tru để tránh các vấn đề mở rộng quy mô, làm tăng chi phí lắp đặt tổng thể.

5. Chi phí lắp đặt thấp

Chi phí lắp đặt, nhân công, chế tạo và chi phí lắp đặt khác có thể kết hợp với hơn một nửa tổng chi phí lắp đặt của hệ thống đường ống. Biểu đồ sau đây với dữ liệu cho thấy chỉ số chi phí cài đặt CPVC với ống có đường kính 6 inch. Hệ thống đường ống CPVC so với kim loại và nhựa nhiệt dẻo thay thế.

 

 ​
Dưới đây là những lý do cho việc chi phí thấp.

5.1 Hàn khớp nối

Các đường ống kim loại được hàn với nhau bằng cách sử dụng nhiệt độ cao và thường là chất độn kim loại. Quá trình này mang theo hai vấn đề:

+ Để giúp hạn chế sự ăn mòn hoặc mở rộng quy mô, cần có các kỹ thuật và thiết bị hàn chuyên dụng. Những người lao động có tay nghề cao là yêu cầu để làm cho các mối hàn này và chi phí cho nhân công tay nghề cao là tốn kém.

+ Ứng dụng dung môi CPVC

Mặt khác, một hệ thống CPVC được hợp nhất với nhau bằng cách sử dụng dung môi hai bước đơn giản. Dung môi không phải là keo. Thay vào đó, nó tạo ra một liên kết hóa học kết hợp hai mảnh lại với nhau. Sau khi được gắn với nhau, khớp nối thực sự trở thành phần mạnh nhất của hệ thống đường ống vì độ dày thành gấp đôi so với một đoạn ống.

Việc đào tạo có thể được thực hiện tại chỗ trong vòng chưa đầy 15 phút, và không yêu cầu thiết bị chuyên dụng cho việc sử dụng dung môi.

 

 ​
5.2 Cân nặng

CPVC chỉ nặng bằng 1/6 so với thép có kích thước tương đương. CPVC SCH 80 ống nặng khoảng 6 lbs/ft cho ống 6 inch, Trong khi ống thép tương đương có thể cân nặng giữa 25 và 29 lbs./ft. (dựa trên một mẫu các nhà sản xuất ống thép).

Nói cách khác, sự khác biệt trọng lượng giữa 50-ft. của #CPVC và ống thép là khoảng 1.150 lbs. Điều này cho phép cần sử dụng ít công nhân hơn, hạn chế máy móc hạng nặng (nếu có), và tăng sự an toàn lao động.

5.3 Lao động và thiết bị cần thiết

Trọng lượng của một hệ thống đường ống kim loại đòi hỏi nhiều lao động hơn phải tham gia xử lý, lắp đặt và đảm bảo đường ống. Ngoài ra, máy móc hạng nặng sẽ cần phải có sẵn để vận chuyển và kéo ống vào vị trí.
Chi phí lao động cho việc thi công trên cao cần người lao động tăng lên.

5.4 Chế tạo trước

Do trọng lượng của nó, cần cho các kỹ thuật hàn chuyên ngành, và các yêu cầu về điện / ngọn lửa, phần lớn hệ thống đường ống kim loại được đúc sẵn bên ngoài và vận chuyển đến công trình.
Quá trình này có thể đắt đỏ khi thực hiện tại những vị trí đặc biệt để có thể thực hiện vận chuyển đường ống. Ngoài ra, nếu xảy ra hỏng hóc khi lắp đặt thì khắc phục tại chỗ là tốn kém.
CPVC sẵn có từng chi tiết, nhưng nhờ quá trình hàn dung môi hai bước của nó và thực tế là vật liệu có thể dễ dàng cắt, chế tạo tại chỗ không phức tạp quá trình cài đặt như kim loại.

5.5 Bảo trì

Trong suốt quá trình sử dụng của hệ thống đường ống, việc bảo trì thường xuyên là cần thiết cho dù bạn chọn hệ thống đường ống kim loại hoặc CPVC. Bảo dưỡng chung có thể bao gồm tích hợp một thiết bị mới, thay đổi bố cục hoặc thay thế các phần bị hỏng.

Tuy nhiên, một hệ thống CPVC cung cấp giá trị lớn hơn so với đường ống kim loại khi nói đến công tác bảo trì. Với đường ống kim loại, bạn thường phải ký hợp đồng với một nhà thầu thi công, và họ có thể được yêu cầu để cấu hình lại một số kết nối hoặc mối hàn. Ngoài ra, hệ thống kim loại không linh hoạt, vì vậy các điều chỉnh căn chỉnh tinh tế có thể yêu cầu cấu hình lại tốn kém.

Với việc đào tạo đơn giản cho hàn dung môi ống và phụ kiện CPVC, bất kỳ nhà thầu cơ khí hoặc kỹ sư bảo trì nhà máy nào cũng có thể thay đổi, sửa chữa và sửa đổi hệ thống. Bản thân đường ống cũng linh hoạt đến từng điểm, vì vậy một hoặc hai người không có thiết bị chuyên dụng có thể dễ dàng thực hiện điều chỉnh căn chỉnh.

6. An toàn

CPVC cũng cung cấp một số lợi thế về an toàn so với các lựa chọn thay thế kim loại.

Dẫn nhiệt

CPVC có giá trị dẫn nhiệt rất thấp. Hệ số truyền nhiệt của CPVC xấp xỉ 1/300 của thép, tiết kiệm chi phí năng lượng và cung cấp nhiệt độ bề mặt mát hơn nhiều. Điều này không chỉ làm giảm nhu cầu cách nhiệt tốn kém, nó còn hạn chế tiếp xúc với công nhân gây nguy hiểm.

 

nhiệt độ bề mặt ống ước tính so với so sánh nhiệt độ bên trong với Corzan CPVC và thép

An toàn cháy nổ

CPVC sẽ không duy trì cháy. Điều này là nhờ vào chỉ số oxy giới hạn (LOI) của nó là 60. LOI là tỷ lệ oxy cần thiết trong khí quyển để hỗ trợ quá trình cháy.

Vì bầu khí quyển của Trái đất chỉ có 21% oxy, ống hoặc phụ kiện của #CPVC không cháy trừ khi ngọn lửa liên tục được duy trì, và nó sẽ ngừng cháy ngay sau khi nguồn đánh lửa bị loại bỏ.

Nhẹ

CPVC nhẹ hơn rất cơ động. Điều này giúp giảm sức vận chuyển và chấn thương của công nhân trong quá trình lắp đặt. Nó cũng giúp loại bỏ sự cần thiết cho các thiết bị nâng hạ trong khi cài đặt.

Các vật liệu khác dùng tốt cho hóa chất

Tùy theo nồng độ, nhiệt độ của lưu chất ta có thể chọn được các vật liệu nhựa khác nhau như PVCU, CPVC, PP, PVDF, Teflon.

Mọi người có thể tham khảo tại Chemical Resistance