Ứng dụng hợp kim nhôm trong ngành vận tải chất lỏng (21/12/2018)
Trong cuộc cách mạng khoa học công nghệ, con người đề cao các loại vật liệu thân thiện với môi trường. Trong đó, hợp kim nhôm là loại vật liệu quan trọng đối với các lĩnh vực vận tải, hàng không, viễn thông, kiến trúc - xây dựng và dân dụng. Cùng với sự phát triển của công nghệ tự động hóa, hợp kim nhôm ngày càng được ứng dụng rộng rãi, bởi nó không chỉ tạo ra giá trị thẩm mỹ, công năng sử dụng mà còn làm tăng giá trị kinh tế trong quá trình khai thác thành phẩm. Đặc biệt, nhờ đặc tính tốt như độ cứng, dẻo, bền, nhẹ và có sức chịu tải và có thể tái sinh..hợp kim nhôm ngày càng được ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực hàng không, vận tải trên thế giới. Ở Việt Nam, tuy được coi là một trong những nước Châu Á có nguồn Bauxit, chứa thành phần hóa học nhôm dồi dào. Song, ngành nhôm của Việt Nam vẫn được coi là ngành công nghiệp còn non trẻ, chủ yếu phải phụ thuộc vào nguồn nguyên liệu nhập. Do vậy, ứng dụng hợp kim nhôm trong một số cấu kiện dùng trong lĩnh vực vận tải còn hạn chế.
Tại các nước phát triển, ngay từ những năm năm 1920, nhôm đã ứng dụng vào công nghệ đóng tàu, do tỉ suất bền,trọng lượng nhẹ, chống ăn mòn trong môi trường biển. Đến thập niên 1950, xe bồn vận tải xăng dầu bằng nhôm được triển khai và sau đó, hầu hết các xe bồn vận tải hàng hóa lỏng đều được kiến tạo thân bằng hợp kim nhôm. Theo đó, nhôm được khẳng định là hợp kim mang lại rất nhiều lợi ích, đặc biệt là các giá trị gia tăng khi được ứng dụng vào trong ngành vận tải. Theo thạc sĩ Lê Ngọc Dân, nguyên giảng viên trường ĐH Bách khoa Tp HCM: Ở các nước phát triển, do trình độ luyện kim, công nghệ hàn nhôm phát triển, cũng như đặc tính ưu việt của nhôm nên xe bồn vận chuyển đều là hợp kim nhôm. Còn tại Việt Nam, ngoài xe bồn chở các chất lỏng chứa thực phẩm bắt buộc phải bằng xe bồn Inox hay hợp kim nhôm, thì xe bồn chở chất lỏng xăng dầu, hóa chất hầu hết đều sử dụng xe bồn sắt. Do đó, quá trình khai thác, sử dụng xe bồn sắt bị giới hạn về tải trọng lẫn kỹ thuật đường bộ. Điều này đã ảnh hưởng không ít đến tính hiệu quả trong chi phí khai thác. Nhược điểm lớn nhất của xe bồn sắt là kết cấu đồ sộ, nên hạn chế về tải trọng hàng hóa; tuổi thọ của bốn sắt cũng không cao; phải duy tu, bảo trì thường xuyên… trong khi đó, với việc sử dụng xe bồn hợp kim nhôm sẽ tăng được thể tích chứa hàng hóa, tiết kiệm chi phí bảo dưỡng do không phải duy tu, bảo trì sơn như xe bồn sắt. Bên cạnh đó, chỉ số an toàn cũng cao hơn, tránh được nguy cơ cháy nổ cao, do nhôm là vật liệu bền, cứng.
