ASME SA516 Gr.70 Componenti per scambiatori di calore a diaframma

Deflettore ASME SA516 Gr.70: Componente in lamiera di acciaio al carbonio per scambiatori di calore​

Qual è il ruolo dei deflettori negli scambiatori di calore?

I deflettori sono componenti interni critici negli scambiatori di calore a fascio tubiero, progettati per ottimizzare la fluidodinamica, migliorare l'efficienza del trasferimento di calore e fornire supporto strutturale al fascio tubiero. ASME SA-516 Gr.70 è una specifica per acciaio al carbonio ampiamente utilizzata per la produzione di deflettori grazie al suo eccellente equilibrio tra resistenza, saldabilità ed economicità. Questo grado è particolarmente adatto per applicazioni a temperature moderate e basse in settori come la raffinazione del petrolio, la lavorazione chimica e la produzione di energia. Di seguito è riportata una panoramica tecnica dettagliata dei deflettori SA-516 Gr.70, comprese le proprietà dei materiali, le considerazioni progettuali e le linee guida per l'applicazione.

1. Specifiche dei materiali

ASME SA-516 Gr.70 è una lamiera di acciaio al carbonio-manganese normalizzata conforme al codice ASME Boiler and Pressure Vessel Code (BPVC) Sezione II. La designazione "Gr.70" si riferisce alla sua resistenza alla trazione minima di 70 ksi (485 MPa), che lo rende ideale per i componenti di contenimento della pressione in condizioni di servizio moderate.

Composizione chimica (Peso %)

Proprietà meccaniche

*Richiesto per applicazioni al di sotto di -29°C (-20°F).

2. Vantaggi principali

• Conveniente: costi inferiori di materiale e fabbricazione rispetto agli acciai legati.

• Saldabilità: compatibile con le tecniche di saldatura comuni (SMAW, GTAW, SAW) senza preriscaldamento per spessori ≤ 32 mm.

• Tenacità a bassa temperatura: adatto per il servizio fino a -29°C (-20°F) con test di impatto adeguati.

• Formabilità: facilmente sagomabile in progetti di deflettori segmentati, elicoidali o a barra.

3. Considerazioni progettuali

Tipi di deflettori

• Deflettori segmentati: i più comuni; tagliati al 20–35% del diametro del guscio per dirigere il flusso trasversale.

• Deflettori elicoidali: riducono le zone morte e i rischi di vibrazione.

• Deflettori a barra: minimizzano la caduta di pressione in applicazioni ad alto flusso.

Parametri tecnici

• Spessore: tipicamente 6–25 mm, a seconda della pressione del guscio e dei carichi indotti dal flusso.

• Spaziatura: 20–50% del diametro del guscio; una spaziatura più stretta aumenta il trasferimento di calore ma aumenta la caduta di pressione.

• Tolleranze: foratura dei fori dei tubi ±0,5 mm; l'allineamento è fondamentale per prevenire le vibrazioni dei tubi.

4. Fabbricazione e produzione

• Taglio/Formatura: taglio laser/plasma o lavorazione meccanica per la precisione; formatura a freddo per deflettori curvi.

• Saldatura:

  • Metalli d'apporto: AWS E7018 per SMAW; ER70S-6 per GTAW.

  • Trattamento termico post-saldatura (PWHT): richiesto per spessori > 32 mm o servizio ciclico severo.

• Protezione dalla corrosione:

  • Rivestimenti: rivestimenti epossidici, fenolici o in gomma per ambienti corrosivi (ad es. acqua di mare).

  • Rivestimento: sovrapposizione opzionale in acciaio inossidabile (304/316) per prodotti chimici aggressivi.

5. Applicazioni

I deflettori SA-516 Gr.70 sono utilizzati in:

• Petrolio e gas: refrigeratori di petrolio grezzo, ribollitori di ammina.

• Impianti chimici: condensatori di solventi, scambiatori di alimentazione del reattore.

• Generazione di energia: riscaldatori di acqua di alimentazione, refrigeratori di olio lubrificante per turbine.

• HVAC: refrigeratori e condensatori.

6. Standard e conformità

• ASME BPVC Sezione VIII: regola la progettazione e la fabbricazione di recipienti a pressione.

• Standard TEMA: definisce la spaziatura dei deflettori, la disposizione e i requisiti di supporto dei tubi.

• ASTM A516/A516M: specifiche dei materiali per lamiere d'acciaio.

• Requisiti NDT:

  • Test di penetrazione del colorante (PT): per l'ispezione delle saldature.

  • Test a ultrasuoni (UT): opzionale per spessori critici.

7. Confronto con altri gradi

8. Limitazioni

• Suscettibilità alla corrosione: non adatto per fluidi altamente corrosivi senza rivestimenti/rivestimenti.

• Limiti di temperatura: temperatura di servizio massima ~450°C (842°F); al di sopra di questa, la resistenza all'ossidazione diminuisce.

• Vincoli di spessore: le piastre più spesse possono richiedere PWHT, aumentando i costi di fabbricazione.