Lốc tròn ống và tấm Inox cho bồn bể: quy trình, tính toán, máy

Gia công lốc tròn ống và tấm Inox là khâu cốt lõi khi chế tạo bồn bể công nghiệp, ống dẫn, silo, cyclone, vỏ thiết bị. So với cắt, chấn, dập, lốc đòi hỏi sự kết hợp giữa tính toán triển hình, lựa chọn máy và kiểm soát biến dạng hàn. Bài viết này cung cấp một hướng dẫn kỹ thuật hoàn chỉnh, đi thẳng vào thực hành xưởng và tiêu chuẩn công nghiệp, giúp bạn lốc chính xác, tròn đều, đúng dung sai.

Chọn vật liệu Inox và độ dày cho bồn, bể

– Mác phổ biến:
– 304/304L: đa dụng cho nước, thực phẩm, môi trường trung tính; 304L giảm nhạy cảm hóa do hàm lượng C thấp, phù hợp hàn.
– 316L: kháng clorua tốt hơn, dùng cho nước mặn, hóa chất nhẹ, CIP/SIP; 316L (C thấp) tối ưu khi hàn.
– 201: kinh tế, cơ tính cao hơn nên hồi xuân lớn; dùng cho môi trường khô, ít ăn mòn.
– Cơ tính điển hình ở trạng thái 2B:
– 304L/316L: Rp0.2 ≈ 170–220 MPa; E ≈ 193 GPa.
– 201: Rp0.2 ≈ 275–380 MPa; E ≈ 200 GPa.
– Gợi ý độ dày theo đường kính/chiều cao (bồn khí quyển, tham khảo):
– D ≤ 2.5 m: t 2–4 mm (nước sạch, mái che).
– D 2.5–4 m: t 4–6 mm.
– Trên 4 m hoặc bồn đặt ngoài trời, chịu gió: cân nhắc gân tăng cứng hoặc tăng chiều dày.
Lưu ý: Bồn chịu áp, hóa chất hoặc có yêu cầu vệ sinh cao phải thẩm định theo tiêu chuẩn (ASME VIII, EN 13445, API 650) và điều kiện vận hành cụ thể.

Nguyên lý lốc và các loại máy lốc tấm

Máy 3 trục và 4 trục: khác biệt và ứng dụng

– Máy 3 trục (pyramid hoặc initial pinch):
– Ưu: đơn giản, chi phí đầu tư thấp, phù hợp dải dày trung bình/nhỏ.
– Nhược: tiền bẻ mép (pre-bending) kém hơn; xuất hiện “đầu bẹt” lớn hơn; cần nhiều lượt đảo chiều.
– Máy 4 trục:
– Ưu: pre-bending hai đầu ngay trên máy, ít đầu bẹt; ra phôi tròn đều nhanh; dễ lốc côn nhờ lệch trục bên.
– Nhược: chi phí đầu tư cao hơn.
– Năng lực máy công bố thường quy đổi theo thép thường (S235). Với Inox (austenitic), cần áp dụng hệ số vật liệu 1.3–1.5 (tức muốn lốc Inox t mm, chọn máy có khả năng lốc thép thường khoảng 1.3–1.5 t mm).

Tối thiểu đường kính có thể lốc

– Hướng dẫn từ nhà sản xuất máy:
– 4 trục: Dmin ≈ 1.1–1.3 × đường kính trục trên.
– 3 trục: Dmin ≈ 1.3–1.5 × đường kính trục trên.
– Với Inox (độ chảy cao hơn), nên nhân thêm 1.1–1.2 lần so với giá trị trên. Tham khảo catalogue và thử mẫu là bắt buộc trước khi sản xuất loạt.

Hồi xuân của Inox

– Austenitic Inox có hồi xuân lớn hơn thép carbon ~1.3–1.8 lần do tỷ số σy/E thấp và biến cứng nguội; 201 hồi xuân lớn hơn 304/316.
– Thực hành xưởng:
– Lốc bù nhỏ hơn đường kính yêu cầu 0.5–1.5% (tùy mác, chiều dày, D) rồi re-roll tinh sau hàn.
– Tăng số pass với chiều tăng ép nhỏ để đạt độ tròn và hạn chế nếp gấp.

Tính toán cơ bản phục vụ lốc

Chiều triển hình ống/shell trụ

– Lấy theo đường kính trung bình bề dày: Dm = Do − t (Do: đường kính ngoài; t: bề dày).
– Chiều dài phôi: Lphôi ≈ π × Dm − khe hở hàn + bù co ngót hàn.
– Khe hở hàn (GTAW/GMAW): 0–1.5 mm tùy quy trình, đồ gá.
– Co ngót hàn chu vi (austenitic, chiều dày 3–8 mm): thường 0.3–1.0 mm trên chu vi; nên đo thực nghiệm theo xưởng.
Ví dụ: Do 2500 mm, t 4 mm, Dm = 2496 mm → Lphôi ≈ π × 2496 = 7836.0 mm. Chọn khe hở 1.5 mm, bù co 0.5 mm → cắt 7835.0 mm.

