Lốc tròn ống và tấm Inox cho bồn, bể: máy, thông số, quy trình

Gia công lốc tròn ống và tấm Inox là mắt xích quyết định độ tròn, độ kín và tuổi thọ của bồn, bể công nghiệp. Bài viết này cung cấp một hướng dẫn thực hành toàn diện: từ chọn máy lốc, thông số bán kính–độ dày, tính chiều dài triển khai, quy trình lốc–hàn ghép đến kiểm tra, xử lý bề mặt theo chuẩn công nghiệp. Đây cũng là một nội dung trọng yếu trong cẩm nang gia công Inox (cắt, chấn, dập, lốc), nhưng đủ độc lập để bạn áp dụng ngay tại xưởng.

Tổng quan: lốc tấm thành ống và lốc ống tròn

Lốc tấm Inox thành ống (shell) cho vỏ bồn

– Dùng máy lốc tấm 3 trục hoặc 4 trục để cuốn một hoặc nhiều “khóa vỏ” (shell course) từ tấm phẳng thành ống tròn, phục vụ bồn/bể, silo, ống khói, tháp hấp thụ.
– Yêu cầu chính: bán kính đúng, độ tròn cao, hai mép song song, bề mặt không xước, phần phẳng đầu tấm (flat) tối thiểu nhờ pre-bending tốt.

Lốc ống/hình (section rolling) để tạo vòng gân, cổ ống

– Dùng máy lốc hình (section roll) để uốn tròn ống hàn/đúc, la zăng, V/U/T, flat bar thành vòng tăng cứng (stiffening ring), bích, coil trao đổi nhiệt.
– Yêu cầu chính: hạn chế bẹp (ovalization), nếp nhăn sóng, kiểm soát đường kính trong khi giữ tiết diện.

Vật liệu và độ dày thông dụng cho bồn/bể Inox

– Inox 304/304L: đa dụng, chịu ăn mòn tốt trong đa số môi trường Công nghiệp–Thực phẩm. 304L ưu thế chống nhạy cảm hạt ranh giới khi hàn.
– Inox 316/316L: dùng cho nước biển, hóa chất Cl- thấp đến trung bình.
– Inox 201: kinh tế, chỉ nên dùng môi trường khô, ít ăn mòn.
– Duplex 2205: áp lực cao, ăn mòn rỗ/clorua.
– Độ dày tấm thường: 2–12 mm cho bồn mỏng; 12–30 mm cho bồn áp lực/lớn. Ống chế tạo: DN50–DN1200, SCH tùy thiết kế.
– Chọn mác và chiều dày theo tải trọng, áp lực và môi trường, tuân chuẩn thiết kế tương ứng (ví dụ ASME Section VIII, EN 13445).

Nguồn tham khảo: Nickel Institute – Fabrication of Stainless Steel; ASME Sec. VIII Div.1.

Máy lốc và đồ gá: chọn đúng để “đúng ngay từ đầu”

Kiểu máy lốc tấm

– 3 trục kiểu initial pinch: kinh tế, cần đảo đầu tấm để pre-bending từng cạnh.
– 3 trục kiểu pyramid/biến hình (variable-geometry): phù hợp tấm dày, bán kính lớn.
– 4 trục: pre-bending hai đầu không cần đảo phôi, chính xác cao, lốc côn thuận tiện, tối ưu cho xưởng sản lượng lớn.
– Máy lốc hình (section roll) 3 trục: cho ống, hộp, V/U/T, thanh dẹt.

Nguồn: Faccin, Davi – tài liệu kỹ thuật máy lốc tấm 3/4 trục.

