熱交換器チューブ: 材質、グレード、サイズの選択ガイド

熱交換器チューブは 、シェルアンドチューブ熱交換器、凝縮器、蒸発器、または給水加熱器の束を形成する薄肉のチューブであり、2 つの流体の間で熱が通過する表面です。チューブの選択は、熱伝導率、温度での機械的強度、に対する耐食性の 3 つのバランスを同時に考慮する必要があります。 両方の流体 チューブ側とシェル側の材料を間違えると束が漏れてしまいます。壁や公差を間違えると、チューブシートのシールに失敗します。

ZC Steel Pipe (ZHENCHENG Steel Co., Ltd.) は、炭素鋼、Cr-Mo 合金、オーステナイトおよび二相ステンレス、銅ニッケル、ニッケル合金、チタンなど、あらゆる材料範囲にわたってオーダーメイドの熱交換器および凝縮器チューブを ASTM、ASME、EN、DIN、JIS、GB に供給する中国のメーカーです。このガイドでは、電力、製油所、石油化学、HVAC、船舶用の管理規格、ASME で検証された鋼グレードの機械的特性、寸法範囲、および明確な材料選択ロジックを説明します。

コンテンツ

1. 熱交換器チューブとは何ですか?

2. チューブ材料ファミリー

3. 規格と検証済みの機械的特性

4. サイズ、肉厚、公差

5. チューブの構成とチューブシートのジョイント

6. サービス別のマテリアルの選択

7. 熱交換器チューブの指定方法 (PO チェックリスト)

8. よくある質問

1. 熱交換器チューブとは何ですか?

熱交換器チューブは、1 つの流体をそのボアを通して運び、2 番目の流体はシェル内の外面を横切って流れます。熱はチューブの壁を通って伝わるため、チューブがユニット全体の作業面となります。単一の束には数百または数千のチューブがあり、それぞれのチューブの両端が拡張または溶接されてチューブシートになるため、外径、肉厚、真直度の一貫性がグレードと同じくらい重要です。

定義 — 熱交換器 / 凝縮器チューブシェルアンドチューブ熱交換器、凝縮器、蒸発器、給水加熱器で 2 つの流体間で熱を伝達するために使用される薄肉のシームレスまたは溶接チューブ。管規格ではなく、管固有の規格 (ASTM A179、A213、A249、B111、B338 など) によって管理されます。これは、線圧の封じ込めではなく、壁の制御、表面仕上げ、および管板接合部の完全性を中心に受け入れが構築されるためです。

このチューブとパイプの区別は、熱交換器の調達において最も一般的な仕様エラーであり、このガイドの残りの部分の推進要因となります。

2. チューブ材料ファミリー

ZC は熱交換器用に 5 つの材料ファミリーを提供しています。適切なファミリは、まず腐食環境と温度によって決定され、次にコストと導電率によって絞り込まれます。

カーボン&C-Mo鋼

仕様：  A179、A192、A210、A214

用途： ボイラー、給水、オイルクーラー

制限: 非腐食性流体

Cr-Mo合金鋼

スペック：  A213 T11 / T12 / T22 / T91

用途： 過熱器、高温HX

限界: 高温クリープ

ステンレス/二相

仕様:  A213 / A249; 2205

グレード：  TP304/L、TP316/L

用途： 酸、塩化物、衛生

銅/Cu-Ni

仕様:  ASTM B111

グレード:  90/10、70/30 Cu-Ni

用途:  HVAC、船舶用コンデンサー

ニッケル合金

グレード: インコネル 600/625

同様に: ハステロイ C276、モネル 400

用途: 極度の腐食/熱

チタン

グレード:  Gr.2、Gr.5 (B338)

用途： 海水、淡水化

強度： 軽量、耐塩素性

3. 規格と検証された機械的特性

以下の表は、炭素鋼および合金鋼グレードの管理チューブ規格と ASME セクション II-A の最小機械的特性を示しています。値は ASME BPVC II-A 仕様から取得されたものであり、推定されたものではありません。

出典: ASME BPVC セクション II-A (SA-179、SA-192、SA-210、SA-214、SA-213)。 A179 および A214 は、標準ボディでの必須の引張試験を実施しておらず、硬度に関しては認められています。 A179/A192の引張数値は説明文の設計値です。

重要 — T91 はステンレスグレードではありません。  ASTM A213 はフェライト系とオーステナイト系の両方のチューブをカバーしており、T91 (9Cr-1Mo-V) は フェライト - マルテンサイト系に属します。 オーステナイト系ステンレス系ではなく、腐食表または溶接手順で T91 を TP304 / TP316 とグループ化しないでください。高温クリープ強度は優れていますが、腐食挙動や溶接性（予熱、PWHT）はオーステナイト系ステンレスとは全く異なります。

