ท่อแลกเปลี่ยนความร้อน: คู่มือการเลือกวัสดุ เกรด และขนาด

ท่อแลกเปลี่ยนความร้อน  เป็นท่อผนังบางที่รวมตัวกันเป็นมัดของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบเปลือกและท่อ คอนเดนเซอร์ เครื่องระเหย หรือฮีตเตอร์น้ำป้อน ซึ่งเป็นพื้นผิวที่ความร้อนผ่านระหว่างของเหลวสองชนิด การเลือกท่อคือความสมดุลของสามสิ่งในคราวเดียว: การนำความร้อน ความแข็งแรงทางกลที่อุณหภูมิ และความต้านทานการกัดกร่อนของ ของเหลว  ทั้ง  ด้านท่อและด้านเปลือก ใส่วัสดุผิดและมัดรั่ว ผนังหรือพิกัดความเผื่อผิด และไม่สามารถปิดผนึกในแผ่นท่อได้

ZC Steel Pipe (ZHENCHENG Steel Co., Ltd.) เป็นผู้ผลิตในจีนที่จัดหาเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนและท่อคอนเดนเซอร์ตามคำสั่งซื้อสำหรับกลุ่มวัสดุทั้งหมด เช่น เหล็กกล้าคาร์บอน โลหะผสม Cr-Mo สเตนเลสออสเทนนิติกและดูเพล็กซ์ ทองแดง-นิกเกิล โลหะผสมนิกเกิล และไทเทเนียม ไปจนถึง ASTM, ASME, EN, DIN, JIS และ GB คู่มือนี้ให้มาตรฐานการควบคุม คุณสมบัติทางกลที่ได้รับการรับรองโดย ASME สำหรับเกรดเหล็ก ช่วงขนาด และตรรกะในการเลือกวัสดุที่ชัดเจนสำหรับพลังงาน โรงกลั่น ปิโตรเคมี HVAC และหน้าที่ทางทะเล

สารบัญ

1. ท่อแลกเปลี่ยนความร้อนคืออะไร?

2. ตระกูลวัสดุท่อ

3. มาตรฐานและคุณสมบัติทางกลที่ได้รับการตรวจสอบแล้ว

4. ขนาด ความหนาของผนัง และความคลาดเคลื่อน

5. การกำหนดค่าท่อและข้อต่อ Tubesheet

6. การเลือกวัสดุตามการบริการ

7. วิธีระบุท่อแลกเปลี่ยนความร้อน (รายการตรวจสอบ PO)

8. คำถามที่พบบ่อย

1. ท่อแลกเปลี่ยนความร้อนคืออะไร?

ท่อแลกเปลี่ยนความร้อนจะลำเลียงของเหลวหนึ่งตัวผ่านทางรู ในขณะที่ของเหลวตัวที่สองจะไหลผ่านพื้นผิวด้านนอกในเปลือก ความร้อนถ่ายเทผ่านผนังท่อ ดังนั้น ท่อจึงเป็นพื้นผิวการทำงานของตัวเครื่องทั้งหมด เนื่องจากอาจมีท่อหลายร้อยหรือหลายพันท่อในชุดเดียว แต่ละท่อจะขยายหรือเชื่อมเป็นแผ่นท่อที่ปลายทั้งสองข้าง ความสม่ำเสมอของ OD ผนัง และความตรงมีความสำคัญมากเท่ากับเกรด

คำจำกัดความ — ท่อแลกเปลี่ยนความร้อน / คอนเดนเซอร์ ท่อไร้รอยต่อหรือแบบเชื่อมผนังบางที่ใช้ในเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบเปลือกและท่อ คอนเดนเซอร์ เครื่องระเหย และเครื่องทำน้ำป้อนเพื่อถ่ายเทความร้อนระหว่างของเหลวสองชนิด ควบคุมโดยมาตรฐานเฉพาะของท่อ (เช่น ASTM A179, A213, A249, B111, B338) — ไม่ใช่ตามมาตรฐานท่อ — เนื่องจากการยอมรับนั้นสร้างขึ้นจากการควบคุมผนัง ผิวสำเร็จ และความสมบูรณ์ของรอยต่อของแผ่นท่อ มากกว่าการควบคุมแรงดันในแนวท่อ