Hiện nay, các nghiên cứu và ứng dụng vật liệu hợp kim nhôm trong ngành vận tải tập trung vào linh kiện vận tải, rơ móc, thân tàu, toa xe, máy bay, vật cách điện… Các quốc gia dẫn đầu về số lượng công bố sáng chế về vật liệu hợp kim nhôm ứng dụng trong ngành vận tải gồm: Trung Quốc, Nhật, Mỹ, Đức, Pháp, Hàn Quốc …Tại Hội thảo, lần đầu tiên công nghệ sản xuất bồn hợp kim nhôm thay thế bồn sắt tại Việt Nam được giới thiệu. Tính đến thời điểm hiện nay, Công ty Cổ phần Máy và Thiết bị công nghiệp quốc tế IMAE ( Dĩ An, Bình Dương) là đơn vị duy nhất trong nước làm chủ công nghệ sản xuất bồn hợp kim nhôm ứng dụng trong vận tải. Điều đặc biệt, đây là đơn vị khởi nghiệp do đội ngũ kỹ sư trẻ xuất thân từ ngành dầu khí nghiên cứu, đầu tư, thiết kế và xây dựng qui trình sản xuất, tự động hóa hầu hết các thiết bị máy móc. Điển hình là một số thiết bị như: máy ép trở, ứng dụng bằng áp lực nước ( thay thế phương pháp ép cơ khí thủ công), tạo nên bề mặt trơn, nhẵn, đồng đều; máy dựng mép tự động, máy quấn thân, …khác hoàn toàn so với công nghệ cũ. Những thiết bị này tối ưu hóa được lực ép, cho sản phẩm đồng đều và tăng năng suất sản xuất. Ngoài ra, công ty cũng đã làm chủ được công nghệ hàn hiện đại bằng máy Miller, máy hàn cambe forious – Công nghệ hàn tiên tiến nhất hiện nay. Bồn hợp kim nhôm do IMAE sản xuất theo tiêu chuẩn ASME section VIII (Mỹ), chiều dày thân bồn tối thiểu 5mm; Chỏm, vách ngăn kín tuyệt đối không chấp nhận dạng thẳng; Van xả đáy đóng/ngắt bằng hơi, điều khiển bằng công tắc khẩn cấp tại vị trí xuất nhập liệu và phía sau bồn. Thành bao hợp kim nhôm được đúc nguyên khối, liên kết hàn kín, đảm bảo an toàn không tràn nhiên liệu khi xảy ra sự cố. Để sản xuất loại bồn này, dây chuyền sản xuất sử dụng các công nghệ, thiết bị như máy ép chỏm, máy CNC plasma, bộ gá xoay, máy cuốn thân,… Được sản xuất trong nước và làm chủ công nghệ, nên giá thành của bồn hợp kim nhôm của IEMA giảm từ 30 – 40% so với sản phẩm cùng loại nhập ngoại. Nếu sử dụng bồn hợp kim nhôm so với bồn thép trên cùng một loại xe, có thể tiết kiệm gần 400 triệu đồng/năm
Công nhân hàn bằng công nghệ hàn máy miller
Đến nay, nhiều xe bồn hợp kim nhôm chở xăng dầu đã được IMAE cung ứng cho các đơn vị lớn trong nước như Petrolimex, PVOIL... Theo Ông Hoàng Đức Nhuận, Trưởng phòng Kỹ thuật – Cty Vận tải Dầu khí PVOil Việt Nam, đơn vị đang thử nghiệm một số xe bồn hợp kim nhôm: sử dụng xe bồn hợp kim nhôm gia tăng được nhiều lợi ích, thứ nhất là nó tăng được thể tích lên 20%. Lợi ích thứ hai là nó giảm chi phí hao mòn. Một nửa vòng đời xe khi chạy không tải thì các xác xe sử dụng bồn nhôm giàm xuống, dẫn đến nhiên liệu giảm xuống, vỏ xe giảm xuống, Amaza, bố thắng giảm xuống và nhiều chi phí khác giảm xuống, nhân công vận hành cũng giảm. Về kỹ thuật, bồn hợp kim nhôm khi va chạm sẽ không phát sinh ra lửa nên an toàn về phòng cháy chữa cháy; khi va chạm chỉ bị móp chứ không bị rách giống như sắt thép. Ngoài ra, bồn hợp kim nhôm không tạo ra gỉ sét nên không phải vệ sinh xúc rửa, chất lượng hàng hóa vận chuyển sạch, không bị nhiễm bẩn; cũng không tốn chi phí duy tu sửa chữa. Về môi trường thì đây là hợp kim nhôm dễ tái tạo không phải xử lý thải. Một bài toán kinh tế ví dụ: Một xe bồn nhôm hiên nay phải đầu tư cao hơn 200 triệu đồng so với bồn thép nhưng với tuổi đời của xe tải 25 năm thì bài toán lợi nhuận như sau: xe thép chở đươc 19 khối, nếu sử dụng nhôm thì nâng lên 22 chuyến, 1 ngày tiết kiệm được 6m3, 1 tháng được 160 m3/26 ngày, qui ra tiết kiệm 500L, tương đương 10triệu đồng/tháng. Như vậy, 1 năm có thể tiết kiệm được 120 triệu đồng/ xe. Đó là chưa kể các khoản tiết kiệm về quản lý khác như bảo dưỡng, duy tu, tiêu hao nhiên liệu.
