Een pijpplaat is het primaire drukhoudende onderdeel van een pijpenbundel-warmtewisselaar die de vloeistof aan de buiszijde scheidt van de vloeistof aan de schaalzijde en structurele ondersteuning biedt voor de buizenbundel. Het is een platte, cirkelvormige plaat die is geboord met een gatenpatroon voor buizen, die vervolgens worden uitgezet, gelast of beide om de verbinding tussen buis en buisplaat te vormen.
De buizenplaat functioneert als:
Een drukgrens tussen de buiszijde en de schaalzijde (moet bestand zijn tegen de hoogste van de twee drukken of het drukverschil)
Een structurele ondersteuning voor de buizenbundel (brengt buisbelastingen over naar de schaalflens)
Een stroomverdeler (inlaat-/uitlaatmondstukken sturen vloeistof naar specifieke buisrijen)
Dit product is ontworpen en vervaardigd volgens ASME Sectie VIII Divisie 1 of Divisie 2, TEMA Klasse R (raffinaderij), B (chemisch) of C (commercieel) en GB/T 151 voor huishoudelijke toepassingen. Buisplaten worden geleverd als op zichzelf staande gesmede of gewalste platen, of als onderdeel van een compleet buizenbundelsamenstel.
Buisplaat wordt aan beide uiteinden rechtstreeks aan de schaal gelast of vastgeschroefd
Buizen zijn bevestigd aan beide buisplaten; schaal is integraal met buisplaten
Compensatie voor thermische uitzetting: Vereist een uitzettingsvoeg op de schaal wanneer ΔT tussen buis en schaal de toegestane overschrijdt (typisch > 60°C voor koolstofstaal; > 40°C voor roestvrij staal)
Toepassing: Schone vloeistoffen aan de schaalzijde, klein temperatuurverschil, niet-vervuilende werking
Beperking: Reinigen aan de schaalzijde is niet mogelijk zonder de hele bundel te verwijderen; geen toegang tot mechanische reiniging aan de schaalzijde
Eén buisplaat is (stationair) bevestigd aan de schaalflens; de andere kan vrij bewegen (zwevend) om thermische uitzetting op te vangen
De drijvende buisplaat is niet aan de schaal gelast – maakt axiale beweging van de bundel mogelijk
Toepassing: Groot temperatuurverschil (ΔT > 60°C), vervuiling waarvoor bundelverwijdering vereist is
Beperking: Vereist een extra afdichting (zwevende kopafdekking), waardoor de kosten en de onderhoudscomplexiteit toenemen
Enkele buisplaat ondersteunt beide uiteinden van U-vormige buizen
Alle buizen worden in een U-vorm gebogen en beide buisuiteinden worden in dezelfde buisplaat gerold/gelast
Geen differentiële thermische uitzetting tussen buizen en omhulsel – elke buis zet onafhankelijk uit
Toepassing: Hoog thermisch verschil (ΔT tot 200°C), hogedrukgasbedrijf, waterstofbedrijf, thermische schok
Beperking: Buizen kunnen niet mechanisch worden gereinigd (alleen chemische reiniging); minimale U-bochtradius beperkt de selectie van de buitendiameter van de buis
| Parameter | Bereik | Standaard / Opmerking |
|---|---|---|
| Diameter (OD) | 200 mm – 4.000 mm | Beperkt door smeed-/walscapaciteit en transport |
| Dikte | 15 mm – 350 mm | Bepaald door ASME VIII-1 UG-34 / TEMA RCB-4.3 |
