API 660 Scambiatore di calore di tipo conchiglia e tubo ASME

Scambiatore di calore a fascio tubiero API 660 | Apparecchiature petrolchimiche e di raffineria ASME

Cos'è l'API 660?

L'API 660 è lo standard dell'American Petroleum Institute per gli scambiatori di calore a fascio tubiero nell'industria petrolifera, del gas e petrolchimica, che specifica i requisiti di progettazione, materiali, collaudo e ispezione per garantire sicurezza e affidabilità in ambienti ad alta pressione, alta temperatura e corrosivi. È conforme all'ASME BPVC e all'ISO 16812, imponendo una costruzione robusta, materiali resistenti alla corrosione (come l'acciaio inossidabile) e un rigoroso controllo di qualità (compresi i collaudi idrostatici e NDE) per applicazioni critiche in raffinerie, impianti a gas e piattaforme offshore. La conformità all'API 660 indica una comprovata durata nel settore, riducendo i tempi di fermo e i rischi operativi.

Funzione principale:

Trasferire calore tra due fluidi (tipicamente liquidi o gas/liquido) senza miscelarli, utilizzando un fascio di tubi racchiuso all'interno di un guscio cilindrico. Un fluido scorre attraverso i tubi (lato tubi), l'altro scorre attorno ai tubi all'interno del guscio (lato guscio).

Perché S&THE domina il settore Oil & Gas:

1. Capacità ad alta pressione e temperatura:La costruzione robusta gestisce condizioni estreme dei processi O&G (pozzi HP/HT, raffinazione, compressione).

2. Affidabilità e durata comprovate:Design maturo con una lunga esperienza in servizi critici.

3. Flessibilità di progettazione:Adattabile a vari fluidi (grezzo, gas, acqua, prodotti chimici), portate, temperature, pressioni e tendenze all'incrostazione tramite scelte di configurazione.

4. Facilità di manutenzione:I fasci tubieri possono spesso essere rimossi per la pulizia, la riparazione o la sostituzione (soprattutto i modelli a testa flottante).

5. Efficienza:Può raggiungere elevati coefficienti di scambio termico, soprattutto con flusso turbolento e superfici migliorate.

Componenti chiave (API 660 Focalizzato):

1. Guscio:Vaso in pressione cilindrico (ASME Sec VIII Div 1/2). La selezione dei materiali è fondamentale per la corrosione (CS, SS, Duplex, leghe di nichel, placcato).

2. Fascio tubiero:Elemento di scambio termico principale.

   • Tubi:Senza saldatura/saldati; dimensionati per caduta di pressione/incrostazione; materiale critico.

   • Piastre tubiere:Piastre spesse forate per i tubi; spesso placcate; critiche per l'espansione differenziale.

   • Deflettori:Supportano i tubi, inducono turbolenza lato guscio (segmentali, elicoidali, a barra). Spaziatura/design influisce su vibrazioni e prestazioni.

   • Tiranti e distanziatori:Fissano i deflettori.

3. Canale/Collettori (lato tubi):Distribuisce il fluido lato tubi; consente l'accesso (coperchio rimovibile - imbullonato, cuffia).

4. Ugelli:Ingresso/Uscita per fluidi lato guscio e tubi. Dimensionati in base ai limiti di velocità del fluido (API 660/API RP 14E).

5. Tipo TEMA:Definisce la configurazione meccanica in base all'intestazione anteriore, al tipo di guscio, all'intestazione posteriore. Tipi O&G comuni: AES, BEM, AEP, AKT (Teste flottanti comuni per l'espansione termica).

Applicazioni critiche Oil & Gas:

1. Produzione:Raffreddamento del petrolio grezzo, raffreddamento dell'acqua prodotta, raffreddamento del gas (dopo la compressione), disidratazione del glicole (ribollitori/refrigeratori).