Triển hình côn cụt (cone frustum)

Cho côn với đường kính lớn D1, nhỏ D2, chiều cao H:
– Bán kính lớn R1 = D1/2; nhỏ R2 = D2/2.
– Độ dài sinh (slant) s = √[(R1 − R2)^2 + H^2].
– Mở phẳng là hình vành khăn cung góc α (radian):
– α = (2πR1)/s.
– Bán kính ngoài = s; bán kính trong = s × (R2/R1).
– Chiều dài cung ngoài = 2πR1; cung trong = 2πR2. Cộng/trừ khe hở hàn tương tự ống.

Dung sai, độ tròn và kiểm soát đầu bẹt

– Độ ôvan: ≤ 0.5–1.0% D cho bồn hàn thông dụng; bồn chuẩn cao: ≤ 0.3% D.
– Đầu bẹt được giảm mạnh bằng pre-bending hai đầu. Với máy 4 trục, đầu bẹt có thể khống chế rất nhỏ; nếu vẫn còn, cắt bỏ hoặc kế thừa vào mép hàn giáp mối.

Quy trình lốc tròn ống và tấm Inox cho bồn, bể

1) Chuẩn bị và đánh dấu
– Kiểm tra phôi: bề mặt 2B/No.4/BA, độ phẳng, không lẫn tạp sắt. Dùng con lăn, gắp, vải mềm chuyên dụng cho Inox.
– Cắt, soi mép hàn (V, U hoặc vuông) theo chiều dày; làm sạch dầu mỡ.
– Đánh dấu trục chuẩn, chiều lốc, vị trí mối hàn.

2) Pre-bending hai đầu
– Thiết lập áp lực/độ ép theo chiều dày và mác Inox.
– Lốc bẻ mép hai đầu để loại bỏ phần đầu bẹt; giữ bề mặt hoàn thiện bằng tấm đệm, cuộn lót nếu cần.

3) Lốc tạo tròn
– Tăng ép từng bước (nhiều pass), đảo chiều nếu dùng máy 3 trục.
– Kiểm soát hồi xuân: lốc vượt mục tiêu 0.5–1.5%, đo đường kính tại nhiều vị trí (0°, 45°, 90°).

4) Láp ghép và hàn dọc (longitudinal seam)
– Gá lắp bằng vòng kẹp tròn (strong back) và con lăn căn tâm; khe hở hàn theo WPS.
– Hàn root GTAW có che khí mặt trong (back purge bằng Ar) để tránh đường đen/làm đường hàn ăn mòn; sau đó đắp GMAW/FCAW hoặc tiếp tục GTAW tùy yêu cầu bề mặt.
– Vật liệu que/dây: 304/304L dùng ER308L; 316L dùng ER316L; 201 thường dùng ER308/309 (tùy tổ hợp).
– Kiểm soát biến dạng: hàn đối xứng, đoạn ngắn nối tiếp, gõ nguội giữa lớp.

5) Re-rounding và lốc tinh
– Sau hàn dọc, đưa ống trở lại máy để chỉnh tròn (rounding) đạt dung sai; dùng vòng kiểm (template) hoặc thước dây pi tape.

6) Lốc vòng thân tiếp theo, hàn chu vi (circumferential seam)
– Lặp lại cho các “đoạn thân” (shell course). Gá canh mép bằng vòng giữ; hàn theo trình tự chia đoạn để giảm ôvan.
– Với côn: chỉnh lệch hai trục bên (máy 4 trục) hoặc dùng đồ gá côn chuyên dụng.

7) Nắp đáy/nắp chỏm, phụ kiện và hoàn thiện
– Đáy/nắp: chỏm elip/toro/konvex tạo bằng dập/spin; hàn chu vi với thân bồn bằng GTAW/GMAW có purge.
– Gắn bích, lỗ thăm, chân đỡ, gân tăng cứng; hàn đắp tối thiểu biến dạng.

8) Làm sạch, thụ động hóa
– Tẩy mối hàn bằng gel pickling (HNO3 + HF hoặc citric-based) theo khuyến cáo, rửa sạch, trung hòa.
– Thụ động hóa để tái tạo lớp Cr2O3; không dùng dụng cụ thép carbon gây nhiễm sắt.

Lốc ống đường kính lớn từ tấm (ống dẫn, ống khói)

– Quy trình tương tự ống bồn: lốc – hàn dọc – re-round – hàn chu vi nối đoạn.
– Tùy yêu cầu kín khí/kín nước: thử áp, thử rò rỉ (helium sniffer) hoặc thử chân không cục bộ.

