Les échangeurs de chaleur tubulaires basse température sont des unités d'échange thermique essentielles, spécifiquement conçues pour les secteurs industriels tels que le raffinage du pétrole et la chimie, avec une température de conception généralement égale ou inférieure à -20°C. Ces unités adoptent une configuration classique tube et calandre, comprenant plusieurs faisceaux de tubes d'échange thermique disposés à l'intérieur d'une calandre cylindrique. Les faisceaux de tubes sont fixés aux plaques tubulaires aux deux extrémités, créant des canaux séparés côté tubes et côté calandre pour faciliter un transfert de chaleur efficace entre les deux fluides. En réponse aux conditions d'exploitation difficiles des raffineries irakiennes – caractérisées par des températures élevées, une pression élevée et une forte corrosion – ce produit a fait l'objet d'une optimisation complète en termes de sélection des matériaux, de conception structurelle et de procédés de soudage des cœurs, garantissant un fonctionnement stable à long terme dans des conditions environnementales extrêmes.
Caractéristiques clés du procédé de soudage des cœurs
1. Soudage bout à bout de la calandre et de la plaque tubulaire:
Pour réduire les contraintes localisées, la calandre et la plaque tubulaire sont assemblées par soudage bout à bout, assurant une transition douce au niveau de la jonction et évitant les changements brusques de section transversale. Avant le soudage, une qualification rigoureuse de la procédure de soudage est effectuée, comprenant des essais de résilience Charpy à basse température sur le métal d'apport et la zone affectée par la chaleur. Après le soudage, un contrôle par ultrasons ou un contrôle de surface est effectué sur au moins 50 % de la soudure pour garantir l'absence de défauts. L'assemblage est ensuite traité thermiquement.
Il est à noter que la soudure doit être complètement pénétrée et que le métal doit être autorisé à refroidir entre chaque passe de soudage. Comme les brides sont relativement épaisses, la température chute rapidement pendant le soudage. Si le préchauffage est insuffisant, les gaz n'auront pas le temps de s'échapper, ce qui entraînera une porosité, qui à son tour affectera l'essai hydrostatique.
2. Assemblage composite « expansion + soudage » entrele tube et la plaque tubulaire:
C'est le cœur du processus de fabrication de ce produit. Ni le soudage ni l'expansion seuls ne peuvent répondre aux exigences de haute résistance, de résistance à la fatigue et d'étanchéité. Nous utilisons soit un procédé « expansion puis soudage », soit un procédé « soudage puis expansion » (selon les conditions d'exploitation spécifiques) :
Expansion :La technologie d'expansion hydraulique est utilisée, avec un contrôle informatique garantissant une déformation plastique uniforme de la paroi du tube pour obtenir un ajustement serré avec le trou de la plaque tubulaire. Cela élimine efficacement le jeu entre le tube et le trou de la plaque tubulaire, prévenant fondamentalement la corrosion caverneuse et améliorant considérablement la résistance à la fatigue de la jonction. Des essais de pré-expansion rigoureux sont effectués avant l'expansion formelle, contrôlant précisément le taux d'expansion dans la plage optimale de 0,9 % à 2,2 % pour éviter une sous- ou sur-expansion.
Formule du taux d'expansion :
E = [(d - b) - (c - a)] / (a - b) x 100%
Où :
- E : Taux d'expansion
- a : Diamètre extérieur (OD) du tube avant expansion
- b : Diamètre intérieur (ID) du tube avant expansion
- c : Diamètre intérieur (ID) du trou de la plaque tubulaire
- d : Diamètre intérieur (ID) du tube après expansion
Soudage :Après l'expansion, un soudage d'étanchéité ou un soudage de résistance est effectué. Pour les tubes à paroi mince, des méthodes de soudage de précision telles que le soudage TIG pulsé sont employées. En contrôlant des paramètres tels que le courant de crête, le courant de base et la vitesse de soudage (par exemple, courant de crête 115–120 A, vitesse de soudage 95–101 mm/min), l'apport de chaleur est précisément régulé pour éviter la brûlure de la plaque tubulaire ou des tubes de l'échangeur de chaleur. Pour les applications aux exigences plus strictes, la technologie de soudage interne peut être employée pour obtenir un soudage à pleine pénétration, éliminant ainsi les jeux d'extrémité et offrant une plus grande résistance à la fatigue due aux vibrations.