Đường kính tối thiểu và khả năng lốc

– Quy tắc nhanh với Inox (do đàn hồi cao hơn thép carbon):
– Dmin ≈ 1.2–1.4 × đường kính trục trên (top roll) với máy 4 trục; 1.3–1.5 × với máy 3 trục.
– Với cùng máy, Inox thường cần bán kính lớn hơn 10–20% so với thép carbon ở cùng chiều dày.
– Phần “phẳng” tại hai đầu sau pre-bending:
– Máy 4 trục: ~0.5–0.7 × t mỗi đầu; máy 3 trục: ~0.8–1.2 × t.
– Lốc côn: yêu cầu máy 4 trục hoặc 3 trục có con lăn chỉnh côn và chặn mép; nên dùng con lăn ép cạnh (lateral rolls) để chống trượt.

Lưu ý: Luôn đối chiếu bảng năng lực cụ thể của máy (kèm vật liệu) từ nhà sản xuất.

Yêu cầu bề mặt con lăn và bôi trơn

– Con lăn đánh bóng (Ra ≤ 1.6 µm), cứng đủ nhưng không gây “galling” với Inox.
– Dùng phim PE mỏng hoặc giấy interleaving cho bề mặt 2B/BA; bôi trơn trung tính (không lưu huỳnh/clo) dạng nhũ nước.

Nguồn: Nickel Institute – Galling and Lubrication in Stainless Steel Forming.

Tính toán chiều dài triển khai và bù đàn hồi

Chiều dài triển khai phôi

– L = π × Dm − Δ, trong đó:
– Dm: đường kính trung bình (thường lấy theo đường kính ngoài trừ 1 × t đối với hàn mép thẳng).
– Δ: bù co ngót hàn và khe hở ghép (root gap).
– Gợi ý Δ cho hàn dọc một lớp vát V đơn:
– Root gap g = 1.5–3.0 mm (t 4–10 mm).
– Co ngót vòng: 0.5–1.5 mm tùy quy trình và số lớp; với bồn mỏng (≤6 mm), thường Δ ≈ g + 1 mm.

Bù đàn hồi (springback) của Inox

– Inox có mô đun đàn hồi thấp hơn và chảy cao hơn thép carbon → đàn hồi lớn hơn.
– Hệ số bù đàn hồi tham khảo khi cài đặt bán kính máy:
– t 2–4 mm: đặt bán kính máy nhỏ hơn 5–8% so với bán kính mục tiêu.
– t 5–10 mm: nhỏ hơn 8–12%.
– t >10 mm: nhỏ hơn 10–15%.
– Kiểm tra thực tế lô vật liệu để tinh chỉnh vì giới hạn chảy (Rp0.2) từng mác/nhà cán khác nhau.

Nguồn: Faccin/Davi – hướng dẫn bù đàn hồi; ISSF – Forming of Stainless Steel.

Quy trình lốc tấm thành ống cho vỏ bồn: từng bước

1) Chuẩn bị tấm
– Kiểm tra chứng chỉ mác, chiều dày, bề mặt (2B/No.1/BA).
– Vệ sinh dầu mỡ, gỉ sắt ngoại lai. Dán phim bảo vệ nếu yêu cầu hoàn thiện cao.
– Cắt phôi theo kích thước triển khai; chừa Δ như trên.

2) Vát mép hàn
– t ≤ 3 mm: có thể không vát, hàn TIG tự chảy hoặc TIG + đệm mỏng.
– t 3–6 mm: vát V 30–35°, root gap 1.5–2.0 mm; TIG lớp lót, MIG/MAG xung hoặc FCAW fill/cap.
– t > 6 mm: V hoặc K bevel, có backing/đệm đồng; SAW cho đường dài nếu có vị trí phẳng.
– Vật liệu hàn: 308L cho 304/304L; 316L cho 316/316L; Duplex dùng dây ER2209. Chọn L để giảm nhạy cảm hóa bền/ăn mòn kẽ hạt.

Nguồn: AWS D1.6 – Stainless Steel; Outokumpu Welding Handbook.

3) Pre-bending hai đầu
– Thiết lập áp lực ép lớn hơn khi dồn mép vào con lăn top roll để triệt phần phẳng.
– Kiểm soát chiều dài phần phẳng theo mục tiêu máy (x t).