ความแตกต่างของท่อกับท่อนั้นเป็นข้อผิดพลาดด้านข้อมูลจำเพาะที่พบบ่อยที่สุดเพียงข้อเดียวในการจัดหาเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน และจะขับเคลื่อนส่วนที่เหลือของคู่มือนี้

2. ตระกูลวัสดุท่อ

ZC จัดหากลุ่มวัสดุห้ากลุ่มสำหรับหน้าที่แลกเปลี่ยนความร้อน กลุ่มผลิตภัณฑ์ที่เหมาะสมได้รับการแก้ไขก่อนโดยสภาพแวดล้อมและอุณหภูมิที่มีการกัดกร่อน จากนั้นจึงจำกัดให้แคบลงด้วยต้นทุนและค่าการนำไฟฟ้า

เหล็กกล้าคาร์บอนและซีโม

ข้อมูลจำเพาะ:  A179, A192, A210, A214

ใช้:  หม้อต้ม น้ำป้อน เครื่องทำความเย็นน้ำมัน

ขีดจำกัด:  ของเหลวที่ไม่กัดกร่อน

เหล็กโลหะผสม Cr-Mo

ข้อมูลจำเพาะ:  A213 T11 / T12 / T22 / T91

ใช้:  Superheater, HX อุณหภูมิสูง

ขีดจำกัด:  การคืบคลานที่มีอุณหภูมิสูง

สแตนเลส/ดูเพล็กซ์

ข้อมูลจำเพาะ:  A213 / A249; 2205

เกรด:  TP304/ลิตร, TP316/ลิตร

ใช้:  กรด คลอไรด์ สุขอนามัย

ทองแดง / Cu-Ni

ข้อมูลจำเพาะ:  ASTM B111

เกรด:  90/10, 70/30 Cu-Ni

ใช้:  HVAC, คอนเดนเซอร์ทางทะเล

โลหะผสมนิกเกิล

เกรด:  อินโคเนล 600/625

นอกจากนี้:  Hastelloy C276, Monel 400

การใช้งาน:  การกัดกร่อน/ความร้อนสูง

ไทเทเนียม

เกรด:  Gr.2, Gr.5 (B338)

ใช้:  น้ำทะเล การแยกเกลือออกจากน้ำทะเล

ความแรง:  เบา กันคลอไรด์

3. มาตรฐานและคุณสมบัติทางกลที่ได้รับการตรวจสอบแล้ว

ตารางด้านล่างแสดงมาตรฐานท่อควบคุมและคุณสมบัติทางกลขั้นต่ำของ ASME Section II-A สำหรับเกรดเหล็กกล้าคาร์บอนและโลหะผสม ค่าต่างๆ นำมาจากข้อกำหนด ASME BPVC II-A ซึ่งไม่ได้ประมาณไว้

ที่มา: ASME BPVC มาตรา II-A (SA-179, SA-192, SA-210, SA-214, SA-213) A179 และ A214 ไม่มีการทดสอบแรงดึงที่บังคับในตัวเครื่องมาตรฐาน และยอมรับในด้านความแข็ง ตัวเลขแรงดึงที่แสดงสำหรับ A179/A192 เป็นค่าการออกแบบจากหมายเหตุอธิบาย

วิกฤติ — T91 ไม่ใช่เกรดสเตนเลส  ASTM A213 ครอบคลุมทั้งท่อเฟอร์ริติกและออสเทนนิติก และ T91 (9Cr-1Mo-V) อยู่ใน ตระกูล  เฟอร์ริติก-มาร์เทนซิติก  ไม่ใช่ตระกูลสเตนเลสออสเทนนิติก อย่าจัดกลุ่ม T91 กับ TP304 / TP316 ในตารางการกัดกร่อนหรือขั้นตอนการเชื่อม ความแข็งแรงของการคืบที่อุณหภูมิสูงนั้นดีเยี่ยม แต่พฤติกรรมการกัดกร่อนและความสามารถในการเชื่อม (ความร้อนก่อน PWHT) นั้นแตกต่างอย่างสิ้นเชิงจากสเตนเลสออสเทนนิติก