オーステナイト系ステンレス熱交換器チューブの正しい規格は、 ASTM A213 (シームレス) および ASTM A249 (溶接)です。 グレード TP304/304L および TP316/316L の二重バンドルは 2205 (UNS S31803/S32205) を使用します。銅合金コンデンサーチューブは ASTM B111 に準拠し、チタンチューブは ASTM B338 に準拠します。これらの非鉄鋼グレードの正確な機械的最小値を、該当する規格および設計コードと照らし合わせて確認してください。

調達メモ — 熱交換器に関する問い合わせの「A312」は危険信号です。  ASTM A312はステンレス パイプ 仕様です。グレード名は TP304/TP316 と同じなので、誤ってチューブの問い合わせにコピーしやすいですが、熱交換器チューブは A213 (シームレス) または A249 (溶接) として注文する必要があります。これらには、バンドルが実際に必要とするチューブ固有の寸法、平坦化、フレア、渦電流要件が含まれます。チューブ規格を指定すると、適切な製品がそれに続きます。

ここでの炭素および Cr-Mo グレードは、ボイラーチューブの実践と大きく重複します。 A192 / A210 / A213 の温度制限とグレードの詳細については、当社の製品を参照してください。 ボイラーチューブのグレードガイド → 、ステンレス系の場合は、 オーステナイト系ステンレス継目無管の解説→

4. サイズ、肉厚、公差

熱交換器チューブは、チューブ側の膜係数とチューブシートの膨張率の両方が一貫した外径と壁に依存するため、ラインパイプよりもはるかに厳密に寸法制御されます。 ZC の標準範囲は以下のとおりです。カスタムサイズは受注生産です。

Engineering Insight — 平均的な壁と最小の壁では、価格と設計が変わります。 チューブは平均肉厚または最小肉厚公差に合わせて注文できます。最小壁は最も薄い点を保証しますが、コストが高く、平均して重くなります。 Average-wall は軽くて安価ですが、許容範囲内で薄いスポットが許容されます。圧力設計と U ベンドの薄化計算では、実際に注文した基準を使用する必要があります。工場のデフォルトのままにするのではなく、明示的に指定します。

5. 管の構成と管板の接合部

グレードとサイズを超えて、バンドルの形状、チューブ端の仕上げ、および表面がプレーンかフィン付きかという 3 つの構成の選択によってチューブの注文が決まります。

ZC標準範囲。熱交換器の設計に合わせて、より厳密な OD/壁および平均壁と最小壁の基準を注文時に指定する必要があります。

管端は、ローラー拡張、溶接、またはその両方（拡張およびシール溶接）によって管板に接合され、より高い完全性が得られます。 U ベンドでは外側の半径で肉厚が薄くなるため、特定の勾配では応力除去が必要になる場合があるため、注文時に U チューブのスケジュールを記載する必要があります。管と管板の溶接およびより広範な接続のコンテキストについては、を参照してください。 接続タイプの概要 →

エンジニアリングの重要なポイント — チューブ側の腐食とシェル側の腐食は 2 つの異なる問題です。 チューブは内側では通過しても、外側では破損する可能性があります。オーステナイト系ステンレス管内の冷却水は、内径から塩化物応力腐食割れを引き起こす可能性がありますが、同じ束はシェル側では問題ありません。の腐食性を必ず評価してください。 両方の流体 チューブの材質を固定する前に、動作温度で

6. サービス別の素材の選択

以下の決定パスは、最も一般的なサービス環境を開始チューブの材料にマッピングします。最終的な選択は、プロセス データシート、設計コード、および両方の流体化学に照らして確認する必要があります。

開始点の選択のみ。実際の使用時の分圧、塩化物含有量、温度、速度を確認してください。

7. 熱交換器チューブの指定方法（POチェックリスト）

Engineering Insight — 熱交換器チューブ PO の必需品

• チューブの規格とグレード: 例: ASTM A213 TP316L (シームレス) — パイプの仕様ではありません。

• OD と壁: 公差ベース (平均壁と最小壁)。

• 長さと形状: ストレートまたは U チューブ (曲げ半径 / 薄肉制限あり)。

• 熱処理/条件： 焼鈍、溶体化処理。合金グレードの PWHT。

• 表面と清浄度: 酸洗い、光輝焼鈍、ID/OD 仕上げ。

• NDT: 渦電流 (ET)、超音波 (UT)、静水圧、フレア/平坦化試験。

• 認証:  PMI、EN 10204 3.1/3.2 MTR、完全なトレーサビリティ。

ZC は受注生産メーカーとして、在庫にジョブを強制するのではなく、熱交換器のデータシート (特定のグレード、公差基準、長さ、U ベンド スケジュール) に従ってチューブを製造します。を表示します。 熱交換器チューブ製品ページ→ 、または弊社 シームレスステンレス→ と 溶接ステンレス→ レンジ。

8. よくある質問

伝熱管の材質は何ですか?

