Ống hàn xoắn là gì? Ứng dụng và những lưu ý khi lựa chọn cho công trình

Khi công trình cần ống thép đường kính từ vài trăm milimet tới hơn hai mét, ống đúc gần như không còn là lựa chọn: quá đắt, quá ít nhà sản xuất. Ống hàn thẳng cỡ lớn thì phụ thuộc vào thép tấm khổ rộng. Ống hàn xoắn lấp đúng khoảng trống này, và đó là lý do nó xuất hiện dày đặc trong các dự án cấp nước, cầu cảng, thuỷ điện.

Tuy vậy, cùng gọi là ống hàn xoắn nhưng chất lượng giữa các lô hàng có thể khác nhau rất xa, từ mác thép, chiều dày thực tế tới chất lượng đường hàn và lớp phủ. Bài viết này giúp chủ đầu tư và nhà thầu hiểu rõ sản phẩm và biết cần kiểm tra gì trước khi ký hợp đồng.

Ống hàn xoắn là gì?

Ống hàn xoắn, còn gọi là ống SSAW (Spiral Submerged Arc Welded), được sản xuất từ thép cuộn cán nóng. Băng thép được xả ra, làm phẳng, vát mép, rồi cuộn xoắn quanh một trục theo một góc nghiêng nhất định để tạo thành thân ống. Mép băng thép gặp nhau theo đường xoắn ốc và được hàn hồ quang chìm cả mặt trong lẫn mặt ngoài.

Điểm hay của phương pháp này là từ một khổ thép cuộn cố định, chỉ cần thay đổi góc cuộn là sản xuất được nhiều đường kính ống khác nhau. Nhờ đó, ống hàn xoắn có dải đường kính rất rộng, phổ biến từ khoảng 219 mm tới 2.500 mm, một số nhà máy làm được lớn hơn. Chiều dày thường từ 5 tới 20 mm, chiều dài mỗi cây phổ biến 6 m, 9 m hoặc 12 m, có thể cắt theo yêu cầu.

Ưu nhược điểm so với các loại ống khác

Để chọn đúng, cần đặt ống hàn xoắn cạnh hai loại ống thép khác thường gặp:

Ưu điểm lớn nhất của ống hàn xoắn là giá thành trên mỗi mét dài thấp ở cỡ lớn, và vì đường hàn chạy xoắn, ứng suất do áp lực trong được phân bố tương đối đều. Nhược điểm là tổng chiều dài đường hàn lớn, nên chất lượng hàn và công tác kiểm tra không phá huỷ quyết định độ tin cậy của ống. Với các đường ống áp lực cao, thiết kế thường ưu tiên ống hàn thẳng hoặc ống đúc.

Ứng dụng phổ biến

• Cấp thoát nước: tuyến ống nước thô, nước sạch truyền tải, ống thoát nước đô thị, ống tưới tiêu.
• Cọc ống thép: móng cầu cảng, bến tàu, trụ cầu, công trình ven biển, nhà máy điện. Cọc ống cho phép đóng sâu, chịu tải lớn và thi công nhanh.
• Thuỷ điện, thuỷ lợi: ống áp lực dẫn nước vào tua bin, ống xi-phông, cống qua đường.
• Dầu khí: đường ống thu gom, vận chuyển áp lực thấp tới trung bình theo tiêu chuẩn API.
• Kết cấu và công nghiệp: ống thông gió, ống khói, cột kết cấu, vỏ bọc bảo vệ cáp ngầm.

Mỗi ứng dụng có yêu cầu riêng về mác thép, chiều dày, lớp phủ và phép thử. Cọc ống quan tâm nhiều tới cường độ và chiều dày chống ăn mòn dự phòng; ống cấp nước quan tâm tới lớp lót bên trong đạt yêu cầu vệ sinh.

Tiêu chuẩn thường gặp

Hồ sơ mời thầu thường chỉ định ống hàn xoắn theo một trong các tiêu chuẩn sau:

1. API 5L: tiêu chuẩn đường ống dẫn dầu khí, chia hai mức PSL1 và PSL2, các cấp phổ biến như B, X42, X52, X60. PSL2 có yêu cầu chặt hơn về thành phần hoá học, độ dai va đập và kiểm tra.
2. ASTM A252: tiêu chuẩn cọc ống thép, có ba cấp (Grade 1, 2, 3) khác nhau về giới hạn chảy. Cấp 2 và cấp 3 được dùng nhiều cho cọc cầu cảng.
3. AWWA C200: tiêu chuẩn ống thép dẫn nước cỡ từ 6 inch trở lên, thường đi kèm các tiêu chuẩn AWWA về lớp phủ và lót.
4. EN 10219 / EN 10217: nhóm tiêu chuẩn châu Âu cho ống kết cấu và ống chịu áp lực.

