تُعد المبادلات الحرارية من نوع غلاف وأنبوب ذات درجة الحرارة المنخفضة وحدات تبادل حراري أساسية مصممة خصيصًا للقطاعات الصناعية مثل تكرير النفط والمعالجة الكيميائية، مع درجة حرارة تصميمية عادة ما تكون عند أو أقل من -20 درجة مئوية. تستخدم هذه الوحدات تكوينًا كلاسيكيًا من الغلاف والأنبوب، وتتميز بحزم أنابيب متعددة لتبادل الحرارة مرتبة داخل غلاف أسطواني. تُثبت حزم الأنابيب من كلا الطرفين في صفائح الأنابيب، مما يخلق قنوات منفصلة للجانب الأنبوبي وجانب الغلاف لتسهيل نقل الحرارة بكفاءة بين الوسطين. استجابةً لظروف التشغيل القاسية في المصافي العراقية - التي تتميز بدرجات حرارة عالية وضغط عالٍ وتآكل عالٍ - خضع هذا المنتج لتحسين شامل من حيث اختيار المواد والتصميم الهيكلي وعمليات لحام القلب، مما يضمن التشغيل المستقر طويل الأمد في ظل الظروف البيئية القاسية.
الميزات الرئيسية لعملية لحام القلب
1. لحام التناكبي للـ الغلاف وصفيحة الأنبوب:
لتقليل الإجهادات الموضعية، يتم ربط الغلاف وصفيحة الأنبوب باستخدام لحام التناكبي، مما يضمن انتقالًا سلسًا عند الوصلة وتجنب التغيرات المفاجئة في المقطع العرضي. قبل اللحام، يتم إجراء تأهيل صارم لإجراءات اللحام، بما في ذلك اختبارات الصدمات بالشاربي عند درجات الحرارة المنخفضة على اللحام ومنطقة التأثر بالحرارة. بعد اللحام، يتم إجراء اختبار بالموجات فوق الصوتية أو اختبار السطح على 50% على الأقل من اللحام لضمان خلوه من العيوب. ثم يتم معالجة التجميع بالحرارة.
لاحظ أن اللحام يجب أن يكون مخترقًا بالكامل، ويجب السماح للمعدن بالتبريد بين كل تمريرة لحام. نظرًا لأن الشفاه سميكة نسبيًا، تنخفض درجة الحرارة بسرعة أثناء اللحام. إذا كان التسخين المسبق غير كافٍ، فلن يكون لدى الغازات وقت للهروب، مما يؤدي إلى المسامية، والتي بدورها ستؤثر على اختبار الضغط الهيدروستاتيكي.
2. وصلة مركبة من "التمدد + اللحام" بينالأنبوب وصفيحة الأنبوب:
هذا هو جوهر عملية تصنيع هذا المنتج. لا يمكن للحام أو التمدد وحده تلبية متطلبات القوة العالية ومقاومة التعب والختم المحكم. نحن نستخدم إما عملية "التمدد ثم اللحام" أو "اللحام ثم التمدد" (اعتمادًا على ظروف التشغيل المحددة):
التمدد:يتم استخدام تقنية التمدد الهيدروليكي، مع التحكم بالكمبيوتر لضمان التشوه اللدن المنتظم لجدار الأنبوب لتحقيق ملاءمة محكمة مع فتحة صفيحة الأنبوب. هذا يلغي بشكل فعال الفجوة بين الأنبوب وفتحة صفيحة الأنبوب، ويمنع بشكل أساسي تآكل الشقوق ويعزز بشكل كبير مقاومة الوصلة للتعب. يتم إجراء اختبارات ما قبل التمدد الصارمة قبل التمدد الرسمي، مع التحكم الدقيق في نسبة التمدد ضمن النطاق الأمثل من 0.9% إلى 2.2% لتجنب التمدد الناقص أو الزائد.
صيغة معدل التمدد:
E = [(d - b) - (c - a)] / (a - b) x 100%
حيث:
- E: معدل التمدد
- a: القطر الخارجي (OD) للأنبوب قبل التمدد
- b: القطر الداخلي (ID) للأنبوب قبل التمدد
- c: القطر الداخلي (ID) لفتحة صفيحة الأنبوب
- d: القطر الداخلي (ID) للأنبوب بعد التمدد
اللحام:بعد التمدد، يتم إجراء لحام ختم أو لحام قوة. بالنسبة للأنابيب ذات الجدران الرقيقة، يتم استخدام طرق لحام دقيقة مثل لحام TIG النبضي. من خلال التحكم في معلمات مثل تيار الذروة، وتيار القاعدة، وسرعة اللحام (على سبيل المثال، تيار الذروة 115-120 أمبير، سرعة اللحام 95-101 مم/دقيقة)، يتم تنظيم مدخلات الحرارة بدقة لمنع احتراق صفيحة الأنبوب أو أنابيب المبادلات الحرارية. للتطبيقات ذات المتطلبات الأكثر صرامة، يمكن استخدام تقنية لحام التجويف الداخلي لتحقيق لحام اختراق كامل، مما يلغي المزيد من فجوات النهاية ويوفر مقاومة أعلى لتعب الاهتزاز.
