Lämmönvaihdinputket: materiaalien, laatujen ja kokojen valintaopas

Lämmönvaihdinputket  ovat ohutseinäisiä putkia, jotka muodostavat nipun kuori- ja putkilämmönvaihtimesta, lauhduttimesta, höyrystimestä tai syöttövedenlämmittimestä – pinta, jonka yli lämpö kulkee kahden nesteen välillä. Putken valinta on kolmen asian tasapaino kerralla: lämmönjohtavuus, mekaaninen lujuus lämpötilassa ja korroosionkestävyys  sekä  putken että vaippapuolen nesteille. Käsittele materiaali väärin ja nippu vuotaa; saa seinän tai toleranssin väärin ja se ei tiivisty putkilevyyn.

ZC Steel Pipe (ZHENCHENG Steel Co., Ltd.) on kiinalainen valmistaja, joka toimittaa tilauksesta valmistettuja lämmönvaihdin- ja lauhdutinputkia koko materiaalivalikoimasta – hiiliteräs, Cr-Mo-seos, austeniittinen ja duplex ruostumaton, kupari-nikkeli, nikkeliseos ja titaani – ASTM:lle, ASME:lle, EN:lle ja DIN:lle. Tämä opas antaa hallitsevat standardit, ASME:n todentamat mekaaniset ominaisuudet teräslaaduille, mitta-alueet ja selkeän materiaalin valintalogiikan tehon, jalostamoiden, petrokemian, LVI- ja merikäyttöön.

SISÄLLYS

1. Mitä ovat lämmönvaihdinputket?

2. Putkimateriaaliperheet

3. Standardit ja tarkistetut mekaaniset ominaisuudet

4. Koot, seinän paksuus ja toleranssit

5. Putkikokoonpanot ja putkien liitokset

6. Materiaalin valinta palvelun mukaan

7. Lämmönvaihdinputkien määrittäminen (PO-tarkistuslista)

8. Usein kysytyt kysymykset

1. Mitä ovat lämmönvaihdinputket?

Lämmönvaihdinputki kuljettaa yhtä nestettä porauksensa läpi, kun taas toinen neste virtaa sen ulkopinnan yli vaipassa. Lämpö siirtyy putken seinämän läpi, joten putki on koko yksikön työpinta. Koska yhdessä nipussa voi olla satoja tai tuhansia putkia, joista jokainen on laajennettu tai hitsattu putkilevyksi molemmista päistä, ulkopinnan, seinämän ja suoruuden yhtenäisyys ratkaisee yhtä paljon kuin laatu.

MÄÄRITELMÄ – LÄMMÖNVAIHTO/LAUHDUTINPUTKI Ohutseinämäinen saumaton tai hitsattu putki, jota käytetään kuori- ja putkilämmönvaihtimissa, lauhduttimissa, höyrystimissä ja syöttövedenlämmittimissä lämmön siirtämiseen kahden nesteen välillä. Sitä säätelevät putkikohtaiset standardit (esim. ASTM A179, A213, A249, B111, B338) – ei putkistandardit – koska hyväksyntä perustuu seinän hallintaan, pinnan viimeistelyyn ja putkilevyjen liitosten eheyteen eikä linjapaineen eristämiseen.

Tämä putki ja putki ero on yleisin yksittäinen tekninen virhe lämmönvaihtimen hankinnassa, ja se ohjaa tämän oppaan loppua.

2. Putkimateriaaliperheet

ZC toimittaa viisi materiaaliperhettä lämmönvaihdinkäyttöön. Oikea tuoteperhe vahvistetaan ensin korroosioympäristön ja lämpötilan perusteella, sitten kavennetaan kustannusten ja johtavuuden mukaan.