| Diameter boutcirkel | Past bij schaalflens of kanaalflens | Volgens ASME B16.5 / B16.47 |
| Aantal boutgaten | Komt overeen met flensstandaard | Volgens ASME/TEMA |
| Diameter boutgat | Boutdiameter + 1,5 mm – 3,0 mm speling | Per flens standaard |
| Pakking zitvlak | Verhoogd vlak (RF) of ringvormig gewricht (RTJ) | Volgens ASME B16.5 |
| Parameter | Bereik | Standaard / Opmerking |
|---|---|---|
| Diameter gat | Buis buitendiameter + 0,2 mm – 0,5 mm (voor uitgezette verbindingen) | Volgens TEMA RCB-4.3 / GB/T 151 |
| Tolerantie gatdiameter | H11 (bijv. Ø25,2 mm +0,13/0) | Volgens ISO 286 / TEMA-norm |
| Gatafwerking (Ra) | ≤ 1,6 μm (uitgezet) / ≤ 3,2 μm (gelast) | Voor uitzetting: fijnere afwerking zorgt voor uittreksterkte |
| Breedte van het ligament (brug). | Minimale gatdiameter 0,8* | Volgens ASME VIII-1 bijlage A – voorkomt ligamentruptuur |
| Ligamentafwijking van tekening | ≤ ±0,2 mm | Volgens TEMA RCB-4.3 |
| Gat loodrecht op oppervlak | ≤ 0,5° | Voorkomt verkeerde uitlijning van de slang tijdens het inbrengen |
| Patroon | Beschrijving | Sollicitatie |
|---|---|---|
| Driehoekig (30° of 60°) | Buizen gerangschikt in gelijkzijdige driehoeken | Maximale buisdichtheid; hoogste warmteoverdrachtsoppervlak per schaaldoorsnede |
| Vierkant (90°) | Buizen gerangschikt in rechte rijen, loodrecht | Maakt toegang tot mechanische reiniging (staaf/borstel) via buisbanen mogelijk |
| Gedraaid vierkant (45°) | Vierkant patroon 45° gedraaid | Hogere buisdichtheid dan vierkant; matige schoonmaaktoegang |
Driehoekige spoed: 1,25* – 1,5* buisbuitendiameter (minimaal)
Vierkante steek: 1,5* – 2,0* buisbuitendiameter (minimaal)
Pitch-tolerantie: ±0,5 mm (aangrenzende gaten) / ±1,0 mm (totale pitch-accumulatie)
| Cijfer | Spec | Temperatuurbereik | Sollicitatie |
|---|---|---|---|
| SA-516 Gr.60 / 65 / 70 | ASTM A516 | -20°C tot +425°C | Algemeen onderhoud aan drukvaten – niet-corrosieve vloeistoffen aan de buiszijde |
| SA-266 Gr.2/3/4 | ASTM A266 | -20°C tot +425°C | Gesmede buisplaten voor hogedrukservice |
| Q345R / 16MnR | GB 713 | -20°C tot +400°C | Binnenlandse standaard gelijk aan SA-516 |
| 20# / 16Mn | GB 711 | -20°C tot +400°C | Gesmede of gewalste plaatbuisplaten |
| Cijfer | Spec | Temperatuurbereik | Sollicitatie |
|---|---|---|---|
| SA-387 Gr.11 (1,25Cr-0,5Mo) | ASTM A387 | -20°C tot +540°C | Verhoogde temperatuur (hydrokraken, hydrobehandeling) – chloride/H₂S-service |
| SA-387 Gr.22 (2,25Cr-1Mo) | ASTM A387 | -20°C tot +540°C | Service bij hogere temperaturen (katalytisch reformeren, ammoniaksynthese) |
| SA-336 Gr.F11/F22 | ASTM A336 | -20°C tot +540°C | Gesmede buisplaten voor gebruik bij hoge temperaturen |
| Cijfer | Spec | Temperatuurbereik | Chloridelimiet | Sollicitatie |
|---|---|---|---|---|
| 304L / 304 | ASTM A240 / A182 | -196°C tot +425°C | ≤ 200 ppm | Licht corrosief, schone stoom, food/pharma |
| 316L / 316 | ASTM A240 / A182 | -196°C tot +425°C | ≤ 200 ppm | Organische zuren, zoutoplossingen, chloriden (matig) |
