Труби теплообмінника: Посібник з вибору матеріалів, марок і розмірів

Теплообмінні труби  — це тонкостінні труби, які утворюють пучок кожухотрубного теплообмінника, конденсатора, випарника або нагрівача живильної води — поверхні, через яку тепло переходить між двома рідинами. Вибір труби полягає в балансі відразу трьох речей: теплопровідності, механічної міцності при температурі та стійкості до корозії  як для  рідин, що знаходяться в трубі, так і в корпусі. Отримайте неправильний матеріал і пучок витікає; неправильно зі стінкою або допуском, і він не герметизується в трубній решетці.

ZC Steel Pipe (ZHENCHENG Steel Co., Ltd.) — це китайський виробник, який постачає теплообмінні та конденсаторні труби на замовлення з усього діапазону матеріалів — вуглецевої сталі, сплаву Cr-Mo, аустенітної та дуплексної нержавіючої сталі, мідно-нікелевих, нікелевих сплавів і титану — відповідно до ASTM, ASME, EN, DIN, JIS та GB. У цьому посібнику наведено керівні стандарти, перевірені ASME механічні властивості для марок сталі, діапазони розмірів і чітку логіку вибору матеріалів для енергетичних, нафтопереробних, нафтохімічних, систем опалення, вентиляції та кондиціонування повітря та суден.

ЗМІСТ

1. Що таке теплообмінні труби?

2. Сімейства матеріалів для труб

3. Стандарти та перевірені механічні властивості

4. Розміри, товщина стінок і допуски

5. Конфігурації труб і з’єднання трубних решет

6. Вибір матеріалу за послугою

7. Як визначити трубки теплообмінника (перелік PO)

8. Часті запитання

1. Що таке теплообмінні труби?

Трубка теплообмінника переносить одну рідину через отвір, а друга рідина тече через її зовнішню поверхню в оболонці. Тепло передається через стінку труби, тому труба є робочою поверхнею всього агрегату. Оскільки в одному пучку можуть бути сотні або тисячі труб, кожна з яких розширена або зварена в трубну решетку з обох кінців, узгодженість зовнішнього діаметра, стінки та прямолінійність мають таке ж значення, як і сорт.

ВИЗНАЧЕННЯ — ТРУБА ТЕПЛООБМІННИКА / КОНДЕНСАТОРА. Тонкостінна безшовна або зварена труба, яка використовується в кожухотрубних теплообмінниках, конденсаторах, випарниках і нагрівачах живильної води для передачі тепла між двома рідинами. Керується спеціальними стандартами для труб (наприклад, ASTM A179, A213, A249, B111, B338), а не стандартами для труб, оскільки прийнятність базується на контролі стінок, обробці поверхні та цілісності з’єднань трубної решетки, а не на стримуванні тиску в магістралі.

Ця різниця між трубами та трубами є єдиною найпоширенішою помилкою в специфікаціях під час закупівлі теплообмінників, і вона керує рештою цього посібника.

2. Сімейства матеріалів для труб

ZC постачає п'ять сімей матеріалів для теплообмінників. Правильне сімейство фіксується спочатку корозійним середовищем і температурою, потім звужується вартістю та провідністю.

Вуглецева та C-Mo сталь

Характеристики:  A179, A192, A210, A214

Використання:  котел, живильна вода, маслоохолоджувач

Обмеження:  неагресивні рідини

Cr-Mo легована сталь

Характеристики:  A213 T11 / T12 / T22 / T91

Використання:  перегрівач, високотемпературний HX

Межа:  повзучість при підвищеній температурі

Нержавіюча / Дуплекс

Характеристики:  A213 / A249; 2205

Марка:  TP304/L, TP316/L

Використання:  кислоти, хлориди, гігієна

Мідь / Cu-Ni

Характеристики:  ASTM B111

Класи:  90/10, 70/30 Cu-Ni

Використання:  HVAC, морські конденсатори

Нікелевий сплав

Марки:  інконель 600/625

Також:  Hastelloy C276, Monel 400

Використання:  сильна корозія/спека

Титан

Оцінки:  Gr.2, Gr.5 (B338)

Використання:  морська вода, опріснення

Міцність:  світло, хлоридостійкий

3. Стандарти та перевірені механічні властивості

У наведеній нижче таблиці наведено керівний стандарт труб і мінімальні механічні властивості розділу II-A ASME для марок вуглецевої та легованої сталі. Значення взято зі специфікацій ASME BPVC II-A, без оцінки.

Джерело: ASME BPVC Розділ II-A (SA-179, SA-192, SA-210, SA-214, SA-213). A179 і A214 не проходять обов'язкових випробувань на розтяг у стандартному корпусі та приймаються на твердість; показники розтягування, показані для A179/A192, є розрахунковими значеннями з пояснювальних приміток.