Hiili ja C-Mo teräs

Tekniset tiedot:  A179, A192, A210, A214

Käyttö:  Kattila, syöttövesi, öljynjäähdytin

Raja:  Ei-syövyttävät nesteet

Cr-Mo seosteräs

Tekniset tiedot:  A213 T11 / T12 / T22 / T91

Käyttö:  Tulistimen, korkean lämpötilan HX

Raja:  Korkean lämpötilan ryömintä

Ruostumaton / Duplex

Tekniset tiedot:  A213 / A249; 2205

Laajuudet:  TP304/L, TP316/L

Käyttö:  Hapot, kloridit, hygienia

Kupari / Cu-Ni

Tekniset tiedot:  ASTM B111

Arvosanat:  90/10, 70/30 Cu-Ni

Käyttö:  LVI, laivojen lauhduttimet

Nikkeliseos

Arvosanat:  Inconel 600/625

Myös:  Hastelloy C276, Monel 400

Käyttö:  Äärimmäinen korroosio / kuumuus

Titaani

Arvosanat:  Gr.2, Gr.5 (B338)

Käyttö:  Merivesi, suolanpoisto

Vahvuus:  Kevyt, kloridinkestävä

3. Standardit ja tarkistetut mekaaniset ominaisuudet

Alla olevassa taulukossa on hiili- ja seosteräslaatujen säätöputkistandardit ja ASME Section II-A vähimmäismekaaniset ominaisuudet. Arvot on otettu ASME BPVC II-A -spesifikaatioista, ei arvioitu.

Lähde: ASME BPVC Section II-A (SA-179, SA-192, SA-210, SA-214, SA-213). A179:llä ja A214:llä ei ole pakollista vetokoetta vakiorungossa ja ne hyväksytään kovuuden suhteen; A179/A192:n vetolujuusluvut ovat suunnitteluarvoja selittävistä huomautuksista.

Kriittinen – T91 EI ole ruostumaton teräs.  ASTM A213 kattaa sekä ferriittiset että austeniittiset putket, ja T91 (9Cr-1Mo-V) kuuluu  ferriittis-martensiittiseen  perheeseen, ei austeniittiseen ruostumattoman teräksen perheeseen. Älä ryhmitä T91:tä TP304:n / TP316:n kanssa korroosiotaulukossa tai hitsausmenettelyssä. Sen virumislujuus korkeissa lämpötiloissa on erinomainen, mutta sen korroosiokäyttäytyminen ja hitsattavuus (esilämmitys, PWHT) ovat täysin erilaisia ​​kuin austeniittisen ruostumattoman teräksen.

Austeniittisille ruostumattomille lämmönvaihdinputkille oikeat standardit ovat  ASTM A213 (saumaton)  ja  ASTM A249 (hitsattu)  luokissa TP304/304L ja TP316/316L; kaksipuoliset niput käyttävät 2205:tä (UNS S31803/S32205). Kupariseoksesta valmistetut lauhdutinputket noudattavat ASTM B111:tä ja titaaniputket ASTM B338:aa. Vahvista näiden ei-teräslaatujen tarkat mekaaniset vähimmäisarvot sovellettavan standardin ja suunnittelukoodin mukaan.

Hankintahuomautus — 'A312' lämmönvaihdinkyselyssä on punainen lippu.  ASTM A312 on ruostumattomasta teräksestä  valmistettujen putkien  erittely. Se jakaa TP304/TP316-luokan nimet, joten se on helppo kopioida vahingossa putkikyselyyn – mutta lämmönvaihdinputki kannattaa tilata A213:een (saumaton) tai A249:ään (hitsattu), jotka täyttävät nippujen todelliset putkikohtaiset mitta-, tasoitus-, soihdutus- ja pyörrevirtavaatimukset. Määritä putken standardi, ja oikea tuote seuraa.

Hiili- ja Cr-Mo-laadut menevät vahvasti päällekkäin kattilaputkikäytännön kanssa; Katso A192 / A210 / A213 lämpötilarajan ja laadun tiedot kattilaputkien laatuopas → , ja ruostumattoman teräksen perheelle, austeniittista ruostumatonta saumatonta putkia selitetty →

4. Koot, seinän paksuus ja toleranssit

Lämmönvaihdinputkea ohjataan mittasuhteiltaan paljon tiukemmin kuin linjaputkea, koska putken puoleinen kalvokerroin ja putkilevyn laajeneminen riippuvat sekä yhtenäisestä ulkopinnasta että seinästä. ZC:n vakioalueet ovat alla; räätälöidyt koot tehdään tilauksesta.

Engineering Insight — Keskimääräinen seinä vs. minimiseinä muuttaa hintaa ja muotoilua.  Putken voi tilata keski- tai minimiseinätoleranssiin. Minimi seinämä takaa ohuimman kohdan, mutta maksaa enemmän ja kulkee keskimäärin raskaammin; keskimääräinen seinä on kevyempi ja halvempi, mutta sallii ohuet kohdat toleranssin sisällä. Painesuunnittelun ja U-taivutuksen ohennuslaskelmien on käytettävä tosiasiallisesti tilaamaasi perustaa – ilmaista se selkeästi sen sijaan, että se jätettäisiin tehtaan oletusarvoon.

