Cijevi izmjenjivača topline: Vodič za odabir materijala, razreda i veličina

Cijevi izmjenjivača topline  su cijevi tankih stijenki koje tvore snop cijevnog izmjenjivača topline, kondenzatora, isparivača ili grijača napojne vode — površine preko koje toplina prolazi između dvije tekućine. Odabir cijevi je ravnoteža triju stvari odjednom: toplinske vodljivosti, mehaničke čvrstoće pri temperaturi i otpornosti na koroziju na  tekućine  na strani cijevi i na strani omotača. Pogrešite materijal i svežanj curi; pogriješite sa stijenkom ili tolerancijom i ne uspije brtviti u cijevni list.

ZC Steel Pipe (ZHENCHENG Steel Co., Ltd.) kineski je proizvođač koji opskrbljuje izmjenjivače topline i kondenzatorske cijevi po narudžbi za cijeli raspon materijala — ugljični čelik, Cr-Mo legura, austenit i dupleks nehrđajući, bakar-nikal, legura nikla i titan — prema ASTM, ASME, EN, DIN, JIS i GB. Ovaj vodič daje važeće standarde, ASME-verificirana mehanička svojstva za vrste čelika, raspon dimenzija i jasnu logiku odabira materijala za energetiku, rafinerije, petrokemiju, HVAC i pomorsku dužnost.

SADRŽAJ

1. Što su cijevi izmjenjivača topline?

2. Obitelji materijala za cijevi

3. Standardi i provjerena mehanička svojstva

4. Veličine, debljina stjenke i tolerancije

5. Konfiguracije cijevi i spojevi cijevnih ploča

6. Odabir materijala prema usluzi

7. Kako specificirati cijevi izmjenjivača topline (PO popis za provjeru)

8. Često postavljana pitanja

1. Što su cijevi izmjenjivača topline?

Cijev izmjenjivača topline nosi jednu tekućinu kroz svoj otvor, dok druga tekućina teče preko njene vanjske površine u ljusci. Toplina prolazi kroz stijenku cijevi, pa je cijev radna površina cijele jedinice. Budući da u jednom snopu mogu biti stotine ili tisuće cijevi, od kojih je svaka proširena ili zavarena u cijevnu ploču na oba kraja, dosljednost OD-a, stjenke i ravnosti važni su jednako kao i kvaliteta.

DEFINICIJA — CIJEV IZMJENJIVAČA TOPLINE / KONDENZATORA Bešavna ili zavarena cijev tankih stijenki koja se koristi u cijevnim izmjenjivačima topline, kondenzatorima, isparivačima i grijačima napojne vode za prijenos topline između dva fluida. Regulirano standardima specifičnim za cijevi (npr. ASTM A179, A213, A249, B111, B338) — a ne standardima cijevi — jer se prihvaćanje temelji na kontroli zida, završnoj obradi površine i cjelovitosti spoja cijevne ploče, a ne na zadržavanju tlaka u cjevovodu.

Ta razlika između cijevi i cijevi najčešća je pogreška u specifikacijama pri nabavi izmjenjivača topline i ona je pokretač ostatka ovog vodiča.

2. Obitelji materijala za cijevi

ZC isporučuje pet obitelji materijala za rad izmjenjivača topline. Prava obitelj prvo se utvrđuje okolinom i temperaturom korozije, a zatim se sužava troškom i vodljivošću.

Ugljični i C-Mo čelik

Specifikacije:  A179, A192, A210, A214

Upotreba:  kotao, napojna voda, hladnjak ulja

Ograničenje:  Nekorozivne tekućine

Cr-Mo legirani čelik

Specifikacije:  A213 T11 / T12 / T22 / T91

Upotreba:  pregrijač, visokotemperaturni HX

Ograničenje:  Puzanje pri povišenoj temperaturi

Nehrđajući / Duplex

Specifikacije:  A213 / A249; 2205

Ocjene:  TP304/L, TP316/L

Upotreba:  Kiseline, kloridi, higijena

Bakar / Cu-Ni

Specifikacije:  ASTM B111

Ocjene:  90/10, 70/30 Cu-Ni

Upotreba:  HVAC, brodski kondenzatori

Legura nikla

Klase:  Inconel 600/625

Također:  Hastelloy C276, Monel 400

Upotreba:  Ekstremna korozija / toplina

Titanij

Ocjene:  Gr.2, Gr.5 (B338)

