Tuburi schimbătoare de căldură: Ghid de selecție a materialelor, calităților și dimensiunilor

Tuburile pentru schimbător de căldură  sunt tuburile cu pereți subțiri care formează pachetul unui schimbător de căldură cu carcasă și tub, un condensator, un evaporator sau un încălzitor de apă de alimentare - suprafața pe care căldura trece între două fluide. Selectarea tubului este un echilibru de trei lucruri simultan: conductivitate termică, rezistență mecanică la temperatură și rezistență la coroziune  atât pentru  fluidele de pe partea tubului, cât și pe partea de carcasă. Găsiți greșit materialul și pachetul se scurge; greșit peretele sau toleranța și nu reușește să sigileze în foaia tubulară.

ZC Steel Pipe (ZHENCHENG Steel Co., Ltd.) este un producător chinez care furnizează schimbătoare de căldură și tuburi condensatoare la comandă pentru întreaga gamă de materiale - oțel carbon, aliaj Cr-Mo, inoxidabil austenitic și duplex, cupru-nichel, aliaj de nichel și titan - la ASTM, ASME, EN, DIN, JIS și GB. Acest ghid oferă standardele de reglementare, proprietățile mecanice verificate de ASME pentru clasele de oțel, intervalele dimensionale și o logică clară de selecție a materialului pentru energie electrică, rafinărie, petrochimie, HVAC și servicii maritime.

CUPRINS

1. Ce sunt tuburile schimbătoare de căldură?

2. Familii de materiale tubulare

3. Standarde și proprietăți mecanice verificate

4. Dimensiuni, grosime perete și toleranțe

5. Configurații de tuburi și îmbinări de foi de tuburi

6. Selectarea materialelor în funcție de serviciu

7. Cum să specificați tuburile pentru schimbătorul de căldură (lista de verificare PO)

8. Întrebări frecvente

1. Ce sunt tuburile schimbătoare de căldură?

Un tub schimbător de căldură transportă un fluid prin orificiul său, în timp ce un al doilea fluid curge pe suprafața sa exterioară în carcasă. Căldura se transferă prin peretele tubului, astfel încât tubul este suprafața de lucru a întregii unități. Deoarece pot exista sute sau mii de tuburi într-un singur fascicul, fiecare expandat sau sudat într-o foaie de tub la ambele capete, consistența diametrului exterior, a peretelui și dreptatea contează la fel de mult ca și gradul.

DEFINIȚIE — SCHIMBĂTOR DE CĂLDURĂ/TUB CONDENSATOR Un tub cu pereți subțiri, fără sudură sau sudat, utilizat în schimbătoare de căldură, condensatoare, evaporatoare și încălzitoare de apă de alimentare pentru a transfera căldura între două fluide. Guvernat de standarde specifice tuburilor (de exemplu ASTM A179, A213, A249, B111, B338) - nu de standarde de conducte - deoarece acceptarea se bazează pe controlul pereților, finisarea suprafeței și integritatea îmbinării foii tubulare, mai degrabă decât limitarea presiunii în linie.

Această distincție între tub și conductă este cea mai comună eroare de specificații în achiziționarea schimbătorului de căldură și conduce restul acestui ghid.

2. Familii de materiale tubulare

ZC furnizează cinci familii de materiale pentru funcționarea schimbătorului de căldură. Familia potrivită este fixată mai întâi de mediul de coroziune și temperatură, apoi restrânsă de cost și conductivitate.