Kiểm soát biến dạng hàn, nghiệm thu và thử kín

– Biến dạng:
– Dùng backing bar nước/làm mát giữa lớp; kẹp strong back; chia đoạn hàn đối xứng; hạn chế nhiệt nhập.
– Kiểm tra:
– PT (thẩm thấu), VT (trực quan) cho mọi mối hàn Inox; RT/UT theo yêu cầu bồn áp lực.
– Độ tròn, ôvan: đo 4–8 điểm chu vi mỗi đốt; dung sai như trên.
– Độ thẳng trục, cao độ bích, độ phẳng mép hàn.
– Thử kín:
– Bồn khí quyển: thử nước tĩnh; quan sát rò, biến dạng.
– Bồn áp: thử thủy lực theo ASME VIII/EN 13445; quản lý xả nước, làm khô tránh ố vàng.

Bảo vệ bề mặt và vệ sinh trong gia công

– Duy trì film PE bảo vệ mặt No.4/BA trong quá trình lốc; tháo sau khi hoàn thiện.
– Xưởng sạch, dụng cụ riêng cho Inox; không đặt trực tiếp trên sàn thép.
– Sau tẩy rửa, làm khô và phủ bảo vệ tạm thời nếu lưu kho.

Lỗi thường gặp và cách khắc phục

– Ống không tròn/ôvan lớn: thiếu pre-bending, số pass ít, ép quá nhanh; khắc phục bằng re-rounding có vòng chuẩn, tăng số pass nhỏ.
– Nhăn mép khi lốc côn: lệch trục chưa phù hợp, tiến dao quá nhanh; chỉnh khoảng lệch trục, tăng lực kẹp, dùng vành chặn mép.
– “Đầu bẹt” dài: pre-bending chưa đủ; thực hiện pre-bending đúng thông số, hoặc cắt bỏ phần bẹt sau lốc.
– Đường đen trong mối hàn: purge kém; sử dụng băng keo purge nội, đĩa chặn khí, kiểm soát lưu lượng và thời gian thay khí.
– Ố vàng sau pickling: rửa không kỹ hoặc nhiễm sắt; tăng thời gian rửa, kiểm tra độ sạch ion.

Lập kế hoạch gia công và báo giá: thông tin xưởng cần

– Bản vẽ: D trong/ngoài, chiều cao, số đốt, có/không có côn, dung sai tròn/ôvan.
– Vật liệu: mác, bề dày, khổ tấm/cuộn, yêu cầu bề mặt (2B/No.4/BA), chứng chỉ (MTC).
– Hàn: quy trình, vật liệu hàn, yêu cầu NDT, thử kín.
– Hoàn thiện: pickling/passivation, đánh bóng trong/ngoài (Ra mục tiêu).
– Giao hàng: thời gian, vận chuyển, bốc dỡ, chứng chỉ theo tiêu chuẩn (ISO 3834, ASME).

Ví dụ thực tế (Hà Nội)

– Bồn nước Inox 304L, Do 2500 mm, H 6000 mm, t 4 mm, 3 đốt thân + 1 côn loe miệng:
– Máy lốc 4 trục khổ 2500 mm; pre-bending hai đầu; triển hình L mỗi đốt ~ 7836 mm, cắt 7835 mm để trừ khe hàn và bù co.
– Hàn dọc GTAW root + GMAW fill, purge Ar 99.99%; re-round đạt ôvan ≤ 0.4% D.
– Pickling + passivation; thử nước 24 giờ đạt yêu cầu.

Nguồn tham khảo chính

– Euro Inox – The Mechanical Properties of Stainless Steel; Stainless Steel: Fabrication (euro-inox.org).
– Outokumpu – Fabrication and welding guidelines for stainless steels (outokumpu.com).
– Davi, Faccin – Plate rolling machines technical data: minimum bending diameters and capacity correction for stainless steels (catalogues của hãng).
– ASME Section VIII, EN 13445 – Thiết kế và thử bồn áp lực; API 650 – Bồn hàn chứa dầu.
– SSINA – Designer Handbook: Bending and forming of stainless steels (ssina.com).

Kết luận

Lốc tròn ống và tấm Inox cho bồn bể công nghiệp đòi hỏi sự đồng bộ: chọn đúng mác vật liệu, hiểu đặc tính hồi xuân của Inox, chọn máy (3/4 trục) theo hệ số vật liệu, tính triển hình theo đường kính trung bình, pre-bending chuẩn để loại “đầu bẹt”, kiểm soát biến dạng hàn bằng purge và trình tự hàn, và nghiệm thu bằng đo độ tròn, NDT, thử kín. Làm tốt các bước này giúp bồn tròn đều, kín bền, bề mặt sạch chống ăn mòn, tối ưu chi phí và tiến độ.

Cần tư vấn chi tiết bản vẽ, lựa chọn vật liệu và năng lực lốc tại Hà Nội? Liên hệ Inox Cường Thịnh để được tư vấn và báo giá tốt nhất. Hotline: 0343.417.281. Email: inoxcongnghiep.cuongthinh@gmail.com