Upotreba:  morska voda, desalinizacija

Čvrstoća:  Lagano, otporno na kloride

3. Standardi i provjerena mehanička svojstva

Tablica u nastavku daje mjerodavne standarde cijevi i minimalna mehanička svojstva ASME odjeljka II-A za vrste ugljičnog i legiranog čelika. Vrijednosti su preuzete iz specifikacija ASME BPVC II-A, nisu procijenjene.

Izvor: ASME BPVC odjeljak II-A (SA-179, SA-192, SA-210, SA-214, SA-213). A179 i A214 ne podliježu obveznom ispitivanju rastezanja u standardnom tijelu i prihvaćaju se na tvrdoću; vlačne vrijednosti prikazane za A179/A192 projektirane su vrijednosti iz napomena s objašnjenjima.

Kritično — T91 NIJE vrsta nehrđajućeg čelika.  ASTM A213 pokriva i feritne i austenitne cijevi, a T91 (9Cr-1Mo-V) pripada  feritno-martenzitnoj  obitelji, a ne austenitnoj nehrđajućoj obitelji. Nemojte grupirati T91 s TP304 / TP316 u tablici korozije ili postupku zavarivanja. Njegova otpornost na puzanje pri visokim temperaturama je izvrsna, ali njegovo korozijsko ponašanje i zavarljivost (prethodno zagrijavanje, PWHT) potpuno su drugačiji od austenitnog nehrđajućeg čelika.

Za austenitne nehrđajuće cijevi izmjenjivača topline ispravni standardi su  ASTM A213 (bešavne)  i  ASTM A249 (zavarene)  u stupnjevima TP304/304L i TP316/316L; dvostruki paketi koriste 2205 (UNS S31803/S32205). Cijevi kondenzatora od legure bakra slijede ASTM B111, a cijevi od titana slijede ASTM B338. Potvrdite točne mehaničke minimume za ove vrste nečelika u odnosu na primjenjivi standard i svoj kodeks dizajna.

Napomena o nabavi — 'A312' na upit o izmjenjivaču topline je crvena zastavica.  ASTM A312 je specifikacija za nehrđajuće  cijevi  . Dijeli nazive razreda TP304/TP316, tako da ga je lako greškom kopirati na upit za cijev — ali cijev izmjenjivača topline treba naručiti na A213 (bešavnu) ili A249 (zavarenu), koji ispunjavaju specifične dimenzije cijevi, zahtjeve za izravnavanjem, širenjem i vrtložnim strujama koje paket zapravo treba. Odredite standard cijevi i pravi proizvod slijedi.

Ocjene ugljika i Cr-Mo ovdje se uvelike preklapaju s praksom kotlovskih cijevi; za pojedinosti o temperaturnom ograničenju i stupnju za A192 / A210 / A213 pogledajte naše Vodič za razrede kotlovskih cijevi → , i za obitelj nehrđajućeg čelika, austenitna nehrđajuća bešavna cijev objašnjeno →

4. Veličine, debljina stjenke i tolerancije

Dimenzionalno se cijev izmjenjivača topline kontrolira mnogo čvršće od cjevovoda, jer koeficijent filma na strani cijevi i ekspanzija cijevne ploče ovise o postojanom OD-u i stijenci. ZC-ovi standardni rasponi su ispod; prilagođene veličine izrađuju se po narudžbi.

Inženjerski uvid — prosječni zid naspram minimalnog zida mijenja cijenu i dizajn.  Cijev se može naručiti na prosječnu toleranciju zida ili minimalnu toleranciju zida. Minimalni zid jamči najtanju točku, ali košta više i u prosjeku je teži; prosječni zid je lakši i jeftiniji, ali dopušta tanke točke unutar tolerancije. Projektiranje tlaka i izračuni stanjivanja u savijenom obliku moraju koristiti osnovu koju ste stvarno naručili — eksplicitno je navedite umjesto da je prepustite zadanim postavkama mlina.

