Lembaran tabung adalah komponen utama penahan tekanan penukar panas shell dan tabung yang memisahkan fluida sisi tabung dari fluida sisi shell dan memberikan dukungan struktural untuk bundel tabung. Ini adalah pelat bundar datar yang dibor dengan pola lubang untuk menerima tabung, yang kemudian diperluas, dilas, atau keduanya untuk membentuk sambungan tabung-ke-lembaran tabung.
Lembaran tabung berfungsi sebagai:
Batas tekanan antara sisi tabung dan sisi shell (harus menahan tekanan yang lebih tinggi dari keduanya atau tekanan diferensial)
Dukungan struktural untuk bundel tabung (mentransmisikan beban tabung ke flensa shell)
Distributor aliran (nozel masuk/keluar mengarahkan fluida ke baris tabung tertentu)
Produk ini dirancang dan diproduksi sesuai ASME Section VIII Division 1 atau Division 2, TEMA Class R (kilang), B (kimia), atau C (komersial), dan GB/T 151 untuk aplikasi domestik. Lembaran tabung dipasok sebagai pelat tempa atau gulung mandiri, atau sebagai bagian dari rakitan bundel tabung lengkap.
Lembaran tabung dilas atau dibaut langsung ke shell di kedua ujungnya
Tabung dipasang di kedua lembaran tabung; shell menyatu dengan lembaran tabung
Kompensasi ekspansi termal: Membutuhkan sambungan ekspansi pada shell ketika ΔT antara tabung dan shell melebihi yang diizinkan (biasanya > 60°C untuk baja karbon; > 40°C untuk baja tahan karat)
Aplikasi: Fluida sisi shell bersih, perbedaan suhu kecil, layanan non-fouling
Batasan: Pembersihan sisi shell tidak mungkin dilakukan tanpa melepas seluruh bundel; tidak ada akses pembersihan mekanis di sisi shell
Satu lembaran tabung dipasang (stasioner) ke flensa shell; yang lain bebas bergerak (mengambang) untuk mengakomodasi ekspansi termal
Lembaran tabung mengambang tidak dilas ke shell – memungkinkan gerakan aksial bundel
Aplikasi: Perbedaan suhu besar (ΔT > 60°C), layanan fouling yang memerlukan pelepasan bundel
Batasan: Membutuhkan pengaturan penyegelan tambahan (penutup kepala mengambang) yang meningkatkan biaya dan kompleksitas perawatan
Satu lembaran tabung menopang kedua ujung tabung berbentuk U
Semua tabung dibengkokkan menjadi bentuk U dan kedua ujung tabung digulung/dilas ke lembaran tabung yang sama
Tidak ada ekspansi termal diferensial antara tabung dan shell – setiap tabung mengembang secara independen
Aplikasi: Perbedaan termal tinggi (ΔT hingga 200°C), layanan gas bertekanan tinggi, layanan hidrogen, kejutan termal
Batasan: Tabung tidak dapat dibersihkan secara mekanis (hanya pembersihan kimia); radius tikungan U minimum membatasi pemilihan OD tabung
| Parameter | Rentang | Standar / Catatan |
|---|---|---|
| Diameter (OD) | 200mm – 4.000mm | Dibatasi oleh kemampuan tempa/gulung dan transportasi |
| Ketebalan | 15mm – 350mm | Ditentukan oleh ASME VIII-1 UG-34 / TEMA RCB-4.3 |
| Diameter lingkaran baut | Sesuai dengan flensa shell atau flensa saluran | Sesuai ASME B16.5 / B16.47 |
| Jumlah lubang baut | Sesuai standar flensa | Sesuai ASME / TEMA |
| Diameter lubang baut | Diameter baut + 1,5mm – 3,0mm celah | Sesuai standar flensa |
| Permukaan dudukan gasket | Wajah terangkat (RF) atau sambungan cincin (RTJ) | Sesuai ASME B16.5 |
| Parameter | Rentang | Standar / Catatan |
|---|---|---|
| Diameter lubang | OD tabung + 0,2mm – 0,5mm (untuk sambungan yang diperluas) | Sesuai TEMA RCB-4.3 / GB/T 151 |
| Toleransi diameter lubang | H11 (misalnya, Ø25,2mm +0,13/0) | Sesuai ISO 286 / Standar TEMA |