Критично — T91 НЕ є маркою нержавіючої сталі.  ASTM A213 охоплює як феритні, так і аустенітні труби, а T91 (9Cr-1Mo-V) належить до  феритно-мартенситної  групи, а не до аустенітної нержавіючої сталі. Не групуйте T91 з TP304 / TP316 у таблиці корозії або процедурі зварювання. Його стійкість до високотемпературної повзучості є відмінною, але його корозійна поведінка та зварюваність (попереднє нагрівання, PWHT) повністю відрізняються від аустенітної нержавіючої сталі.

Для аустенітних нержавіючих теплообмінних труб правильними стандартами є  ASTM A213 (безшовні)  і  ASTM A249 (зварні)  у класах TP304/304L і TP316/316L; дуплексні пакети використовують 2205 (UNS S31803/S32205). Трубки конденсатора з мідного сплаву відповідають ASTM B111, а титанові – ASTM B338. Підтвердьте точні механічні мінімуми для цих несталевих марок відповідно до застосовного стандарту та вашого коду конструкції.

Примітка щодо закупівлі — 'A312' у запиті на теплообмінник є червоним прапором.  ASTM A312 є специфікацією нержавіючої  труби  . Він поділяє назви класу TP304/TP316, тому його легко помилково скопіювати в запит на трубку, але трубку теплообмінника слід замовляти за A213 (безшовна) або A249 (зварна), які відповідають вимогам щодо розмірів, сплющення, розвальцьовування та вихрових струмів, які дійсно потрібні для комплекту. Укажіть стандарт труби, і правильний виріб слідує.

Сорти вуглецю та Cr-Mo тут сильно збігаються з практикою котлових труб; деталі температурного обмеження та класу для A192 / A210 / A213 див. Посібник із марок котлових труб → , а також для сімейства нержавіючих труб, пояснення безшовної аустенітної нержавіючої труби →

4. Розміри, товщина стінок і допуски

Розміри теплообмінної труби контролюються набагато точніше, ніж магістральна труба, оскільки коефіцієнт плівки на стороні труби та розширення трубної решетки залежать від постійного зовнішнього діаметра та стінки. Стандартні діапазони ZC наведені нижче; нестандартні розміри виготовляються під замовлення.

Інженерна думка — середня стіна проти мінімальної стіни змінює ціну та дизайн.  Трубу можна замовити з допуском середньої стінки або мінімальної стінки. Мінімальна стінка гарантує найтоншу точку, але коштує дорожче та в середньому важче; середня стінка легша та дешевша, але допускає тонкі плями в межах допуску. Розробка тиску та розрахунок потоншення за U-подібним вигином повинні використовувати фактично замовлену вами базу — чітко вказати це, а не залишати це на заводі за замовчуванням.

5. Конфігурації труб і з’єднання трубних решет

Окрім класу та розміру, порядок труб формують три варіанти конфігурації: геометрія пучка, обробка кінців труби та гладка або оребрена поверхня.

Стандартні діапазони ZC. Щоб відповідати конструкції теплообмінника, у замовленні слід вказати щільніший зовнішній діаметр/стінку та середню стінку порівняно з мінімальною стінкою.

Кінці труб з’єднуються з трубною решеткою за допомогою роликового розширення, зварювання або обох (розширене та герметизоване зварювання) для кращої цілісності. U-подібні вигини призводять до потоншення стінки на зовнішньому радіусі та можуть вимагати зняття напруги на певних рівнях, тому графік U-подібних труб повинен бути вказаний у замовленні. Про зварювання труби до трубної дошки та ширший контекст з’єднання див огляд типів підключення →

Критична технічна точка — Корозія з боку труби та з боку корпусу — дві різні проблеми.  Трубка може пройти зсередини і провалитися зовні. Охолоджуюча вода всередині аустенітної нержавіючої труби може спричинити розтріскування хлоридної корозії під напругою з боку отвору, тоді як той самий пучок добре працює на стороні оболонки. Завжди оцінюйте корозійну активність  обох  рідин при робочій температурі перед кріпленням матеріалу труби.

6. Вибір матеріалу за послугою

Наведений нижче шлях прийняття рішення відображає найпоширеніші робочі середовища для початкового матеріалу труби. Остаточний вибір має бути підтверджено відповідно до таблиці даних процесу, коду конструкції та обох хімічних складів рідини.

Вибір лише початкової точки. Перевірте парціальний тиск, вміст хлоридів, температуру та швидкість для фактичного навантаження.

7. Як визначити теплообмінні труби (PO контрольний список)

Інженерна думка — трубка теплообмінника PO обов’язкова

• Стандарт і клас труби:  наприклад, ASTM A213 TP316L (безшовна) — не специфікація труби.

• OD і стінка:  з базою допуску (середня стінка проти мінімальної стінки).

• Довжина та форма:  пряма або U-подібна труба (з радіусами вигину / межею потоншення).

• Термічна обробка / стан:  відпалений, оброблений розчином; PWHT для марок сплавів.

• Поверхня та чистота:  протравлена, яскраво відпалена, ID/OD обробка.

