نوشته شده توسط aryapetronass

لوله و تیوب جهت ساخت مبدل حرارتی

 

 

لوله و تیوب برای ساخت مبدل حرارتی

 

تیوب چیست؟

  • تیوب ها معمولا برای کاربردهای انتقال حرارت و فشارهای بالا و دمای بالا به کار برده می شوند و نسبت به خزش مقاوم اند. از تیوبها در بویلرها، کوره های نفتی، مبدلهای حرارتی استفاده می شود.
  • تیوب ها بدون درز بوده و معمولا تا سایز 12 اینچ ساخته می شود.
  • تیوب ها دارای طول مشخصی نمی با شند در حالی که لوله دارای طولی مشخص می باشد.
  • ضخامت تیوب ها در سرتاسر طول تیوب یکسان می باشد در حالی که ضخامت لوله ها در امتداد طول آنها دارای تلرانس ابعادی می باشد.

نمونه تیوب های رایج در صنعت عبارتند از:

ASTM A178         Specification for Electric-Resistance-Welded Carbon Steel and Carbon-Manganese Steel Boiler and Superheater Tubes

ASTM  A179        Specification for Seamless Cold-Drawn Low-Carbon Steel Heat-Exchanger and Condenser Tubes

ASTM  A192        Specification for Seamless Carbon Steel Boiler Tubes for High-Pressure Service

ASTM  A209        Specification for Seamless Carbon-Molybdenum Alloy-Steel Boiler and Superheater Tubes

ASTM  A210        Specification for Seamless Medium-Carbon Steel Boiler and Superheater Tubes

 مشخصات تیوب‌ها

  1. قطر اسمی تیوبها با قطر خارجی آنها یکسان است.

مثال :تیوب ¾ اینچ دارای قطر خارجی OD¾ است یا تیوب 6 اینچ دارای قطر خارجی 6 اینچ می باشد.

  1.  کلاسه ضخامت تیوبها با BWG (Birmangham Wire Gauge) مشخص می شود.
  2. گیج تیوبها از 00  دو صفر ( بیشترین ضخامت، 9mm  )شروع می شود و به 36 ( کمترین ضخامت 0.1mm) خاتمه می یابد. 
  3. با افزایش BWG ( گیج تیوب ) ضخامت تیوب کم می شود.( بر عکس Sch در لوله ها)

مثال:

  • 6 inch tube BWG 12, t=2.76mm
  • 6incn tube BWG 16 , t=1.65mm

5.  BWG مستقل از قطر تیوبها می باشد. به عبارت دیگر چند تیوب با قطر متفاوت ولی BWG یکسان دارای ضخامت یکسان می باشند. مثال

  • 6 inch tube ,BWG 22 , t= 0.711 mm
  • 8 inch tube BWG 22 , t= 0.711 mm
  • ½ inch tube ,BWG 22, t= 0.711 mm

6.   OD تیوب مانند لوله همیشه ثابت است. یک تیوب با قطر ثابت ( مثلا 2 اینچ ) و گیجهای متفاوت دارای قطر ثابت ( 2 اینچ ) می باشد. به عبارت دیگر  با  افزایش ضخامت تیوب ( کاهش گیج)  IDتیوب کاهش می یابد ولی قطر خارجی آن ثابت است.  مثال:

  • 1 inch tube BWG 20, t= 0.89 mm, OD=1 inch,.930 inch
  • 1 inch tube BWG 12 , t= 2.76 mm, OD= 1 inch,.782 inch

 

مشخصات لوله و تیوب برای ساخت مبدل حرارتی (Pipe and Tube for Heat Exchanger) در کد ASME به شکل زیر است:

1- لوله و تیوب بدون درز یا جوشکاری شده باید که برای پوسته یا سایر بخش های مخزن تحت فشار به کار می روند باید با مشخصاتی که در کد ASME بخش II نوشته شده مطابقت داشته باشند. مقادیر مجاز تنش برای موادی که در لوله ها و تیوب ها مورد استفاده قرار می گیرنددر جداول UG-23 آمده است.

2- تیوب های تماما تیغه دار ممکن است از تیوب هایی که مشخصات آن ها در بخش II کد ASME ذکر شده است، ساخته شوند.

