Công Thức Chia Lỗ Trên Mặt Bích: Hướng Dẫn Chi Tiết, Chuẩn

Trong hệ thống đường ống công nghiệp, việc chia lỗ bu lông trên mặt bích một cách chính xác là yếu tố quan trọng quyết định đến độ kín, độ bền và an toàn của toàn bộ hệ thống. Bài viết này sẽ cung cấp cho bạn các công thức chia lỗ trên mặt bích theo đúng quy chuẩn quốc tế và công nghiệp.

Tầm quan trọng của việc chia lỗ chính xác trên mặt bích

Việc chia lỗ chính xác trên mặt bích mang lại nhiều lợi ích thiết thực:

1. Đảm bảo phân bố lực đồng đều: Giúp gioăng được ép đều, tránh rò rỉ
2. Giảm ứng suất tập trung: Kéo dài tuổi thọ của mặt bích và hệ thống
3. Tăng độ tin cậy: Đảm bảo kết nối an toàn trong điều kiện áp suất và nhiệt độ khắc nghiệt
4. Dễ dàng lắp đặt và thay thế: Đảm bảo tính hoán đổi giữa các thiết bị từ các nhà sản xuất khác nhau

Các tiêu chuẩn quốc tế về chia lỗ mặt bích

Việc chia lỗ trên mặt bích được quy định chặt chẽ trong các tiêu chuẩn quốc tế:

1. Tiêu chuẩn ASME B16.5 (Mỹ)

• Áp dụng cho mặt bích từ NPS 1/2″ đến NPS 24″ (DN 15 đến DN 600)
• Quy định cụ thể về số lượng lỗ, đường kính lỗ, đường kính vòng bu lông (Bolt Circle Diameter – BCD) và cách chia lỗ

2. Tiêu chuẩn ASME B16.47 (Mỹ)

• Áp dụng cho mặt bích lớn từ NPS 26″ đến NPS 60″ (DN 650 đến DN 1500)
• Chia thành Series A (MSS SP-44) và Series B (API 605)

3. Tiêu chuẩn EN 1092-1 (Châu Âu)

• Quy định chi tiết về kích thước và chia lỗ cho mặt bích thép
• Tuân thủ hệ thống đo lường mét

4. Tiêu chuẩn JIS B2220 (Nhật Bản)

• Tiêu chuẩn phổ biến tại Nhật Bản và một số nước châu Á
• Có một số khác biệt nhỏ so với ASME và EN

Công thức và phương pháp chia lỗ trên mặt bích

1. Công thức tính khoảng cách góc giữa các lỗ

Công thức cơ bản để tính góc giữa các lỗ:

θ=n/360°​

Trong đó:

• $\theta$ là góc giữa hai lỗ liên tiếp (tính bằng độ)
• $n$ là tổng số lỗ trên mặt bích

Ví dụ:

• Mặt bích 4 lỗ: $\theta = 360° / 4 = 90°$
• Mặt bích 8 lỗ: $\theta = 360° / 8 = 45°$
• Mặt bích 12 lỗ: $\theta = 360° / 12 = 30°$

2. Công thức tính tọa độ của các lỗ

Sau khi biết góc giữa các lỗ, bạn có thể tính tọa độ chính xác của từng lỗ theo hệ tọa độ Descartes:

xi​=R×cos(θi​) yi=R×sin⁡(θi)y_i = R \times \sin(\theta_i)yi​=R×sin(θi​)

Trong đó:

• $x_i$ và $y_i$ là tọa độ của lỗ thứ i
• $R$ là bán kính vòng bu lông (BCD/2)
• $\theta_i$ là góc của lỗ thứ i, thường tính từ trục ngang (0°)

Với $\theta_i = i \times \theta$ hoặc $\theta_i = i \times \frac{360°}{n}$ (với i từ 0 đến n-1)

3. Phương pháp chia lỗ theo tiêu chuẩn

a. Phương pháp chia lỗ đối xứng

Đây là phương pháp phổ biến nhất, đảm bảo các lỗ được phân bố đều trên vòng tròn:

• Lỗ đầu tiên thường được đặt ở vị trí 0° (trục ngang)
• Các lỗ tiếp theo được đặt cách đều nhau theo góc $\theta$
• Đối với mặt bích có số lỗ chẵn, các lỗ thường được bố trí đối xứng qua tâm

b. Phương pháp chia lỗ theo tiêu chuẩn ASME

Theo ASME B16.5, việc chia lỗ tuân theo các quy tắc:

• Mặt bích 4 lỗ: Các lỗ được bố trí thẳng hàng với trục chính (dạng chữ thập)
• Mặt bích 8 lỗ: 4 lỗ thẳng hàng với trục chính, 4 lỗ còn lại ở vị trí 45°
• Mặt bích 12 lỗ và 16 lỗ: Lỗ đầu tiên ở vị trí 0°, các lỗ còn lại cách đều nhau

c. Phương pháp chia lỗ theo tiêu chuẩn EN

• Mặt bích PN10, PN16, PN25, PN40: Các lỗ được bố trí sao cho một lỗ nằm trên trục đứng
• Quy định cụ thể về vị trí lỗ đầu tiên tùy thuộc vào số lượng lỗ