| Finishing lubang (Ra) | ≤ 1,6μm (diperluas) / ≤ 3,2μm (dilas) | Untuk ekspansi: finishing lebih halus memastikan kekuatan tarik |
| Lebar ligament (jembatan) | Diameter lubang minimum 0,8* | Sesuai ASME VIII-1 Lampiran A – mencegah pecahnya ligament |
| Deviasi ligament dari gambar | ≤ ±0,2mm | Sesuai TEMA RCB-4.3 |
| Perpendicularitas lubang terhadap permukaan | ≤ 0,5° | Mencegah ketidaksejajaran tabung selama pemasangan |
| Pola | Deskripsi | Aplikasi |
|---|---|---|
| Segitiga (30° atau 60°) | Tabung disusun dalam segitiga sama sisi | Kepadatan tabung maksimum; luas permukaan perpindahan panas tertinggi per penampang shell |
| Persegi (90°) | Tabung disusun dalam baris lurus, tegak lurus | Memungkinkan akses pembersihan mekanis (batang/sikat) melalui jalur tabung |
| Persegi berputar (45°) | Pola persegi diputar 45° | Kepadatan tabung lebih tinggi dari persegi; akses pembersihan moderat |
Pitch segitiga: 1,25* – 1,5* OD tabung (minimum)
Pitch persegi: 1,5* – 2,0* OD tabung (minimum)
Toleransi pitch: ±0,5mm (lubang berdekatan) / ±1,0mm (akumulasi pitch keseluruhan)
| Grade | Spesifikasi | Rentang Suhu | Aplikasi |
|---|---|---|---|
| SA-516 Gr.60 / 65 / 70 | ASTM A516 | -20°C hingga +425°C | Layanan bejana tekan umum – fluida sisi tabung non-korosif |
| SA-266 Gr.2 / 3 / 4 | ASTM A266 | -20°C hingga +425°C | Lembaran tabung tempa untuk layanan bertekanan tinggi |
| Q345R / 16MnR | GB 713 | -20°C hingga +400°C | Setara standar domestik dengan SA-516 |
| 20# / 16Mn | GB 711 | -20°C hingga +400°C | Lembaran tabung pelat tempa atau gulung |
| Grade | Spesifikasi | Rentang Suhu | Aplikasi |
|---|---|---|---|
| SA-387 Gr.11 (1,25Cr-0,5Mo) | ASTM A387 | -20°C hingga +540°C | Suhu tinggi (hidrocracking, hidrotreating) – layanan klorida/H₂S |
| SA-387 Gr.22 (2,25Cr-1Mo) | ASTM A387 | -20°C hingga +540°C | Layanan suhu lebih tinggi (reformasi katalitik, sintesis amonia) |
| SA-336 Gr.F11/F22 | ASTM A336 | -20°C hingga +540°C | Lembaran tabung tempa untuk layanan suhu tinggi |
| Grade | Spesifikasi | Rentang Suhu | Batas Klorida | Aplikasi |
|---|---|---|---|---|
| 304L / 304 | ASTM A240 / A182 | -196°C hingga +425°C | ≤ 200ppm | Uap bersih, makanan/farmasi, sedikit korosif |
| 316L / 316 | ASTM A240 / A182 | -196°C hingga +425°C | ≤ 200ppm | Asam organik, larutan garam, klorida (moderat) |
| 321 / 347H | ASTM A240 / A182 | -196°C hingga +540°C | ≤ 200ppm | Layanan suhu tinggi (> 425°C) – grade stabil |
| Duplex 2205 | ASTM A240 / A182 | -40°C hingga +280°C | ≤ 300ppm pada 80°C | Hidrokarbon mengandung klorida, lepas pantai |
| Super Duplex 2507 | ASTM A240 / A182 | -40°C hingga +250°C | ≤ 500ppm pada 60°C | Layanan klorida parah, air laut |
| Grade | Spesifikasi | Rentang Suhu | Aplikasi |
|---|---|---|---|
| Titanium Gr.2 | ASTM B265 / B381 | -40°C hingga +230°C | Air laut, air asin, layanan klorida tinggi |
| Alloy 625 (Inconel) | ASTM B443 / B564 | -196°C hingga +540°C | Gas asam, korosif suhu tinggi, unit amina |
| Alloy C276 (Hastelloy) | ASTM B575 / B564 | -196°C hingga +400°C | Layanan asam dan klorida parah |
| Tembaga-nikel C70600 | ASTM B171 | -40°C hingga +200°C | Air pendingin laut, air payau |
Untuk layanan korosif, lembaran tabung dapat dipasok dengan lapisan paduan tahan korosi (CRA) yang dilapisi atau dilas di atas permukaan yang menghadap proses. Metode pelapisan meliputi:
Pelat berpelapis ikatan ledakan: Material dasar (CS) + lapisan CRA yang terikat secara metalurgis oleh ledakan detonasi
Pelat berpelapis ikatan gulung: Digulung panas di bawah tekanan untuk membentuk ikatan antara CS dan CRA
Lapisan las (pelapisan strip): Material CRA didepositkan ke permukaan CS dalam strip yang tumpang tindih
Pengelasan mentega: Lapisan CRA diterapkan ke permukaan lembaran tabung dengan pengelasan, kemudian dimesin rata
| Parameter | Rentang / Nilai | Standar / Catatan |
|---|---|---|
| Bahan pelapis | 304L / 316L / Duplex / Ti / Alloy 625 / Alloy C276 | Sesuai korosivitas fluida proses |
| Ketebalan pelapis | 2mm – 6mm (minimum 3mm per ASME VIII-1 UW-13) | Ketebalan pelapis dikecualikan dari perhitungan tekanan kecuali jika terikat sepenuhnya |
| Kekuatan geser ikatan (ikatan ledakan) | ≥ 140 MPa | Sesuai ASTM B898 |
| Ikatan area pelapis | ≥ 99% area terikat | Tambalan yang tidak terikat secara individual ≤ 100mm²; total ≤ 1% |
| Ketebalan lapisan las | Minimum 3mm – 6mm | Diukur setelah pemesinan ke permukaan akhir |
| Finishing permukaan setelah pelapisan | Ra ≤ 1,6μm (untuk sambungan yang diperluas) / Ra ≤ 3,2μm (untuk sambungan yang dilas) | Sesuai TEMA |
Ketebalan minimum yang diperlukan dari lembaran tabung dihitung sesuai ASME VIII-1 Lampiran A atau TEMA RCB-4.3. Rumus sederhana untuk penentuan ukuran awal:
t = F * (P * D) / (2 * S * E – 0,2 * P) * C (koreksi untuk efisiensi ligament lubang tabung)
Di mana: F = faktor desain (biasanya 1,0 – 1,5 tergantung pada jenis sambungan tabung-ke-lembaran tabung), P = tekanan desain (lebih tinggi dari sisi tabung atau sisi shell, atau diferensial), D = diameter lembaran tabung, S = tegangan yang diizinkan pada suhu desain, E = efisiensi ligament (luas ligament / luas pitch total)
Efisiensi ligament η = (p – d) / p (untuk pitch segitiga), di mana p = pitch, d = diameter lubang
t = d * sqrt(C * P / S * E)
Di mana: d = diameter lembaran tabung (untuk pelat bundar), C = faktor kendala tepi (0,3 – 0,5 tergantung pada kondisi dukungan)
Untuk sambungan tabung yang diperluas: Ketebalan lembaran tabung minimum ≥ 1,5* OD tabung atau ≥ OD tabung + 20mm (mana yang lebih besar)
Untuk sambungan tabung yang dilas: Ketebalan minimum ≥ 1,0* OD tabung atau ≥ 20mm (mana yang lebih besar)
Untuk gabungan (las + ekspansi): Ketebalan minimum ≥ OD tabung + 15mm
| Metode | Toleransi | Aplikasi Khas |
|---|---|---|
| Pengeboran CNC | ±0,05mm – ±0,10mm | Presisi tinggi, pola multi-lubang, lembaran tabung besar |
| Pengeboran radial | ±0,1mm – ±0,2mm | Fabrikasi konvensional, toleransi moderat |
| Pengeboran gun | ±0,025mm | Lubang dalam (> 5* diameter), presisi tinggi |
| Pengeboran laser | ±0,02mm | Lembaran tabung tipis (≤ 20mm) |
Untuk sambungan yang diperluas: Finishing permukaan lubang Ra ≤ 1,6μm – memastikan gesekan yang memadai untuk cengkeraman mekanis
Untuk sambungan yang dilas: Finishing permukaan lubang Ra ≤ 3,2μm – kurang ketat; fusi las memerlukan kebersihan
Untuk sambungan gabungan: Ra ≤ 1,6μm (bagian ekspansi) / Ra ≤ 3,2μm (area las)
Deburring: Semua lubang harus dibebaskan dari gerinda di kedua sisi – gerinda menyebabkan kesulitan pemasangan tabung dan cacat sambungan
Pembersihan lubang: Tiupan udara terkompresi atau bilasan pelarut untuk menghilangkan serpihan dan residu cairan pemotong
100% lubang diperiksa diameternya dengan alat ukur colok (GO/NOGO) – alat ukur GO harus lolos; alat ukur NOGO tidak boleh lolos