สำหรับท่อแลกเปลี่ยนความร้อนสเตนเลสออสเทนนิติก มาตรฐานที่ถูกต้องคือ  ASTM A213 (ไร้รอยต่อ)  และ  ASTM A249 (แบบเชื่อม)  ในเกรด TP304/304L และ TP316/316L บันเดิลดูเพล็กซ์ใช้ 2205 (UNS S31803/S32205) ท่อคอนเดนเซอร์โลหะผสมทองแดงเป็นไปตาม ASTM B111 และท่อไทเทเนียมเป็นไปตาม ASTM B338 ยืนยันค่าขั้นต่ำเชิงกลที่แน่นอนสำหรับเกรดที่ไม่ใช่เหล็กเหล่านี้โดยเทียบกับมาตรฐานที่เกี่ยวข้องและรหัสการออกแบบของคุณ

หมายเหตุการจัดซื้อ — 'A312' ในการสอบถามเกี่ยวกับเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนถือเป็นธงสีแดง  ASTM A312 เป็น  ท่อ สเตนเลส  ข้อกำหนดเฉพาะของ ใช้ชื่อเกรด TP304/TP316 ร่วมกัน ดังนั้นจึงเป็นเรื่องง่ายที่จะคัดลอกไปยังการสอบถามเกี่ยวกับท่อโดยไม่ได้ตั้งใจ แต่ควรสั่งท่อแลกเปลี่ยนความร้อนเป็น A213 (ไร้รอยต่อ) หรือ A249 (แบบเชื่อม) ซึ่งมีข้อกำหนดด้านมิติเฉพาะของท่อ การแบน การบาน และกระแสไหลวนที่ชุดรวมต้องการจริงๆ ระบุมาตรฐานท่อและผลิตภัณฑ์ที่เหมาะสมดังต่อไปนี้

เกรดคาร์บอนและ Cr-Mo ที่นี่ทับซ้อนกันอย่างมากกับการใช้งานแบบท่อหม้อไอน้ำ สำหรับรายละเอียดขีดจำกัดอุณหภูมิและเกรดของ A192 / A210 / A213 โปรดดูของเรา คู่มือเกรดท่อหม้อไอน้ำ → และสำหรับตระกูลสเตนเลส อธิบายท่อไร้ตะเข็บออสเทนนิติก →

4. ขนาด ความหนาของผนัง และความคลาดเคลื่อน

ท่อแลกเปลี่ยนความร้อนได้รับการควบคุมมิติอย่างแน่นหนากว่าท่อเส้น เนื่องจากค่าสัมประสิทธิ์ฟิล์มด้านข้างท่อและการขยายตัวของแผ่นท่อขึ้นอยู่กับ OD และผนังที่สอดคล้องกัน ช่วงมาตรฐานของ ZC อยู่ด้านล่าง ขนาดที่กำหนดเองจะสั่งทำ

Engineering Insight — ผนังโดยเฉลี่ยเทียบกับผนังขั้นต่ำ จะเปลี่ยนราคาและการออกแบบ  สามารถสั่งซื้อท่อได้ตามค่าความคลาดเคลื่อนของผนังโดยเฉลี่ยหรือต่ำสุดของผนัง ผนังขั้นต่ำรับประกันจุดที่บางที่สุด แต่มีราคาสูงกว่าและวิ่งได้หนักกว่าโดยเฉลี่ย ผนังโดยเฉลี่ยจะเบากว่าและราคาถูกกว่า แต่ช่วยให้มีจุดบางๆ อยู่ในเกณฑ์ที่ยอมรับได้ การออกแบบแรงดันและการคำนวณการทำให้ผอมบางโค้งงอ U ต้องใช้พื้นฐานที่คุณสั่งจริง — ระบุอย่างชัดเจน แทนที่จะปล่อยให้เป็นไปตามค่าเริ่มต้นของโรงงาน

