Bundel tabung sebagai perakitan transfer panas utama
Sebuah bundel tabung adalah inti dari heat transfer assembly dari shell dan tube heat exchanger.Bundel memisahkan cairan sisi tabung dari cairan sisi cangkang dan menyediakan permukaan transfer panas antara dua aliran.
Sebuah bundel tabung dapat disediakan sebagai bundel pengganti, bundel cadangan, atau perakitan lengkap untuk penukar panas baru.ASME Bagian VIII Divisi 1 atau Divisi 2, dan GB/T 151 untuk aplikasi domestik.
Tipe-tipe bundel tabung Klasifikasi struktur
Bundel lembaran tabung tetap (TEMA L / M / N)
Tabung diikat di kedua ujungnya ke dalam lembaran tabung stasioner. Lembaran tabung dilas atau dibalut ke cangkang.Ekspansi termal ditampung oleh sendi ekspansi pada cangkang ketika perbedaan suhu antara tabung dan cangkang melebihi batas yang diizinkan untuk kombinasi bahan.
Aplikasi tipikal: cairan sisi cangkang yang bersih, perbedaan suhu sedang, layanan non-fouling.
U-Tube Bundle (TEMA U)
Setiap tabung mengembang secara independen, sehingga tidak ada sendi ekspansi cangkang yang diperlukan untuk perbedaan suhu yang besar.
Aplikasi khas: diferensial termal tinggi, layanan gas tekanan tinggi, layanan hidrogen, kondisi kejut termal.
Pembatasan: tabung individu tidak dapat dibersihkan secara mekanis dari dalam; pembersihan kimia diperlukan.
Floating Head Bundle (TEMA P / S / T / W)
Satu lembaran tabung tetap, dan yang lainnya bebas bergerak dengan perluasan termal.
Aplikasi khas: layanan pencemaran parah, perbedaan suhu yang besar, faktor pencemaran sisi cangkang yang tinggi.
Komponen inti √ Spesifikasi
Tabung
| Parameter | Jangkauan | Catatan |
|---|---|---|
| OD tabung | 12.7 mm 50.8 mm | OD yang lebih kecil untuk tekanan yang lebih tinggi; OD yang lebih besar untuk layanan pencemaran |
| Ketebalan dinding tabung | 00,9 mm 5,0 mm | Dipilih menurut ASME VIII-1 UG-27 |
| Panjang tabung | 1.5 m 12.0 m | Panjang standar termasuk 2,44 m, 4,88 m, 6,10 m, 9,75 m |
| Pitch tabung | 1.25 × 2.0 × tabung OD | Pitch segitiga untuk transfer panas yang lebih tinggi; pitch persegi untuk pembersihan mekanis |
| Pengaturan tabung | Segitiga (30°/60°) / Kuadrat (90°/45°) | Segitiga memberikan luas permukaan yang lebih tinggi per shell cross-section |
Lembar tabung
| Parameter | Jangkauan / Nilai | Catatan |
|---|---|---|
| Ketebalan | 15 mm ️ 350 mm | Menurut ASME VIII-1 Appendix AA / TEMA RCB-4.3 |
| Toleransi diameter lubang | H11 menurut ISO 286 | Contoh: Ø25,2 mm +0,13/0 |
| Penutup lubang | Ra ≤ 1,6 μm untuk sendi yang diperluas; Ra ≤ 3,2 μm untuk sendi las | Pengerjaan yang lebih halus diperlukan untuk ekspansi |
| Lebar ligamen | Diameter lubang minimal 0,8 × | Menurut ASME VIII-1 Appendix A |
| Bahan | CS / SS / Duplex / Ti / Alloy / Plated | Cocok dengan cairan sisi tabung dan sisi cangkang |
Baffle dan Plat Pendukung
| Parameter | Jangkauan / Nilai | Catatan |
|---|---|---|
| Jenis penghalang | Segmen / Segmen ganda / Heliks / Dukungan penuh | Segmen pemotongan biasanya 20% 35% |
| Jarak baffle | 0.2 × 1.0 × shell ID | Berdasarkan panjang tabung yang tidak didukung dan kecepatan aliran silang |
| Panjang tabung maksimum yang tidak didukung | CS: ≤ 36 × tabung OD; SS: ≤ 30 × tabung OD | Per TEMA RCB-4.2 |
| Ketebalan baffle | 3.0 mm 16 mm | Berdasarkan diferensial tekanan dan rentang dukungan |
| Diameter batang ikatan | M8 M24 atau setara | Minimal 4 batang pengikat per bundel |