熱交換器チューブは炭素鋼 (ASTM A179、A192、A214)、Cr-Mo 合金鋼 (A213 T11/T22)、オーステナイトおよび二相ステンレス鋼 (A213 シームレス / A249 溶接、グレード TP304/304L、TP316/316L、2205)、銅および銅ニッケル合金 (ASTM) で作られています。 B111、90/10 および 70/30 Cu-Ni)、ニッケル合金 (インコネル、ハステロイ、モネル)、チタン (Gr.2、Gr.5)。材料は、動作温度、圧力、チューブ側とシェル側の両方の流体の腐食性によって選択されます。

ASTM A179 チューブと A192 チューブの違いは何ですか?

A179 は、低圧使用の熱交換器および凝縮器用の冷間引き抜きシームレス低炭素鋼管です。必須の引張試験はなく、硬度 (最大 72 HRBW) が認められています。 A192 は高圧用途向けのシームレス炭素鋼ボイラーチューブで、シリコン含有量は最大 0.25%、硬度制限は 137 HBW に制御されています。どちらも、引張強度 47 ksi (325 MPa) と降伏強度 26 ksi (180 MPa) の最小設計値を共有しています。

ASTM A213 と A249 の違いは何ですか?

A213 は、継ぎ目のないフェライト系およびオーステナイト系合金鋼のボイラー、過熱器、および熱交換器のチューブをカバーします。 A249 は、オーステナイト系ステンレスの溶接同等物をカバーします。ステンレス熱交換器チューブの場合、A213 はシームレス ルート、A249 は溶接ルートです。 A312 は、TP304/TP316 グレード指定を共有していますが、パイプ仕様であり、正しいチューブ仕様ではないことに注意してください。

熱交換器チューブにはどのようなサイズがありますか?

一般的な熱交換器チューブの外径は、シームレスチューブで約 6 mm ～ 50 mm、溶接チューブで最大約 150 mm、肉厚は 0.5 mm ～ 10 mm、長さは 1 m ～ 12 m です。チューブ側の熱伝達とチューブからチューブシートへの膨張は両方とも寸法制御に依存するため、薄い壁と厳しい外径/壁公差が一般的です。

海水および船舶用コンデンサーに最適な熱交換器チューブの材質はどれですか?

海水および海洋コンデンサー用途の場合、通常の選択肢は、良好な熱伝導率と生物付着耐性を備えた銅ニッケル合金 (90/10 または 70/30 Cu-Ni)、または塩化物孔食やエロージョンコロージョンが厳しいチタン グレード 2 です。標準的な炭素鋼と 304 ステンレスは、塩化物による攻撃のため、一般に原海水には適していません。

熱交換器のチューブはシームレスですか、それとも溶接されていますか?

どちらも使用されています。シームレス チューブ (A179、A192、A213) は、高圧および高温での使用に適しており、溶接継ぎ目を回避します。溶接チューブ (A214 炭素鋼、A249 ステンレス) は、低圧サービスでの大きな束に対してコスト効率が高く、完全に熱処理およびテストされた溶接ゾーンで供給されます。選択は、圧力、温度、流体、予算によって異なります。

ZC鋼管由来熱交換器チューブ

ZHENCHENG Steel Co., Ltd. (ZC Steel Pipe) は、ASTM、ASME、EN、DIN、JIS、GB に準拠したオーダーメイドの熱交換器および凝縮器チューブを製造しています - 炭素鋼 (A179/A192/A210/A214)、Cr-Mo 合金 (A213 T11/T22/T91)、オーステナイトおよび二相ステンレス(A213/A249、2205)、銅ニッケル、ニッケル合金、チタン。厳格な QC: 化学分析、機械的および静水圧試験、渦電流および超音波 NDT、および PMI。プロジェクトはアフリカ、中東、南米全域で実施されます。

電子メール: マンディ。 w@zcsteelpipe.com   |ワッツアップ: +86-139-1579-1813

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