5. การกำหนดค่าท่อและข้อต่อ Tubesheet

นอกเหนือจากเกรดและขนาดแล้ว ตัวเลือกการกำหนดค่าสามแบบจะกำหนดลำดับของท่อ: รูปทรงมัดรวม ผิวเคลือบปลายท่อ และพื้นผิวเรียบหรือครีบ

ช่วงมาตรฐาน ZC ควรระบุ OD/ผนังที่เข้มงวดยิ่งขึ้น และผนังเฉลี่ยเทียบกับผนังขั้นต่ำตามลำดับเพื่อให้ตรงกับการออกแบบตัวแลกเปลี่ยน

ปลายท่อถูกต่อเข้ากับแผ่นท่อโดยการขยายลูกกลิ้ง โดยการเชื่อม หรือทั้งสองอย่าง (ขยายและเชื่อมซีล) เพื่อความสมบูรณ์ที่สูงขึ้น U-bends จะทำให้ผนังบางลงที่รัศมีด้านนอก และอาจต้องมีการบรรเทาความเครียดในบางเกรด ดังนั้นตาราง U-tube ควรระบุตามลำดับ สำหรับการเชื่อมระหว่างท่อถึงท่อและบริบทการเชื่อมต่อที่กว้างขึ้น โปรดดู ภาพรวมประเภทการเชื่อมต่อ →

จุดวิกฤตทางวิศวกรรม — การกัดกร่อนด้านท่อและด้านเปลือกเป็นปัญหาที่แตกต่างกันสองประการ  ท่อสามารถผ่านด้านในและหลุดออกด้านนอกได้ น้ำหล่อเย็นภายในท่อสเตนเลสออสเทนนิติกอาจทำให้เกิดการแตกร้าวจากการกัดกร่อนจากความเค้นคลอไรด์-การกัดกร่อนจากรู ในขณะที่มัดเดียวกันนั้นใช้ได้ดีที่ด้านเปลือก ประเมินการกัดกร่อนของ ของเหลว  ทั้งสองชนิด  ที่อุณหภูมิใช้งานเสมอ ก่อนที่จะทำการยึดวัสดุท่อ

6. การเลือกวัสดุตามการบริการ

เส้นทางการตัดสินใจด้านล่างนี้จะแมปสภาพแวดล้อมการบริการทั่วไปกับวัสดุท่อเริ่มต้น การเลือกขั้นสุดท้ายต้องได้รับการยืนยันโดยเทียบกับเอกสารข้อมูลกระบวนการ รหัสการออกแบบ และเคมีของของไหลทั้งสอง

การเลือกจุดเริ่มต้นเท่านั้น ยืนยันกับแรงกดดันบางส่วน ปริมาณคลอไรด์ อุณหภูมิ และความเร็วสำหรับการปฏิบัติหน้าที่จริง

7. วิธีระบุท่อแลกเปลี่ยนความร้อน (รายการตรวจสอบ PO)

Engineering Insight - ท่อแลกเปลี่ยนความร้อน PO ต้องมี

• มาตรฐานและเกรดของท่อ:  เช่น ASTM A213 TP316L (ไร้รอยต่อ) — ไม่ใช่ข้อมูลจำเพาะของท่อ

• OD และผนัง:  โดยมีเกณฑ์ความคลาดเคลื่อน (ผนังเฉลี่ยเทียบกับผนังขั้นต่ำ)

• ความยาวและรูปแบบ:  แบบตรงหรือแบบ U-tube (มีรัศมีการโค้งงอ / ขีดจำกัดการทำให้ผอมบาง)