Pemilihan Bahan Tabung dan Lembar Tabung
Bahan tabung
| Bahan | Spesifikasi | Kisaran suhu | Batas Clorida | Aplikasi |
|---|---|---|---|---|
| Baja karbon | SA-179 / SA-106 Gr.B / 20# | -20°C sampai +425°C | Tidak berlaku | Air, minyak, uap, hidrokarbon bersih |
| Resipi 304L / 304 | ASTM A213 TP304L | -196°C sampai +600°C | ≤ 200 ppm | Cairan korosif ringan, uap bersih, kelas makanan |
| Karet tahan karat 316L / 316 | ASTM A213 TP316L | -196°C sampai +500°C | ≤ 200 ppm | Asam organik, larutan garam, hidrokarbon yang mengandung klorida |
| Duplex 2205 | ASTM A789 S32205 | -40°C sampai +280°C | ≤ 300 ppm pada suhu 80°C | Layanan lepas pantai, air laut, CO2/H2S |
| Titanium Gr.2 | ASTM B338 | -40°C sampai +230°C | Hingga 20.000 ppm | Air laut, air garam, lingkungan yang tinggi klorida |
| Tembaga-nikel C70600 | ASTM B111 | -40°C sampai +200°C | < 500 ppm | Air pendingin laut, air asin |
| Alloy 625 / 825 / 800H | ASTM B163 / B444 | -196°C sampai +600°C | Hingga 500 ppm | Layanan korosif suhu tinggi, gas asam |
Bahan lembaran tabung
Baja karbon SA-516 Gr.70 untuk cairan sisi tabung yang tidak korosif
Instalasi dilapisi baja karbon untuk layanan korosif dengan tekanan tinggi; ketebalan lapis minimal 3 mm
Solid stainless 304L / 316L untuk layanan korosif sepenuhnya
Duplex atau titanium untuk layanan lepas pantai dan air laut
Overlay paduan seperti Inconel 625 untuk asam berat atau layanan klorida
Tipe sendi tabung-ke-tabung
| Jenis sendi | Metode | Kekuatan Tarik | Layanan yang berlaku |
|---|---|---|---|
| Hanya diperluas | Ekspansi hidrolik pada 160 ∼ 220 MPa, tahan 5 ∼ 8 s | ≥ 20 MPa untuk CS; ≥ 25 MPa untuk SS | Cairan tidak beracun, tidak siklik, bersih |
| Hanya dilas | GTAW filet las, kaki 1,5 ∼2,0 mm | Pengendalian mekanis dari las saja | Gas tekanan tinggi, layanan hidrogen |
| Las + perluas | Segel las ditambah ekspansi hidraulik pada 160~200 MPa | ≥ 25 MPa | Layanan termal siklik, tekanan tinggi, cairan beracun |
| Las penetrasi penuh | Penetrasi penuh GTAW | ≥ 30 MPa | Tekanan ekstrim, hidrogen, faktor keselamatan tinggi |
Proses Pembuatan Kontrol Utama
Pengeboran lembaran tabung
Ukuran bor dikontrol dengan toleransi H11 menurut ISO 286
Penyimpangan ligamen ≤ ± 0,2 mm dari gambar
Akhir permukaan lubang Ra ≤ 1,6 μm untuk sendi yang diperluas
Semua lubang dihapus pada kedua sisi dan dibersihkan sebelum dimasukkan tabung
Ekspansi Tabung
Tekanan ekspansi hidraulik 160~220 MPa; waktu tahan 5~8 detik
kedalaman ekspansi minimal 1,5 × tabung OD atau 2 × ketebalan dinding tabung ke dalam lembaran tabung
Pemeriksaan gauge setelah perluasan: 100% tabung menerima bola gauge 0,5 mm lebih kecil dari tabung ID
Uji tarik keluar pada barang pertama per bungkus
Pengelasan tabung-ke-tabung
Proses GTAW, otomatis atau manual
Ketinggian kaki filet 1,5-2 mm untuk las segel
Penetrasi akar las penetrasi penuh ≥ 0,5 mm ke dinding tabung
100% pengujian penetrant cair menurut ASME VIII-1 UW-51
Prosedur las yang memenuhi syarat menurut Bagian IX ASME
Pengolahan panas setelah pengelasan
Dibutuhkan ketika ketebalan lembaran tabung baja karbon melebihi 38 mm
Dibutuhkan ketika layanan mengandung H2S basah menurut NACE MR0175 / ISO 15156
Siklus PWHT khas: 620°C ± 10°C, tahan 1 jam per ketebalan 25 mm, minimal 1 jam
Kecepatan pendinginan terkontrol ≤ 50°C/jam hingga 400°C
Pemeriksaan dan pengujian per paket
Periksa Dimensi
| Artikel | Toleransi | Metode |
|---|---|---|
| OD tabung | ±0,11 mm per ASTM B730 | Mikrometer |