Oțel carbon și C-Mo

Specificații:  A179, A192, A210, A214

Utilizare:  Cazan, apă de alimentare, răcitor de ulei

Limită:  fluide necorozive

Oțel aliat Cr-Mo

Specificatii:  A213 T11 / T12 / T22 / T91

Utilizare:  Supraîncălzitor, HX de temperatură ridicată

Limită:  fluaj de temperatură ridicată

Inoxidabil/duplex

Specificatii:  A213 / A249; 2205

Clase:  TP304/L, TP316/L

Utilizare:  Acizi, cloruri, igiena

Cupru / Cu-Ni

Specificatii:  ASTM B111

Grade:  90/10, 70/30 Cu-Ni

Utilizare:  HVAC, condensatoare marine

Aliaj de nichel

Clase:  Inconel 600/625

De asemenea:  Hastelloy C276, Monel 400

Utilizare:  Coroziune/caldura extrema

Titan

Clase:  Gr.2, Gr.5 (B338)

Utilizare:  Apa de mare, desalinizare

Putere:  usoara, rezistenta la cloruri

3. Standarde și proprietăți mecanice verificate

Tabelul de mai jos oferă standardul tubului de guvernare și proprietățile mecanice minime ASME Secțiunea II-A pentru clasele de oțel carbon și aliat. Valorile sunt preluate din specificațiile ASME BPVC II-A, neestimate.

Sursa: ASME BPVC Sectiunea II-A (SA-179, SA-192, SA-210, SA-214, SA-213). A179 și A214 nu au nicio încercare de tracțiune obligatorie în corpul standard și sunt acceptate pentru duritate; cifrele de tracțiune prezentate pentru A179/A192 sunt valori de proiectare din notele explicative.

Critic - T91 NU este o calitate inoxidabil.  ASTM A213 acoperă atât tuburile feritice, cât și cele austenitice, iar T91 (9Cr-1Mo-V) se află în familia  feritic-martensitică  , nu în familia inoxidabilului austenitic. Nu grupați T91 cu TP304 / TP316 într-un tabel de coroziune sau într-o procedură de sudare. Rezistența sa la fluaj la temperatură înaltă este excelentă, dar comportamentul său la coroziune și sudarea (preîncălzire, PWHT) sunt complet diferite de inoxidabilul austenitic.

Pentru tuburile schimbătoare de căldură din inox austenitic, standardele corecte sunt  ASTM A213 (fără sudură)  și  ASTM A249 (sudate)  în clasele TP304/304L și TP316/316L; Pachetele duplex folosesc 2205 (UNS S31803/S32205). Tuburile condensatoare din aliaj de cupru urmează ASTM B111, iar tuburile de titan urmează ASTM B338. Confirmați minimele mecanice exacte pentru aceste clase non-oțel, în raport cu standardul aplicabil și codul dumneavoastră de proiectare.

Notă de achiziție — „A312” la o întrebare privind schimbătorul de căldură este un semnal roșu.  ASTM A312 este o specificație  pentru țevi din inox  . Împărtășește numele claselor TP304/TP316, astfel încât este ușor de copiat pe o interogare de tub din greșeală - dar un tub schimbător de căldură ar trebui comandat la A213 (fără sudură) sau A249 (sudat), care poartă cerințele dimensionale, aplatizării, evazării și curenților turbionari specifice tubului de care are nevoie de fapt un pachet. Specificați standardul tubului și urmează produsul potrivit.

Calitățile de carbon și Cr-Mo aici se suprapun foarte mult cu practica tubului cazanului; pentru limita de temperatură și detaliile gradului pe A192 / A210 / A213, consultați ghidul calităților tuburilor cazanului → , iar pentru familia inox, țeava fără sudură din inox austenitic explicată →

4. Dimensiuni, grosime perete și toleranțe

Tubul schimbătorului de căldură este controlat dimensional mult mai strâns decât conducta de linie, deoarece coeficientul filmului din partea tubului și expansiunea foii tubulare depind ambele de OD și perete consistent. Intervalele standard ale ZC sunt mai jos; dimensiunile personalizate se fac la comanda.

Engineering Insight — Peretele mediu vs peretele minim modifică prețul și designul.  Tubul poate fi comandat la o toleranță medie sau minimă a peretelui. Minimum-wall garantează cel mai subțire punct, dar costă mai mult și rulează mai greu în medie; peretele mediu este mai ușor și mai ieftin, dar permite pete subțiri în limitele toleranței. Calculele de proiectare a presiunii și de subțiere în U-bend trebuie să utilizeze baza pe care ați comandat-o efectiv - să o menționați în mod explicit, mai degrabă decât să o lăsați la moara implicită.