| 321 / 347H | ASTM A240 / A182 | -196°C tot +540°C | ≤ 200 ppm | Gebruik bij hoge temperaturen (> 425°C) – gestabiliseerde kwaliteiten |
| Dubbelzijdig 2205 | ASTM A240 / A182 | -40°C tot +280°C | ≤ 300 ppm bij 80°C | Chloridehoudende koolwaterstoffen, offshore |
| Superduplex 2507 | ASTM A240 / A182 | -40°C tot +250°C | ≤ 500 ppm bij 60°C | Ernstige chloorverontreiniging, zeewater |
| Cijfer | Spec | Temperatuurbereik | Sollicitatie |
|---|---|---|---|
| Titanium Gr.2 | ASTM B265/B381 | -40°C tot +230°C | Zeewater, pekel, hoog-chloride service |
| Legering 625 (Inconel) | ASTM B443 / B564 | -196°C tot +540°C | Zuurgas, corrosief bij hoge temperaturen, amine-eenheden |
| Legering C276 (Hastelloy) | ASTM B575 / B564 | -196°C tot +400°C | Ernstige zuur- en chloridebelasting |
| Koper-nikkel C70600 | ASTM B171 | -40°C tot +200°C | Zeekoelwater, brak water |
Voor corrosieve toepassingen kan de buisplaat worden geleverd met een corrosiebestendige legeringslaag (CRA) die op het procesgerichte oppervlak is aangebracht of door middel van laswerk is aangebracht. Bekledingsmethoden omvatten:
Explosieverlijmde beklede plaat: Basismateriaal (CS) + CRA-laag metallurgisch gebonden door explosieve detonatie
Rolgebonden beklede plaat: Warmgewalst onder druk om een verbinding te vormen tussen CS en CRA
Lasoverlay (strookbekleding): CRA-materiaal afgezet op CS-oppervlak in overlappende stroken
Boter lassen: CRA-laag aangebracht op het oppervlak van de buisplaat door middel van lassen en vervolgens vlak machinaal bewerkt
| Parameter | Bereik / Waarde | Standaard / Opmerking |
|---|---|---|
| Bekledingsmateriaal | 304L / 316L / Duplex / Ti / Legering 625 / Legering C276 | Corrosiviteit per procesvloeistof |
| Dikte van de bekleding | 2 mm – 6 mm (minimaal 3 mm volgens ASME VIII-1 UW-13) | Bekledingsdikte uitgesloten van drukberekening, tenzij volledig verlijmd |
| Hechtschuifsterkte (explosiegebonden) | ≥ 140 MPa | Volgens ASTM B898 |
| Beklede gebiedsverbinding | ≥ 99% verlijmd oppervlak | Individuele ongebonden patches ≤ 100 mm²; totaal ≤ 1% |
| Dikte van de lasoverlay | Minimaal 3 mm – 6 mm | Gemeten na bewerking tot het uiteindelijke oppervlak |
| Oppervlakteafwerking na bekleding | Ra ≤ 1,6 μm (voor geëxpandeerde verbindingen) / Ra ≤ 3,2 μm (voor lasverbindingen) | Volgens TEMA |
De minimaal vereiste dikte van een buisplaat wordt berekend volgens ASME VIII-1 Bijlage A of TEMA RCB-4.3. Vereenvoudigde formules voor voorlopige dimensionering:
t = F * (P * D) / (2 * S * E – 0,2 * P) * C (correctie voor de efficiëntie van het buisgatligament)
Waar: F = ontwerpfactor (doorgaans 1,0 – 1,5, afhankelijk van het type verbinding tussen buis en buisplaat), P = ontwerpdruk (hoger aan buiszijde of schaalzijde, of differentieel), D = buisplaatdiameter, S = toelaatbare spanning bij ontwerptemperatuur, E = ligamentefficiëntie (oppervlak van ligament / totaal steekoppervlak)