100% lubang diperiksa dimensi ligament (jembatan) – toleransi ±0,2mm
Sampel (5%) lubang diperiksa finishing permukaannya per komparator – perbandingan visual dengan standar
Pemeriksaan perpendicularitas lubang: Indikator dial pada permukaan lembaran tabung – deviasi maksimum ≤ 0,5°
| Jenis Sambungan | Metode | Kekuatan Tarik (Min) | Layanan yang Berlaku | Inspeksi |
|---|---|---|---|---|
| Hanya Diperluas | Ekspansi hidrolik pada 160–220 MPa, tahan 5–8 detik; atau ekspansi roller | ≥ 20 MPa (CS) / ≥ 25 MPa (SS) | Fluida bersih, non-toksik, non-siklik | Uji hidrostatik + uji tarik artikel pertama |
| Hanya Dilas (las segel) | Las fillet GTAW (TIG), kaki 1,5–2,0mm | N/A (retensi mekanis dari las saja) | Gas bertekanan tinggi, layanan hidrogen, fluida beracun | 100% PT per ASME VIII-1 UW-51 |
| Las + ekspansi (gabungan) | Las segel + ekspansi hidrolik pada 160–200 MPa | ≥ 25 MPa | Termal siklik (> 500 siklus/tahun), tekanan tinggi, beracun | 100% PT + uji hidrostatik + uji tarik |
| Dilas (penetrasi penuh) | Las penetrasi penuh GTAW, sambungan lengkap | ≥ 30 MPa | Tekanan ekstrem (> 15 MPa), hidrogen, faktor keamanan tinggi | 100% PT + 100% RT (spot) |
| Pemeriksaan | Metode | Cakupan | Kriteria Penerimaan (Sesuai ASME VIII-1) |
|---|---|---|---|
| Laminasi (pelat) | UT (sinar lurus) | 100% area pelat (sebelum pengeboran) | Laminasi ≤ 20mm² per 100cm²; tidak ada laminasi tepi |
| Retakan permukaan | PT (penetran cair) | 100% permukaan yang dibor + permukaan pelapis | Tidak ada retakan; porositas ≤ 0,8mm; tidak ada porositas berkelompok |
| Integritas ikatan pelapis (jika dilapisi) | UT (gelombang geser / pemindaian ikatan) | 100% permukaan pelapis | Tidak ada delaminasi > 20mm; tidak ada indikasi berkelompok |
| Kondisi dinding lubang | Borescope (visual) | 5% – 10% lubang (acak) | Tidak ada goresan, goresan > 0,1mm kedalaman |
| Las lembaran tabung-ke-shell (jika dilas) | RT / MT / PT | Sesuai UW-51 (penuh) atau UW-52 (spot) | Sesuai ASME VIII-1 UW-51 / UW-52 |
| Parameter | Toleransi | Metode |
|---|---|---|
| Diameter lubang (ID) | H11 per ISO 286 (misalnya, Ø25,2mm +0,13/0) | Alat ukur colok / mikrometer lubang |
| Deviasi ligament lubang (jembatan) | ≤ ±0,2mm | Komparator optik / CMM |
| Akumulasi pitch (dalam rentang 1m) | ≤ ±1,0mm | CMM / komparator optik |
| Kerataan permukaan lembaran tabung | ≤ 1mm per 1.000mm diameter | Indikator dial / penggaris |
| Kekasaran permukaan (dilapisi atau CS) | Ra ≤ 1,6μm (diperluas) / ≤ 3,2μm (dilas) | Komparator permukaan / profilometer |
| Variasi ketebalan total | ±3% ketebalan nominal | Mikrometer (pada 5 titik) |
| Diameter lingkaran lubang baut | Sesuai standar flensa ASME B16.5 | Templat / CMM |
| Penyelarasan lubang baut | ≤ 1,0mm deviasi dari gambar | Templat / CMM |
Jika lembaran tabung dipasok sebagai komponen mandiri (tidak dirakit ke shell), pengujian hidrostatik biasanya dilakukan setelah perakitan penukar panas lengkap. Namun, pemeriksaan perantara berikut dilakukan:
Uji kebocoran lubang tabung: Terapkan udara bertekanan rendah (0,2 MPa) ke setiap lubang (dengan tabung dummy dimasukkan) – pemeriksaan gelembung sabun untuk kebocoran – penerimaan: tidak ada gelembung
Untuk lembaran tabung berpelapis: Uji hidro ringan (0,5 MPa) pada permukaan pelapis – periksa gelembung pelapis atau delaminasi – penerimaan: tidak ada gelembung yang terlihat
