Hiện tượng nứt do ứng suất môi trường (ESC) là một trong những nguyên nhân hàng đầu gây hư hỏng ống nhựa. Nó xảy ra khi vật liệu đường ống đồng thời chịu áp lực cơ học và một số loại hóa chất.

ESC thường xảy ra khi các hóa chất không tương thích và các lực cơ học bên ngoài phối hợp với nhau để vượt qua độ bền của vật liệu đường ống. Có thể tránh ESC bằng cách xem xét các ứng suất hóa học và cơ học sẽ ảnh hưởng đến hiệu suất của hệ thống đường ống và giải quyết các yếu tố đó trong quá trình thiết kế và lắp đặt hệ thống.

Hiểu lý do tại sao ESC xảy ra

Các polyme vô định hình như CPVC có được sức mạnh từ các phân tử giống như chuỗi dài quấn vào nhau. CPVC sẽ thất bại khi có đủ chuỗi bị đứt hoặc trở nên lỏng lẻo đủ để tạo ra vết thủng trong polyme rắn. Sự đứt gãy và/hoặc bong ra này có thể là kết quả của ứng suất cơ học mạnh, hóa chất mạnh hoặc sự kết hợp của cả hai mức độ vừa phải.

Hầu hết mọi người đều hiểu khái niệm về ứng suất cơ học mạnh chẳng hạn như tác động khiến đường ống bị vỡ hoặc dung môi mạnh khiến đường ống bị mềm hoặc tan. ESC xảy ra khi có một lực căng vừa phải mà bản thân nó không đủ để làm vỡ nhựa kết hợp với một hóa chất vừa phải mà bản thân nó sẽ không đủ để hòa tan nhựa. Khi có lực kéo lên các phân tử polyme và hóa chất trên bề mặt có khả năng làm suy yếu polyme, một vết nứt có thể phát triển trên bề mặt nhựa. Với ứng suất tiếp tục kéo các phân tử và hóa chất di chuyển vào để làm suy yếu các phân tử ở đầu vết nứt, vết nứt có thể tiếp tục lan truyền cho đến khi xuyên thủng thành ống.

Chất lượng ống ảnh hưởng đến điện trở ESC như thế nào

Chất lượng sản xuất bộ phận có thể ảnh hưởng đến khả năng chống chịu hóa chất và nứt do ứng suất môi trường. Sự pha trộn tan chảy xảy ra trong quá trình ép đùn hoặc ép phun tạo ra sự vướng víu phân tử khi các bộ phận được hình thành.

Việc trộn và vướng víu đầy đủ có thể không thực hiện được nếu điều kiện xử lý kém và một số khu vực dễ bị tổn thương nhất định có thể không đạt được mức độ vướng víu thích hợp. Các loại khuyết tật khác như khoảng trống, tạp chất hoặc đường điểm có thể tạo ra các điểm yếu cục bộ hoặc căng thẳng gia tăng. Khi các phân tử không bị vướng víu đúng mức ngay từ đầu, chúng sẽ dễ dàng bị gỡ ra hơn bởi các tác động cơ học hoặc hóa học.

Ứng suất cơ học tác động như thế nào đến đường ống nhựa

Các ứng suất cơ học làm việc để gỡ rối các phân tử polymer có thể đến từ nhiều nguồn khác nhau. Bên cạnh ứng suất vận hành do áp suất trong đường ống gây ra, ứng suất có thể xuất phát từ các vấn đề lắp đặt như móc treo ống quá chặt, kết nối và nối không đúng cách, hỗ trợ không đủ, uốn cong quá mức, v.v.

Hình minh họa dưới đây cho thấy sự cố có thể xảy ra như thế nào khi ứng suất tổng hợp vượt quá độ bền của vật liệu đường ống vốn đã bị suy yếu do các vấn đề về chất lượng và ảnh hưởng của hóa chất.

Ngược lại, nếu ứng suất cơ học thấp và quá trình xử lý vật liệu đủ để đạt được sự vướng víu phân tử tốt thì vật liệu ống nhựa có thể hoạt động trong nhiều năm mà không gặp vấn đề gì – ngay cả khi nó tiếp xúc trực tiếp với hóa chất được phân loại là “không tương thích”.