Ligamentefficiëntie η = (p – d) / p (voor driehoekige steek), waarbij p = steek, d = gatdiameter
t = d * sqrt(C * P / S * E)
Waarbij: d = buisplaatdiameter (voor ronde platen), C = randbeperkingsfactor (0,3 – 0,5 afhankelijk van de ondersteuningsconditie)
Voor geëxpandeerde buisverbindingen: Minimale buisplaatdikte ≥ 1,5* buisbuitendiameter of ≥ buisbuitendiameter + 20 mm (welke groter is)
Voor gelaste buisverbindingen: Minimale dikte ≥ 1,0* buisbuitendiameter of ≥ 20 mm (welke van de twee het grootst is)
Voor gecombineerd (lassen + uitzetten): Minimale dikte ≥ buis buitendiameter + 15 mm
| Methode | Tolerantie | Typische toepassing |
|---|---|---|
| CNC-boren | ±0,05 mm – ±0,10 mm | Uiterst nauwkeurige patronen met meerdere gaten, grote buisplaten |
| Radiaal boren | ±0,1 mm – ±0,2 mm | Conventionele fabricage, gematigde toleranties |
| Boren van wapens | ±0,025 mm | Diepe gaten (> 5* diameter), hoge precisie |
| Laserboren | ±0,02 mm | Dunne buisplaten (≤ 20 mm) |
Voor uitgezette verbindingen: Oppervlakteafwerking van de gaten Ra ≤ 1,6 μm – zorgt voor voldoende wrijving voor mechanische grip
Voor lasverbindingen: Oppervlakteafwerking Ra ≤ 3,2 μm – minder streng; lasfusie vereist reinheid
Voor gecombineerde verbindingen: Ra ≤ 1,6 μm (expansiegedeelte) / Ra ≤ 3,2 μm (lasgebied)
Ontbramen: Alle gaten moeten aan beide zijden worden ontbraamd – bramen veroorzaken problemen bij het inbrengen van de buis en gewrichtsdefecten
Reinigen van gaten: blazen met perslucht of spoelen met oplosmiddel om spanen en snijvloeistofresten te verwijderen
100% van de gaten gecontroleerd op diameter met plugmeter (GO/NOGO) – GO-meter moet voldoen; NOGO-meter mag niet passeren
100% van de gaten gecontroleerd op de afmetingen van de ligamenten (brug) – tolerantie ±0,2 mm
Monstergaten (5%) gecontroleerd op oppervlakteafwerking per comparator – visuele vergelijking met standaard
Controle van de haaksheid van de gaten: Meetklok op het oppervlak van de buisplaat – maximale afwijking ≤ 0,5°
| Gezamenlijk type | Methode | Uittreksterkte (min) | Toepasselijke dienst | Inspectie |
|---|---|---|---|---|
| Alleen uitgebreid | Hydraulische uitzetting bij 160–220 MPa, houd 5–8 seconden aan; of rolexpansie | ≥ 20 MPa (CS) / ≥ 25 MPa (SS) | Niet-giftige, niet-cyclische, schone vloeistoffen | Hydrotest + uittrektest van het eerste artikel |
| Alleen gelast (afdichtingslas) | GTAW (TIG) hoeklas, been 1,5–2,0 mm | N.v.t. (alleen mechanische retentie van las) | Hogedrukgas, waterstofservice, giftige vloeistoffen | 100% PT volgens ASME VIII-1 UW-51 |
| Lassen + uitzetten (gecombineerd) | Afdichtingslas + hydraulische expansie bij 160–200 MPa | ≥ 25 MPa | Cyclisch thermisch (> 500 cycli/jaar), hoge druk, giftig | 100% PT + hydrotest + uittrektest |
| Gelast (volledige penetratie) | GTAW volledige penetratielas, verbinding voltooid | ≥ 30 MPa | Extreme druk (> 15 MPa), waterstof, hoge veiligheidsfactor | 100% PT + 100% RT (spot) |
| Inspectie | Methode | Domein | Acceptatiecriteria (volgens ASME VIII-1) |