4) Lốc tạo tròn
– Tăng dần hành trình con lăn dưới/biên cho tới khi đường sinh đạt bán kính đặt; đi nhiều pass nhẹ để đều lực, tránh nếp gấp.
– Với 4 trục: có thể khép mép ngay trên máy để ghép hàn đính.

5) Kiểm tra kích thước–độ tròn
– OD/ID: ±1–2 mm cho đường kính ≤ 3 m; độ ôvan ≤ 1% D.
– Sai lệch song song mép: ≤ 0.5 mm trên chiều dài.
– Dùng thước vạn năng, thước dây π-tape, vòng dưỡng, hoặc khung cữ tròn.

6) Hàn đính và chống biến dạng
– Căn chỉnh mép, dùng clamp vòng/dao động, backing copper/ceramic nếu cần.
– Đính đối xứng, bước đính 100–200 mm; kiểm soát nhiệt, không để khe hở thay đổi.

7) Hàn dọc (long seam)
– Lựa chọn quy trình:
– GTAW (TIG) cho lớp lót chất lượng cao; GMAW xung/FCAW/SAW cho điền đầy.
– Với bồn mỏng, toàn bộ TIG xung có backing khí (100% Ar) đạt chất lượng thẩm mỹ.
– Trình tự hàn “skip” hoặc chia đoạn đối xứng để giảm co ngót cục bộ.

8) Làm sạch và xử lý bề mặt sau hàn
– Mài phẳng hợp lý (không quá nhiệt).
– Tẩy gỉ–thụ động (pickling–passivation) bằng gel/nhúng theo hướng dẫn nhà hóa chất; rửa nước DI, kiểm tra màu mạ Cr tự thụ động.
– Với bồn vệ sinh: đánh bóng cơ học tới Ra ≤ 0.8 µm (thực phẩm) hoặc ≤ 0.4 µm (dược).

Nguồn: Nickel Institute – Pickling and Passivation of Stainless Steel.

9) Lắp ráp các shell course
– Lốc và hàn các ống vỏ khác, ghép vòng chu vi; dùng dưỡng chống méo, căn cữ hàn.
– Bố trí vòng gân (lốc tròn thanh/ống) theo thiết kế, hàn đính–hàn hoàn thiện.

Quy trình lốc ống tròn làm vòng gân/bích

– Chọn máy lốc hình có con lăn định hình phù hợp tiết diện.
– Để chống bẹp với ống mỏng:
– Dùng nút chèn (mandrel) nội, cát khô nén, hoặc bơm nước áp nhẹ nếu cho phép.
– Giới hạn bán kính tối thiểu: Rmin ≈ (2.5–4.0) × Dống (tùy t/D). Với t/D nhỏ, tăng Rmin.
– Uốn từng pass, kiểm tra đường kính bằng dưỡng; cắt–hàn kín vòng, gia công bích.

Kiểm soát khuyết tật thường gặp

– Phần phẳng đầu tấm dài: pre-bending chưa đủ; tăng hành trình ép, dùng 4 trục.
– Ôvan/“trứng”: lực lốc không đều; tăng số pass, đảo chiều pass cuối; đo–chỉnh tại vị trí lớn nhất.
– Nếp gấp/dồn sóng: bước tăng ép quá lớn; bề mặt con lăn xấu; giảm bước, cải thiện bề mặt/bôi trơn.
– Xước/galling: không dùng phim bảo vệ/lube; con lăn bẩn; vệ sinh, dùng interleaving, lube trung tính.
– Bẹp ống khi lốc hình: thiếu chống đỡ trong; giảm lực từng pass, dùng mandrel.