Làm theo hướng dẫn lắp đặt của nhà sản xuất có thể giúp giảm thiểu căng thẳng cơ học. Các vấn đề như kẹp quá chặt, khoảng cách móc treo không phù hợp và không tính đến sự giãn nở nhiệt có thể dẫn đến mức ứng suất tăng cao, có thể dẫn đến nứt trong hệ thống được lắp đặt kém.

Những mối quan tâm về hóa chất khác

Thông thường chỉ các thành phần chính của chất lỏng xử lý mới được xem xét khi chỉ định vật liệu đường ống. Điều quan trọng nữa là phải xem xét các thành phần hóa học ở mức độ thấp có trong chất lỏng xử lý của cơ sở.

Mặc dù CPVC có thể xử lý 99% các hóa chất này, nhưng 1% còn lại có thể khiến đường ống bị nứt do ứng suất. Các hóa chất như dung môi hoặc chất hoạt động bề mặt không ion có thể góp phần tạo ra ESC của đường ống ngay cả khi hiện diện ở mức thấp hơn 1%. Đảm bảo rằng tất cả các thành phần của chất lỏng xử lý được xác định và đặt câu hỏi liên quan đến khả năng chống lại các hóa chất này của CPVC. Biểu đồ kháng hóa chất Corzan® CPVC cho thấy khả năng tương thích của Corzan CPVC với hơn 400 hóa chất.

Tiếp xúc với hóa chất bên ngoài cũng cần được kiểm tra. Các sản phẩm xây dựng phụ trợ như vật liệu chống cháy hoặc keo dán ren có được sử dụng không? Phải xác định khả năng chống chịu của hệ thống đường ống đối với những nguồn này và các nguồn tiếp xúc hóa chất bên ngoài tiềm ẩn khác. Sẽ có sử dụng các sản phẩm xây dựng phụ trợ như vật liệu chống cháy hoặc chất bịt kín ren không? Chương trình tương thích hệ thống FBC™ liệt kê nhiều loại sản phẩm xây dựng tương thích và không tương thích theo tên thương hiệu.

Đường ống để giảm thiểu ESC

Gần như không thể dự đoán được tất cả các biến số cơ học và các hóa chất khác nhau sẽ xuất hiện ở bên trong hoặc bên ngoài hệ thống đường ống. Do đó, người thiết kế và lắp đặt phải thực hiện các bước để kiểm soát các yếu tố có thể giúp ngăn chặn ESC.

• Chỉ định một hợp chất có danh tiếng luôn vượt quá tiêu chuẩn sức mạnh tối thiểu.
• Chọn đường ống và phụ kiện có nguồn gốc từ nhà sản xuất có danh tiếng về chất lượng sản xuất xuất sắc.
• Tham khảo hướng dẫn lắp đặt của nhà sản xuất về cách tốt nhất để thiết kế và lắp đặt hệ thống đường ống.
• Xác định khả năng chống chịu của vật liệu đối với tất cả các hóa chất sẽ chảy qua đường ống hoặc có thể tiếp xúc với bên ngoài đường ống.
• Chọn các sản phẩm xây dựng phụ trợ ít hoặc không ảnh hưởng đến vật liệu đường ống.

Với hơn 60 năm ứng dụng thành công, Corzan CPVC cung cấp mức áp suất, độ bền kéo và độ bền va đập cao hơn đáng kể so với yêu cầu tối thiểu của các tiêu chuẩn hiện hành khác nhau. Và, các nhà sản xuất đối tác của Corzan có lịch sử cung cấp các sản phẩm chất lượng cao, ổn định để đáp ứng các nhu cầu ứng dụng cụ thể.

Liên hệ với chuyên gia kỹ thuật Corzan hoặc nhà sản xuất đối tác để được hướng dẫn kỹ thuật hoặc lên lịch đánh giá kỹ thuật và đánh giá tính phù hợp của quy trình miễn phí.

Thông tin chi tiết cho blog này được lấy một phần từ những điều sau đây:

https://www.corzan.com/en-us/corzan-cpvc-chemical-resistance-chart

https://www.corzanplumbing.com/fbc-system-compatibility/

https://www.corzan.com/blog/how-to-avoid-environmental-stress-cracking-in-plastic-piping