|---|---|---|---|
| Lamineren (plaat) | UT (rechte straal) | 100% van het plaatoppervlak (vóór het boren) | Lamineringen ≤ 20 mm² per 100 cm²; geen randlaminering |
| Oppervlaktescheuren | PT (vloeistofpenetrant) | 100% van geboord oppervlak + bekledingsoppervlak | Geen scheuren; porositeit ≤ 0,8 mm; geen geclusterde porositeit |
| Integriteit van de bekledingsverbinding (indien bekleed) | UT (shear wave / bond-scan) | 100% van het beklede oppervlak | Geen delaminatie > 20 mm; geen geclusterde indicaties |
| Staat van de wand van het gat | Borescoop (visueel) | 5% – 10% gaten (willekeurig) | Geen gutsen, krassen > 0,1 mm diepte |
| Buisplaat-op-schaal lassen (indien gelast) | RT/MT/PT | Per UW-51 (vol) of UW-52 (spot) | Volgens ASME VIII-1 UW-51 / UW-52 |
| Parameter | Tolerantie | Methode |
|---|---|---|
| Gatdiameter (ID) | H11 volgens ISO 286 (bijv. Ø25,2 mm +0,13/0) | Plugmeter/boringmicrometer |
| Afwijking van het gatligament (brug). | ≤ ±0,2 mm | Optische comparator / CMM |
| Accumulatie van pitch (meer dan 1 m overspanning) | ≤ ±1,0 mm | CMM / optische comparator |
| Vlakheid van het buisplaatvlak | ≤ 1 mm per diameter van 1.000 mm | Meetklok / liniaal |
| Oppervlakteruwheid (clad of CS) | Ra ≤ 1,6 μm (uitgezet) / ≤ 3,2 μm (gelast) | Oppervlaktevergelijker / profilometer |
| Totale diktevariatie | ±3% van nominale dikte | Micrometer (op 5 punten) |
| Diameter boutgatcirkel | Volgens ASME B16.5 flensnorm | Sjabloon / CMM |
| Uitlijning van de boutgaten | ≤ 1,0 mm afwijking van tekening | Sjabloon / CMM |
Als de pijpplaat wordt geleverd als een op zichzelf staand onderdeel (niet op de schaal gemonteerd), worden hydrostatische tests doorgaans uitgevoerd na montage van de complete warmtewisselaar. Wel worden de volgende tussentijdse controles uitgevoerd:
Lektest van buisgaten: Breng lucht onder lage druk (0,2 MPa) aan op elk gat (met geplaatste dummybuis) – controle op zeepbellen op lekkage – acceptatie: geen luchtbellen
Voor beklede buisplaten: Lichte hydrotest (0,5 MPa) op bekleed oppervlak – controleer op beklede blaasjes of delaminatie – acceptatie: geen zichtbare blaarvorming
Druktest in boutgat (voor met flens verbonden buisplaten): Controle van de integriteit van het boutgat – geen lekkage van boutgat naar buisgat onder 0,6 MPa lucht
Materiaaltestcertificaten (EN 10204 3.1 of 3.2) – basisplaat, bekledingsmateriaal, vulmaterialen
ASME U-stempel gegevensrapport (indien van toepassing) – inclusief ontwerpberekeningen
TEMA-gegevensblad (Klasse R/B/C) – indien van toepassing
Dimensionaal inspectierapport (gatdiameter, steek, ligamentafwijking, vlakheid, dikte)
BDE-rapporten – UT (laminering), UT (clad bond), PT (oppervlak), endoscoop
Bekledingstestrapport schuifsterktetest (indien bekleed – explosiegebonden of rolgebonden)
Rapport over de oppervlakteafwerking van buisgaten (profielmeterregistraties – monster van 5% gaten)
Lasprocedurespecificatie (WPS) en kwalificatierecord (PQR) – indien beklede lasoverlays of buisplaat-op-mantel-lassen zijn toegepast
