Das Rohrbündel ist der Wärmeübertragungskern eines Rohrbündelwärmetauschers: die Anordnung von Rohren, Rohrböden, Prallblechen, Zugstangen und Abstandhaltern im Gehäuse. Gebaut nach TEMA-Konstruktionsregeln – Klasse R, C oder B – bestimmt das Bündel die thermische Leistung und ist der Teil, der verschleißt, verschmutzt und schließlich ersetzt wird.
Bündel werden sowohl als Komponenten für neue Wärmetauscher nach API 660 als auch als Ersatz für bestehende Gehäuse geliefert. Für Ersatzarbeiten muss das Bündel mit dem Innendurchmesser des Originalgehäuses, der Bündellänge und den Düsenpositionen übereinstimmen; Rohranordnung, Teilung und Material folgen den Betriebsbedingungen der installierten Einheit.
TEMA und API 660 adressieren unterschiedliche Ebenen. TEMA legt Konstruktionsdetails fest – minimale Rohrbodenstärke, Anforderungen an Prallbleche und Zugstangen, Toleranzen – während API 660 Design-, Inspektions- und Dokumentationsanforderungen hinzufügt. Ein Ersatzbündel, das „nach TEMA“ angeboten wird, sollte die Klasse (R, C oder B) explizit angeben, da die Klasse die Wandstärke und die Prüfabdeckung bestimmt.
Vier Konfigurationen decken die meisten Anwendungen ab, identifiziert durch den TEMA-Heckkopf-Buchstaben:
Bei Ersatzprojekten definiert der vorhandene Heckkopftyp die Bündelkonstruktion. Ein Split-Ring-Bündel kann nicht einfach durch ein Pull-Through-Design ersetzt werden, ohne die Gehäusehaube und die Dichtungsgeometrie zu ändern.
Rohre.– Nahtlose Kohlenstoffstahlrohre nach SA179, SA192 oder SA210 Gr.A1; geschweißte und nahtlose Edelstahlrohre nach SA249 / SA213; Duplex und Titan für korrosive Anwendungen. Außendurchmesser von 19,05 mm (¾ Zoll) und 25,4 mm (1 Zoll) decken die meisten Anordnungen ab.
Rohrböden.– Geschmiedete Platten nach SA266 Gr.2 oder SA182, oder Kohlenstoffstahlplatten mit korrosionsbeständigem Schweißauftrag (316L, Alloy 625), wo die Prozessseite dies erfordert. Die Dicke wird als der größere der TEMA- und ASME-Berechnungsresultate angenommen.
Prallbleche und Stützplatten.– Segmentale Prallbleche mit einem typischen Schnitt von 20–25 % und einem Abstand, der für die Geschwindigkeit und den Druckabfall auf der Gehäuseseite bemessen ist. Doppel-segmentale, Scheiben-und-Ring- und Stabprallblechanordnungen werden verwendet, wo Vibration oder Verschmutzung maßgebend sind. In Kondensatoren ersetzen Stützplatten Prallbleche, wo der Druckabfall die Einschränkung darstellt.
Zugstangen und Abstandhalter.– Menge und Durchmesser folgen den TEMA-Tabellen für den Gehäusedurchmesser; sie halten die Position der Prallbleche und halten das Bündel während der Handhabung steif.
Impinger-Schutz.– Eine Impingerplatte oder eine Dummy-Rohranordnung wird bereitgestellt, wo die Eintrittsbedingungen auf der Gehäuseseite die TEMA-Grenzwerte überschreiten oder wo das Fluid erosiv oder zweiphasig ist.
Rohranordnung und Teilung.– Dreieckige 30°-Anordnungen packen mehr Fläche in ein gegebenes Gehäuse; quadratische 90°-Anordnungen öffnen Reinigungsspuren von mindestens 6 mm für die mechanische Reinigung der Gehäuseseite. Die Wahl wird durch die Verschmutzungstendenz des Fluids auf der Gehäuseseite bestimmt.