• การรักษาความร้อน / สภาวะ:  อบอ่อน, บำบัดด้วยสารละลาย; PWHT สำหรับเกรดโลหะผสม

• พื้นผิวและความสะอาด:  ดอง, อบอ่อน, เคลือบ ID/OD

• NDT:  การทดสอบกระแสหมุนวน (ET), อัลตราโซนิก (UT), การทดสอบอุทกสถิต, การวูบวาบ/การทำให้แบนราบ

• ใบรับรอง:  PMI, EN 10204 3.1/3.2 MTR, สามารถตรวจสอบย้อนกลับได้อย่างสมบูรณ์

ในฐานะผู้ผลิตตามคำสั่งซื้อ ZC จะสร้างท่อให้กับเอกสารข้อมูลเครื่องแลกเปลี่ยนของคุณ — เกรดเฉพาะ เกณฑ์ความคลาดเคลื่อน ความยาว และกำหนดการโค้งงอรูปตัวยู — แทนที่จะบังคับให้งานในสต็อก ดู หน้าผลิตภัณฑ์ท่อแลกเปลี่ยนความร้อน → หรือของเรา สแตนเลสไร้รอยต่อ →  และ สแตนเลสเชื่อม →  ช่วง

8. คำถามที่พบบ่อย

ท่อแลกเปลี่ยนความร้อนทำจากวัสดุอะไร?

ท่อแลกเปลี่ยนความร้อนทำจากเหล็กกล้าคาร์บอน (ASTM A179, A192, A214), เหล็กโลหะผสม Cr-Mo (A213 T11/T22), สเตนเลสออสเทนนิติกและดูเพล็กซ์ (เชื่อม A213 ไร้รอยต่อ / A249, เกรด TP304/304L, TP316/316L, 2205), ทองแดงและโลหะผสมทองแดง-นิกเกิล (ASTM B111, 90/10 และ 70/30 Cu-Ni), โลหะผสมนิกเกิล (อินโคเนล, ฮาสเตลลอย, โมเนล) และไทเทเนียม (Gr.2, Gr.5) วัสดุถูกเลือกตามอุณหภูมิในการทำงาน ความดัน และการกัดกร่อนของของเหลวทั้งด้านท่อและด้านเปลือก

ท่อ ASTM A179 และ A192 แตกต่างกันอย่างไร?

A179 เป็นท่อเหล็กคาร์บอนต่ำไร้รอยต่อดึงเย็นสำหรับเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนและคอนเดนเซอร์ในบริการแรงดันต่ำ ไม่มีการทดสอบแรงดึงที่จำเป็น และยอมรับในเรื่องความแข็ง (สูงสุด 72 HRBW) A192 เป็นท่อหม้อน้ำเหล็กกล้าคาร์บอนไร้ตะเข็บสำหรับบริการแรงดันสูง โดยมีซิลิคอนควบคุมสูงสุด 0.25% และขีดจำกัดความแข็งที่ 137 HBW ทั้งสองมีค่าการออกแบบขั้นต่ำร่วมกันคือแรงดึง 47 ksi (325 MPa) และผลผลิต 26 ksi (180 MPa)

ASTM A213 และ A249 แตกต่างกันอย่างไร?

A213 ครอบคลุมถึงหม้อน้ำเฟอร์ริติกและออสเทนนิติกผสมเหล็ก ซูเปอร์ฮีตเตอร์ และท่อแลกเปลี่ยนความร้อน A249 ครอบคลุมรอยเชื่อมที่เทียบเท่ากับสเตนเลสออสเทนนิติก สำหรับท่อแลกเปลี่ยนความร้อนแบบสเตนเลส A213 เป็นเส้นทางไร้รอยต่อ และ A249 เป็นเส้นทางเชื่อม โปรดทราบว่า A312 เป็นข้อมูลจำเพาะของท่อ ไม่ใช่ข้อมูลจำเพาะของท่อที่ถูกต้อง แม้ว่าจะแชร์การกำหนดเกรด TP304/TP316 ก็ตาม

ท่อแลกเปลี่ยนความร้อนมีขนาดใดบ้าง?