5. Konfiguracije cijevi i spojevi cijevnih ploča

Osim stupnja i veličine, tri izbora konfiguracije oblikuju redoslijed cijevi: geometrija snopa, završni završetak cijevi i je li površina ravna ili rebrasta.

ZC standardni rasponi. U narudžbi treba navesti čvršći OD/stjenku i prosječnu stjenke naspram minimalne stjenke kako bi odgovarao dizajnu izmjenjivača.

Krajevi cijevi spojeni su na cijevnu ploču ekspanzijom valjkom, zavarivanjem ili oboje (prošireno i zavareno) za veću cjelovitost. U-zavoji dovode do stanjivanja stijenke na vanjskom radijusu i mogu zahtijevati smanjenje naprezanja na određenim nagibima, tako da raspored U-cijevi treba biti naveden uz narudžbu. Za zavarivanje cijevi na cijevni lim i širi kontekst povezivanja, pogledajte pregled vrsta veza →

Kritična inženjerska točka — korozija na strani cijevi i na strani kućišta dva su različita problema.  Cijev može proći iznutra i pokvariti izvana. Voda za hlađenje unutar austenitne nehrđajuće cijevi može uzrokovati pucanje uslijed korozije uslijed naprezanja klorida iz otvora, dok je isti snop u redu na strani ljuske. Uvijek procijenite korozivnost  obje  tekućine, na radnoj temperaturi, prije fiksiranja materijala cijevi.

6. Odabir materijala prema usluzi

Donji put odlučivanja preslikava najčešća radna okruženja na početni materijal cijevi. Konačni odabir mora biti potvrđen prema tablici s podacima o procesu, kodu dizajna i kemiji obje tekućine.

Samo odabir polazišta. Potvrdite prema parcijalnim tlakovima, sadržaju klorida, temperaturi i brzini za stvarni rad.

7. Kako specificirati cijevi izmjenjivača topline (PO popis za provjeru)

Inženjerski uvid — cijev izmjenjivača topline PO mora imati

• Standard i stupanj cijevi:  npr. ASTM A213 TP316L (bešavne) — nije specifikacija cijevi.

• OD & zid:  s osnovom tolerancije (prosječni zid naspram minimalnog zida).

• Duljina i oblik:  ravna ili U-cijev (s radijusima savijanja / granicom stanjivanja).

• Toplinska obrada / stanje:  žareno, obrađeno otopinom; PWHT za vrste legura.

• Površina i čistoća:  dekapirana, svijetlo žarena, ID/OD završna obrada.

• NDT:  vrtložna struja (ET), ultrazvučna (UT), hidrostatska, ispitivanja plamenom/spljoštenjem.

• Certifikati:  PMI, EN 10204 3.1/3.2 MTR, potpuna sljedivost.

Kao proizvođač po narudžbi, ZC proizvodi cijevi prema podatkovnoj tablici vašeg izmjenjivača — specifični stupanj, osnova tolerancije, duljina i raspored U-savijanja — umjesto da forsira posao na skladištu. Pogledajte izmjenjivač topline cijevi stranica proizvoda → , ili naš bešavni nehrđajući →  i zavareni nehrđajući →  rasponi.

8. Često postavljana pitanja

Od kojeg su materijala izrađene cijevi izmjenjivača topline?

Cijevi izmjenjivača topline izrađene su od ugljičnog čelika (ASTM A179, A192, A214), Cr-Mo legiranog čelika (A213 T11/T22), austenitnog i dupleks nehrđajućeg čelika (A213 bešavni / A249 zavareni, stupnjevi TP304/304L, TP316/316L, 2205), bakra i bakar-nikal legure (ASTM B111, 90/10 i 70/30 Cu-Ni), legure nikla (Inconel, Hastelloy, Monel) i titan (Gr.2, Gr.5). Materijal se bira prema radnoj temperaturi, tlaku i korozivnosti tekućina na strani cijevi i na strani omotača.