Theo các chuyên gia, sử dụng bồn hợp kim nhôm trong vận chuyển xăng dầu có nhiều ưu điểm. Ngoài an toàn trong vấn đề phòng cháy chữa cháy, bồn hợp kim nhôm khó rách tính mềm, dẻo. Nhờ phản xạ, dẫn và tản nhiệt tốt, nên giảm nguy cơ tích điện và tăng nhiệt độ. Ngoài ra, nhôm có lớp oxit có khả năng ngăn chặn oxy hóa, không gây bẩn nhiên liệu, không bị ăn mòn do tác nhân thời tiết. Bồn cũng không cần phải sơn do bề mặt đẹp, không nhiễm bẩn, giúp phát hiện nhanh chóng các trầy xước, hư hỏng. Bên cạnh đó, nhôm là vật liệu dễ dàng tái chế và tỷ lệ thu hồi cao nên giảm ô nhiễm môi trường, tăng giá trị khi thải loại. Do không tạo ra rỉ sét như bồn sắt, thép nên loại bồn này không phải xử lý chất thải nguy hại. Trên cùng một loại xe tải nếu sử dụng bồn hợp kim nhôm, thể tích tăng từ 10 – 20% so với bồn sắt. Vì vậy, lượng nhiên liệu chở được nhiều hơn, giúp giảm hao mòn xe, giảm chi phí nhân công và các chi phí khác.
Hiện nay, cả nước có khoảng 22 ngàn phương tiện vận tải chuyên chở xăng dầu, hóa chất đang trong giai đoạn thanh lý. Bên cạnh đó, nhu cầu về sử dụng xe bồn nhôm đang ngày càng cao, do những ưu điểm của xe bồn nhôm. Tuy nhiên, việc sản xuất xe bồn nhôm chưa đáp ứng được nhu cầu vận tải trong nước do ngành nhôm trong nước vẫn còn khó khăn trong việc tiếp cận công nghệ mới, nhất là công nghệ tự động hóa, công nghệ hàn. Hiện nay, bình quân công ty IMAE – Bình Dương sản xuất, cung ứng được khoảng 200 bồn hợp kim nhôm/năm. Đây là con số còn rất khiêm tốn so với nhu cầu chuyển đổi và thay thế xe bồn sắt trong nước. Lợi ích khi lớn nhất chuyển sang sử dụng vật liệu hợp kim nhôm, ngoài xu hướng về sử dụng vật liệu bền, thân thiện môi trường còn giúp giảm bớt trọng lượng xe, tăng tải trọng hàng hóa cần vận chuyển theo quy định của Nhà nước. Bởi thế, việc liên kết để sản xuất nhôm và hợp kim nhôm là cơ sở để thúc đẩy các doanh nghiệp trong nước kết nối, sáng tạo công nghệ sản xuất và cung ứng cho thị trường lẫn xuất khẩu.
Thu Huyền BTV