• NDT:  вихрові струми (ET), ультразвукові (UT), гідростатичні випробування, випробування спалахом/сплющенням.

• Сертифікати:  PMI, EN 10204 3.1/3.2 MTR, повна відстежуваність.

Як виробник на замовлення, ZC виробляє труби відповідно до таблиці даних вашого теплообмінника — конкретного класу, бази допуску, довжини та графіка U-подібного вигину — замість того, щоб примусово зберігати роботу на складі. Переглянути теплообмінні труби сторінка товару → , або наш безшовна нержавіюча →  і зварні нержавіючі →  діапазони.

8. Часті запитання

З якого матеріалу виготовлені теплообмінні труби?

Труби теплообмінника виготовляються з вуглецевої сталі (ASTM A179, A192, A214), легованої сталі Cr-Mo (A213 T11/T22), аустенітної та дуплексної нержавіючої сталі (A213 безшовна / A249 зварна, марок TP304/304L, TP316/316L, 2205), міді та мідно-нікелевої сталі. сплави (ASTM B111, 90/10 і 70/30 Cu-Ni), нікелеві сплави (Inconel, Hastelloy, Monel) і титан (Gr.2, Gr.5). Матеріал вибирається залежно від робочої температури, тиску та корозійної активності рідин як на стороні труби, так і на стороні оболонки.

Яка різниця між трубками ASTM A179 і A192?

A179 — це холоднотягнута безшовна труба з низьковуглецевої сталі для теплообмінників і конденсаторів, що працюють при низькому тиску; він не має обов'язкового випробування на розтяг і прийнятий на твердість (72 HRBW max). A192 — це безшовна котельна труба з вуглецевої сталі для високого тиску з контрольованим максимальним вмістом кремнію 0,25% і межею твердості 137 HBW. Обидва спільні мінімальні розрахункові значення 47 ksi (325 МПа) на розтяг і 26 ksi (180 МПа).

Яка різниця між ASTM A213 і A249?

A213 охоплює безшовні труби котлів, пароперегрівачів і теплообмінників із феритної та аустенітної легованої сталі; A249 охоплює зварний еквівалент з аустенітної нержавіючої сталі. Для нержавіючих теплообмінних труб A213 — безшовний, а A249 — зварний. Зауважте, що A312 — це специфікація труби, а не правильна специфікація труби, навіть якщо вона має позначення марок TP304/TP316.

Яких розмірів бувають теплообмінні труби?

Загальний зовнішній діаметр теплообмінної труби коливається від приблизно 6 мм до 50 мм для безшовної труби і приблизно до 150 мм для зварної труби, з товщиною стінки від 0,5 мм до 10 мм і довжиною від 1 м до 12 м. Тонкі стінки та жорсткі допуски зовнішнього діаметра/стінки є типовими, оскільки теплопередача з боку труби та розширення труби до трубної решетки залежать від контролю розмірів.

Який матеріал труб теплообмінника найкращий для морської води та морських конденсаторів?

Для роботи з морською водою та морським конденсатором зазвичай вибирають мідно-нікелеві сплави (90/10 або 70/30 Cu-Ni) для хорошої теплопровідності та стійкості до біообростання або титан класу 2, де хлоридна точкова коррозія та ерозійна корозія є серйозними. Стандартна вуглецева сталь і нержавіюча сталь 304 зазвичай непридатні для сирої морської води через вплив хлоридів.

Труби теплообмінника безшовні чи зварні?

Обидва використовуються. Безшовна труба (A179, A192, A213) є кращою для використання при вищому тиску та вищій температурі та дозволяє уникнути зварного шва. Зварна труба (вуглецева сталь A214, нержавіюча сталь A249) є економічно вигідною для великих пучків при роботі з низьким тиском і постачається з зоною зварювання, повністю термічно обробленою та перевіреною. Вибір залежить від тиску, температури, рідини та бюджету.

Вихідні теплообмінні труби зі сталевих труб ZC

ZHENCHENG Steel Co., Ltd. (ZC Steel Pipe) виробляє на замовлення теплообмінні та конденсаторні труби відповідно до ASTM, ASME, EN, DIN, JIS та GB — вуглецеву сталь (A179/A192/A210/A214), сплав Cr-Mo (A213 T11/T22/T91), аустенітну та дуплексну нержавіючу сталь. (A213/A249, 2205), мідно-нікелевий, нікелевий сплав і титан. Суворий контроль якості: хімічний аналіз, механічні та гідростатичні випробування, вихрові струми та ультразвуковий НК, а також PMI. Проекти реалізовані в Африці, на Близькому Сході та в Південній Америці.

Електронна пошта: Менді. w@zcsteelpipe.com   | WhatsApp: +86-139-1579-1813

→ Запит про ціну

пов'язані: Трубки теплообмінника (продукт)  · Сорти котлових труб  · Аустенітна нержавіюча безшовна  · Безшовна нержавіюча труба  · Зварна нержавіюча труба