4. Công thức tính số lượng lỗ trên mặt bích

Số lượng lỗ trên mặt bích thường được quy định trong các tiêu chuẩn, phụ thuộc vào:

• Kích thước danh nghĩa (Nominal Size)
• Cấp áp suất (Pressure Class/PN)

Theo ASME B16.5, công thức xác định số lượng lỗ như sau:

• Với mặt bích nhỏ (NPS ≤ 3″): Thường dùng 4 lỗ
• Với mặt bích trung bình (3″ < NPS ≤ 24″):
  • Class 150-300: 8 lỗ cho NPS 3″-10″, 12 lỗ cho NPS 12″-24″
  • Class 400 và cao hơn: Số lỗ tăng theo class và kích thước

Bảng tra cứu tiêu chuẩn chia lỗ mặt bích

1. Theo tiêu chuẩn ASME B16.5 (Class 150)

Kích thước	Đường kính mặt bích (mm)	BCD (mm)	Số lượng lỗ	Đường kính lỗ (mm)	Góc giữa các lỗ
1/2″ (DN 15)	88.9	60.3	4	15.7	90°
1″ (DN 25)	108.0	79.4	4	15.7	90°
2″ (DN 50)	152.4	120.7	4	19.1	90°
3″ (DN 80)	190.5	152.4	4	19.1	90°
4″ (DN 100)	228.6	190.5	8	19.1	45°
6″ (DN 150)	279.4	241.3	8	22.4	45°
8″ (DN 200)	342.9	298.5	8	22.4	45°
10″ (DN 250)	406.4	361.9	12	25.4	30°
12″ (DN 300)	482.6	431.8	12	25.4	30°
16″ (DN 400)	596.9	542.9	16	28.7	22.5°

2. Theo tiêu chuẩn EN 1092-1 (PN16)

Kích thước	Đường kính mặt bích (mm)	BCD (mm)	Số lượng lỗ	Đường kính lỗ (mm)	Góc giữa các lỗ
DN 15	95	65	4	14	90°
DN 25	115	85	4	14	90°
DN 50	165	125	4	18	90°
DN 80	200	160	8	18	45°
DN 100	220	180	8	18	45°
DN 150	285	240	8	22	45°
DN 200	340	295	12	22	30°
DN 250	405	355	12	26	30°
DN 300	460	410	12	26	30°
DN 400	580	525	16	30	22.5°

Các lưu ý quan trọng khi chia lỗ mặt bích

1. Dung sai gia công

Theo ASME B16.5, dung sai cho phép cho vị trí lỗ bu lông:

• Đường kính vòng bu lông (BCD): ±1.6 mm
• Đường kính lỗ: +0.8 mm / -0 mm
• Vị trí góc: ±1°

2. Hướng định vị lỗ đầu tiên

• Theo ASME: Lỗ đầu tiên thường ở vị trí 0° (trục ngang)
• Theo EN: Một lỗ phải nằm trên trục đứng (90°)

3. Đặc điểm riêng cho mặt bích lớn

Đối với mặt bích lớn (ASME B16.47):

• Series A: Số lượng lỗ thường là bội số của 4
• Series B: Có thể có số lượng lỗ lẻ (như 20, 28, 32 lỗ)

4. Lưu ý về bu lông và đai ốc

• Đường kính lỗ bu lông luôn lớn hơn đường kính bu lông từ 3-6 mm để dễ lắp đặt
• Ví dụ: Bu lông M20 sẽ cần lỗ có đường kính khoảng 22-23 mm

Một số công cụ hỗ trợ tính toán chia lỗ mặt bích

1. Phần mềm chuyên dụng

• AutoCAD Mechanical
• SolidWorks
• CATIA
• Phần mềm chuyên dụng cho ngành đường ống: CAESAR II, AutoPIPE

2. Bảng tính Excel

Có thể tạo các công thức tính toán tự động với các thông số đầu vào:

• Đường kính vòng bu lông
• Số lượng lỗ
• Đường kính lỗ

3. Ứng dụng di động

Có nhiều ứng dụng hỗ trợ tính toán mặt bích như:

• Flange Tools
• Piping Tools
• Engineering Toolbox

Việc nắm vững và áp dụng đúng công thức chia lỗ trên mặt bích là yếu tố quan trọng để đảm bảo độ bền, độ tin cậy và an toàn cho hệ thống đường ống công nghiệp. Thông qua việc tuân thủ các tiêu chuẩn quốc tế và áp dụng các phương pháp tính toán chính xác, bạn sẽ giảm thiểu rủi ro rò rỉ, kéo dài tuổi thọ của hệ thống và tối ưu hóa chi phí vận hành.

Thép Đại Bàng cung cấp đa dạng các loại mặt bích đạt chuẩn quốc tế với độ chính xác cao trong chia lỗ theo tiêu chuẩn ASME, EN, JIS và nhiều tiêu chuẩn khác. Hãy liên hệ với Thép Đại Bàng qua website thepdaibang.com.