5. Putkien kokoonpanot ja putkien liitokset

Lajuuden ja koon lisäksi putkien järjestystä muokkaa kolme kokoonpanovaihtoehtoa: nipun geometria, putken päädyn viimeistely ja onko pinta tasainen vai ripattu.

ZC-standardisarjat. Tiukempi ulkohalkaisija/seinä ja keskimääräinen seinä vs minimiseinä -perusteet tulee määrittää tilauksessa, jotta ne vastaavat vaihtimen rakennetta.

Putken päät liitetään putkilevyyn telalaajennuksella, hitsaamalla tai molemmilla (laajennuksella ja tiivistehitsauksella) paremman eheyden saavuttamiseksi. U-kaaret aiheuttavat seinämän ohenemista ulkosäteellä ja saattavat vaatia jännityksenpoistoa tietyissä lajeissa, joten U-putken aikataulu tulee ilmoittaa tilauksen yhteydessä. Katso putkien välinen hitsaus ja laajempi liitoskonteksti yhteystyyppien yleiskatsaus →

Kriittinen suunnittelupiste – Putken puoleinen ja vaippapuolen korroosio ovat kaksi eri ongelmaa.  Putki voi kulkea sisäpuolelta ja pettää ulkopuolelta. Jäähdytysvesi austeniittisen ruostumattoman putken sisällä voi aiheuttaa kloridijännityskorroosiohalkeilua porauksesta, kun taas sama nippu on kunnossa vaipan puolella. Arvioi aina syövyttävyys  molempien nesteiden  käyttölämpötilassa ennen putkimateriaalin kiinnittämistä.

6. Materiaalin valinta palvelun mukaan

Alla oleva päätöspolku kartoittaa yleisimmät huoltoympäristöt lähtöputken materiaaliin. Lopullinen valinta on vahvistettava prosessin tietolomakkeen, suunnittelukoodin ja molempien nestekemian perusteella.

Vain lähtökohdan valinta. Tarkista osapaineet, kloridipitoisuus, lämpötila ja nopeus todellista käyttöä varten.

7. Lämmönvaihdinputkien määrittäminen (PO-tarkistuslista)

Engineering Insight — Lämmönvaihdinputken PO pakolliset tarvikkeet

• Putken standardi ja laatu:  esim. ASTM A213 TP316L (saumaton) – ei putken spesifikaatiota.

• OD & seinä:  toleranssiperusteella (keskimääräinen seinä vs. minimiseinä).

• Pituus ja muoto:  suora tai U-putki (taivutussäteet / ohennusraja).

• Lämpökäsittely / kunto:  hehkutettu, liuoskäsitelty; PWHT metalliseoslaaduille.

• Pinta ja puhtaus:  peitattu, kirkashehkutettu, ID/OD-viimeistely.

• NDT:  pyörrevirta (ET), ultraääni (UT), hydrostaattiset, soihdutus-/tasoitustestit.

• Sertifikaatit:  PMI, EN 10204 3.1/3.2 MTR, täydellinen jäljitettävyys.

Tilausvalmistajana ZC valmistaa putkia vaihtimen tietosivulle – tietyn laadun, toleranssiperusteen, pituuden ja U-taivutusaikataulun – sen sijaan, että pakottaisi työn varastoon. Katso lämmönvaihdinputkien tuotesivu → , tai meidän saumaton ruostumaton →  ja hitsatut ruostumattomat →  sarjat.

8. Usein kysytyt kysymykset

Mistä materiaalista lämmönvaihdinputket on valmistettu?

Lämmönvaihdinputket on valmistettu hiiliteräksestä (ASTM A179, A192, A214), Cr-Mo-seosteräksestä (A213 T11/T22), austeniittisesta ja duplex-ruostumattomasta teräksestä (A213 saumaton / A249 hitsattu, laatuja TP304/304L, TP316, 21, nikki, 216 ja metalliseokset (ASTM B111, 90/10 ja 70/30 Cu-Ni), nikkeliseokset (Inconel, Hastelloy, Monel) ja titaani (Gr.2, Gr.5). Materiaali valitaan käyttölämpötilan, paineen ja sekä putki- että vaippapuolen nesteiden syövyttävyyden perusteella.