 

لوله و تیوب برای ساخت مبدل حرارتی

تیوب ها ممکن است با جوشکاری الکتریکی مقاومتی (ERW)، جوشکاری ذوبی یا بی درز تهیه شوند. هنگامی که کاربرد در فشار بالا مد نظر باشد لوله های بی درز به ERW ترجیح داده می شود. در استاندارد BS 3606 روش های تولید تیوب های فولادی برای مبدل های حرارتی به این شرح است:

1- بدون درز با پرداخت سرد

2- ERW و جوش القایی

3- ERW و جوش القایی با پرداخت سرد

4- جوشکاری طولی و عملیات حرارتی فولاد زنگ نزن آستنیتی

5- جوشکاری طولی، پرداخت سرد و عملیات حرارتی فولاد زنگ نزن آستنیتی

6- جوشکاری طولی با گرده جوش و عملیات حرارتی فولاد زنگ نزن آستنیتی

انتخاب تیوب برای مبدل حرارتی

در انتخاب تیوب برای مبدل های حرارتی علاوه بر انتخاب ماده تیوب باید به موارد زیر نیز توجه کرد:

1- ماده صفحه لوله گیر

2- روش اتصال تیوب ها به صفحه لوله گیر، انبساط غلطتکی (roller expansion)، انبساط انفجاری (explosive expansion) یا جوشکاری ذوبی

3- ماده مورد استفاده برای بستن انتهای لوله ها

4- در مورد واحد هایی که با آب خنک می شوند نیاز به بررسی روش های محافظت در برابر خوردگی مانند پوشش ها و حفاظت کاتدی برای واترباکس، لوله گیر و انتهای لوله ها وجود دارد دارد. علاوه بر این موارد ممکن است نیاز به تصفیه آب برای جلوگیری از پوسته شدن، تخریب و خوردگی باشد.

5- علاوه بر نگرانی های موجود برای سازگاری با محیط باید تیوب ها با یکدیگر هم سازگار باشند تا از ایجاد زوج گالوانیکی جلوگیری شود.

مشخصات تیوب

باید در مشخصات تیوب حداقل یک روش برای بررسی نشتی، تست شکل پذیری و تعیین تلرانس ابعادی مشخص شده باشد. برای تیوب هایی که در محیط های خورنده مورد استفاده قرار می گیرند، کارایی آن ها باید با تست های خوردگی مربوطه سنجیده شود.

بازرسی و تست باید پس از فرآیند های عملیات حرارتی و اسید شویی انجام گیرد. تیوب های U شکل را معمولا نمی توان با روش های تست الکتریکی مورد بررسی قرار داد. بازرسی چشمی و تست های زیر آب باید برای تمام تیوب های U شکل پس از خمکاری انجام گیرد.

بازرسی برای تشخیص و حذف کردن تیوب های معیوب یکی از مهم ترین کار هاست. تمامی روش های بررسی عیوب پس از نورد انجام می گیرند. روش های محتلف بررسی عیوب در تیوب ها در ادامه مورد بررسی قرار می گرد. این روش ها عیوب مکانیکی را تشخیص می دهنده که می تواند صرف نظر از محیط خورنده نشتی ایجاد کنند.

عیوب مکانیکی شامل عیوب سراسری دیواره، عیوب جزئی دیواره، لایه لایه شدن، عیوب شکل پذیری و عیوب تلرانس ابعادی می شوند. حتی خوردگی ملایم و یکنواخت هم می تواند منجر به باز شدن عیوب و نشتتی پیش از موعد می شود.

 

لوله و تیوب برای ساخت مبدل حرارتی

 

تست استاندارد برای محصولات لوله ای شکل

تست های استاندارد برای محصولات لوله ای شکل عیارتند از : بازرسی چشمی، 

تست ادی کارنت (ASTM E-426)، تست های فشار هیدرواستاتیک شامل تست پنوماتیک هوا –

زیر آب (pneumatic air–underwater testing ASTM B-338/ASME SB-338)، 

تست ذرات مغناطیسی، تست التراسونیک (ASTM E-213)، 

تست های خوردگی، تست های مکانیکی، تست های متالورژیکی و تست تلرانس ابعادی.

تست های هیدرواستاتیک شامل تست های پنوماتیک هوا- زیر آب، تست های خوردگی و تلرانس ابعادی می شود.

 

لوله و تیوب برای ساخت مبدل حرارتی

 

تست فشار هیدرواستاتیک :

تست های هیدرواستاتیک یکی از رایج ترین تست هایی است که روی تیوب ها بر اساس کدهای ASME انجام می گیرد. فشار تست معمولا 6.9 مگا پاسکال است اما این رقم ممکن است برای تیوب های جدار نازک یا با قطر بالا کاهش یابد.

در مشخصات ASTM اجازه تست در فشار های بالاتر داده شده است به شرطی که تنش هوپ از حد مشخصی فراتر نرود، گرچه معمولا محدودیت های تجهیزات اجازه انجام تست در فشارهای بالاتر از 38 مگاپاسکال را نمی دهد.

 

تیوب نباید نشانی از نشت داشته باشد. نیازی نیست که تیوب با فشار هیدرواستاتیک بیش از 6.9 مگاپاسکال تست شود مگر این که اشاره شده باشد.

