Gli scambiatori di calore a fascio tubiero a bassa temperatura sono unità di scambio termico fondamentali, specificamente progettate per settori industriali come la raffinazione del petrolio e la lavorazione chimica, con una temperatura di progetto tipicamente pari o inferiore a -20°C. Queste unità impiegano una classica configurazione a fascio tubiero, caratterizzata da molteplici fasci tubieri disposti all'interno di un involucro cilindrico. I fasci tubieri sono fissati ad entrambe le estremità a piastre tubiere, creando canali separati lato tubi e lato involucro per facilitare un efficiente trasferimento di calore tra i due fluidi. In risposta alle dure condizioni operative delle raffinerie irachene, caratterizzate da alte temperature, alta pressione e alta corrosione, questo prodotto è stato sottoposto a una completa ottimizzazione in termini di selezione dei materiali, progettazione strutturale e processi di saldatura del nucleo, garantendo un funzionamento stabile a lungo termine in condizioni ambientali estreme.
Caratteristiche chiave del processo di saldatura del nucleo
1. Saldatura di testa tral'involucro e la piastra tubiera:
Per ridurre le sollecitazioni localizzate, l'involucro e la piastra tubiera sono uniti mediante saldatura di testa, garantendo una transizione fluida nel giunto ed evitando bruschi cambiamenti di sezione. Prima della saldatura, viene eseguita una rigorosa qualifica della procedura di saldatura, inclusi test di impatto Charpy a bassa temperatura sul cordone di saldatura e sulla zona termicamente alterata. Dopo la saldatura, viene eseguito un controllo ultrasonico o superficiale su almeno il 50% del cordone di saldatura per garantirne l'assenza di difetti. L'assemblaggio viene quindi sottoposto a trattamento termico.
Si noti che il cordone di saldatura deve essere completamente penetrato e il metallo deve raffreddarsi tra un passaggio di saldatura e l'altro. Poiché le flange sono relativamente spesse, la temperatura scende rapidamente durante la saldatura. Se il preriscaldamento è insufficiente, i gas non avranno tempo di fuoriuscire, causando porosità, che a sua volta influenzerà il test idrostatico.
2. Giunto composito 'espansione + saldatura' trail tubo e la piastra tubiera:
Questo è il cuore del processo di produzione di questo prodotto. Né la saldatura né l'espansione da sole possono soddisfare i requisiti di elevata resistenza, resistenza alla fatica e tenuta ermetica. Impieghiamo un processo 'espandi-poi-saldare' o 'saldare-poi-espandere' (a seconda delle specifiche condizioni operative):
Espansione: Viene utilizzata la tecnologia di espansione idraulica, con controllo computerizzato che garantisce una deformazione plastica uniforme della parete del tubo per ottenere un accoppiamento stretto con il foro della piastra tubiera. Ciò elimina efficacemente il gioco tra il tubo e il foro della piastra tubiera, prevenendo fondamentalmente la corrosione interstiziale e migliorando significativamente la resistenza alla fatica del giunto. Vengono condotti rigorosi test di pre-espansione prima dell'espansione formale, controllando con precisione il rapporto di espansione nell'intervallo ottimale dallo 0,9% al 2,2% per evitare sotto- o sovra-espansione.
Formula del tasso di espansione:
E = [(d - b) - (c - a)] / (a - b) x 100%
Dove:
- E: Tasso di espansione
- a: Diametro esterno (OD) del tubo prima dell'espansione
- b: Diametro interno (ID) del tubo prima dell'espansione
- c: Diametro interno (ID) del foro della piastra tubiera
- d: Diametro interno (ID) del tubo dopo l'espansione
Saldatura: Dopo l'espansione, viene eseguita una saldatura di tenuta o una saldatura di resistenza. Per i tubi a parete sottile, vengono impiegati metodi di saldatura di precisione come la saldatura TIG pulsata. Controllando parametri come la corrente di picco, la corrente di base e la velocità di saldatura (ad esempio, corrente di picco 115–120 A, velocità di saldatura 95–101 mm/min), l'apporto termico viene regolato con precisione per prevenire la bruciatura della piastra tubiera o dei tubi dello scambiatore di calore. Per applicazioni con requisiti più stringenti, può essere impiegata la tecnologia di saldatura interna per ottenere una saldatura a piena penetrazione, eliminando ulteriormente i giochi terminali e fornendo una maggiore resistenza alla fatica da vibrazioni.