Die Verbindung ist, wo Bündel versagen, und TEMA/API 660 behandeln sie entsprechend. Es gibt drei Verbindungsstufen, oft kombiniert:
Hydraulische Aufweitung wird für dünnwandige und Nichteisenmetallrohre bevorzugt: Sie vermeidet die Kaltverfestigung und Eigenspannungen, die mechanisches Rollen verursacht, was bei Chlorid- und nassen H2S-Diensten wichtig ist. Schweißverfahren sind nach ASME Section IX qualifiziert.
| Komponente | Gängige Materialien |
|---|---|
| Rohre | SA179 / SA192 / SA210 Gr.A1 · SA213 TP304/TP316L · SA249 · Duplex S31803 · Titan SB338 Gr.2 |
| Rohrböden | SA266 Gr.2 · SA182 F304L / F316L · Kohlenstoffstahl mit 316L oder Alloy 625 Overlay |
| Prallbleche / Stützplatten | SA285 Gr.C · SA516 Gr.70 · SA240 304/316L |
| Zugstangen / Abstandhalter | Abgestimmt auf Prallblechmaterial gemäß TEMA |
| Impingerplatten | Abgestimmt auf Kompatibilität mit dem Fluid auf der Gehäuseseite |
Die Materialauswahl folgt der Prozessseite: Chloridkonzentration bestimmt Duplex oder Titan, nasser H2S erfordert NACE MR0175 / ISO 15156-Konformität, und Ätznatron- oder Meerwasserbetrieb verschiebt die Entscheidung für das Overlay. Das Bündel ist die Komponente, die dem Fluid am stärksten ausgesetzt ist – Materialeinsparungen hier zeigen sich als Rohrleckagen im ersten Stillstandszyklus.
| Parameter | Bereich |
|---|---|
| Bündeldurchmesser (Gehäuse-ID) | DN150 – DN2000 |
| Rohr-Außendurchmesser | Ø19,05 mm, Ø25,4 mm Standard; andere auf Anfrage |
| Rohrlänge | 1500 – 12000 mm |
| Rohrteilung | 30° Dreieck · 90° Quadrat · 45° / 60° auf Anfrage |
| Wärmeübertragungsfläche, pro Bündel | 1 – 2000 m² |
| TEMA-Klasse | R · C · B |
Die Tabelle beschreibt die normale Fertigungskapazität, nicht die Spezifikation eines einzelnen Bündels. Die Geometrie eines Ersatzbündels wird durch das Gehäuse bestimmt, in das es passen muss – die endgültigen Abmessungen stammen aus der ursprünglichen Rohranordnungszeichnung oder einer Feldmessung, nicht aus der Bereichstabelle.
Wenn das Gehäuse intakt bleibt, das Bündel aber verschmutzt, korrodiert oder thermisch unterperformt ist, stellt ein Ersatzbündel die Einheit wieder her, ohne die Druckgrenze zu ersetzen. Es gibt zwei Lieferwege:
Bei neu gerohrten Bündeln, die vorhandene Rohrböden wiederverwenden, müssen der Zustand der Rohrlöcher und der Verbindungstyp überprüft werden, bevor neue Rohre darin gerollt oder geschweißt werden.
Angebote für reine Geometrieersatzteile können anhand der Punkte 1–5 beantwortet werden. Wenn der Käufer erwartet, dass der Ersatz einen thermischen Mangel behebt, ist Punkt 6 erforderlich – ein Bündel, das dem alten maßlich entspricht, wird auch seine Leistungsgrenzen erreichen.
Entnehmbare Bündel (U-Rohr-, S- und T-Typen) ermöglichen die mechanische Reinigung der Gehäuseseite; quadratische Teilungsanordnungen halten die Reinigungsspuren offen. Feste Rohrbündel beschränken die Reinigung auf chemische Methoden auf der Gehäuseseite. Nach jeder Entnahme sollten die Rohr-zu-Rohrboden-Verbindungen auf Dichtheit geprüft werden, bevor sie wieder eingebaut werden – eine Verbindung, die auf der Werkbank den hydrostatischen Test bestanden hat, kann im Betrieb nachlassen, wenn das Gehäuse und das Bündel thermisch zyklisch belastet werden.