2. Raffinazione:Preriscaldatori di alimentazione, refrigeratori di prodotto, ribollitori, condensatori in tutta la distillazione, idrotrattamento, unità catalitiche.

3. Lavorazione del gas:Scambiatori gas/gas (rigenerazione/raffreddamento), refrigeratori gas/liquido, refrigeratori/ribollitori di soluzione amminica, condensatori/evaporatori di refrigerante.

4. Trasmissione:Refrigeratori olio lubrificante, raffreddamento del gas dopo la compressione.

5. Utilità:Sistemi di raffreddamento ad acqua, recupero di calore.

Conformità API 660: Lo standard O&G

L'API 660 è lo standard obbligatorio per S&THE nelle industrie del petrolio e del gas naturale. La conformità garantisce:

1. Progettazione e costruzione robuste:Imponi margini di progettazione minimi, requisiti dei materiali, standard di fabbricazione (saldatura, NDE), prove di pressione.
2. Sicurezza e affidabilità:Affronta specifici pericoli O&G (servizio acido, esposizione al fuoco, vibrazioni).
3. Intercambiabilità e coerenza:Standardizza dimensioni, carichi degli ugelli, denominazione, documentazione.
4. Requisiti specifici O&G:

• Condizioni di progettazione:Pressioni/temperature operative e di progettazione chiaramente definite.
• Materiali:Requisiti più severi per il servizio acido (NACE MR0175/ISO 15156), prove di impatto, tolleranze alla corrosione.
• Fabbricazione e ispezione:Procedure di saldatura rigorose (WPQR), NDE estesi (RT, UT, PT, MT per criteri definiti), tolleranze dimensionali rigorose.
• Giunti tubo-piastra tubiera:Saldatura di resistenza + espansione spesso richiesta; criteri di prova di tenuta specificati.
• Carichi degli ugelli:Limiti di carico esterno accettabili standardizzati (forze/momenti) per l'interfacciamento delle tubazioni.
• Analisi delle vibrazioni:Valutazione obbligatoria (Allegato N) per prevenire il cedimento dei tubi dovuto alle vibrazioni indotte dal flusso (FIV).
• Collaudo:Pressioni di prova idrostatica definite; prove di tenuta pneumatiche/sensibili opzionali.
• Documentazione:Rapporti dati completi (Rapporto dati del produttore - MDR) inclusi certificati dei materiali, rapporti NDE, risultati dei test, disegni.
• Allegati:Affrontano aspetti critici come:

  • Allegato F:Servizio a bassa temperatura.

  • Allegato G:Servizio letale.

  • Allegato H:Riscaldatori a fuoco diretto.

  • Allegato K:Scambiatori a piastre (se inclusi).

  • Allegato M:Scambiatori raffreddati ad aria (se inclusi).

  • Allegato N:Vibrazioni indotte dal flusso.

Vantaggi di S&THE conformi all'API 660:

• Maggiore sicurezza:Riduce il rischio di perdite/guasti in ambienti pericolosi.
• Prestazioni prevedibili:Soddisfa i severi requisiti termici e idraulici.
• Maggiore durata:Focus sul controllo della corrosione, sulla prevenzione delle vibrazioni e sulla fabbricazione di qualità.
• Più facile approvvigionamento e manutenzione:Il design standardizzato semplifica i ricambi e le riparazioni.
• Accettazione normativa:Richiesto per la maggior parte dei progetti importanti nel settore O&G.

Svantaggi:

• Costo iniziale più elevato:A causa dei severi requisiti di materiali, fabbricazione e ispezione.
• Dimensioni/Peso:Può essere ingombrante e pesante, con un impatto sulle installazioni offshore/piattaforme.
• Incrostazione:Suscettibile se le caratteristiche o le velocità del fluido non vengono gestite correttamente (mitigato dalle scelte di progettazione).
• Temperature di approccio limitate:Meno efficiente degli scambiatori a piastre per approcci a temperature ravvicinate.