5. Configurații de tuburi și îmbinări de foi de tuburi

Dincolo de grad și dimensiune, trei opțiuni de configurare modelează o ordine a tubului: geometria fasciculului, finisajul capătului tubului și dacă suprafața este simplă sau cu aripioare.

Gamele standard ZC. O bază mai strânsă OD/perete și perete mediu vs perete minim ar trebui să fie specificate în comandă pentru a se potrivi cu designul schimbătorului.

Capetele tuburilor sunt îmbinate cu foaia tubulară prin expansiune cu role, prin sudare sau prin ambele (expandat și sudate cu etanșare) pentru o integritate mai mare. Curburile în U introduc subțierea pereților pe raza exterioară și pot necesita reducerea tensiunilor pe anumite grade, astfel încât programul tubului în U ar trebui specificat la comandă. Pentru sudarea tub-foaia tubulară și contextul mai larg de conectare, vezi Prezentare generală a tipurilor de conexiune →

Punct critic de inginerie - Coroziunea pe partea tubului și pe partea carcasei sunt două probleme diferite.  Un tub poate trece pe dinăuntru și să cedeze pe exterior. Răcirea apei în interiorul unui tub din inoxidabil austenitic poate provoca fisurarea prin coroziune prin efort din clorură din orificiu, în timp ce același mănunchi este bine pe partea carcasei. Evaluați întotdeauna corozivitatea  ambelor  fluide, la temperatura de funcționare, înainte de a fixa materialul tubului.

6. Selectarea materialelor prin serviciu

Calea de decizie de mai jos mapează cele mai obișnuite medii de service la materialul tubului de pornire. Selecția finală trebuie confirmată în raport cu fișa de date a procesului, codul de proiectare și ambele chimie ale fluidelor.

Doar selectarea punctului de pornire. Confirmați presiunile parțiale, conținutul de clorură, temperatura și viteza pentru sarcina reală.

7. Cum să specificați tuburile pentru schimbător de căldură (lista de verificare PO)

Engineering Insight — Tubul schimbător de căldură PO obligatoriu

• Tub standard și calitate:  de exemplu ASTM A213 TP316L (fără sudură) - nu specificațiile țevii.

• OD și perete:  cu baza de toleranță (perete mediu vs perete minim).

• Lungime și formă:  drept sau tub în U (cu raze de îndoire / limită de subțiere).

• Tratament termic / stare:  recoacet, tratat cu soluție; PWHT pentru clase de aliaje.

• Suprafață și curățenie:  murat, strălucitor recoacet, finisaj ID/OD.

• NDT:  teste cu curenți turbionari (ET), ultrasunete (UT), hidrostatice, evazare/aplatizare.

• Certificate:  PMI, EN 10204 3.1/3.2 MTR, trasabilitate deplină.

În calitate de producător la comandă, ZC produce tuburi pe foaia de date a schimbătorului dumneavoastră - grad specific, bază de toleranță, lungime și program de îndoire în U - în loc să forțeze lucrarea în stoc. Vizualizați tuburi schimbătoare de căldură pagina produsului → , sau noastre inox fără sudură →  și inox sudat →  game.

8. Întrebări frecvente

Din ce material sunt fabricate tuburile schimbătoare de căldură?

Tuburile schimbătoarelor de căldură sunt fabricate din oțel carbon (ASTM A179, A192, A214), oțel aliat Cr-Mo (A213 T11/T22), oțel inoxidabil austenitic și duplex (A213 fără sudură / sudură A249, clasele TP304/304L, TP316, cupru și aliaje de cupru și nichel 22065). (ASTM B111, 90/10 și 70/30 Cu-Ni), aliaje de nichel (Inconel, Hastelloy, Monel) și titan (Gr.2, Gr.5). Materialul este ales în funcție de temperatura de funcționare, presiune și corozivitate atât a fluidelor din partea tubului, cât și din partea carcasei.