| Ketebalan dinding tabung | ± 10% dari nominal | Pengukur ultrasonik |
| Panjang bundel | ±1,5 mm per TEMA RCB-8 | Pita ukur atau laser |
| Jarak baffle | ± 1,5 mm | Caliper atau templat |
| Penyimpangan ligamen lubang | ≤ ±0,2 mm | Komparator optik |
| Radius tikungan U | R ≥ 2 × tabung OD | Template gauge |
Pemeriksaan yang Tidak Menghancurkan
Pengelasan tabung-ke-tabung: 100% pengujian penetrant cair menurut ASME VIII-1 UW-51
Pelapis lembaran tabung: 100% pengujian ultrasonik untuk integritas ikatan sesuai dengan ASME VIII-1 UW-13
Permukaan dalam tabung: pemeriksaan boroskop pada sampel acak; 100% tabung melewati bola gauge
Tabung dengan sirip, jika berlaku: Pemeriksaan visual untuk sirip yang longgar atau hilang
Pengujian Tekanan
Uji hidrostatik: 1,3 × tekanan desain per ASME VIII-1 UG-99
Waktu tunggu: minimal 30 menit
Penerimaan: nol penurunan tekanan dan tidak ada kebocoran yang terlihat
Uji kebocoran pneumatik jika ditentukan: udara atau nitrogen 0,6 MPa; deteksi gelembung sabun
Tingkat kebocoran yang diterima: ≤ 1×10−5 Pa·m3/s per metode lubang setara
Dokumen Per Pengiriman
Sertifikat pengujian bahan sesuai dengan EN 10204 3.1 atau 3.2
Laporan data ASME U-stamp jika berlaku
Lembar data TEMA yang diisi per desain
Laporan inspeksi dimensi
Laporan pengujian hidrostatik dengan grafik pencatatan tekanan
Laporan NDE untuk PT, UT, RT, atau VT seperti yang dilakukan
Spesifikasi prosedur las dan catatan kualifikasi prosedur
Gambar bundel tabung seperti yang dibangun
Laporan uji tarik-keluar tabung untuk artikel pertama
Daftar kemasan dengan ukuran dan berat pengiriman paket
Daftar Periksa Seleksi
Tipe TEMA ️ Lembar tabung tetap / tabung U / kepala terapung
Diameter dalam cangkang dan diameter lembaran tabung
OD tabung, ketebalan dinding, dan panjang
Pitch tabung dan susunan √ Segitiga / Kuadrat
Bahan tabung dan bahan lembaran tabung
Tipe sendi tabung-ke-tabung
Tekanan desain untuk sisi tabung dan sisi cangkang
Suhu desain untuk sisi tabung dan sisi cangkang
Komposisi fluida untuk kedua sisi untuk memverifikasi kompatibilitas bahan
Izin korosi untuk tabung dan lembaran tabung
Tipe dan jarak baffle berdasarkan kriteria penurunan tekanan dan getaran yang diizinkan
NDE dan persyaratan pengujian per spesifikasi proyek
Persyaratan PWHT berdasarkan bahan dan layanan
Jumlah paket pengganti, paket cadangan, atau peralatan baru
Pernyataan pembatasan desain
Rangkaian tabung tunduk pada keterbatasan berikut:
Ini harus sesuai dengan geometri cangkang, dimensi lembaran tabung, dan pola flange dari penukar panas yang ada.
Ini tidak dinilai untuk tekanan internal sampai dirakit dengan cangkang, saluran, dan flanges.
Kandungan zat padat di sisi tabung di atas 2% berat tidak dianjurkan tanpa penyaringan hulu, karena risiko erosi dan penyumbatan tabung.
Penyambungan yang hanya diperluas tidak dianjurkan untuk siklus termal di atas 500 siklus per tahun atau untuk layanan beracun.
Paket tabung U tidak dapat dibersihkan secara mekanis di dalam tabung; pembersihan kimia diperlukan.
Paket lembaran tabung tetap mungkin memerlukan sendi ekspansi cangkang ketika perbedaan suhu melebihi batas yang diizinkan.
Untuk layanan vakum di bawah 1 kPa mutlak, pengeras atau dukungan tambahan mungkin diperlukan menurut ASME VIII-1 UG-29.
Air uji hidrotest untuk baja tahan karat austenit harus memiliki kandungan klorida ≤ 50 ppm untuk mencegah retakan korosi tegangan.