Grafiek warmtebehandeling na het lassen (PWHT) – indien uitgevoerd (tijd-temperatuurregistratie)
Tekening (as-built) – met coördinaten, steek en afmetingen van het gatenpatroon
Wanneer u een buizenplaat bestelt (nieuw, vervangend of reserve), geef dan het volgende op:
Type buisplaat– Vast / Zwevend / U-buis
Shell-ID en kanaal-ID– bepaalt de diameter van de buisplaat
Aantal buizen en patroon van de buisindeling– Driehoekig / Vierkant / Gedraaid vierkant
Buis-OD en wanddikte– bepaalt de gatdiameter en steek
Buisafstand(hart-op-hart afstand) – volgens TEMA of GB/T 151
Diameter buisgat– H11-tolerantie volgens ISO 286
Verbindingstype buis-buisplaat– Uitgebreid / Gelast / Gecombineerd / Volledige penetratie
Dikte van buisplaat– volgens ASME VIII-1 Bijlage A of TEMA RCB-4.3
Materiaal buisplaat– CS / SS / Duplex / Ti / Alloy (massief of bekleed)
Bekledingsvereiste(indien aanwezig) – materiaal, dikte, methode (explosieverlijmd / rolverlijmd / lasoverlay)
Ontwerpdruk– buiszijde en mantelzijde (ook verschildruk opgeven)
Ontwerp temperatuur– buiszijde en schaalzijde
Type flensaansluiting– RF (verhoogd oppervlak) of RTJ (ringverbinding) – als de buisplaat is voorzien van een flens
Flensboren standaard– ASME B16.5 / B16.47 of HG/T 20615
PWHT-vereiste– op basis van materiaaldikte en service (per UCS-56)
BDE-vereiste– per ASME VIII-1 of projectspecificatie
Oppervlaktebehandeling(indien nodig) – beitsen / passiveren / coaten / elektrolytisch polijsten
Voor de buizenplaat als zelfstandig product gelden de volgende beperkingen:
Het is pas geschikt voor interne druk als het is gemonteerd met de schaal, buizen en flenzen – de volledige scheepsclassificatie is van toepassing
Het moet overeenkomen met het flensboutpatroon van de schaal en het zittingoppervlak van de pakking; niet-overeenkomende boutgaten of pakkingprofiel verhinderen een goede afdichting
Voor beklede buisplaten wordt de gebruikstemperatuur beperkt door de laagste maximale gebruikstemperatuur van het basismateriaal of het bekledingsmateriaal (bijv. CS-basis + Ti-bekleding → max. 230°C vanwege Ti-limiet)
Niet geschikt voor vloeistoffen aan de buis- of schaalzijde die de corrosieweerstand van de geselecteerde materiaalkwaliteit overschrijden – controleer aan de hand van de selectietabel
Niet geschikt voor thermische cycli die de vermoeidheidslimiet van de buis-buisplaatverbinding overschrijden (alleen-geëxpandeerde verbindingen zijn beperkt tot < 500 cycli/jaar; gecombineerde verbindingen aanbevolen voor > 500 cycli/jaar)
Voor zeer grote diameters (> 3.000 mm) of zeer dikke secties (> 300 mm) kan de beschikbaarheid van gesmede of gerolde platen beperkt zijn – raadpleeg de fabrikant voor levertijden
Buisplaten met gelaste bekleding vereisen zorgvuldige PWHT om waterstofscheuren in het basismateriaal en sensibilisatie in de bekleding te voorkomen (voor RVS-bekleding kan oplossingsgloeien nodig zijn na het lassen)