Koja je razlika između ASTM A179 i A192 cijevi?

A179 je hladnovučena bešavna čelična cijev s niskim udjelom ugljika za izmjenjivače topline i kondenzatore u radu niskog tlaka; nema obvezno ispitivanje na vlačnost i prihvaća se na tvrdoću (72 HRBW max). A192 je bešavna kotlovska cijev od ugljičnog čelika za rad pod visokim tlakom, s kontroliranim maksimalnim udjelom silicija od 0,25% i granicom tvrdoće od 137 HBW. Oba dijele minimalne projektirane vrijednosti od 47 ksi (325 MPa) vlačne čvrstoće i 26 ksi (180 MPa) istezanja.

Koja je razlika između ASTM A213 i A249?

A213 obuhvaća bešavne cijevi za kotlove, pregrijače i izmjenjivače topline od feritne i austenitne legure čelika; A249 pokriva zavareni ekvivalent od austenitnog nehrđajućeg čelika. Za nehrđajuće cijevi izmjenjivača topline, A213 je bešavna ruta, a A249 zavarena ruta. Imajte na umu da je A312 specifikacija cijevi, a ne točna specifikacija cijevi, iako dijeli oznake razreda TP304/TP316.

Koje su veličine cijevi izmjenjivača topline?

Uobičajeni vanjski promjeri cijevi izmjenjivača topline kreću se od oko 6 mm do 50 mm za bešavne cijevi i do otprilike 150 mm za zavarene cijevi, s debljinom stijenke od 0,5 mm do 10 mm i duljinama od 1 m do 12 m. Tanke stijenke i niske tolerancije OD/stjenke su tipične jer prijenos topline sa strane cijevi i ekspanzija između cijevi i ploče cijevi ovise o kontroli dimenzija.

Koji je materijal cijevi izmjenjivača topline najbolji za morsku vodu i brodske kondenzatore?

Za morsku vodu i pomorske kondenzatore uobičajeni izbor su legure bakra i nikla (90/10 ili 70/30 Cu-Ni) za dobru toplinsku vodljivost i otpornost na obraštanje, ili titan Grade 2 gdje su kloridni piting i erozija-korozija ozbiljni. Standardni ugljični čelik i nehrđajući čelik 304 općenito su neprikladni za sirovu morsku vodu zbog napada klorida.

Jesu li cijevi izmjenjivača topline bešavne ili zavarene?

I jedno i drugo se koristi. Bešavna cijev (A179, A192, A213) je poželjna za rad pri višem tlaku i višoj temperaturi i izbjegava zavareni šav. Zavarena cijev (ugljični čelik A214, nehrđajući čelik A249) isplativa je za velike snopove u radu s niskim tlakom i isporučuje se sa zonom zavara potpuno toplinski obrađenom i ispitanom. Izbor ovisi o tlaku, temperaturi, tekućini i budžetu.

Izvorne cijevi izmjenjivača topline iz ZC čelične cijevi

ZHENCHENG Steel Co., Ltd. (ZC Steel Pipe) proizvodi izmjenjivače topline i kondenzatorske cijevi prema ASTM, ASME, EN, DIN, JIS i GB — ugljični čelik (A179/A192/A210/A214), Cr-Mo legura (A213 T11/T22/T91), austenit i dupleks nehrđajući (A213/A249, 2205), bakar-nikal, legura nikla i titan. Strogi QC: kemijska analiza, mehanička i hidrostatska ispitivanja, vrtložne struje i ultrazvučni NDT i PMI. Projekti isporučeni diljem Afrike, Bliskog istoka i Južne Amerike.

Email: Mandy. w@zcsteelpipe.com   | WhatsApp: +86-139-1579-1813

→ Zatražite ponudu

Povezano: Cijevi izmjenjivača topline (proizvod)  · Vrste kotlovskih cijevi  · Austenitni nehrđajući bešavni  · Bešavna nehrđajuća cijev  · Zavarena nehrđajuća cijev