تست پنوماتیک:

تست پنوماتیک هوا – زیر آب نسبت به تست هیدرواستاتیک برای تشخیص عیوب جداره تیوب است که در حین تولید ایجاد شده اند، مناسب تر است. هوا با فشار ماکزیمم 1 مگا پاسکال درون لوله ای که در آب غوطه ور است فرستاده می شود و  به مدت 5 ثانیه تحت نظر قرار می گیرد تا از عدم وجود نشتی اطمینان حاصل شود.

این تست تنها به مشاهده بصری نشت اکتفا می کند و بر میزان افت فشار که در تست هیدرواستاتیک مورد توجه قرار می گیرد، تمرکز ندارد. ممکن است عیوب بسیار کوچک توسط عبور هوا شناسایی نشوند.

تست های خوردگی:

تست های خوردگی برای ارزیابی مقاومت به خوردگی جنس تیوب انجام می شوند. معمولا بخش کوچکی از تیوب در تست خوردگی مورد استفاده قرار می گیرد.

برخی از انواع رایج تست خوردگی عبارتند از: خوردگی یکنواخت، خوردگی مرز دانه ای، تست SCC ، تست خوردگی حفره دار شدن بحرانی، تست خوردگی شیاری، تست خوردگی پوسته شدن.

تست های تلرانس ابعادی:

تست های تلرانس ابعادی عبارتند از: اندازه گیری قطر خارجی، قطر داخلی، ضخامت گوشت جوش، دوپهن شدگی، طول، پهنا و قائمه بودن محل برش.

پوسته نورد:

بسیاری از فولاد های کربنی توسط عملیات گرم شکل داده می شوند که منجر به تشکیل لایه نازک اما خشن از اکسید آهن مغناطیسی (Fe3O4) روی سطح فولاد می شود. به این لایه نازک معمولا پوسته نورد می گویند.

پوسته نوردنسبت به فلز پایه آندی است و هر گونه انقطاع در این لایه می تواند منجر به حفره دار شدن لوله در محیط خورنده شود. به همین دلیل این لایه پیش از نصب لوله در مبدل حرارتی برداشته می شود.

مشخصات ASTM برای تیوب های آلیاژ آهنی

مشخصات ASTM برای تیوب های آهنی در جدول زیر نمایش داده شده است در استاندارد A498 مشخصات تیوب های پلیسه دار از جنس فولادهای فریتی، آستنیتی و کربنی مطرح شده است. تیوب های پره دار باید از تیوب های ساده که مشخصات آن ها در یکی از استاندارد های A179، A199، A213، A214، A249 و A334 ذکر شده، تهیه شوند.

 

مشخصات ASTM برای برخی از تیوب های مورد استفاده در مبدل های حرارتی

 
A179 لوله های بدون درز فولاد کم کربن با کشش سرد برای مبدل های حرارتی و کندانسورها
A199 لوله های بدون درز فولاد آلیاژ متوسط (کروم – مولیبدن و کروم مولیبدن – سیلیسیم ) با کشش سرد برای مبدل های حرارتی و کندانسورها
A213 لوله های بدون درز آلیاژی فریتی و آستنیتی برای سوپرهیتر و مبدل حرارتی
A214 تیوب های ERW فولاد کربنی مبدل های حرارتی و تیوب های کندانسور
A249 فولاد آستنیتی جوشکاری شده برای بویلر، سوپرهیتر، مبدل حرارتی و تیوب های کندانسور.
A498 تیوب با جداره خارجی پلیسه دار، بی درز یا جوشکاری شده از فولاد کربنی یا فولاد آلیاژی آستنیتی و فریتی
A556 لوله های فولاد کربنی بدون درز تولید شده با کشش سرد برای آب ورودی و لوله های U شکل
A557 تیوب های فولاد کربنی (مستقیم و U شکل) برای  آب ورودی
A688 تیوب هیتر فولاد زنگ نزن آستنیتی جوشکاری شده و لوله های U شکل
A803 تیوب هیتر آب ورودی جوشکاری شده فولاد زنگ نزن فریتی و لوله های U شکل
A851 تیوب های جوشکاری شده با روش القایی فرکانس بالا فولاد آستنیتی، آنیل نشده، برای سطح بخار کندانسور
A1012 تیوب های جوشکاری شده یا بدون درز فولاد آلیاژی فریتی، آستنیتی یا دوپلکس برای کندانسور و مبدل حرارتی با پلیسه های داخلی

 

 

 

این مطالب حتما برای شما مفید خواهد بود :

دیدگاهتان را بنویسید

این سایت از اکیسمت برای کاهش هرزنامه استفاده می کند. بیاموزید که چگونه اطلاعات دیدگاه های شما پردازش می‌شوند.

Share This