Yêu cầu chất lượng, NDT và thử kín/áp

– Kiểm tra trực quan (VT) toàn bộ mối hàn; thẩm thấu màu (PT) cho Inox với bồn kín.
– Bồn áp lực: NDT theo WPS/PQR và mã (ASME VIII/EN 13445).
– Thử kín: bồn khí dùng kiểm bọt xà phòng, chân không hoặc khí trơ 0.2–0.5 barg.
– Thử thủy lực: 1.3 × áp suất thiết kế (theo ASME VIII), duy trì thời gian theo quy định; làm sạch, sấy khô sau thử.

An toàn khi vận hành máy lốc

– Huấn luyện, khóa liên động chân–tay, che chắn kẹp cuốn; nút dừng khẩn cấp luôn sẵn.
– Gông cẩu dùng đai vải/nhựa, tránh xích trực tiếp lên Inox.
– Không đeo găng rộng/buông lỏng gần trục; cấm đứng trên phôi; giữ khoảng cách tay tối thiểu theo hướng dẫn máy.
– Kiểm tra điện–thủy lực định kỳ; đồng bộ hóa hiển thị vị trí trục.

Ví dụ tính nhanh: vỏ bồn D 3000 mm, t 6 mm, 304L

– Yêu cầu: OD = 3000 mm, hàn dọc V, root gap g = 2.0 mm, hàn TIG lót + GMAW điền đầy.
– Chọn Dm ≈ Do − t = 3000 − 6 = 2994 mm (với vát V đơn).
– Bù co ngót hàn dự kiến 1.0 mm → Δ ≈ g + 1.0 = 3.0 mm.
– Chiều dài triển khai: L = π × 2994 − 3 ≈ 9404.5 − 3 = 9401.5 mm.
– Cài đặt bán kính máy nhỏ hơn mục tiêu ~10% để bù đàn hồi; pre-bending đầu mỗi cạnh ~0.5 × t = 3 mm (nếu dùng 4 trục).
– Sau lốc kiểm tra ôvan ≤ 1% → ≤ 30 mm; hiệu chỉnh tại vị trí lớn nhất trước khi hàn dọc.

Mẹo nhanh để đạt độ tròn–độ kín cao

– Đừng “ăn dày” lực lốc; nhiều pass mỏng cho kết quả tròn đều hơn.
– Hạn chế nhiệt tập trung khi hàn dọc; chia đoạn, backstep.
– Hàn lớp lót TIG có backing khí để bảo vệ mặt trong khỏi oxy hóa đường hạt (sugaring).
– Luôn tẩy gỉ–thụ động sau hàn; tránh nhiễm sắt từ dụng cụ thép carbon.
– Với bồn vệ sinh, xác nhận độ nhám và kiểm tra ferrite delta của kim loại hàn nếu yêu cầu.

Tài liệu tham khảo

– Nickel Institute: Fabrication and Forming of Stainless Steels; Pickling and Passivation of Stainless Steel.
– AWS D1.6: Structural Welding Code – Stainless Steel.
– ASME Section VIII Div.1: Pressure Vessels.
– Faccin & Davi: Plate/Secion Rolling Technology Notes (máy 3/4 trục, bù đàn hồi, pre-bending).
– ISSF: Guidelines for Stainless Steel Forming.

Kết luận

Để lốc tròn ống và tấm Inox chế tạo bồn, bể đạt chuẩn, bạn cần đồng bộ 5 yếu tố: chọn đúng máy (3/4 trục, năng lực thực), tính triển khai và bù đàn hồi chính xác, quy trình lốc–pre-bending nhiều pass, hàn–xử lý bề mặt theo chuẩn Inox, và kiểm tra nghiêm ngặt. Thực hiện chuẩn ngay từ khâu lốc sẽ giảm biến dạng hàn, nâng độ tròn và độ kín, rút ngắn thời gian hoàn thiện và kéo dài tuổi thọ bồn.

Cần tư vấn chi tiết theo vật liệu–máy tại xưởng của bạn hoặc báo giá Inox, phụ kiện–vật tư hàn đạt chuẩn? Liên hệ Inox Cường Thịnh. Hotline: 0343.417.281. Email: inoxcongnghiep.cuongthinh@gmail.com