เส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกของท่อแลกเปลี่ยนความร้อนทั่วไปอยู่ระหว่างประมาณ 6 มม. ถึง 50 มม. สำหรับท่อไร้ตะเข็บ และสูงถึงประมาณ 150 มม. สำหรับท่อเชื่อม โดยมีความหนาของผนังตั้งแต่ 0.5 มม. ถึง 10 มม. และความยาวตั้งแต่ 1 ม. ถึง 12 ม. ผนังบางและค่าเผื่อ OD/ผนังที่แคบเป็นเรื่องปกติ เนื่องจากการถ่ายเทความร้อนด้านข้างท่อและการขยายตัวของท่อต่อแผ่นท่อขึ้นอยู่กับการควบคุมขนาด

วัสดุท่อแลกเปลี่ยนความร้อนชนิดใดที่เหมาะกับน้ำทะเลและคอนเดนเซอร์ในทะเลมากที่สุด

สำหรับน้ำทะเลและหน้าที่คอนเดนเซอร์ในทะเล ตัวเลือกตามปกติคือโลหะผสมทองแดง-นิกเกิล (90/10 หรือ 70/30 Cu-Ni) สำหรับการนำความร้อนที่ดีและความต้านทานการเปรอะเปื้อนทางชีวภาพ หรือไทเทเนียมเกรด 2 ซึ่งมีรูพรุนของคลอไรด์และการกัดกร่อนและการกัดกร่อนที่รุนแรง เหล็กกล้าคาร์บอนมาตรฐานและสเตนเลส 304 โดยทั่วไปไม่เหมาะกับน้ำทะเลดิบเนื่องจากมีคลอไรด์เข้าโจมตี

ท่อแลกเปลี่ยนความร้อนเป็นแบบไร้รอยต่อหรือแบบเชื่อมหรือไม่?

ทั้งสองถูกนำมาใช้ ท่อไร้รอยต่อ (A179, A192, A213) เป็นที่ต้องการสำหรับบริการที่มีแรงดันสูงและอุณหภูมิสูงขึ้น และหลีกเลี่ยงตะเข็บเชื่อม ท่อเชื่อม (เหล็กกล้าคาร์บอน A214, สแตนเลส A249) คุ้มต้นทุนสำหรับการรวมกลุ่มขนาดใหญ่ในบริการแรงดันต่ำ และมาพร้อมกับโซนการเชื่อมที่ผ่านการอบชุบและทดสอบด้วยความร้อนอย่างเต็มที่ ทางเลือกขึ้นอยู่กับความดัน อุณหภูมิ ของเหลว และงบประมาณ

แหล่งท่อแลกเปลี่ยนความร้อนจากท่อเหล็ก ZC

ZHENCHENG Steel Co., Ltd. (ZC Steel Pipe) ผลิตท่อแลกเปลี่ยนความร้อนและคอนเดนเซอร์ตามสั่งตาม ASTM, ASME, EN, DIN, JIS และ GB — เหล็กกล้าคาร์บอน (A179/A192/A210/A214), โลหะผสม Cr-Mo (A213 T11/T22/T91), สเตนเลสออสเทนนิติกและดูเพล็กซ์ (A213/A249, 2205) ทองแดง-นิกเกิล โลหะผสมนิกเกิล และไทเทเนียม QC ที่เข้มงวด: การวิเคราะห์ทางเคมี การทดสอบทางกลและอุทกสถิต NDT กระแสไหลวนและอัลตราโซนิก และ PMI โครงการที่จัดส่งทั่วแอฟริกา ตะวันออกกลาง และอเมริกาใต้

อีเมล: แมนดี้ w@zcsteelpipe.com   | วอทส์แอพพ์: +86-139-1579-1813

→ ขอใบเสนอราคา

ที่เกี่ยวข้อง: ท่อแลกเปลี่ยนความร้อน (สินค้า)  · เกรดท่อบอยเลอร์  · ออสเตนนิติก สเตนเลส ไร้รอยต่อ  · ท่อสเตนเลส ไร้ตะเข็บ  · ท่อสแตนเลสเชื่อม