Mitä eroa on ASTM A179- ja A192-putkilla?

A179 on kylmävedetty saumaton vähähiilinen teräsputki lämmönvaihtimiin ja lauhduttimiin matalapainekäytössä; sillä ei ole pakollista vetokoetta ja se hyväksytään kovuuden (72 HRBW max) suhteen. A192 on saumaton hiiliteräksinen kattilaputki korkeapainehuoltoon, jossa kontrolloitu piipitoisuus on enintään 0,25 % ja kovuusraja 137 HBW. Molemmilla on yhteiset vähimmäismitoitusarvot 47 ksi (325 MPa) vetolujuus ja 26 ksi (180 MPa) tuotto.

Mitä eroa on ASTM A213:lla ja A249:llä?

A213 kattaa saumattomat ferriittiset ja austeniittiset seosteräskattilat, tulistimen ja lämmönvaihdinputket; A249 kattaa austeniittisen ruostumattoman teräksen hitsatun vastineen. Ruostumattomille lämmönvaihdinputkille A213 on saumaton reitti ja A249 hitsattu reitti. Huomaa, että A312 on putkispesifikaatio, ei oikea putkispesifikaatio, vaikka se jakaa TP304/TP316-laatumerkinnät.

Minkä kokoisia lämmönvaihdinputkia on?

Yleiset lämmönvaihdinputken ulkohalkaisijat ovat noin 6 mm:stä 50 mm:iin saumattomilla putkilla ja noin 150 mm hitsatuilla putkilla, seinämän paksuus 0,5 mm - 10 mm ja pituus 1 m - 12 m. Ohuet seinät ja tiukat ulkopinnan/seinän toleranssit ovat tyypillisiä, koska putken puoleinen lämmönsiirto ja putkien välisen laajeneminen riippuvat molemmat mittasäädöstä.

Mikä lämmönvaihtimen putkimateriaali sopii parhaiten merivesi- ja merilauhduttimiin?

Meriveden ja meren lauhduttimen käyttöön tavalliset valinnat ovat kupari-nikkeliseokset (90/10 tai 70/30 Cu-Ni) hyvän lämmönjohtavuuden ja biologisen likaantumisenkestävyyden takaamiseksi, tai titaani Grade 2, jossa kloridipistesyöpymä ja eroosio-korroosio ovat vakavia. Vakiohiiliteräs ja ruostumaton 304 eivät yleensä sovellu raakaan meriveteen kloridihyökkäyksen vuoksi.

Ovatko lämmönvaihdinputket saumattomia vai hitsattuja?

Molempia käytetään. Saumaton putki (A179, A192, A213) on suositeltava korkeammassa paineessa ja korkeammassa lämpötilassa, ja se välttää hitsaussauman. Hitsattu putki (A214 hiiliteräs, A249 ruostumaton) on kustannustehokas suurille nippuille alemmassa paineessa, ja se toimitetaan täysin lämpökäsiteltynä ja testattuna. Valinta riippuu paineesta, lämpötilasta, nesteestä ja budjetista.

Lähde Lämmönvaihdinputket ZC Steel Pipe -putkesta

ZHENCENG Steel Co., Ltd. (ZC Steel Pipe) valmistaa tilauksesta lämmönvaihdin- ja lauhdutinputkia ASTM-, ASME-, EN-, DIN-, JIS- ja GB-malleihin — hiiliteräs (A179/A192/A210/A214), Cr-Mo-seos (A213 T11/T22/T22/Tt). (A213/A249, 2205), kupari-nikkeli, nikkeliseos ja titaani. Tiukka laadunvalvonta: kemiallinen analyysi, mekaaninen ja hydrostaattinen testaus, pyörrevirta- ja ultraääni-NDT ja PMI. Projekteja toimitettiin Afrikassa, Lähi-idässä ja Etelä-Amerikassa.

Sähköposti: mandy. w@zcsteelpipe.com   | WhatsApp: +86-139-1579-1813

→ Pyydä tarjous

Aiheeseen liittyvä: Lämmönvaihdinputket (tuote)  · Kattilan putkiluokat  · Austeniittista ruostumatonta saumatonta  · Saumaton ruostumaton putki  · Hitsattu ruostumaton putki