Care este diferența dintre tuburile ASTM A179 și A192?

A179 este un tub din oțel, fără sudură, trasat la rece, pentru schimbătoare de căldură și condensatoare în serviciu la presiune scăzută; nu are test de tracțiune obligatoriu și este acceptat pe duritate (72 HRBW max). A192 este un tub de cazan din oțel carbon fără sudură pentru serviciu de înaltă presiune, cu un maxim controlat de siliciu de 0,25% și o limită de duritate de 137 HBW. Ambele au valori minime de proiectare de 47 ksi (325 MPa) la tracțiune și 26 ksi (180 MPa).

Care este diferența dintre ASTM A213 și A249?

A213 acoperă tuburile din oțel aliat feritic și austenitic fără sudură, supraîncălzitor și schimbător de căldură; A249 acoperă echivalentul sudat în inox austenitic. Pentru tuburile de schimbător de căldură din inox, A213 este calea fără sudură și A249 ruta sudată. Rețineți că A312 este o specificație de țeavă, nu specificația corectă a tubului, chiar dacă împărtășește desemnările de grad TP304/TP316.

În ce dimensiuni vin tuburile schimbătoarelor de căldură?

Diametrele exterioare ale tubului schimbător de căldură obișnuit sunt cuprinse între aproximativ 6 mm și 50 mm pentru tubul fără sudură și până la aproximativ 150 mm pentru tubul sudat, cu grosimea peretelui de la 0,5 mm la 10 mm și lungimi de la 1 m la 12 m. Pereții subțiri și toleranțele OD/perete strânse sunt tipice deoarece transferul de căldură pe partea tubului și expansiunea tub-foaia tubulară depind ambele de controlul dimensional.

Ce material pentru tubul schimbătorului de căldură este cel mai bun pentru apă de mare și condensatoare marine?

Pentru funcționarea în apă de mare și condensator marin, alegerile obișnuite sunt aliajele de cupru-nichel (90/10 sau 70/30 Cu-Ni) pentru o bună conductivitate termică și rezistență la biofouling, sau titanul de gradul 2, în cazul în care zâmbiturile de clorură și coroziunea-coroziunea sunt severe. Oțelul carbon standard și inoxul 304 sunt, în general, nepotriviți pentru apa de mare brută din cauza atacului clorurii.

Tuburile schimbătorului de căldură sunt fără sudură sau sudate?

Ambele sunt folosite. Tubul fără sudură (A179, A192, A213) este preferat pentru service la presiune mai mare și la temperatură mai mare și evită o cusătură de sudură. Tubul sudat (oțel carbon A214, inoxidabil A249) este rentabil pentru pachetele mari în serviciul de presiune scăzută și este furnizat împreună cu zona de sudură tratată termic și testat. Alegerea depinde de presiune, temperatură, fluid și buget.

Sursă tuburi pentru schimbător de căldură din țeavă de oțel ZC

ZHENCHENG Steel Co., Ltd. (ZC Steel Pipe) produce schimbătoare de căldură și tuburi condensatoare la comandă conform ASTM, ASME, EN, DIN, JIS și GB - oțel carbon (A179/A192/A210/A214), aliaj Cr-Mo (A213 T11/T22/T91), inoxidabil și duplex (A213/A249, 2205), cupru-nichel, aliaj de nichel și titan. QC strict: analiză chimică, testare mecanică și hidrostatică, NDT cu curenți turbionari și ultrasunete și PMI. Proiecte livrate în Africa, Orientul Mijlociu și America de Sud.

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

→ Solicitați o cotație

Înrudit: Tuburi schimbătoare de căldură (produs)  · Clasele tuburilor cazanului  · Inoxidabil austenitic fără sudură  · Teava inoxidabil fara sudura  · Teava inoxidabil sudata