Uji tekanan lubang baut (untuk lembaran tabung yang terhubung flensa): Uji integritas lubang baut – tidak ada kebocoran dari lubang baut ke lubang tabung di bawah udara 0,6 MPa
Sertifikat uji material (EN 10204 3.1 atau 3.2) – pelat dasar, material pelapis, material pengisi
Laporan data ASME U-stamp (jika berlaku) – termasuk perhitungan desain
Lembar data TEMA (Kelas R/B/C) – jika berlaku
Laporan inspeksi dimensi (diameter lubang, pitch, deviasi ligament, kerataan, ketebalan)
Laporan NDE – UT (laminasi), UT (ikatan pelapis), PT (permukaan), borescope
Laporan uji kekuatan geser ikatan pelapis (jika dilapisi – ikatan ledakan atau ikatan gulung)
Laporan finishing permukaan lubang tabung (rekaman profilometer – sampel 5% lubang)
Spesifikasi prosedur pengelasan (WPS) dan catatan kualifikasi (PQR) – jika lapisan las pelapis atau las lembaran tabung-ke-shell diterapkan
Bagan perlakuan panas pasca-las (PWHT) – jika dilakukan (perekaman waktu-suhu)
Gambar (sesuai terpasang) – dengan koordinat pola lubang, pitch, dan dimensi
Saat memesan lembaran tabung (baru, pengganti, atau cadangan), berikan:
Jenis lembaran tabung– Tetap / Mengambang / U-tube
ID shell dan ID saluran– menentukan diameter lembaran tabung
Jumlah tabung dan pola tata letak tabung– Segitiga / Persegi / Persegi berputar
OD tabung dan ketebalan dinding– menentukan diameter lubang dan pitch
Pitch tabung (jarak pusat ke pusat) – sesuai TEMA atau GB/T 151
Diameter lubang tabung– toleransi H11 per ISO 286
Jenis sambungan tabung-ke-lembaran tabung– Diperluas / Dilas / Gabungan / Penetrasi penuh
Ketebalan lembaran tabung– sesuai ASME VIII-1 Lampiran A atau TEMA RCB-4.3
Material lembaran tabung– CS / SS / Duplex / Ti / Alloy (padat atau berpelapis)
Persyaratan pelapisan (jika ada) – material, ketebalan, metode (ikatan ledakan / ikatan gulung / lapisan las)
Tekanan desain– sisi tabung dan sisi shell (juga tentukan tekanan diferensial)
Suhu desain– sisi tabung dan sisi shell
Jenis sambungan flensa– RF (wajah terangkat) atau RTJ (sambungan cincin) – jika lembaran tabung berflensa
Standar pengeboran flensa– ASME B16.5 / B16.47 atau HG/T 20615
Persyaratan PWHT– berdasarkan ketebalan material dan layanan (sesuai UCS-56)
Persyaratan NDE– sesuai ASME VIII-1 atau spesifikasi proyek
Perlakuan permukaan (jika diperlukan) – pengawetan / pasivasi / pelapisan / poles elektro
Lembaran tabung sebagai produk mandiri tunduk pada batasan berikut:
Tidak dinilai untuk tekanan internal sampai dirakit dengan shell, tabung, dan flensa – peringkat bejana lengkap berlaku
Harus dicocokkan dengan pola baut flensa shell dan permukaan dudukan gasket; lubang baut atau profil gasket yang tidak cocok akan mencegah penyegelan yang tepat
Untuk lembaran tabung berpelapis, suhu layanan dibatasi oleh suhu layanan maksimum terendah dari material dasar atau material pelapis (misalnya, dasar CS + pelapis Ti → maks 230°C karena batas Ti)
Tidak cocok untuk fluida sisi tabung atau sisi shell yang melebihi ketahanan korosi dari grade material yang dipilih – verifikasi dengan tabel pemilihan
Untuk diameter yang sangat besar (> 3.000mm) atau bagian yang sangat tebal (> 300mm), ketersediaan pelat tempa atau gulung mungkin terbatas – konsultasikan dengan produsen untuk waktu tungguLembaran tabung dengan pelapisan yang dilas memerlukan PWHT yang cermat untuk mencegah keretakan hidrogen pada material dasar dan sensitisasi pada pelapis (untuk pelapis SS, anilasi larutan mungkin diperlukan setelah pengelasan)