Về lớp phủ chống ăn mòn, các giải pháp thường gặp là bọc 3 lớp PE (3LPE), sơn epoxy nóng chảy (FBE), sơn epoxy hoặc bitum cho mặt ngoài, và lót vữa xi măng hoặc epoxy cho mặt trong ống dẫn nước.

Những lưu ý khi lựa chọn cho công trình

Từ các dự án đã triển khai, đây là những điểm người mua nên kiểm tra kỹ:

• Xác định đúng tiêu chuẩn và cấp: ghi rõ trong đơn hàng, ví dụ "API 5L PSL1 Gr.B" hay "ASTM A252 Gr.3", thay vì chỉ ghi "ống xoắn D800".
• Kiểm tra chiều dày thực tế: đo tại nhiều điểm trên thân ống và hai đầu; so với dung sai cho phép của tiêu chuẩn.
• Xem kết quả thử nghiệm: thử áp lực thuỷ tĩnh, siêu âm hoặc chụp X-quang đường hàn, thử kéo và thử uốn mối hàn.
• Kiểm tra hình học: độ ô-van, độ thẳng, độ vuông góc của mặt đầu ống, góc vát mép hàn nối.
• Kiểm tra lớp phủ: chiều dày màng, độ bám dính, phép thử phát hiện lỗ kim bằng máy thử điện áp cao.
• Tính toán vận chuyển: ống đường kính lớn chiếm nhiều thể tích; cần phương án xe, cẩu và bãi tập kết phù hợp.

Với cọc ống, sai lệch chiều dày chỉ một milimet trên hàng trăm cây cọc có thể làm thay đổi đáng kể khả năng chịu tải và tuổi thọ chống ăn mòn của cả móng công trình.

Giá ống hàn xoắn phụ thuộc vào đâu?

Ống hàn xoắn thường được báo giá theo tấn hoặc theo mét dài. Phần lớn giá thành đến từ thép cuộn HRC, nên khi giá HRC thay đổi, giá ống cũng dịch chuyển theo sau một khoảng thời gian ngắn. Bên cạnh đó, mác thép (API 5L PSL2 đắt hơn cấp thông dụng), chiều dày, đường kính, loại lớp phủ, số lượng phép thử bắt buộc và yêu cầu giám sát của bên thứ ba đều cộng thêm vào giá. Lớp bọc 3LPE hoặc lót epoxy có thể chiếm một phần đáng kể trong tổng giá trị đơn hàng, vì vậy nên tách riêng phần ống và phần lớp phủ khi so sánh báo giá.

Thời gian sản xuất cũng cần tính vào kế hoạch: ống quy cách thông dụng có thể có sẵn, còn ống theo tiêu chuẩn đặc biệt hoặc có lớp phủ thường cần vài tuần để sản xuất và thử nghiệm.

Bảo quản và thi công

Ống hàn xoắn nên được kê trên gối đỡ có đệm cao su hoặc gỗ, xếp không quá số lớp cho phép để tránh móp méo, và chèn chắc để ống không lăn. Ống đã bọc phủ phải dùng dây cẩu bản rộng, tuyệt đối không dùng móc thép trực tiếp hoặc kéo lê trên mặt đất. Hai đầu ống nên có nắp bịt để tránh đất, nước và rác lọt vào trong.

Khi hàn nối tại hiện trường, cần có quy trình hàn được phê duyệt và thợ hàn có chứng chỉ phù hợp. Sau khi hàn, mối nối phải được kiểm tra và bọc phủ lại bằng vật liệu tương thích với lớp phủ gốc.

Trước khi đặt mua ống hàn xoắn, hãy lập bảng yêu cầu gồm đường kính ngoài, chiều dày, chiều dài, tiêu chuẩn và cấp thép, loại lớp phủ trong và ngoài, cùng danh mục phép thử bắt buộc. Đề nghị nhà cung cấp gửi hồ sơ năng lực nhà máy, chứng chỉ mẫu và kế hoạch kiểm tra chất lượng, rồi so sánh báo giá trên cùng một bộ yêu cầu đó.